(57)【要約】【解決手段】本発明は、核燃料集合体（１）のための核燃料棒（３）を支持する格子（１３）に関し、周辺ベルト（１７）を備え、周辺ベルト（１７）は少なくともひとつの縁部（３５，３７）に案内フィン（３３）を備えている。周辺ベルト（１７）の前記縁部（３５，３７）は、隣接する案内フィン（３３）の間に、格子（１３）の内側へ向かう凹部（３９）を有している。本発明は、例えば、加圧水型の原子炉に適用可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
核燃料集合体（１）における核燃料棒（３）の間隔を隔てる格子（１３）であって、格子は、実質的に規則的なセル（２１，２３）の配列を形成するタイプであり、周辺ベルト（１７）を具備し、周辺ベルト（１７）は少なくともひとつの縁部（３５，３７）に案内フィン（３３）を有し、平面図において四辺と四隅（２５）とを有する実質的に正方形を呈し、格子は、周辺ベルト（１７）の前記縁部（３５，３７）が、正方形の同一の辺に属する隣接する案内フィン（３３）の間の格子（１３）の内側へ向けてセットバック（３９）を呈していることを特徴とする格子。
【請求項２】
セットバック（３９）は、周辺ベルトのボス（４０）によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の格子。
【請求項３】
周辺ベルト（１７）に、貫通オリフィス（３１）が貫設され、冷却水を横方向に通過させることを特徴とする請求項１又は２に記載の格子。
【請求項４】
貫通オリフィス（３１）は、周辺ベルト（１７）によって形成された周辺セル（２３）の外面における実質的に中央に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の格子。
【請求項５】
周辺ベルト（１７）は、周辺セル（２３）に受け入れられる核燃料棒（３）を横方向に保持するバネを有していないことを特徴とする請求項４に記載の格子。
【請求項６】
格子（１３）は、交差した内側プレート（１５）を具備し、内側プレート（１５）は周辺ベルト（１７）によって取り囲まれていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の格子。
【請求項７】
内側プレートは、それらの交差箇所においてプレート（１５）に互いに係合する切欠（５５）を呈し、切欠（５５）は幅の減少したそれぞれの領域（５７）を有していることを特徴とする請求項６に記載の格子。
【請求項８】
案内フィン（３３）は、スチフナを構成する内側プレート（１５）の領域（４１）に対して支持されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の格子。
【請求項９】
周辺ベルト（１７）に隣接した内側プレート（１５）は、核燃料棒（３）を横方向に保持する当接部（４７）を具備し、該当接部（４７）は周辺ベルト（１７）に面した内面から周辺セル（２３）内に突出していることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の格子。
【請求項１０】
横方向の保持当接部（４７）は、周辺ベルト（１７）に隣接した内側プレート（１５）の底縁（４９）と上縁（５１）とに形成されていることを特徴とする請求項９に記載の格子。
【請求項１１】
周辺ベルト（１７）は、格子（１３）の内側に向けてセットバックしたカップ（２９）を呈し、内側プレート（１５）は周辺ベルト（１７）に溶接されていることを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか一項に記載の格子。
【請求項１２】
内側プレート（１５）の底縁（４９）は、実質的に直線状で、核燃料集合体（１）の案内管（１１）を受け入れるセル（２１）の面に見当合わせされていることを特徴とする請求項６乃至１１のいずれか一項に記載の格子。
【請求項１３】
核燃料棒（３）と、燃料棒（３）を支持するスケルトン（５）とを備え、支持スケルトン（５）は、案内管（１１）と、案内管（１１）の長手方向の端部に配置されたノズル（７，９）と、燃料棒（３）の間隔を隔てる格子（１３）とを備え、燃料集合体は、少なくともひとつの格子（１３）が先行するいずれかの請求項に記載の格子であることを特徴とする核燃料集合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核燃料集合体の核燃料棒の間隔を隔てるための格子に関し、格子は、実質的に規則的なセルの配列を形成するタイプであって、周辺ベルトを具備しており、周辺ベルトは少なくともひとつの縁部に案内フィンを有している。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、特に、加圧水型の原子炉のための燃料集合体に適用される。
特許文献１であるＦＲ−２ ７３６ １９０号は、上述したタイプのスペーサ格子を開示している。
周辺ベルトは、互いに組み立てられる平坦な外側プレートから作られる。案内フィンは、格子の内側へ向けて、それぞれのプレートの平面に対して折り畳まれる。
そうした格子は、それを含む燃料集合体の横方向の変形を減少させることを可能にする。フィンを内側に傾けることは、特に、燃料集合体が取り扱われる間に、２つの隣接する燃料集合体のスペーサ格子がひっかかる（catching）リスクを制限するために役立つ。
それにもかかわらず、特に不利な（penalizing）ある種の構成においては、格子がひっかかるリスクは依然として存在している。
【０００３】
これは、特に、２つの隣接する燃料集合体が、燃料棒の配列のピッチの半分だけオフセットしている場合に当てはまる。取扱い作業中には、隣接する燃料集合体の第１のひとつにおけるひとつの格子の案内フィンの自由端が、２つの隣接する燃料集合体の第２における格子の２つの隣接するフィンの間に係合し、第２の燃料集合体の格子の縁部にひっかかる。加えて、２つの燃料集合体のうちの一方が、２つの隣接する燃料集合体のうちの他方に横方向にもたれかかって、２つの燃料集合体のうち少なくともひとつの周辺の燃料棒を横方向に屈曲及び／又は変位させると、２つの隣接する燃料集合体の格子がひっかかるリスクは高まる。そうしたひっかかりは、隣接する燃料集合体が変形することにつながり、従って回避すべきである。
【０００４】
【特許文献１】ＦＲ−２ ７３６ １９０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、かかる問題点を解決するために、２つの隣接する燃料集合体の格子がひっかかるリスクを制限することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このために、本発明によって提供される上述したタイプの格子は、周辺ベルトの前記縁部が、隣接する案内フィンの間の格子の内側へ向けてセットバックを呈していることを特徴とする。
特定の実施形態においては、格子は、以下の特徴のうち１又は複数を単独で又は技術的に可能な組合せにおいて具備している。
【０００７】
・セットバックは、周辺ベルトのボスによって形成されること。
・周辺ベルトに、貫通オリフィスが貫設され、冷却水を横方向に通過させること。
・貫通オリフィスは、周辺ベルトによって形成された周辺セルの外面における実質的に中央に配置されていること。
・周辺ベルトは、周辺セルに受け入れられる核燃料棒を横方向に保持するバネを有していないこと。
・格子は、交差した内側プレートを具備し、内側プレートは周辺ベルトによって取り囲まれていること。
・内側プレートは、それらの交差箇所においてプレートに互いに係合する切欠を呈し、切欠は幅の減少したそれぞれの領域を有していること。
・案内フィンは、スチフナ（stiffeners）を構成する内側プレートの領域に対して支持されていること。
・周辺ベルトに隣接した内側プレートは、核燃料棒を横方向に保持する当接部を具備し、該当接部は周辺ベルトに面した内面から周辺セル内に突出していること。
・横方向の保持当接部は、周辺ベルトに隣接した内側プレートの底縁と上縁とに形成されていること。
・周辺ベルトは、格子の内側に向けてセットバックしたカップを呈し、内側プレートは周辺ベルトに溶接されていること。
・内側プレートの底縁は、実質的に直線状で、核燃料集合体の案内管を受け入れるセルの面に見当合わせされていること。
【０００８】
また、本発明が提供する核燃料集合体は、核燃料棒と、燃料棒を支持するスケルトンとを備え、支持スケルトンは、案内管と、案内管の長手方向の端部に配置されたノズルと、燃料棒の間隔を隔てる格子とを備え、燃料集合体は、少なくともひとつの格子が上述した格子であることを特徴とする。
【０００９】
本発明は、単なる例示として与えられた以下の詳細な説明と添付図面を参照することで、より良く理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の文脈を示すために、図１は、加圧水型の原子炉のための核燃料集合体１を模式的に示している。水は、冷却機能と、減速機能、すなわち核燃料が発生させた中性子を減速する機能との両方を実行する。
【００１１】
燃料集合体１は、長手方向Ａに沿って、垂直に直線状に延びる。この方向は、燃料集合体１が炉心に配置されたとき、冷却流体、すなわち水が流れる方向である。より詳しくは、水は、燃料集合体を通して上方へと流れる。
【００１２】
従来のやり方で、燃料集合体１は、主として、核燃料棒３と、燃料棒３を支持する構造物ないしスケルトン５とから構成される。
【００１３】
支持スケルトンは、慣習的に、
・燃料集合体１の長手方向の端部に配置された底部ノズル７及び上部ノズル９と、
・原子炉の制御及び停止クラスタ（図示せず）のロッドを受け入れるための案内管１１と、
・燃料棒３の間隔を隔てるための格子１３と、を備える。
【００１４】
ノズル７，９は、案内管１１の長手方向の端部に固定される。
燃料棒３は、ノズル７，９の間にて垂直に延びている。燃料棒３は、実質的に規則的な正方形ベースの配列のノードに配置され、格子１３によって横方向に間隔を隔てている。配列のノードのいくつかは、案内管１１によって占有され、あるいは、中央の計装管によって占有される。
【００１５】
一般的に、上部の格子１３及び底部の格子１３は、前述したように、燃料棒を横方向に間隔を隔てて保持するのみならず、燃料棒３を長手方向にも支持するように働く。その他の格子１３は、単に、燃料棒を横方向に間隔を隔てるように働く。
【００１６】
以下、本発明について、中間の格子１３、すなわち横方向に間隔を隔てるためだけに働く格子を参照して説明する。それにもかかわらず、本発明は、燃料棒３を支持する機能を実行する格子１３にも適用することができる。
【００１７】
図２乃至図５に示すように、格子１３は、
・交差した内側プレート１５と、
・内側プレート１５を取り囲み、外側プレート１９から形成された周辺ベルト１７と、から構成される。
【００１８】
図６及び図７は、格子１３を作るのに使用される、１６枚の異なる内側プレート１５の２つを示している。
それらの間では、内側プレート１５と外側プレート１９とは、正方形のセル２１，２３の配列を形成している。図示の例においては、この配列は、１７×１７のセルを構成しているが、変形例においては、格子１３は、他の数のセル、例えば１５×１５、１６×１６などを構成しても良い。
【００１９】
符号２１は、内側のセル、すなわち内側プレート１５のみによって形成されるセルを示している。符号２３は、周辺セルを示していて、これは、周辺ベルト１７が境界をなしていて、従って、ベルトと内側プレート１５とによって形成されている。
【００２０】
セル２１，２３は、燃料棒３の配列のノードに中心を合わせられ、大部分は、燃料棒３を受け入れる。いくつかのセル２１は案内管１１を受け入れ、中心のセル２１は中心の計装管を受け入れる。それぞれのセル２１，２３は、平面図において、実質的に正方形の形状であり、従って、対をなして対向する４つの側壁を呈している。
【００２１】
周辺ベルト１７は、平面図において、４つの角部を備えた実質的に正方形の形状である。
【００２２】
それぞれの外側プレート１９は、角部２５のひとつを形成し、プレート１９は角部２５とは異なる領域２７において、例えば互いに溶接されて組み立てられる。
外側プレート１９は、内側プレート１５と組み立てるためのカップ２９を呈している。
これらのカップ２９は、例えば、型押しによって作られ、格子１３の内側へ向けてセットバックしており、プレート１９を横切るように長手方向に延びている。それらは、内側プレート１５の横方向の端部を受け入れるように穿たれ、カップ２９の底部に溶接されている。
【００２３】
プレート１５の横方向の端部は、組立領域２７と見当合わせされて位置し、隣接する外側プレート１９の横方向の縁部によって閉じ込められて保持されている。開示した例においては、周辺ベルト１７は、組立領域２７にいかなるカップ２９も呈することがない。
【００２４】
周辺ベルト１７のプレート１９は、オリフィス３１を呈し、冷却水が横方向に通過できるようになっている。
【００２５】
図示の例においては、これらのオリフィス３１は円形であり、それらはベルト１７の中程の高さに配置される。それぞれのオリフィス３１は、周辺セル２３に開かれて、前記周辺セル２３に対して実質的に中心にある。言い換えれば、オリフィス３１は、問題となる周辺セル２３に受け入れられる燃料棒３の長手軸線に対して実質的に見当合わせされる。
【００２６】
プレート１５の接合部に見当合わせされて、周辺ベルト１７は、問題となる燃料集合体に隣接した燃料集合体１を案内し、冷却水を案内するフィン３３を有する。
これらの案内フィン３３は、上下に突出し、格子１３の内側に向けて折り畳まれている。
【００２７】
案内フィン３３の間には、ベルト１７の底部縁部３５及び上部縁部３７が、格子１３の内側へ向けてセットバックを呈している。底部縁部３５に形成されたセットバック３９は上方へ延び、上部縁部３７に形成されたセットバック３９は下方へ延び、側面図において、セットバック３９は長円形の形状になっている。
セットバック３９は、外側プレート１９を格子１３の内側へ向けて型押しして形成され、周辺セル２３の内側へ向けて突出したボス４０を形成している。
【００２８】
図４、図６、及び図７に詳しく示すように、内側プレート１５は、横方向の端部にスチフナ４１を有し、上下に突出し、これにフィン３３が支持される。フィン３３は、スチフナ４１に溶接される。
【００２９】
内側セル２１の内側には燃料棒３が受け入れられ、燃料棒３は、内側プレート１５の金属を切断及びエンボス加工して作られた窪み４３によって、また、例えば内側プレート１５に取り付けられたバネ４５によって、横方向に保持される。
【００３０】
より詳しくは（図５）、それぞれの内側セル２１において、セル２１のそれぞれの面には、セルの内側に向けて突出する一対の窪み４３か、または、バネ４５かが設けられ、それぞれのバネ４５は一対の窪み４３に面している。
【００３１】
これらのセル２１のうち、案内管１１を受け入れるものにおいては、内側プレート１５に溶接タブ４６が設けられ、問題となるそれぞれのセル２１の横面から上方へ突出していて、案内管１１に溶接される。これらのタブ４６は、従来技術に比べて短くなっていて、例えば、８mmの高さを有する。
【００３２】
周辺セル２３については、図５に示すように、燃料棒３は、２つのバネ４５と、一対の窪み４３と、一対の窪み４０とによって、それぞれのセル２３の中に横方向に保持される。周辺ベルト１７に形成された窪み４０は、バネ４５のひとつに面していて、一対の窪み４３は、同様にバネ４５のひとつに面している。
【００３３】
角部２５に位置する周辺セル２３においては、燃料棒は、２つのバネ４５と、周辺ベルト１７に形成されてバネ４５に面する、２対の円形の窪み４８とによって保持される。
【００３４】
角部のセル２３を含む周辺セル２３のそれぞれにおいては、周辺ベルト１７に対向する内面に、一対の当接部４７が設けられ、問題となるセル２３に受け入れられる燃料棒３を横方向に保持する。これらの当接部４７は、周辺ベルト１７の横に位置する内側プレート１５に形成される。
【００３５】
図６には、そうした内側プレート１５のひとつを示していて、それぞれのセル２３において、プレート１５の底部縁部４９には一方の当接部４７が位置し、プレートの上部縁部には他方が位置している。これらの当接部４７は、問題となるセル２３の内側へ向けて、プレート１５の材料を切断し及びエンボス加工することによって形成される。
【００３６】
開示した例においては、それぞれの対をなす当接部４７は、周辺ベルト１７に面しているバネ４５のいずれかの側に位置している。
また、この例においては、周辺ベルト１７には、周辺の燃料棒３を横方向に保持するバネは設けられていない。
【００３７】
底部プレート１５の底部縁部４９は、案内管１１を受け入れるセル２１の面５３に直線状であることに留意すべきである。特に、これらの面５３は、従来技術のようには、底部にカットアウトを呈することがなく、それにより、格子１３が座屈に耐える能力を高めている。
【００３８】
プレート１５をそれらの交差箇所で組み立てるために、プレート１５には切欠５５が形成される。半数のプレートにおいては、切欠５５は底部縁部４９に開かれ、残りの半数においては、切欠５５はそれらの縁部５１に開かれ、従って、すべての内側プレート１５がそれらの切欠５５を介して互いに係合可能になっている。
【００３９】
図８に極めて模式的に示すように、それぞれの切欠５５は、その開端にくびれ５７を呈し、面取り５９を介して対応する縁部４９又は５１につながっている。これらの面取り５９は、交差箇所の切欠５５を介して、内側プレート１５を互いに係合させることを容易にする。
【００４０】
くびれ５７は、例えば、１００μｍから２００μｍのオーダーの幅の減少に対応し、内側プレート１５の交差箇所における内側プレート間の機械的な保持を満足に提供するように働く。これは、互いに係合する内側プレート１５の間のクラアランスを局所的に減少させることを可能にし、従って、交差箇所に実行される溶接の品質を高める。
【００４１】
図９及び図１０は、本願の序論において言及した構成を示していて、２つの隣接する燃料集合体１の間がひっかかるリスクが最大になるひとつの状況を示している。
【００４２】
図９には、２つの隣接する燃料集合体１の２つの格子１３の周辺ベルト１７が示される。これらの２つの格子１３は、核燃料棒の配列のピッチの半分だけ、横方向にオフセットしている。
底部格子１３は第１の燃料集合体１に属し、上部格子１３は取り扱われる第２の燃料集合体１に属し、これは一方が他方の上に位置している理由を説明する。
【００４３】
横方向のオフセットのために、底部格子１３の上部フィン３３は、上部格子１３の底部案内フィン３３の間に位置し、上部格子１３の底部セットバック３９に係合する。
同様に、上部格子１３の底部フィン３３は、底部格子１３の上部セットバック３９に係合する。
従って、格子１３の案内フィン３３の自由端が、隣接する格子１３の長手方向の縁部にひっかかるリスクは小さい。
【００４４】
リスクはさらに小さくされ、というのは、ひとつの燃料集合体１が他の燃料集合体の周辺の燃料棒３を横方向に内方へ押した場合、これらの周辺の燃料棒３は当接部４７に支持され、それにより、燃料集合体１の内側へ向かう燃料棒３の屈曲及び変位の両方を制限する。これは図１０に示され、周辺の燃料棒３に直接隣接する燃料棒３は省略される。
【００４５】
当接部４７は、周辺ベルト１７に隣接したプレート１５の底部縁部４９及び上部縁部５１に配置されることで、燃料棒３のあらゆる変位又は屈曲を大きく制限する。
周辺ベルト１７にセットバック３９によって形成された窪み４０は、格子１３の長手方向端部に配置され、従って、良好な保持と、燃料棒３の横方向の変位及び屈曲に対する高められた制約とを提供する。
【００４６】
周辺ベルト１７を内側プレート１５に溶接する目的にセットバックカップ２９を使用することは、同様に、隣接する燃料集合体１がひっかかるリスクを制限することを可能にする。
従って、隣接する燃料集合体１の格子１３がひっかかるリスクは、特に取扱い中に制限される。
【００４７】
案内フィン３３のためにスチフナ４１が存在することは、案内フィン３３の剛性を高め、それらが変形するリスクを制限し、また、出口プレート１９の変形の結果、ひっかかるリスクを制限するように働く。
【００４８】
オリフィス４１は、格子１３を横切る液圧の透明性（hydraulic transparency）を高め、従って、燃料集合体１が座屈に耐えられる能力を高め、従って、２つの隣接する燃料集合体１がひっかかるリスクを減少させる。
【００４９】
上述した特性、特に、セットバック３９、当接部４７、くびれ５７、オリフィス３１、スチフナ３９、カップ２９、及び案内管１１を受け入れるセルの面５３の直線状の底部縁部は、原子炉内の核燃料集合体の変形を制限するという全体的な目的を達成するために互いに独立して使用できる。
【００５０】
ある種の構成においては、セットバック３９は、格１３のひとつだけの長手方向の縁部に呈する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】加圧水型の原子炉のための核燃料集合体を模式的に示した側面図である。
【図２】図１の燃料集合体の一部分を形成するのに適したスペーサ格子の一部分を模式的に示した斜視図であって、上方から見た様子を示している。
【図３】図１の燃料集合体の一部分を形成するのに適したスペーサ格子の一部分を模式的に示した斜視図であって、下方から見た様子を示している。
【図４】図２及び図３の格子の一部分を模式的に示した側断面図である。
【図５】図２及び図３の格子の一部分を模式的に示した上面図である。
【図６】図２及び図３の格子の形成に使用される２枚の内部プレートを模式的に示した側面図である。
【図７】図２及び図３の格子の形成に使用される２枚の内部プレートを模式的に示した側面図である。
【図８】図６の円VIIIの部分を模式的に示した拡大図である。
【図９】取扱い作業中の２つの隣接する燃料集合体について、相対的な位置を模式的に示した図である。
【図１０】図９の２つの燃料集合体の一部分を模式的に示した側面図である。
【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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【国際調査報告】
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