JPH0743433B2 - 圧力降下の少ないフェルールスペーサ - Google Patents
圧力降下の少ないフェルールスペーサInfo
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- JPH0743433B2 JPH0743433B2 JP5064912A JP6491293A JPH0743433B2 JP H0743433 B2 JPH0743433 B2 JP H0743433B2 JP 5064912 A JP5064912 A JP 5064912A JP 6491293 A JP6491293 A JP 6491293A JP H0743433 B2 JPH0743433 B2 JP H0743433B2
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- spring
- tube wall
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-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/34—Spacer grids
- G21C3/356—Spacer grids being provided with fuel element supporting members
- G21C3/3566—Supporting members formed only of elements fixed on the strips
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/34—Spacer grids
- G21C3/344—Spacer grids formed of assembled tubular elements
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
- Gasket Seals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型原子炉用の燃料
バンドルに関するものであって、更に詳しく言えば、か
かる燃料バンドル内において使用するための燃料棒スペ
ーサに関する。すなわち、短縮された鉛直方向寸法を有
すると共に、隣接した燃料棒間にただ１層のフェルール
管壁を規定するようなフェルールスペーサが開示され
る。かかるスペーサは、燃料バンドルのために利用し得
る所定の横断面寸法内において燃料棒同士が比較的小さ
い間隔で配置されて成る比較的高い密度の燃料棒配列状
態を有する最新の燃料バンドルにおいて使用するために
適している。
バンドルに関するものであって、更に詳しく言えば、か
かる燃料バンドル内において使用するための燃料棒スペ
ーサに関する。すなわち、短縮された鉛直方向寸法を有
すると共に、隣接した燃料棒間にただ１層のフェルール
管壁を規定するようなフェルールスペーサが開示され
る。かかるスペーサは、燃料バンドルのために利用し得
る所定の横断面寸法内において燃料棒同士が比較的小さ
い間隔で配置されて成る比較的高い密度の燃料棒配列状
態を有する最新の燃料バンドルにおいて使用するために
適している。
【０００２】
【従来の技術】沸騰水型原子炉は公知である。かかる原
子炉においては、核反応を受ける核燃料は燃料バンドル
内に収容されている。通例、かかる燃料バンドルは１群
の直立した燃料棒を支持しかつ減速材としての水を流入
させるために役立つ下部タイプレートを含んでいる。こ
の下部タイプレートの位置からは燃料棒を包囲するチャ
ネルが上方に向かって伸び、そして燃料バンドルの上端
に配置された上部タイプレートの位置にまで達してい
る。この上部タイプレートは水および発生した蒸気を流
出させるために役立つ。
子炉においては、核反応を受ける核燃料は燃料バンドル
内に収容されている。通例、かかる燃料バンドルは１群
の直立した燃料棒を支持しかつ減速材としての水を流入
させるために役立つ下部タイプレートを含んでいる。こ
の下部タイプレートの位置からは燃料棒を包囲するチャ
ネルが上方に向かって伸び、そして燃料バンドルの上端
に配置された上部タイプレートの位置にまで達してい
る。この上部タイプレートは水および発生した蒸気を流
出させるために役立つ。
【０００３】燃料バンドルの内部においては、いわゆる
燃料棒スペーサが特定の鉛直方向位置においてそれぞれ
の燃料棒を包囲している。かかる燃料棒スペーサの機能
は、蒸気の発生がもたらす流体力学的な力の作用下で燃
料棒同士が接触して摩擦し合うのを防止すると共に、燃
料棒を所定の並列状態に維持して最高の核的効率を得る
ことにある。かかる目的を達成するため、各々の燃料バ
ンドル内には等間隔で配置された５〜９個（通例は７
個）の燃料棒スペーサを使用するのが普通である。
燃料棒スペーサが特定の鉛直方向位置においてそれぞれ
の燃料棒を包囲している。かかる燃料棒スペーサの機能
は、蒸気の発生がもたらす流体力学的な力の作用下で燃
料棒同士が接触して摩擦し合うのを防止すると共に、燃
料棒を所定の並列状態に維持して最高の核的効率を得る
ことにある。かかる目的を達成するため、各々の燃料バ
ンドル内には等間隔で配置された５〜９個（通例は７
個）の燃料棒スペーサを使用するのが普通である。
【０００４】次に、燃料バンドルの動作を簡単に説明し
よう。減速材としての水は下部タイプレートを通して燃
料バンドル内に流入するが、かかる水は２つの点で核反
応を助ける。第一に、核反応は速い中性子を生み出す
が、核反応を持続させるためには、減速材の作用下でこ
れらの速い中性子を熱的状態（すなわち、熱エネルギー
に相当した速度を有する状態）にまで減速しなければな
らない。第二に、燃料バンドルはかかる水から蒸気を発
生するが、原子炉はこの蒸気を用いて所望の動力を生み
出すことができる。最初、燃料バンドルの下部に水が流
入するが、この位置には蒸気は存在しない。燃料バンド
ル内を通って水が上昇するのに伴い、蒸気の発生量は増
加する。このようにして蒸気の発生量が増加する結果、
燃料バンドルの上部は水および蒸気の両方を含むことに
なるが、かかる部分は上部二相領域として知られてい
る。最後に、水および発生した蒸気が燃料バンドルの上
部タイプレートを通って流出する。
よう。減速材としての水は下部タイプレートを通して燃
料バンドル内に流入するが、かかる水は２つの点で核反
応を助ける。第一に、核反応は速い中性子を生み出す
が、核反応を持続させるためには、減速材の作用下でこ
れらの速い中性子を熱的状態（すなわち、熱エネルギー
に相当した速度を有する状態）にまで減速しなければな
らない。第二に、燃料バンドルはかかる水から蒸気を発
生するが、原子炉はこの蒸気を用いて所望の動力を生み
出すことができる。最初、燃料バンドルの下部に水が流
入するが、この位置には蒸気は存在しない。燃料バンド
ル内を通って水が上昇するのに伴い、蒸気の発生量は増
加する。このようにして蒸気の発生量が増加する結果、
燃料バンドルの上部は水および蒸気の両方を含むことに
なるが、かかる部分は上部二相領域として知られてい
る。最後に、水および発生した蒸気が燃料バンドルの上
部タイプレートを通って流出する。
【０００５】燃料バンドルを含む沸騰水型原子炉が最初
に導入された時、最初の原子炉容器の設計に伴って燃料
チャネルの寸法が固定された。その結果、多くの沸騰水
型原子炉用の燃料バンドルの大部分は１６０インチ程度
の長さを有すると共に、燃料チャネル内にぴったりと嵌
合する約５-1/4インチ×５-1/4インチの正方形横断面を
有している。
に導入された時、最初の原子炉容器の設計に伴って燃料
チャネルの寸法が固定された。その結果、多くの沸騰水
型原子炉用の燃料バンドルの大部分は１６０インチ程度
の長さを有すると共に、燃料チャネル内にぴったりと嵌
合する約５-1/4インチ×５-1/4インチの正方形横断面を
有している。
【０００６】燃料バンドルの固定された寸法内におい
て、燃料バンドルの設計を変更しようとする傾向が見ら
れた。かかる変更は、燃料バンドル内に使用される燃料
棒配列状態の密度および使用される燃料棒スペーサの種
類に関するものであった。このような設計変更の背後に
ある理由を簡単に説明しておこう。最初、燃料棒（すな
わち、不活性の圧縮ガス浴中に配置された燃料ペレット
を収容する密封された長いジルカロイ被覆管）は５-1/4
インチ×５-1/4インチの燃料チャネル横断面内に７×７
の配列状態を成して配置された。かかる燃料バンドル
は、様々な因子のうちでも最高線出力密度（maximum li
near heat generationrate ）によって制限される。最
高線出力密度とは、任意の燃料棒が燃料バンドル内の任
意の位置において安全に出力を生じ得るような単位長さ
当りの最高出力である。この最高線出力密度を越える
と、少なくとも最高線出力密度を越えた部分において燃
料棒の密封性は危険にさらされることがある。このよう
な危険の原因となるのは過度のひずみであって、それは
密封された燃料棒被覆管の冶金的性質の低下をもたらす
ことがある。
て、燃料バンドルの設計を変更しようとする傾向が見ら
れた。かかる変更は、燃料バンドル内に使用される燃料
棒配列状態の密度および使用される燃料棒スペーサの種
類に関するものであった。このような設計変更の背後に
ある理由を簡単に説明しておこう。最初、燃料棒（すな
わち、不活性の圧縮ガス浴中に配置された燃料ペレット
を収容する密封された長いジルカロイ被覆管）は５-1/4
インチ×５-1/4インチの燃料チャネル横断面内に７×７
の配列状態を成して配置された。かかる燃料バンドル
は、様々な因子のうちでも最高線出力密度（maximum li
near heat generationrate ）によって制限される。最
高線出力密度とは、任意の燃料棒が燃料バンドル内の任
意の位置において安全に出力を生じ得るような単位長さ
当りの最高出力である。この最高線出力密度を越える
と、少なくとも最高線出力密度を越えた部分において燃
料棒の密封性は危険にさらされることがある。このよう
な危険の原因となるのは過度のひずみであって、それは
密封された燃料棒被覆管の冶金的性質の低下をもたらす
ことがある。
【０００７】最高線出力密度に関する制限条件のため、
燃料バンドルの設計に際しては、燃料バンドル内におけ
る総合燃料棒長さを増大させる比較的高い密度の燃料棒
配列状態が使用されるようになった。このような高密度
の燃料棒配列状態としては、８×８の配列状態、９×９
の配列状態、そして更には１０×１０のごとき一層高い
密度の配列状態が挙げられる。かかる高密度の燃料棒配
列状態においては、周囲の冷却材に対してより迅速に熱
を伝達するような直径のより小さい燃料棒が使用され
る。このように直径および質量の小さい燃料棒は、燃料
バンドル内において許容されるような最高線出力密度を
有するという好ましい効果をもたらす。それ故、燃料バ
ンドルの設計に際してより高い密度の燃料棒配列状態を
使用することが最近の傾向となっている。
燃料バンドルの設計に際しては、燃料バンドル内におけ
る総合燃料棒長さを増大させる比較的高い密度の燃料棒
配列状態が使用されるようになった。このような高密度
の燃料棒配列状態としては、８×８の配列状態、９×９
の配列状態、そして更には１０×１０のごとき一層高い
密度の配列状態が挙げられる。かかる高密度の燃料棒配
列状態においては、周囲の冷却材に対してより迅速に熱
を伝達するような直径のより小さい燃料棒が使用され
る。このように直径および質量の小さい燃料棒は、燃料
バンドル内において許容されるような最高線出力密度を
有するという好ましい効果をもたらす。それ故、燃料バ
ンドルの設計に際してより高い密度の燃料棒配列状態を
使用することが最近の傾向となっている。
【０００８】それと同時に、いわゆる限界出力も燃料バ
ンドルの設計時における制限条件となる。この制限条件
は、「遷移沸騰」として知られる現象に関係している。
簡単に述べれば、燃料バンドルの上部二相領域内におい
ては、燃料棒の表面上に水の被膜が形成されるのが通例
である。蒸気はかかる水膜の表面から発生する。燃料棒
のいわゆる限界出力を越えない限り、（完全には理解さ
れていない）複雑な過程により、かかる水膜は燃料棒被
覆管の外面を覆い続ける。
ンドルの設計時における制限条件となる。この制限条件
は、「遷移沸騰」として知られる現象に関係している。
簡単に述べれば、燃料バンドルの上部二相領域内におい
ては、燃料棒の表面上に水の被膜が形成されるのが通例
である。蒸気はかかる水膜の表面から発生する。燃料棒
のいわゆる限界出力を越えない限り、（完全には理解さ
れていない）複雑な過程により、かかる水膜は燃料棒被
覆管の外面を覆い続ける。
【０００９】燃料棒のいわゆる限界出力を越えると、燃
料棒の表面上には連続した水膜が存在しなくなる。すな
わち、「遷移沸騰」として知られる過程を通じ、水膜の
局部的な断絶が生じるのである。その結果、燃料棒被覆
管の局部温度は遷移沸騰部位において上昇する。遷移沸
騰部位においては被覆管の管壁の冶金的破壊が起こる可
能性があり、従ってかかる燃料棒の密封性は危険にさら
されることになる。
料棒の表面上には連続した水膜が存在しなくなる。すな
わち、「遷移沸騰」として知られる過程を通じ、水膜の
局部的な断絶が生じるのである。その結果、燃料棒被覆
管の局部温度は遷移沸騰部位において上昇する。遷移沸
騰部位においては被覆管の管壁の冶金的破壊が起こる可
能性があり、従ってかかる燃料棒の密封性は危険にさら
されることになる。
【００１０】いわゆるフェルールスペーサ（ferrule sp
acer）即ち金環スペーサは、限界出力に対して有益な効
果を及ぼすことが判明した。かかる有益な効果（および
高密度の燃料棒配列状態におけるそれの制約）を理解す
るためには、フェルールスペーサの構造および機能につ
いて説明する必要がある。フェルールスペーサの構造に
ついて述べれば、各々の燃料棒はスペーサの鉛直方向位
置において金属（通例は比較的小さい中性子吸収断面積
を有するようなジルカロイとして知られる合金）製のフ
ェルールにより包囲されている。各々のフェルールには
複数のストップが設けられていて、該フェルール内に配
置された燃料棒をばねの作用下でそれらのストップに押
付けることにより、燃料棒を所定の離隔状態に維持する
ことができる。燃料棒を押付けるために役立つばねは、
フェルールの内部に取付けられるのが通例である。この
ように、フェルールスペーサは燃料棒同士が接触して摩
擦し合うのを防止するばかりでなく、燃料棒を所定の離
隔状態に維持して最高の核的および熱的効率を達成する
ために役立つのである。
acer）即ち金環スペーサは、限界出力に対して有益な効
果を及ぼすことが判明した。かかる有益な効果（および
高密度の燃料棒配列状態におけるそれの制約）を理解す
るためには、フェルールスペーサの構造および機能につ
いて説明する必要がある。フェルールスペーサの構造に
ついて述べれば、各々の燃料棒はスペーサの鉛直方向位
置において金属（通例は比較的小さい中性子吸収断面積
を有するようなジルカロイとして知られる合金）製のフ
ェルールにより包囲されている。各々のフェルールには
複数のストップが設けられていて、該フェルール内に配
置された燃料棒をばねの作用下でそれらのストップに押
付けることにより、燃料棒を所定の離隔状態に維持する
ことができる。燃料棒を押付けるために役立つばねは、
フェルールの内部に取付けられるのが通例である。この
ように、フェルールスペーサは燃料棒同士が接触して摩
擦し合うのを防止するばかりでなく、燃料棒を所定の離
隔状態に維持して最高の核的および熱的効率を達成する
ために役立つのである。
【００１１】次に、燃料棒の限界出力に対する上記のご
ときフェルールスペーサの効果を説明しよう。燃料バン
ドルの上部二相領域内に存在する水／蒸気混合物がフェ
ルールスペーサ中のフェルールを通過した後には、燃料
棒の表面上の水膜が回復する傾向がある。それ故、燃料
バンドルの上端から数えて１番目および２番目のスペー
サ間の鉛直方向距離（または２番目および３番目のスペ
ーサ間の鉛直方向距離）を調節することにより、フェル
ールスペーサを利用して燃料バンドルの限界出力制限条
件を改善することができるのである。
ときフェルールスペーサの効果を説明しよう。燃料バン
ドルの上部二相領域内に存在する水／蒸気混合物がフェ
ルールスペーサ中のフェルールを通過した後には、燃料
棒の表面上の水膜が回復する傾向がある。それ故、燃料
バンドルの上端から数えて１番目および２番目のスペー
サ間の鉛直方向距離（または２番目および３番目のスペ
ーサ間の鉛直方向距離）を調節することにより、フェル
ールスペーサを利用して燃料バンドルの限界出力制限条
件を改善することができるのである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】残念ながら、高密度の
燃料棒配列状態においてフェルールスペーサを使用する
ことに問題が無いわけではない。すなわち、たとえば９
×９の燃料棒配列状態を使用する場合、各々の燃料棒は
独立したフェルールによって包囲されなければならな
い。それ故、９×９の燃料棒配列状態を有する燃料バン
ドルにおける５-1/4インチ×５-1/4インチの比較的狭い
横断面を横切る方向においては、９本の燃料棒列の各々
に沿って１８層ものフェルール管壁を配置しなければな
らないと共に、燃料棒とフェルールとの間には、蒸気に
変わりつつある水を流すのに十分なだけの空隙を設けな
ければならない。換言すれば、燃料バンドルを横切って
存在する燃料棒の数が増加するのに伴い、燃料棒を保持
するために必要なフェルール管壁の数も増加するのであ
る。
燃料棒配列状態においてフェルールスペーサを使用する
ことに問題が無いわけではない。すなわち、たとえば９
×９の燃料棒配列状態を使用する場合、各々の燃料棒は
独立したフェルールによって包囲されなければならな
い。それ故、９×９の燃料棒配列状態を有する燃料バン
ドルにおける５-1/4インチ×５-1/4インチの比較的狭い
横断面を横切る方向においては、９本の燃料棒列の各々
に沿って１８層ものフェルール管壁を配置しなければな
らないと共に、燃料棒とフェルールとの間には、蒸気に
変わりつつある水を流すのに十分なだけの空隙を設けな
ければならない。換言すれば、燃料バンドルを横切って
存在する燃料棒の数が増加するのに伴い、燃料棒を保持
するために必要なフェルール管壁の数も増加するのであ
る。
【００１３】包囲すべき燃料棒の数に伴って必要なフェ
ルール管壁の数が増加し、しかも利用可能な横断面寸法
（約５-1/4インチ×約５-1/4インチ）が変化しない場
合、燃料棒とフェルールとの間の空隙は次第に減少す
る。やがてこの空隙が特定のレベルに達すると、そこに
は原子炉内に存在する破片が蓄積し易くなると共に、腐
食も起こり易くなる。
ルール管壁の数が増加し、しかも利用可能な横断面寸法
（約５-1/4インチ×約５-1/4インチ）が変化しない場
合、燃料棒とフェルールとの間の空隙は次第に減少す
る。やがてこの空隙が特定のレベルに達すると、そこに
は原子炉内に存在する破片が蓄積し易くなると共に、腐
食も起こり易くなる。
【００１４】高密度の燃料棒配列状態においては燃料棒
およびフェルールが緊密に配置されているため、更に別
の問題も起こる。すなわち、フェルールが燃料バンドル
の横断面積のより多くの部分を占める結果、冷却材がス
ペーサを通過する際により大きな圧力降下が生じるので
ある。このようなわけで、高密度の燃料棒配列状態にお
けるフェルールスペーサの使用は制限されてきたのであ
る。
およびフェルールが緊密に配置されているため、更に別
の問題も起こる。すなわち、フェルールが燃料バンドル
の横断面積のより多くの部分を占める結果、冷却材がス
ペーサを通過する際により大きな圧力降下が生じるので
ある。このようなわけで、高密度の燃料棒配列状態にお
けるフェルールスペーサの使用は制限されてきたのであ
る。
【００１５】本発明のフェルールスペーサは、上記のご
とき２つの問題（すなわち、高密度の燃料棒配列状態に
おいて生じるような、燃料棒とフェルールとの間の空隙
の減少および圧力降下の増大）を解決しようとするもの
である。１９９１年８月１２日に出願されるとともに、
年 月 日に発行された米国特許第
号となった「かみ合いストリップから形成された水
素化物抵抗性のスペーサ」と称するジョハンソン(Johan
sson) の米国特許出願第０７／７４５２９３号明細書中
においては、燃料棒スペーサの長さ方向に対して斜めに
伸びるかみ合いストリップから構成されたスペーサが本
発明者の１人によって開示されている。この場合、本発
明の場合と同じく、セル同士の接触部においては隣接し
た燃料棒同士がただ１層の壁によって隔離されるような
スペーサ構造が使用されている。
とき２つの問題（すなわち、高密度の燃料棒配列状態に
おいて生じるような、燃料棒とフェルールとの間の空隙
の減少および圧力降下の増大）を解決しようとするもの
である。１９９１年８月１２日に出願されるとともに、
年 月 日に発行された米国特許第
号となった「かみ合いストリップから形成された水
素化物抵抗性のスペーサ」と称するジョハンソン(Johan
sson) の米国特許出願第０７／７４５２９３号明細書中
においては、燃料棒スペーサの長さ方向に対して斜めに
伸びるかみ合いストリップから構成されたスペーサが本
発明者の１人によって開示されている。この場合、本発
明の場合と同じく、セル同士の接触部においては隣接し
た燃料棒同士がただ１層の壁によって隔離されるような
スペーサ構造が使用されている。
【００１６】本発明のスペーサに比べ、３つの重要な相
違点が存在している。第一に、上述の特許出願明細書中
に開示されたスペーサにおいては、相異なる長さの金属
ストリップを使用する必要がある。このように多くの部
品在庫が必要であることは、製造プロセスにとって過大
な負担を強いることになる。第二に、上述の特許出願明
細書中に開示されたスペーサに対するばねの取付け方法
に問題が無いわけではない。詳しく述べれば、セルマト
リクスのそれぞれの位置にばねを固定するためには、か
み合いストリップに対して注意深く配置されたループば
ねを使用する必要がある。残念ながら、使用される構造
が特殊であるため、高さの縮小したばねをセル間に捕捉
することは困難である。
違点が存在している。第一に、上述の特許出願明細書中
に開示されたスペーサにおいては、相異なる長さの金属
ストリップを使用する必要がある。このように多くの部
品在庫が必要であることは、製造プロセスにとって過大
な負担を強いることになる。第二に、上述の特許出願明
細書中に開示されたスペーサに対するばねの取付け方法
に問題が無いわけではない。詳しく述べれば、セルマト
リクスのそれぞれの位置にばねを固定するためには、か
み合いストリップに対して注意深く配置されたループば
ねを使用する必要がある。残念ながら、使用される構造
が特殊であるため、高さの縮小したばねをセル間に捕捉
することは困難である。
【００１７】第三に、上記のごとき構造を有するスペー
サは商業的な燃料バンドルにおいてこれまで使用された
ことはなかった。１９９０年１２月６日に提出された
「フェルールスペーサ用の自動位置決めばね」と称する
ジョハンソン等の米国特許出願第０７／６２３８２８号
明細書中において本出願人は、改良されたループばねを
少なくともその図１７で示した。かかるループばねは、
本明細書の図２に示されるごとく、燃料棒接触部をそれ
ぞれに有する第１および第２の直立したばね脚を含んで
いる。一方のばね脚の燃料棒接触部はフェルールスペー
サ中の第１のフェルールの内部に突出し、そして該フェ
ルール内の燃料棒を圧迫するために役立つ。他方のばね
脚の燃料棒接触部はフェルールスペーサ中の隣接した第
２のフェルールの内部に突出し、そして該フェルール内
の隣接した燃料棒を圧迫するために役立つ。ここに示さ
れたばねは短縮型の構造を有している。
サは商業的な燃料バンドルにおいてこれまで使用された
ことはなかった。１９９０年１２月６日に提出された
「フェルールスペーサ用の自動位置決めばね」と称する
ジョハンソン等の米国特許出願第０７／６２３８２８号
明細書中において本出願人は、改良されたループばねを
少なくともその図１７で示した。かかるループばねは、
本明細書の図２に示されるごとく、燃料棒接触部をそれ
ぞれに有する第１および第２の直立したばね脚を含んで
いる。一方のばね脚の燃料棒接触部はフェルールスペー
サ中の第１のフェルールの内部に突出し、そして該フェ
ルール内の燃料棒を圧迫するために役立つ。他方のばね
脚の燃料棒接触部はフェルールスペーサ中の隣接した第
２のフェルールの内部に突出し、そして該フェルール内
の隣接した燃料棒を圧迫するために役立つ。ここに示さ
れたばねは短縮型の構造を有している。
【００１８】かかる短縮型の構造は、２個の水平ループ
を含んでいる。第１の水平ループはばねの上部に配置さ
れており、また第２の水平ループはばねの下部に配置さ
れている。上部に位置する第１の水平ループは、それの
中央部においてそれぞれのばね脚の上端に連結されてい
る。下部に位置する第２の水平ループは、それの中央部
においてそれぞれのばね脚の下端に連結されている。そ
の結果、圧縮された場合、かかるばねはそれぞれのばね
脚の垂直方向長さ全体にわたって屈曲すると共に、それ
ぞれの水平ループの水平方向長さ全体にわたっても屈曲
することになる。このようにして、縮小された垂直方向
寸法を有しながら優れたたわみ性を示すばねが得られる
のである。
を含んでいる。第１の水平ループはばねの上部に配置さ
れており、また第２の水平ループはばねの下部に配置さ
れている。上部に位置する第１の水平ループは、それの
中央部においてそれぞれのばね脚の上端に連結されてい
る。下部に位置する第２の水平ループは、それの中央部
においてそれぞれのばね脚の下端に連結されている。そ
の結果、圧縮された場合、かかるばねはそれぞれのばね
脚の垂直方向長さ全体にわたって屈曲すると共に、それ
ぞれの水平ループの水平方向長さ全体にわたっても屈曲
することになる。このようにして、縮小された垂直方向
寸法を有しながら優れたたわみ性を示すばねが得られる
のである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、沸騰水
型原子炉用の燃料バンドル内における高密度の燃料棒配
列状態に対して使用するための改良されたフェルールス
ペーサが提供される。このスペーサは、フェルールの高
さを縮小するために役立つ新しい構造のばねを使用する
ものである。第１の実施の態様においては、新しい構造
のばねおよび高さの縮小したフェルールが使用される。
第２の実施の態様においても、新しい構造のばねおよび
高さの縮小したフェルールが使用されるが、この場合の
フェルールは変形されている。フェルールは２個１組の
フェルール対を成して使用される。各々のフェルールは
上方および下方のフェルール半部に分割されている。一
方のフェルール半部からは管壁部分が切除されているの
に対し、他方のフェルール半部は完全な管壁を有してい
る。一方のフェルールの完全な管壁が他方のフェルール
の切除された管壁部分に嵌合するようにして２個のフェ
ルールを対面させることによってフェルール対が形成さ
れる。かかるフェルール対の接触部には、Ｈ型の二重ル
ープばねを収容して捕捉するための開口が設けられてい
ることが好ましい。本明細書中においては、燃料棒に対
して円形横断面の包囲体を規定するフェルールおよび燃
料棒に対して八角形横断面の包囲体を規定するフェルー
ルが例示される。フェルール対を構成する各々のフェル
ールは対称性および完全な互換性を有しているから、容
易な組立てを可能にすると共に、組立用部品の在庫を減
少させることができる。
型原子炉用の燃料バンドル内における高密度の燃料棒配
列状態に対して使用するための改良されたフェルールス
ペーサが提供される。このスペーサは、フェルールの高
さを縮小するために役立つ新しい構造のばねを使用する
ものである。第１の実施の態様においては、新しい構造
のばねおよび高さの縮小したフェルールが使用される。
第２の実施の態様においても、新しい構造のばねおよび
高さの縮小したフェルールが使用されるが、この場合の
フェルールは変形されている。フェルールは２個１組の
フェルール対を成して使用される。各々のフェルールは
上方および下方のフェルール半部に分割されている。一
方のフェルール半部からは管壁部分が切除されているの
に対し、他方のフェルール半部は完全な管壁を有してい
る。一方のフェルールの完全な管壁が他方のフェルール
の切除された管壁部分に嵌合するようにして２個のフェ
ルールを対面させることによってフェルール対が形成さ
れる。かかるフェルール対の接触部には、Ｈ型の二重ル
ープばねを収容して捕捉するための開口が設けられてい
ることが好ましい。本明細書中においては、燃料棒に対
して円形横断面の包囲体を規定するフェルールおよび燃
料棒に対して八角形横断面の包囲体を規定するフェルー
ルが例示される。フェルール対を構成する各々のフェル
ールは対称性および完全な互換性を有しているから、容
易な組立てを可能にすると共に、組立用部品の在庫を減
少させることができる。
【００２０】当業者にとっては自明のごとく、燃料棒間
において２層のフェルール管壁が互いに隣接している従
来のスペーサに比べ、本発明のスペーサは圧力降下の点
で改善されている。すなわち、本発明のスペーサはより
少ない材料を含むと共に、流体の流れに対してより小さ
い投影面積を示す。本発明のスペーサにおいては、かか
る投影面積および材料使用量の減少が協力して圧力降下
性能の改善をもたらすのである。
において２層のフェルール管壁が互いに隣接している従
来のスペーサに比べ、本発明のスペーサは圧力降下の点
で改善されている。すなわち、本発明のスペーサはより
少ない材料を含むと共に、流体の流れに対してより小さ
い投影面積を示す。本発明のスペーサにおいては、かか
る投影面積および材料使用量の減少が協力して圧力降下
性能の改善をもたらすのである。
【００２１】
【実施例】先ず図１を見ると、先行技術に基づく典型的
な燃料バンドルＢが示されている。かかる燃料バンドル
Ｂは、下部タイプレート１４、上部タイプレート１６、
およびマトリクス状を成しながら両タイプレート間に伸
びる複数の燃料棒Ｆを含んでいる。下部タイプレート１
４、上部タイプレート１６および燃料棒ＦはチャネルＣ
によって包囲されているが、このチャネルＣはスペーサ
Ｓが見えるように切取られている。かかるスペーサＳが
本発明の主題である。一層詳しく述べれば、フェルール
型のスペーサＳが本発明の主題を成しているのである。
な燃料バンドルＢが示されている。かかる燃料バンドル
Ｂは、下部タイプレート１４、上部タイプレート１６、
およびマトリクス状を成しながら両タイプレート間に伸
びる複数の燃料棒Ｆを含んでいる。下部タイプレート１
４、上部タイプレート１６および燃料棒ＦはチャネルＣ
によって包囲されているが、このチャネルＣはスペーサ
Ｓが見えるように切取られている。かかるスペーサＳが
本発明の主題である。一層詳しく述べれば、フェルール
型のスペーサＳが本発明の主題を成しているのである。
【００２２】次の図２には、特に有用なばね１２が示さ
れている。このばね１２は、前述の様に、１９９０年１
２月６日に提出された「フェルールスペーサ用の自動位
置決めばね」と称するジョハンソン(Johansson) 等の米
国特許出願第０７／６２３８２８号明細書の図１７に示
されたものである。図２に示されたばね１２は、燃料棒
接触部１５および１７をそれぞれに有する第１および第
２の直立したばね脚１４および１６を含んでいる。一方
のばね脚の燃料棒接触部はフェルールスペーサ中の第１
のフェルールの内部に突出し、そして該フェルール内の
燃料棒を圧迫するために役立つ。他方のばね脚の燃料棒
接触部はフェルールスペーサ中の隣接した第２のフェル
ールの内部に突出し、そして該フェルール内の隣接した
燃料棒を圧迫するために役立つ。ここに示されたばね１
２は短縮型の構造を有している。
れている。このばね１２は、前述の様に、１９９０年１
２月６日に提出された「フェルールスペーサ用の自動位
置決めばね」と称するジョハンソン(Johansson) 等の米
国特許出願第０７／６２３８２８号明細書の図１７に示
されたものである。図２に示されたばね１２は、燃料棒
接触部１５および１７をそれぞれに有する第１および第
２の直立したばね脚１４および１６を含んでいる。一方
のばね脚の燃料棒接触部はフェルールスペーサ中の第１
のフェルールの内部に突出し、そして該フェルール内の
燃料棒を圧迫するために役立つ。他方のばね脚の燃料棒
接触部はフェルールスペーサ中の隣接した第２のフェル
ールの内部に突出し、そして該フェルール内の隣接した
燃料棒を圧迫するために役立つ。ここに示されたばね１
２は短縮型の構造を有している。
【００２３】かかる短縮型の構造は、２個の水平ループ
２０および２４を含んでいる。第１の水平ループ２０は
ばねの上部に配置されており、また第２の水平ループ２
４はばねの下部に配置されている。上部に位置する第１
の水平ループ２０は、それの中央部においてばね脚１４
および１６のそれぞれの上端に連結されている。下部に
位置する第２の水平ループ２４は、それの中央部におい
てばね脚１４および１６のそれぞれの下端に連結されて
いる。その結果、圧縮された場合、ばね１２はばね脚１
４および１６の垂直方向長さ全体にわたって屈曲すると
共に、水平ループ２０および２４の水平方向長さ全体に
わたっても屈曲することになる。
２０および２４を含んでいる。第１の水平ループ２０は
ばねの上部に配置されており、また第２の水平ループ２
４はばねの下部に配置されている。上部に位置する第１
の水平ループ２０は、それの中央部においてばね脚１４
および１６のそれぞれの上端に連結されている。下部に
位置する第２の水平ループ２４は、それの中央部におい
てばね脚１４および１６のそれぞれの下端に連結されて
いる。その結果、圧縮された場合、ばね１２はばね脚１
４および１６の垂直方向長さ全体にわたって屈曲すると
共に、水平ループ２０および２４の水平方向長さ全体に
わたっても屈曲することになる。
【００２４】第１の水平ループ２０には拡張端部２１お
よび２２が設けられており、また第２の水平ループ２４
には拡張端部２５および２６が設けられている。このよ
うな拡張状態は、第２の水平ループ２４の拡張端部２５
に含まれる湾曲部２８および３０によって代表的に表わ
されている。このようにすれば、縮小された垂直方向寸
法を有しながら優れたたわみ性を示すばねが得られる。
本発明の好適なスペーサを組立てるためには、後記に一
層詳しく説明されるごとく、かかるばねの拡張端部２５
を２個の対面したフェルール間に捕捉することが好まし
い。
よび２２が設けられており、また第２の水平ループ２４
には拡張端部２５および２６が設けられている。このよ
うな拡張状態は、第２の水平ループ２４の拡張端部２５
に含まれる湾曲部２８および３０によって代表的に表わ
されている。このようにすれば、縮小された垂直方向寸
法を有しながら優れたたわみ性を示すばねが得られる。
本発明の好適なスペーサを組立てるためには、後記に一
層詳しく説明されるごとく、かかるばねの拡張端部２５
を２個の対面したフェルール間に捕捉することが好まし
い。
【００２５】次の図３Ａおよび３Ｂを見ると、第１の実
施の態様に基づくフェルール対４０が示されている。図
３Ｂにおける横方向が、燃料棒Ｆ1 ，Ｆ2 の延伸方向で
ある。図３Ｂからわかる通り、フェルール４２は完全部
分４２Ａと開口６０を有する開口部分４２Ｂとを含んで
いる。同様に、フェルール４４は完全部分４４Ａと開口
部分４４Ｂとを含んでいる。それぞれの開口部分は４つ
の開口６０を有することが認められよう。これらのフェ
ルールの内部には適当なストップ７０が設けられてい
る。
施の態様に基づくフェルール対４０が示されている。図
３Ｂにおける横方向が、燃料棒Ｆ1 ，Ｆ2 の延伸方向で
ある。図３Ｂからわかる通り、フェルール４２は完全部
分４２Ａと開口６０を有する開口部分４２Ｂとを含んで
いる。同様に、フェルール４４は完全部分４４Ａと開口
部分４４Ｂとを含んでいる。それぞれの開口部分は４つ
の開口６０を有することが認められよう。これらのフェ
ルールの内部には適当なストップ７０が設けられてい
る。
【００２６】更にまた、フェルール４２および４４の間
にはばね捕捉窓が規定されていることが認められよう。
組立てに際しては、先ず部分的に対面させたフェルール
の開口６２および６４内にばね１２（図２）を配置し、
次いでフェルール同士を接触させればよい。その結果、
本発明のスペーサの基本的な構成単位である複合構造物
が得られることになる。
にはばね捕捉窓が規定されていることが認められよう。
組立てに際しては、先ず部分的に対面させたフェルール
の開口６２および６４内にばね１２（図２）を配置し、
次いでフェルール同士を接触させればよい。その結果、
本発明のスペーサの基本的な構成単位である複合構造物
が得られることになる。
【００２７】次の図４を見ると、図３Ａおよび３Ｂのフ
ェルールを使用した完成後のスペーサＳが示されてい
る。このスペーサＳは水管Ｗ1 およびＷ2 用の空隙を有
している。これらの水管Ｗ1 およびＷ2 の支持手段並び
に外側バンドは従来通りのものであり、従って図示され
ていない。再び図３Ａおよび３Ｂを参照しながら、好適
な実施の態様に基づくフェルール対４０の構造を説明し
よう。
ェルールを使用した完成後のスペーサＳが示されてい
る。このスペーサＳは水管Ｗ1 およびＷ2 用の空隙を有
している。これらの水管Ｗ1 およびＷ2 の支持手段並び
に外側バンドは従来通りのものであり、従って図示され
ていない。再び図３Ａおよび３Ｂを参照しながら、好適
な実施の態様に基づくフェルール対４０の構造を説明し
よう。
【００２８】図３Ｂに示されるごとく、第１のフェルー
ル４２が第２のフェルール４４と対面している。更にま
た、図３Ｂでは、第１および第２のフェルール４２およ
び４４の各々は中心線４６によって２つのフェルール半
部に区分されている。すなわち、第１のフェルール４２
はフェルール半部４２Ａおよび４２Ｂを有しており、ま
た第２のフェルール４４はフェルール半部４４Ａおよび
４４Ｂを有している。
ル４２が第２のフェルール４４と対面している。更にま
た、図３Ｂでは、第１および第２のフェルール４２およ
び４４の各々は中心線４６によって２つのフェルール半
部に区分されている。すなわち、第１のフェルール４２
はフェルール半部４２Ａおよび４２Ｂを有しており、ま
た第２のフェルール４４はフェルール半部４４Ａおよび
４４Ｂを有している。
【００２９】２個のフェルールが対面していてもただ１
層のフェルール管壁が規定されるようにフェルール対を
対面させるための手段を設けることが必要である。かか
る目的のため、フライス削りによってフェルール半部４
２Ｂおよび４４Ｂから４つの管壁部分が切除される。詳
しく述べれば、２つの特性を有するフライスが使用され
る。
層のフェルール管壁が規定されるようにフェルール対を
対面させるための手段を設けることが必要である。かか
る目的のため、フライス削りによってフェルール半部４
２Ｂおよび４４Ｂから４つの管壁部分が切除される。詳
しく述べれば、２つの特性を有するフライスが使用され
る。
【００３０】第一に、かかるフライスは互いに隣接する
フェルールの直径よりも僅かに大きい直径を有してい
る。第二に、管壁の切除時におけるフライスの中心は隣
接するフェルールの中心と全く同じ位置に配置される。
こうしてフライス削りを施すことによって開口６０が形
成される。すなわち、フェルール半部４２Ｂには４つの
かかる開口が設けられ、またフェルール半部４４Ｂにも
４つのかかる開口が設けられる。適当な嵌合状態を達成
するため、フェルール半部４２Ｂおよび４４Ｂの縦方向
寸法を僅かに越える位置にまでフライス削りが施されて
いることが認められよう。
フェルールの直径よりも僅かに大きい直径を有してい
る。第二に、管壁の切除時におけるフライスの中心は隣
接するフェルールの中心と全く同じ位置に配置される。
こうしてフライス削りを施すことによって開口６０が形
成される。すなわち、フェルール半部４２Ｂには４つの
かかる開口が設けられ、またフェルール半部４４Ｂにも
４つのかかる開口が設けられる。適当な嵌合状態を達成
するため、フェルール半部４２Ｂおよび４４Ｂの縦方向
寸法を僅かに越える位置にまでフライス削りが施されて
いることが認められよう。
【００３１】それぞれのフェルール半部同士の嵌合状態
は、図３Ａおよび３Ｂに示される通りである。図３Ｂか
らわかる通り、フェルール半部４２Ａはフェルール半部
４４Ｂと嵌合しており、またフェルール半部４２Ｂはフ
ェルール半部４４Ａと嵌合している。このような構成に
よれば、図３Ａの平面図に示されるごとく、フェルール
半部４２Ａおよび４４Ｂの接触部は互いに隣接した燃料
棒Ｆ1 およびＦ2 間にただ１層のフェルール管壁を規定
することになる。
は、図３Ａおよび３Ｂに示される通りである。図３Ｂか
らわかる通り、フェルール半部４２Ａはフェルール半部
４４Ｂと嵌合しており、またフェルール半部４２Ｂはフ
ェルール半部４４Ａと嵌合している。このような構成に
よれば、図３Ａの平面図に示されるごとく、フェルール
半部４２Ａおよび４４Ｂの接触部は互いに隣接した燃料
棒Ｆ1 およびＦ2 間にただ１層のフェルール管壁を規定
することになる。
【００３２】かかる構造物の残部は従来通りのものであ
る。第１のフェルール４２の開口６２と第２のフェルー
ル４４の開口６４との間にばね１２が捕捉されている。
前述の１９９０年１２月６日に提出された「フェルール
スペーサ用の自動位置決めばね」と称するジョハンソン
等の米国特許出願第０７／６２３８２８号明細書中に記
載されているごとく、ばね１２のそれぞれのばね脚は対
面したフェルールの内部に突出している。やはり従来通
り、それぞれのフェルール半部４２Ａ、４２Ｂ、４２Ａ
および４２Ｂはストップ７０を有していて、燃料棒Ｆ1
およびＦ2 はばね１２の作用下でそれらのストップ７０
に対して押付けられている。
る。第１のフェルール４２の開口６２と第２のフェルー
ル４４の開口６４との間にばね１２が捕捉されている。
前述の１９９０年１２月６日に提出された「フェルール
スペーサ用の自動位置決めばね」と称するジョハンソン
等の米国特許出願第０７／６２３８２８号明細書中に記
載されているごとく、ばね１２のそれぞれのばね脚は対
面したフェルールの内部に突出している。やはり従来通
り、それぞれのフェルール半部４２Ａ、４２Ｂ、４２Ａ
および４２Ｂはストップ７０を有していて、燃料棒Ｆ1
およびＦ2 はばね１２の作用下でそれらのストップ７０
に対して押付けられている。
【００３３】次の図４を見ると、かかるフェルールから
構成されたスペーサＳが示されている。図４の平面図に
は、２本の水管Ｗ1 およびＷ2 の配置状態が示されてい
る。スペーサＳの位置における水管の支持手段は従来通
りのものであり、従って図示されていない。本発明はま
た、八角形の横断面を有するフェルールに対しても適用
することができる。このような実施の態様は図５、６
Ａ、６Ｂおよび７に示されている。
構成されたスペーサＳが示されている。図４の平面図に
は、２本の水管Ｗ1 およびＷ2 の配置状態が示されてい
る。スペーサＳの位置における水管の支持手段は従来通
りのものであり、従って図示されていない。本発明はま
た、八角形の横断面を有するフェルールに対しても適用
することができる。このような実施の態様は図５、６
Ａ、６Ｂおよび７に示されている。
【００３４】先ず図５を見ると、八角形の形状に折曲げ
る直前のジルカロイ薄板が示されている。前記の場合と
同じく、フェルール８０は２つのフェルール半部８０Ａ
および８０Ｂに分割されている。フェルール８０の一方
のフェルール半部８０Ｂにおいては、４つの管壁部分８
２、８４、８６および８８が切除されている。これらの
切除部分は他方のフェルール半部８０Ａにまで僅かに侵
入している。更にまた、ばね１２を捕捉するため、従来
通りの開口９０Ａおよび９０Ｂが設けられている。
る直前のジルカロイ薄板が示されている。前記の場合と
同じく、フェルール８０は２つのフェルール半部８０Ａ
および８０Ｂに分割されている。フェルール８０の一方
のフェルール半部８０Ｂにおいては、４つの管壁部分８
２、８４、８６および８８が切除されている。これらの
切除部分は他方のフェルール半部８０Ａにまで僅かに侵
入している。更にまた、ばね１２を捕捉するため、従来
通りの開口９０Ａおよび９０Ｂが設けられている。
【００３５】次の図６Ａおよび６Ｂを見ると、２個のフ
ェルール８０を組立てたところが示されている。フェル
ール８０の形成に際しては、通常の製造技術を用いてジ
ルカロイ薄板の打抜きおよび折曲げを行えばよい。な
お、八角形のフェルールの形成方法をここで詳しく述べ
る必要はあるまい。図６Ｂに示されるごとく、一方のフ
ェルール８０のフェルール半部８０Ａは隣接したフェル
ール８０のフェルール半部８０Ｂと嵌合している。これ
らのフェルールの間においては、開口９０Ａおよび９０
Ｂによって形成されたばね捕捉窓の内部にばね１２が捕
捉されている。
ェルール８０を組立てたところが示されている。フェル
ール８０の形成に際しては、通常の製造技術を用いてジ
ルカロイ薄板の打抜きおよび折曲げを行えばよい。な
お、八角形のフェルールの形成方法をここで詳しく述べ
る必要はあるまい。図６Ｂに示されるごとく、一方のフ
ェルール８０のフェルール半部８０Ａは隣接したフェル
ール８０のフェルール半部８０Ｂと嵌合している。これ
らのフェルールの間においては、開口９０Ａおよび９０
Ｂによって形成されたばね捕捉窓の内部にばね１２が捕
捉されている。
【００３６】図６Ａに示されるごとく、ばね１２の作用
下で燃料棒Ｆ1 およびＦ2 は従来通りに形成されたスト
ップ７０に対して押付けられている。なお、燃料棒Ｆ1
およびＦ2 の間にはただ１層のフェルール管壁が存在す
ることが認められよう。次の図７を見ると、完成したス
ペーサＳが示されている。このスペーサＳは水管Ｗ1 お
よびＷ2 用の空隙を有している。スペーサＳの位置にお
ける水管Ｗ1 およびＷ2 の支持手段並びに外側バンドは
従来通りのものであり、従って図示されていない。
下で燃料棒Ｆ1 およびＦ2 は従来通りに形成されたスト
ップ７０に対して押付けられている。なお、燃料棒Ｆ1
およびＦ2 の間にはただ１層のフェルール管壁が存在す
ることが認められよう。次の図７を見ると、完成したス
ペーサＳが示されている。このスペーサＳは水管Ｗ1 お
よびＷ2 用の空隙を有している。スペーサＳの位置にお
ける水管Ｗ1 およびＷ2 の支持手段並びに外側バンドは
従来通りのものであり、従って図示されていない。
【００３７】本明細書中に記載された製造技術は、ここ
に例示された１０×１０の燃料棒配列状態以外の燃料棒
配列状態に対しても適用し得ることは自明であろう。ま
た、本明細書中には一方のフェルール半部から４つの管
壁部分の全てを切除して成るフェルールが記載されてい
る。しかしながら、その他の組合せで管壁部分を切除し
て成るフェルールを使用することもできる。とは言え、
本明細書中に例示されたフェルールは転倒可能な即ち倒
立使用が可能なフェルールアセンブリを与え、従ってス
ペーサの組立てのために必要な部品の在庫を最少限に抑
えることができる点で好ましいのである。
に例示された１０×１０の燃料棒配列状態以外の燃料棒
配列状態に対しても適用し得ることは自明であろう。ま
た、本明細書中には一方のフェルール半部から４つの管
壁部分の全てを切除して成るフェルールが記載されてい
る。しかしながら、その他の組合せで管壁部分を切除し
て成るフェルールを使用することもできる。とは言え、
本明細書中に例示されたフェルールは転倒可能な即ち倒
立使用が可能なフェルールアセンブリを与え、従ってス
ペーサの組立てのために必要な部品の在庫を最少限に抑
えることができる点で好ましいのである。
【図１】燃料バンドルの斜視図であって、かかる燃料バ
ンドル中に使用される複数のスペーサのうちの１個を示
すためにそれの長手方向の大部分が省かれている。
ンドル中に使用される複数のスペーサのうちの１個を示
すためにそれの長手方向の大部分が省かれている。
【図２】本発明のフェルールスペーサ中に使用するのに
適したばねの斜視図であって、このばねは１９９０年１
２月６日に提出された「フェルールスペーサ用の自動位
置決めばね」と称するジョハンソン等の米国特許出願第
０７／６２３８２８号明細書の図１７に示されたもので
ある。
適したばねの斜視図であって、このばねは１９９０年１
２月６日に提出された「フェルールスペーサ用の自動位
置決めばね」と称するジョハンソン等の米国特許出願第
０７／６２３８２８号明細書の図１７に示されたもので
ある。
【図３】ＡおよびＢはそれぞれ、本発明の第１の実施の
態様に基づく高さの縮小した円形フェルール対の平面図
および側面図である。
態様に基づく高さの縮小した円形フェルール対の平面図
および側面図である。
【図４】２本の水管および９２個のフェルールを含む１
０×１０燃料棒配列状態用フェルールスペーサの平面図
である。
０×１０燃料棒配列状態用フェルールスペーサの平面図
である。
【図５】八角形のフェルールを形成するための金属薄板
の側面図である。
の側面図である。
【図６】ＡおよびＢはそれぞれ、八角形フェルール対
の、図３ＡおよびＢと同様な平面図および側面図であ
る。
の、図３ＡおよびＢと同様な平面図および側面図であ
る。
【図７】図６Ａおよび６Ｂの八角形フェルール対を使用
して成る１０×１０燃料棒配列状態用フェルールスペー
サの、図４と同様な平面図である。
して成る１０×１０燃料棒配列状態用フェルールスペー
サの、図４と同様な平面図である。
Ｂ 燃料バンドル Ｃ チャネル Ｆ 燃料棒 Ｓ スペーサ Ｗ 水管 １２ ばね １４ ばね脚 １５ 燃料棒接触部 １６ ばね脚 １７ 燃料棒接触部 ２０ 水平ループ ２１ 拡張端部 ２２ 拡張端部 ２４ 水平ループ ２５ 拡張端部 ２６ 拡張端部 ４２ フェルール ４２Ａ フェルール半部 ４２Ｂ フェルール半部 ４４ フェルール ４４Ａ フェルール半部 ４４Ｂ フェルール半部 ６０ 開口 ６２ 開口 ６４ 開口 ７０ ストップ ８０ フェルール ８０Ａ フェルール半部 ８０Ｂ フェルール半部 ８２ 管壁部分 ８４ 管壁部分 ８６ 管壁部分 ８８ 管壁部分 ９０Ａ 開口 ９０Ｂ 開口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリック・バーティル・ヨハンソン アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 ライツビル・ビーチ、ユニット3204、イー エクスティー、ルーミナ・アベニュー、 2400番 (56)参考文献 特開 昭53−88494（ＪＰ，Ａ) 米国特許5078961（ＵＳ，Ａ)
Claims (11)
- 【請求項１】 沸騰水型原子炉用の燃料バンドル内にお
ける高密度の燃料棒配列状態に対して使用するためのフ
ェルールスペーサにおいて、 前記スペーサが２個１組のフェルール対を成して配列さ
れた１群のフェルールから構成されかつ燃料バンドル内
の所定の鉛直方向位置においてそれぞれの燃料棒を包囲
するために役立つフェルールマトリクスから成ってい
て、 前記フェルールの各々は上方および下方のフェルール半
部に区分されていて、一方のフェルール半部からは管壁
部分が切除されているのに対し、他方のフェルール半部
は完全な管壁を有しており、 そして管壁部分の切除されたフェルール半部が完全な管
壁を有するフェルール半部と嵌合するようにして前記フ
ェルール対が形成される結果、前記フェルール対の接触
部においては隣接した燃料棒間にただ１層の管壁が存在
しており、 前記フェルールの管壁には燃料棒ストップを規定する手
段が設けられており、かつ前記フェルール対にはそれを
構成するそれぞれのフェルール内に配置された燃料棒を
圧迫するためのばねを収容して捕捉する手段が設けられ
ている、 ことを特徴とするスペーサ。 - 【請求項２】 前記フェルール対を構成する２個のフェ
ルールが同一の構造を有するものであって、それらは相
互に対して倒立した状態で配置されている請求項１記載
のスペーサ。 - 【請求項３】 前記フェルールが円形または八角形の横
断面を有する請求項１記載のスペーサ。 - 【請求項４】 前記フェルールがそれぞれの燃料棒に対
して円形または八角形横断面の包囲体を規定する請求項
１記載のスペーサ。 - 【請求項５】 前記フェルール対を構成する２個のフェ
ルールが両者間にばねを捕捉するための開口を規定する
請求項１記載のスペーサ。 - 【請求項６】 前記ばねが、 前記フェルール内に配置された燃料棒に接触すべき燃料
棒接触部を有する第１および第２の直立したばね脚と、 前記第１および第２のばね脚の上端および下端にそれぞ
れ連結されてばねのたわみ性を増大させることによって
前記ばねの垂直方向寸法を縮小するために役立つ上部お
よび下部の水平ループとから成るＨ型のばねである請求
項３記載のスペーサ。 - 【請求項７】 沸騰水型原子炉用の燃料バンドル内にお
ける高密度の燃料棒配列状態に対して使用するためのフ
ェルールスペーサの製造方法において、 ２個１組のフェルール対を成して配列された１群のフェ
ルールから成りかつ燃料バンドル内の所定の鉛直方向位
置においてそれぞれの燃料棒を包囲するために役立つフ
ェルールマトリクスを構成する１群のフェルールを用意
し、 前記フェルールの各々を上方および下方のフェルール半
部に区分し、 前記フェルール対の接触部において各々のフェルールの
一方の半部から少なくとも１つの管壁部分を切除し、 管壁部分の切除されたフェルール半部が完全な管壁を有
するフェルール半部と嵌合することによって前記フェル
ール対の接触部には隣接した燃料棒間にただ１層の管壁
が存在するようにして前記フェルール対を形成し、 前記フェルールの管壁に燃料棒ストップを規定する手段
を設け、 前記フェルール対を構成する一方のフェルール内に突出
する第１の部分および前記フェルール対を構成する他方
のフェルール内に突出する第２の部分を有することによ
り、前記フェルール対を構成するそれぞれのフェルール
内に配置された燃料棒を前記燃料棒ストップに対して押
付けるために役立つばねを収容して捕捉する手段を前記
フェルール対間に設け、 次いで、複数の前記フェルール対を使用することによ
り、燃料バンドル内の所定の鉛直方向位置において各々
のフェルールが各々の燃料棒を包囲するように構成され
たフェルールマトリクスを組立てる、 諸工程から成ることを特徴とする方法。 - 【請求項８】 ばねを配置する前記工程が、 前記フェルール内に配置された燃料棒に接触すべき燃料
棒接触部を有する第１および第２の直立したばね脚と、 前記第１および第２のばね脚の上端および下端にそれぞ
れ連結されてばねのたわみ性を増大させることによって
前記ばねの垂直方向寸法を縮小するために役立つ上部お
よび下部の水平ループとから成るＨ型のばねを配置する
ことから成る、請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 少なくとも１つの管壁部分を切除する前
記工程が、前記一方のフェルール半部の４つの側面に位
置する管壁部分を切除することから成る請求項７記載の
方法。 - 【請求項１０】 複数の燃料棒、前記燃料棒を支持しか
つ前記燃料棒の周囲に冷却材としての水を流入させるた
めに役立つ下部タイプレート、少なくとも一部の前記燃
料棒の上端を保持しかつ水および発生した蒸気を燃料バ
ンドルから流出させるために役立つ上部タイプレート、
及び、前記下部タイプレート、前記燃料棒および前記上
部タイプレートを包囲して前記燃料バンドル内に隔離さ
れた流路を規定するために役立つチャネル、を含む沸騰
水型原子炉用の燃料バンドルにおいて、高密度の燃料棒
配列状態に対して使用するために役立つ少なくとも１個
のフェルールスペーサであって、 前記スペーサが２個１組のフェルール対を成して配列さ
れた１群のフェルールから構成されかつ前記燃料バンド
ル内の特定の鉛直方向位置においてそれぞれの燃料棒を
包囲するために役立つフェルールマトリクスから成って
いて、 前記フェルールの各々は上方および下方のフェルール半
部に区分されていて、一方のフェルール半部からは管壁
部分が切除されているのに対し、他方のフェルール半部
は完全な管壁を有しており、 そして管壁部分の切除されたフェルール半部が完全な管
壁を有するフェルール半部と嵌合するようにして前記フ
ェルール対が形成される結果、前記フェルール対の接触
部においては隣接した燃料棒間にただ１層の管壁が存在
しており、 前記フェルールの管壁には燃料棒ストップを規定する手
段が設けられており、かつ前記フェルール対にはそれを
構成するそれぞれのフェルール内に配置された燃料棒を
圧迫するためのばねを収容して捕捉する手段が設けられ
ていることを特徴とする、フェルールスペーサ。 - 【請求項１１】 前記燃料バンドルが少なくとも１本の
水管を含む場合において、前記スペーサが前記水管を収
容するための空隙を規定している請求項１０記載のフェ
ルールスペーサ。
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