(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽水型原子炉用の燃料集合体であって、平行な細長い要素を構成する複数の燃料棒（１９、４０）と、少なくともひとつのスペーサとを有し、該スペーサが複数のセル（１０）を形成するようにデザインされていて、該セルが、セル中を延在するように配置された前記平行な細長い要素を少なくとも保持、または、前記要素がセルを貫通するのを許している軽水型原子炉用の燃料集合体にして、
前記セル（１０）のそれぞれが、前記細長い要素がスペーサの中を延びるように配設されるときに、これら要素の１つを共に包囲する複数の側部（１２）によって画定されていて、
前記セル（１０）及び前記細長い要素が本質的に冷却媒体を流すための第１の方向（１４）に延在するように、前記スペーサが前記燃料集合体内に配設されていて、
各セル（１０）が、前記第１の方向（１４）に対して上流に配置されるための第１端（１６）と、前記第１の方向（１４）に対して下流に配置されるための第２端（１８）とを含み、
少なくとも１つの前記セル（１０）に対して、セル（１０）を画定する前記側部（１２）の少なくとも１つが、前記側部（１２）の一部で形成され、かつ前記側部（１２）から折られた、少なくとも１つの流れ作用部材（２０）を備えていて、
前記流れ作用部材（２０）がそこから折られている前記側部（１２）が、互いに接続された第１の縁端面（２２）および第２の縁端面（２４）を含み、これらの縁端面（２２、２４）が、流れ作用部材（２０）を折らない状態における前記流れ作用部材（２０）の第１縁端（２６）および第２縁端（２８）の延在方向にそれぞれ対応する延在方向を有している、燃料集合体において、
前記第１縁端面（２２）が、セル（１０）の前記第２端（１８）から少なくとも前記第１方向（１４）に延在していると共に、
前記第２縁端面（２４）が、前記第１縁端面（２２）の上流に位置した端部から少なくとも前記第１方向（１４）と直角な方向に延在していて、
前記流れ作用部材（２０）が前記燃料棒（１９）に達しないように延在していて、
それに沿って前記流れ作用部材（２０）が前記側部（１２）から折られる折線（３０）が、本質的に直線であると共に、前記第１の方向（１４）との間になす角度のうちの小さい方の角度（ａ）が１０°から４０°であり、
前記流れ作用部材（２０）が前記側部（１２）との間になす角度のうちの小さい方の角度（ｂ）が４０°から８０°であり、
前記流れ作用部材（２０）は、流れ作用部材（２０）全体がセル（１０）の前記第１端（１６）および第２端（１８）の間に位置するように、設計、かつ配設されていることを特徴とする、燃料集合体。
【請求項２】
前記折線（３０）が前記第１の方向（１４）との間になす角度のうちの前記小さい方の角度（ａ）が２０°から３０°であることを特徴とする、請求項１に記載の燃料集合体。
【請求項３】
前記流れ作用部材（２０）が前記側部（１２）との間になす角度のうちの前記小さい方の角度（ｂ）が５０°から７０°であることを特徴とする、請求項１に記載の燃料集合体。
【請求項４】
流れ作用部材（２０）が前記側部（１２）から折られたときに、流れ作用部材（２０）の前記第２縁端（２８）が前記第１の方向（１４）との間になす角度が７０°から１１０°であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料集合体。
【請求項５】
前記第１縁端面（２２）が前記第１の方向（１４）との間になす角度のうちの小さい方の角度（ｄ）が前記第１の方向を基準にして−４０°から＋４０°であり、前記第２縁端面（２４）が前記第１の方向（１４）との間になす角度（ｅ）が７０°から１２０°であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料集合体。
【請求項６】
前記第１縁端（２６）および第２縁端（２８）が、直線であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料集合体。
【請求項７】
スペーサが前記セル（１０）間に流路（３２）を形成する種類のものであり、該流路（３２）内に冷却媒体を流すことができ、前記流れ作用部材（２０）が前記流路（３２）の１つの内方に折られていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料集合体。
【請求項８】
前記流路（３２）が該流路（３２）の中心に位置する軸線（３４）を画定し、該軸線が前記第１の方向（１４）へ延在していて、
前記流れ作用部材（２０）は、流れ作用部材（２０）が折られる側部（１２）から、前記側部（１２）と前記中心軸線（３４）との間の距離の５０％から９０％を構成する距離にある位置（３６）に達するように、設計、かつ配設されていることを特徴とする、請求項７に記載の燃料集合体。
【請求項９】
複数の前記流れ作用部材（２０）が、少なくとも複数の前記流路（３２）のそれぞれに配置されていることを特徴とする、請求項７または８に記載の燃料集合体。
【請求項１０】
スペーサが正方形パターンで構成される種類のスペーサであり、各セル（１０）が正方形を有するセル（１０）を形成する４つの側部（１２）で本質的に画定されており、該スペーサが前記セル（１０）の間にさらなる流路を含まず、
前記流れ作用部材（２０）が当該セル（１０）内の角部（３８）に近接する側部（１２）内に配設されて前記側部（１２）から折られていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料集合体。
【請求項１１】
複数の前記流れ作用部材（２０）が、少なくとも複数の前記セル（１０）のそれぞれに配置されていることを特徴とする、請求項１０に記載の燃料集合体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景および従来の技術）
本発明は、原子炉用、好ましくは軽水型原子炉用のスペーサおよび燃料集合体に関する。スペーサは、セルの中を延びる平行な細長い要素を保持するため、またはこれらの要素がセルを通過できるようにするための複数のセルを形成するように設計されている。それぞれのセルは、このような要素がスペーサの中を延びるように配設されたときに、前記細長い要素の１つを共に取り囲む複数の側部によって画定されている。スペーサは、原子炉内で前記セル、したがって前記細長い要素が、実質的に冷却媒体を流そうとする第１の方向に延びるように、配設されるように設計される。したがって各セルは、前記第１の方向に対して上流への配置が意図された第１端と、前記第１の方向に対して下流への配置が意図された第２端とを備える。前記セルの少なくとも１つについては、セルを画定する前記側部の少なくとも１つが、少なくとも１つの流れ作用部材を備え、この流れ作用部材は、前記側部の一部によって形成されると共に、側部から折られている。そこから前記流れ作用部材が折られている前記側部は、互いに接続された第１および第２の縁端面を有し、それらの縁端面が、流れ作用部材を折っていない状態において、前記流れ作用部材の第１縁端および第２縁端の方向に対応する方向に延びている。
【０００２】
この種のスペーサは、米国特許第５１１２５７１号によって公知である。前記流れ作用部材の目的は、燃料棒を構成する平行な細長い要素の冷却を改善するために、スペーサを通過して流れる冷却媒体の流れを誘導することである。上記の流れ作用部材は、以下ではフィンとも呼ぶ。前記の米国特許文献は、セルが、セルの側部から折られた複数のフィンを有することを示している。その文献は、垂直方向に延びる切込みがセルの上端から設けてある実施形態を示している。それによってセルの一部が折られている。したがってフィンが折られている側部は、実質的に垂直方向に延びる縁端面を１つだけ備える。この文献はまた、フィンがセルのさらに下に配置される第２の実施形態も示している。それによって、側部は実質的に水平に延びる上端面と、上端面から始まり、実質的に垂直に延びる第２の上端面とを備える。したがって折られたフィンは、実質的に三角形をしている。
【０００３】
米国特許第５４４０５９９号は、スペーサ自体の上部、すなわち細長い要素を位置決めして保持するセル自体の上方に配設された折り出しフィンを示している。
【０００４】
スウェーデン特許第５１０８１６−Ｃ２号は、１つまたは２つの垂直切れ目を、スペーサ・セルの上端から設けた後に、そのスペーサ・セルからフィンを折ったスペーサを示している。
【０００５】
公開されているスウェーデン特許出願第９８０３１７７−６号は、本質的に三角形のフィンが配設された開放構造のセルを備えるスペーサを示している。
【０００６】
例えばいわゆる沸騰水型原子炉やいわゆる加圧水型原子炉などの異なる種類の原子炉が、存在することに留意すべきである。このような原子炉においては、原子燃料は通常、燃料棒として配設される。複数のこのような燃料棒が、通常は燃料集合体内で互いに平行に配設される。燃料棒を互いに所定距離をおいて保持するために、燃料集合体は複数のスペーサを備える。図１、図２および図３は、異なる種類の公知のスペーサを示している。このようなスペーサは、その中を燃料棒が延びるようにするための複数のセル１０を備える。セル１０は互いに平行に配設されている。通常、セル１０したがって燃料棒は、垂直方向に延びる。すなわちスペーサ、およびスペーサ内の各セル１０は、底部に位置する第１端１６と、上部に位置する第２端１８とを有する。冷却媒体、通常は水、が燃料集合体を通過して上方に流される。前記のように燃料棒およびセル１０の延びる方向に平行な主流方向を図１に番号１４で示してある。図１は、スリーブ形セルを備える種類のスペーサを示す。図示の例では、セル１０はばね力で燃料棒を位置決めして保持するために、角が設けられている。図１に示す種類のスペーサは、以後スリーブ形セル付スペーサ１０と呼ぶことにする。このような種類のスペーサは、本質的に円形のセル１０を有してもよい。スリーブ形セル１０は、スペーサを形成するために、好ましくは溶接される。
【０００７】
図２は、セル１０が、支持ポイントと、燃料棒を定位置に保持するように配設された弾性部材とを備える比較的開放的な要素として形成されている種類のスペーサを示す。この種のスペーサを、以後はセル・スペーサと呼ぶことにする。図１および図２に示すこのような種類のスペーサのセル１０間には、冷却媒体が中を通過する、ある数の流路３２が形成されている。
【０００８】
図３には、別の種類のスペーサを示してあり、以後これをエッグ・クレート・スペーサと呼ぶことにする。このようなスペーサは、実質的に正方形の複数のセル１０を備える。セル１０が正方形をしているために、この種のスペーサでは上記のような種類の流路３２がさらに形成されることはない。しかし、もちろん図３に示す種類のスペーサにも、燃料棒１９どうしの間にスペースを形成し、このスペース内に冷却媒体を流すことができる。
【０００９】
燃料棒の冷却を良くするためには、冷却媒体を、燃料棒に効率的に導くことが重要である。上記の文献は、冷却媒体を燃料棒の方向に導くように設計された異なる種類のフィンを示している。
【００１０】
（発明の概要）
本発明の目的は、冷却媒体を燃料棒に向かってより効率的に誘導することのできるスペーサを達成することである。さらに別の目的は、比較的簡単な構造でそのようなスペーサを達成することである。さらに別の目的は、スペーサの部分を形成する流れ作用部材に、これらの流れ作用部材を特に大きくする必要なく、比較的大きな流れ誘導面を持たせることである。
【００１１】
これらの目的は、冒頭に記載した種類のスペーサによって達成され、このスペーサは、前記第１縁端面がセルの前記第２端から延在し、少なくとも前記第１の方向に延在していること、および前記第２縁端面が、上流に配置された前記第１の縁端面の端から延在し、少なくとも前記第１の方向に直角の方向に延在していることを特徴とする。
【００１２】
したがって本発明によるスペーサは、流れ作用部材、すなわちフィンが、セルから折られた部分を形成するので、比較的簡単に製作できることである。上流側に位置する第２縁端面が、流れ方向に対して直角に延びているために、折られたフィン部が、比較的大きな流れ誘導面積を有する。流れ実験においては、本発明によるスペーサの部分を形成するフィンは、燃料棒の冷却の本質的な改善に効果があることがわかっている。
【００１３】
本発明の第２の態様によれば、上記の目的は、冒頭に記載した種類のスペーサによって達成され、このスペーサは、前記第１の縁端面が、セルの前記第１縁端から延在し、少なくとも前記第１の方向に延在していること、および前記第２縁端面が、下流に配置された前記第１の縁端面の端から延在し、少なくとも前記第１の方向に直角な方向に延在していることを特徴とする。本発明のこの態様によれば、上記のスペーサと同様の利点が達成される。したがって相違点としては、本発明の第２の態様によるフィンは、上流に位置するセルの端部から延在していることである。
【００１４】
本発明の第３の態様によれば、上記の目的は、冒頭に記載した種類のスペーサによって達成され、そのスペーサは、前記第１の縁端面が、前記セルの第１端には延在せず、かつセルの前記第２端に延在しないと共に、少なくとも前記第１の方向に延在すること、前記第２の縁端面が、上流に位置する前記第１の縁端面の端から延在し、少なくとも前記第１の方向に直角の方向に延在していることを特徴とする。また本発明のこの態様によれば、上記の利点は、第２縁端面が流れ方向に直角な方向に延在しているという理由で、達成される。したがって本発明のすべての態様は、前記第２縁端面が流れ方向に直角な方向に延在することによって、フィンに比較的大きな流れ誘導面を達成するという創案に基づくものである。これによって、燃料棒の冷却の改善がもたらされる。本発明の第３の態様は、スペーサ・セルが、そのフィンがセルの第１端にも第２端にも達しないために、特に剛性のある構造を有するという利点がある。
【００１５】
本発明の有利な実施形態によれば、それに沿って前記流れ作用部材を前記側部から離れるように折る折り線は、本質的に直線であり、前記第１の方向との間になす角度のうちの小さい方の角度が１０°から４０°、好ましくは２０°から３０°の角度を形成する。このようにしたフィンが、流れ方向に対して有利な傾きを持ち、これによって冷却媒体の流れに対する最適の効果が達成されることがわかった。
【００１６】
本発明の別の有利な実施形態によれば、前記流れ作用部材は、前記側部との間になす角度のうちの小さい方の角度が、４０°から８０°、好ましくは５０°から７０°の間で折られる。流れ作用部材がこのようにして折られているので、冷却媒体の流れに有利な渦が生成され、これが燃料棒の冷却の改善をもたらす。
【００１７】
本発明のさらに別の有利な実施形態によれば、流れ作用部材の前記第２縁端は、流れ作用部材が折られたときに、前記第１の方向と、７０°から１１０°の角度を形成する。この態様においては、前記第２縁端が、おおむね流れ方向と直角に配設されるために、流れ作用部材には、比較的大きな流れ誘導面ができる。
【００１８】
本発明のさらに別の実施形態によれば、前記流れ作用部材は、流れ作用部材全体が、前記セルの第１端と第２端の間に位置するように設計かつ配設される。これによって流れ作用部材を、スペーサ内に保護して配置することができる。これは、例えば燃料棒の交換時に、流れ作用部材が損傷する危険がなくなることを意味する。
【００１９】
本発明のさらに別の実施形態によれば、前記第１縁端面が、前記第１の方向との間になす角度のうちの小さい方の角度が前記第１の方向を基準にして−４０°から＋４０°であり、前記第２の縁端面が、前記第１の方向との間になす角度が７０°から１２０°である。このような角度とすることで、折られた流れ作用部材に、流れ技術的に有利な形状を与えることができる。
【００２０】
本発明のさらに別の実施形態によれば、前記第１縁端および第２縁端は直線である。このようなスペーサは、比較的製造が簡単である。
【００２１】
本発明の別の実施形態によれば、スペーサは、前記セル間に流路のある種類のものであり、この流路内では冷却媒体を流すことができ、前記流れ作用部材が前記流路の１つの中に折られている。それによってスペーサは、スリーブ形セルを有する種類、またはセル・スペーサと呼ばれる種類のものでもよい。本発明によって、これらの流路を流れる冷却媒体が、燃料棒を冷却するために効率的に燃料棒に導かれる。
【００２２】
本発明のさらに別の実施形態によれば、前記流路は流路の中央に位置する軸線を確定し、この軸線は前記第１の方向に延在し、前記流れ作用部材は、そこから流れ作用部材が折られている側部から、前記側部と前記中央軸線との間の距離の５０％から９０％を構成する距離にある位置に達するように設計かつ配設されている。これによって、流れ作用部材を最適な寸法にすることができる。流れ作用部材は、冷却媒体が燃料棒の方向に効率的に導入されるのと同時に、燃料集合体に過大な圧力低下を起こさせることがない。
【００２３】
本発明のさらに別の実施形態によれば、前記複数の流れ作用部材が、少なくとも複数の前記流路のそれぞれに配置される。それによって燃料棒の方向への冷却媒体の流れの制御が改善される。
【００２４】
本発明のさらに別の実施形態によれば、スペーサは、本質的に正方形パターンからなる種類のものであり、本質的にそれぞれのセルは、正方形を有するセルを形成する４つの側部によって画定され、このスペーサは前記セル間にさらなる流路を含まず、前記流れ作用部材が、当該セルの角部近くの側部に配設されていると共に、セル中へと折られている。すなわち、この種のスペーサは、いわゆるエッグ・クレート・スペーサである。この種のスペーサにおいては、セルの角部と、当該セルを通って延びる燃料棒との間にはある距離がある。この空間は、流れ作用部材を配設するために使用することができる。
【００２５】
本発明のさらに別の実施形態によれば、複数の前記流れ作用部材が、少なくとも複数の前記セルのそれぞれに配置される。例えば、それぞれの角部近くの、４つの異なるセルに４つの流れ作用部材を配設することができる。このようにして、各セルは、各角に１つの、セル内側に折った、流れ作用部材を備えること、すなわち各セルに４つの流れ作用部材を設けることができる。
【００２６】
本発明のさらに別の実施形態によれば、前記流れ作用部材は、スペーサを燃料集合体に配設したときに、燃料棒が占有するための空間に達しないように延在する。すなわち流れ作用部材は、燃料棒に対するいかなる支持機能も果たさない。これによって、流れ作用部材の設計においてより大きな自由度が得られる。
【００２７】
本発明の目的はまた、前記の実施形態のいずれか１つによる少なくとも１つのスペーサを含む、軽水型原子炉用の燃料集合体によって達成することが可能である。
【００２８】
次に本発明を、実施例として示す実施形態を用いて、添付の図面を参照して説明する。
【００２９】
（発明の実施形態の詳細な説明）
図１、図２および図３は、前述の３つの異なる種類のスペーサを示している。これらの種類のスペーサはすべて、細長い要素、好ましくは燃料棒１９を原子炉用の燃料集合体内の定位置に保持するための複数のセル１０を有する。セル１０は、複数の側部１２によって画定されている。セルは、冷却媒体の流れ方向に対応する第１の方向１４に延びている。スペーサ、したがって各セル１０は、上流に配置する第１端１６と、下流に配置する第２端１８とを備える。図１および図２においては、燃料棒は示していないが、図３にはいくつかの燃料棒１９を、記号で示してある。図１および図２に示す種類のスペーサにおいては、複数の流路３２がセル１０間に形成されている。したがってこれらの流路３２内には、燃料棒は存在しない。そのために冷却媒体を、これらの流路３２の中を上方に流すことができる。図３に示すスペーサにおいては、そのような特別な流路３２はないが、燃料棒１９同士の間にある程度の空間がある。この空間内を、冷却媒体を上方に流すことができる。
【００３０】
図１、図２および図３は公知のスペーサを示している。したがって、これらのスペーサは本発明によるスペーサの部分を形成する種類の、流れ作用部材２０は備えていない。本発明によるスペーサ内の流れ作用部材２０、すなわちフィンは、スペーサの上部に好適に配設することができる。このために、フィン２０を用いることによって、冷却媒体の流れの中に制御された渦を、これらの渦がスペーサの構造によって妨害されることなく生成することができる。しかしながら、以下に述べるように、フィンをスペーサ内でさらに下部に配設することも可能である。しかし、次にはフィン２０がスペーサの上部に配設された実施形態を示す。例えば、図２に示すスペーサにおいては、フィン２０を、当該セル１０を包囲する上部のバンド形側部１２内に配設することを意味する。
【００３１】
次に、主として図４、図５および図６を参照して、本発明を説明する。図４および図５は、図１および図２に示す種類のスペーサ内に形成される流路３２を模式的に示している。しかしながら、簡単にするために、図４および図５に示す流路３２は、正方形である。図６は、流れ作用部材２０を備える側部１２の側面図である。
【００３２】
すなわちセル１０の側部１２は、フィン２０を含む。このフィン２０は、側部１２から折られている。図示の例においては、フィン２０は、折り線３０に沿って、流路３２の中に折られている。フィン２０は側部１２との間になす角度のうちの小さい方の４０°から８０°の角度ｂで折られている。角度ｂは好ましくは５０°から７０°であり、この例では側部１２と形成する角度のうちで小さい方の約６０°の角度ｂを形成するように折られている。側部１２を曲げる場合には、角度ｂはそのように曲げた側部１２に対する正接面に対して定義することができることに留意すべきである。
【００３３】
流路３２は、流路３２内の中心に位置する軸線３４を画定する。すなわち中心軸線３４は、図５の紙面に対して直角に延びる。この中心軸線３４は、冷却媒体を流そうとする方向１４と平行である。この方向１４は、以下では第１の方向１４と呼ぶ。通常、中心軸線３４は燃料集合体内で垂直に配設される。
【００３４】
フィン２０に好適な傾きを持たせるために、折り線３０は、前記第１の方向１４と形成する角度のうちで小さい方の角度ａを形成しており、該角度ａは、好ましくは１０°から４０°、最も好ましくは２０°から４０°の間の角度である。
【００３５】
フィン２０が折られる側部１２は、第１縁端面２２および第２縁端面２４を備え、これらは互いに接続されているが、異なる方向に延びている。これらの第１縁端面２２および第２縁端面２４は、フィン２０の第１縁端２６および第２縁端２８に対応する。フィン２０を側部１２に折り戻す場合には、フィン２０が、側部１２から切り取られる空間全体を充填するのが好ましい。しかしながら、必ずしもこうする必要はないことに留意すべきである。製作技術に基づく理由によって、フィン２０または側部１２の一部を除去することは可能である。しかしながら、第１縁端面２２および第２縁端面２４の延在方向は、フィン２０が折られない状態において、本質的にフィン２０の第１縁端２６および第２縁端２８の延在方向に対応する。第１縁端２６と第２縁端２８に加えて、フィン２０は、この場合はセル１０の上端により形成された第３縁端２９も有する。本発明のすべての実施形態に対して、前記側部（１２）から折られたフィン２０は、３つのそのような縁端２６、２８、２９を有することに留意すべきである。縁端２９は、そうする必要はないが、縁端２８と平行にしてもよい。
【００３６】
側部１２の第１縁端面２２は、セル１０の第２端１８から第１方向１４に延在する。これは、図４〜図６の実施形態においては、この第１縁端面２４が下流側に延びることを意味する。しかしながら、第１縁端面２２は、必ずしも第１方向１４に完全に平行である必要はない。図６に示すように、第１縁端面２２は、第１の方向１４と形成する角度のうちで小さい方の角度ｄを形成してもよい。この角度ｄは、第１の方向１４に対して−４０°から＋４０°の間としてもよい。好ましくは、角度ｄは、−２０°から＋２０°とする。角度ｄはもちろん０でもよい。第２縁端面２４は、上流に位置する第１縁端面２２の端部から延びている。第２の縁端面２４は、第１の方向１４に対して直角な方向に延在する。図６に示すように、第２縁端面２４は、第１の方向１４に対して角度ｅを形成してもよく、この角度ｅは、好ましくは７０°から１２０°の間である。有利な実施形態においては、この角度ｅは８０°から１００°の間である。もちろん角度ｅは正確に９０°としてもよい。
【００３７】
フィン２０の第１縁端２６および第２縁端２８は、直線とするのが好適である。しかし、流れ技術的な理由から、縁端をいくらか曲げてもよい。例えば、第１縁端２６および第２縁端２８との間の角部は、わずかに丸めてもよい。また第３縁端２９は、好ましい実施形態によれば、本質的に直線である。
【００３８】
フィン２０を前記側部（１２）から折るときに、フィン２０の第２縁端２８は、第１の方向１４に対して、適宜に７０°〜１１０°の角度を形成させる。好ましくは、この角度は本質的に９０°とし、この場合には第２縁端２８が流れの方向と本質的に直角となる。
【００３９】
さらに、フィン２０は、フィン２０全体がセル１０の第１端１６および第２端１８の間に位置するように、適宜に前記側部（１２）から折られる。これは、フィン２０がセル１０より上方に突き出ないことを意味する。こうすることでフィンは、スペーサ内で保護された状態で配置される。
【００４０】
フィン２０は、側部１２と中心軸線３４の距離の５０％〜９０％を形成する、側部１２からの距離にある位置３６に達するように、適宜に寸法を決めて、設計する。好ましい実施形態によれば、前記距離は側部１２と中心軸線３４の距離の約７０％である。冷却媒体の流れによく制御された渦運動をもたらすために、流路３２内に複数のフィン２０を適宜に配置する。図４および図５に示すように、好適には流路３２毎に４つのフィン２０を配設してもよい。図１０は、２つのフィン２０を配設した流路３２の例を示している。もちろん、流路３２内に異なる数のフィン２０を配設することも可能である。したがって、例えば、３つのフィン３０または１つだけのフィン２０を、流路３２に配設してもよい。好ましくは、必要条件ではないが、フィン２０は、それぞれの流路３２内に等間隔に配置する。
【００４１】
図７は、フィン２０がスペーサの底部に配設された実施形態を示している。したがって第１の縁端面２２は、セル１０の第１端１６から第１の方向１４に延在する。第２縁端面２４は、下流に位置する第１縁端面２２の端部から第１の方向１４に直角の方向に延在する。
【００４２】
図８は、セル１０の第１端１６にも第２端１８にもフィンが配設されていない別の実施形態を示している。したがって第１縁端面２２は、第１端１６にも第２端１８にも達しない。第１縁端面２２は、第１の方向１４に延在する。第２縁端面２４は、上流に位置する第１の縁端面２２の端部から第１の方向１４に対して直角の方向に延在する。またこの実施形態によれば、フィン２０は第３の縁端２９を備える。
【００４３】
例えば異なる角度に関する上記の代替実施形態は、もちろん図７および図８の実施形態にも適用可能である。
【００４４】
図９は、図３に示す種類のスペーサに適する実施形態を模式的に示している。フィンは、セル１０の角部３８の近傍の側部１２に配設されている。フィン２０は、この場合にはセル１０内に、すなわち燃料棒１９の方向に折られている。この場合にも、各セル１０には複数のフィン２０を適宜含めてもよい。４つのフィン２０を、各角部３８に隣接して適宜に配設してもよい。これは、各セルが４つのフィン２０を備えることを意味する。簡単にするために、フィン２０は図９の角部３８の１つにだけついて示してある。角度および傾きに関して、図９の実施形態は、上述の態様で変更してもよい。図９からわかるように、フィン２０は燃料棒１９まで内部に達しない。したがってフィン２０は、燃料棒１９に対していかなる支持機能も発揮しない。すなわちフィン２０は、燃料集合体を通過する冷却媒体の流れに影響を与えることだけを意図するものである。
【００４５】
図１１は、加圧水型原子炉用の本発明による燃料集合体を模式的に示す図である。このような燃料集合体は通常、第１の支持プレート４２および第２の支持プレート４４を備える。また燃料集合体は、複数の燃料棒４０を含む。燃料集合体は通常、制御棒用のいくつかの導管４６および複数のスペーサ４８を利用して、互いに保持されている。本発明によれば、これらのスペーサ４８の少なくとも１つは、上記の実施形態のいずれかにしたがって設計されている。
【００４６】
図１２は、沸騰水型原子炉用の燃料集合体を模式的に示している。このような燃料集合体は通常、上部プレート４１および底部プレート４３を備え、その間にいくつかの燃料棒４０が配設されている。燃料棒４０は通常、原子炉燃料材料からなるある数のペレット４５を含む。さらに、燃料集合体は、１つまたは複数の水路５２と共に、ケーシング・チューブ５０を含む。燃料集合体はまた、燃料棒４０を設定された位置に保持する、ある数のスペーサ４８を含む。本発明によれば、少なくとも１つのスペーサ４８が、上記の実施形態のいずれかにしたがって設計される。加圧水型原子炉および沸騰水型原子炉の両方についてももちろん、複数のスペーサ４８、または場合によってはすべてのスペーサ４８を、本発明にしたがって設計することができる。
【００４７】
本発明によるフィン２０は、当該スペーサを原子炉用の燃料集合体内の定位置に配設したときに、燃料棒１９を支持するためのものではないことに留意すべきである。図１および図２に示す種類のスペーサにおいては、フィン２０は実際には、燃料棒１９の間に形成される流路の中に向けられる。図３に示す種類のスペーサにおいては、フィン２０（図９を参照のこと）は燃料棒１９の方向に向けられる。しかしフィン２０は、燃料棒１９までは達することがない。このために、フィン２０の詳細設計においては大きな自由度が得られる。このようにして、フィン２０は、最適な流れ作用機能を持つように設計することができる。もちろん、異なる実施形態によるスペーサには、燃料棒１９を例えばスペーサに対して、したがって相互に定位置に保持する部材、例えば弾性部材を適宜含める。このような保持部材は、当業者には周知である。
【００４８】
本発明は、記載した実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内で、変更および修正することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  公知のスペーサの概略を示す斜視図である。
【図２】  公知のスペーサの概略を示す斜視図である。
【図３】  公知のスペーサの概略を示す上面図である。
【図４】  ４つの流れ作用部材を備える流路の斜視図によって、本発明の原理の概略を示す図である。
【図５】  図４の装置の上面図である。
【図６】  外に折られた流れ作用部材を備える側部の概略を示す側面図である。
【図７】  流れ作用部材が、スペーサ・セルの下部に配設されている、図６と同様の概略を示す側面図である。
【図８】  流れ作用部材が、スペーサの上部と下部の間に配設されている場合の、図６および図７と同様の概略を示す、側面図である。
【図９】  エッグ・クレート型のスペーサの一部の概略を示す上面図である。
【図１０】  ２つの流れ作用部材を備える流路の、図５と同様の図である。
【図１１】  加圧水型原子炉用の燃料集合体の概略を示す側面図である。
【図１２】  沸騰水型原子炉用の燃料集合体の概略を示す断面図である。
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図８】
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