(57)【要約】【課題】水垢の付着や異物の捕捉による流路閉塞の影響を低減しつつ線状異物を効率良く捕捉することができる下部タイプレート及びこれを備えた燃料集合体を提供する。【解決手段】原子炉用燃料集合体１の下部タイプレート６において、冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ屈曲して形成された多数の流路２１を備えた第１フィルタ層１６と、冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ第１フィルタ層１６の流路２１の屈曲方向と反対方向に屈曲して形成された多数の流路２３を備え、第１フィルタ層１６の下流側に設けた第２フィルタ層１７とを有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉用燃料集合体の下部タイプレートにおいて、
冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ屈曲して形成された多数の流路を備え、冷却材中の異物を捕捉する捕捉手段を有することを特徴とする下部タイプレート。
【請求項２】
原子炉用燃料集合体の下部タイプレートにおいて、
冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ屈曲して形成された多数の第１の流路を備えた第１の捕捉手段と、
前記冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ前記第１の流路の屈曲方向と反対方向に屈曲して形成された多数の第２の流路を備え、前記第１の捕捉手段の下流側に設けた第２の捕捉手段とを有することを特徴とする下部タイプレート。
【請求項３】
請求項１又は２記載の下部タイプレートにおいて、前記流路又は前記第１及び第２の流路の屈曲部は角張った形状であることを特徴とする下部タイプレート。
【請求項４】
請求項１又は２記載の下部タイプレートにおいて、前記流路又は前記第１及び第２の流路の屈曲部は丸い形状であることを特徴とする下部タイプレート。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項記載の下部タイプレートにおいて、前記捕捉手段又は前記第１及び第２の捕捉手段は、複数の屈曲した薄板と、これら薄板にそれぞれ設けられ、前記薄板を一定の間隔で積層するための複数のスペーサとを有することを特徴とする下部タイプレート。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の下部タイプレートにおいて、前記冷却材の流れ方向をこの流れ方向に対し略直角な方向へと導く導流手段を前記捕捉手段又は前記第１の捕捉手段の上流側に密着して設けたことを特徴とする下部タイプレート。
【請求項７】
請求項６記載の下部タイプレートにおいて、前記導流手段は、前記捕捉手段又は前記第１の捕捉手段の上流側に向かって突出するように設けた複数の突出部と、これら複数の突出部の側面にそれぞれ設けた冷却材入口孔とを有することを特徴とする下部タイプレート。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項記載の下部タイプレートを備えることを特徴とする燃料集合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉の炉心において使用される燃料集合体及びこの燃料集合体を支持するための下部タイプレートに係わり、特に燃料集合体の内部に異物が混入するのを防止する手段を備えた下部タイプレート及びこれを備えた燃料集合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、沸騰水型原子炉等の炉心に用いられる燃料集合体は、内部に多数の核燃料ペレットが装填され密封された複数の燃料棒と、内部を中性子減速材であり且つ冷却材でもある軽水（以下、冷却材）が流れる構造の１本又は複数の水ロッドと、これら燃料棒及び水ロッドが正方格子状配列となるように所定の間隔を保って束ねる複数のスペーサと、燃料棒及び水ロッドの上・下端をそれぞれ支持する上・下部タイプレートと、これらの外側を覆う角筒状のチャンネルボックスとを備えている。このように構成される燃料集合体に対し、冷却材は、下部タイプレートの下端に設けられた開口部から流入し、下部タイプレートの燃料棒支持部を経由して燃料集合体内部に導入され、燃料棒の周囲及び水ロッドの内部を流れる。このとき、蒸気が発生し、水・蒸気の混合物が上部タイプレートを経由して燃料集合体の上方に流出するようになっている。
【０００３】
ここで、原子力プラントの建設時や補修時等に、万一、工事用資材の金属片やワイヤ等の異物が誤って冷却材循環系に混入していた場合には、循環する冷却材の流れに乗って移動することが考えられる。このとき、その異物が燃料集合体の下部タイプレートを通過できない程度の大きさであれば下部タイプレートで堰き止められて燃料集合体に流入することはないが、その異物が下部タイプレートを通過可能な大きさの場合には燃料集合体内に流入する可能性がある。その場合に、異物が十分に小さい場合には燃料集合体内に留まることなく冷却材の流れに乗って上部タイプレートから流出するが、適度の大きさである場合には例えば燃料棒とスペーサとの隙間に入り込んで固定される可能性がある。このような場合、その異物が燃料棒に接触した状態で冷却材の流れに起因して振動し、燃料棒に異常な摩耗（いわゆるフレッティング摩耗）を生じさせ損傷を与える恐れがある。
【０００４】
このような異物流入による燃料集合体の損傷等を防止するために、従来より、下部タイプレートの入口開口部と燃料棒等を支持する上端部との間の空間又は上端部の冷却材流路（燃料棒や水ロッドを支持するボスとこのボス同士をつなぐウェブとにより形成される格子状流路）に異物を捕捉する捕捉手段を備えたものがある。このような捕捉手段を備えた下部タイプレートの従来技術としては、入口開口部と上端部との間に多数の開口を有するドーム状の捕捉手段（破片捕獲格子構造体）を備えたもの（例えば、特許文献１参照）、上端部の冷却材流路内に多数の開口を有する角錐状の捕捉手段を備えたもの（例えば、特許文献２参照）、入口開口部と上端部との間に冷却水流れ方向上流側から矩形のスリット状の流路が複数形成された第１の捕捉手段及び多数の開口を有する第２の捕捉手段を備えたもの（例えば、特許文献３参照）、入口開口部と上端部との間に矩形のスリット状の流路が複数形成された第１の捕捉手段及びスリット状流路の長さ方向が第１の捕捉手段の流路と直交するように設けられた第２の捕捉手段を備えたもの（例えば、特許文献４参照）がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３０６２８０号公報
【０００６】
【特許文献２】特開平８−２４０６７８号公報
【特許文献３】特開２００２−６２３９２号公報
【特許文献４】特開２００１−３３７１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術では以下のような課題が存在する。
すなわち、上記特許文献１及び特許文献２に記載の従来技術によれば、捕捉手段をドーム状又は角錐状といったように三次元構造とすることにより捕捉手段の表面積を拡大して開口の数を増加させ、その結果、圧力損失の増加を回避しつつ開口面積を小さくして異物分離性能を向上することができるが、開口を小さくすることによるクラッド（水垢）の付着や異物の捕捉による目詰まりが懸念される。また、上述したような燃料棒とスペーサとの隙間に入り込んで燃料棒のフレッティング磨耗の原因となるのは細いワイヤ等の線状異物と考えられるが、このような線状異物の場合には、上記特許文献１及び特許文献２のような構造の捕捉手段では、一旦は捕捉できても、捕捉手段がドーム状又は角錐状であることからその捕捉面が冷却材の流れ方向に対して傾斜しているため、その面上を動いているうちに線状異物の姿勢がその長さ方向が冷却材の流れ方向と略平行となるように変動して開口内に吸い込まれ、捕捉手段を通過してしまう恐れがある。
【０００８】
このような線状異物の通過を防止するには、捕捉手段の捕捉面を冷却材の流れ方向に対して略直角にすると共に、捕捉した面上での動きを少なくすることが有効である。したがって、上記特許文献３に記載の従来技術によれば、矩形のスリット状の流路が複数形成された第１の捕捉手段と多数の開口を有する第２の捕捉手段とを冷却材の流れ方向に対して略直角となるように積層するので、第２の捕捉手段で捕捉した線状異物の動きを第１の捕捉手段のスリット状の流路内のスペースに限定することができ、線状異物が第２の捕捉手段を通過する可能性を小さくすることができる。しかしながら、クラッド（水垢）の付着や異物の捕捉による目詰まりに関しては、第１の捕捉手段については流路が矩形のスリット状であるため単一流路が目詰まりすることがなく流路閉塞の影響が少ない構造となっているが、その後段の第２の捕捉手段は多数の開口を有する構造であるため目詰まりの恐れがある。
【０００９】
このようなクラッド（水垢）の付着や異物の捕捉による目詰まりを防止するには、捕捉手段をスリット状の流路のみで構成することが効果的である。したがって、上記特許文献４に記載の従来技術によれば、第１及び第２の捕捉手段を共に矩形のスリット状の流路が複数形成された構造とするので、単一流路が目詰まりすることなく流路閉塞の影響を少なくすることができる。しかしながら、線状異物の場合にはその長さが流路の長手方向長さ以下であれば、第１の捕捉手段で一旦捕捉されてもその捕捉面上を動いているうちに線状異物の長さ方向と流路の長手方向が略一致して第１の捕捉手段を通過する可能性が高い。すなわち、線状異物の場合には多くの場合に第２の捕捉手段によって捕捉されることになるため、第１の捕捉手段と第２の捕捉手段でバランスよく異物を捕捉する場合に比べて流路閉塞の影響の低減の観点で十分でなく、更なる改良の余地がある。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、水垢の付着や異物の捕捉による流路閉塞の影響を低減しつつ線状異物を効率良く捕捉することができる下部タイプレート及びこれを備えた燃料集合体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、原子炉用燃料集合体の下部タイプレートにおいて、冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ屈曲して形成された多数の流路を備え、冷却材中の異物を捕捉する捕捉手段を有するものとする。
【００１２】
一般に沸騰水型原子炉においては、冷却材が下部タイプレートの下端に設けられた開口部から流入し、下部タイプレートが有する捕捉手段を通過することにより異物を除去された後、燃料集合体内に流入して燃料棒の周囲及び水ロッドの内部を流れる。このとき、蒸気が発生し、水・蒸気の混合物が上部タイプレートを経由して燃料集合体の上方に流出する。
【００１３】
ここで、捕捉手段が前述した従来技術（特許文献１及び特許文献２）のように多数の開口を有するドーム状又は角錐状構造である場合、そのような三次元形状とすることにより捕捉手段の表面積を拡大して開口の数を増加させ、その結果、圧力損失の増加を回避しつつ開口面積を小さくして異物分離性能を向上することはできるが、開口を小さくすることによるクラッド（水垢）の付着や異物の捕捉による目詰まりが懸念される。また、燃料棒のフレッティング磨耗の原因と考えられる細いワイヤ等の線状異物が冷却材中に混在する場合には、捕捉手段により一旦は捕捉できても、捕捉手段がドーム状又は角錐状であることからその捕捉面が冷却材の流れ方向に対して傾斜しているため、その面上を動いているうちに線状異物の姿勢がその長さ方向が冷却材の流れ方向と略平行となるように変動して開口内に吸い込まれ、捕捉手段を通過してしまう恐れがある。
【００１４】
このような線状異物の通過を防止するには、捕捉手段の捕捉面を冷却材の流れ方向に対して略直角にすると共に、捕捉した面上での動きを少なくすることが有効である。したがって、前述した従来技術（特許文献３）によれば、捕捉手段を矩形のスリット状の流路が複数形成された第１の捕捉手段と多数の開口を有する第２の捕捉手段とが冷却材の流れ方向に対して略直角となるように備えた構造とするので、第２の捕捉手段で捕捉した線状異物の動きを第１の捕捉手段のスリット状の流路内のスペースに限定することができ、線状異物が第２の捕捉手段を通過する可能性を小さくすることができる。しかしながら、クラッド（水垢）の付着や異物の捕捉による目詰まりに関しては、第１の捕捉手段については流路が矩形のスリット状であるため単一流路が目詰まりすることなく流路閉塞の影響の少ない構造となっているが、その後段の第２の捕捉手段は多数の開口を有する構造であるため目詰まりの恐れがある。
【００１５】
このようなクラッド（水垢）の付着や異物の捕捉による目詰まりを防止するには、捕捉手段をスリット状の流路のみで構成することが効果的である。したがって、前述した従来技術（特許文献４）によれば、第１及び第２の捕捉手段を共に矩形のスリット状の流路が複数形成された構造とするので、単一流路が目詰まりすることなく流路閉塞の影響を少なくすることができる。しかしながら、線状異物の場合にはその長さが流路の長手方向長さ以下であれば、第１の捕捉手段で一旦捕捉されてもその面上を動いているうちに線状異物の長さ方向と流路の長手方向が略一致して第１の捕捉手段を通過する可能性が高い。すなわち、線状異物の場合には多くの場合に第２の捕捉手段によって捕捉されることになるため、第１の捕捉手段と第２の捕捉手段でバランスよく異物を捕捉する場合に比べて流路閉塞の影響の低減の観点で十分でなく、更なる改良の余地がある。
【００１６】
これらに対し、本発明においては、捕捉手段を例えば、冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ屈曲して形成された多数の流路からなり、冷却材中の異物を捕捉する第１の捕捉手段と、冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ屈曲して形成された多数の流路からなり、その屈曲方向が前記第１の捕捉手段の流路の屈曲方向と反対となるように前記第１の捕捉手段の下流側に設けられた第２の捕捉手段とにより構成する。このように、第１の捕捉手段及び第２の捕捉手段の流路を共に冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長いスリット状とすることにより、クラッド（水垢）の付着や異物の捕捉によって単一流路が目詰まりするということがなく、目詰まりを抑制することができる。さらに、線状異物の場合には、流路が屈曲していることから所定の長さ以上の線状異物は第１の捕捉手段を通過することができないため、比較的長い線状異物に関しては第１の捕捉手段で捕捉することができる。一方、第１の捕捉手段を通過した所定の長さ以下の線状異物については、第１の捕捉手段と流路の屈曲方向が反対となるように設けられた第２の捕捉手段により捕捉される。これにより、比較的長さの長い線状異物については第１の捕捉手段で捕捉し、比較的長さの短い線状異物については第２の捕捉手段で捕捉するというように、線状異物をその長さに応じて段階的に効率良く捕捉することができ、その結果、前述した特許文献４記載の従来技術のように線状異物の捕捉位置が一部分に偏らずに分散するため、流路閉塞の影響を少なくできる。さらに本発明によれば、流路を屈曲させることにより矩形状の流路に比べて単一流路の流路面積（開口面積）を拡大できるため、これによっても流路閉塞の影響を低減することができる。
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、水垢の付着や異物の捕捉による流路閉塞の影響を低減しつつ線状異物を効率良く捕捉することができる。
【００１８】
（２）上記目的を達成するために、また本発明は、原子炉用燃料集合体の下部タイプレートにおいて、冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ屈曲して形成された多数の第１の流路を備えた第１の捕捉手段と、前記冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ前記第１の流路の屈曲方向と反対方向に屈曲して形成された多数の第２の流路を備え、前記第１の捕捉手段の下流側に設けた第２の捕捉手段とを有するものとする。
【００１９】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記流路又は前記第１及び第２の流路の屈曲部は角張った形状であるものとする。
【００２０】
（４）上記（１）又は（２）において、また好ましくは、前記流路又は前記第１及び第２の流路の屈曲部は丸い形状であるものとする。
【００２１】
（５）上記（１）乃至（４）のいずれかにおいて、また好ましくは、前記捕捉手段又は前記第１及び第２の捕捉手段は、複数の屈曲した薄板と、これら薄板にそれぞれ設けられ、前記薄板を一定の間隔で積層するための複数のスペーサとを有するものとする。
【００２２】
（６）上記（１）乃至（５）のいずれかにおいて、また好ましくは、前記冷却材の流れ方向をこの流れ方向に対し略直角な方向へと導く導流手段を前記捕捉手段又は前記第１の捕捉手段の上流側に密着して設けるものとする。
【００２３】
本発明においては、導流手段で冷却材の流れ方向をこの流れ方向に対し略直角な方向へと導いた上で、その下流側に密着して設けた捕捉手段（または第１の捕捉手段）に導入する。これにより、冷却材中に混在する線状異物の姿勢を、その長さ方向が元々の冷却材の流れ方向に対して略直角となるように変更した上で、捕捉手段（又は第１の捕捉手段）に導入することができる。したがって、例えば線状異物がその長さ方向が冷却材の流れ方向とほぼ平行であるような姿勢で流入した場合でも確実に捕捉することができ、異物分離性能を向上することができる。
【００２４】
（７）上記（６）において、さらに好ましくは、前記導流手段は、前記捕捉手段又は前記第１の捕捉手段の上流側に向かって突出するように設けた複数の突出部と、これら複数の突出部の側面にそれぞれ設けた冷却材入口孔とを有するものとする。
【００２５】
（８）上記目的を達成するために、本発明の燃料集合体は、上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の下部タイプレートを備えるものとする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、第１の捕捉手段及び第２の捕捉手段の流路を共に冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長いスリット状とすることにより、クラッドの付着や異物の捕捉によって単一流路が目詰まりするということがなく、目詰まりを抑制することができる。さらに、それらの流路を冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に屈曲させた形状とすることにより、比較的長さの長い線状異物については第１の捕捉手段で捕捉し、比較的長さの短い線状異物については第２の捕捉手段で捕捉するというように、線状異物をその長さに応じて段階的に効率良く捕捉することができ、その結果、線状異物の捕捉位置が一部分に偏らずに分散するため、流路閉塞の影響を少なくできる。またさらに、流路を屈曲させることにより矩形状の流路に比べて単一流路の流路面積（開口面積）を拡大できるため、これによっても流路閉塞の影響を低減することができる。したがって、水垢の付着や異物の捕捉による流路閉塞の影響を低減しつつ線状異物を効率良く捕捉することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の下部タイプレート及びこれを備えた燃料集合体の一実施の形態を図１乃至図１０を参照しつつ説明する。
【００２８】
図１は、本発明の下部タイプレートの一実施の形態を備えた燃料集合体の全体構造を表す側断面図である。
この図１において、燃料集合体１は、内部に多数の核燃料ペレット（図示せず）が装填され密封された複数の燃料棒２と、内部を冷却材が流れる１本又は複数の中空構造の水ロッド３と、これら燃料棒２及び水ロッド３が正方格子状配列となるように所定の水平方向間隔を保って束ねる複数のスペーサ４と、燃料棒２及び水ロッド３の上・下端をそれぞれ支持する上・下部タイプレート５，６と、これらの外側を覆う角筒状のチャンネルボックス７とを備えている。
【００２９】
図２は下部タイプレート６の内部構造を概略的に表す側断面図である。
この図２において、下部タイプレート６は、ハウジング１０と、このハウジング１０の下端に設けられた開口部１１と、ハウジング１０の上端に設けられ、燃料棒２及び水ロッド３の下端部を支持する複数のボス１２とこれらボス１２を相互に連結するウェブ１３とにより複数の流れ開口（図示せず）を形成して冷却材を所定の流れ方向に通すようになっている格子１４と、ハウジング１０内の開口部１１と格子１４との間に形成された中空領域１５に設けられ、冷却材中の異物を捕捉する第１フィルタ層（捕捉手段；第１の捕捉手段）１６及び第２フィルタ層（捕捉手段；第２の捕捉手段）１７とを備えている。上記第１及び第２フィルタ層１６，１７は冷却材の流れ方向上流側（図２中下側）から第１フィルタ層１６、第２フィルタ層１７の順番で積層されており、どちらも冷却材の流れに対して略直角となるように配設されている。このような構成により、燃料集合体１の下方から開口部１１を介して下部タイプレート６内に流入した冷却材は第１及び第２フィルタ層１６，１７を通過して異物を除去され、格子１４を介して上方の燃料棒２及び水ロッド３が収容された空間に導かれるようになっている。
【００３０】
図３は第１フィルタ層１６の全体構造を表す平面図、図４は第２フィルタ層１７の全体構造を表す平面図である。
これら図３及び図４に示すように、第１フィルタ層１６は、略正方形状の板２０に略くの字状（又は略への字状。すなわち屈曲部が角張った形状）に屈曲した細長いスリット状の流路（第１の流路）２１が板２０の厚み方向（図３中紙面に垂直な方向）に多数穿設された構造となっている。流路２１は板２０の図３中左右方向に沿って同一方向に屈曲して並んでおり、それらが１つの流路群２１Ａを形成している。第１フィルタ層１６にはこの流路群２１Ａが板２０の図３中上下方向に複数列（本実施の形態では２１Ａ１〜２１Ａ８の８列）設けられており、これら流路群２１Ａ１〜２１Ａ８の隣接する流路群は互いにスリット２１の屈曲方向が反対方向になっている。
【００３１】
一方、第２フィルタ層１７は上記第１フィルタ層１６と同様の構造であり、略正方形状の板２２に略くの字状（又は略への字状。すなわち屈曲部が角張った形状）に屈曲した細長いスリット状の流路（第２の流路）２３が板２２の厚み方向（図４中紙面に垂直な方向）に多数穿設され、図４中左右方向に沿って同一方向に屈曲して並ぶことでそれらが１つの流路群２３Ａを形成しているが、第２フィルタ層１７のスリット２３の屈曲方向は第１フィルタ層１６の対応するスリット２１の屈曲方向とは反対方向になっている。すなわち、第２フィルタ層１７の流路群２３Ａ１は図４中右側に凸となるように屈曲しているが、この流路群２３Ａ１に対応する（すなわちこの流路群２３Ａ１の上流側に配置される）第１フィルタ層１６の流路群２１Ａ１は図３中左側に凸となるように屈曲している。その他の流路群２３Ａ２〜２３Ａ８と流路群２１Ａ２〜２１Ａ８とについても同様の関係である。
【００３２】
このように、第１フィルタ層１６と第２フィルタ層１７とを対応する流路群２１Ａ，２３Ａ（スリット２１，２３）の屈曲方向が互いに反対方向となるように積層して配設することによって、図５に示すようにフィルタ層１６，１７を貫通する流路領域２４（図５中斜線領域）が格子状に配列された構造となる。これにより、異物分離性能を格段に向上できるようになっている。
【００３３】
次に、上記構成の本発明の下部タイプレート及びこれを備えた燃料集合体の一実施の形態の作用を以下に説明する。
燃料集合体１の下方から開口部１１を介して下部タイプレート６内に流入した冷却材は、第１及び第２フィルタ層１６，１７を通過して異物を除去され、格子１４を介して上方の燃料棒２及び水ロッド３が収容された燃料集合体１の内部に導入される。そして、蒸気が発生し、水・蒸気の混合物が上部タイプレート５を経由して燃料集合体１の上方に流出する。
【００３４】
ここで、冷却材から異物を除去するための捕捉手段（本実施の形態では第１及び第２フィルタ層１６，１７）が前述した従来技術（特許文献１及び特許文献２）のように多数の開口を有するドーム状又は角錐状構造である場合、そのような三次元形状とすることにより捕捉手段の表面積を拡大して開口の数を増加させ、その結果、圧力損失の増加を回避しつつ開口面積を小さくして異物分離性能を向上することはできるが、開口を小さくすることでクラッド（水垢）の付着や異物の捕捉による開口の目詰まりが懸念される。また、燃料棒のフレッティング磨耗の原因と考えられる細いワイヤ等の線状異物が冷却材中に混在する場合には、捕捉手段により一旦は捕捉できても、捕捉手段がドーム状又は角錐状であることからその捕捉面が冷却材の流れ方向に対して傾斜（冷却材の流れ方向に対して直角より小さくなるように傾斜）しているため、その面上を動いているうちに線状異物の姿勢がその長さ方向が冷却材の流れ方向と略平行となるように変動して開口内に吸い込まれ、捕捉手段を通過してしまう恐れがある。
【００３５】
このような線状異物の通過を防止するには、捕捉手段の捕捉面を冷却材の流れ方向に対して略直角にすると共に、捕捉した面上での動きを少なくすることが有効である。したがって、前述した従来技術（特許文献３）のように、捕捉手段を矩形のスリット状の流路が複数形成された第１の捕捉手段と多数の開口を有する第２の捕捉手段とが冷却材の流れ方向に対して略直角となるように積層した構造とすれば、第２の捕捉手段で捕捉した線状異物の動きを第１の捕捉手段のスリット状の流路内のスペースに限定でき、線状異物が第２の捕捉手段を通過する可能性を小さくすることができる。しかしながら、クラッド（水垢）の付着や異物の捕捉による開口の目詰まりに関しては、第１の捕捉手段の流路については矩形のスリット状であるため単一流路が目詰まりすることがなく流路閉塞の影響が少ない構造となっているが、その下流側の第２の捕捉手段は多数の開口を有する構造であるため目詰まりの恐れがある。
【００３６】
このようなクラッド（水垢）の付着や異物の捕捉による目詰まりを防止するには、捕捉手段を細長いスリット状の流路のみで構成することが効果的である。したがって、前述した従来技術（特許文献４）のように、第１及び第２の捕捉手段を共に矩形のスリット状の流路が複数形成された構造とするので、単一流路が目詰まりすることなく流路閉塞の影響を少なくすることができる。しかしながら、線状異物の場合にはその長さが流路の長手方向長さ以下であれば、第１の捕捉手段で一旦捕捉されてもその面上を動いているうちに線状異物の長さ方向と流路の長手方向が略一致して第１の捕捉手段を通過する可能性が高い。すなわち、線状異物の場合には多くの場合に第２の捕捉手段によって捕捉されることになるため、第１の捕捉手段と第２の捕捉手段でバランスよく線状異物を捕捉する場合に比べて流路閉塞の影響の低減の観点で十分でなく、更なる改良の余地がある。
【００３７】
これらに対し、本実施の形態においては、捕捉手段を、冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ屈曲して形成された多数の流路を備えた第１フィルタ層１６と、この第１フィルタ層１６の下流側に設けられ、冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ第１フィルタ層１６の流路２１の屈曲方向と反対方向に屈曲して形成された多数の流路２３を備えた第２フィルタ層１７とにより構成する。このように、第１フィルタ層１６の流路２１及び第２フィルタ層１７の流路２３を共に冷却材の流れに略直角な方向に細長いスリット状とすることにより、格子状に多数の開口を有する捕捉手段のようにクラッド（水垢）の付着や異物の捕捉によって生じうる単一流路の目詰まりを抑制することができる。さらに本実施の形態によれば、線状異物を効率良く捕捉することができる。このことを、図６を用いて以下に説明する。図６は本実施の形態の第１及び第２フィルタ層１６，１７（流路２１）及び前述の従来技術（特許文献４）のような捕捉手段（矩形のスリット状流路）による線状異物の捕捉状態を比較した概念図である。
【００３８】
この図６に示すように、従来構造の矩形のスリット状の流路によれば、比較的長い線状異物ＤL及び比較的短い線状異物ＤSの両方がスリット内に侵入して捕捉される可能性が高く、これら捕捉された線状異物がスリット内という一部領域に偏って存在するため流路閉塞の影響が大きくなる。
【００３９】
これに対し、本実施の形態の第１及び第２フィルタ層１６，１７によれば、比較的長い（図６中長さＬより長い）線状異物ＤLの場合には、流路２１が屈曲していることから第１フィルタ層１６を通過することができないため、第１フィルタ層１６で捕捉することができる。一方、比較的短い（図６中長さＬ以下）線状異物ＤSの場合には、第１フィルタ層１６の流路２１内に侵入可能であり、その場合には第２フィルタ層１７により捕捉されることになる（図５も参照）。なお、上記の第１フィルタ層１６で捕捉できる線状異物の長さＬは、流路２１の寸法（幅Ｗ、長さＬ2）により調整することが可能である。このように、本実施の形態によれば、比較的長さの長い線状異物ＤLについては第１フィルタ層１６で捕捉し、比較的長さの短い線状異物ＤSについては第２フィルタ層１７で捕捉するというように、線状異物をその長さに応じて段階的に効率良く捕捉することができる。その結果、上記従来構造のように線状異物の捕捉位置が一部領域に偏らずに分散するため、流路閉塞の影響を少なくすることができる。
【００４０】
さらに本実施の形態によれば、流路２１（流路２３）を屈曲した形状とするので、従来構造の矩形状の流路に比べて単一の流路面積（開口面積）を拡大することができる（すなわち、図６に示すように、双方の流路の幅をＷとした場合、本実施の形態の流路２１の流路面積は約２ＷＬ2であるのに対し、従来構造の流路面積はＷＬ1であり、２ＷＬ2＞ＷＬ1となる）。これによっても流路閉塞の影響を低減する効果を得ることができる。
【００４１】
以上のことから、本実施の形態によれば、水垢の付着や異物の捕捉による流路閉塞の影響を低減しつつ線状異物を効率良く捕捉することができる。その結果、燃料集合体の信頼性向上が図れると共に、ひいては原子力プラントの稼働率向上に寄与することができる。
【００４２】
なお、本発明の下部タイプレートの捕捉手段としては、上記第１及び第２フィルタ層１６，１７以外に種々の変形例が考えられる。図７はフィルタ層の流路形状を変形した変形例を部分的に拡大して表す平面図である。
【００４３】
この図７に示すように、上記一実施の形態では第１及び第２フィルタ層１６，１７の流路２１，２３の形状を略くの字状（又は略への字状。すなわち屈曲部が角張った形状）としたのに対し、流路形状を略Ｃの字状（又は略Ｕの字状。すなわち屈曲部が丸い形状）としてもよい。このような流路２１’，２３’を有する第１及び第２フィルタ層１６’，１７’を用いても、上記一実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、上記一実施の形態では第１及び第２フィルタ層１６，１７を板２０，２２に流路２１，２３を穿設した構造としたが、これに限らず、例えばフィルタ層を波形状の薄板で構成するようにしてもよい。図８は本変形例のフィルタ層の構造を部分的に拡大して表す斜視図であり、図９は本変形例のフィルタ層の構造を部分的に拡大して冷却材流れ方向から見た平面図である。
【００４５】
これら図８及び図９に示すように、本変形例の第１及び第２フィルタ層１６”，１７”は波形状に加工された多数の薄板（屈曲した薄板）２７で構成されており、これら多数の薄板２７が複数のスペーサ２８によって一定の間隔で積層されることで、隣り合う薄板２７，２７間に流路２９が形成されるようになっている。そして、前述した一実施の形態と同様に、薄板２７で構成された第１フィルタ層１６”と第２フィルタ層１７”とを対応する流路２９の屈曲方向が反対方向となるように、且つそれぞれの流路２９が冷却材の流れ方向に対して略直角な方向に細長く且つ屈曲した状態となるように配設されるようになっている。以上のような構成の本変形例によっても、上記一実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
なお、上記一実施の形態の第１及び第２フィルタ層１６，１７の上流側に導流手段を設け、冷却材中の線状異物の姿勢を第１及び第２フィルタ層１６，１７で捕捉しやすいように変更するようにしてもよい。図１０はこの導流手段としての第３フィルタ層３０の構造を概略的に表す側断面図である。
【００４７】
この図１０に示すように、第３フィルタ層３０は、冷却材流れ方向上流側（図１０中下側）に向かって突出するように設けた複数の突出部３１と、これら複数の突出部３１の側面にそれぞれ穿設された冷却材入口孔３２とを有しており、第１フィルタ層１６の冷却材流れ方向上流側に密着して設けられている。この際、第１フィルタ層１６の流路２１の長手方向が図１０中紙面に垂直な方向となるように配置する（なお、図１０では第１フィルタ層１６は図示省略）。なお、この第３フィルタ層３０自体も流入する冷却材から冷却材入口孔３２よりも大きい異物を除去することが可能であり、冷却材から異物を分離する一定の効果を有している。
【００４８】
第３フィルタ層３０をこのような構造とすることにより、この第３フィルタ層３０を通過する冷却水は、その流れの向きを図１０中矢印アのように略垂直方向から略水平方向に変更され、その後下流側の第１フィルタ層１６に流入する。これにより、冷却材中に混在する線状異物の姿勢を、図１０中Ｄに示すようにその長さ方向が元々の冷却材の流れ方向に対して略直角となるように変更した上で、下流側の第１フィルタ層１６に導入することができる。したがって、線状異物がその長さ方向が冷却材の流れ方向とほぼ平行であるような姿勢で流入した場合でも、確実に捕捉することができるようになり、異物分離性能を向上することができる。なお、この第３フィルタ層３０を装着する場合には、第２フィルタ層１７を取り外して第１フィルタ層１６のみ用いるようにしてもよい。
【００４９】
また、以上説明してきた本発明の一実施の形態及びその変形例においては、捕捉対象を線状異物に絞って説明してきたが、線状異物以外の異物（例えば、切削屑や板状の屑）に関しても、それらは線状異物と比べて一般的にサイズが大きいものであるため、容易に捕捉して冷却材から除去できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の下部タイプレートの一実施の形態を備えた燃料集合体の全体構造を表す側断面図である。
【図２】本発明の下部タイプレートの一実施の形態の内部構造を概略的に表す側断面図である。
【図３】本発明の下部タイプレートの一実施の形態を構成する第１フィルタ層の全体構造を表す平面図である。
【図４】本発明の下部タイプレートの一実施の形態を構成する第２フィルタ層の全体構造を表す平面図である。
【図５】本発明の下部タイプレートの一実施の形態の第１及び第２フィルタ層により形成される格子状の流路領域を表す平面図である。
【図６】本発明の下部タイプレートの一実施の形態の第１及び第２フィルタ層及び従来構造の捕捉手段による線状異物の捕捉状態を比較した概念図である。
【図７】本発明の下部タイプレートの一実施の形態を構成する第１及び第２フィルタ層の流路形状を変形した変形例を部分的に拡大して表す平面図である。
【図８】本発明の下部タイプレートの一実施の形態を構成する第１及び第２フィルタ層の変形例の構造を部分的に拡大して表す斜視図である。
【図９】本発明の下部タイプレートの一実施の形態を構成する第１及び第２フィルタ層の変形例の構造を部分的に拡大して冷却材流れ方向から見た平面図である。
【図１０】本発明の下部タイプレートの一実施の形態の変形例を構成する第３フィルタ層の構造を概略的に表す側断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１          燃料集合体
６          下部タイプレート
１６        第１フィルタ層（捕捉手段；第１の捕捉手段）
１７        第２フィルタ層（捕捉手段；第２の捕捉手段）
２１        流路（第１の流路）
２３        流路（第２の流路）
２７        薄板
２８        スペーサ
３０        第３フィルタ層（導流手段）
３１        突出部
３２        冷却材入口孔
【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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