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A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( / ) 1 I 發 明 領 域 1 1 本 發 明 與 用 於 核 反 應 爐 的 核 燃 料 組 合 體 有 關 持 別 是 1 1 有 關 於 方 形 截 面 積 的 沸 水 式 反 應 爐 燃 料 組 合 體 的 燃 料 棒 /-V 請 1 先 1 形 態 〇 閲 I 讀 1 | 發 明 背 景 背 1 1 之 1 現 在 使 用 的 輕 水 式 反 應爐 (LWR) 使 用 具 方 形 截 面 的 燃 注 意 1 I 料 Μ 合 醱 其 中 核 燃 料 棒 位 於 截 面 中 輕 水 式 反 應 爐 對 事 項 1 I 再 1 於 控 制 棒 驅 動 使 用 方 形 陣 列 佈 局 » 使 得 燃 料 組 合 體 的 配 填 寫 本 1 λ 置 區 域 為 方 形 〇 燃 料 棒 分 配 於 可 用 的 方 形 區 域 9 使 得 每 頁 1 1 一 燃 料 棒 中 冷 卻 劑 / 緩 和 劑 具 近 似 均 勻 的 分 佈 〇 其 方 法 1 1 為 將 燃 料 棒 配 置 在 可 用 的 方 形 區 域 中 t 使 得 燃 料 棒 之 列 1 I 及 行 的 數 百 相 等 9 且 燃 料 棒 之 間 的 心 對 心 ( 間 隙 ) 距 離 1 訂 1 相 等 〇 此 種 設 計 稱 為 方 形 格 子 > 有 如 奎 過 相 鄰 燃 料 棒 中 心 的 線 將 區 域 分 成 多 値 均 勻 方 形 〇 反 應 爐 功 率 及 功 率 分 1 I 佈 ( 軸 向 > 徑 向 及 區 域 尖 峰 ) 設 定 燃 料 棒 中 所 産 生 的 體 1 積 功 率 密 度 〇 足 以 保 證 相 鄰 燃 料 棒 表 面 足 夠 冷 卻 率 的 燃 1 料 棒 間 最 小 間 隔 ( 此 為 熱 傳 測 試 所 決 定 ) • 必 需 具 有 裕 Μ I 度 以 允 許 製 造 公 差 及 運 轉 期 間 可 預 測 的 燃 料 棒 彎 曲 〇 對 1 1 於 燃 料 棒 的 均 勻 陣 列 » 棒 與 棒 間 所 需 最 小 距 離 限 制 了 該 1 | 陣 列 的 最 大 可 允 許 燃 料 棒 直 徑 0 將 方 格 陣 列 中 燃 料 棒 之 1 | 列 及 行 的 數 百 設 定 為 一 線 且 將 核 燃 料 棒 的 中 心 定 位 在 I 1 方 形 的 轉 角 9 可 得 到 鈾 m n\>\ 料 及 冷 卻 缓 和 劑 ( 即 水 ) 的 1 I 均 勻 分 佈 〇 因 此 燃 料 棒 的 列 數 與 一 列 中 燃 料 棒 的 數 相 1 等 〇 燃 料 棒 陣 列 的 大 小 經 過 3 安 排 以 使 m />u\ 料 棒 中 大 量 的 核 1 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 314632 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( ) 1 1 燃 料 得 到 足 夠 的 熱 傳 面 積 以 在 用 於 燃 料 棒 之 材 料 的 溫 1 1 度 限 制 内 » 移 除 燃 料 所 生 之 熱 〇 1 1 基 本 上 沸 水 式 反 應 爐 (BWR) 燃 料 組 合 體 具 有 如 此 之 請 1 先 1 燃 料 棒 陣 列 f 其 中 燃 料 棒 成 列 排 置 每 列 中 燃 料 棒 閱 1 的 數 百 等 於 在 陣 列 中 所 具 有 的 列 數 〇 在 相 鄰 列 中 9 燃 料 脊 ώ 1 | 之 1 棒 的 中 心 位 在 方 形 的 轉 角 〇 此 方 形 棒 陣 列 或 方 格 般 以 注 意 1 I 列 ;中 棒 數 及 棒 的 列 數 稱 之 > 如 8 X ί , 9 X £ , ί ϋ X 1 0等 〇 事 項 1 | 再 1 不 論 棒 的 列 數 多 少 9 每 —* 陣 列 的 限 制 可 使 其 符 合標準尺 寸 填 寫 本 i 的 燃 料 組 合 體 通 道 〇 頁 Ν--- 1 燃 料 棒 中 心 位 在 方 形 的囀 角 的 方 格 (£ ^ q U a r e 1 a tt i c e) 1 1 之 使 用 9 使 得 在 由 四 値 燃 料 棒 所 形 成 的 方 形 中 心 有 fcb 需 1 I 要 還 要 大 的 流 體 區 〇 這 是 燃 料 组 合 體 通 道 内 截 面 區 域 的 1 無 效 使 用 〇 因 此 必 需 經 由 增 加 燃 料 棒 數 巨 對 於 給 定 的 1 燃 料 組 合 體 功 率 位 準 減 少 燃 料 棒 線 性 熱 産 生 率 及 内 部 燃 1 I 料 棒 溫 度 〇 此 例 如 可 將 10 X 1 0的 燃 料 棒 陣 列 轉 換 為 11 X 1 1 1 1的 燃 料 棒 陣 列 而 達 成 百 的 0 因 為 燃 料 棒 陣 列 受 限 制 以 1 容 於 標 準 燃 料 組 合 體 η 道 的 固 定 大 小 範 圍 内 9 而 且 需 要 叙 I 有 一 定 的 最 小 燃 料 棒 表 面 對 表 面 及 料 棒 表 面 對 通 道 壁 1 1 表 面 之 空 間 燃 料 棒 列 數 及 列 中 燃 料 棒 數 的 增 加 必 需 減 1 1 少 燃 料 棒 直 徑 〇 因 為 燃 料 棒 中 心 對 中 心 的 距 離 已 減 低 9 1 I 所 以 必 需 減 少 燃 料 棒 的 直 徑 以 雒 持 表 面 對 表 面 的 空 間 〇 I 1 m 間 的 空 間 為 允 許 足 夠 的 冷 卻 9 而 且 配 合 燃 料 棒 彎 曲 » 1 | 不 能 依 棒 與 棒 的 間 隙 成 bb 例 而 減 小 〇 方 格 中 的 燃 料 棒 數 1 量 增 加 時 9 增 加 的 料 棒 數 4 無 法 補 償 所 需 燃 料 棒 的 直 徑 1 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 314632 B7 五、發明説明（4 ) 之減小，結果在更精細的分割陣列中，燃料組合體的鋪 負載便會減低。 (锖先閱讀背面^4^事$填寫本頁) 例如，在一 10X10的方格陣列具有約為Q.51吋的棒間 隙，和允許製造公差，且在整個運轉壽命中維持足夠冷 卻度的最小棒表面對棒表面空間。如果此一空間為 0.114吋，則最大棒直徑為0.369吋。如果方格陣列更 精細分割為1 1 X 1 1，則棒間隙約為0 . 4 6 4吋，則最大棒 直徑限為0.35时，以維持棒間所需的0.114吋空間。燃 料的空間量與棒數及其截面區域成正比。兩陣列的相對 燃料截面區域為： 1 1 X 1 1 X (0.35) 2 --0.945 1 0 X 1 0 X ( 0 . 3 9 6 ) 2 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在BWR燃料組合體中，多値燃料棒位址被保留給水棒 或水通道以選擇性地增加中子缓和劑，達到更有效率的 燃料使用。如果方形燃料棒陣列更精細分割，且如果保 留的水棒的位址數維持固定，則水棒或水通道中的緩和 水量，因為燃料棒及水棒中較小的可允許直徑，而變得 較小。當陣列尺寸更精細分割，如果水棒的保留位址數 增加，則燃料組合體的鈾負載便會更減少。因此，如果 方形燃料棒陣列更精細分割且水棒數增加或維持不變， 便會導致無效率的燃料使用及高製造成本。 燃料棒中心位在三角形頂點的三角格陣列比方格陣列 更合乎需要，因為此項設計提供更具效率的燃料棒安排 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( 4- ) 1 1 9 而 且 維 持 所 需 要 的 棒 對 棒 空 間 〇 對 於 特 定 燃 料 棒 直 徑 1 1 及 最 小 棒 對 棒 空 間 二 角 形 間 隙 允 許 在 給 定 的 燃 料 組 合 1 1 體 通 道 截 面 區 内 之 燃 料 棒 更 緊 密 充 填 9 使 得 在 燃 料 棒 間 請 1 先 1 有 較 好 的 冷 卻 水 流 之 區 域 分 佈 0 高 密 度 的 燃 料 棒 將 允 許 閱 1 高 負 載 的 鈾 9 而 且 有 較 好 的 熱 傳 持 性 » 因 為 冷 卻 水 流 平 面 1 | 之 1 均 而 言 較 靠 近 燃 料 棒 表 面 〇 外 9 在 單 位 區 域 内 可 併 入 注 意 1 1 比 在 相 同 間 隙 的 方 格 陣 列 中 更 多 的 燃 料 棒 熱 傅 表 面 9 且 事 項 1 I 再 1 對 於 内 部 水 棒 之 緩 和 與 内 部 水 通 道 可 具 更 大 的 彈 性 〇 因 破 寫 本 1 A 為 當 組 合 體 中 燃 料 棒 數 増 加 時 9 燃 料 棒 的 高 密 度 允 許 較 頁 1 1 高 負 載 的 鈾 9 更 多 的 燃 料 棒 位 址 可 保 留 給 水 棒 或 水 通 道 1 1 5 與 含 較 少 燃 料 棒 位 置 的 方 格 陣 列 相 比 較 並 沒 有 導 致 鈾 1 I 負 載 的 減 少 〇 1 然 傾 訂 而 9 三 角 格 無 法 含 相 同 行 及 列 數 的 燃 料 棒 而 置 1 入 方 形 截 面 區 〇 1 I 本 發 明 百 的 旨 在 提 供 一 燃 料 棒 設 置 9 其 中 三 角 格 使 用 1 1 於 方 形 燃 料 組 合 體 〇 1 1 發 明 槪 w 線 | 本 發 明 特 點 之 一 係 提 供 一 沸 水 式 反 應 爐 的 核 燃 料 組 合 1 1 體 9 其 含 有 多 個 延 長 且 平 行 的 燃 料 棒 9 支 撐 於 位 在 向 著 1 I 組 合 體 底 部 的 下 繫 板 及 向 著 組 合 體 頂 部 的 上 繫 板 之 間 9 1 | 一 圍 繞 複 數 m Λ，、、 料 棒 9 且 含 __* 大 體 上 為 方 形 的 截 面 區 域 以 1 1 從 組 合 體 底 部 至 頂 部 導 引 冷 卻 劑 / 緩 和 劑 的 外 部 通 道 t 1 | 至 少 有 一 隔 板 將 燃 料 棒 定 位 並 維 持 於 預 定 的 型 態 中 9 且 1 I 該 燃 料 棒 以 預 定 間 隙 置 於 6 - 陣 列 中 > 且 燃 料 棒 的 中 心 1 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 ^14632 B7 五、發明説明（r ) 位在等腰三角形的頂點。 圖式：：> 簡菫説明 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖1為本發明中使用三角格而含有10X12燃料棒設置 的BWR燃料組合體之横剖面圖； 圖2為圖1之BWR燃料組合體的橫剖面圖，而可選擇 的燃料棒為水棒或部份長度燃料棒所取代；且 顧3為含三角格之10X12燃料棒設置且位於中心的水 棒取代七値位於中心的燃料棒之BWR燃料組合體横剖面 圖〇 圖4a為含三角格之8: 9X11的燃料棒設置的BWR燃料 組合體的横剖面圖； 圖4b為圖4a中燃料组合體中三相鄰燃料棒之視圖； 圖5為含三角格之8: 9X11的燃料棒設置並且位於中 心的水通道取代七値位於中心的燃料棒之BWR燃料組合 體横剖面圖。 圖6為含三角格之9: 8X11燃料棒設置的另一 BWR燃 料組合體之横剖面圖； 圖7為圖6之BWR燃料組合體的截面圖，但以波紋壁 取代直的外通道壁； 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 函8為含三角格之15X17燃料棒設置之PWR燃料組合 體的截面圖； 圖8b為圖8a所示燃料組合體的三個相鄰燃料棒的視画； 圖9a為含三角格之17X 19燃料棒設置的PWR燃料組合 體的截面圖； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（办） 圖9 b為圖9a中燃料組合體之三個相鄰燃料棒的視圖； 圖10為四値PWR燃料組合體的截面圖，毎一組合體含 一三角格燃料棒設置，顯示介面結合狀況； 圖11a為含有成三角格之15X 18燃料棒設置的PWR燃料 組合體截面圖； 圖lib為圖11 a之燃料組合體的三餾相鄰燃料棒視圖； 圖12a為含有成三角格之17X 20燃料棒設置的PWR燃料 組合體截面圖； 圖12b為圖12 a之燃料組合體的三個相鄰燃料棒視圖； 圖13a為含三角格之9X 11燃料棒設置之BWR燃料組合 體的横剖面圖； 圖13b為圖13a中所示組合體的三値相鄰燃料棒的視圖 圔14為本發明中BWR燃料組合體所包含的BWR控制葉的 截面圖，及 圖15為四個BWR燃料組合體所包圍的BWR控制葉之截面 圖，毎一燃料組合體有二波紋壁。 發明夕詳細説明 新的核反應爐設計趨勢為在組合體中增加燃料棒數， 以更精細地分割鈾燃料，使得燃料中所生之熱可更迅速 移轉至冷卻劑中。更多的熱可在組合體中産生但必需在 燃料棒功率限制的範圍内，以保證可信賴的燃料棒性能 增加的燃料組合體所産生之功率可⑴經由更大的自由度 改進核燃料使用，以使爐心功率分佈最適化，⑵經由允 許更快速的功率改變而改進電廠容量因素，或⑶增加爐 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） ---------d------IT------.^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 心的整個功率密度及電廠功率輸出。 在BWR中，燃料棒陣列的設計從7X7經過8X8,及 9X9進步至10X10。在PWR中，早期的燃料棒陣列設計 為14X14和15X15,後期的設計為16X16和17X17。 為防止熱傳效率降低，燃料棒間必需有最小分隔。保 證能有所需要的最小分隔，對於製造公差及輻射所導致 的燃料棒彎曲必需有一裕度。 一方格BWR 10X10的燃料組合體含100値可用的燃料 棒位址且棒與棒的間隙為0.51吋。此所需的棒對棒空間 決定最大可允許燃料棒直徑，且在燃料組合體運轉期間 不使熱傳效率降低》此對於在一給定的燃料組合體長度 中所可併入的燃料體積造成限制。然而在本發明中，如 果燃料棒的形態為10X12的三角格陣列，則有120個燃 料棒位址可用，且與11X11方格陣列比較，其棒直徑較 大，因此增加了給定燃料組合體長度中的燃料體積，在 一方格陣列中，120個潛在燃料棒位址需要11X11格子 。1 1 X 1 1之棒間隙約為0 . 4 6 4吋，且由於棒與棒空間的 需要將減低棒對棒空間，使得可併入給定長度燃料組合 體中的燃料體積減少，有小於1 0 X 1 2陣列者。 參考圖1 ,沸水式反應爐燃料組合體100 所含燃料棒 11位在外部通道15所形成的區域内。依據習知之技術， 一 10X10陣列的燃料棒將定位於由外部通道所形成的區 域内。燃料棒11的排列可使其中心位在等邊三角形的頂 點，而非在方形的轉角上。六個含共同頂點的相鄰三角 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X297公釐） I I— n 裝 訂 I 旅 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -e- A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( 2 ) 1 I 形 形 成 一 値 —C- 角 形 0 燃 料 棒 1 1排 成 12列 每 列 有 10棒 9 1 1 所 以 適 於 置 入 外 部 通 道 1 5的 範 圍 内 圖 1 之 陣 列 為 一 \ 1 1 0 X 1 2 B WR 燃 料 組 合 體 9 且 包 含 1 2 0 個 燃 料 棒 位 址 9 其 —V 請 1 先 1 在 1 ] ί X 11方 格 陣 列 之 —* 値 棒 位 址 内 〇 圖 1 中 的 _JL* 角 形 設 閱 1 計 優 點 為 可 使 用 較 大 的 燃 料 棒 直 徑 9 而 維 持 與 大 約 相 同 # 1 | 之 I 數 燃 料 棒 的 方 格 陣 列 樣 的 棒 表 面 對 棒 表 面 空 間 及 棒 注 意 1 1 表 面 對 通 道 壁 空 間 9 由 於 其 更 有 效 利 用 外 部 通 道 的 截 面 事 項 1 I 再 積 〇 在 —* 方 格 陣 列 中 9 1 1 X 1 1的 設 計 是 必 需 的 $ 以 提 供 填 寫 本 I 10 X 1 2六 角 形 設 置 所 提 供 的 1 2 0 個 燃 料 棒 位 址 » 結 果 9 頁 '—^ 1 | 1 1 X 1 1的 棒 間 隙 將 減 小 (約0 .4 64 吋） 9 且 需 要 較 小 的 燃 1 1 料 棒 直 徑 (小於1 〇/ 11 ) 以 維 持 冷 卻 所 需 用 的 棒 表 面 對 棒 1 | 表 面 空 間 9 較 小 直 徑 的 燃 料 棒 使 得 毎 棒 中 鈾 燃 料 量 較 少 1 訂 〇 參 考 前 述 範 例 9 11 X 11格 子 9 就 0 . 11 4 吋 的 棒 表 面 1 對 棒 表 面 空 間 $ 其 棒 直 徑 為 0 . 11 4 吋 〇 10 X 1 2 三 角 格 的 1 I 棒 間 隙 為 0 . 48 5 吋 9 而 其 棒 直 徑 約 為 0 . 3 7 1 吋 因 此 相 1 1 對 燃 料 截 面 的 增 加 約 為 ： 1 12 0 X ( 0 . 37 1) 2 線 I -= 1 .1 1 1 1 12 IX ( 0 . 3 5 )2 1 I 因 此 圖 1 之 三 角 格 設 置 使 得 11 X 11 陣 列 中 可 使 用 較 大 1 I 燃 料 棒 直 徑 〇 由 於 偽 較 大 的 燃 料 棒 直 徑 9 可 使 用 較 多 的 1 1 水 棒 及 部 份 長 度 燃 料 棒 9 同 時 雒 持 m />\y> 料 組 合 體 的 鈾 含 量 1 I 〇 因 此 9 相 對 於 方 格 9 於 三 角 格 中 之 增 加 的 燃 料 棒 直 徑 1 | 9 允 許 含 較 大 的 燃 料 棒 位 址 比 值 該 fcb 值 可 用 於 水 通 道 1 1 -1 0 - 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央橾準局員工消費合作杜印製 五、發明説明（ 9 ) 1 1 ， 水 棒 9 部 份 長 度 燃 料 棒 9 及 / 或 含 部 份 長 度 水 棒 的 部 1 1 份 長 度 燃 料 棒 〇 1 1 參 考 圖 2 * n\y\ 料 棒 1 1 9 水 棒 17及部份長度燃料棒 1 3位 —v 請 1 先 1 在 燃 料 組 合 體 1 0中 9 使 得 各 値 燃 料 棒 11及部份長度燃料 閲 讀 1 棒 1 3為 ； (a) 直 接 與 水 棒 17或外部通道 15相鄰 ; 或 (b) 背 面 1 | 之 I 對 水 棒 或 外 部 通 道 含 直 接 的 視 線 方 向 〇 此 型 態 將 使 得 在 注 意 1 | 燃 料 棒 中 由 分 裂 所 産 生 的 快 中 子 有 較 大 的 機 率 從 另 . 燃 事 項 1 | 再 I 料 棒 的 共 振 補 獲 (resonance capture) 中 逃 逸 f 而 改 在 填 本 1 ά 水 棒 中 或 燃 料 通 道 外 侧 的 水 中 加 熱 〇 更 高 機 率 的 中 子 熱 頁 1 I 化將在整値燃料組合體 中 産 生 較 大 的 熱 中 子 源 f 而 導 致 1 1 燃料使用率增加 〇 於 含 有 相 同 數 巨 的 捧 的 可 能 位 置 而 沒 1 1 有 極 度 減 低 燃 料 組 合 體 的 鈾 容 量 的 方 格 燃 料 組 合 體 不 可 1 訂 能 達 到 此 —* 設 計 〇 因 為 較 大 數 巨 的 燃 料 棒 位 址 及 本 質 上 1 較 大 可 能 的 鈾 負 載 » 在 三 角 格 中 可 維 持 滿 意 的 鈾 負 載 〇 1 I 在 大 部 份 的 情 況 下 9 某 些 n\\\ 料 棒 位 址 將 為 水 棒 或 水 通 1 道 所 佔 據 9 以 增 加 缓 和 度 並 達 到 較 好 的 鈾 使 用 〇 圖 1 中 1 1 的 10 X 1 2三角格陣列 9 多 産 生 了 約 6 値 可 用 於 水 棒 或 通 故 I 道 的 燃 料 棒 位 址 9 而 維 持 與 10 X 10方格陣列等體積的鈾 1 1 m 料 〇 基 本 上 B WR 燃 料 組 合 體 之 中 心 為 次 緩 合 (U n d e r - 1 1 mo derated)態 〇 結 果 9 當 放 在 靠 近 組 合 體 之 截 面 中 心 時 1 I 9 補 充 的 水 緩 和 最 有 效 率 〇 參 考 圖 3 9 中 心 水 通 道 包 括 1 1 (a) 一 管 1 8 (其直徑可大到二値棒間隙及- -燃料棒直徑， 1 | 及 (b) 較 小 管 1 9 (毎- -管的直徑等於- -燃料棒直徑）用 1 | 於 取 代 靠 近 組 合 體 中 心 的 13燃料棒位置 〇 包 含 管 18及 19 1 1 -1 1 - 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 14632 a? B7五、發明説明（） 域 區 卻 冷 斷 中 不 此 因 中 列 BP β 角 三 入 置 體。 合 性 組勻 道均 通的 水佈 的分 封界 包邊 勻形 均方 及似 密近 最 一 的入 棒裝 料可 燃格 為角 點三 優邊 的等 格的 角限 三有 邊常 等非 然目 雖數

燃 R 明 發 W Β 本 形在 邊 ο 六明 2 * 1 說 X 以 10加 為面 一 上 之在 中己 其且 圖 於 示 體 合 組 料 中 例 施 實 1 S 的 ,要 中只 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 稍撤的修改等邊三角格使其可裝入一方形邊界，而使得 對毎一燃料棒有近似均勻的冷卻區域分佈。這些非等邊 三角形陣列之一為圖13a的9X 11陣列。在本發明的此實 施例中，對於方形燃料棒組合體的三角形燃料棒格子， 可由將燃料棒中心放在等腰三角形之頂點而得到。參考 圖13a，顯示在外部通道15内含9X11之燃料棒設置的BWR 燃料组合體111,而燃料棒組合體的中心位在等腰三角 形的頂點上，該等腰三角形的高度η對底部b的比例（ h/b)約為0.85。如圖13b所示等腰三角形的底角為59.5 3*1 而頂角為60.94° 。如果，如同方格陣列中一樣，需維 持棒表面對棒表面的空間在0.114吋，則在9X 11中的最 大燃料棒直徑限制為約0.415吋。此為三角形底角的對邊 所決定，因為在此設置中，側邊短於底邊。對於典型的 B WR燃料組合體之大小b ,其内側通道大小約為5 . 7 2 8吋 ，且棒對通道壁空間為0.145时者，b值為0.537吋。底 角的對邊為0.986X 0.537吋=Q.529吋。此0.529吋減去 0.114时的棒對棒空間，剩下0.415吋的棒直徑。此大於 10X10方格陣列的棒直徑，其為0.396吋，其對核燃料 -1 2 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（"） 封質提供 9 9 0 . 4 1 5 2 -X - = 1.0 8 7的可用區域。 100 0.396 另外，對稱於横過毎一垂直於組合體面之中心線以使組 合體可被分為相等區域的正交對稱可在具有奇數燃料棒 列的格子中每隔一列移除一燃料棒而得到。 圖4a為另一非等邊三角形陣列，-8: 9X11陣列。在 本發明的此實施例中，對於方形燃料組合體的三角形燃 料棒格子可經由將燃料棒的中心放在等腰三角形的頂點 而得到。8: 9X11意諝著此陣列具有許多燃料棒，列與 列中的燃料棒數從8到9到8等等交替變化。因此，在 圖4a的陣列中，由底列的8支開始，變成下一列的9支 ，再變為8支，對於此11列皆依此改變。三角格子中等 腰三角形的高與底之比被選擇為可使燃料棒産生高密度 排列。在一特定之應用中，基於最小棒對棒空間的需要 ，小於最大可能直徑的燃料棒直徑可選擇以減低流阻或 使反應特性的水對燃料比最適化。 在一較佳之實施例中，等腰三角形應盡可能接近等邊 三角形，以使燃料棒有最大的封裝密度，及幾乎均勻的 棒對棒空間。參考圖4a，含8: 9X11燃料棒設置的BWR 燃料組合體，其燃料棒11的中心位在等腰三角形的頂點 ，其高h與底b之比（h/b)為8: 10或0.8。而等腰三角 形的底角約為58° ,而頂角約為64° ，如圖4b所示。 -1 3 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） I I I I I裝 1 訂 I 蘭 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( ) 1 1 此 設 置 對 任 何 中 心 線 形 成 對 稱 ,使得 全部四 個轉 角對通 1 1 道 壁 呈 現 相 同 的 幾 何 關 傜 9 且 燃料棒 可分為 相同 的1/4 1 1 區 t 以 方 便 反 應 度 及 功 率 分 佈 計算。 參考圖 5,此横過 /--V 請 1 先 1 任 何 中 心 線 的 對 稱 便 利 了 位 於 中心的 六角水 通道 2 2取代 閱 it 1 七 锢 位 於 中 心 的 燃 料 棒 9 其 在 燃料組 合體的 中心 提供中 背 Sr I I 之 1 子 的 水 缓 和 9 以 便 熱 中 子 通 量 平坦化 。而且 在圖 5 所示 注 意 1 I » 燃 料 組 合 體 1 0 3轉角缺少燃料棒將減低轉角燃料棒功 事 項 1 I 再 率 峰 值 且 對 於 外 部 通 道 轉 角 允許較 大半徑 ,使 得含厚 填 寫 本 1 A 轉 角 的 通 道 易 於 製 造 〇 圖 5 所 示組合 體103的轉角缺乏 頁 1 I 燃 料 棒 將 使 燃 料 表 面 對 通 道 壁 表面空 間相對 於棒 表面對 1 1 棒 表 面 空 間 減 少 9 而 允 許 棒 間 隙及棒 直徑的 增加 〇 1 1 在 圖 6 所 示 的 不 同 實 施 例 中 ，一含 9 ： 8 X 11燃 料棒設 1 訂 置 (也就是1 1列中， 每列燃料棒數由9 到8到9等）的BWR 1 燃 料 組 合 體 1 0 4 , 其燃料捧1 1的中心在等腰三角形的頂 1 I 點 上 與 圖 4 及 5 相 似 » 但 更 包含定 位在組 合體 之四個 1 1 I 轉 角 中 的 燃 料 棒 〇 燃 料 組 合 體 104更不同於_ 4a中的燃 1 1 料 紐 合 體 10 3 , 其中燃料棒負載中增加一燃和 ί棒， 以在 Μ I 當 m 料 負 載 的 重 要 性 高 於 轉 角 棒功率 峰值時 可增 加燃料 1 1 組 合 體 中 的 鈾 量 〇 為 改 變 圖 4 - 6中組合體的緩和度，水 1 1 棒 9 水 通 道 及 / 或 部 份 長 度 燃 料棒可 代替燃 料棒 ,以對 1 1 稱 或 非 對 稱 型 式 安 置 〇 1 1 在 圖 4 - 6及1 3所π的每- -組合體中， 所示之外部通道 1 1 1 5含 直 壁 0 參 考 圖 7 , 燃释 冬棒1 1毎隔- -列的鋸齒允許燃 1 1 料 組 合 體 10 5的外部通道壁1 6中有兩壁成波紋狀， 因此 I 1 -1 4 - 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 314632 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ) I 1 有 較 大 的 剛 性 可 抗 拒 震 動 力 且 改 進 冷 卻 劑 流 區 分 佈 的 1 1 均勾 性 〇 1 1 如 上 所 述 9 核 燃 料 棒 彼 此 隔 開 9 以 對 冷 卻 劑 提 供 足 夠 y—v 請 1 先 1 的 流 區 以 從 每 —" 燃 料 棒 移 去 熱 〇 而 且 * 很 需 要 能 有 一 種 閱 讀 1 方 法 可 證 明 燃 料 棒 間 已 提 供 最 小 需 要 空 間 〇 在 — 方 格 陣 背 面 1 I 之 1 列 中 9 可 將 校 準 片 通 過 燃 n\y* 料 棒 之 行 及 列 之 間 的 視 線 以 證 注 意 1 I 明 棒 對 棒 間 隔 〇 三 角 格 的 —- 項 困 難 為 行 中 的 燃 料 棒 間 事 項 1 1 再 I 的 視 線 為 下 -* 列 的 棒 所 狙 隔 〇 在 本 發 明 中 此 困 難 用 下 法 4 寫 本 1 威 克 服 * 對 於 等 腰 三 角 形 格 子 的 高 對 底 比 例 9 或 間 隙 及 棒 頁 '— 1 I 直 徑 予 以 明 智 地 選 擇 » 而 使 得 視 線 可 維 持 平 行 於 燃 料 棒 1 1 中 心 線 〇 如 此 得 到 的 三 個 梘 線 方 向 可 證 明 棒 對 棒 空 間 是 1 | 否 足 夠 〇 1 訂 BWR爐心包含重複的控制棒模組， 毎- -模組包含為四 1 掴 燃 料 組 合 體 所 包 圍 的 控 制 棒 葉 〇 此 三 角 格 BWR組合體（ 1 I 例 如 本 發 明 的 四 個 燃 料 組 合 體 11 1) 的 較 佳 負 載 9 將 使 得 1 I 含 均 勻 棒 對 通 道 空 間 的 組 合 體 面 與 具 有 交 替 棒 對 通 道 空 1 1 間 的 組 合 體 面 相 鄰 9 如 圖 1 4所 示 > 使 得 通 道 間 的 水 間 隙 線 I 區 域 大 體 上 為 均 勻 〇 此 種 排 列 亦 將 呈 現 均 勻 的 轉 角 圖 樣 1 1 而 位 在 與 控 制 棒 葉 11 5相連接的組合體轉角不放置燃 1 1 料 棒 » 如 圖 14所 示 〇 此 設 置 不 僅 在 組 合 體 周 圍 提 供 大 致 1 I 均 勻 的 水 緩 和 劑 分 佈 〇 而 且 9 藉 由 使 燃 料 組 合 體 11 2的 1 1 通 道 面 成 波 紋 狀 > 爐 心 將 加 強 t 而 能 抵 抗 每 一 方 向 的 m 1 | 動 力 〇 1 與 BWR燃特 i合體丰丨 3比較， 對 >壓水式反應燫（ P WR ) 的 1 1 -1 5 - 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印装 A7 B7 五、發明説明（4) 燃料組合體，其擁有較大截面積，且較多燃料棒。基本上 現今的PWR燃料組合體包含分佈在方格上的15x 15及17X Η的燃料棒陣列β在本發明的另一實施例中，高h對底 b之比（h/b)為0.875的等腰三角形燃料棒格，其底角只 撤大於60度（卽約6G.255)，將用於把燃料棒12分佈在PWR 燃料組合體106中以形成15X 17之陣列，如圈8a及81)所 示*在S —實施例中，高底比（h/b)為〇.8 2 4的等腰三角 形燃料棒格，其底角稍微小於60。（約58.75)，用於將 燃料棒12分佈在PWR燃料組合體1〇7中，以形成一 15X18 的陣列，如圖11a及lib所示。燃料紐合體1〇6及107皆與 具有分佈在方格上的15陣列之先前技替有相同的燃料 組合體截面積。可能需對PWR控制棒叢組合體做稍撤的 修改，因為基本上控制棒導管占用格子内的燃料棒位置 。因此，控制棒導管可視需要定位在圖8a和8 b所示的和 如下述符合反應控制需要的燃料棒陣列内。 參考圖9 A及9 B，一高h對底b之比（h / b )為0 · 8 8 9且底 角約為60.65度的三角格燃料棒12之17乂19?¥1?燃料組合 體陣列109可用於取代含17X 17方格陣列之先前技藝燃 料組合體。圖9a為燃料組合體109中導管2D的典型位置 ，但可置於陣列内不同的位置。儀器管21基本上位在陣 列的中心。圖12a及12b所示者為，高h對底b之比（h/b) 為0.842且底角約為59.3°的三角格燃料棒12的17X 20 P WR燃料組合體陣列1 1 〇，且可做為取代先前技術中含 17X 17方格陣列之燃料組合體。燃料組合體1G9及110皆 -1 6 - 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I--------—參------ΐτ------Μ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 314632 A7 B7 五、發明説明（< ) 與具有成方格分佈的17X 17陣列之先前技藝有相同的燃 料組合體截面積。 因為PWR燃料組合體並不像BWR燃料組合體包含外部通 道，每一燃料組合體（如圖8, 9)之邊界可交互配合，如 圖10之例。四個燃料組合體106界面相接合（如虛線所示） 以形成燃料棒的規則分佈，沒有任何不連缠。 .本發明已應用待別實施例加以說明，須瞭解對於嫻熟 於本技術者可對形式及细節執行不同的更改，而不偏離 本發明的精神及範圍。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 六、申請專利範 圍 1 1 1 · 一 種 沸 水 式 反 應 爐 核 燃 料 組 合 體 該 組 合 體 含 複 數 延 1 1 長 而 平 行 的 燃 料 棒 支 撐 於 向 著 組 合 體 底 部 的 下 繫 板 1 1 及 向 著 組 合 體 頂 部 的 上 繫 板 之 間 一 圍 繞 複 數 m rf\\\ 料 棒 請 1 先 1 且 具 有 —- 大 體 上 為 方 形 截 面 以 在 燃 料 棒 的 周 圍 從 組 閲 讀 1 合 體 的 底 部 向 箸 組 合 體 頂 部 導 引 冷 卻 劑 / 缓 和 劑 的 外 背 面 1 I 之 1 部 通 道 » 至 少 —- 隔 板 9 將 燃 料 棒 定 位 並 維 持 於 預 定 形 注 意 1 I ，態 9 且 該 燃 料 棒 以 預 定 間 隙 設 置 於 一 陣 列 中 t 而 燃 料 事 項 真 1 1 棒 的 中 心 位 在 等 腰 二 角 形 的 頂 點 〇 填 寫 本 裝 2 .如 串 請 專 利 範 圍 第 1 項 之 組 合 體 其 中 每 等 腰 三 角 頁 ___^ 1 I 形 含 一 底 及 一 高 1 且 高 與 底 之 比 約 為 0 . 85 0 1 1 3 ·如 甲 請 專 利 範 圍 第 1 項 之 組 合 體 ί 其 中 每 一 等 腰 三 角 1 I 形 的 底 角 大 致 上 等 於 59 .5 3度。 1 訂 4 · 一 種 沸 水 式 反 應 爐 核 燃 料 組 合 體 9 該 組 合 體 含 複 數 延 1 長 而 平 行 的 燃 料 棒 » 支 撐 於 向 著 組 合 體 底 部 的 下 繫 板 1 I 及 向 著 組 合 體 頂 部 的 上 繫 板 之 間 一 圍 繞 複 數 燃 料 棒 1 1 且 具 有 一 大 體 上 為 方 形 截 面 以 在 燃 料 棒 的 周 圍 從 組 1 1 合 體 底 部 向 著 組 合 體 頂 部 導 引 冷 卻 劑 / 緩 和 劑 的 外 部 U I 通 道 9 至 少 一 隔 板 9 將 m Λ>ν\ 料 棒 定 位 並 雄 持 於 預 定 形 態 1 1 9 該 燃 料 棒 以 預 定 間 隙 設 置 於 一 9X1 1陣歹 J中， 而燃 1 1 料 棒 的 中 心 位 在 等 腰 三 角 形 的 頂 點 〇 1 I 5 .如 甲 請 專 利 範 圍 第 4 項 之 組 合 am 體 9 其 中 每 一 等 腰 三 角 1 1 形 含 一 底 及 一 高 9 且 高 與 底 之 比 約 為 0 . 8〇 1 I 6 .如 串 請 專 利 範 圍 第 4 項 之 組 合 體 9 其 中 每 一 等 腰 三 角 1 I 形 的 底 角 大 致 上 等 於 58度 〇 1 1 -1 8 - 1 1 1 1 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範 圍 1 1 7 .如 請 專 利 範 圍 第 5 項 之 組 合 體 更 包 含 中 心 水 通 道 1 1 » 置 於 向 著 組 合 體 之 截 面 區 的 中 心 且 含 —1^, 邊 形 的 截 1 1 面 區 用 於 導 引 冷 卻 劑 / 緩 和 劑 使 其 從 組 合 體 的 底 y—S. 請 1 先 1 部 通 過 而 流 向 組 合 體 頂 部 〇 閲 1 8 ·如 申 請 專 利 範 圍 第 6 項 之 組 合 體 更 包 含 中 心 水 通m 脅 1 I 之 1 » 置 於 向 著 組 合 體 之 截 面 區 的 中 心 9 且 含 邊 形 的 截 注 意 1 I 面 區 9 用 於 導 引 冷 卻 水 / 緩 和 劑 使 其 從 組 合 體 的 底 事 項 1 1 部 通 過 而 流 向 組 合 體 頂 部 〇 § 寫 本 1 裝 9 ·如 申 請 專 利 範 圍 第 5 項 之 組 合 體 » 其 中 外 部 通 道 至 少 頁 N_ 1 I 有 兩 壁 形 成 波 紋 〇 1 1 10.- -種壓水式反應鲅核燃料組合體， 該組合體含複數延 1 I 長 而 平 行 的 燃 料 棒 9 支 撐 於 向 著 組 合 體 底 部 的 下 繫 板 1 訂 及 向 著 組 合 體 頂 部 的 上 繫 板 之 間 * 至 少 —- 隔 板 9 將 燃 1 料 棒 定 位 並 雒 持 於 預 定 形 態 該 燃 料 棒 以 預 定 間 隙 設 1 I 置 於 一 陣 列 中 t 而 燃 料 棒 的 中 心 位 在 等 腰 三 角 形 的 頂 1 1 點 〇 1 11.- -種壓水式反應爐核燃料組合體， 該組合體含複數延 線 I 長 而 平 行 的 燃 料 棒 1 支 撐 於 向 箸 組 合 體 底 部 的 下 繫 板 1 1 及 向 著 組 合 體 頂 部 的 上 繫 板 之 間 9 至 少 一 隔 板 9 將 m 1 1 料 棒 定 位 並 維 持 於 預 定 形 態 該 燃 料 棒 以 預 定 間 隙 設 1 I 置 於 一 15 X 17 陣 列 中 > 而 燃 料 棒 的 中 心 位 在 等 腰 三 角 1 1 形 的 頂 點 〇 1 | 12.¾ I申 1請專利 I範圍第1 1項之乡i 1合體， 其中每- -等腰三角 1 I 形 含 一 底 及 一 高 且 高 與 底 之 比 約 為 0 . 87 5〇 1 I -1 9 - 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 六、申請專利範圍 13·如申請專利範圍第11項之組合體，其中每一等腰三角 形的底角大致上等於60. 25度。 14· 一種壓水式反應爐核燃料組合體，該組合體含複數延 長而平行的燃料棒，支撐於向著組合體底部的下繫板 及向著組合體頂部的上繫板之間，至少一隔板，將燃 料棒定位並維持於預定形態，該燃料棒以預定間隙之 設置於一 15X18陣列中，而燃料棒的中心位在等腰三 角形的頂點。 15. 如申請專利範圍第14項之組合體，其中毎一等腰三 角形含一底及一高，且高與底之比約為0.824。 16. 如申請專利範圍第14項之組合體，其中每一等腰三 角形的底角大致上等於58.75度。 17. —種壓水式反應爐核燃料組合體，該組合體含複數 延長而平行的燃料棒，支撐於向著組合體底部的下繫 板及向箸組合體頂部的上繫板之間，至少一隔板，將 燃料棒定位並維持於預定形態，該燃料棒以預定間隙 之設置於一 17X19陣列中，而燃料棒的中心位在等腰 三角形的頂點。 18. 如申請專利範圍第17項之組合體，其中每一等腰三角 形含一底及一高，且高與底之比約為0.β8% 19·如申請專利範圍第17項之組合體，其中每一等腰三角 形的底角大致上等於60. 65度。 20.—種壓水式反應爐核燃料組合體，該組合體含複數 延長而平行的燃料棒，支撐於向箸組合體底部的下繫 -2 0 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210Χ297公釐） ----------裝------訂------Μ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 板及向著組合體頂部的上繫板之間，至少一隔板，將 隙腰 間等 定在 預 έ 3J il 以心 棒中 料的 燃棒 該料 ，燃 態而 形 , 定中 預列 於陣 持18 維X〇 並15點 位一頂 定於的 棒置形 料設角 燃之三 角 三 腰 等 一 毎 中 其 捿 AH 合 組 之 項 ο 2 第 圍 範 利 專 請 申 如 為 約 比 之 底 與 高 且 高1 及 底1 含 形 角 三 腰 等1 毎 中 其 體 合 組 之 項 ο 2 第 圍 範 利 專 請 申 如 於 等 上 致 大 角 底 的 形 度 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）