(57)【要約】加圧水形原子炉の燃料集合体は、多数の燃料棒（２）を有し、これらは軸方向に互いに間隔を隔てて配置された複数のスペーサ（４）により案内され、該スペーサ（４）は行と列を成して配列された多数の格子目（６）を備えた格子を形成する多数の帯板（２０）から構成され、これらの帯板（２０）は、冷却水の流れにスペーサ平面に対して平行に向けられた横流れ成分を発生するための流れ案内手段（２６）を有する。本発明に基づき、少なくとも１つのスペーサ（４）が、各々格子目（６）より大きな多数の部分領域（５０ａ〜５０ｄ）から構成され、流れ案内手段（２６）が、各部分領域（５０ａ〜５０ｄ）の上側の後流に横流れ分布が発生するように形成されてスペーサ（４）に分布され、その横流れ分布が少なくともほぼ専ら、部分領域の内部に存在する区域流路（３０）間で冷却水の交換を生じさせる。
2007530928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の燃料棒（２）を備え、該燃料棒（２）が軸方向に互いに間隔を隔てて配置された複数のスペーサ（４）によって案内され、該スペーサ（４）が互いに交差する多数の帯板（２０）から構成され、該帯板（２０）が列（１０）と行（８）を成して配列された多数の格子目（６）を備えた格子を形成し、前記帯板（２０）が、燃料棒（２）間で各々区域流路（３０）内を軸方向に流れる冷却水にスペーサ平面に対して平行に向けられた横流れ成分を与える流れ案内手段（２６、４４ａ、４４ｂ）を有する加圧水形原子炉の燃料集合体において、
少なくとも１つのスペーサ（４）が、各々格子目（６）より大きな多数の部分領域（５０ａ〜ｄ、５００、５０１〜５０６ａ〜ｄ）から構成され、流れ案内手段（２６、４４ａ、４４ｂ）が、各部分領域（５０ａ〜ｄ、５００、５０１〜５０６ａ〜ｄ）の上側の後流に横流れ分布が発生するように形成されスペーサ（４）に分布され、前記横流れ分布が少なくともほぼ専ら、部分領域（５０ａ〜ｄ、５００）の内部に存在する区域流路（３０）間において冷却水の交換を生じさせることを特徴とする燃料集合体。
【請求項２】
少なくとも複数の部分領域（５０ａ〜ｄ、５００、５０１〜５０６ａ〜ｄ）に少なくとも１つの接離部分領域（５０ａ〜ｄ、５００、５０１〜５０６ａ〜ｄ）が、
前記部分領域（５０ａ〜ｄ、５００、５０１〜５０６ａ〜ｄ）およびそれに割り当てられた１つの接離部分領域（５０ａ〜ｄ、５００、５０１〜５０６ａ〜ｄ）或いはそれに割り当てられた複数の接離部分領域（５０ａ〜ｄ、５００、５０１〜５０６ａ〜ｄ）における横流れに基づき、各々発生する力および／又はモーメントが少なくともほぼ相殺されるように割り当てられたことを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項３】
部分領域（５０ａ〜ｄ、５００、５０１〜５０６ａ〜ｄ）およびそれに割り当てられた少なくとも１つの接離部分領域（５０ａ〜ｄ、５００、５０１〜５０６ａ〜ｄ）が互いに鏡面対称であることを特徴とする請求項２記載の燃料集合体。
【請求項４】
鏡面対称面がスペーサ平面に対して垂直に且つ帯板（２０）に対し平行に延びることを特徴とする請求項３記載の燃料集合体。
【請求項５】
互いに割り当てられた部分領域（５０ａ〜ｄ、５００、５０１〜５０６ａ〜ｄ）が相接していることを特徴とする請求項２から４の１つに記載の燃料集合体。
【請求項６】
部分領域（５０ａ〜ｄ、５００、５０１〜５０６ａ〜ｄ）の内部における流れ案内手段（２６、４４ａ、４４ｂ）が、前記部分領域（５０ａ〜ｄ、５００、５０１〜５０６ａ〜ｄ）の内部で発生した横流れがその部分領域にモーメントしか与えないように構成されたことを特徴とする請求項１から５の１つに記載の燃料集合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば独国特許第１９６３５９２７号明細書で公知の加圧水形原子炉の燃料集合体に関する。
【０００２】
この燃料集合体を図１３に例示する。この燃料集合体の場合、多数の燃料棒２が棒方向（軸方向）に互いに平行に延び、軸方向に互いに間隔を隔てて配置された複数のスペーサ４によって案内されている。それらの各スペーサ４は行８と列１０を成して配列された多数の格子目６を備える二次元格子を形成している。この格子の格子目６を通して、燃料棒２の他に、選択された位置において支持管も貫通して案内されている。その支持管は燃料物質を含まず、制御棒（所謂制御棒案内管１２）を収容し案内するために用いられる。また同様に燃料物質を含まず、単に強度を高めるために用いる支持管も存在する（計装管或いは構造管、図示された燃料集合体では計装管も構造管も考慮されていない）。
【０００３】
限界熱流束（critical heat flux CHF）を高めるべく、スペーサに流れ案内手段を設けている。該手段は、例えばスペーサの下流での旋回流の発生による局所的な混合作用に加えて、燃料集合体の高温領域と低温領域の間で冷却材の横交換を発生させる機能も持つ。この横交換は、冷却材温度を燃料集合体の全横断面にわたり一様とし、かくして、限界熱流束を高めるために利用される。また該横交換は、独国特許出願公開第２１２２８５３号明細書で公知の如く、燃料集合体の境界面を越えても生ずる。前記独国明細書は、互いに隣接する４つの燃料集合体で形成した交差個所の周りに循環流を発生させることにより、隣接する燃料集合体間で横交換を行う加圧水形原子炉の燃料集合体を開示している。
【０００４】
独国特許出願公開第２１２２８５３号明細書で知られている形態のように、格子目が単壁帯板によって互いに区画されているスペーサを備えた燃料集合体の場合、流れ案内手段は案内板で形成され、その案内板は格子の交点で形成された区域流路（サブチャネル）中心の周りに配置されている。その案内板は旋回羽根或いは転向羽根とも呼ばれる。その場合、各交点にそのような案内板或いは羽根が４つまで設けられる。
【０００５】
そのような公知の燃料集合体のスペーサ４ａを図１４に平面図で示す。スペーサ４ａは互いに直交し相互にかみ合わされた多数の帯板２０で構成されている。その帯板２０は燃料棒２を収容するためのほぼ正方形の格子目（グリッドセル）を形成している。燃料棒２は格子目６内に突起２２とばね２４とによって固く保持されている。スペーサ４ａの帯板２０に転向要素２６が配置され、この転向要素２６は図示の実施例においては横に曲げられた旋回羽根である。その旋回羽根は、帯板の交点に各々存在する所謂区域流路３０内を燃料棒２間においてスペーサ４ａを通して軸方向に（燃料棒２に対して平行に）流れる冷却材が転向され、軸方向に対して垂直に向いた（水平の）速度成分が生ずるように、帯板の交点に配置されている。具体的に図示された実施例において、区域流路３０の中心軸線２８を中心とした旋回Ｄが流れに加えられる。旋回羽根で引き起こされた旋回運動は、区域流路３０内を流れる冷却材の改善された良好な局所的混合を生じさせ、下流側において限界熱流束を増大する。各々互いに隣接する旋回流は逆方向に向き、これによって、各々加えられたモーメントは全燃料集合体横断面に関して相殺される。加えられた旋回流によって隣接する区域流路３０間における冷却材の交換も行われるが、もっともこの冷却材の交換はほんの僅かしか行われない。
【０００６】
燃料集合体における冷却材の横搬送の改善は、図１５に示すスペーサ４ｂによって達成される。この図および以下の図には、明瞭化のため、格子目６を貫通する燃料棒は図示していない。このスペーサ４ｂは、互いに隣接する４つの格子目６によって形成された各区域流路３０に、冷却材を互いに逆向きに転向する２つの転向要素２６しか設けられていない。各区域流路３０において矢印３１の方向の循環流が発生する。この循環流は上位の横流れ、即ち複数の格子目にわたり対角線方向に流れる横流れ３２に重なり合う。従って、この所謂二枚羽根は、図１６の縮小図で明示したように、四枚羽根に比べて優れた混合率を示す。この横流れ３２は実際に燃料集合体の全横断面にわたって延びている。
【０００７】
別のスペーサ設計が、例えば欧州特許出願公開第０２３７０６４号明細書で知られている。そこに開示されたスペーサの場合、各帯板が互いに溶接された二枚の薄板で形成されている。このスペーサの場合、帯板の上縁における旋回羽根の代わりに、帯板で境界づけられた格子目の内部に突出する隆起成形部がその両薄板に設けられている。帯板の形に接合された両薄板の互いに対向して位置する成形部は、垂直方向に延びるほぼ管状の流路を形成している。その各流路は垂線に対して傾斜し、帯板に対して平行に向けられ帯板の交点に向けられた冷却材流れ成分を発生する。その場合、区域流路の傾斜角は、格子目を各々貫通する燃料棒の周りに旋回流が生ずるように定められている。
【０００８】
そのような公知の二重壁スペーサを利用する際、実際の使用時に、燃料棒被覆管に摩耗腐食（フレッティングコロージョン）がほんの僅か観察される。
【０００９】
かかる公知のスペーサ４ｃで後流に生ずる流れ形状を図１７に矢印４０で示す。成形部４２で形成された流路４４で、冷却材に流れ横成分が加えられ、該横成分は格子目を各々貫通する燃料棒の周りに冷却材の循環流を生じさせる。帯板の交点に隣接する流路４４で形成された横流れ４０が互いに対を成して逆向きになるので、格子目間における各格子目境界面を越えての冷却材の横交換は、僅かしか、しかもせいぜい不安定にしか生じない。
【００１０】
独国実用新案第２０１１２３３６号明細書で、かかる二重壁スペーサの交点の近くに、区域流路を流れる冷却材に燃料棒に対して直角な流れ成分を重ね合わせるための案内羽根を設けることが知られている。その処置によって、限界熱流束が増大する。
【００１１】
本発明の課題は、限界熱流束並びに摩耗腐食性に関し最適な燃料集合体を提供することにある。
【００１２】
この課題は請求項１に記載の特徴を有する燃料集合体によって解決される。加圧水形原子炉の燃料集合体は、多数の燃料棒を有し、該燃料棒は軸方向に互いに間隔を隔てて配置された複数のスペーサで案内され、該スペーサは互いに交差する多数の帯板で構成され、これら帯板は行と列を成して配列された多数の格子目を備えた格子を形成し、前記帯板は燃料棒間で各々区域流路内を軸方向に流れる冷却水にスペーサ平面に対して平行に向けられた横流れ成分を与える流れ案内手段を備える。その少なくとも１つのスペーサは、各々格子目より大きな多数の部分領域から構成され、流れ案内手段が、各部分領域の上側の後流に横流れ分布を発生するように形成してスペーサに分布され、前記横流れ分布が少なくともほぼ専ら、部分領域の内部に存在する区域流路間で冷却水の交換を生じさせる。換言すれば、隣接する２つの区域流路間の境界を越えて広がる部分領域の内部に位置する局所的部分領域内に少なくとも、該領域に限定され隣の部分領域に全く或いは無視できる程度しか伝播しない横流れがその部分領域にわたり形成される。従って、その部分領域の縁において、縁に対し垂直な冷却材の速度成分ｖnは零である。
【００１３】
この処置で、依然として高い限界熱流束にも係らず、摩耗腐食を顕著に低減できる。
【００１４】
本発明は、図１５と１６に示す如く、各交点に２つの転向要素（スプリットベーン）しか設けていないスペーサが、四枚羽根（図１４）又は欧州特許出願公開第０２３７０６４号明細書で公知の二重壁スペーサ（図１７）に比べ、確かに燃料集合体の横断面にわたって冷却材の良好な横混合を生じさせ、これに伴い構成された燃料集合体がかなり大きな限界熱流束を有するという認識に基づく。スプリットベーンを備えた公知のスペーサの後流に生ずる対角線方向の横流れは、燃料集合体の全横断面にわたって延び、該横流れが必然的に燃料集合体に合力やモーメントを生じさせるので、機械的な観点から不利である。その力或いはモーメントで自励振動が生じ、摩耗腐食が発生する虞がある。
【００１５】
本発明は、限界熱流束を改善するために、燃料集合体の全横断面にわたる冷却材の横交換が必ずしも必要ではないという考えを基礎とする。むしろ、部分領域内の隣接する区域流路群間だけで冷却材の横交換を行えば十分である。
【００１６】
部分領域を貫通する燃料棒束に前記の局所的非均質性により加わる力やモーメントは、本発明の有利な実施態様では、少なくとも複数の部分領域にその部分領域に対し接離的な１つの部分領域を次のように割り当てる。即ち部分領域と、それに割り当てた１つ或いは複数の接離部分領域における横流れに基づき、各々発生する力および／又はモーメントが少なくともほぼ相殺されるように割り当てる。この結果、大域的に全燃料集合体横断面に関して少なくともほぼ相殺できる。
【００１７】
本発明の有利な実施態様では、部分領域およびそれに割り当てられた少なくとも１つの接離部分領域を、互いに鏡面対称に構成する。鏡面対称により、それら部分領域で各々横流れに伴い生ずるモーメントの少なくともほぼ量的一様性および相反性が、構造的に簡単に得られる。また鏡面対称により、各部分領域に生ずる力も相殺できる。
【００１８】
好適には、互いに割り当てられた部分領域は相接している。このようにして、発生する力および／又はモーメントは、部分領域の境界において直接相殺される。
【００１９】
本発明の有利な実施態様では、部分領域の内部の流れ案内手段を、部分領域の内部で発生する横流れがその部分領域にモーメントしか与えないように設計する。
【００２０】
以下図示の実施例を参照し、本発明を詳細に説明する。
【００２１】
図１において、本発明による燃料集合体はスペーサ４ｄを有し、転向要素２６を、帯板２０の交点の下流に対を成して配置している。この実施例において、転向要素は所謂「スプリットベーン」であり、形式的に図１５と図１６に示す転向要素と同じであるが、本発明に基づき交点に異なった配置で分布させている。
【００２２】
スペーサ４ｄは個々の格子目６より大きな多数の矩形、例えば正方形の接離部分領域５０で構成している。この実施例で各部分領域５０は、１つの完全な中央格子目６と、隣接する４つの格子目半部と、対角線的に隣接する４つの格子目象限とを備える。従って各部分領域５０の総面積は４つの格子目６の面積に相当している。部分領域５０の角点が各々格子目６の中心に位置しているので、各部分領域５０は４つの完全な区域流路（サブチャネル）３０を覆っている。このことを、４つの燃料棒２で包囲された区域流路３０にハッチングを入れて示している。図は４つの完全な部分領域５０ａ〜５０ｄを示す。各部分領域５０ａ〜５０ｄ内に存在する流れ案内転向要素２６は、共通境界面において各々隣接する部分領域５０ａ〜５０ｄの転向要素に対して鏡面対称に配置している。即ち、部分領域５０ｂは紙面に対し垂直に延びる鏡面平面５２における部分領域５０ａの反射により生じている。その結果部分領域５０ｃは鏡面平面５４に関して部分領域５０ｂに対し鏡面対称である。部分領域５０ｄは鏡面平面５２における部分領域５０ｃの反射によって生じ、部分領域５０ａ、５０ｄは、鏡面平面５４に関し鏡面対称である。部分領域５０ａ〜５０ｄに隣接し、図には一部しか示さない部分領域も、同様に構成している。互いに直角に直線的に交差する鏡面平面を中心とした４回の反射で、部分領域５０ａ自体が形成される。
【００２３】
この構造的構成は、各部分領域５０ａ〜５０ｄ内に横流れ５６しか生じないように作用する。横流れ５６は局所的に各部分領域５０ａ〜５０ｄに限定され、その境界面を越えて延びず、該境界面において隣の部分領域５０ａ〜５０ｄの逆向きの横流れと衝突する。本発明の意味における局所的に限られた横流れとは、各部分領域５０ａ〜５０ｄの縁における標準流速の垂線成分ｖnが少なくとも略零であり、ｖn＝０であることを意味する。
【００２４】
この実施例では、各部分領域５０ａ〜５０ｄに局所的に方向づけられた横流れが生じ、該横流れは、各部分領域５０ａ〜５０ｄの内部に存在し互いに隣接する区域流路３０間における冷却水の横交換を実現する。しかもその横流れは隣の部分領域の局所的な横流れと交差し、そのため横流れは大域的な流れパターンの形に統合されない。交点の周りに配置された４つの部分領域５０ａ〜５０ｄの鏡面対称配置によって、大きな面積の横流れ、即ち、燃料集合体の全横断面にわたって延びる横流れを効果的に阻止できる。
【００２５】
図２の実施例では、各々９つの完全な格子目６からなる部分領域５０ａ〜５０ｄを形成している。この実施例に示す如く、各部分領域５０ａ〜５０ｄで、流れ案内手段により、各部分領域５０ａ〜５０ｄ全体にわたり対角線上に延びる横流れ５６が生ずる。各部分領域５０ａ〜５０ｄで、それらの中に生じた横流れ５６により、力のみが生じモーメントは生じない。その際、大域的に燃料集合体の全横断面にわたる応力バランスが生ずる。
【００２６】
この図および以下の図３〜５には、これらの図が原理的に実現可能な流れパターンの説明のためにのみ使うので、流れ案内手段は示していない。そのために適した流れ案内手段は多くの構造的形成方式で実現できる。
【００２７】
この実施例でも、部分領域５０ａ〜５０ｄを、これらが各境界面に位置する鏡面平面における反射により生じるように、互いに対称に構成している。
【００２８】
また図３の実施例では、互いに隣接する４つの部分領域５０ａ〜５０ｄに作用する総モーメントと部分領域５０ａ〜５０ｄに作用する力が相殺されることが解る。
【００２９】
図３と４の実施例で、流れ案内手段によって各部分領域５０ａ〜５０ｄ内に互いに対を成した逆向きの横流れ５６が生ずる。この横流れ５６は、図３の実施例では格子列に対して平行に延び、図４では図１の実施例に類似して対角線上に延びている。
【００３０】
図５は、各部分領域５０ａ〜５０ｄに旋回流５６しか生じない状態を示す。旋回方向は隣接する部分領域５０ａ〜５０ｄ内に発生する旋回流５６の旋回方向と逆向きである。
【００３１】
図２〜図５の全ての実施例において、冷却水の横交換は、区域流路間或いは部分領域５０ａ〜５０ｄの内部に存在する種々の区域流路の部分セグメント間だけで起る。
【００３２】
図６の実施例では、第１および第２の二重壁帯板２０ａ、２０ｂで構成したスペーサ４ｅを利用している。帯板２０ａ、２０ｂは、図に概略的に示す成形部により、第１流路４４ａと第２流路４４ｂを有する。第１流路４４ａは垂線に対し斜めに、即ち燃料集合体軸線に対し斜めに延びている。この第１流路４４ａは、欧州特許出願公開第０２３７０６４号明細書で公知のスペーサ（図１７）の場合のように、垂線に対し直角の速度成分を冷却水に加える流れ案内手段として作用する。第２帯板２０ｂには交差ハッチングが付した第２流路４４ｂが形成され、その中心軸線は垂線に対して平行に延びている。
【００３３】
この実施例では、部分領域５０ａ、５０ｂを各々４つの格子目６により形成し、第１流路４４ａは各々各部分領域５０ａ、５０ｂの縁に配置している。各部分領域５０ａ、５０ｂは、これらの部分領域５０ａ、５０ｂ間の境界面により規定された鏡面平面における反射により生じている。傾斜して延びる第１流路４４ａは、各部分領域５０ａ、５０ｂに互いに逆向きに方向づけられ循環流を発生させる。この循環流は、第１部分領域５０ａにおいて時計方向に、第２部分領域５０ｂにおいて反時計方向に延びている。各部分領域５０ａ、５０ｂの中心に転向要素２６があり、該要素２６は中央区域流路３０において追加的に、外側循環流と逆向きに方向づけられた旋回流を発生させ、もって、各部分領域５０ａ、５０ｂ全体に各々発生するモーメントはそれに応じて減少し、中央区域流路３０に隣接する燃料棒部位の良好な冷却が保証される。
【００３４】
部分領域５０ａ、５０ｂの外周に各々発生する循環流により、各部分領域の縁に存在する区域流路３０間の改善された混合が起る。しかしこれは部分領域５０ａ、５０ｂの内部に位置する種々の区域流路３０の部分セグメント間の横交換に限定される。この実施例の場合も、部分領域５０ａ、５０ｂを、図１〜図５を参照して説明したと同じ反射手法に応じて構成している。
【００３５】
図７の実施例では、４つの格子目６の代わりに９つの格子目６を有するスペーサ４ｆの部分領域５０ａを用いている。この場合も、スペーサ４ｆの帯板２０ａ、２０ｂは二重壁であり、この結果両薄板の相応した成形部により、第１流路４４ａと第２流路４４ｂが生じている。これら流路４４ａ、４４ｂは垂線に対し傾斜して、又は平行に延び、この結果図では１つしか示さない各部分領域の周りに外側循環流が生ずる。内部位置の交点に各々転向要素２６を配置している。これら転向要素２６は、内部位置の区域流路３０内に旋回流を発生させ、もって内部位置の燃料棒２と、それに隣接する外部位置燃料２の部分との冷却を改善する。
【００３６】
図６と７の実施例で内部に位置する交点に各々設けた羽根状転向要素の代わりに、図８のスペーサ４ｇでは、中央格子目６に傾斜した第１冷却路４４ａを用意し、該冷却路４４ａで中央燃料棒２の周りに、外側に生ずる循環流と逆向きの循環流を発生させる。この実施例で第２帯板２０ｂは、垂線に対し傾斜した流路４４ａ並びに垂線に対し平行な流路４４ｂを有している。
【００３７】
部分領域の周りのかかる循環流は、図９でスペーサ４ｈに関し示すように、単壁帯板およびそれに一体成形された転向要素２６でも発生できる。隣接する４つ全ての部分領域における角点にも、各々逆向きの転向を生じさせるべく、交点で帯板は延長させ得る。これを図中太線の十字４６で記号的に示している。それは帯板２０の壁厚増大ではなく、単なる角点に限られた帯板高さの増大である。
【００３８】
図１０は、スペーサ４ｉの部分領域５０ａを示し、境界面は格子対角線に対し平行に延びている。このスペーサ４ｉは、垂線に対し傾斜して延びる第１流路４４ａを設けた二重壁の第１帯板２０ａからなる。隣接する部分領域は上述の反射原理に応じた構成を持つ。即ち紙面に対し垂直に延び且つ各々隣接する部分領域の境界面を形成する鏡面平面に対し鏡面対称をなしている。この実施例においても、図６〜図９の実施例と同様に、発生した内側循環流と外側循環流により、各部分領域５０ａにモーメントしか作用しない。
【００３９】
上述の実施例は単純に、１つの部分領域から相応した反射手法によって構成された燃料集合体から出発している。しかしこれは実際の燃料集合体の場合、簡単にはできない。それは、燃料集合体の横側縁部範囲並びに燃料集合体内に配置された構造管の範囲における窮屈な設計の際に必要とされる厳密な対称が乱されるからである。図１１は燃料集合体の周縁範囲に生ずる状態を示している。図９で既に説明したスペーサ４ｈの周縁領域を示している。この図から、上述の図で説明した反射手法が厳密な意味において隣接する部分領域に利用できないことが解る。部分領域５０ａは周縁帯板２００に向けて反射では継続できない。この周縁領域、即ち対称が乱れた領域で、大きさと構造が他の部分領域と異なる別の部分領域を確定する。この実施例では、燃料集合体周縁において部分領域５００を、この図で湾曲括弧ｘ、ｙで括った３つの格子目６で定めている。この部分領域５００に転向要素２６を、該領域５００に循環流が生ずるように配置している。燃料集合体におけるそれとは反対側に位置する周縁帯板に補足的な部分領域が存在し、この領域はそれに対し鏡面対称に構成され、この結果部分領域５００と、これに対応する補足的な接離部分領域で発生するモーメントは相殺され、更に、燃料集合体の全横断面に関するモーメントは生じない。この場合も帯板２０が部分領域の、黒丸で示す角点で高められている。
【００４０】
図１２は、１８×１８個の格子目６を持つスペーサ４ｊを備え、そのうち交差ハッチングが入れた２４個の格子目６を制御棒案内管が貫通する燃料集合体を示す（制御棒案内管と燃料棒は図を見易くするために図示していない）。本実施例では、スペーサ４ｊを各々９つの格子目６を持つ３６個の接離部分領域に分けている。図から、部分領域５０が６つの異なるクラス５０１〜５０６に分類されることが解る。部分領域５０は、それが反射により転移しないようなスペーサ４ｊの縁部の位置又は内部の制御棒案内管の配置／数により区別される。これは、スペーサ４ｊの角におけるクラス５０１の４つの部分領域、これらの部分領域に隣接し同様にスペーサ４ｊの縁に存在するクラス５０２の８つの部分領域、角に制御棒案内管が設けられたクラス５０３の８つの部分領域、中央格子目６に制御棒案内管が設けられたクラス５０４の８つの内部位置の部分領域である。クラス５０５の４つの部分領域では、各々対角線的に対向して位置する格子目６が制御棒案内管で貫通され、クラス５０６の４つの内部位置の部分領域は制御棒案内管で貫通されていない。
【００４１】
クラス５０６の４つの内部位置の部分領域は、図１〜図１０で符号ａ〜ｄを付して説明したように互いに鏡面対称に構成できる。部分領域５０６ｂは部分領域５０６ａの反射により生じ、部分領域５０６ｃは部分領域５０６ｂに対し鏡面対称であり、部分領域５０６ｄは部分領域５０６ｃに対し鏡面対称であり、部分領域５０６ａはまた部分領域５０６ｄに対し鏡面対称である。残りの部分領域も、同様に互いに鏡面対称に構成する。即ち、クラス５０１の４つの部分領域は、図に符号ａ〜ｄを付したように、スペーサ４ｊの角に同じように互いに鏡面対称に構成している。
【００４２】
符号ａ〜ｄは各クラス５０１〜５０６の形式を表す。種々のクラス５０１〜５０６における同一形式ａ〜ｄの部分領域は、その構造的形成およびその中に配置された流れ転向手段の配置、即ち本質的な対称性について同じである。
【００４３】
部分領域５０６ａ〜５０６ｄに適用した構造原理は、スペーサ４ｊ全体に適用され、この結果、例えばクラス５０６の形式ｂの部分領域と、その右側に並べて配置されたクラス５０４の形式ａの部分領域は構造がほぼ一致している。この構造原理はスペーサ４ｊ全体にわたり継続され、そのためこの実施例でも、大域的な横流れは生じない。更に、各クラス５０１〜５０６に対し、上述の構成原理に応じ互いに鏡面対称に構成された４つ或いは８つの部分領域が存在し、この結果燃料集合体の全横断面に対し、あらゆるモーメントおよび力を消滅させ得る。
【００４４】
列数および行数が素数であるスペーサでは、図１１に応じ、大きさが異なっている種々の部分領域を採用せねばならない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に基づく燃料集合体のスペーサの原理的な部分概略平面図。
【図２】本発明に基づく燃料集合体のスペーサ上側における実現可能な横流れ成分分布の原理的概略説明図。
【図３】本発明に基づく燃料集合体のスペーサ上側における実現可能な横流れ成分分布の原理的概略説明図。
【図４】本発明に基づく燃料集合体のスペーサ上側における実現可能な横流れ成分分布の原理的概略説明図。
【図５】本発明に基づく燃料集合体のスペーサ上側における実現可能な横流れ成分分布の原理的概略説明図。
【図６】スペーサが追加的な転向羽根付きの二重壁帯板で構成された実施例の部分概略平面図。
【図７】スペーサが追加的な転向羽根付きの二重壁帯板で構成された実施例の部分概略平面図。
【図８】二重壁帯板で構成され流れ案内羽根が付いていないスペーサを有する燃料集合体の実施例の部分概略平面図。
【図９】同方向に向き位置がずらされた転向羽根を備えた単壁スペーサを有する燃料集合体の実施例の部分概略平面図。
【図１０】部分領域境界面が格子帯板に対して傾斜して延びている燃料集合体の実施例の部分概略平面図。
【図１１】本発明に基づく燃料集合体の縁部領域における部分概略平面図。
【図１２】本発明を実際に実現する際の手法を説明するための１８×１８形燃料集合体の概略平面図。
【図１３】従来における加圧水形原子炉の燃料集合体の概略斜視図。
【図１４】従来公知の燃料集合体におけるスペーサの部分平面図。
【図１５】従来公知の燃料集合体におけるスペーサの部分平面図。
【図１６】従来公知の燃料集合体におけるスペーサの部分平面図。
【図１７】従来公知の燃料集合体におけるスペーサの部分平面図。
【符号の説明】
【００４６】
２  燃料棒、４ａ  スペーサ、６  格子目、８  行、１０  列、１２  制御棒案内管、２０  帯板、２０ａ、２０ｂ  二重壁帯板、２２  突起、２４  ばね、２６  転向要素、２８  中心軸線、３０、４４  区域流路、３２  横流れ、４２  成形部、４６  交点、５０、５０ａ〜ｄ、５００  部分領域、５２、５４  鏡面平面、２００  周縁帯板、５０１〜５０６  クラス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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