(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉用の燃料バンドル集合体であって、
下部タイプレートと、
該下部タイプレート上に据え付けられている複数の燃料棒と及び少なくとも１つのウォータ・ロッドと、
前記燃料バンドル集合体に沿って軸方向に隔設されていると共に、前記燃料棒及び前記少なくとも１つのウォータ・ロッドの各々を横方向に支持する複数のスペーサと、
前記複数の燃料棒と、前記少なくとも１つのウォータ・ロッドとを包囲している開放端管状チャンネルと、
前記燃料バンドル集合体の前記上端部で前記ウォータ・ロッドに連結されているハンドル・バー・アセンブリであって、前記チャンネルによる該ハンドル・バー・アセンブリの横方向の拘束を成すように、前記チャンネルの相対向するコーナに延在している持ち上げバーを含んでいるハンドル・バー・アセンブリと、
、を備え、
前記複数の燃料棒が前記下部タイプレート及び前記複数のスペーサのみにより支持され、前記ハンドル・バー・アセンブリでは支持されておらず、前記燃料バンドル集合体の持ち上げ荷重を前記ウォータ・ロッドで支え、さらに、前記ハンドル・バー・アセンブリを取り外すことなく、いくつかの燃料棒を取り出し得ることを特徴とする原子炉用の燃料バンドル集合体。
【請求項２】
前記持ち上げバーは、前記相対向するコーナで前記チャンネルに取り付けられており、これにより該チャンネルが前記ハンドル・バー・アセンブリにより持ち上げられることを可能にしている請求項１に記載の燃料バンドル集合体。
【請求項３】
前記下部タイプレートの下方に位置している移行部品が、該移行部品が前記燃料バンドル集合体を持ち上げるための冗長的な手段として前記チャンネルを介して前記ハンドル・バー・アセンブリにより支持されるように、前記チャンネルに連結されている請求項２に記載の燃料バンドル集合体。
【請求項４】
前記持ち上げバーは、チャンネル・ガイドを支持していると共に、該チャンネル・ガイドを前記チャンネルに取り付ける点を形成している請求項１に記載の燃料バンドル集合体。
【請求項５】
前記複数の燃料棒のうちのいくつかは、前記下部タイプレートから前記ハンドル・バー・アセンブリの直下の位置までの実質的に全長に延在しており、前記複数の燃料棒のうちのいくつかは、長さが短く、前記下部タイプレートから前記燃料バンドル集合体の中間の高さまで延在している請求項１に記載の燃料バンドル集合体。
【請求項６】
前記燃料棒のうちの少なくともいくつかは、着脱自在の非ねじ式関係として前記下部タイプレートの開口内に据え付けられている請求項１に記載の燃料バンドル集合体。
【請求項７】
前記燃料棒は、該燃料棒の上端部に端栓が嵌められており、該端栓上には伸張ばねは据え付けられていない請求項１に記載の燃料バンドル集合体。
【請求項８】
前記ウォータ・ロッドの前記下端部には、該ウォータ・ロッド内へ冷却材流を受け入れる１つ又はそれ以上の開口が設けられている請求項１に記載の燃料バンドル集合体。
【請求項９】
前記少なくとも１つのウォータ・ロッドは、前記ハンドル・バー・アセンブリに着脱自在に保持された上端部を有している請求項１に記載の燃料バンドル集合体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は一般的には、沸騰水型原子炉の燃料バンドル集合体に関し、具体的には、従来の上部タイプレートを排除した燃料バンドル集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
核燃料集合体は、核分裂性燃料を収納している平行なロッド（棒）のマトリクス及び／又は水の冷却材流で構成されている。燃料棒は頂端部及び底端部で、燃料棒に溶接された端栓によって密封されている。これらの平行な棒は、燃料集合体の長さに沿って周期的に配置されたスペーサ・メッシュ（網目）によって、横方向の固定された間隔に保持されている。燃料棒のマトリクスは底部で、下部タイプレートによって支持されており、下部タイプレートは、燃料棒の下部端栓を横方向に案内していると共に、燃料集合体に流入する冷却材流の入口を形成している流孔を含んでいる。同様に、ロッド・マトリクスの頂端部は、上部タイプレートによって覆われており、上部タイプレートは、燃料棒の上部端栓を横方向に拘束していると共に、燃料集合体から流出する冷却材流の出口を形成している流孔を含んでいる。各々の燃料バンドルは、やはり上部タイプレートと下部タイプレートとの間に伸びている開放端チャンネル内に包囲されている。
【０００３】
燃料集合体を持ち上げる目的と、下部タイプレートと上部タイプレートとの間に固定された距離を保持する目的とのために、ウォータ・ロッド及び／又は燃料棒のうちの１つ又は複数を、下部タイプレートと上部タイプレートとの両者に対して何らかの手段によって堅固に締結するための構造部材として用いることができる。集合体内の構造部材として用いられないその他の燃料棒及び／又はウォータ・ロッドは、ねじ式ジョイント若しくはその他の着脱自在のジョイントによって下部タイプレートに拘束されているか、又は上部タイプレート若しくは伸張ばねによって下部タイプレートからの離昇を防止されている。上部タイプレートの孔を貫通して上部端栓の小径部分が典型的には伸びているので、燃料棒は、上部端栓のショルダが上部タイプレートに接触するまで、又は伸張ばねが完全に圧縮されるまで、長さ方向に自由に伸張することができる。
【０００４】
図１（Ａ）は、沸騰水型原子炉用の従来の燃料バンドル集合体の構成要素を簡略化された形態で示している。具体的には、燃料バンドル集合体１０は複数の燃料棒１２を含んでおり、複数の燃料棒１２は、上部タイプレート１４と下部タイプレート１６との間に平行な関係で伸びている。燃料棒１２は典型的には、図１（Ｂ）で最もよくわかるように正方形の配列を成して配設されている。燃料棒配列内の中央には、やはり上部タイプレートと下部タイプレートとの間に伸びているウォータ・ロッド１８が配置されている。図示の下部タイプレート１６は、移行部品ＴＰと一体化した部品であり、移行部品ＴＰは、その下端部に冷却材入口２０を含んでいる。燃料バンドル全体は、実質的に正方形の断面を有している開放端チャンネル２２内に包囲されている（これも図１（Ｂ）を参照）。
【０００５】
燃料棒には典型的には、上端部及び下端部に端栓２４及び２６が設けられている。下部端栓２６は、下部タイプレート１６に形成された開口２８内に据え付けられている。下部タイプレート１６には又、複数の冷却材流開口３０が形成されている。同様に、燃料棒１２の上部端栓２４は、上部タイプレート１４に形成された開口３２内に据え付けられており、上部タイプレート１４には冷却材流開口３４が設けられている。燃料棒端栓を受け入れる開口及び冷却材流開口の構成は、図１（Ｂ）に示す上部タイプレートのグリッド（格子）型の構成から明らかであり、下部タイプレート１６にも同様のグリッド型の構成が設けられている。
【０００６】
この従来の構成では、ウォータ・ロッド１８は、それによって燃料バンドル集合体がハンドル４６を介して持ち上げられ得るような耐負荷（load bearing）構造である。更に具体的には、ウォータ・ロッド１８は、ねじ式スタッド又はねじ式端栓３６によって下部タイプレート１６内にねじ嵌めされており、他方、ウォータ・ロッド１８の上端部は、ねじ式スタッド３８とナット４０とによって上部タイプレート１４にねじ式で固定されている。全体的にこの型を有している構成は、米国特許第５，３２７，４７１号に記載されている。
【０００７】
ウォータ・ロッドには又、その下端部に複数の側面冷却材入口開口４２と、上端部に複数の側面出口開口４４とが形成されている。軸方向に向いた開口のようなその他の冷却材開口構成も又、一般的である（上述の米国特許第５，３２７，４７１号を参照）。
又、ここで注記しておくと、上部タイプレート１４は、上部タイプレート延長部４８及び５０によってチャンネル２２を支持することができ、上部タイプレート延長部４８及び５０は、チャンネルの上端部に溶接されたコーナ・ガセット５２及び５４を直接押圧している。又、チャンネルの一方の端部にはチャンネル・ガイド５６が固定されており、従来の方式で、原子炉内の隣接した各燃料バンドル集合体の間隔を保持するように作用している。この構成を用いると、ウォータ・ロッド１８が耐負荷部材である一方で、上部タイプレート１４がチャンネル２２に連結されているので、チャンネルは、燃料バンドルと共に炉心の外部に持ち上げられる。しかしながら、ボルト５８を取り外すことにより、上部タイプレートをチャンネルから切り離すことも可能であり、燃料バンドル集合体からチャンネルのみを持ち上げることができる。
【０００８】
上部端栓ショルダ５９を下方に押圧し、燃料棒を下部タイプレート１６に向けて下方に偏圧するために、伸張ばね（図示されていない）を用いることができる。このようなばねは通常の方式で、ショルダ５９とタイプレート１４の下側との間に伸びているので、燃料棒は、ばねが上部端栓ショルダと上部タイプレートとの間で完全に圧縮されるまで長さ方向に自由に伸縮することができる。伸張ばねを用いている場合、構造部材として用いられているロッド（提示した例では、ウォータ・ロッド１８）は典型的には、引っ張り方向の荷重を加えられ、伸張ばねを備えた残りのロッドは、圧縮方向の荷重を加えられる。
【０００９】
核燃料集合体の設計において、極めて高い燃焼能力を限定している制約の１つは、核分裂ガスの放出による燃料棒内の昇圧である。又、高い燃焼度においては、燃料棒とウォータ・ロッドとの照射成長の差がより重大になり、現状の上部タイプレート設計においては、ボスによって横方向に案内されている端栓延長部を非常に長くする必要がある。これらの端栓延長部を長くすると、核分裂ガス放出に適応するために用いられている燃料棒プレナムに使用することのできる長さが短くなる。現状で用いられている上部タイプレート及び上部端栓の設計は、複雑な機械加工を要求すると共に、これらの構成要素は、伸縮ばねも同様であるが、高経費である。
【００１０】
【発明の開示】
従って、本発明の目的は、上述の問題に対処することにあると共に、現状では燃料棒の上端部を横方向に案内している上部タイプレートのグリッド構造を完全に排除して、比較的小さなハンドル・バー・アセンブリのみを採用することを含んでいる。ハンドル・バー・アセンブリは、構造部材として用いられている燃料棒及び／又はウォータ・ロッドに直接取り付けられていると共に、選択によりチャンネルにも取り付けられている。上部タイプレートのグリッドを除去することにより、燃料棒は、燃料集合体の上部ハンドル及び燃料取扱装置に対して適当なクリアランスが保持される点にまで長さ方向に伸長することができる。又、上部端栓を短縮することもでき、これにより燃料棒プレナムの長さを更に延長することができる。又、複雑なグリッド構造を有している上部タイプレートを排除すると、バンドルの頂部における流れの制約及び圧力低下（圧損）が減少すると共に燃料集合体の組立の全体経費を抑える好機が得られる。
【００１１】
更なる利点は、バンドルの上端部から他の構造部材を何ら取り外す必要なしに、バンドルから一部の燃料棒を取り出し得ることにある。
ここに開示する発明は、燃料集合体の長さに沿って周期的に配置されているスペーサ・メッシュによって固定された距離に保たれた間隔を有している平行な燃料棒及び／又はウォータ・ロッドを含んでいる。従来技術と同様に、燃料棒のマトリクスは、その底部で下部タイプレートによって支持されており、下部タイプレートは又、燃料棒下部端栓を横方向に案内している。ウォータ・ロッド及び／又は燃料棒のうちの１つ又は複数は、構造部材（即ち、耐負荷部材）として用いられており、燃料集合体を持ち上げる目的のために、適当な手段によって下部タイプレートに締結されている。頂端部には、ハンドル・バー・アセンブリが用いられており、ハンドル・バー・アセンブリは、バンドルを持ち上げるハンドルと、燃料集合体を持ち上げるために用いられている前述の耐負荷燃料棒及び／又は耐負荷ウォータ・ロッドに対してハンドル・バー・アセンブリを固定する取り付け機構とを含んでいる。
【００１２】
本発明の一実施例では、ハンドル・バー・アセンブリは、耐負荷ウォータ・ロッドによってワンピース型下部タイプレート／移行部品に堅固に取り付けられている。ハンドル・バー・アセンブリは又、ボルトによってチャンネルの１つのコーナ（角）でチャンネルに取り付けられているが、チャンネルは、下部タイプレート／移行部品に堅固に取り付けられてはいない。この構成では、チャンネルは燃料バンドル集合体と共に持ち上げられるが、チャンネルはチャンネル自体の重量以外にはいかなる荷重も支えない。ボルトを取り外すことにより、チャンネルのみを上方に持ち上げることができ、従って、バンドルから別個に取り外すことができる。
【００１３】
もう１つの実施例では、ハンドル・バー・アセンブリは、上述と同様にウォータ・ロッドを介して下部タイプレートに取り付けられているが、ハンドル・バー・アセンブリには又、ばね押し式ラッチ・アームが設けられており、これらのラッチ・アームは、ハンドル・バー・アセンブリをチャンネルに着脱自在に取り付けるように作用している。次いでチャンネルは、ねじその他によって移行部品（下部タイプレートを支持してはいるが、それ以外では下部タイプレートに取り付けられていない。）に堅固に固定されている。このようにして、主要な構造部材、即ちウォータ・ロッドが故障した場合には、チャンネル自体がバックアップの又は冗長的な耐負荷部材となる。チャンネルをハンドル・バー・アセンブリから切り離すことにより、上部タイプレートと、下部タイプレートと、燃料棒と、ウォータ・ロッドとを含んでいる燃料集合体をチャンネルの外部に持ち上げることができる。
【００１４】
もう１つの実施例であって、好適な実施例では、下部タイプレートはやはり、移行部材とは別個に形成されていると共に、移行部材から取り外すことができる。ハンドル・バー・アセンブリは、一対の耐負荷ウォータ・ロッドによって下部タイプレートに固定されている。上述の実施例と同様に、ハンドル・バー・アセンブリ内のばね押し式ラッチ・アームが、チャンネルの相対向しているコーナにある開口に係合している。燃料バンドル集合体の下端部では、チャンネルは、ねじ又はその他の適切な手段によって移行部材に取り付けられている。この好適な構成における持ち上げ方の選択肢は、直前に記述したものと同様である。
【００１５】
上部タイプレートのグリッドが除去されているので、構造部材ではない他の燃料棒及びウォータ・ロッドの上端部は自由である。必要である又は望ましいと考えられるならば、最上段の（又は追加の）スペーサをロッドの上端部の付近に配置して、横方向の支持を提供してもよい。上部端栓は燃料棒の上端部を密封する機能のみを果たしているので、今や極めて短い上部端栓を用いることができ、従って、燃料棒のプレナム領域を延長することができる。
【００１６】
ここに記載した例示的な各実施例では、耐負荷構造部材として１つ又は複数のウォータ・ロッド（典型的には、１つ又は２つが用いられる）が利用されている。しかしながら、本発明の主要な特徴、即ち上部タイプレートの除去は、燃料入りタイ・ロッド又はその他の持ち上げ用ロッドを耐負荷部材として用いるような他の燃料バンドル設計にも組み込み得ることを了解されたい。
【００１７】
本発明は広い観点では、原子炉用の燃料バンドル集合体に関し、この燃料バンドル集合体は、下部タイプレートと、複数の燃料棒と、少なくとも１つのウォータ・ロッドとを含んでいる。複数の燃料棒及び少なくとも１つのウォータ・ロッドは、下部タイプレートに据え付けられていると共に燃料バンドル集合体の上端部に向かって実質的に平行な関係で伸びている。この場合、燃料バンドル集合体の持ち上げ荷重は、燃料棒のうちのいくつかを含んでいる耐負荷部材によって、又は少なくとも１つのウォータ・ロッドによって支えられている。燃料バンドル集合体は又、複数のスペーサを含んでおり、スペーサは、燃料集合体の長さに沿って軸方向に隔設されていると共に、複数の燃料棒及び少なくとも１つのウォータ・ロッドを横方向に支持する手段を含んでいる。燃料バンドル集合体は又、燃料バンドル集合体の上端部で耐負荷部材に連結されているハンドル・バーを含んでおり、耐負荷燃料棒以外の複数の燃料棒が、下部タイプレート及び複数のスペーサのみによって支持されるようにしている。
【００１８】
本発明のその他の目的及び利点は、以下の詳述から明らかになろう。
【００１９】
【実施例】
図２及び図３は、簡略化された方式で本発明の特徴を示しており、多くの構成要素は明瞭さと簡便さとのために取り除かれている。実際には、図２及び図３の図示は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示した従来の構成と形式的には全般に類似しており、これは本発明の設計上の特徴の重要な異同を際立たせるためである。
【００２０】
燃料バンドル集合体６０は、下部タイプレート６４に支持された複数の燃料棒６２（典型的には、８×８、９×９又は１０×１０の配列）を含んでいる。下部タイプレート６４は、本実施例では、移行部材又は下部ノズル６６と一体形成されていると共に、液体冷却材の入口開口６８を形成している。チャンネル７０は、バンドル集合体を包囲している。燃料棒６２は、従来の方式で、バンドルに沿って垂直に隔設された複数のスペーサ（２つを点線で参照番号７２に示す）によって横方向に間隔を空けた実質的に平行な構成で保持されている。これらのスペーサは、バンドルの中央を貫通して上方に伸びている中央に配置されたウォータ・ロッド７４上に装着されている。スペーサをウォータ・ロッドの長さに沿った所望の軸方向位置に配置するために、ウォータ・ロッド７４上にタブ７６が溶接されている。しかしながら、スペーサの特定の構造は本発明の一部ではないので、これ以上立ち入る必要はない。但し、最上段のスペーサは、付加的な横方向の支持を提供するために、従来の構造よりも燃料棒６２の上端部に近付けて配置されていることを銘記されたい。
【００２１】
現行の燃料バンドル設計では、全長燃料棒（full length fuel rod）には端栓が設けられており、端栓は、下部タイプレートに形成されたボス内に据え付けられている。短尺燃料棒（part length fuel rod）には、ロッドを下部タイプレート６４内で保持するための付加的な手段が設けられていることが好ましく、これは通常、例えばねじ嵌めによって達成されている。図２に示すように、燃料棒６２には、その下端部に端栓７８が嵌め込まれており、端栓７８は、下部タイプレート６４に形成されたボス内に従来の方式で単純に据え付けられている。その他の保持手段、例えばばね式フィンガ（後に詳述する）又は差し込み型連結部で形成された端栓は短尺燃料棒に適しているが、この種の締結具は又、全長燃料棒についても望ましい場合がある。しかしながら、強化された締結は、本発明の目的のためには本質的でないと考えられる。
【００２２】
ウォータ・ロッド７２にも又、下部端栓８０が設けられており、下部端栓８０は好ましくは、下部タイプレート６４内にねじ嵌めされている。
燃料バンドル集合体６０の上端部では、通常ならば燃料棒６２の上端部を受け入れていると共にタイ・ロッドとして作用する特殊な燃料棒に堅固に連結している（タイロッドは又、下部タイプレートにも堅固に連結されている）従来の上部タイプレートが除去されている。その場所に、ねじ式端栓８４及び付設されたナット８４′によってウォータ・ロッド７４の上端部に堅固に連結しているハンドル・バー・アセンブリ又は持ち上げバー・アセンブリ８２が設けられている。図２に示すように、ハンドル・バー・アセンブリ８２は、燃料棒６２の上部自由端の上方に配置されている。ハンドル・バー・アセンブリ８２には、持ち上げバー８６と、図３で最もよくわかるように本実施例ではバー８６と垂直に伸びているハンドル部８８とが形成されている。持ち上げバー８６は、チャンネル７０の相対向するコーナに伸びており、チャンネルによるハンドル・バー・アセンブリの横方向の拘束を成している。
【００２３】
ハンドル・バー・アセンブリ８２を用いて、燃料棒と、ウォータ・ロッドと、下部タイプレート／移行部材とを含んでいる燃料バンドル集合体の全体を持ち上げることができること、及び持ち上げ荷重は実質的にウォータ・ロッド７４によってのみ支えられることがわかるであろう。
図示の実施例では、持ち上げバー８６に、上方延長部９０及び９０′が形成されている。延長部９０′は、チャンネルの１つのコーナのコーナ・ガセット９２に係合しており、他方、延長部９０は、チャンネル７０の相対向しているコーナに装着されたチャンネル・ガイド９４に係合している。ボルト９６及び９６′を用いて、ハンドル・バー・アセンブリをチャンネル７０に堅固に固定することができる。この連結を用いて、チャンネルを持ち上げると共に燃料チャンネルの中央でウォータ・ロッドを横方向に支持することもできる。この構成によって、燃料棒６２と、ウォータ・ロッド７４と、下部タイプレート／移行部品６６と、チャンネル７０とを含んでいる集合体の全体を、ハンドル・バー・アセンブリ８２によって炉心から持ち上げることができる。
【００２４】
加えて、チャンネル・ガイド９４並びにボルト９６及び９６′を取り外すことにより、ハンドル・バー・アセンブリ８２をチャンネル７０から切り離すことができ、これにより、チャンネル７０のみを集合体から持ち上げることができる。この選択肢は、チャンネル７０がその下端部で下部タイプレート／移行部品６６に取り付けられていないという事実によって容易になっている。
【００２５】
図４及び図５に移ると、本発明のもう１つの実施例が図示されており、本実施例は、図２及び図３に示したものと全般に類似しているが、後述の相違がある。簡便のために、先頭に「１」を付加した類似の参照番号を用いて対応する構成要素を示す。
この構成では、ハンドル・バー・アセンブリ１８２には、一対の相互に直交した持ち上げバー１８６及び１８７が形成されており、これらの持ち上げバーの端部は、チャンネル１７０の４つのコーナに伸びている。持ち上げバー１８６は、図２及び図３と関連させて前述したものと同様の方式でチャンネル１７０に係合している。バー１８６と直交して伸びているバー１８７はその端部に、チャンネル１７０の開口１９３及び１９５内に係合しているばね押し式ラッチ・ピン１８９及び１９１が設けられている。
【００２６】
集合体の下端部で、チャンネル１７０は、ねじ又はその他の締結手段１６７によって移行部品１６６に固定されている。スペーサ１７２（２つを破線で示す）は、図２及び図３に示したスペーサ７２と、構造及び位置について同様である。チャンネル１７０は、移行部品１６６に固定されているので、チャンネルのみを摺動させ又は持ち上げて燃料バンドルから取り外す選択肢は存在しない。しかしながら、ラッチ・ピン１８９及び１９１は、チャンネル１７０と移行部品１６６との間の堅固な取り付けと組み合わされて、構造（耐負荷）ウォータ・ロッド１７４を耐負荷に関してバックアップしている。
【００２７】
更に、ばね押し式ラッチ・ピン１８９及び１９１を取り除くと共に、（ボルト１９６によって）チャンネル・ガイド１９４を取り外すことにより、燃料バンドル集合体（下部タイプレート１６４と、燃料棒１６２と、ウォータ・ロッド１７４とを含んでいる。）をチャンネル１７０の外部に持ち上げることができる。なぜなら、下部タイプレート１６４は移行部品１６６の上に単に据え付けられているだけだからである。
【００２８】
ラッチ・ピン１８９及び１９１は、模式的に図示されているのみであるが、このようなピンの設計及び動作は、以下の図６〜図９に示す好適な実施例と関連させて更に詳しく記述されていることを了解されたい。
本発明の好適な実施例を図６〜図９に示す。本実施例では、燃料バンドル集合体２００は、下部タイプレート２０４に支持された複数の燃料棒２０２を含んでおり、下部タイプレート２０４は、移行部品又は下部ノズル２０６とは別個に形成されていると共に液体冷却材の入口開口を形成している。燃料棒２０２は、従来の方式で、バンドルに沿って垂直に隔設された複数のスペーサ２０８によって横方向に間隔を空けた実質的に平行な構成で保持されている。スペーサ２０８は、バンドルの中央を貫通して上方に伸びている一対の中央に配置されたウォータ・ロッド２１０及び２１２上に設置されている。スペーサ２０８は前述と同様に、タブによって固定された高さでウォータ・ロッド上に保持されている。開放端チャンネル２１４は、バンドル集合体を包囲している。燃料棒２０２は、その上端部においてハンドル・バー・アセンブリによって支持されてはいない。
【００２９】
全長燃料棒２０２は、従来の端栓２１６によって下部タイプレート２０４内に据え付けられ得る。短尺燃料棒（１つを参照番号２０２′に示す）は、端栓２１８によって下部タイプレート内に据え付けられることができ、この端栓には、軸方向に伸びているばねフィンガ２２０が形成されており、このばねフィンガによって、短尺燃料棒は、下部タイプレートに形成された受け入れ開口内に「スナップ嵌め」されることができる。このばねフィンガ型の端栓は、参照番号２１６に示した従来の端栓よりも良好に下部タイプレート内に短尺燃料棒を保持することができる。しかしながら、ばねフィンガ型の端栓は、短尺燃料棒２０２′を良好に保持するのに必ずしも必須のものではなく、又、一方では、ばねフィンガ型の端栓を全長燃料棒と共に用いることも、いくつかの応用においては有用なことがある。
【００３０】
ウォータ・ロッド２１０及び２１２は、ねじ式端栓２２２によって下部タイプレート２０４に固定されることができ、ねじ式端栓２２２は、一旦、下部タイプレート内の所定位置に完全にねじ嵌めされたら、ロッドの回転を防止するように鍵留めされ得る。これらの端栓は、冷却材流計量型ボア（（中孔）ウォータ・ロッド２１２の下部端栓の参照番号２２３に破線で示す））をそれぞれ含み得る。この冷却材流計量型ボアは、本出願と共通の出願人に譲渡され出願された、発明の名称が「ウォータ・ロッド下部端栓内でのウォータ・ロッド計量」（"Water Rod Metering Within The Water Rod Lower End Plug"）である米国特許出願（出願人控え番号第１５８５−１０９号）の主題である。本特許出願は、ここに参照されるべきものである。
【００３１】
ここで図８及び図９を併せて参照すると、ウォータ・ロッド２１０及び２１２の上端部は、継ぎ手２１４及び２１６にそれぞれ溶接されている。各々の継ぎ手、及び各ウォータ・ロッドが最終的にハンドル・バー・アセンブリ２３０に連結されている方式は同一であるので、１つのみについて詳述すればよい。従って、継ぎ手２１６は、ウォータ・ロッド２１２と軸方向に整列しているタイ・バー又はタイ・ロッド２１８をねじ式で受け入れている。タイ・ロッド２１８のねじ式端部２２０は、軸方向に伸びているキー溝２２２を含むように機械加工されており、キー溝２２２は、ばね座金２２４上の放射状タブ２２３を受け入れている。継ぎ手２１６には又、ばね座金の屈曲タブ部２２６を受け入れるための軸方向スロット２２５が設けられており、ばね座金２２４は、ねじ式ナット２２８によって所定位置に保持されている。タイ・ロッド２１８の上端部は、後に詳述するようにハンドル・バー・アセンブリ２３０内に摺動可能に受け入れられている。
【００３２】
本発明の好適な実施例によるハンドル・バー・アセンブリ２３０は、一対の相互に直交した十字バー２３２及び２３４（図７）と、一体型持ち上げハンドル２３６とを含んでいる。持ち上げバー２３２は、チャンネルの相対向するコーナに伸びており、持ち上げバー２３２の相対向する両端部には、コーナ・ブレース２１６及び２１８が設けられており、コーナ・ブレース２１６及び２１８の各々には、チャンネルに係合している一対の突起２２０が設けられており、突起２２０はチャンネルの隣接した辺に係合している。換言すれば、持ち上げバー２３２の相対向する各々の端部において、突起２２０は、チャンネル２１４の隣接した辺に係合しているが、図７で最もよくわかるように、コーナ自体からは離れて隔設されている。他方の持ち上げバー２３４は、同様のコーナ・ブレース２３８及び２４０を含んでおり、コーナ・ブレース２３８及び２４０の各々には、チャンネルに係合する一対の突起２４２が設けられており、突起２４２は、突起２２０と同じ方式でチャンネル２１４の隣接した辺と相互作用している。持ち上げバー２３６には又、ばね押し式ラッチ・ピン２４４及び２４６（図８を参照）が設けられており、これらのラッチ・ピン２４４及び２４６は、コイルばね２４８及び２５０によって半径方向外向きの方向にばね偏圧されており、丸い突起２５２がチャンネル２１４の各コーナにおいて同じように形成された開口内に係合するように構成されている。各々のラッチ・ピン２４４及び２４６は、コイルばねが装着されている滑らかなシャンク部２５４を拡大ヘッド２５６と共に含んでおり、拡大ヘッド２５６は、チャンネルをラッチ留めする位置からラッチ・ピンを引き抜く、即ち、半径方向内向きに引き抜くように設計された工具のための握り点として作用する。
【００３３】
再び図８を参照すると、ウォータ・ロッドのタイ・ロッドが持ち上げバー・アセンブリに固定されている方式は、１９９５年１月３０日に出願されて、現在、特許が許可された本願と共通の出願人に譲渡された同時係属中の米国特許出願第０８／３８０，５８７号に開示されたラッチ・バー構成と同様である。本特許出願は、ここに参照されるべきものである。簡単に述べると、タイ・ロッド２１８（タイ・ロッド２１８′も同一）についてのみで記述を続けるが、タイ・ロッド２１８の上部は、ハンドル・バー・アセンブリ２３０内のボアを貫通して伸びており、その上端部では平坦なショルダ２６０とテーパ付きショルダ２６２との間に伸びている小径部２５８によって画定された環状溝を含むように機械加工されている。この溝は、ハンドル・バー・アセンブリ２３０の頂部表面２６４の上方に伸びているが、注記しておくと、ハンドル・バー・アセンブリは、ハンドル・バー・アセンブリ２３０と継ぎ手２１４及び２１６の所にあるねじ式ナット（１つを参照番号２２８とする）との間に伸びているコイルばね２６６及び２６８の作用に逆らって軸方向に下方に移動することができる。表面２６４上に据え付けられているラッチ・バー２７０は、くり広げられて内部ショルダ２７４を形成している直立した中央部２７２を含んでおり、ボアは、バーの残部の厚みを貫通して縮小された直径で連続している。横方向に伸びている全体的に馬蹄形をした一対のフック２７６及び２７８が、中央部２７２から遠去かるように横方向に伸びており、フック２７６及び２７８は、タイ・ロッドに係合している丸い表面を有している（タイ・ロッド２１８の小径部２５８及びタイ・ロッド２１８′の同様の部分に係合している）と共に、相対向する方向を向いている。ショルダ２６４上の所定位置にラッチ・バーを配設することにより、ラッチ・バーは、図８に示すロック位置へ回転することができ、ボルト２８０と、付設されたコイルばね２８２とを用いて、ラッチ・バー２７０をハンドル・バー・アセンブリ２３０に固定している。ボルト２８０がラッチ・バー２７０自体にではなく、アセンブリ・キャスティング（鋳造体）２３０内にねじ留めされている限りにおいて、ボルトに対してバーがばね偏圧されて軸方向に移動することが可能になり、ラッチ・バーのロック位置への回転が容易になる。ラッチ留め機構の構造及び動作の詳細は、前述の米国特許出願第０８／３８０，５８７号に記載されている。
【００３４】
又、上部タイプレートを除去することにより、図２の参照番号９８、図４の参照番号１９８及び図６の参照番号２８４に示すように、従来の燃料棒端栓を軸方向の長さについて短縮することができ、これにより、燃料棒自体を延長することが可能になり、従って、燃料棒プレナムの長さを最大にすることができる。
現時点で最も実用的で好適な実施例であると考えられる事項と関連させて本発明を記載してきたが、本発明は、ここに開示した実施例に限定されるものではなく、逆に、特許請求の範囲の要旨に包含される種々の改変及び均等構成を網羅しているものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）は沸騰水型原子炉内で用いられる典型的な燃料バンドル集合体を一部を切除して示す簡略化された側面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す燃料バンドル集合体の平面図である。
【図２】本発明に従った燃料バンドル集合体を一部を切除して示す簡略化された側面図である。
【図３】図２に示す燃料バンドル集合体の平面図である。
【図４】本発明のもう１つの実施例に従った燃料バンドル集合体を一部を切除して示す簡略化された側面図である。
【図５】図４に示す燃料バンドル集合体の平面図である。
【図６】本発明の第３の好適な実施例に従った燃料バンドル集合体を示す簡略化された側面図である。
【図７】図６に示すバンドル集合体の簡略化された平面図であって、持ち上げハンドル・アセンブリと周囲のチャンネルとのみを示す図である。
【図８】図６に示す燃料バンドル集合体の部分断面図であって、ウォータ・ロッドが持ち上げハンドル・アセンブリに取り付けられる方式を示す図である。
【図９】図８から取り出されたＡの部分を示す拡大詳細図である。
【符号の説明】
１０、６０、２００  燃料バンドル集合体
１２、６２、１６２  燃料棒
１４  上部タイプレート
１６、６４、１６４、２０４  下部タイプレート
１８、７４、１７４、２１０、２１２  ウォータ・ロッド
２０、６８  冷却材入口
２２、７０、１７０、２１４  チャンネル
２４、２６、７８、１７８、２１６  端栓
２８、３２  端栓受け入れ開口
３０、３４  冷却材流開口
３６、８０、８４、１８０、２２２  ねじ式端栓
３８  ねじ式スタッド
４０、８４′ナット
４２  側面冷却材入口開口
４４  側面出口開口
４６  ハンドル
４８、５０  上部タイプレート延長部
５２、５４、９２  コーナ・ガセット
５６、９４、１９４  チャンネル・ガイド
５８、９６、９６′、１９６、２８０  ボルト
５９  上部端栓のショルダ
６６  一体型下部タイプレート／移行部品
７２、１７２、２０８  スペーサ
７６、１７６  タブ
８２、１８２、２３０  ハンドル・バー・アセンブリ
８６、１８６、１８７  持ち上げバー
８８  ハンドル部
９０、９０′  ハンドル・バー・アセンブリ上方延長部
９８、１９８、２８４  短縮された燃料棒端栓
ＴＰ、１６６、２０６  移行部品
１６７  ねじ
１８９、１９１、２４４、２４６  ばね押し式ラッチ・ピン
１９３、１９５  チャンネル・コーナ開口
２０２  全長燃料棒
２０２′短尺燃料棒
２１４（図６、図８）、２１６（図６、図９）  継ぎ手
２１６（図７）、２１８（図７）、２３８、２４０  コーナ・ブレース
２１８（図８）、２１８′  タイ・ロッド
２２０（図６）  ばねフィンガ
２２０（図７）、２４２  チャンネルに係合する突起
２２０（図８）  タイ・ロッドのねじ式端部
２２２（図９）  キー溝
２２３（図６）  冷却材流計量型ボア
２２３（図９）  放射状タブ
２２４  ばね座金
２２５  軸方向スロット
２２６  屈曲タブ部
２２８  ねじ式ナット
２３２、２３４  十字形持ち上げバー
２３６  一体型持ち上げハンドル
２４８、２５０、２６６、２６８、２８２  コイルばね
２５２  丸い突起
２５４  滑らかなシャンク部
２５６  拡大ヘッド
２５８  小径部
２６０  平坦なショルダ
２６２  テーパ付きショルダ
２６４  ハンドル・バー・アセンブリの頂部表面
２７０  ラッチ・バー
２７２  直立した中央部
２７４  内部ショルダ
２７６、２７８  馬蹄形フック
【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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