JP3255231B2

JP3255231B2 - 支持冷却材管を持つた原子炉燃料集合体

Info

Publication number: JP3255231B2
Application number: JP50418091A
Authority: JP
Inventors: マイヤー、ウエルナー; リツペルト、ハンス―ヨアヒム; レタウ、ハンス
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1991-02-27
Publication date: 2002-02-12
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: EP0517728B1; JPH05506500A; US5327471A; DE9117275U1; WO1991013441A1; EP0517728A1; DE9117279U1; DE9117276U1; ES2074262T3; DE59105988D1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は原子炉燃料集合体に関し、特に請求の範囲第
３項の上位概念部分に記載の燃料集合体に関する。

かかる原子炉燃料集合体はヨーロッパ特許出願第0307
705号明細書で公知である。この公知の原子炉燃料集合
体の冷却材管の上端における終端部材は、液状冷却材に
対する貫流開口を持ったプレート状の終端隔板である。
この終端隔板には冷却材管に対して平行な棒があり、こ
の棒は下から燃料集合体頭部の開口の中に突出し、そこ
で別の結合部なしに緩く案内されている。

冷却材管の下端における終端部材は同様に終端隔板で
あり、この終端隔板は外側に冷却材管の長手方向に対し
て同様に平行なねじ付き棒を有しており、この棒は燃料
集合体脚部における格子状の床板の貫通部に挿入され、
そこにナットで燃料集合体脚部にねじ止め固定される。

この原子炉燃料集合体は燃料集合体頭部と燃料集合体
脚部との間において複数の横断面平面に、核燃料物質を
含んでいる燃料棒が挿入される格子目を持った格子状の
スペーサを有している。そのうち幾本かの燃料棒は、両
端にねじ付き棒を有し燃料集合体頭部にナットで固定さ
れ燃料集合体脚部に直接ねじ込み結合されるいわゆる支
持棒である。他の燃料棒はその両端にある棒で燃料集合
体頭部および燃料集合体脚部にある貫通部に緩く係合し
ている。すべての燃料棒は予め圧縮されているコイルば
ねで固定されている。このコイルばねは燃料集合体頭部
の内側面においてねじ付き棒ないしボルト上に置かれ、
燃料集合体頭部の内側面および燃料棒に接触支持されて
いる。

更に本発明は特に、異なった長さの燃料棒を持った沸
騰水形原子炉に対する燃料集合体に関する。

かかる燃料集合体は米国特許第4675154号明細書で公
知であり、燃料集合体を側方で取り囲み上側および下側
が開いている燃料集合体ボックスを有している。液状冷
却材を貫流するために上端および下端にそれぞれ少なく
とも１つの開口を持った冷却材管が、燃料集合体ボック
スの内部を軸方向に延びている。燃料集合体ボックスの
上端において冷却材出口を備えた蓋板が、および燃料集
合体ボックスの下端において冷却材入口を備えた床板が
それぞれ両側が開いた燃料集合体ボックスを覆ってい
る。所定の軸方向位置において、水管に対して垂直な支
持帯板を有するスペーサが燃料集合体ボックスの横断面
にわたって延びている。これらのスペーサは適当な手段
（例えばストッパ）を介して冷却材管に保持されてい
る。更に、複数個のストッパの支持帯板にそれぞれ側方
が接触支持され一様な長さにする必要がない多数の燃料
棒が設けられている。

この種の沸騰水形原子炉の燃料集合体に対して、多数
の燃料棒を保持棒として形成し、上下の閉塞キャップで
床板および蓋板にねじ込みことは普通に行われている。
異なった長さの燃料棒が設けられていると、短い燃料棒
はその下端だけが床板にねじ込まれ、上端は対応したス
ペーサで位置を保持される。少なくとも幾本かの保持棒
はその上側閉塞キャップに、燃料集合体の全重量を受け
る取っ手に対するホルダを備えている。この上側閉塞キ
ャップにおける補助的なコイルばねは蓋板を保持棒の上
側終端部材におけるねじ結合部に押し付ける。

保持棒として形成されたこの長い燃料集合体は支持燃
料集合体骨組の一部であり、主に引張り荷重を受ける、
これはまた取っ手、蓋板および床板の間において摩擦結
合の回り止め結合部を形成し、燃料集合体の重量および
運転中における照射と加熱による材料の伸びにより生ず
る種々の力も受ける。床板および蓋板は一部では水入口
および水出口を形成し一部では燃料棒の閉塞キャップを
収容する孔で貫通されているので、その厚みは大きく寸
法づけねばならず、入口および出口の貫流断面積に対し
てごく限られた空間しか得られなくなる。従って、運転
中に燃料集合体を通して軸方向にポンプ搬送される水が
部分的に蒸発し、水／蒸気混合物は支障のない流れを維
持するために大きな流出横断面積を必要とするので、大
きな圧力差が生ずる。

燃料集合体ボックスが軸方向に上向きに支持骨組から
引き出されると、燃料棒に接近でき、側方からの点検が
可能となる。十分な点検、監視および場合によっては燃
料棒の交換のために、蓋板はねじを緩めて外され、支持
骨組が分解できるようにしなければならない。長い運転
経過後にねじ込み結合部は一般に固着してしまうので、
燃料棒を緩めるためには大きな力が必要である。この力
は保持棒の上側閉塞キャップにしか与えられず、下側閉
塞キャップのねじ結合部には保持棒のねじりによって伝
達されなければならない。

従って棒に対して大きな機械的な安定性即ち或る程度
の最小厚みが必要である。しかしながら燃料棒が８列×
８行で配置されている燃料集合体（８×８形燃料集合
体）から同じ外側寸法の11×11形の燃料集合体に移行し
なければならない場合には、細い棒が使用されなければ
ならない。この棒の（特にねじ込み結合部を緩めるため
に必要な力に関する）機械的な安定性は保持棒としての
要件を満足しない。一般的に経済的な理由から少数の太
い燃料棒の代わりに多数の細い燃料棒を利用することが
有利である。

本発明の課題は、この原子炉燃料集合体を改良するこ
と、および特に両端にあるねじ付き棒で燃料集合体頭部
および燃料集合体脚部にねじ込み固定される支持棒を無
くすことにある。

燃料集合体骨組の支持部品に対する新規な構造の場
合、荷重および力は良好に支持部品に分布され、従っ
て、燃料棒（特に短く且つ又は細い燃料棒）を保持する
ため、燃料集合体の組立および分解を簡単にすること、
および／又は最良の圧力勾配を有する水入口および水出
口を形成するための新たな可能性が生ずる。

本発明は、冷却材管が非常に安定し摩耗のない要素で
あることから出発している。これは大きな力を伝達する
のに好適であり、燃料集合体の点検あるいは修理のため
に実質的に取り外す必要はない。従ってこれを床板に十
分に安定して結合する場合、燃料集合体の全重量を支持
できるので、保持棒は必要となり、床板に対しても蓋板
に対しても燃料棒との支持ねじ込み結合は不要となる。
冷却材管と床板との間の力伝達用の固い結合部は取り外
し不能にするが、ないしは管の固着ねじ込み結合部は点
検の際にも取り外しする必要はない。その場合床板は実
質的に支持力から脱重され、水管を覆うためだけに、ま
た冷却材流においてスペーサだけで保持されている非ね
じ込み式燃料集合体に対する上側ストッパとして、およ
び所望の流れを維持するためだけに使用される。蓋板を
除去した場合、燃料棒はねじ込み無しに挿入または交換
できる。

従って本発明はその課題を解決するために、請求の範
囲第２項の特徴事項によって有利に補完される請求の範
囲第１項の特徴事項を持った燃料集合体を提案する。

即ち公知の燃料集合体構造物に比べて、冷却材管の上
側終端部材は燃料集合体頭部に対して自由にまたは収容
開口に緩く案内されるのではなく、燃料集合体頭部に保
持されることになるので、その重要性が増すことにな
る。燃料集合体頭部における取っ手を持ち上げることに
よって、燃料集合体の全重量は冷却材管で受けとめられ
る。操作の際に燃料集合体頭部に追加の力（昇降機の載
置による追加的重力）が加わったとき、これは頭部と脚
部との間のばねによって吸収されるので、コントロール
できないような荷重を冷却材が受けることはない。

その場合特に、少なくとも燃料集合体の頭部において
実質的に蓋板まで延びているすべての燃料棒がその下端
に、燃料棒が非ねじ込み式で床板の上に載っている下側
閉塞キャップを有していると有利である。即ち閉塞キャ
ップは床板における対応した差し込み結合部にごく緩く
挿入するか、特別なホルダを使用せずに床板の蓋板に面
した上側面に載せるだけでよい。

更に床板に固く結合されている冷却材管の下側終端部
材が設けられているので、床板に与えられるすべての力
は実質的に冷却材管に伝達される。蓋板も有している冷
却材管の上側終端部材は蓋板および／又は蓋板に取り付
けられている取っ手に着脱自在に結合されている。

本発明の有利な実施態様は請求の範囲の実施態様項に
記載されている。

以下複数の実施例および14の図面を参照して本発明を詳
細に説明する。

第１図は沸騰水形原子炉の燃料集合体の主要部分の原
理的構成図、第２図は本発明の第１の実施例における骨組みの分解
斜視図、第３図ないし第５図はそれぞれ燃料集合体頭部の平面
図、縦断面図および部分縦断面図、第６図は第４図の一部拡大図、第７図は第６図の一部の横断面図、第８図は燃料集合体脚部の縦断面図、第９図および第10図は他の実施例の燃料集合体の平面
図および横断面図、第11図は本発明に基づく燃料集合体の脚部範囲の側面
図、第12図は長い棒と短い棒とを持つ燃料集合体の一部側
面図、第13図は燃料集合体ボックスの横断面図、第14図は本発明に基づく燃料集合体のスペーサの平面
図である。

第１図はまず組立済みの燃料集合体を非実際寸法で概
略的に示しており、図中においてAXはその長手軸線であ
る。

燃料集合体は側方を上側および下側が開いている燃料
集合体ボックスWCで取り囲まれている。そこには燃料集
合体頭部HDおよび燃料集合体脚部FTが存在している。

脚部FTはＵリンクFTaで原子炉の炉心内の基礎格子に
位置決めされている。移行部材２は、入口開口3aから燃
料集合体の脚部ないし下端を覆っている床板１にある冷
却材入口３に通じている流路を形成している。燃料集合
体ボックスWCの下縁WCaは脚部FTおよびその床板１に対
してシールばね４によって接触支持され十分にシールさ
れている。

冷却材管（水管）WRは軸方向にボックスWCの内部特に
中央を通って延びている。これはそれぞれ上端および下
端に終端部材WRa、WRbおよび冷却材（水）を貫流するた
めの開口5a、5bを有している。

冷却材管には所定の軸方向間隔をおいてストッパ90、
91間に、水管WRに対して直角に位置し且つ支持帯板を有
する複数のスペーサSPが配置されている。これらの支持
帯板は、例えば互いに溶接されたブッシュあるいは互い
に直交された縦帯板と横帯板から構成されている格子目
付きの格子を形成している。各帯板には多数の燃料棒FR
が接触支持されている。各燃料棒FRはそれぞれボックス
に対して平行に延び、複数のスペーサの格子目を貫通
し、下方および上方に閉塞キャップFRa、FRbを有してい
る。

燃料集合体頭部HDは蓋板６を有し、この蓋板６は燃料
集合体ボックスWCの上側を覆い、冷却材出口７を有して
いる。蓋板の上側面に取っ手９が配置されており、蓋板
６、取っ手９および冷却材管の上側閉塞キャップWRb
は、ストッパとして形成された結合部品８を介して互い
に保持されている。

その場合燃料棒FRはスペーサの格子目に主として固定
され、床板１および蓋板６は棒の大きな軸方向運動を阻
止するストッパとしてしか使用されない。従って燃料棒
の閉塞キャップはこれを板にねじ止めするためのねじを
持っていない。

燃料棒はむしろその下側閉塞キャップで床板の上に載
り、上側閉塞キャップとともに蓋板における対応した収
容位置に緩く案内されているだけである。

第２図における原子炉の燃料集合体は、横断面矩形
（ここでは正方形）の燃料集合体頭部（蓋板６）と燃料
集合体脚部HD、横断面十字形、円形あるいは矩形（ここ
では正方形）の細長い冷却材管WR、および同様に横断面
矩形（ここでは正方形）の細長い燃料集合体ボックスWC
を有している。冷却材管は、燃料集合体ボックスの内部
に存在し冷却材管の長手方向に互いに間隔を隔てられて
いる格子状スペーサSPの中央に配置されている。これら
のスペーサSPの各格子目に核燃料物質が詰まっている燃
料棒FRが挿入されている。これらの燃料棒は、その両端
における閉塞キャップFRa、FRbによって形成されている
棒で、燃料集合体頭部および燃料集合体脚部における貫
通部に緩く挿入されている。

すべての燃料棒は第４図に示す予め圧縮されているコ
イルばね95で固定されている。これらのコイルばね95は
燃料集合体頭部の下側面にある軸上にはめ込まれ、燃料
集合体頭部の下側面および燃料棒FRに接触支持されてい
る。

燃料集合体頭部および燃料集合体脚部はステンレス鋼
で作られているが、細長い燃料集合体ボックスWCはジル
コニウム合金で作られている。これは両端が開いてお
り、一端が蓋板６の上に、他端が燃料集合体脚部HDの上
に被せられている。即ち燃料集合体ボックスは燃料集合
体頭部および燃料集合体脚部を側方で取り囲んでいる。
燃料集合体ボックスは（図示していない）上端において
角に内側に向けられた板金棒を有し、これは頭部におけ
る蓋板６の上側面にある控え棒97にねじ結合されてい
る。

横断面矩形ないし正方形の冷却材管WRは同様にジルコ
ニウム合金で作られている。その横断面の各辺は燃料集
合体ボックスの隣接する横断面の辺に対して平行に延び
ている。

スペーサの帯板は互いに直交し、冷却材管WRの横断面
の互いに平行に位置する２つの辺に対してそれぞれ平行
に延びている。冷却材管の横断面のすべての辺は燃料集
合体ボックスWCの横断面の隣接する辺から同じ間隔を隔
てられている。

冷却材管は上端が第１の終端部材WRbで閉じられ、下
端が第２の終端部材WRaで閉じられている。両終端部材
は同様にジルコニウム合金から成り、冷却材管に溶接で
固定されている。上側終端部材WRbは冷却材管の長手方
向に延びる２つの冷却材貫流開口を有し（第４図参
照）、一方下端における第２の終端部材は、冷却材管の
長手方向に延びる冷却材貫流開口（第２図では見えな
い）を備えている。

冷却材管の上端における終端部材WRbは、外径が異な
っており且つねじを備えている２本の控え棒120、121を
有している。これらの控え棒は、燃料集合体頭部の対角
線上における燃料集合体頭部の外側面で蓋板６および取
っ手９をそのねじで貫通している。取っ手９は冷却材管
にねじ結合するための中央部分9aと、２つの側面アーム
9b、9cとを有し、これらのアームは燃料集合体頭部の上
側面に接触し、対角線的に対向して位置する２本の控え
棒97にこれらの控え棒と前記の板金棒との間で燃料集合
体ボックスWCの角でねじ結合されている。取っ手および
燃料集合体頭部は、燃料集合体頭部の上側面においてね
じ付き棒120、121にねじ結合された袋ナット122によっ
て、控え棒120、121における肩部123、124におけるスト
ッパにねじ結合されている（第５図参照）。２本の控え
棒が存在することにより、燃料集合体頭部は冷却材管に
回り止めして固くねじ結合されている。控え棒120、121
の外径が異なっていることにより、燃料集合体頭部は水
管の長手軸線に関して常に同じ角度位置でこの水関WRに
固く結合される。

冷却材管WRの下端における終端部材WRaは、燃料集合
体脚部の上側面においてねじ付き棒130（第８図参照）
で格子状の床板１の貫通部を貫通し、そこでナットによ
ってストッパに固くねじ結合されている。

第２図の燃料集合体は沸騰水形原子炉内を垂直に配置
され、燃料集合体ボックス内において水と蒸気との二相
混合物から成る冷却材で貫流される。燃料集合体脚部
（床板１）の格子状格子を通って水が燃料集合体ボック
ス５の中に流入し、燃料集合体頭部（蓋板６）の格子状
格子を通って湿り蒸気が燃料集合体ボックスから流出す
る。冷却材管の中には、沸騰水形原子炉の炉心において
大きな反応を生じさせる液相の水が専ら存在している。

原子炉燃料集合体の別の実施態様においては第４図お
よび第６図に示すように、冷却材管の上側終端部材WRb
における肩部123、124より突出している控え棒120、121
の長さは、燃料集合体頭部および取っ手が肩部123、124
におけるストッパに保持されず、燃料集合体頭部がこの
終端部材WRbに関して燃料棒上に置かれた圧縮ばね95の
ばね力に抗して移動できるような大きさにされている。
コイルばねとして形成された圧縮ばね95は一端が燃料集
合体頭部（蓋板６）に接し、他端が燃料棒従って燃料集
合体脚部（床板１）に接している。従って圧縮ばねは取
っ手および燃料集合体頭部の例えば肩部123、124の方向
における重力による移動を弾力的に受けとめることでき
る。肩部123、124は有利には燃料集合体頭部と燃料棒FR
における圧縮ばね95の作用個所との間にあり、従ってこ
の圧縮ばねは、燃料集合体頭部がストッパとして作用す
る控え棒120、121の肩部123、124に衝突したとき、ブロ
ックの形に荷重されない。

上側終端部材における他のストッパは、燃料集合体頭
部の上側面にある控え棒120、121上の袋ナット122であ
る。この袋ナットは燃料集合体頭部ないし蓋板６の出発
位置を規定する。これは取っ手９にあるブッシュ131で
それぞれ案内されている。袋ナット122は取っ手９の接
触設置面における係止機構としてピン133を有してい
る。このピン133は袋ナット122における取っ手９の接触
設置面の対向係止機構としての環状溝134に係合する。
これによって取っ手（燃料集合体頭部）に例えば燃料集
合体脚部の方向への重力が作用し、袋ナット122と取っ
手との間で控え棒の長手方向に圧縮ばね95のばね力に抗
して分離運動が行われたときにしか、袋ナット122と取
っ手９との係止は釈放されない。

好適には控え棒120、121は冷却材管WRの上側終端部材
に固くねじ結合され、これによりこれらの控え棒は、例
えば燃料集合体頭部２の外側面のねじが傷ついたとき
に、簡単に交換することができる。

控え棒120、121にも圧縮ばね（図示せず）を置くこと
ができる。この圧縮ばねは例えばコイルばねであり、燃
料集合体頭部および肩部120ないし121に接触支持され
る。

第８図に示されているように、冷却材管の下端におけ
る終端部材WRaはねじ付き棒130で燃料集合体脚部（床板
１）を貫通し、コイルばねとして形成された圧縮ばね96
のばね力に抗して燃料集合体脚部に関して移動できる。
この圧縮ばね96は下側終端部材WRaのねじ付き棒130上に
置かれ、一端がこの終端部材従って燃料集合体頭部に接
触支持され、他端が燃料集合体脚部に接触支持されてい
る。そして燃料集合体頭部および取っ手９は控え棒12
0、121の肩部123ないし124におけるストッパに固くねじ
結合される。燃料集合体脚部における終端部材に対する
ストッパとして、一方では燃料集合体脚部の内側面にお
いてブロックの形に荷重される圧縮ばね96が使用され、
他方では下側から燃料集合体脚部にねじ込まれ控え棒13
0の上に置かれたナット135が使用される。このナットは
そのようにして燃料集合体脚部に対する出発位置を規定
する。

第８図から分かるように、燃料集合体頭部に固くねじ
結合された燃料集合体ボックスWCは、燃料集合体脚部の
外周面136においてこの燃料集合体ボックスの長手方向
に燃料集合体頭部と共に移動できる。

第９図に示されている蓋板６の場合、燃料棒の位置は
正方形の格子目を持った格子の格子目中心として表され
る。３×３個の格子目の中央範囲は正方形の冷却材管
（水管）を受けるために決められており、蓋板と水管と
を支持結合するための結合部分８によって覆われてい
る。一部の燃料棒だけが実質的に床板と蓋板との全長に
わたって延びているが、残りの燃料棒は短く、上端にス
ペーサの近くに蓋板から距離をおいて位置する上側閉塞
キャップを有しているので、蓋板における水出口は、長
い燃料棒の間に位置する出口開口７と、短い燃料棒の延
長部に配置された増大した出口開口63とによって形成さ
れている。蓋板と燃料棒とのねじ結合を避けるようにし
ているので、長い燃料棒の上側閉塞キャップFRbは平滑
なねじ無し棒として終えており、蓋板における対応した
位置にあるスリーブ61の中に緩く配置されているだけで
ある。即ち蓋板は燃料棒の重量で荷重されず、これは燃
料棒の所定の遊びを越える軸方向の移動だけを阻止す
る。長い燃料棒の収容位置に配置されているスリーブ61
はウェブ62を介して互いに結合されている。従って蓋板
は、冷却材が実質的に支障なしに貫流でき、蓋板におけ
る圧力損失が冷却材が床板および燃料集合体を貫流する
場合の圧力損失に比べて無視できるように、薄く浸透性
をもって形成できる。

少なくともほとんどの増大した出口開口即ちほとんど
の短い燃料棒の位置は、有利にはそれぞれボックス横断
面の対角線に配されている。殊にボックス壁に隣接して
いる燃料棒は長い燃料棒のグループに属している。特に
スペーサの支持帯板が11行×11列の格子目を形成してい
る燃料集合体の場合、短い燃料棒はそれぞれ第９図から
分かるように（ボックス壁から見て）第３行あるいは第
３列に配置されている。

蓋板は角のスリーブにおける側面支持突起65および補
強部66を介してボックス壁およびその丸められた角に接
触支持されている。

取っ手９は、特に個々の燃料集合体に対する各燃料棒
における燃料充填量および燃料集合体の部品が異なって
いる場合に、個々の燃料集合体を識別するためおよび左
右を決定するために使用するマーク900、901を有してい
る。

取っ手９と蓋板６との支持結合は、これら両部品が一
体に例えば鋳造部品として形成されているときに有利に
達成される。取っ手と蓋板から成る頭部HDは、水管との
機械的な結合を得るために、結合部分８を介して水管の
上側終端部材WRbにねじ結合すればよい。

取っ手にカラー67が一体形成され（第10図参照）、水
管の上側終端部材WRbは水管に溶接され蓋板を貫通して
いる差し込みボルト92として形成されている。この差し
込みボルトはカラーを貫通して導かれた上端に、袋ナッ
ト94が上からねじ込まれる雄ねじ93を有している。

蓋板は床板に対して圧縮荷重を与えるコイルばね95を
介して接触支持されている。このコイルばねは有利には
水管と蓋板との間において上側終端部材（棒92）に配置
されている。従って蓋板がコイルばね95の圧力に抗して
抑えこまれると、袋ナット94は差し込みボルト92の雄ね
じ93に所望の終端位置までねじ込まれる。そしてこれは
コイルばね95が緩められた際にカラー67ないし蓋板６に
対するストッパを形成する。

このカラー67と袋ナット94との間に安全キャップも配
置されている。この安全キャップの上端は袋ナット94を
部分的に取り囲み、脱落を防止している。コイルばね95
が終端位置において緩められると、カラー67および袋ナ
ット94の対応した角形形状が互いに係合し、袋ナット94
が差し込みボルト92に対して回転することを阻止する。

燃料棒FR1の例では、その上側閉塞キャップFRaが或る
側面遊びをもって対応したスリーブ61の中にごく緩く案
内されていることが示されている。この図示した閉塞キ
ャップの実施例の場合、燃料棒は（水管と共に）、原子
炉の運転中に照射および加熱によって生ずる材料の伸び
を補償するために、コイルばね95の力に抗して長手方向
にも移動できる。その場合袋ナット94は冷却材管の上側
終端部材WRbにおけるストッパとして使用され、ばね95
の最大の伸びおよび蓋板６付きの燃料集合体頭部と床板
付きの脚部との間の最大間隔を決定する。

第10図の縦断面図において、長い燃料棒FR1のすぐそ
ばに、後ろに位置する列に配置されている燃料棒FR2が
見えている。なぜならこの燃料棒FR1のすぐそばに位置
する位置は第10図では見えない短い棒で占められている
からである。上側閉塞キャップFRbはねじ込みねじをも
っていない。これは特に、第11図においてねじ込まれず
に床板１の上に載っている第11図に見える下側閉塞キャ
ップFRaに対しても適用される。この床板は水管の下側
終端部材WRaに固く支持結合されているので、床板およ
びその上に載っている燃料棒の重量は実質的に完全に水
管の終端部材によって支持されており、また上側水管終
端部材WCbの着脱自在の摩擦結合部を介して蓋板および
取っ手９に伝達される。

その場合下側終端部材WRaは管部材110として形成され
た終端ピンで燃料集合体の脚部FTにおける床板１に係合
する。それはそこでねじ込み結合され、終端部材WRaの
開口に係合する止めボルト106によって回り止めされ
る。

長い燃料棒FR1の下側閉塞キャップFRaは床板の上に立
っているか、収容開口の中に緩く案内される。少なくと
も短い燃料棒に対して差し込み結合部、例えばバヨネッ
ト鎖錠装置として形成されたソケット310が設けられて
いる。このソケット310に短い燃料棒の下側閉塞キャッ
プにおけるアダプタが係合し、４分の１回転することに
よって鎖錠される。即ち水管と床板との間のねじ込み結
合部を除いて、脚部には他のねじ込み結合部は存在しな
い。脚部自体は移行部分２から成り、この移行部分２は
下端に星形にＵリンクFTaと開口3aとを有し流路を形成
しており、上端が、冷却材が燃料集合体の内部に流入す
る水入口３を持った床板１によって覆われている。

脚部FTの側面上縁に対して下側縁WCaがシールばね４
によって支持およびシールされている。脚部の側面図を
示している第11図の左側において、シールばねのスリッ
ト405によって弾性が与えられた下側長手面402が示され
ており、一方で他の長手面401が床板と移行部材との間
の角を中心に曲げられている。

このシールばねは脚部と燃料集合体ボックスとの間の
冷却材のコントロールできないような流れの発生を十分
に遮断するので、冷却材流は入口開口３および側面の流
出流路211の寸法によって規定した方式でボックスWCの
内外を流れる部分流に分割される。

この構造の場合燃料集合体は、その支持支柱が水管で
ある骨組に保持されている。燃料棒は骨組の一部を成し
ておらず、床板は燃料集合体・閉塞キャップを受けるた
めのねじ孔を有していない。従って床板は閉塞キャップ
がその上に載るストッパだけを形成すればよく、他の点
については自由に形成できる。特に入口開口３は例えば
細いスリットとして形成されるか、大きな異物が通過で
きないように別の形に形成される。その場合床板は、所
定の寸法の破片あるいは他の異物を捕捉するろ網として
作用し、従って異物が燃料集合体の内部に到達すること
はなく、そこで冷却材流を乱すことはない。

水管WRは第11図において更に、スペーサSPの軸方向位
置を決定するストッパ90、91を有している。このスペー
サを組み立てるために（はじめに水管の一端に）それぞ
れ１つのストッパが水管に例えば点溶接によって取り付
けられる。続いて他の自由端からスペーサが既に固定さ
れたストッパの高さまで移動され、そこに、他のストッ
パがスペーサの反対側において水管に取り付けられるこ
とによって保持される。

このようにして、水管の少なくとも上端あるいは下端
にまだ接近できる間に、すべてのスペーサが順々に水管
に取り付けられる。

支持骨組が水管および頭部のねじ結合によって最終的
に組み立てられる前に、燃料棒は各スペーサの格子目に
挿入される。支持骨組の最終組立は、頭部が水管にねじ
結合されることによって行われ、その場合、燃料棒は下
から蓋板における収容位置に挿入される。それから燃料
集合体ボックスをこの水管、燃料棒および骨組の上に挿
入するだけでよい。これによって燃料集合体の組立、分
解および燃料棒の交換は少ない単純な操作に限定され
る。特に燃料棒は床板にねじ込んだりねじ戻したりする
必要はない。

第12図には、その上に長い燃料棒の下側閉塞キャップ
FRaが載っており且つソケット310が取り付けられている
床板２が示されている。ソケット310には、アダプタ305
として使用する短い燃料棒の下側閉塞キャップの角形延
長部がはまり込む。ソケット305は床板の孔308に保持さ
れている。

好適には短い燃料棒も燃料集合体の少なくとも下側３
分の１にわたって例えば下側半分にわたって延びている
ので、すべての燃料棒はそれぞれ下側スペーサの格子目
を貫通している。第12図には燃料集合体の上側部分にお
けるスペーサSPが示されている。そのスペーサの近くで
短い燃料棒の上側閉塞キャップが終っており、長い燃料
棒は燃料集合体頭部まで延びている。燃料集合体ボック
スは特に断面正方形をしており、その側壁の壁厚は燃料
集合体の少なくとも若干軸方向範囲において薄くされて
いる（第13図参照）。これは複数の部分で構成すること
ができ、その場合側壁は、一部は補強部として使用され
一部は角形部分の結合部として使用される溶接継目30、
31を有している。

第14図は、短い燃料棒と長い燃料棒とを持った燃料集
合体における蓋板の下側に位置する最上位のスペーサを
示している。その場合、燃料棒を支持するための支持帯
板は環状ブッシュ501、502、503として形成されてい
る。これらのブッシュは互いに取り付けられ、燃料棒を
支持するための支持突起504および支持ばね505を有して
いる。外側帯板507は縁部突起508を介して燃料集合体ボ
ックスに接触支持されており、燃料集合体の内部に向け
られた舌片509を有している。

このようにして、少数の部品から簡単に組み立てら
れ、容易に点検および分解することができる機械的に非
常に安定した燃料集合体が生ずる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者リツペルト、ハンス―ヨアヒムドイツ連邦共和国Ｄ―8552 ヘヒシユタツト／アイシユアムガルゲンベルク 17 (72)発明者レタウ、ハンスドイツ連邦共和国Ｄ―8521 エツフエルトリツヒレツテンフエルト 14 (56)参考文献特開昭62−38391（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−35289（ＪＰ，Ａ) 特開平１−107192（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−128884（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21C 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）互いに平行に延び核燃料物質を含んで
いる複数の燃料棒（FR,FR1,FR2）の束と、ｂ）燃料棒束の上に配置され、蓋板（６）、冷却材の液
体／蒸気混合物のための冷却材出口（７）および上側面
の取っ手（９）を有している燃料集合体頭部（HD）と、ｃ）燃料棒束の下側に配置され液状冷却材に対して透過
性を有する床板（１）と、ｄ）燃料棒束内に配置され、燃料棒に対して平行に延び
両端が開いている少なくとも１つの冷却材管（WR）であ
って、その下端に下側終端部材（WRa）を有し、この場
合床板（１）は冷却材管（WR）の下側終端部材（WRa）
に結合されているものと、ｅ）蓋板（６）に支持され差し込みボルト（92）を備え
る冷却材管の上側終端部材（WRb）とを備え、このボルト（92）は蓋板（６）を下から貫通しそして離
脱可能に取り付けられた蓋板のための結合部分（８）を
支持し、該部分は床板（１）と燃料集合体頭部（HD）と
の間の最大の間隔を規定し、この場合、 f1）上側終端部材（WRb）が燃料集合体頭部（HD）に長
手方向に移動可能に支持され、 f2）蓋板（６）が燃料集合体頭部（HD）内においてバネ
の力により結合部分（８）に押し付けられているものに
おいて、ｆ）各燃料棒（FR、FR1、FR2）の上端がそれぞれ上側の
閉塞キャップ（FRb）を担持し、該キャップが蓋板
（６）における収容位置（61）にごく緩く案内されてい
るかまたは蓋板（６）と接触せず、ｇ）蓋板（６）まで燃料集合体頭部（HD）内を延びてい
る全ての燃料棒（FR1）が、その下端で下側の閉塞キャ
ップ（FRa）を支持し、該キャップはホルダを用いるこ
となく、蓋板（６）に対して向かい合う底板（１）の表
面上に載っており、そしてｈ）上側終端部材（WRb）上に、バネの力を与える、あ
る圧力を加えられたばね（95）が配置されていることを特徴とする沸騰水形原子炉の燃料集合体。
【請求項２】上側終端部材（WRb）が、燃料集合体頭部
の取っ手（９）に成形された部分を貫通して差し込ま
れ、回り止めされ、上からねじ止めされていることを特
徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項３】移動可能に配置された上側終端部材（WR
b）に、燃料集合体頭部（HD）と底板（１）との間の最
小間隔を決定するストッパ肩部が形成されていることを
特徴とする請求項１または２記載の燃料集合体。
【請求項４】下側終端部材（WRa）が床板（１）と形状
を保持するように結合され、両板（1,6）間の冷却材管
（WR）に格子状のスペーサ（SP）が取り付けられ、該ス
ペーサ（SP）はストッパ（90,91）により冷却材管（W
R）に支持されており、そして格子の目を通して燃料棒
（FR）が案内され、そして同じ燃料集合体内の他の燃料
棒（FR1）より短い燃料棒（FR2）は蓋板（６）とは結合
されておらず、しかもその下側閉塞キャップ（FRa）が
挿入されたソケット（310）を介して床板（１）に保持
されていることを特徴とする請求項１ないし３の１つに
記載の燃料集合体。
【請求項５】燃料集合体が上側および下側が開いている
燃料集合体ボックス（WC）により側方から取り囲まれ、
ボックス（WC）の上端および下端は蓋板（６）と床板
（１）とによって覆われており、冷却材管（WR）に予め与えられた軸方向の位置で冷却材
管（WR）に対してほぼ垂直な、多数の燃料棒を支持する
支柱を備えたスペーサ（SP）が支持されており、下側の終端部材（WRa）は床板（１）と強固に結合され
ており、そしてこの強固な結合は床板に加わる実際上全
ての力を下側終端部材（WRa）および冷却材管（WR）に
伝達することを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項６】少なくとも２つのスペーサが燃料集合体の
すべての燃料棒で貫通され、少なくとも第１の燃料棒群
において各燃料棒が床板（１）から蓋板（６）まで延び
ており、第２の燃料棒群において各燃料棒（FR2）が第
１の燃料棒群の燃料棒（FR1）よりも短く、その下端に
ソケット（310）を介して床板（１）に保持されている
下側閉塞キャップ（305）を有し、上端にスペーサの近
くで蓋板から間隔をおいて配置されている上側閉塞キャ
ップを有していることを特徴とする請求項５記載の燃料
集合体。
【請求項７】蓋板（６）における冷却材出口が、第１の
燃料棒群の燃料棒の位置の間の出口開口（７）と、短い
燃料棒の延長部に配置されている増大した出口開口（6
3）とから形成されていることを特徴とする請求項６記
載の燃料集合体。
【請求項８】ボックス断面の対角線上にそれぞれ第２の
燃料棒群の燃料棒が配置されていることを特徴とする請
求項６又は７記載の燃料集合体。
【請求項９】ボックス壁に隣接する燃料棒が第２の燃料
棒群に属していることを特徴とする請求項６ないし８の
いずれか一つに記載の燃料集合体。
【請求項１０】スペーサの支持帯板が11行×11列の格子
目を形成し、第２の燃料棒群の燃料棒が、ボックス壁か
ら数えて第３行ないし第３列目に配置されていることを
特徴とする請求項５ないし９のいずれか一つに記載の燃
料集合体。
【請求項１１】冷却材管（WR）の上側終端部材（WRb）
が下から蓋板を貫通して導かれ、上からねじ込んだナッ
トにより蓋板および／又は取っ手にねじ止めされている
ことを特徴とする請求項５ないし10のいずれか一つに記
載の燃料集合体。
【請求項１２】取っ手が蓋板に取り外し不可能な状態に
取り付けられていることを特徴とする請求項11記載の燃
料集合体。
【請求項１３】冷却材管（WR）の下側終端部材が床板に
形成された部分に挿入され、止めボルト（106）によっ
て床板と冷却材管とが相互に回り止めされていることを
特徴とする請求項５記載の燃料集合体。
【請求項１４】床板における水入口が、床板に設けた冷
却材入口（３）によって形成されていることを特徴とす
る請求項５記載の燃料集合体。