(57)【要約】本発明は、沸騰水型原子炉用の燃料集合体１０及び管状部材３２，３２’に関するものである。燃料集合体１０は、複数の全長の燃料棒１４と、少なくとも１個の部分長の燃料棒１５と、少なくとも１個の管状部材３２，３２’とを含み、該管状部材は、燃料集合体１０内で部分長燃料棒１５の上方に配置されている。沸騰水型原子炉の稼働中、冷却材流が、燃料集合体１０内を上方へ流れ、燃料棒１４，１５を冷却する。冷却材流の一部は、少なくとも１つの入口３４，３４’を介して管状部材３２，３２’内へ案内され、少なくとも１つの出口３６から排出される。管状部材３２，３２’は、出口３６の近くに内表面３８を有する内設体４４、４６を含み、該内表面により、管状部材３２，３２’内を上昇する冷却材流の少なくとも主流が出口３６から全長燃料棒１４の方向へ排出される。
2004513353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
沸騰水型原子炉用の燃料集合体（１０）であって、該燃料集合体（１０）が、
燃料集合体（１０）の下部に位置する事実上第１のレベル（２４）から、燃料集合体（１０）の上部に位置する事実上第２のレベル（２６）まで延在する複数の全長燃料棒（１４）と、
事実上前記第１のレベル（２４）から上方へ、但し第２レベル（２６）までは延在しない少なくとも１本の部分長の燃料棒（１５）と、
燃料集合体（１０）内の部分長の燃料棒（１５）の上方の区域に配置された少なくとも１個の管状部材（３２）とを含み、
しかも、冷却材が、沸騰水型原子炉の稼働中、燃料棒（１４，１５）を冷却するために燃料集合体（１０）内を上方へ貫流するように構成され、
前記区域を通過する冷却材流の少なくとも一部が、少なくとも１つの入口（３４，３４’）から管状部材（３２，３２’）内へ案内され、少なくとも１つの出口（３６）から排出される形式のものにおいて、
前記管状部材（３２，３２’）が、出口の近くに、内表面（３８）を有する内設体（４４，４６）を含み、該内設体が、管状部材（３２，３２’）内の上向きの冷却材流の少なくとも主流を出口（３６）から外部へ、それも全長燃料棒（１４）の方向へ変向させるように構成されていることを特徴とする、沸騰水型原子炉用の燃料集合体。
【請求項２】
前記内表面（３８）が、下縁部分（４０）から出口（３６）へ向かって上縁部分（４２）まで延在する傾斜路を含むことを特徴とする、請求項１に記載された燃料集合体。
【請求項３】
前記傾斜路が、管状部材（３２）内の上向き冷却材流に対し、出口（３６）へ向かって傾斜度を増すことを特徴とする、請求項２に記載された燃料集合体。
【請求項４】
前記上縁部分（４２）が、管状部材（３２，３２’）の壁部（４５）に結合され、該壁部（４５）が出口（３６）の上縁を形成していることを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載された燃料集合体。
【請求項５】
前記下縁部分（４０）が、管状部材（３２）の、出口（３６）とは反対側の壁部に結合されていることを特徴とする、請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載された燃料集合体。
【請求項６】
前記内設体が、部分的に切開された第１材料部分（４４）を含み、該材料部分が、管状部材（３２，３２’）の内方へ曲げられることで、該材料部分の元の内壁面が前記内表面（３８）を形成し、かつ管状部材（３２，３２’）の壁部の、切開された区域が入口（３４）を形成することを特徴とする、請求項５に記載された燃料集合体。
【請求項７】
前記第１材料部分（４４）の元の上縁部分（４２）が、固定手段によって前記壁部（４５）に結合され、出口（３６）の上縁を形成することを特徴とする、請求項６に記載された燃料集合体。
【請求項８】
前記内表面（３８）が、管状部材（３２，３２’）の全内側横断面区域にわたって広がることを特徴とする、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された燃料集合体。
【請求項９】
前記内設体が、下部に前記内表面（３８）を有するプラグ（４６，５０，５６）を含むことを特徴とする、請求項８に記載された燃料集合体。
【請求項１０】
前記プラグ（４６，５０）が、管状部材（３２，３２’）を、部分長の燃料棒（１５）及び／又は他の管状部材と結合できるように構成されていることを特徴とする、請求項９に記載された燃料集合体。
【請求項１１】
前記入口（３４’）が、管状部材（３２，３２’）の壁面に、部分的に切開され、かつ内方へ曲げられた複数第２材料部分（５２）を含むことを特徴とする、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載された燃料集合体。
【請求項１２】
前記管状部材（３２，３２’）が、燃料集合体（１０）のケーシング壁（１２）に近い位置に配置されていることを特徴とする、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載された燃料集合体。
【請求項１３】
前記管状部材（３２，３２’）が、燃料集合体（１０）の中央冷却材通路（２８）に近い位置に配置されることを特徴とする、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載された燃料集合体。
【請求項１４】
沸騰水型原子炉用の燃料集合体（１０）内に備えられるように構成された管状部材であって、該燃料集合体（１０）が、
燃料集合体（１０）の下部に位置する事実上第１のレベル（２４）から、燃料集合体（１０）の上部に位置する事実上第２のレベル（２６）まで延在する複数の全長燃料棒（１４）と、
事実上前記第１レベル（２４）から上方へ、但し第２レベル（２６）までは延在していない少なくとも１本の部分長の燃料棒（１５）とを含み、
前記管状部材（３２）が、燃料集合体（１０）内の部分長の燃料棒（１５）の上方区域に配置されるように構成されており、
冷却材が、沸騰水型原子炉の稼働中、燃料棒（１４，１５）を冷却するために燃料集合体（１０）を上方へ貫流するように構成され、
前記上方区域を通過する冷却材流の少なくとも一部が、少なくとも１つの入口（３４，３４’）から管状部材（３２，３２’）内へ案内され、少なくとも１つの出口（３６）から排出される形式のものにおいて、
前記管状部材（３２，３２’）が、出口（３６）の近くに内設体（４４，４６）を含み、該内設体が、管状部材（３２，３２’）内の上向き冷却材流のうちの少なくとも主流を、全長の燃料棒（１４）の方向へ変向させて出口（３６）から排出するように構成された内表面（３８）を有することを特徴とする、管状部材。
【請求項１５】
前記内表面（３８）が、下縁部分（４０）から上縁部分（４２）まで、出口（３６）の方向へ向かって延在する傾斜路を含むことを特徴とする、請求項１４に記載された管状部材。
【請求項１６】
前記傾斜路が、管状部材（３２）内の上向き冷却材流に対し、出口（３６）の方向へ向かって傾斜度を増すことを特徴とする、請求項１５に記載された管状部材。
【請求項１７】
前記上縁部分（４２）が、管状部材（３２，３２’）の壁部（４５）と結合され、該壁部（４５）が出口（３６）の上縁を形成する、請求項１５又は請求項１６に記載された管状部材。
【請求項１８】
前記下縁部分（４０）が、管状部材（３２）の出口（３６）とは反対側の壁部に結合されていることを特徴とする、請求項１５から請求項１７までのいずれか１項に記載された管状部材。
【請求項１９】
前記内設体が、部分的に切開された第１材料部分（４４）を含み、該材料部分が、管状部材（３２，３２’）内方へ曲げられることで、該材料部分の元の内面が前記内表面（３８）を形成し、かつ管状部材（３２，３２’）の壁部の、切開された区域が入口（３４）を形成することを特徴とする、請求項１８に記載された管状部材。
【請求項２０】
前記第１材料部分（４４）の元の上縁部分（４２）が、固定手段によって前記壁部（４５）に結合され、該壁部が出口（３６）の上縁を形成することを特徴とする、請求項１９に記載された管状部材。
【請求項２１】
前記内表面（３８）が、管状部材（３２，３２’）の全内側横断面区域にわたって延在していることを特徴とする、請求項１４から請求項２０までのいずれか１項に記載された管状部材。
【請求項２２】
前記内設体が、下方部分に前記内表面（３８）を有するプラグ（４６，５０，５６）を含むことを特徴とする、請求項２１に記載された管状部材。
【請求項２３】
前記プラグ（４６，５０）が、また管状部材（３２，３２’）を部分長の燃料棒（１５）及び／又は他の管状部材と結合できるように構成されていることを特徴とする、請求項２２に記載された管状部材。
【請求項２４】
前記入口（３４’）が、管状部材（３２，３２’）の壁面の、部分的に切開され、かつ内方へ曲げられた複数の第２材料部分（５２）を含むことを特徴とする、請求項１４から請求項２３までのいずれか１項に記載された管状部材。
【請求項２５】
前記管状部材（３２，３２’）が、燃料集合体（１０）のケーシング壁（１２）に近い位置に配置されていることを特徴とする、請求項１４から請求項２４までのいずれか１項に記載された管状部材。
【請求項２６】
前記管状部材（３２，３２’）が、燃料集合体（１０）の中央冷却材通路（２８）に近い位置に配置されていることを特徴とする、請求項１４から請求項２４までのいずれか１項に記載された管状部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景と先行技術）
本発明は、沸騰水型原子炉用の燃料集合体、それも燃料集合体が、燃料集合体下部に位置する事実上第１のレベルから、燃料集合体上部に位置する事実上第２のレベルまで延在する複数の全長燃料棒と、事実上前記第１のレベルから上方へ、但し第２のレベルまでは延在していない少なくとも１本の部分長の燃料棒と、燃料集合体内の部分長の燃料棒の上方区域に配置された少なくとも１個の管状部材とを含み、しかも、冷却材が、沸騰水型原子炉の稼働中、燃料棒を冷却するために燃料集合体内を上方へ貫流するように構成され、前記上方区域を通過する冷却材流の少なくとも一部が、少なくとも１つの入口から管状部材内へ案内され、少なくとも１つの出口から排出される形式のものに関する。
【０００２】
沸騰水型原子炉用の燃料集合体には、核燃料物質を内蔵する多数の燃料棒が含まれている。燃料集合体が原子炉内で操作される場合、冷却材、通常は水が、燃料集合体内を流通する。この水は、いくつかの機能を有している。すなわち、一部は、過熱しないように燃料棒を冷却する機能を有している。また、一部は、中性子減速材として機能する、つまり、水が中性子の速度を減速する。これによって、原子炉の反応性が高められる。通常、水は、底部から上方へ向かって燃料集合体を貫流する。したがって、水は燃料集合体の上部で、より高温となる。この結果、蒸気の含有量は、燃料集合体の上部で下部より高くなる。通常、気化水は、タービンの駆動に使用される。蒸気は比較的低密度なので、燃料集合体上部の蒸気は、燃料集合体下部の水より減速材としては劣っている。
【０００３】
高い効率と高い安全性を得るために、原子炉には多くの異なる要求が課されている。要求の１つは、原子炉が、運転停止時に反応性が高くなり過ぎないことである。別の課題は、原子炉の稼働時にできるだけ反応性を高くすることである。更に別の要求は、いわゆるドライアウトが生じないように、十分に燃料棒を冷却することである。ドライアウトとは、燃料棒表面に付着した水膜が、消えるか、はがれ落ちることを意味する。その結果、燃料棒及び燃料集合体を流過する水との間の熱伝達が局所的に低下する。その結果、燃料棒の壁温も上昇する。壁温が上昇すると、燃料棒に重大な損傷が生じることがある。更に別の要求は、燃料集合体内の圧力降下があまり高くならないようにすることである。言い換えると、燃料下部の冷却材圧力が上部の冷却材圧力に比較してあまり大きな差がないようにすることである。圧力降下が大きいと、効率損が生じるからである。
【０００４】
安全性に対する種々の要求を満たし、燃料棒の十分な冷却ができ、同時に稼働時に高い反応性を得ることを可能にするに、多くの異なる技術的な解決策が提案されている。例えば、普通見られるのは、燃料集合体が１つ以上の水路を有するようにして、該水路を介して非沸騰水が上向きに燃料集合体を貫流する形式である。こうすることで、燃料集合体内の非沸騰水量が増大せしめられる。その結果、良好な減速が達せられる。
更に、異なる長さの燃料棒を使用する種々の提案もなされている。すなわち、多数の短い燃料棒を、それらが、他の長尺の燃料棒と等しい高さにならないように、配置される。そうすることによって、同時に燃料集合体上部の水量が増す。該上部には核燃料物質量がより少なくなるからである。
【０００５】
ＥＰ−Ｂ１−０　５１４　１１７には、いわゆる部分長燃料棒を有する燃料集合体の種々の実施例が説明されている。これらの部分長の燃料棒の上方には、液体水と水蒸気との混合物が燃料集合体を上方へ流過する空所が設けられる。前記文書では、主として、前記空所内で上行する蒸気内へ強制供給される課題が論じられている。この課題を解決するために、種々の流れ強制部材を空所内に配置することが提案される。該強制部材は、部分長の燃料棒に結合され、それらから延在するか、または部分長の燃料棒上方に別の形式で配置されるかする。前記文書には、また前記流れ強制部材を、スペーサによって燃料集合体内の定位置に保持できることも述べられている。該文書に説明されている種々の流れ強制部材の共通点は、水が前記空所からどの方向へも出られるようにされている点である。すなわち、冷却材流は、何らかの決められた特定の方向に変向されることがない。更に、前記文書に記載されたこの種の流れ強制部材は、結果として、燃料集合体内で比較的大きい圧力降下を生じさせる。
【０００６】
ＵＳ　５　８５９　８８８に記載された延長管は、燃料集合体内の部分長燃料棒上方に配置されている。該延長管は、周面に沿って分配された多数の穴と、内部に設けられた螺旋形流路とを含んでいる。液体と蒸気との混合物が、延長管下部に設けられた孔から延長管内へ吸入される。液体と蒸気との混合物は、延長管内を上昇する間に内部の螺旋形流路を通過する。液体と蒸気との混合物は、そのさい、渦運動を生じ、重い液滴が半径方向外方へ蒸気から分離される。液滴は、延長管の孔を通過して半径方向外方へ案内され、隣接の全長の燃料棒へ向けられる。この場合、液滴は、何らかの特定方向へは案内されず、事実上ランダムに、隣接位置の全長燃料棒に突き当たる。
【０００７】
（発明の要約）
本発明の目的は、冒頭に述べた種類の燃料集合体の場合に、全長の燃料棒の冷却を確実に改善することにある。本発明の別の目的は、燃料集合体内で大きな圧力降下が生じることなく、燃料棒の効果的な冷却を達成することである。更に別の目的は、それらの利点を比較的簡単かつ安価に達成することである。本発明の更に別の目的は、燃料集合体内に配置されるようにされ、かつ本発明の前記各目的を達成可能にされた管状部材を得ることにある。
【０００８】
前記目的は、管状部材が、管状部材内の上向き冷却材流の少なくとも主流を出口から外方へ、それも全長の燃料棒の方向へ変向させるように構成された内表面を、出口近くに有する内設体を含むことを特徴とする、冒頭に述べた種類の燃料集合体により達成された。管状部材は、冷却材流の少なくとも主流を、決められた方向へ、すなわち全長の燃料棒方向へ変向させるように付形されているので、全長の燃料棒方向への十分に制御された冷却材流方向が実現される。管状部材が数個の出口を含む場合、冷却材流は、異なる全長燃料棒へ向かうように案内される。全長燃料棒へ向けられる冷却材流は、比較的高い液体含有量を有しているのが好ましい。それによって、全長燃料棒上部のドライアウトの危険が減少し、冷却が改善される。また、部分長燃料棒の上方区域に自由空間が存在するので、燃料集合体内での管状部材の配置は比較的簡単になる。
【０００９】
本発明の一好適実施例によれば、前記内表面は、出口方向へ下縁部分から上縁部分まで延在する傾斜路を含んでいる。上向きの冷却材流は、この内表面にぶつかって、出口方向へ半径方向に変向される。前記内表面は、出口へ向かって上方へ傾斜しているので、冷却材流は、比較的ゆるやかに出口方向へ変向できる。前記傾斜路は、管状部材内の上向き冷却材流に対し出口方向へ傾斜度が増すようにするのが好ましい。これにより、冷却材流は、出口へ向かって連続的に横方向へ変向し、その結果、流動性損失が低くなり、流速の低下は事実上無視することができる。
【００１０】
本発明の別の好適実施例によれば、上縁部分は管状部材の壁部に結合されており、該壁部が出口の上縁を形成している。これによって、冷却材流を下縁部分から出口まで全路にわたって案内する傾斜路が得られる。好ましくは、下縁部分は、出口とは反対側の管状部材壁部に結合される。これによって、管状部材の全幅にわたり連続する傾斜路が得られる。管状部材内を上昇する冷却材の主流は、これにより変向され、出口から排出される。この内設体は、部分的に切開された第１材料部分を含み、該材料部分は、管状部材内へ曲げられることで、切開された第１材料部分の元の内面が、前記内表面を形成し、管状部材の壁部の、切開された区域が、入口を形成する。切開した材料部分による内設体は、比較的簡単に形成され、補助材料を付加する必要はない。同時に、冷却材入口は、切開した材料外表面上に形成される。好ましくは、第１材料部分の元の上縁部分は、出口の上縁を形成する前記壁部に、固定手段より結合される。これにより、冷却材流を変向させる前記内表面は、管状部材の内壁面にわたって延在する。内設体は、前記固定形式より、また比較的重い冷却材流に耐えられるような安定的な固定部を得ることができる。この場合、溶接が、適当な固定形式である。
【００１１】
本発明の別の好適実施例によれば前記内表面は、管状部材の全内側横断面にわたって延在している。それにより、管状部材内の全上向き冷却材流は、隣接する全長燃料棒へ向かって横方向に変向される。好ましくは、前記内設体は、下面が前記内表面になっているプラグを含んでいる。冷却材流を変向させる適当な表面をプラグに形成することは、比較的簡単である。前記プラグは、また管状部材を部分長燃料棒及び／又は他の管状部材と結合し得るように配置されるのが好ましい。したがって、該プラグは、管状部材の２つの機能を有している。
本発明の別の好適実施例によれば、前記入口は、管状部材の壁面に部分的に切開され内方へ曲げられた複数材料部分を含んでいる。比較的小さいこれら入口は、複数の高さレベルで管状部材周部に比較的多く配置されるのが好ましい。内方へ曲げられた材料部分により、管状部材表面に付着する水の膜は、管状部材内へ案内される。これらの入口は、それらだけで、もしくは少数のより大きい開口と組み合わされて、管状部材の冷却材入口を形成する。
【００１２】
燃料集合体の一好適実施例によれば、管状部材はケーシング壁の近くに配置されている。好ましくは、入口は、燃料集合体のケーシング壁に向いており、このために、ケーシング壁と管状部材との間を上昇する冷却材が少なくとも部分的に入口内へ案内される。通常、この冷却材は、燃料集合体の、より中心部を流過する冷却材より液体含有量が高い。したがって、この冷却材は、中央に配置された全長燃料棒へ向けて内方へ案内され、該燃料棒を冷却するのに適している。あるいはまた、管状部材は、燃料集合体内の中央冷却材通路近くに配置される。また、この区域でも、冷却材は、通常、燃料集合体の他の区域を流れる冷却材より、液体含有量が多い。このため、この冷却材は、隣接する全長燃料棒へ向けて案内するのに適している。
【００１３】
以下で、添付図面を参照にして、本発明の複数好適実施例を説明する。
（発明の実施例の詳細な説明）
図１は、燃料集合体１０の縦断面図である。燃料集合体１０は、外側ケーシング壁１２を含み、該ケーシング壁が、燃料集合体１０内に配置された多数の燃料棒１４，１５を取り囲んでいる。通常、燃料棒１４，１５は、互いに平行に配置され、垂直方向に延在している。しかし、注意すべきことは、燃料棒１４，１５は、必ずしも垂直かつ互いに平行に配置される必要はない点である。或る一定の傾斜度を有する燃料棒１４，１５を備えた燃料集合体１０も存在する。燃料棒１４，１５は、例えば二酸化ウランの形の核燃料物質のペレット２２を含んでいる。燃料棒１４，１５は、底部タイプレート１６と頂部タイプレート１８とにより燃料集合体１０内に束形式で定位置に保持されている。燃料集合体内には、幾つかのスペーサ２０ａ，２０ｂが配置されている。スペーサ２０ａ，２０ｂは、とりわけ、燃料棒１４，１５を互いに一定間隔に保持する機能を有している。
【００１４】
燃料棒１４，１５の一部は、全長の燃料棒１４を構成し、該燃料棒が、燃料集合体１０の下部に位置する事実上第１のレベル２４から、燃料集合体１０の上部に位置する事実上第の２レベル２６まで延在している。燃料集合体１０は、また少なくとも１個のいわゆる部分長の燃料棒１５を含んでいる。部分長燃料棒１５は、事実上前記第１のレベル２４から上方へ延びているが、燃料集合体１０内で全長燃料棒１４と等しい高さには達していない。燃料集合体１０は、複数の部分長燃料棒１５を含むのが好ましい。部分長燃料棒１５は、スペーサ２０ａの区域あたりで終わるのが好ましいが、必ずそうである必要はない。図示の実施例では、部分長燃料棒１５は、符号２０ａで示したスペーサのうちの上の方のスペーサが配置されている高さあたりまで延在している。少なくとも１個のスペーサ２０ｂは、部分長燃料棒１５が達する高さより上方に配置されている。
【００１５】
燃料集合体１０は、通常は水である冷却材が燃料集合体１０内で燃料棒１４，１５の間を上昇し得るように設計されている。水は、燃料棒１４，１５により加熱され、液体内の蒸気量が次第に増加する。図示の実施例では、燃料集合体１０は、また冷却材通路２８を含み、該通路を介して液状水が下方から上方へ流れるように構成されている。好ましくは、部分長燃料棒１５は、ケーシング壁１２及び／又は前記冷却材通路２８の近くに配置される。通常、燃料集合体は、異なるレベルに配置された複数スペーサ２０ｂを含み、該スペーサが、部分長燃料棒１５が達するレベルの上方に配置される。分かりやすくするため、図１には、複数スペーサ２０ｂのうちの１つだけが、上方位置に示されている。また、注意すべきことは、スペーサ２０ａ，２０ｂが、燃料集合体１０の全横断面にわたって延びる必要はない点である。また、燃料集合体１０内に等しいレベルに並べて配置することもできる。例えば、周知の種類の燃料集合体１０は、冷却材通路２８と、より小さい別の４つの冷却材通路とを含み、該４つの通路が、中央に配置された冷却材通路２８から半径方向外方へ延在している。この種の燃料集合体では、燃料棒１４，１５が、例えば４部分の束形式で配置される。好ましくは、スペーサ２０ａ，２０ｂの各高さに、４個のスペーサ２０ａ，２０ｂが並置され、各部分束に対し１個のスペーサが配置される。
【００１６】
部分長燃料棒１５の上方の空間では、水が、蒸気状、液体状双方の形で上昇する。この空間内を上昇する液状の水部分は、事実上垂直方向流であり、したがって、従来式の燃料集合体内では、周囲の全長燃料棒１４の冷却には、あまり寄与しない。本発明によれば、したがって、管状部材３２は、部分長燃料棒１５上方に同軸線的に配置されている。管状部材３２の仕事は、全長燃料棒１４の１個または数個へ向けて、決められた方向に冷却材流の少なくとも１部を変向させることである。それにより、全長燃料棒１４の上部の冷却が強化され、同時に燃料棒１４のドライアウトが防止される。
【００１７】
図２には、管状部材３２の第１実施例が示されている。管状部材３２は、この場合、ケーシング壁１２に向いた側に複数の入口３４を含んでいる。該入口は、燃料集合体１０内に、比較的一定の間隔をおいて異なる高さのところに設けられている。管状部材３２は、反対側、すなわち全長燃料棒１４に向いた側に複数出口３６を含み、該出口も、燃料集合体１０内で異なる高さレベルに比較的一定の間隔をおいて設けられている。沸騰水型原子炉の稼働中に、ケーシング壁１２と管状部材３２との間の空間内を上昇する冷却材の少なくとも一部は、入口３４のどれかの内へ案内される。冷却材は、内表面３８に突き当たるまで管状部材３２内を事実上垂直に上昇する。内表面３８は、下縁部分４０から上縁部分４２まで出口３６の方向へ延在する傾斜路を含んでいる。該傾斜路は、上昇する冷却材に対し出口３６へ向かって傾斜度が増している。管状部材３２内を上方へ流れる冷却材は、傾斜した内表面３８によって案内され、出口３６から隣接燃料棒１４の方へ排出される。傾斜した内表面３８は、適当に湾曲せしめられ、変向による冷却材の流動性損失が低いレベルに維持されるようになっている。これによって、冷却材は、燃料棒１４の方へ変向されるさい、比較的小さい減速で済む。横方向の冷却材流は、管状部材３２と燃料棒１４との間を上昇する冷却材流を横切って隣接燃料棒１４のところに達するには、比較的高い初速を必要とする。ケーシング壁１２と管状部材３２との間を上昇する冷却材は、通常、燃料集合体１０内のより中央部を上昇する冷却材より液状水の含有量が多い。したがって、この液状水含有量のより高い冷却剤を全長燃料棒１４の上部へ案内するためには、管状部材３２をケーシング壁１２近くに配置するのが適切である。
【００１８】
図３ｂには、図２に示した管状部材３２の一部分を詳細に示してある。この部分は、入口３４と出口３６とを含んでいる。このような管状部材３２を製作するために、まず、出口３６の区域が、全長燃料棒１４に向いた側の、管状部材３２壁面から切り取られる。次いで、入口３４が、管状部材３２の反対側の壁面から第１材料部分４４を部分的に切開することで形成される。だが、この第１材料部分４４は、管状部材３２に結合されたままの下縁部分４４を含んでいる。次いで、第１材料部分４４は、その上縁部分４２が、管状部材３２の出口側に届くまで管状部材３２の内腔内へ曲げられる。入口３４は、この場合、出口３６より僅かだけ上に位置するため、第１材料部分４４の上縁部分４２を、出口３６の上縁を形成する管状部材壁部４５に溶接できる。下縁部分４０は、相応に入口３４の下縁を形成している。第１材料部分４４の元の内表面３８は、今や下縁部分４０と上縁部分４２との間の事実上傾斜した湾曲流路を形成する。この部分的に切開され内方へ曲げられた第１材料部分４４によって、冷却材流を出口３６から隣接全長燃料棒１４へ向けて変向させるのに適当な形状を有する内表面３８と、入口３４とが、簡単に形成できる。図３ａは、前方から見た出口３６を示した図である。出口３６は、この場合、事実上長円形を有しているが、他の機能的な形状も考えられる。図３ｃは、前方から見た入口３４を示した図である。入口３４も、事実上直線状の下縁部分４０を除けば、事実上長円形を有している。入口３４の形状も、また変更することができる。
【００１９】
図４には、２個の同軸線的に結合された部分管状部材３２’から成る管状部材３２が示されている。この場合は、部分管状部材３２’が一緒に保持されるように、該部材の各端部が間隔をおいてプラグ４６により同軸線的に結合されている。このような中間プラグ４６を使用することにより、管状部材３２は、同軸線的に結合された事実上任意の数の部分管状部材３２’で構成することができる。図示された上の位置の部分管状部材３２’は、下部に入口３４を備え、下の位置の部分管状部材３２’は上部に出口３６を備えている。プラグ４６は、下部に内表面３８を有し、該内表面は、下縁部分４０から上縁部分４２まで延び、管状部材３２内を上方へ流れる冷却材流に対し、湾曲路に沿って傾斜度を増している。このような形状により、内表面３８は、部分管状部材３２’内を流れて全長燃料棒１４の上部へ向かう冷却材を、比較的小さい速度損失で変向させる。
【００２０】
図５に示した管状部材３２は、２個の部分管状部材３２’を含んでいる。部分管状部材３２’は、図４に示したプラグ４６により互いに同軸線的に結合されている。部分長燃料棒１５は複数ペレット２２を含み、該ペレットが、ばね４８と、ばね上に配置されたプラグ５０とにより、燃料棒１５内で定位置に保持されている。プラグ５０の突出した頂部は、この場合、最も下の部分管状部材３２’の端部に挿入され、同軸線的な結合が達せられている。部分管状部材３２’は、この場合、部分管状部材３２’の長さに沿って異なる高さレベルのところに設けられた複数の入口３４’を含んでいる。これらの入口３４’は、この場合、部分管状部材３２’の事実上全周にわたり配置されている。入口３４’は、部分管状部材３２’の壁面から第２材料部分５２を切開して内方へ曲げることで形成される。内方へ曲げられた第２材料部分５２は上向きの端縁５４を含んでいる。部分管状部材３２’の外表面に付着する水膜は、この内方へ曲げられた第２材料部分５２によって、上方へ流れる間に第２材料部分５２の表面に沿って部分管状部材３２内へ案内される。水膜が第２材料部分５２の端縁５４に達すると、液状の水は、冷却材流によって部分管状部材３２内を上方へ運ばれる。部分管状部材３２内の冷却材は、これにより比較的液状の水の含有量が高くなるが、このことは、隣接全長燃料棒１４を冷却する上で望ましいことである。
【００２１】
図６に示した管状部材３２は比較的短い。該管状部材は、第２レベル２６よりも低い高さに上端が位置している。プラグ５６は、この場合、上端に配置されている。プラグ５６は、下端に図５のプラグ４６に対応して、内表面３８を含み、該内表面が、管状部材３２内の上方へ流れる冷却材を出口３６のところで変向させるように構成されている。管状部材３２の構成は、その他の点では、図５の部分管状部材３２’に等しい。
本発明は、図示の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の枠内で自由に変更可能である。本発明によれば、例えば管状部材３２，３２’には、図２に示した種類の入口３４と、図５に示した入口３４’のいずれが設けられていてもよい。同一の管状部材３２，３２’が、異なる方向に入口３４と出口３６とを有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
燃料集合体の略示断面図。
【図２】
管状部材の第１実施例の略示断面図。
【図３ａ】
図２の管状部材の出口を示す図。
【図３ｂ】
図２の管状部材の入口と出口との断面図。
【図３ｃ】
図２の管状部材の入口を示す図。
【図４】
管状部材の第２実施例を示す図。
【図５】
管状部材の第３実施例を示す図。
【図６】
管状部材の第４実施例を示す図。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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