(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンドル内で共に保持されている複数の燃料棒と、少なくとも１つのウォータ・ロッドとを備えた核燃料棒集合体であって、
端栓が前記燃料棒及び前記少なくとも１つのウォータ・ロッドの下端部で、下部タイプレートと係合しており、
前記端栓は前記少なくとも１つのウォータ・ロッドの下端部で中空であると共に、前記ウォータ・ロッド内への冷却材流を調整するため、入口端、出口端及び該入口端と出口端との中間部とを有する流れ計量中孔を含み、
前記入口端及び出口端は、前記中間部よりも直径が大きい核燃料棒集合体。
【請求項２】
前記端栓には、前記下部タイプレートとねじ込み係合するための外部のねじ山が形成されており、前記少なくとも１つのウォータ・ロッドは、前記燃料棒集合体に設けられた耐荷重構造部材である請求項１に記載の核燃料棒集合体。
【請求項３】
当該管状体の下端に設けられた第１の端栓と、当該管状体に設けられた第２の端栓とを有している管状体と、
前記第１の端栓は入口端、出口端及び該入口端と出口端との中間部を有する流れ計量中孔とを備え、
前記入口端及び出口端は、前記中間部よりも直径が大きい核燃料バンドル集合体用のウォータ・ロッド。
【請求項４】
前記中間部の軸方向の長さは、前記入口端又は出口端の軸方向長さよりも長い請求項１又は請求項３に記載のウォータ・ロッド。
【請求項５】
前記装置は、前記ウォータ・ロッドに溶接されている請求項１又は請求項３に記載のウォータ・ロッド。
【請求項６】
前記端栓は、該端栓の入口端に破片スクリーンを含んでいる請求項１又は請求項３に記載のウォータ・ロッド。
【請求項７】
前記端栓は、ジルカロイである請求項１又は請求項３に記載のウォータ・ロッド。
【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用の燃料集合体に関し、具体的には、このような集合体内のウォータ・ロッドの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の沸騰水型原子炉の燃料バンドル集合体は、１つ又はそれ以上のウォータ・ロッドを利用しており、このウォータ・ロッドは、バンドル全体にわたるより一様な出力分布を維持するために、バンドル内を上方に延在して冷却材又は減速材のソース（源）を形成している。単一のウォータ・ロッドについては当業界で周知であることが認められるため、便宜上、複数のウォータ・ロッドについて言及する。典型的には、ウォータ・ロッドは両端で、端栓によって閉じられており、これらの端栓は、バンドル集合体の上部及び下部タイプレートに受け入れられている。側部の入口孔及び出口孔が、各々のロッドの下方部及び上方部にそれぞれ形成されており、液体冷却材の一部がバンドルに沿って上方に流れてロッドを通過することを可能にする。場合によっては、ウォータ・ロッドは両端部の所に、より大きな直径の中心部へ至る移行部を有しており、この太径の中心部は、ロッドの大部分の軸方向長さに対して延在している。側部の入口孔と、比較的小さな直径の移行部内の計量装置とを組み合わせる試みが成されてきたが、この構成は、ウォータ・ロッド内の冷却材の正確な調整を常に許容するものではなく、又、計量装置の位置のため、相対的に製造費用がかかる。
【０００３】
いかなる場合においても、ウォータ・ロッド内の流れを、ロッド内での沸騰を防止するために必要な量まで正確に計量することが望ましい。流れがあまりにも少なければ、冷却材がロッド内で沸騰して、バンドル長さ全体にわたって非沸騰水を分配するというロッドの目的を打ち消してしまう。一方、流れがあまりに多ければ、ウォータ・ロッドの外側の燃料棒の周りの領域の水を不十分にする。
【０００４】
【発明の開示】
従って、冷却材流計量装置をウォータ・ロッドの端栓内に組み込むことは、入口孔及び出口孔、並びに管内の別個の計量装置を用いた場合よりも上述した問題点に対してより費用的に有効な解決策であるばかりでなく、冷却材流の調整の観点からより正確な方法でもある。
【０００５】
例示的な実施例では、ウォータ・ロッド用の下部端栓の構造が、比較的大きな入口中孔（ボア）と、減少した直径の中心中孔と、拡大した直径の出口中孔とを含んでいるように設けられている。端栓は好ましくは、その端栓に形成された環状ショルダ部（肩部）の周りでウォータ・ロッドの下端部に溶接されている。栓には又、ウォータ・ロッドが下部タイプレートにねじ込み可能に固定され得るように、外部のねじ山が設けられているが、他の締め付け手段を採用してもよい。
【０００６】
従って、本発明の最も広い観点では、本発明は、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核燃料棒集合体に関する。複数の燃料棒と、少なくとも１つのウォータ・ロッドとは、バンドル内で共に保持されている。端栓が燃料棒及び少なくとも１つのウォータ・ロッドの下端部で、下部タイプレートと係合している。ウォータ・ロッドの下端部にある端栓が、中空であると共に、ウォータ・ロッド内への冷却材流を調整するための種々の直径を有する流れ計量中孔を含んでいる点に改良が成されている。
【０００７】
本発明の他の目的及び利点は、以下の詳述から明らかになろう。
【０００８】
【実施例】
ここで図面、特に図１を参照すると、本発明の特徴を組み込んでいる核燃料バンドル集合体が全体的に参照番号１０を付して示されている。簡潔には、核燃料バンドル集合体１０は、下部タイプレート１２と、上部タイプレート１４と、下部タイプレート１２と上部タイプレート１４との間を延在している複数の燃料棒１６とを含んでいる。複数のスペーサ１８（１つを図示）が、燃料棒及びウォータ・ロッドを互いに対して所定の横方向位置に維持するように、燃料バンドルの高さに沿って垂直方向に隔たった位置に設けられている。燃料バンドル集合体１０は、ケーシング又はチャンネル２０内に包囲されている。
【０００９】
従来の形式では、冷却材又は減速材の液体が、下部タイプレート１２の開口に流入して、チャンネル２０内へ流れ、チャンネル２０内の燃料棒１６の周りを流れてスペーサ１８の上方へ流れる。これにより、例えば電気を発生するために用いられる蒸気が発生する。この燃料バンドル集合体では、一対のウォータ・ロッド２２及び２４が、上部及び下部タイプレート１４及び１２を構造的に相互連結しており、上部タイプレートと下部タイプレートとの間には、その他の構造連結部は採用されていない。一対のウォータ・ロッドのみがここに開示されると共に説明されるが、１つ又はそれ以上の他のウォータ・ロッドが上部及び下部タイプレートを構造的に互いに相互連結するために採用され得ることが認識されるであろう。代替的には、単一のウォータ・ロッドが、同じ目的のために採用され得る。しかしながら、ここに開示される本発明が、例えばタイ・ロッドとして構成されている燃料棒がそのバンドルの耐荷重部材として作用するような他の燃料バンドル集合体に等しく適用可能であることが認識されるであろう。
【００１０】
ウォータ・ロッド又は管２２及び２４は、他の配置も適当であるかもしれないが、燃料バンドルの中心領域を垂直方向に貫通している。例示的な実施例におけるウォータ・ロッドはその下端部で、下部タイプレート１２（図２）にねじ込み式に取り付けられていると共に、上部タイプレート１４に結合するためにスペーサ１８を貫通して燃料バンドル内を上方へ延在している。この上部タイプレートとの結合は、特開平０８−２５４５８８号に記載されている方法で成されている。本出願は、ここに参照されるべきものである。
【００１１】
本発明はここで、ウォータ・ロッド２２及び２４の下部端栓２６及び２８とそれぞれ関係しており、下部端栓２６及び２８によって、ウォータ・ロッド２２及び２４は下部タイプレートに固定されている。特に図２及び図３の端栓２６（端栓２８は同一であり、両端栓とも、ジルカロイで作成されている。）を参照すると、図３から、端栓はウォータ・ロッド２４の下端部に、例えば溶接によって固定されており、下部タイプレートに設けられた円筒ボス３０内にねじ付けられて係合している。ウォータ・ロッドがそのように下部タイプレートに取り付けられ、特開平０８−２５４５８８号に記載された方法で上部タイプレートに取り付けられている状態で、ウォータ・ロッドが燃料バンドル集合体１０内でただ１つの耐荷重手段として作用することが認識されるであろう。言い換えると、燃料バンドル集合体の全体が、ハンドル３２によって炉心から持ち上げられ得る。ハンドル３２は、特開平０８−２５４５８８号に開示されたラッチ機構によって、ウォータ・ロッドに構造的に連結されている。しかしながら、他の構造的構成については、ウォータ・ロッドの端栓は、様々な他の方法で下部タイプレートに受け入れられていてもよく、本発明は、いかなる特定の締め付け技術にも限定されない。
【００１２】
既に上述したように、ウォータ・ロッド２２及び２４、並びに具体的にはウォータ・ロッドの端栓２６及び／又は２８は、図３に最もよく見られる流量制限又は計量機構を組み入れている。端栓２６は、冷却材入口端３４と、冷却材出口端３６とを含んでいる。冷却材入口端３４の所で、拡大された入口の端ぐり（カウンタボア）３８が上流への冷却材流に対して開口している。この開口は、より小さな直径の中心中孔４０まで減縮しており、中心中孔４０は、もう１つのより大きな端ぐり（カウンタボア）４２に対して開口している出口まで栓を貫通している。
【００１３】
計量装置の外部は、環状の位置決めショルダ（肩）部４４で形成されており、ショルダ部４４の上にウォータ・ロッドの下端部が着座している。ショルダ部４４と、ウォータ・ロッドの下端部とは、従来の溶接技術によって共に溶接されている。端栓のねじ山を付けられた円筒形外側部は、わずかに減少した首部４６で終端している。首部４６は、テーパを付けられた移行部４８と統合し、次いで、ショルダ部４４で終端している円筒部５０と統合している。
【００１４】
例示的な実施例では、減少した直径の中心中孔４６は、約０．２９７インチの直径を有していてもよく、中心中孔４０をウォータ・ロッド内の流れの所望の調節に従って変化させてもよいことが認識されるであろう。
代替的な構成では、ウォータ・ロッドの入口が実際には、下部タイプレートの近くに設けられた破片フィルタ構成部を迂回（バイパス）させるので、破片スクリーン５２（図４）を計量装置の入口開口３８に組み込んでもよく、流れ開口は、所望の圧損及び流量特性をもたらすように寸法決めされていると共に配置されている。
【００１５】
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】本発明を組み込んだ原子炉燃料バンドル集合体を示す軸方向に短縮された側部立面図であって、部分的に断面で示す図である。
【図２】燃料バンドル集合体内で中心に配置された２つのウォータ・ロッドと、下部タイプレート及び本発明に従って組み込まれた端栓との間の係合を示す拡大された詳細図であって、部分的に断面で示す図である。
【図３】図２から取った詳細図であって、本発明に従ったウォータ・ロッドの端栓の断面を示す図である。
【図４】図３に示す端栓の底部平面図であって、その端栓に組み込まれた破片スクリーンを共に示す図である。
【符号の説明】
１０  核燃料バンドル集合体
１２  下部タイプレート
１４  上部タイプレート
１６  燃料棒
１８  スペーサ
２０  チャンネル
２２、２４  ウォータ・ロッド
２６、２８  下部端栓
３０  円筒ボス
３２  ハンドル
３４  冷却材入口端
３６  冷却材出口端
３８、４２  端ぐり
４０  中心中孔
４４  ショルダ部
４６  首部
４８  移行部
５０  円筒部
５２  破片スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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