經濟部智慧財產局員工消费合t社印M A7 _ B7_____ 五、發明說明（1 ) 【發明背景】 本發明係關於D格子型沸水型原子爐（以下簡稱 BWR )的爐心所用的原子爐之爐心、用於該燃料集合體 之燃料間隔件以及通道箱。 關於BWR的爐心的燃料集合體之間的間隙構造，以 往係採用所謂的“ D格子型"構造。這種“ D格子型”的 爐心，受到用來調整其輸出大小的控制棒插入的這一側（ 控制棒側）的間隙間隔係較之未插入控制棒的這一側（未 插控制棒側）的間隙間·隔更寬。 在BWR中，爐心內的水係兼具有冷卻材以及中子的 減速材的功能。一般而言，在於水係呈連續地存在於較爲 寬廣區域的地方的,中子的減速作用較大。因此，位於燃料-集合體間的水可對於中子的減速發揮很大的功能。 與原子爐的爐心相關之很重要的“量”之一，係有“ 線輸出密度”。就原子爐的設計而言，最大線輸出密度係 一個重要的問題。這個是指在於原子爐內最大的線輸出密 度而言。如果最大的線輸出密度過大的話，相對應的燃料 棒的中心溫度將會過度上升。這種情況下，可能會導致無 法確保燃料片與被覆管的熱力上的健全。因此，基於原子 爐的安全上的觀點，最大的線輸出密度係被制定在預定的 限制値。也就是說，最大的線輸出密度儘可能愈小爲佳。 這是因爲最大的線輸出密度愈小的話，對於前述預定的限 制値而言，係可變成具有熱力上的餘裕狀態的緣故^ 與燃料集合體相關之很重要的“量”之^一，係有“燃 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1111--·I! t·11!·11 (請先闓讀背面之注意事項再填寫本頁) -4- 經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 费 合 作· 社 印 製 A7 B7 五、發明說明（2 ) 料集合體極限輸出”。在BWR的爐心中，從燃料集合體 下部流入的水會在流經過燃料棒旁邊的期間沸騰，而從燃 料集合體上部流出。一般係認爲：在燃料集合體的上部， 蒸氣的比例變大，燃料棒的表面係處於受到液膜包覆的狀 態。如果加大燃料集合體的輸出的話，將會有可能在於某 一處的燃料棒的表面的液膜因爲率先蒸發掉而消失。這種 液膜消失時的原子爐的輸出就稱爲"極限輸出”。極限輸 出係因燃料集合體的冷卻材流量等的不同而改變。原子爐 係在於不斷地檢査所有的燃料集合體是否處於“低於極限 輸出”的狀態下進行運轉。 基於上述的各種情事的考量，在設計燃料集合體時， 係可想到：預先準，備好數種燃料片以設置成不同的燃料濃 縮度分布：或者對於添加到燃料棒的可燃性吸收材設置成 不同的濃度分布。如此一來，就可減小「燃料集合體的軸 方向上的相對輸出的峰値化」、以及燃料集合體內的燃料 棒的相對輸出的峰値化也就是「局部輸出的峰値化」。其 結果係可改善極限輸出特性等，進而謀求提高原子爐的安 全餘裕度以及提高經濟性。 在D格子型爐心中，係存在著前面所述的間隙間隔的 差異。在於通常的運轉中，大半的控制棒已經被抽掉’所 以中子的減速效果，在於間隔較大的間隙（控制棒側）處 的效果係大於間隔較小的間隙（未插控制棒側）處的效果 。也就是說，將燃料集合體裝設於D格子型爐心的情況下 ，靠近於間隔較寬的間隙處的燃料棒與靠·赶於間隔較窄的 本紙張尺度適用中囤國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） !!裝 i i ! I 訂.！---! 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -5- 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 4 4 〇Qγ β Α7 ____Β7___ 五、發明說明（3 ) 間隙處的燃料棒的輸出並不相同。因此，局部輸出峰値化 的値比較容易變大，而有最大的線輸出密度變大之傾向。 因此|必須精細設計前述燃料濃縮度分布、可燃性吸收材 的濃度分布，導致於燃料集合體的設計上的自由度受到限 制。 因此，後來有人提倡一種稱爲C格子型爐心B構造。 這種C格子型爐心，在於控制棒側的間隙間隔係與未插入 控制棒側的間隙間隔相等。所以，相較於D格子型爐心， 其設計上的自由度變大。也就是說可以比較容易設計出能 量效率上最適當的構造。例如：C格子型爐心的燃料“取 出燃燒度（可從單位重量的燃料取出的能量）”係可較之 D格子型爐心高出犛個％。是以，就燃料經濟性而言，C 格子型爐心優於D格子型爐心。 但是，因爲目前正.在運轉中的D格子型爐心已經有許 多存在，所以乃有人提倡：藉由改良這些D格子型爐心來 提高燃料經濟性。這種習知技術之一例係可見於日本特許 2791132號公報》這個習知技術，係針對於9x9 (9行X 9列）的正方格子狀排列的D格子型爐心用燃料 集合體，將其中的燃料棒的間距縮小。並且針對於最外周 的燃料棒與通道箱之間的距離，將控制棒側的這個距離設 計成小於未插入控制棒側的這個距離。如此一來，當將其 配置於D格子型爐心時，可縮小控制棒側與未插入控制棒 側的燃料集合體之間的間隙間隔的差値。而使得D格子型 爐心的爐心特性更接近於C格子型爐心的^度，剛好就是 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） t!—!!裝 i ί ! I 訂·--— — — — — — <锖先«讀背面之注意事項再填寫本頁) -6- A7 44〇S76 __B7__ 五、發明說明（4 ) 這個差値的份。而且，就控制棒以及控制棒驅動機構而言 ，則又可沿用傳統的D格子型爐心原有的控制棒以及控制 棒驅動機構。 然而，上述的習知技術中也存在著以下的課題。亦即 ，因爲將燃料棒間距縮小，所以冷卻水變得不易在燃料棒 間流動。如此一來，冷卻水的除熱性能將會降低^即使是 相同的線輸出密度也會變得難以確保熱力上的餘裕度。也 就是說，在於熱力上的餘裕度係變成小於傳統的D格子型 爐心用的燃料集合體。 又，排列成正方格子狀的燃料棒以及水柱，係在於其 軸方向上的數個地方，利用燃料間隔件束在一起而形成燃 料包。燃料間隔件,中係具備可將燃料棒、水柱的間隔保持 在預定値的保持構件（例如：圓筒構件等等）。燃料棒間 距改變的話，這些保持構件的配置間距也必須隨著改變。 如此一來，就變成無法沿用既有的燃料間隔件。也就是說 ，必須要另外準備新的燃料間隔件。 【發明之槪要】 本發明之目的在於提供：既可不必縮小熱力上的餘裕 度就可達成近似於C格子型爐心的燃料經濟性，又可沿用 原有的燃料間隔件之D格子型爐心用的燃料集合體。 (1 )本發明係針對於具備被排列成9行X 9列的正 方格子狀的複數燃料棒以及至少一根水柱的燃料集合體， 將前述複數燃料棒的間距設置成大於.1 4 V^1 5〔mm〕 本紙張尺度適用中國困家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — —— — — — — — — — — — — 1 I I I I I I I — I I I I (靖先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 〇8 經濟部智慧財產局貝Η消費合也社印製 A7 B7 五、發明說明（5 ) 小於14 · 65〔mm〕’並且設有偏心保持手段，用來 將由前述燃料棒和水柱所組成的燃料包的軸心位置予以偏 心（偏置）並保持在較之下部繫板的軸心位置更偏靠通道 繫緊器這一側。 D格子型爐心，當配置了燃料集合體時，控制棒側（ 通道繫緊器這一側）的間隙間隔是較之未插入控'制棒側（ 通道繫緊器的相反側）的間隙間隔更大。如此一來，間隔 較大的通道繫緊器這一側的呈連續的水域是大於間隔較窄 的通道繫緊器的相反側的呈連續的水域。因此，在於通道 繫緊器這一側的中子的減速效果變成大於通道繫緊器的相 反側的中子的減速效果。如此一來，通道繫緊器這一側的 燃料棒的輸出就相，對地變大，局部輸出峰値化的値趨於比 較容易變大的傾向。 本發明中係利用偏心保持手段將燃料包的軸心位置偏 心（偏置）於通道繫緊器這一側。也就是說，將上述之原 本較寬的通道繫緊器側的間隙朝向變窄的方向改變，而將 原本較窄的通道繫緊器的相反側的間隙朝向變寬的方向改 變。如此一來，可緩和這兩個間隙的寬度的差距，進而緩 和呈連續的水域的差距。因此，可縮小通道繫緊器側與通 道繫緊器的相反側的燃料棒輸出的差距，進而可降低局部 輸出峰値化現象。也就是說，可將爐心特性變得更趨近於 C格子型爐心。 (2 )本案的其他發明係針對於具備被排列成9行X 9列的正方格子狀的複數燃料棒以及至少根水柱的燃料 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---1 I I I----— I 裝！ —訂------ (請先閱讀背面之注ί項再填寫本頁) -8- 經濟部智慧財產局員工消f合：^社印製 44〇87β Α7 __Β7___ 五、發明說明（6 ) 集合體’將前述複數燃料棒的間距設置成大於14.15 〔mm〕小於14. 6 5〔mm〕，並且設有偏心保持手 段，用來將由前述燃料棒和水柱所組成的燃料包的軸心位 置予以偏心（偏置）達到Y〔mm〕並保持在較之下部繫 板的軸心位置更偏靠通道繫緊器這一側，而Y2 2-3/2〔 mm〕。 藉由將軸心位置偏心（偏置）於通道繫緊器側達到Y ^ 2 3 7 2〔 m m〕的話，正方格子狀排列的行方向（或列 方向）上係可移動超過0 · 25〔mm〕。如此’一來，係 可較之未偏心（配置）的情況，其局部輸出峰値化現象至 少可減少1〔 ％〕以上。因此，可確實地將爐心特性變得 更趨近於C格子型，爐心，而提高燃料經濟性。 (3)在上述的（2)中，是以設計成： 7x2_1/2〔mm〕SY22_3/a〔mm〕爲佳。 例如：燃料棒的行列η = 9的時候，雖然有一點幅度 上的變動，但如 “ nuclear engineering INTERNATIONAL "vol.43 No.530(September,1998;Wilmington Business Publication)pl2~31中所記載地，通常燃料棒的直徑約爲 1 1 . 0〔mm〕。爲了確保熱力上的餘裕度，相鄰的燃 料棒彼此之間的間隔必須達3〔mm〕的程度。這個時候 ，9根燃料棒的雨端的距離係爲1 1 _ 〇χ9 + 3χ (9 —1)=123〔mm〕。此處’圍繞著燃"料包的通道箱 本紙張尺度適用中國困家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I I I ---— 111 — — — --- ---I I ^ ---I 11 .1 1 (锖先閱讀背面之注項再填寫本頁) -9- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Q8 7 6 A7 ____B7______ 五、發明說明（7 ) 的內部寬度W約爲134〔mm〕。 因此，留給正方格子狀排列最外周的燃料棒與通道箱 內周面之間的距離，兩側合在一起的最大値爲1 3 4 -1 2 3 = 1 1 〔mm〕。最外周的燃料棒與通道箱內周面 之間，通常必須有超過2 〔 m m〕以上的間隙。這是因爲 必須要供燃料間隔件的束帶插入的緣故。而且基'於熱力上 的餘裕度的觀點而言，也是必須有同樣的間隙。 因此，實際上，爲了將燃料包偏心（偏置）而能夠有 效地利用的距離是ll_2x2 = 7〔mm〕。也就是說 ，將燃料包朝通道繫緊器側偏心（偏置）時，正方格子狀 排列的行方向（列方向）的實際上可移動的最大値是7〔 mm〕。本發明係屝合這個數値，而將軸心位置朝通道繫. 緊器側偏心（偏置）Υέ7χ2 — 1/2〔mm〕的距離。如 此一來，可將正方格子狀排列之朝行方向（或列方向）的 移動距離控制在小於7〔 m m〕。 (4)本案的其他發明係針對於具備被排列成9行X 9列的正方格子狀的複數燃料棒以及至少一根水柱的燃料 集合體，將前述複數燃料棒的間距設置成大於1 4 . 1 5 〔mm〕小於14 . 65〔mm〕，燃料間隔件係具備有 數個被設在其外周部朝外側突出的突耳，用來將由前述燃 料棒和水柱所組成的燃料包的軸心位置予以偏心（偏置） 並保持在較之下部繫板的軸心位置更偏靠通道繫緊器這一 側，前述數個突耳之中，位於通道繫緊器側的突耳的前端 與位於正方格子狀排列的最外周的燃料棒f間的距離是 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） IIIIIII----I — I I 11 11 — ^ , — II — ΙΓΙ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -10- ____B7_____ 五、發明說明（8 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) L 1，前述數個突耳之中，位於通道繫緊器的相反側的突 耳的前端與位於正方格子狀排列的最外周的燃料棒之間的 距離是L2，而且設定成L2 — L1之0 , 5〔mm〕。 (5)在上述的（4)中，是以設計成： 7 . 0〔mm〕SL2 — L1 会 0 . 5〔mm〕'爲佳。 (6 )本案的其他發明係針對於具備被排列成9行X 9列的正方格子狀的複數燃料棒及至少一根水柱；以及圍 繞由這些燃料棒和水柱所組成的燃料包的通道箱的燃料集 合體，將前述複數燃料棒的間距設置成大於1 4 . 1 5〔 mm〕小於14 .,6 5〔mm〕，前述通道箱的內部寬度 是大於 133 . 5〔mm〕小於 134 . 5〔mm〕，並 且設有偏心保持手段，用來將前述燃料包的軸心位置予以 偏心（偏置）並保持在較之前述通道箱的軸心位置更偏靠 通道繫緊器這一側。 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 (7 )本案的其他發明係針對於具備被排列成1 0行 X10列的正方格子狀的複數燃料棒以及至少一根水柱的 燃料集合體，將前述複數燃料棒的間距設置成大於 12 65 〔mm〕小於 13 . 15〔mm〕，並且設有 偏心保持手段，用來將由前述燃料棒和水柱所組成的燃料 包的軸心位置予以偏心（偏置）並保持在較之下部繫板的 軸心位置更偏靠通道繫緊器這一側。 (8 )本案的其他發明係針對於具備被Λ排列成1 0行 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） -11 · 44 08 Α7 Β7 經濟部智慧財產局貝工消費合A社印製 五、發明說明（9 ) X 1 0列的正方格子狀的複數燃料棒以及至少一根水柱的 燃料集合體，將前述複數燃料棒的間距設置成大於 12 . 65〔mm〕小於 13 · 15〔mm〕，並且設有 偏心保持手段，用來將由前述燃料棒和水柱所組成的燃料 包的軸心位置予以偏心（偏置）並保持在較之下部繫板的 軸心位置更偏靠通道繫緊器這一側達到Y〔 m mT ’而且 設定成 Y22_3/2〔mm〕。 (9 )在上述的（8 )中，是以設計成： 7x2-1/2〔mm〕2Υ22_3/2〔mm〕爲佳。 例如：燃料棒,的行列η = 1 0的時候’係如"nuclear engineering INTERNATIONAL "vol.43 No.530 (September, 1998;WUmington Business. Publication)pl2~31 中所記載地’ 通常燃料棒的直徑約爲10 . 05〔mm〕。爲了確保熱 力上的餘裕度’相鄰的燃料棒彼此之間的間隔必須達 2 . 5〔mm〕的程度。這個時候，10根燃料棒的兩端 的距離係爲 10 . 5x10 + 2 · 5x (10-1)= 123 . 0〔mm〕。此處，圍繞著燃料包的通道箱的內 部寬度，係如前述文獻所記載地，係約爲1 3 4〔mm〕 〇 因此，留給正方格子狀排列最外周的燃料棒與通道箱 內周面之間的距離’兩側合在一起的最大値爲1 3 4 -123=11〔mm〕。最外周的燃料棒輿^通道箱內周面 本紙張尺度適用中國S家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---- --------— — — — — — ^ 1111111 (請先閲讀背面之注i項再填寫本頁) -12- 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 44〇876 A7 ____B7_____ 五、發明說明（10 ) 之間，通常必須有超過2〔 m m〕以上的間隙。因此，實 際上，爲了將燃料包偏心（偏置）而能夠有效地利用的距 離是 11 一 2x2 = 7〔mm〕.。 本發明係配合這個數値，而將軸心位置朝通道繫緊器 側偏心（偏置）Y S 7 X 2 _ 1 / 2〔 m m〕的距離。如此一 來，可將正方格子狀排列之朝行方向（或列方向了的移動 距離控制在小於7〔 m m〕。 (1 0 )本案的其他發明係針對於具備被排列成1 ◦ 行X 1 0列的複數燃料棒、及至少一根水柱、以及用來保 持由這些燃料棒和水柱所組成的燃料包的軸方向上的數個 部位的燃料間隔件之燃料集合體，將前述複數燃料棒的間 距設置成大於12._ 65〔mm〕小於13 , 15〔mm 〕，並且前述燃料間隔件係具備有數個被設在其外周部朝 外側突出的突耳，用來將前述燃料包的軸心位置予以偏心 (偏置.）並保持在較之下部繫板的軸心位置更偏靠通道繫 緊器這一側，前述數個突耳之中，位於通道繫緊器側的突 耳的前端與位於正方格子狀排列的最外周的燃料棒之間的 距離是L1，前述數個突耳之中，位於通道繫緊器的相反 側的突耳的前端與位於正方格子狀排列的最外周的燃料棒 之間的距離是L2，而且設定成L2 — L120 . 5〔 mm] ° (11)在上述的（10)中，是以設計成： 7.0〔mm〕2L2-L120..5〔 .feV〕爲佳。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） --— — — —— —— — — —— -------—訂· I I _ i I I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -13 * 經濟部智慧財產局負Η消費合作杜印製 4 4 08 7 6 A7 一 _ B7___ 五、發明說明（11 ) (1 2 )本案的其他發明係針對於具備被排列成1 0 行X 1 0列的複數燃料棒、及至少一根水柱、以及圍繞由 這些燃料棒和水柱所組成的燃料包的通道箱的燃料集合體 ’將前述複數燃料棒的間距設置成大於1 2 . 6 5〔mm 〕小於13 . 15〔mm〕，前述通道箱的內部寬度是大 於 133 · 5〔mm〕小於 134. 5〔mm〕，並且設 有偏心保持手段，用來將前述燃料包的軸心位置予以偏心 (偏置）並保持在較之前述通道箱的軸心位置更偏靠前述 通道繫緊器這一側。 (1 3 )本案的其他發明係針對於具備被排列成9行 X 9列的正方格子狀的複數燃料棒之複數個燃料集合體； 以及被插入在前述燃料集合體之間的至少一個控制棒，前 述複數個燃料集合體彼此之間的間隔，在於控制棒側是大 於控制棒相反側的原子爐之爐心，前述複數個燃料集合體 之中的至少一個，係將前述複數燃料棒的間距設成大於 14 · 15〔mm〕小於 14 . 65〔mm〕，通道箱的 內部寬度是大於133 . 5〔mm〕小於134 · 5〔 m m〕，並且設有偏心保持手段，用來將燃料包的軸心位 置予以偏心（偏置）並保持在較之前述通道箱的軸心位置 更偏靠通道繫緊器這一側。 (1 4 )本案的其他發明係針對於具備被排列成9行 X 9列的正方格子狀的複數燃料棒之複數個燃料集合體； 以及被插入在前述燃料集合體之間的至少^個控制棒，前 本紙張尺度適用中國困家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------^ --------1^^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 14 - A7 440876 B7__ 五、發明說明（12 ) 述複數個燃料集合體彼此之間的間隔，在於控制棒側是大 於控制棒相反側的原子爐之爐心，前述複數個燃料集合體 之中的至少一個，係將前述複數燃料棒的間距設成大於 14 . 15〔mm〕小於 14 · 65〔mm〕，通道箱的 內部寬度是大於133 · 5 (mm〕小於134 . 5〔 mm〕，並且設有偏心保持手段，用來將燃料包’的軸心位 置予以偏心（偏置）並保持在較之前述通道箱的軸心位置 更偏靠控制棒這一側，並且符合下列的關係： 位於前述通道箱的控制棒側的內側面與位於前述正方 格子狀排列的最外周的燃料棒的距離是L1;位於前述通 道箱的控制棒的相反側的內側面與位於前述正方格子狀排 列的最外周的燃料，棒的距離是L 2 :而且L 2_L 1 2 0 . 5 (mm)。 (1 5 )本案的其他發明係針對於具備被排列成1 〇 行X 1 0列的正方格子狀的複數燃料棒之複數個燃料集合 體；以及被插入在前述燃料集合體之間的至少一個控制棒 ，前述複數個燃料集合體彼此之間的間隔，在於控制棒側 是大於控制棒相反側的原子爐之爐心，前述複數個燃料集 合體之中的至少一個，係將前述複數燃料棒的間距設成大 於 12 65〔mm〕小於 13 , 15〔mm〕，通道箱 的內部寬度是大於133 . 5〔mm〕小於134 . 5〔 mm〕，並且設有偏心保持手段，用來將燃料包的軸心位 置予以偏心（偏置）並保持在較之前述通道箱的軸心位置 更偏靠通道繫緊器這一側。 . ^ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） — — — — — — —--- -裝·!— 訂·！-線 (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15- 經濟邨智慧財產局員工消f合作社印製 440876 A7 ____B7___ 五、發明說明（13 ) (1 6 )本案的其他發明係針對於具備被排列成1 ◦ 行X 1 0列的正方格子狀的複數燃料棒之複數個燃料集合 體；以及被插入在前述燃料集合體之間的至少一個控制棒 ，前述複數個燃料集合體彼此之間的間隔，在於控制棒側 是大於控制棒相反側的原子爐之爐心，前述複數個燃料集 合體之中的至少一個，係將前述複數燃料棒的間'距設成大 於 12 . 65〔mm〕小於 13 . 15〔mm〕，通道箱 的內部寬度是大於133 . 5〔mm〕小於134 . 5〔 mm〕，並且設有偏心，保持手段，用來將燃料包的軸心位 置予以偏心（偏置）並保持在較之前述通道箱的軸心位置 更偏靠控制棒這一側，並且符合下列的關係： 位於前述通道，箱的控制棒側的內側面與位於前述正方. 格子狀排列的最外周的燃料棒的距離是L1;位於前述通 道箱的控制棒的相反側的內側面與位於前述正方格子狀排 列的最外周的燃料棒的距離是L 2 ;而且L 2 — L 1 g 0 . 5 [mm] ° (1 7 )本案的其他發明係針對具備有：以帶狀構件 來形成正方形的四邊的束帶；和被設在這個束帶的外周部 朝外側突出的數個突耳，用來保持由被排列成η行X n列 的正方格子狀的複數個燃料棒和至少一根水柱所組成的燃 料包之燃料間隔件|前述數個突耳之中，以前述正方形的 對角線爲界之位於其中一側的突耳的突出高度，係與以前 述對角線爲界之位於另一側的突耳的突出高度不同。 (1 8 )本案的其他發明係針對具有橫斷面呈正方 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1- !1 訂·! <請先H讀背面之注意事項再填寫本頁> -16- 經濟部智慧財產局員工消t合作社印製 440876 A7 __B7_ 五、發明說明（14 ) 形的略四角筒形狀|用來包覆由被排列成η行X η列的正 方格子狀的複數個燃料棒和至少一根水柱所組成的燃料包 之通道箱， 設有位於前述略四角筒形狀的內周部且朝內側突出的 數個突耳，這些數個突耳之中|以前述正方形的對角線爲 界之位於其中一側的突耳的突出高度，係與以前述對角線 爲界之位於另一側的突耳的突出高度不同。 【較佳實施例之說明】 以下，佐以圖面說明本發明的實施形態。茲依據第1 圖至第1 6圖來說明本發明的第1實施形態。第2圖係水 平橫斷面圖；係顯.示出本實施形態的沸水型原子爐的爐心 的部分槪略配置（1/4對稱）。第3圖係該部分的擴大 圖。這些第2圖和第3圖中，在原子爐壓力容器（未圖示 )內，配置著許多燃料集合體1以構成爐心2。在爐心2 中，配置成正方形之相鄰的4個燃料集合體1之間係插入 著控制棒3。這種爐心2係屬於D格子型爐心。也就是說 ，燃料集合體1彼此間的間隔，控制棒3的這一側是大於 控制棒3的相反側。 第3圖係顯示配置成正方形之相鄰的4個燃料集合體 1之一例，包含燃料集合體ΙΑ、1Β、1C、1D。控 制棒3具有橫斷面略呈十字形的翼板。燃料集合體1 A、 1B、1C、ID的構造完全相同。只在於各自配置的方 向有所不同。也就是說，以控制棒3的十^形軸心爲中心 本紙張尺度適用中困國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — 111 — — — — — — — — · I--I--It· — — !---- <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -17- A7 4408 76 ___B7__ 五、發明說明（15 ) 呈點對稱配置。而且控制棒3係以接近各燃料集合體1的 橫斷面正方形狀的兩邊的方式被插入。 第1圖係第3圖的部分擴大圖，顯示出燃料集合體 1 A的詳細構造。第4圖係縱斷面圖，顯示出第1圖所示 的燃料集合體1A的詳細構造。這些第1圖和第4圖中， 燃料集合體1 A係具備：由許多燃料棒4和2根水柱5 ( 但在第4圖中省略其圖示）所組成的燃料包6 :和燃料間 隔件8;和上部繫板9;和燃料集合體10:和燃料集合 體1 1。 燃料包6係如第1圖所示，排列著9行X 9列的正方 形格子狀的燃料棒4。這些正方格子狀排列的位置，整體 而言，是朝第1圖.中的左上方向（後述的通道箱方向、控 制棒3方向）偏心（偏置）。該排列的軸心位置（也就是 軸方向的中心位置，以下簡稱軸心位置）i係較之燃料集 合體11的軸心位置j (上部繫板9的軸心位置、燃料集 合體1 0的軸心位置）更朝通道繫緊器側（控制棒3側） 偏心。該偏心量Y，在第1圖中係朝左上方偏心2 - 1 / 2 mm〕。換言之，朝向第1圖中的左方以及上方各偏心 〇 · 5 [mm](請參考第1圖）。用來達成令其偏心且 加以保持這種狀態的功能的偏心保持手段係：通道繫緊器 1 4的插入孔1 4 a ;下部繫板1 〇的燃料棒插入孔 1 0 b以及水柱插入孔1 0 c ;燃料間隔件8的突耳 8b 1、8b2。以後將會依序詳細敘述這些構件。 燃料棒4內係各自封包著燃料片·。燃料^片係由核分裂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -11---1111 ----iR? · —— — — — — — t*!· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 -18- A7 4408 76 _____B7______ 五、發明說明（16 ) 性物質也就是鈾所燒結而成的。各燃料棒4的外徑d係d =1 1 · 2〔 m m〕。燃料棒4的排列間距p係p = 14 . 4〔mm〕燃料棒4全部計有74根，係排列成 9行X 9列的正方形格子狀。這些7 4根的燃料棒係包含 :一般的燃料棒（長型燃料棒）4 a以及半長型燃料棒（ 短型燃料棒，第4圖中未圖示）4 b。短型燃料·棒4 b的 燃料有效長度（充塡著核燃料的長度）係短於一般的長型 燃料棒4 a。 燃料棒4 a雖然並未予以圖示和詳細說明，但是係有 述種存在，每一種燃料棒4 a內的燃料片中所含的鈾的濃 縮度分布各不相同。藉由適當地配置這種燃料棒4 a和燃 料棒4 b，_即可謀,求局部輸出峰値化的平坦化。又，針對 每一種類適當地設計其軸方向上的濃縮度分布。藉此以謀 求軸方向上的輸出峰値化的平坦化。這些的構成方式係與 習知的這種燃料集合體相同。 水柱5係配置於燃料集合體1 A的略中央部。水柱5 係被配置成用來置換3行X 3列的格子之7根燃料棒4。 這種水柱5雖然並未詳細予以圖示出來，但是採用可形成 冷卻材流路的習知的構造的中空管，以使得燃料集合體 1 A的中央部的熱中子束趨於平坦化。 上部繫板9係用來支承燃料包6的上端部。在於這個 上部繫扳9的控制棒3側以及控制棒3相反側，係一體地 形成有導柱9 a、9 b。上部繫板9係藉由導柱9 a而受 到上部格子板1 2 (請參考後述的第.5圖·/所支承並且限 本紙張尺度適用中周困家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----— II-----裝·! —訂------— ·線 /-%請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 -19- A7 B7 44〇876 五、發明說明（17 ) 制其橫方向的移動。上部格子板1 2係被固定在沸水型原 子爐的爐心圍板（未圖示）的上部。第5圖係上表面圖， 顯示出燃料集合體1A的上部格子板12所形成的支承結 構。第5圖中，爲了使得構造明確化，係顯示出夾著控制 棒3的4個燃料集合體1A〜1D (請參考第3圖）的支 承構造。 上部格子板1 2係呈與配置於爐心的燃料集合體1以 及控制棒3的位置對應的格子構造。亦即，如第5圖所示 般地，上部格子板1 2係具備許多可包圍4個燃料集合體 ΙΑ、1B、1C、1D的大小的格子13。在格子13 的下方係設有這4個燃料集合體1 A〜1D。4個燃料集 合體1A〜1D之閛，設置一個控制棒3。 各燃料集合體1A〜1D的導柱9 a的前端係插入在 設於通道繫緊器1 4上的插入孔1 4 a，並且利用未圖示 '的固定具（例如：螺栓）而被固定在通道繫緊器1 4。此 時，通道繫緊器1 4的插入孔1 4 a係被形成在較之傳統 的9行X 9列的燃料集合體的插入孔更稍微往角落側偏置 的位置。藉此，可將燃料包6的軸心位置i較之上部繫板 的軸心位置（通道箱的軸心位置）j更爲偏心到控制棒側 通道繫緊器1 4係連接於通道箱1 1。藉此，以固定 住通道箱1 1以及被該通道箱1 1所包圍的燃料包6。 通道繫緊器14係將相鄰的燃料集合體1的通道箱 1 1彼此之間保持一定的間隔，以確保控都/棒3的插入空 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — — — — — — —--* — I 11! I 訂-! I I I J - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 -20- 44 08 7 6 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明（18 ) 間。位於控制棒相反側的導柱9 b係爲了要與控制棒側的 導柱9 a取得重量上的平衡而設的替代性導柱。此外，在 於通道繫緊器1 4與通道箱1 1之間，設有用來防止通道 繫緊器1 4的過度變形的保護件1 5。 另外，各燃料集合體1 A〜1 D之通道箱1 1之未具 有通道繫緊器1 4的這一側的側面，則是被支承·在上部格 子板12 (請參考第5圖）。也就是，單純利用通道繫緊 器14的彈力被朝向上部格子板12按壓而受到支承著。 如第4圖所示，下部繫板1 0係支承燃料包6的下端 部。第6圖係顯示下部繫板1 0的詳細構造之上表面圖。 第6圖和第4圖中，下部繫板1 0在其上面係具備：燃料 棒插入孔1 0 b、.和水柱插入孔1 〇 c、和冷卻材導入孔 10d、l〇e、10f。燃料棒插入孔l〇b係有74 個，燃料棒4的下端部係被插入到燃料棒插入孔1 0 b而 受到支承。水柱插入孔1 0 c係有兩個，水柱5的下端部 係被插入到水柱插入孔1 0 c而受到支承。 燃料棒插入孔1 〇 b以及水柱插入孔1 〇 C係被設置 在與第1圖所示的燃料包6的排列·（亦即，燃料棒4和水 柱5的排列）互相對應的位置。也就是說，燃料棒插入孔 1 0 b以及水柱插入孔1 0 c也是排列成9行X 9列的正 方格子狀排列。這些9行X 9列的正方格子狀排列的位置 整體而言，係往第6圖中的左上方（通道繫緊器1 4的方 向、控制棒3的方向）偏心。該排列的軸心位置（此時係 指水柱插入孔1 0 C、1 0 C之間的冷卻翁導入孔1 0 ί 請 先 Η 背 面 之 注 項 t ' I裝 頁 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐> -21 - A7 4 4 OB 7 6 --------B7_ 五、發明說明（19 ) 的位置）i係從下部繫板10的軸心位置j往第6圖中的 左上方偏心。其偏心量係如前所述地，朝第6圖中的左上 方向偏心2 — 1/ 2〔mm〕（往第6圖中的左方偏心0 . 5 〔mm〕，且往上方偏心〇 · 5〔mm〕）。 如第1圖和第4圖所示，通道箱1 1係包圍在燃料包 6的周圍’而形成燃料集合體i a的外壁。其內 '部寬度w 係W=134 · 1〔mm〕。 燃料間隔件8係設在燃料包6的軸方向上的數個地方 。在各個地方，將燃料棒4和水柱5束集在一起，並保持 一定的間隔，以形成燃料包6。也就是說，燃料間隔件8 的軸心位置係與燃料包6的軸心位置i相等。燃料間隔件 8係具備：束帶8.a ;和設在束帶8 a的外周部往外側突_ 出的數個（此處係8個）的突耳8 b。又，燃料間隔件8 係在束帶8 a的內側具有習知的圓筒構件和彈簧構件（在 第3圖和第1圖中係省略其圖示）。圓筒構件的數目係與 燃料棒4的數目相對應。各燃料棒4係插入在各圓筒構件 ，而設在圓筒構件上的彈簧構件係將燃料棒4朝向圓筒構 件的相反側按壓》藉此，燃料棒4既受到支承又被限制其 在於橫方向上的移動。 第7圖A係顯示正方形形狀的四邊的其中一邊的束帶 8 a以及突耳8 b的詳細構造的側面圖；第7圖B係沿著 第7圖A中的A — A斷面的斷面圖。束帶8 a係均勻厚度 的帶狀構件，用來形成正方形形狀的四邊β突耳8 b係例 如：利用擠出沖製加工而從束帶8 a突出形>成的。其突出 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 — — — — — — — —---裝 ί—! — 訂·11!!線 (請先閱讀背面之ii意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局具工消f合作社印製 -22- 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 4 Ο 8 Ί S _Β7_ 五、發明說明（2〇 ) 的高度係χ。 設在8個地方的突耳8 b之中，係在以正方形形狀的 對角線k (請參考第1圖）爲境界的控制棒側，設有4個 突耳8t> 1。在於控制棒相反側，設有4個突耳8b2。 突耳8 b 2的突出高度X2係與突耳8 b 1的突出高度 X 1不同。兩者的差値Χ2 — X 1 = .1 〔mm〕、如此一 來，就可達成上述燃料包6的軸心位置i係從通道箱1 1 的軸心位置j往控制棒側偏心的偏心量Y = 2 _ 1 / 2〔 m I 〕（往第1圖中的左方偏心0.5 〔mm〕，且往上方偏 心0 . 5〔mm〕）的構造。以下將使用第1圖和第8圖 來說明其原理。 第1圖中，係如前所述，束帶8 a的厚度t全部都一 樣。又，燃料間隔件8的軸心位置係與燃料包6的軸心位 置i相同。因此，正方格子狀排列最外周的燃料棒4與束 帶8 a的距離u在於整個四周圍也都一樣。如果突耳 8 b 2、8 b 1的前端與正方格子狀排列最外周的燃料棒 4的距離分別爲L2、L1的話，X2 = L2_ ( t+u );X1=L1— (t + u)。從這種關係可求出：突耳 8b2、8bl的突出高度差値X2-X1 = L2 — L1 〇 在傳統之未偏心的構造當中，L2 = L1=L (請參 考第8圖A)。當燃料包6偏心而變成軸心位置i時，第 1圖中的往左方的移位量以及往上方的移位量均變成Η的
V-* S 話， ·. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 χ 297公釐） --— — — — — — ^ -Ini!--— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -23- 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 4 4 Ο 8 7 6 α7 _______Β7 ___ 五、發明說明（21 ) Y = Hx21/2 (Η = ΥΧ2'1/2) ； L 1 = L - Η :L2 = L+ H。因此，第8圖Β中，突耳8b2， 8 b 1與正方格子狀排列最外周的燃料棒4之間的距離的 差値就變成：L2 — Ll = 2H = Yx21/2。如前所述 ’因爲X2 — X1 = L2 — L1，所以就變成： Χ2-Χ1=ΥΧ21/2· · · · (1)式 因此，只要設定Χ2 — Xl = l 〔mm〕的話，就可 設定成 Y=2-1/2〔mm〕。 其次，說明本實施形態的作用如下° (1 )利用偏心結構來降低局部輸出峰値化 D格子型爐心也就是爐心2中配置了燃料集合體1時 ，控制棒側（通道繫緊器側）的間隙間隔係較之控制棒相 反側（通道繫緊器相反側）的間隙間隔的更大。因此，間 隔較大的通道繫緊器側的連續水域是大於間隔較大的通道 繫緊器相反側的連續水域。所以，在通道繫緊器側的中子 減速效果是大於在通道繫緊器相反側的中子減速效果。如 此一來，在通道繫緊器側的燃料棒4的輸出相對地變大， 局部輸出峰値化的値係有比較容易變大的傾向。 在本實施形態的燃料集合體1 A中，通道箱1 1係維 持原來狀態，而將燃料包6的軸心位置i朝通道繫緊器 1 4的這一側偏心。也就是說，將較寬的道繫緊器側的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） — — — — —— — — — — — — — i — — — — — — « — — — HI — (請先閲讀背面之注*?#.項再填寫本頁) -24- 44 08 7 c A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 貝 X. 消 费 合 作. 社 印 製 五、發明說明（22 ) 間隙朝變窄的方向改變，而將較窄的通道繫緊器相反側的 間隙朝變寬的方向改變。如此一來，係可緩和這兩個間隙 的寬度差異1可緩和呈連續的水域的差値。因此，可縮小 在通道繫緊器側與在通道繫緊器相反側的燃料棒的輸出差 値，所以可降低局部輸出峰値化現象。也就是說，可將爐 心特性趨近於C格子型爐心。因此，可達成接近·於C格子 型爐心的燃料經濟性。 又，因爲可降低局部輸出峰値化，所以燃料棒4的輸 出的最大値也變小。例如：局部輸出蜂値化現象縮小5% 的話，燃料棒4的最大線輸出也減少5%。如此一來，可 加大能夠從燃料集合體1 A的個體所取出的輸出的極限（ 極限輸出）。因此，，只要設計成與爐心2的輸出相同的輸 出的話，就可增加燃料集合體_1 A的熱力上的餘裕度。此 外，如果選擇採用同等的熱力上ή'餘裕度的話，則可以加 大爐心2的輸出。 針對以上的情事更具體地檢討的話，可獲得以下的結 論。在於通常的運轉中，燃料集合體1中的水（水柱5內 的除外）係呈現氣體的蒸氣以及液體的水之氣液混合狀態 。此時的蒸氣的體稹比例，在燃料集合體1內，平均約爲 4 0%。另外，各燃料集合體1之間的間隙基本上係只有 液體的水而已。也就是說|蒸氣的體積比例爲0%。根據 這兩者的條件，來計算對於中子的減速具有主要的作用的 水中的氫原子的體積密度（以沸水型原子爐在通常運轉時 的7 0氣壓來計算）後進行比較。如果以ΐ於燃料集合體 本紙張尺度適用中困國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------— — — — — — — -----—訂----III--*5^ C請先閱讀背面之注意^項再填寫本頁) -25- A7 B7 44 〇s 五、發明說明（23 )
1之間（蒸氣的體積比例0 % )的値當作1的話，燃料集 合體1內（蒸氣的體積比例40%)就變成約0 . 6。因 此，下列的兩種，如果從中子減速效果的角度來看的話， 幾乎具有同等的效果。例如：若朝向第1圖中的左方（或 上方）偏心達到Η = 1 〔 m m〕的話，即可減小燃料集合 體之間的間隔〇 . 6 m m。 Y 此外，關於極限輸出，下列的事項受到關心。亦即， 在偏心方向與相反側，通道箱1 1的內側與最外周燃料棒 4之間的間隔變大。因此，被認爲是有較多的水流到這個 部分，而有可能減少了對於燃料棒4的冷卻有直接貢獻的 水。然而，如果是這種情況下的數m m程度的間隔的話， 該部分的面積與燃料集合體1A內的水的總流路面積比較 之下，非常地小。此外| 一般而言，極限輸出與局部輸出 峰値化雖然大致上是以1對1的對應，但是，極限輸出與 對於冷卻有貢獻的水的流量並不是以1對1的對應。因此 ，即使水量減少5%，極限輸出也只是改變2〜3%的程 度而已。因此|被認爲實際上並不會因爲偏心而減少極限 輸出。 此外，若想要消除前述的水流的不均一性的話，可考 慮採用以下的對策。亦即，只要將因偏心而變大的通道箱 11與最外周燃料棒4之間的流路予以變窄即可。其方法 之一係在於面對較寬流路的通道箱11的內側多設一些突 耳即可。或者，亦可在面對較寬流路的燃料間隔件8的束 帶8 a的下端或上端另外設置突耳。這種^況下，該突耳 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） ------------裝·！ —---J訂---------線 <請先閲讀背面之注項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -26- A7 B7 述的數式 4 08 7 β 五、發明說明（24 ) 的突出高度必須低於突耳8b 1、8b2的高度。此外， 亦可加大通道箱1 1之面對於較寬流路的部分的厚度。或 者’亦可在於較寬流路另外設置構造材。根據這些手段係 可讓水不易流過該較寬流路。 (2 )確保因藉設定偏心量而降低局部輸出峰値飞匕 本案的發明人等曾經藉由數値分析來對於偏心量Y與 降低局部輸出峰値化的效果之間的關係加以檢討，而獲得 第9圖所示的結果。第9圖係顯示本實施形態的燃料集合 體1A中將偏心量做各種改變時的局部輸出峰値化的變化 。縱軸係顯示出局部輸出蜂値化的相對値。這是以偏心量 Y = 0 (燃料包6的軸心位置i與通道箱1 1的軸心位置 j互相一致）時起算的降低率X〔％〕來表示。橫軸係與 偏心量Y直接相關（請參考X2 — Xl=Yx21/2 ;前 的間隔件突耳8 b 1 ，8 b 2的突出高度的 差値X2 — XI〔mm〕。 如第9圖所示，如果X2 -X 1大於〇的話，局部輸 出峰値化的降低率X將會急遽地增·大，當X 2 _ X 1 = 〇 · 4〔mm〕的時候，x = l〔％〕。從χ2-Χ1 = 0 . 5〔mm〕起，局部輸出峰値化的降低率X的增加比 率會降低。之後，將會隨著X2 — XI的增加，局部輸出 峰値化的降低率X將會顯示出逐漸飽和的傾向，當X 2-Xl=4〔mm〕時，x = 5〔％〕。 本發明人等’從以上的結果，可判斷&如果想要能夠 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） !11!1·裝 i 111 I 訂· I!--J·線 (請先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) 經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 费 合 作. 社 印 製 -27- 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（25 ) 確實地獲得降低局部輸出峰値化的效果，而提高燃料經濟 性的話，採用X2—X 120 · 5〔mm〕之設定是適當 的。 如果將這個與前述（1 )數式對應的話，Y就變成爲 Y32—3/2〔mm〕。 本發明人等，站在上述結果的基礎上，又進行其他的 數値分析。也就是說，針對於偏心量Y與燃料集合體平均 的中子無限倍增率的增加率之間的關係加以檢討之後，獲 得第1 0圖所示的結果。所謂“中子無限倍增率”係一種 指標，可用來判斷由核分裂所產生的中子到底有何種程度 可有效地對於下一個核分裂有幫助。第1 〇圖係顯示出本 實施形態的燃料集合體1 A中，將偏心量Y做各種變化時 的中子無限倍增率的增加率的變化。縱軸係中子無限倍增 率的相對値，係以從偏心量Y=〇起的增加率y [%〕來 表示。橫軸係間隔件突耳8 b 1、8 b 2的突出高度的差 値 X2 — X1〔mm〕。 第1 0圖中，縱軸的値愈大，中子無限倍增率將會增 加。亦即’縱軸的値愈大，中子愈被有效地使用，因此可 節約相當於這個部分的燃料，可提高燃料經濟性。第1 〇 圖中’ X2 -X 1大於0的話，增加率y就急遽地增大。 但是’從X2 — X1 = 0 . 5〔mm〇起增加率y的增 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁> -28-
經濟部智慧財產局貝工消费合作社印S 44 08 7 '〇 Α7 _____Β7______ 五、發明說明（26 ) 加比例就降低。以後，則顯示出隨著X 2 _ X 1的增加， 增加率y有逐漸飽和的傾向，X2_X1 = 4 . 0〔mm 〕時，y = 0 . 2〔％〕。中子無限倍增率增加0 . 2% 係意味著：相當於U—235的濃縮度可減少約0 . 03 %。由這個結果係可佐證出：爲了提高燃料經濟性，將 X2—X1設定爲20 . 5〔mm〕的做法是妥當的。 本實施形態中，X2_X1=1 〔mm〕 ，Y= 2_1/'2〔mm〕係在於上述的範圍內。因此，能夠確實地 '獲得降低局部輸出峰値化的效果，而可提高燃料經濟性。 但是，X2 — X 1的値並非可無限的加大，而有其實 際上的上限値。以下將說明其理由= 在於9行X 9列的正方格子狀排列的燃料集合體的情 況，雖然會有若干的程度的不同，但如“ nuclear engineering INTERNATIONAL"vol.43 No.530(September,1998; Wilmington Business Publication)pl2〜31 中所記載地，通常 燃料棒的直徑約爲1 1 · 0〔mm〕。爲了確保熱力上的 餘裕度，相鄰的燃料棒彼此之間的間隔必須達3〔mm〕 的程度。這個時候，9根燃料棒的兩端的距離係爲 11.0父9 + 3父（9一1)=123〔111111〕。此處 ，圍繞著燃料包的通道箱的內部寬度W，根據上述“ nuclear engineering INTERNATIONAL” 或「關於沸水型原 子力發電所9 X 9燃料（曰本平成1 〇年2月，曰株式會 社曰立製作所）」的文獻所記載，係約爲13 4〔mm〕 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） ----II —----- 1 --ί ! 1 — 訂·！ i I ! - f請先閱讀背面之注t事項再填寫本頁) • 29 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 4 08 7 6 A7 — B7 五、發明說明（27 ) 因此，留給正方格子狀排列最外周的燃料棒與通道箱 內周面之間的距離，兩側合在一起的最大値爲1 3 4 -1 2 3二1 1 〔mm〕。最外周的燃料棒與通道箱內周面 之間，通常必須有超過2〔mm〕以上的間隙。這是因爲 必須要供燃料間隔件的束帶插入的緣故。而且基於熱力上 的餘裕度的觀點而言，也是必須有同樣的間隙。面此，實 際上，爲了將燃料包偏心（偏置）而能夠有效地利用的距 離是11 — 2x2 = 7〔mm〕。也就是說’將燃料包朝 通道繫緊器側偏心（偏置）時，正方格子狀排列的行方向 (列方向）的實際上可移動的最大値是7 〔mm〕。本實 施形態中的X2-X1二1 〔mm〕，係在這個範圍之內 (3 )防止熱力的餘裕度降低 本實施形態係與前述日本特許第2 7 9 1 1 3 2號公 報不同，係讓每一個燃料包6偏心。亦即，燃料棒的間距 並未改變。如此一來，在與傳統的D格子型爐心用燃料集 合體比較之下，並不會讓熱力的餘裕度變小。關於其理由 將利用第1 1圖來說明。 本發明人等利用數値分析針對於燃料棒間距與燃料集 合體的極限輸出的關係加以檢討。並將其結果顯示於第 1 1圖。也就是顯示出針對於通常的D格子型爐心用的燃 料集合體，將燃料棒間距做各種改變時的極限輸出的變化 。第1 1圖中，橫軸是燃料棒間距，縱軸^燃料集合體的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公* ) — — — 1 — ιιιιιιί 1111111 - - - - - ---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •30- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 4 0 8 7 6 a7 _______B7____ 五、發明說明（28 ) 極限輸出的相對値。在於9行x 9列的配置的傳統d格子 型爐心用燃料集合體中的燃料棒間距，係如前述「關於沸 水型原子力發電所9 X9燃料（曰本平成1 〇年2月，曰 株式會社日立製作所）」的文獻所記載，爲1 4 4〔 mm〕。這個値（現行的間距）係相當於橫軸的右端，極 限輸出係蔣現行間距時的値以1來表示。 〜 如第1 1圖所示，燃料棒間距與極限輸出係維持在單 純增加的關係。亦即，燃料棒間距愈小於現行間距，極限 輸出也就單純地愈爲減少。因此，根據上述的傳統例子的 構成方式，雖然可改善局部輸出峰値化，但是卻因爲極限 輸出的減少，熱力上的餘裕度也隨著降低。因此，爲了要 防止熱力上的餘裕度降低，燃料棒間距必須保持在與傳統 的D格子型爐心用燃料集合體大致上同等程度。 前面已經提到傳統的D格子型爐心用燃料集合體的燃 料棒間.距爲14 . 4〔mm〕。本案的發明人等，在考慮 了製造上的誤差等因素之後1認爲將燃料棒間距的範圍設 定在14 . 15 〔mm〕〜14 . 65 〔mm〕的範圍係 適當的。在本實施形態，燃料棒間距P係14 _ 4〔mm 〕，位在上述範圍之內。因此，可防止上述傳統例的這種 熱力上的餘裕度降低的現象。 (4 )可利用原有的燃料間隔件 燃料間隔件通常係具備有保持構件（例如：圓筒構件 等）。藉此來將燃料棒、水柱的間隔保持在預定値。如果 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） 1------- -裝--------訂------S線 (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局貝工消費合#.社印製 44QB^ ^^____ 五、發明說明（29 ) 以上述傳統例子的方式將燃料棒間距改變的話，則這些保 持構件的配置間距也必須改變。因此，就無法再使用原來 的燃料間隔件，必須重新準備新的燃料間隔件。相對於此 ，本實施形態並未改變燃料棒間距，所以燃料間隔件8係 可沿用原來的。 • · (5 )確保爐停止的餘裕度之作用 一般而言，沸水型原子爐的燃料集合體，若將通道箱 的大小變小的話，原子爐停止的餘裕度也就變小。例如： 日本特許第2 7 9 1 1 3 2號公報的第6圖中就顯示出這_ 個事情。該圖中，將通道箱縮小，且相對於寬口水間距的 寬度，愈是加大窄P水間隙的寬度的話，輸出運轉時與冷 溫時的反應度的差也變小。這是基於下列說明的理由。 對於原子爐停止的餘裕度影響最大的是連續水域的面 積大小》特別是在燃料集合體之間的間隙中，係存在著廣 大面積的連續水域。用來界定燃料集合體之間的間隙中的 連續水域的面積大小的是通道箱》亦即’只要加大通道箱 的大小的話，就可減少相當於該通道箱加大量的燃料集合 體之間的間隙中的水。如此一來，原子爐停止的餘裕度也 就變小。 因此，爲了確保與傳統的D格子型爐心大致同等的原 子爐停止的餘裕度，只要將通道箱的大小製作成與傳統的 同等大小即可。傳統的D格子型爐心用的燃料集合體的通 道箱係例如由前述「關於沸水型原子力發售:^所9 X 9燃料 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210X 297公釐〉 — — — — — — —------ ------— I 訂 I I I--I ! (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -32- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印裝 ^Λ〇δ ^ 6 Α7 ___Β7_ 五、發明說明（30 ) (日本平成1 0年2月，日株式會社日立製作所）」、「 nuclear engineering INTERNATIONAL」的文獻所記載，其 內部寬度約爲13 4〔mm〕。本案的發明人等，在考慮 了製造上的誤差等因素之後，認爲將通道箱的內部寬度的 範圍設定在1 33 · 5〔mm〕〜；134 . 5〔mm〕的 範圍係適當的。在本實施形態，通道箱的內部寬度W係 134 4〔mm〕，位在上述範圍之內。因此，可確保 與傳統的D格子型爐心用燃料集合體同等的原子爐停止的 餘裕度。 由以上的說明可知，根據本實施形態的燃料集合體 1 A，不必縮小熱力上的餘裕度即可達成接近於C格子型 爐心的燃料經濟性，。而且可直接沿用原有的燃料間隔件。 此外，上述實施形態*舉凡在未脫離其要旨的範圍內 均可做各種的改變。 以下將說明其變形例。 (a )將燃料間隔件的突耳利用焊接予以固定的構造 第12圖係顯示這個變形實施例的燃料間隔件8的重 要部分的構造的斷面圖。與第1圖同樣地，其中省略了圓 筒構件以及彈簧構件的圖示。第1 2圖中，突出高度較大 的突耳8 b 2以及突出高度較小的突耳8 b 1都是利用焊 接而固定在束帶8 a上。這種情況，就不必再採用如同上 述實施例所用的對於束帶8 a進行擠出沖壓加工。如此一 來，在於設計上的自由度更勝於上述實施形4態。又，也可 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --— II------- - ! I 訂.！ ί — - (請先閱讀背面之注f項再填寫本頁} -33- 經濟部智慧財產局具工消費合仡社印數 4 4 08 7 6 a? 一 _B7____ 五、發明說明（31 ) 以僅針對於突耳8 b 2進行焊接固定，對於突耳8 b 1則 採用與上述實施形態柏同的擠出沖壓加工亦可。這種情況 係有可減少加工費用的優點。 (b )在於通道箱也設有突耳的構造 第1 3圖係顯示這個變形例的燃料間隔件8'以及通道 箱1 1的橫斷面構造。與第1 2圖同樣地，其中省略了圓 筒構件以及彈簧構件的圖示。如第1 3圖所示，所有的燃 料間隔件8均設有突出高度比較小之同一種突耳8b1。 在通道箱1 1的內周面之中的對應於突耳8 b 1的位置係 設有往內側突出的突耳1 1 a 1以及1 1 a 2。以橫斷面 的對角線m爲境界.的其中一側（第1 3圖中的右下側，控-制棒相反側）係配置著突出高度Z 2之大的突耳1 1 a 2 。對角線m的另一側（第1 3圖中的左上側，控制棒相反 側）係配置著突出高度Z 1之大的突耳1 1 a 1。這個情 況下，這些突耳1 1 a 1、1 1 a 2也可當成前述偏心保 持手段來使用。 通道箱1 1的壁厚通常係較燃料間隔件8的束帶8 a 的厚度更大。因此’這種情況下的設計上的自由度係大於 上述實施形態。此外’亦可省略掉突出高度較小的突耳 llal，而僅設置突耳lla2。如此一來，加工費用 能以減少。又，將這種變形例的想法更進一步發揮’亦可 考慮在燃料間隔件8這一側完全不設任何突耳。也就是說 ，設計成只在通道箱1 1上設置突耳·1 1·ν/ 1、1 1 a 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----_ II I I I I 訂-I I (請先閲讀背面之注^-項再填寫本頁) -34- OB T 6 a? B7 五、發明說明（32 ) (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 的構造。進而，如第1 4圖所示，亦可在燃料間隔件8上 ，配置較小突出高度的突耳8 b 1以及較大突出高度的突 耳8 b 2。這種是特別適合在將燃料包的偏心量設計得較 大的情況= (c )適用於具備角型水柱的構造 - 上述實施形態，係將本發明適用於在9行X 9列的正 方格乎狀排列中配置兩根水柱5的構造。但是，並不侷限 於此，亦可將本發明適用於如第1 5圖所示的在9行X 9 列的正方格子狀排列中配置1根角型水柱5 A的構造。這 種情況亦可獲得同樣的效果。此外，亦可適用於如第1 6 圖所示的角型水柱,5 A被偏置（被配置於非中心的位置） 的構造。 (d )適用於1 0行X 1 〇列的排列 經濟部智慧財產局員工消費合A社印製 在上述實施形態中’係將本發明適用於9行X 9列的 正方格子狀排列的燃料集合體。但是，並不侷限於此，亦 可適用於10行X10列的正方格子狀排列的燃料集合體 。第1 7圖係這種變形例的燃料集合體2 0 1的水平橫斷 面圖。相當於上述實施形態的第1圖。因此與上述實施形 態的燃料集合體1的各構件對應的構件都省略其說明。此 外’這些相對應的構件，都在上述實施形態的燃料集合體 1的各構件的圖號中加入2 0 0以當作參考圖號。 第1 7圖中，燃料包2 0 6係呈.1 〇.行\ 1 〇列的正 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公爱） •35- A7 B7 440876 五、發明說明（33 ) 方格子狀排列。正方格子狀排列的位置係與第1圖同樣地 |整體上朝第1 7圖中的左上方向偏心。這個排列的軸心 位置係較之通道箱2 1 1的軸心位置更朝控制棒側偏心。 其偏心量Y係朝第1 7圖的左上方，偏心2_1/2〔mm〕 。換言之，係朝第17圖的左方和上方各偏移〇 . 5〔 mm] 〇 燃料棒2 0 4全部共計9 2根，各燃料棒2 0 4的外 徑 d = l〇.〇5〔mm〕- 燃料棒204的排列間距p = 12 . 9〔mm〕。這 些燃料棒2 0 4之中，亦可配置與第1圖的燃料棒4 b同 樣的短型燃料棒。兩根水柱2 0 5係配置於燃料集合體 2 0 1的大致中央，部。各水柱2 0 5係配置成可取代2行 X2列的格子之4根的燃料棒204。通道箱21 1的內 部寬度W係與第1圖同樣地係爲W=134.1 〔mm〕 --------------裝--- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •5J· 經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 作, 社 印 製 燃料間隔件2 0 8的軸心位置 心位置相等。這個燃料間隔件2 0 隔件8同樣地具備束帶2 0 8 a和 棒側係配置4個突耳2 0 8 b 1， 4個突耳208b2。與第1圖同 的突出高度X2與突耳208b1 ，也就是X2 — Xl = l 〔mm〕 則大致上係與上述實施形態的燃料 茲由以上的說明可知，即使是 係與燃料包2 0 6的軸 8係與第1圖的燃料間 突耳208b。在控制 在控制棒相反側係配置 樣地，突耳208b2 的突出高度X 1的差値 。至於其他部分的構造 集合體1相同。 本變形W施例亦可獲得 --線· 本紙張尺度適用中國固家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -36- A7 4^〇8 7 6 ____B7____ 五、發明說明（34 ) 前述實施形態所說明過的。（1)利用偏心結構來降低局 部輸出峰値化：（2)確保因藉設定偏心量而降低局部輸 出峰値化；（3)防止熱力的餘裕度降低：（4)可利用 原有的燃料間隔件：（5)確保爐停止的餘裕度之作用的 各種作用。其中，關於（3 )的作用，以下將針對於傳統 的1 0行X 1 0列的正方格子狀排列的燃料棒間跑與本變 形實施例的燃料棒間距之間的關係詳細說明。 包圍著燃料包的通道箱的內部寬度W係記載於上述實 施形態所提及的「關於沸水型原子力發電所9 X 9燃料（ 日本平成1 〇年2月，日株式會社日立製作所）」的文獻 中。亦即，無論是8行X 8列的正方格子狀排列或9行X 9列的正方格子狀排列，都是大約134〔mm〕。而且 即使是1 0行X 1 0列的正方格子狀排列，也是如前述" nuclear engineering INTERNATIONAL "的文獻所記載地， 通道箱的內部寬度W約爲13 4〔mm〕。 另外，殘留在正方格子狀排列最外周的燃料棒與通道 箱內周面之間的距離g |則是如上述「關於沸水型原子力 發電所9 X 9燃料」的文獻所記載地，係與8行X 8列或 9行X 9列的情況都相同。亦即，在8行X 8列的情況下 ，燃料棒間距爲16.3 〔mm]，燃料棒直徑爲 12.3〔mm〕，所以距離 g = (134—16. 3x 7-12 · 3)/2 = 3 · 85〔mm〕。在 9 行 x9 列 的情況下，燃料棒間距爲14.4〔mm〕，燃料棒直徑 爲 1 1 · 2〔mm〕，所以距離 g=.(ll4— 14 . 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --I! t <請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印Μ -37- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 4 0 8 7 6 A7 _ B7 五、發明說明（35 ) χ8-ΐΐ · 2)/2 = 3 · 85 〔mm〕。係與 8 行 X 8列的情況相同。因此，1 0行X 1 0列的情況也是同樣 的 g = 3 · 85〔mm〕。 另外，1 0行X 1 0列的情況，係如前述“ nuclear engineering INTERNATIONAL”的文獻所記載地，通常燃料 棒的直徑d=10 . 05〔mm〕。上述的內部寬度W = 134〔mm〕：距離g=3.85〔mm〕：直徑d= 10 . 05〔mm〕。所以求出燃料棒間距P二（134 -2x3. 85 - 10, 05)/9 = 12.9〔mm〕 〇 · 是以，傳統的1 0行X 1 0列的燃料集合體的燃料棒 間距爲1 2 · 9〔 .m m〕。本發明人等考慮到製造誤差等 的因素之後，認爲將燃料棒間距設定在1 2 . 6 5〔mm 〕〜13 · 15〔mm〕的範圍係適當的。本變形實施例 中，燃料棒間距p = 12 . 9〔mm〕，係在上述的範圍 內。因此，可以防止降低熱力上的餘裕度。 又，關於上述（2)的作用，這種1 0行X 1 0列的 情況也是與9行X 9列的上述實施形態同樣地，X 2 -X 1的値係有其上限値。以下將針對這個加以說明。在於 前述的1 0行X 1 0列的情況下，通常燃料棒値徑d = 10.05 〔mm〕。而且爲了確保熱力上的餘裕度，相 鄰的燃料棒彼此之間的間隔必須具有2 . 5〔mm〕的程 度。這種情況，10根燃料棒兩端的距離係1〇 . 05X 10 + 2 · 5x (10 — 1)=12-3 .七〔mm〕。包 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） I I --------- —訂--------I f靖先閱靖背面之注意Ϋ項再填寫本頁> -38 - 44 08 7 6 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 貝 工 消 費 合 作· 杜 印 製 五、發明說明（36 ) 圍著燃料包的通道箱的內部寬度係w=l 3 4〔mm〕。 因此，正方格子狀排列最外周的燃料棒與通道箱內周面之 間所剩下的距離，兩側合計的最大値爲1 3 4 — 1 2 3 = 11 (mm3 。 另外，最外周的燃料棒與通道箱內周面之間，通常必 須具有2〔mm〕以上的間隙。因此，實際上爲了有效地 利用燃料包的偏心的距離爲11 一 2x2 = 7〔mm〕。 在本變形實施例中X2—X1 = 1〔mm〕係符合這個範 圍內。 茲由以上的說明可知，即使是本變形實施例，也是和 上述實施形態同樣地，不必縮小熱力上的餘裕度就可達成 接近於C格子型爐，心的燃料經濟性。並且可以沿用原有的 燃料間隔件。再者，如第1 8圖所示，亦可適用於將角型 水柱2 0 5 A偏離配置的構造。 (e )適用於1 1行X 1 1列的排列 此外，本發明亦可適用於1 1行X 1 1列的正方格子 狀排列的燃料集合體。第19圖係這種變形例的燃料集合 體3 0 1的水平橫斷面圖》相當於上述實施形態的第1圖 。因此與上述實施形態的燃料集合體1的各構件對應的構 件都省略其說明。此外，這些相對應的構件，都在上述實 施形態的燃料集合體1的各構件的圖號中加入3 0 0以當 作參考圖號。 i 第1 9圖中1燃料包3 0 6係呈1 1拧、1 1列的正 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --- - -- - - - - ---^ <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -39- 經濟部智慧財產局負工消费合作社印製 A7 ___B7_ 五、發明說明（37 ) 方格子狀排列。正方格子狀排列的位置係與第1圖同樣地 ，整體上朝第1 9圖中的左上方向偏心。這個排列的軸心 位置係較之通道箱3 1 1的軸心位置更朝控制棒側偏心。 其偏心量Y係朝第1 9圖的左上方，偏心2-1/2〔mm〕 。換言之，係朝第19圖的左方和上方各偏移0 . 5〔 m m J 。 燃料棒304全部共計112根，各燃料棒304的 外徑d = 9 . 2〔mm〕。這些燃料棒304之中，亦可 配置與第1圖的燃料棒·4 b同樣的短型燃料棒。燃料棒 3 0 4的排列間距p = 1 1 . 7〔 m m〕。水柱3 0 5係 角型水柱，配置於燃料集合體3 0 1的大致中央部。水柱 3 0 5係配置成可，取代3行X 3列的格子之9根的燃料棒-304。通道箱3 1 1的內部寬度W係與第1圖同樣地係 爲W=134.1〔mm〕。 燃料間隔件3 0 8的軸心位置係與燃料包3 0 6的軸 心位置相等。這個燃料間隔件3 0 8係與第1圖的燃料間 隔件8同樣地具備束帶3 0 8 a和突耳3 0 8 b »在控制 棒相反側的突耳3 0 8 b 2的突出高度X 2與控制棒側的 突耳308b1的突出高度XI的差値，也就是χ2— XI二1 〔mm〕。至於其他部分的構造則大致上係與上 述實施形態的燃料集合體1相同。 即使是本變形實施例亦可獲得前述實施形態所說明過 的。（1)利用偏心結構來降低局部輸出峰値化：（2) 確保因藉設定偏心量而降低局部輸出峰値.把4 ; 〔 3 )防止 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公ί ) --- I I ------1·裝·！—訂---I! ·線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • 40- 經濟部智慧財產局貝工消费合A社印製 44 08 7 6 a7 ____B7____ 五、發明說明（38 ) 熱力的餘裕度降低：（4)可利用原有的燃料間隔件；（ 5 )確保爐停止的餘裕度之作用的各種作用。其中，關於 (3 )的作用，以下將針對於傳統的1 1行X 1 1列的正 方格子狀排列的燃料棒間距與本變形實施例的燃料棒間距 之間的關係詳細說明。 傳統的1 0行X 1 0列的正方格子狀排列的燃料集合 體中的燃料棒的支數，係如前述“ nuclear engineering INTERNATIONAL”的文獻所記載地，爲9 1根。燃料有效長 度相對地較長的長型燃料棒（通常稱燃料棒或全長燃料棒 )有8 3根，燃料有效長度相對地較短的短型燃料棒有8 根。短型燃料棒的有效長度並未特別加以載明。但是，是 與傳統的9行X 9列的正方格子狀排列（例如：上述「關 於沸水型原子力發電所9x9燃料（日本平成1 0年2月 ，日株式會社曰立製作所）」的文獻所記載的）同樣地， 大約是長型燃料棒的1 5/24。這種情況下，這些9 1 根燃料棒的數目如果換算成長型燃料棒的話，係等於8 3 + 8x (15/24)=88 根。 另一方面，已經有人提倡的傳統的1 1行X 1 1列的 正方格子狀排列的燃料集合體中的燃料棒的支數，係如本 變形實施例所示地，假定爲112根。短型燃料棒所佔的 比例係與上述1 0行X 1 0列的情況相同。這種情況，短 型燃料棒的根數係112x (8/91) =10根。亦即 ，傳統的11行XI1列的情況是長型燃料棒102根， Λ 短型燃料棒1 0根。短型燃料棒的有效長度^長型燃料棒 本紙張尺度適用中國a家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------—---—訂.I I----- (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁> -41 - 經濟郤智慧財產局貝工消费合作社印製 44 03 76 a? _ _ _ B7 五、發明說明（39 ) 的1 5/2 4的話，燃料棒的數目換算成長型燃料棒的話 ，就變成 102 + 10X (15/24) =108 根》 傳統的1 1行X 1 1列的燃料集合體中，雖然並未特 別明確載明燃料有效長度的値。但是，原有的沸水型原子 爐的爐心高度通常是被制定在某一程度的範圍內，因此燃 料的有效長度係被認爲是與1 0行X 1 0列的情祝大致相 同。而且燃料的庫存量也被認爲大致上相同。所謂這種“ 燃料的庫存量相同”的條件，係基於燃料有效長度相同的 前提之下，利用： (燃料片直徑）X〔長型燃料棒根數）=(―定） 的公式來表示。 在於1 0行X 1 0列的正方格子狀排列的爐心中的燃 料片的直徑，根據上述“ nuclear engineering INTERNATIONAL"的文獻所記載，通常是8 . 67〔mm〕 。又，換算成長型燃料棒的根數係如前述的8 8根。另外 ’在於11行X11列的燃料集合體中的換算成長型燃料 棒的根數係如前述的1 0 8根》因此，如果1 1行X 1 1 列的燃料集合體中的燃料片的直徑爲D的話，因爲D X 108二8 · 67x88，所以燃料片的直徑D就等於 7 . 8 3 [mm]- 另一方面，針對燃料棒直徑d與燃料片的直徑d的關 係進行探討。在9行X 9列的正方格子狀排4列中，係如前 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — IJIIIIII — — — * · 11 — 11 訂·！1111 (請先閲讀背面之注意ί項再填寫本頁) -42- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 4 08 7 6 A7 B7 五、發明說明（40 ) 述「關於沸水型原子力發電所9 X 9燃料（日本平成1 〇 年2月，日株式會社日立製作所）」的文獻所記載般地， D/d = 9 . 6/11 . 2 = 0 . 86。在於 10 行X 1 0列的正方格子狀排列中，係如前述“ nuclear engineering INTERNATIONAL” 所 §己載般地 ’ D / d = 8 . 67/10 05 = 0 . 86。換言之’無論 η 行 X η列的η的値爲何種整數，D/d都維持一定的値。因此 ，即便是1 0行X 1 0列的情況’也假設爲〇 . 8 6的話 ，即可由前述的燃料片直徑.83 〔mm〕計算出 燃料棒直徑 d = D/ 0 . 86 = 9 . 2〔mm〕。 此外，在前述（d )已經說明過’包圍著燃料包的通 道箱的內部寬度W,係無關於η行X η列中的η値，W都是 1 34〔mm〕。由以上的數據來計算出1 1行X 1 1列 的燃料集合體中的燃料棒的間距Ρ的話，P = ( 1 3 4 — 9 . 2-3 · 85x2)/10 = ll · 7 Cmm)。 是以，在傳統的1 1行X 1 1列的燃料集合體中的燃 料棒的間距爲11 . 7〔mm〕。但是，本發明人等考慮 到製造誤差等的因素之後，認爲將燃料棒間距設定在 1 1 . 45〔mm〕〜1 1 · 95〔mm〕的範圍係適當 的。本變形實施例中，燃料棒間距P = ll · 7〔mm〕 ，係在上述的範圍內。因此，可以防止降低熱力上的餘裕 度。 又，關於上述（2)的作用，這種1 1行X 1 1列的 情況也是與9行X 9列的上述實施形態同读4地，X 2 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐> 一 -43- f I-------*裝--------訂- --------線 (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 44 08 7 6 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 具 工 消 費 合 作- 社 印 製 五、發明說明（41 ) X 1的値係有其上限値。以下將針對這個加以說明。在於 前述的1 1行X 1 1列的情況，通常燃料棒値徑d = 9 . 2 〔mm〕。而且爲了確保熱力上的餘裕度’相鄰的 燃料棒彼此之間的間隔必須具有2 . 0〔mm〕的程度。 這種情況，1 1根燃料棒兩端的距離係9 · 2x1 1 + 2 . 0 X ( 1 1 - 1 ) 料包的通道箱的內部寬度係W=1 34〔mm〕。因此’ 正方格子狀排列最外周的燃料棒與通道箱內周面之間所剩 下的距離，兩側合計的最大値爲134—121 · 2 = 1 2 . 8〔 m m〕。 另外，最外周的燃料棒與通道箱內周面之間，通常必 須具有2〔mm〕以上的間隙》因此，實際上爲了有效地 利用燃料包的偏心的距離爲12 .8_2x2 = 8 . 8〔 mm〕。在本變形實施例中X2_X1=1 〔mm〕係符 合這個範圍內。_ 茲由以上的說明可知，即使是本變形實施例，也是和 上述實施形態同樣地，不必縮小熱力上的餘裕度就可達成 接近於C格子型爐心的燃料經濟性。並且可以沿用原有的 燃料間隔件。再者，如第2 0圖所示，當然亦可適用於將 角型水柱3 0 5 A偏離配置的構造。 【圖面之簡單說明】 ^ 第1圖係顯示本發明的第1實施形態的燃料集合體的 詳細構造之擴大水平斷面圖。 . 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ίιιι — llli — — — — ·1111111 — — — — — — <請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 〔m m〕。‘包圍著燃 12 * 44 - 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印數 44 08 7 ^ A7 B7 五、發明說明（42 ) 第2圖係顯示配置了第1圖所示的燃料集合體^1## 型原子爐的爐心的部分槪略配置（1/4對稱）的 斷面圖。 第3圖係第2圖的部分擴大圖。 第4圖係顯示第1圖所示的燃料集合體的詳細構 縱斷面圖。 第5圖係顯示由燃料集合體上部的上部格子板所構成 的支承構造的上表面圖。 第6圖係顯示下部繫板的詳細構造之上表面圖。 第7圖A係顯示正方形狀的四邊中的一邊的束帶和突 耳的詳細構造之側面圖。 第7圖B沿著，係第7圖A的A-A線的斷面圖。 第8圖A和第8圖B係說明用來確保偏心量的原理說 明圖。 第9圖係顯示第1圖中的燃料集合體的偏心量做各種 變化時的局部輸出峰値化的變化。 第10圖係顯示第1圖中的燃料集合體的偏心量做各 種變化時的中子的無限倍增率的增·加率的變化。 第1 1圖係顯示檢討燃料棒間距與燃料集合體極限輸 出之間的關係的結果。 第1 2圖係顯示利用焊接方式來固定燃料間隔件的突 耳的其他變更例子的.重要部分的構造。 第13圖係顯示在於通道箱也設置突耳的其他變更例 子的燃料間隔件的重要部分的構造、以及^道箱的橫斷面 本紙張尺度適用中國0家楳準（CNS)A4蜣格（210 X 297公釐） - - --------I · ----—II ----—II-- (猜先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -45- 經 濟 部 智 慧 財 產 局 4 4 ί λ五、發明說明（43 構造。 第1 4圖 件追加配置了 的例子。 第1 5圖 一根角型永柱 第1 6圖 第1 7圖 子的燃料集合 第1 8圖 第1 9圖 子的燃料集合 第2 0圖 A7 B7 係顯示針對於第1 3圖的構造又在燃料間隔 較小突出高度的突耳和較大突出高度的突耳 係顯示9行X 9列的正方格子狀排列中配置 的構造。 π 係顯示角型水柱被偏置後的構造。 係顯示適用在10行X10列的其他變更例 體的水平橫斷面圖。 係顯示將角型水柱偏置後的構造。 係顯示適用在ί ί行X ί ί列的其他變更例 體的.水平橫斷面圖。 係顯示將角型水柱偏置後的構造。 消 費 合 社 印 製 圖號說明】 1 :燃料集合體 2 :爐心 3 :控制棒 4 :燃料棒 5 :水柱 6 :燃料包 8:燃料間隔件 9 :上部繫板 1 0 :下部繫板 ----I ---I---裝---I--II 訂！！ (諝先閱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)A4規格（210 X 297公釐） -46-