"原子炉の炉心で使用される燃料アッセンブリであって、前記原子炉の内部炉心構造に搭載するために形成及び構成された下部ノズルを含むフレームと、前記フレームで支持される複数の引き伸ばされ押し出された燃料エレメントと、を備え、前記複数の燃料エレメントは、金属非燃料物資のマトリクスに配置された核分裂性物資を有する燃料物質を含む燃料カーネルと、前記燃料カーネルを囲む被覆材と、を有し、前記燃料エレメントの領域での減速材と燃料の比率が2.5以下である、燃料アッセンブリ。前記複数の引き伸ばされ、押し出された燃料エレメントは、複数の引き伸ばされ押し出された金属燃料エレメントを有し、前記燃料物質は、金属燃料物質を有し、前記燃料カーネルは、前記金属燃料物質の合金及び前記金属非燃料物資のマトリクスを含む金属燃料合金カーネルを有する、請求項1記載の燃料アッセンブリ。前記カーネルは、δ相UZr2を有する、請求項2記載の燃料アッセンブリ。前記燃料物質は、前記金属非燃料物資の前記マトリクスに配置されたセラミック燃料物質を有する請求項1記載の燃料アッセンブリ。前記複数の引き伸ばされた燃料エレメントは、前記燃料アッセンブリの全ての燃料エレメントの総体積の少なくとも60の体積を提供する、請求項1記載の燃料アッセンブリ。前記被覆材の平均の厚みは、少なくとも0.6mmである、請求項1記載の燃料アッセンブリ。地上の原子炉で動作するために、前記燃料アッセンブリは、熱力学的に設計され、物理的に形成される、請求項1記載の燃料アッセンブリ。前記地上の原子炉との組み合わせにおいて、前記燃料アッセンブリは、前記地上の原子炉内に配置される、請求項7記載の燃料アッセンブリ。前記地上の原子炉は、2010年以前に実際に使用された炉の設計を有する従来の原子力発電所を備え、前記フレームは、前記炉の従来の酸化ウラン燃料アッセンブリに代わり、前記地上の原子炉に適合するように形成され、構成される、請求項7記載の燃料アッセンブリ。前記複数の燃料エレメントのそれぞれの燃料カーネルは、前記燃料物質と金属非燃料物質の焼結によって形成される、請求項1記載の燃料アッセンブリ。前記複数の燃料エレメントの複数に関して、前記燃料カーネルの前記燃料物質は、U-235及び/又はU-233によって、20以下に濃縮され、前記燃料カーネルの20~30の体積分率を有し、前記金属非燃料物質は、前記燃料カーネルの70~80の体積分率を有する、請求項1記載の燃料アッセンブリ。前記複数の燃料エレメントの複数に関して、前記燃料物質の濃縮は、15~20である、請求項11記載の燃料アッセンブリ。前記複数の燃料エレメントの複数に関して、前記燃料カーネルの前記金属非燃料物質は、ジルコニウムを有する、請求項11記載の燃料アッセンブリ。前記複数の燃料エレメントの複数に関して、前記燃料カーネルの前記燃料物質は、プルトニウムを有し、前記燃料カーネルの前記金属非燃料物質は、ジルコニウムを有し、前記燃料カーネルの前記金属非燃料物質は、前記燃料カーネルの70~97の体積分率を有する、請求項1記載の燃料アッセンブリ。前記燃料物質は、ウランとトリウムの組み合わせ、プルトニウムとトリウムの組み合わせ、又はウラン、プルトニウム、及びトリウムの組み合わせを有する、請求項1記載の燃料アッセンブリ。前記複数の燃料エレメントの複数の前記被覆材は、燃料カーネルに冶金的に接着される、請求項1記載の燃料アッセンブリ。前記複数の燃料エレメントの複数の前記金属非燃料物質は、アルミニウムを有する、請求項1記載の燃料アッセンブリ。前記複数の燃料エレメントの複数の前記金属非燃料物質は、高融点金属を有する、請求項1記載の燃料アッセンブリ。前記複数の燃料エレメントの複数の前記被覆材は、ジルコニウムを有する、請求項1記載の燃料アッセンブリ。前記複数の燃料エレメントの複数は、それぞれ、らせん状に捻じれ、多葉性の輪郭を有し、前記輪郭は複数のらせん状リブを規定する、請求項1記載の燃料アッセンブリ。前記複数の燃料エレメントのうち隣接する燃料エレメントの前記らせん状リブは、前記燃料エレメントの軸方向の長さにわたって、周期的に相互に接触する、この接触が前記燃料エレメント同士の空間を維持するのを助ける、請求項20記載の燃料アッセンブリ。前記多葉性の輪郭は、隣接する分葉の間に、凹領域を有する、請求項20記載の燃料アッセンブリ。前記多葉性の輪郭は、分葉の頂点及び隣接する分葉間の交差部を有し、前記複数の燃料エレメントの前記複数に関して、前記被覆材は、前記交差部より、前記頂点において厚くなっている、請求項20記載の燃料アッセンブリ。可燃性中性子吸収物質をさらに有する、請求項1記載の燃料アッセンブリ。前記複数の引き伸ばされた燃料エレメントの少なくとも1つは、前記可燃性中性子吸収物質を有する、請求項24記載の燃料アッセンブリ。前記フレームに支持された複数のUO2燃料エレメントをさらに有し、前記複数のUO2燃料エレメントのそれぞれは、UO2燃料を含む、請求項1記載の燃料アッセンブリ。前記複数の引き延ばされたUO2燃料エレメントのうち少なくとも幾つかは、前記複数の引き伸ばされた燃料エレメントから横方向に外側に配置される、請求項26記載の燃料アッセンブリ。前記複数の引き伸ばされたUO2燃料エレメントを通過して流れる冷却材を、前記複数の引き伸ばされた燃料エレメントを通過して流れる冷却材から分離する炉心隔壁をさらに有する、請求項27記載の燃料アッセンブリ。前記UO2燃料は、15のU-235濃縮より小さい、請求項26記載の燃料アッセンブリ。原子炉の炉心で使用される燃料アッセンブリを製造する方法であって、核分裂性物質を含む粉末燃料物質を粉末金属非燃料物質と混合し、前記混合された粉末燃料物質と粉末金属非燃料物質を焼結して、燃料炉心ストックを生成し、前記燃料炉心ストックを被覆材料で囲み、前記燃料炉心ストックと被覆材料を共押出して、前記燃料エレメントを生成することによって、複数の引き伸ばされた燃料エレメントのそれぞれを製造し、前記複数の引き伸ばされた燃料エレメントを前記燃料アッセンブリに搭載し、前記燃料エレメントの領域での減速材と燃料の比率が2.5以下である、燃料アッセンブリの製造方法。前記複数の引き伸ばされた燃料エレメントは、複数の引き伸ばされた金属燃料エレメントを有し、前記粉末燃料物質は、粉末金属燃料物質を有し、前記燃料炉心ストックは、前記金属非燃料物資と前記金属燃料物質の合金を含む金属燃料炉心ストックを有する、請求項30記載の燃料アッセンブリの製造方法。前記粉末燃料物質は、粉末セラミック燃料物質を有する請求項30記載の燃料アッセンブリの製造方法。前記複数の引き伸ばされた燃料エレメントは、前記燃料アッセンブリの全ての燃料エレメントの総体積の少なくとも60の体積を提供する、請求項30記載の燃料アッセンブリの製造方法。共押出後の前記被覆材の平均の厚みは、少なくとも0.6mmである、請求項30記載の燃料アッセンブリの製造方法。前記焼結により前記制御材を含む燃料炉心ストックを得るため、さらに、前記焼結の前に、前記混合された粉末燃料物質及び金属非燃料物質内に、制御材を位置決めする、請求項30記載の燃料アッセンブリの製造方法。前記フレームは、地上の原子炉の炉心に搭載するために形成され、構成された下部ノズルを有し、前記燃料アッセンブリは、前記地上の原子炉で動作するために、熱力学的に設計され、物理的に形成される、請求項30記載の燃料アッセンブリの製造方法。さらに、前記燃料アッセンブリを前記地上の原子炉内に配置する、請求項36記載の燃料アッセンブリの製造方法。加圧重水炉と、前記加圧重水炉に配置される燃料アッセンブリと、を備え、前記燃料アッセンブリは、相互に搭載される複数の引き伸ばされた燃料エレメントを有し、前記複数の燃料エレメントのそれぞれは、金属非燃料物資のマトリクスに配置された核分裂性物資を有する燃料物質を含む燃料カーネルと、前記燃料カーネルを囲む被覆材と、を含み、前記燃料エレメントの領域での減速材と燃料の比率が2.5以下である、原子炉。前記燃料エレメントは、それぞれ、らせん状に捻じれ、多葉性の輪郭を有し、前記輪郭は複数のらせん状スペーサーリブを規定する、請求項38に記載の原子炉。原子炉の炉心で使用される燃料アッセンブリであって、前記原子炉の内部炉心構造に搭載するために形成され、構成された下部ノズルを含むフレームと、前記フレームで支持される複数の引き伸ばされ、押し出された燃料エレメントと、を備え、前記複数の燃料エレメントは、それぞれ、金属非燃料物資のマトリクスに配置された核分裂性物資を有する燃料物質を含む燃料カーネルと、前記燃料カーネルを囲む被覆材と、前記フレームで支持される複数の追加の引き伸ばされた燃料エレメントと、を有し、前記燃料アッセンブリの断面視において、前記複数の追加の引き伸ばされた燃料エレメントは、前記複数の引き伸ばされ、押し出された燃料エレメントを囲む単一の燃料エレメントの幅のリング内に配置され、前記複数の引き伸ばされた燃料エレメントは、前記燃料アッセンブリの全ての燃料エレメントの総体積の少なくとも60の体積を提供する、燃料アッセンブリ。前記複数の追加の引き伸ばされた燃料エレメントは、それぞれ、ペレット化されたUO2燃料が中に配置された中空棒を有する、請求項40に記載の燃料アッセンブリ。前記燃料アッセンブリの前記複数の追加の引き伸ばされた燃料エレメントを支持する部分は、前記燃料アッセンブリの前記複数の引き伸ばされ、押し出された燃料エレメントを支持する部分とは分離不能である、請求項40に記載の燃料アッセンブリ。前記複数の追加の引き伸ばされた燃料エレメントは、前記複数の引き伸ばされ、押し出された燃料エレメントから、ユニットとして分離不能である。請求項40に記載の燃料アッセンブリ。17×17のパターンの位置を規定し、前記複数の引き伸ばされ、押し出された燃料エレメントのそれぞれは、前記位置の1つに配置され、前記複数の引き伸ばされ、押し出された燃料エレメントのどれも、17×17のパターンの周辺の位置には配置されず、前記複数の追加の引き伸ばされた燃料エレメントのそれぞれは、前記17×17のパターンの周辺の位置の異なる1つに配置される、請求項40に記載の燃料アッセンブリ。図1~3は、本発明の一実施形態による燃料アッセンブリ10を示す。図2に示すように、燃料アッセンブリ10は、フレーム25によって支持される複数の燃料エレメント20を備えている。図3に示されるように、フレーム25は、炉心隔壁30、ガイド管40、上部ノズル50、下部ノズル60、下部タイプレート70、上部タイプレート80及び/又はアッセンブリ10が原子炉において燃料アッセンブリとして動作可能となるようなその他の構造を備えている。種々の実施形態においては,フレーム25のこれらの構成要素うち単数又は複数を、本発明の範囲から外れることなく省略できる。図3に示すように、炉心隔壁30は、上部ノズル50及び下部ノズル60が搭載される。下部ノズル60又は,アッセンブリ10のその他の適切な構造は、アッセンブリ10及び炉90の間に流体連結インターフェースを提供するように構築及び形成される。流体連結インターフェースにはアッセンブリ10が配置され、冷却材がアッセンブリ10を介し下部ノズル60を通って炉心に流れ込むようになっている。上部ノズル50は、加熱された冷却材がアッセンブリ10から発電所のPWR加圧水型原子炉の蒸気発生器、BWR沸騰水型原子炉のタービン等に流れるのを可能にする。ノズル50、60は、炉心内部構造に適切に結合するように特に設計された形状である。図3に示されるように、下部タイプレート70及び上部タイプレート80は、好ましくは、しっかりと例えば、溶接、ボルト、ネジ等の適切な留め具によって、炉心隔壁30又は下部ノズル60に及び/又はアッセンブリ10のその他の適切な構造物に搭載されている。エレメント20の軸方向の下端は、エレメント20を支持し、エレメント20間のスペースを維持できるように、下部タイプレート70の孔70aに適合するピン20aを形成する。ピン20aは、エレメント20がその軸周りで回転するのを防ぐ態様で、又は,下部タイプレート70に対して軸方向に動くのを防ぐような態様で,孔70aに搭載される。このような回転の規制は、隣接するエレメント20の全ての接触点がエレメント20に沿って同じ軸上の位置で例えば、後述する自己空間面において確実に発生するのを助ける。ピン20aと孔70aの結合は、溶接、相互作用適合interferencefit、回転を防止する非円筒状の特徴の一致例えば、鍵穴及びスプラインspline、及び/又は前記以外のエレメント20の下部タイプレート70に対する軸方向及び/又は回転方向の動きを規制する任意の機構によって実現することができる。下部タイプレート70は、軸方向に伸びるチャネル例えば、開口グリッドagridofopeningsを含む。冷却材は、このチャネルを通り、エレメント20に流れる。エレメント20の軸方向の上端は、エレメント20間の空間の維持を助けつつ、上部ピン20aが、上部タイプレート80に対して、自由に軸方向上方に移動できるように、自由に上部タイプレート80の孔80aに嵌るピン20aを形成する。その結果、エレメント20は、核分裂時、軸方向に成長し、引き伸ばされたエレメント20は、自由に上部タイプレート80内に伸びることができる。図4に示されるように、ピン70aは、エレメント20の中心部に遷移する。図4及び5は、アッセンブリ10の個々の燃料エレメント/棒20を示す。図5に示されるように、燃料エレメント20の引き伸ばされた中心部は、4つの分葉を持つ断面となる。エレメント20の断面は、実質的に、エレメント20の長さ全体で、均一のままである。各燃料エレメント20は、燃料カーネル100を有する。燃料カーネル100は、高融点金属及び核分裂性物質を含む燃料物質を含む。高融点金属を備える制御材110は、燃料カーネル100の中心の長さ方向の軸に沿って配置される。制御材110は、制御材110を設けない場合にかかる空間を占めることになる核分裂性物質を除去することによって,燃料エレメント20の最も肉厚な部分の中心の温度を制限し,燃料エレメントの表面に沿った熱流束のばらつきを最小化する助けとなる。種々の実施形態においては、制御材110を完全に除去してもよい。図5に示されるように、燃料カーネル100は、高融点金属被覆材120によって囲まれる。被覆材120は、好ましくは、カーネル100の放射線誘導性の膨張に、欠陥なくカーネル100を被覆材120の外部環境に露出することなく耐えることができるほど厚く、強く、柔軟である。単数又は複数の実施形態において、被覆材120全体は、少なくとも0.3mm、0.4mm、0.5mm、及び/又は0.7mmの厚さである。単数又は複数の実施形態において、膨張による欠陥、酸化による欠陥、及び/又は前記以外の被覆材120の欠陥メカニズムの可能性を減らすため、被覆材120の厚みは、少なくとも0.4mmである。被覆材120は、図4に示されるようにカーネル100の軸方向/長さ方向の長さにわたって、環方向にすなわち、図5の断面図に示されるように、被覆材120の周囲に実質的に均一な厚みを有していてもよい。また、図5に示されるように、単数又は複数の実施形態において、被覆材120は、分葉20b間の凹交差部/領域20cより、分葉20bの頂点において厚い。例えば、単数又は複数の実施形態において、分葉20bの頂点の被覆材120は、凹交差部/領域20cの被覆材120より、少なくとも10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、125、及び/又は150厚い。分葉20bの頂点の被覆材120をより厚くすることにより、分葉20bの頂点の摩擦抵抗を改良することができる。ここで、隣接する燃料エレメント20は、後述する自己空間平面で互いに接触する。本発明の単数又は複数の実施形態において、制御材110で使用される高融点金属、燃料カーネル100、及び被覆材120は、ジルコニウムを有する。本明細書で使用されるように、ジルコニウムという用語は、純ジルコニウム又はその他の合金物質と組み合わせたジルコニウムを意味する。しかしながら、本発明の範囲から外れることなく、その他の高融点金属例えば、ニオブ、モリブデン、タンタル、タングステン、レニウム、チタニウム、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ハフニウム、ルテニウムを、ジルコニウムの代わりに使用することができる。ここで使用されるように、高融点金属の用語は、金属/合金のいずれかであって、1800°C2073Kより大きな融点を有していることを意味する。さらに、ある実施形態においては、高融点金属は、アルミニウム等の前記以外の非燃料金属とともに配置されていてもよい。しかしながら、非耐熱性の非燃料金属の使用は、低温で動作する炉心例えば、約1メートルの高さで、100MWe以下の小さな炉心に最も適している。高融点金属は、より高い動作温度で使用されることが好ましい。図5に示されるように、燃料カーネル100及び被覆材120の中心部は、らせん状のスペーサーリブ130の四分葉の輪郭である。制御材110は、リブ130で外方に突出するように形成されてもよい例えば、四角形の制御材110の角がリブ130と一致するように形成される。燃料エレメント20は、本発明の別の実施形態において、本発明の範囲から外れることなく、これより多い数の又はより少ない数のリブ130を持っていてもよい。例えば、米国特許出願公開第2009/0252278号公報の図5において一般的に示されるように、燃料エレメントは、好ましくは相互に等しく周辺に間隔をあけた3つのリブ/分葉を持っていてもよい。分葉/リブ130の数は、少なくとも部分的に、燃料アッセンブリ10の形状に依存する。例えば、四分葉エレメント20は、例えば、AP-1000で使用されえるように四角の断面形状の燃料アッセンブリ10とよく適合するworkwellwith。これに対し、三分葉の燃料エレメントは、例えば、VVERで使用されるように六角形の燃料アッセンブリとよく適合する。図9は、単数又は複数の実施形態による燃料エレメント20の各部の寸法を示す。単数又は複数の実施形態において、後述のテーブルで特定される大きさ、パラメータ、及び/又は範囲は、いずれも、本発明の範囲から外れることなく、5、10、15、20、25、30、40又は50以上増加又は減少することができる。図4に示されるように、制御材110は、リブ130と位置合わせされる四角形の角を有する真四角形の断面形状である。制御材110は、リブ130のらせん状に続くように、燃料カーネル100の軸の長さに沿って、リブ130と位置合わせされながら、らせん状を形成する。リブ130が多い又は少ない別の実施形態において、制御材110は、好ましくは、エレメント20のリブに応じた辺を有する正多角形の形状を有する。図6に示されるように、エレメント20の中央部の断面積は、好ましくは、実質的に、四角形200の面積より小さい。四角形200の一辺は、各リブ130の頂点の接線である。より包括的に説明すると、リブを有するエレメント20の断面積は、好ましくはn個の辺を有する正多角形の面積より小さい。ここで、各リブ130の頂点に、正多角形は接線となる。種々の実施形態において、エレメント20の面積と四角形又は、4つのリブ130よりも多くの又は少ない数のリブを有するエレメント20の関連する正多角形の面積との比率は、0.7、0.6、0.5、0.4、0.35、0.3である。図1に示されるように、この面積比率は、炉心隔壁30の利用可能なスペースが、燃料エレメント20によってどれだけ占められるかを概算する。より低い面積比率は、冷却材がより大きな空間で利用可能であることを意味する。冷却材は、中性子減速材として動作し、減速材と燃料の比率中性子に重要は、水力学的抵抗hydraulicdragを減らし、エレメント20から冷却材への熱の移動を増加させる。種々の実施形態において、結果として生じる減速材と燃料の比率は、従来の、円筒状の酸化ウラン棒が使用されるときの1.96に対して少なくとも、2.0、2.25、2.5、2.75、及び/又は3.0である。同様に、種々の実施形態において、燃料アッセンブリ10の流量範囲は、円筒状の酸化ウラン棒を使用する単数又は複数の従来の燃料アッセンブリの使用に対して、16大きく増加する。増加した流量範囲は、アッセンブリ10を通じて、従来の酸化ウランアッセンブりに比較して冷却材の圧力の低下を減らすことができる。これは、冷却材をアッセンブリ10を通じてくみ上げることに関して利点を有する。図4に示されるように、エレメント20は軸方向に引き伸ばされる。実施形態に示されるように、各エレメント20は、全長full-lengthのエレメントであり、下部タイプレート70は、アッセンブリ10の底部又はその周辺からアッセンブリ10の又はその周辺の上部タイプレート80への全長に亘って伸びる。種々の実施形態又は原子炉の設計において、このことは、どこにおいても1m小さな原子炉から4m以上の長さのエレメント20を生じる。したがって、典型的な原子炉では、エレメント20は、1~5mの長さである。しかしながら、エレメント20は、本発明の範囲から外れることなく、その他の大きさの原子炉に対応するように長くし又は短くすることができる。このエレメント20は全長であり、エレメント20は、また、複数の区画で全長エレメントをなすように、区画されていてもよい。例えば、4つの1mのエレメント区画20は、有効に全長エレメントを生成するように端から端まで位置合わせされていてもよい。追加タイプレート70、80は、軸方向の空間を維持する区画と区画の配置の交差部において提供される。単数又は複数の実施形態において、燃料カーネル100は、高融点金属/合金と燃料物質の組み合わせを備える。高融点金属/合金は、ジルコニウム合金を備えていてもよい。燃料物質は、低濃縮ウラン例えば、U-235ウラン-235、U-233、プルトニウム、又は後述のような低濃縮ウランと組み合わされたトリウム及び/又はプルトニウムを備えていてもよい。ここで使用されるように、低濃縮ウランという用語は、20未満の重量の核分裂性物質例えば、U-235又はU-233を含む全燃料物質を意味する。種々の実施形態において実施形態において、ウラン燃料物質は、U-235の重量において、1と20の間、5と20の間、10と20の間、及び/又は15と20の間の濃縮である。単数又は複数の実施形態において実施形態において、燃料物質は、19.7に濃縮されたU-235を備える。種々の実施形態において実施形態において、燃料物質は、体積分率が3~10、10~40、15~35、及び/又は20~30の燃料カーネル100を備えていてもよい。種々の実施形態において、高融点金属は、60~99、60~97、70~97、60~90、65~85、及び/又は70~80の体積分率の燃料カーネル100を備えていてもよい。単数又は複数の実施形態において、体積分率がこれらの範囲の少なくとも一つ内にある場合に、特定の合金の構造の物質相ダイアフラムで定義される有利な特性を有する合金が提供される。燃料カーネル100は、δ相UZr2又はδ相UZr2とa相Zrの組み合わせを備える、高合金燃料であるZr-U合金すなわち、ウラン成分より比較的高濃度の合金成分を備えていてもよい。単数又は複数の実施形態において、U-Zrの二元合金系のδ相は、燃料カーネル100の約65-81体積のジルコニウム成分約63~80原子百分率の範囲であってもよい。これらの実施形態の単数又は複数においては、燃料エレメント20が低体積でlowvolumetric、その燃料エレメント20に対して放射線照射によって膨張が引き起こされる。単数又は複数のそのような実施形態において、分裂ガスは、金属カーネル100に取り込まれる。燃料エレメント20の単数又は複数の実施形態は、従来の燃料エレメント20からのガスギャップを省略できる。単数又は複数の実施形態において、低合金a相のみの構造が用いられた場合、そのような膨張が発生することは少ない例えば、低合金a相U-10Zr燃料が用いられた場合、単位原子百分率の燃焼度ごとに少なくとも10、20、30、50、75、100、200、300、500、1000、1200、1500、又はこれ以上の体積百分率の減少となる。本発明の単数又は複数の実施形態において、燃料エレメント20又はカーネル100の放射線照射による膨張は、単位原子百分率の燃焼度あたり,20体積、15体積、10体積、5体積、4体積、3体積、及び/又は2体積未満である。単数又は複数の実施形態において、膨張は,単位原子百分率の燃焼度ごとに体積で1程度であることが期待される。単数又は複数の本発明の別の実施形態において、燃料カーネルは、上述のU-Zr燃料カーネル100と同じ又は類似の体積のプルトニウム-ジルコニウム二元合金、又は、上述のU-Zr燃料カーネル100とは異なる体積のものに置き換えられる。例えば、カーネル100におけるプルトニウム分率は、実質的に、対応するウランベースカーネル100における対応するウラン分率より小さくてもよい。なぜなら、プルトニウムは、典型的に、核分裂同位体fissileisotopesの約60~70の重量分率を有しており、LEUウランは、核分裂性U-235同位体の20以下の重量分率を有しているからである。種々の実施形態において、カーネル100におけるプルトニウム体積分率は、隣接する高融点金属の体積分率で15、10及び/又は5未満であってもよい。本発明の単数又は複数の実施形態による高合金カーネル100の使用は、放射線照射時の分裂ガスの有利な残留advantageousretentionになることがある。酸化燃料及び低合金金属燃料は、典型的に、充分な分裂ガスを放出するが,このガスの放出は、通常は燃料棒のプレナムplenumに放出された分裂ガスを含有させることにより,で燃料構造によって調整される。これとは対照的に,本発明の単数又は複数の実施形態による燃料カーネル100は、分裂ガスを開放しない。これは、燃料カーネル100の低動作温度,及び,分裂ガス原子特に、Xe及びKrが固体核分裂性物のように振舞うという事実に少なくとも部分的に基づくものである。単数又は複数の実施形態において、分裂ガスの気泡形成及び粒子境界に沿った燃料カーネル100外への移動は起きない。単数又は複数の実施形態において、充分に高い温度で、小さな数ミクロンの径の分裂ガスの気泡が形成される。しかしながら、本発明の単数又は複数の実施形態において、これらの気泡は、燃料カーネル100内に隔離されており、分裂ガスの開放を容易にする相互接続したネットワークを形成しない。燃料カーネル100と被覆材120の冶金による接着は、分裂ガス開放の追加の障壁を提供する。種々の実施形態において、単数又は複数の燃料エレメント20の燃料カーネル100又は、被覆材120又は、燃料エレメント20のその他の適切な部分は、ガドリニウム、ホウ素、エルビウム、その他の適切な中性子吸収物質のような可燃性中性子吸収物質と合金化され、統合可燃性中性子吸収物質燃料エレメントを形成する。燃料アッセンブリ10の異なる燃料エレメント20は異なる可燃性中性子吸収物質及び/又は異なる量の可燃性中性子吸収物質を利用する。例えば、燃料アッセンブリ10の燃料エレメント20の一部例えば、75未満、50未満、20未満、1~15、1~12、2~12等は、25、20、及び/又は15重量以下例えば、1~25重量、1~15重量、5~15重量等のGdを有するカーネル100を含む。燃料アッセンブリ10のその他の燃料エレメント20例えば、10~95、10~50、20~50、Gdを利用する燃料エレメントより多くの燃料エレメント20は、10又は5重量以下0.1~10.0重量、0.1~5.0重量等のErを有するカーネル100を含む。種々の実施形態において、カーネル100で可燃性中性子吸収物質を含まない燃料エレメント20に対して、可燃性中性子吸収物質は高融点金属よりむしろ燃料物質を置換する。例えば、カーネル100が65体積のジルコニウム及び35体積のウランを含み、可燃性中性子吸収物質を含まない燃料エレメント20の実施形態において、燃料エレメント20は、16.5体積のGd、65体積のジルコニウム、及び18.5体積のウランを含むカーネル100を含む。単数又は複数のその他の実施形態において、可燃性中性子吸収物質は、燃料物質よりも高融点金属を置換する。単数又は複数のその他の実施形態において、燃料カーネル100の可燃性中性子吸収物質は、高融点金属及び燃料物質をその割合に応じて置換する。したがって、これらの種々の実施形態において、燃料カーネル100の可燃性中性子吸収物質は、可燃性中性子吸収物質の存在によってこれらの物質が配置されたUZr2合金又はZr合金の相を変化させないように、δ相のUZr2又はa相のZrのなかに配置されていてもよい。可燃性中性子吸収物質を有するカーネル100を有する燃料エレメント20は、炉心で使用される単数又は複数の燃料アッセンブリ10燃料エレメント20の一部をなす例えば、0~100、1~99、1-50等。例えば,可燃性中性子吸収物質を有する燃料エレメント20は、動作サイクルの早い段階で、電力分配制御を提供するため、及び、溶解ホウ素濃度を減らすため、可燃性中性子吸収物質を有さない燃料エレメント20を含むアッセンブリ10の燃料アッセンブリ格子内の適した場所に配置されていてもよい。同様に、可燃性中性子吸収物質を有する燃料エレメント20を含む選択燃料アッセンブリ10は、動作サイクルの早い段階で、電力分配制御を提供するため、及び、溶解ホウ素濃度を減らすため、可燃性中性子吸収物質を有する燃料エレメント20を含まないアッセンブリ10に対して、炉心の最適な場所に配置されていてもよい。かかる統合可燃性吸収体を使用することによって、動作寿命を容易に延長することができるようになる。追加的に及び/又は代替的に、可燃性中性子吸収物質棒を有する分離非燃料は、例えば、燃料エレメント20に隣接し、単数又は複数の燃料エレメント20に代わり、制御棒を受け付けない燃料アッセンブリ10のガイド管に挿入され、燃料アッセンブリ10に含まれていてもよい。単数又は複数の実施形態において、そのような非燃料可燃性中性子吸収物質棒は、バブコックアンドウィルコックスBabcockandWilcox又はウェスティングハウスWestinghouseが設計した炉で使用されるものに類似するスパイダーアッセンブリの形状に構成することができる可燃性中性子吸収物質棒アッセンブリBPRAという。これらは、制御棒ガイド管に挿入され、選択燃料アッセンブリ10に固定される。ここで、反応制御の動作の最初のサイクルのための制御バンクbanksは存在しない。可燃性中性子吸収物質群が使用される場合、燃料アッセンブリが次の燃料サイクルに再配置されると、可燃性中性子吸収物質群は取り除かれる。可燃性中性子吸収物質棒を有する分離非燃料が単数又は複数の燃料エレメント20の代わりに配置される別の実施形態において、非燃料可燃性中性子吸収物質棒は、燃料アッセンブリ10内に残り、燃料アッセンブリ10が利用不能となると、その他の燃料エレメント20とともに排出される。燃料エレメント20は、粉末冶金共押出を通じて製造される。典型的に、燃料カーネル100の粉末高融点金属及び粉末金属燃料物質カーネル100に含まれる場合は、粉末可燃性中性子吸収物質であってもよいは混合され、制御材110の空白は、粉末の混合内に配置され、粉末と制御材110の組み合わせは、例えば、混合を焼結するために種々の時間間隔で様々な温度に加熱された型のなかで燃料炉心ストック/ビレットbilletに押圧され、焼結される。制御材110の空白は、最終的に形成される制御材110と同じ又は類似の断面形状を有していてもよい。また、制御材110の空白は、押出により、制御材110の意図される断面形状に変形するように設計された形状を有していてもよい。制御材110及び焼結燃料カーネル100物質を含む燃料炉心ストックは、封止された管基部を有し、開口した他端部を有する中空被覆材120管に挿入される。他端部の開口は、ビレットを形成するために、被覆材と同じ物質で製造された端部プラグによって封止される。ビレットは、円筒状に形成されてもよく、例えば、図5及び図9に示されるように、エレメント20の最終的な断面積により近い形状に形成されてもよい。ビレットは、最終的に形成されるカーネル100、被覆材110、及び制御材120を含み、エレメント20を製造するためにセットされた型により、温度及び圧力のもと共押出される。非円筒状の制御材110を利用する種々の実施形態において、ビレットは、制御材110の角が燃料エレメント20の分葉20bと一致するように、押出プレス型に対して適切に方向付けられてもよい。押出処理は、直接押出すなわち、固定型を通じてビレットを動かす又は非直接押出すなわち、固定ビレットに対して、型を動かすのどちらかで実行される。この処理により、燃料カーネル100と冶金接着された被覆材120が得られる。この被覆材120は、燃料カーネル100からの被覆材120の剥離のリスクを減らす。被覆材120の管と端部プラグは互いに冶金接着され、被覆材120の燃料カーネル100を封止する。高融点金属の高い融点は、粉末冶金をこれら金属から加工エレメントを選択する方法とすることを意図する燃料エレメント10で使用される。単数又は複数の別の実施形態において、燃料エレメント20の燃料炉心ストックは、焼結の代わりに、鋳造によっても製造できる。粉末の又は一体のmonolithic高融点金属及び粉末の又は一体の燃料物質カーネル100に含まれる場合は、粉末可燃性中性子吸収物質であってもよいは混合され、型に鋳造される。型は、鋳造カーネル100に制御材-空白-形成ボイドを生成する。制御材110の空白が、カーネル100が鋳造されたあとに、押し出されるビレットを形成するように被覆材120が追加されるのと同様に、挿入される。燃料エレメント20を製造する残りのステップは、鋳造の代わりに焼結を利用する上述の実施形態と同じ又は類似のままでよい。後に続く押出により、制御材110とカーネル100の間及びカーネル100と被覆材120の間の冶金接着が得られる。単数又は複数の別の実施形態において、燃料エレメント20は、粉末金属燃料物質の代わりに、粉末セラミック燃料物質を利用して製造される。残りの製造ステップは粉末金属燃料物質を用いる実施形態に関する上述のものと同じであってよい。種々の金属燃料の実施形態及びセラミック燃料の実施形態において、製造プロセスにより、金属非燃料物質のマトリクスに配置された燃料物質を備える燃料カーネル100を得ることができる。単数又は複数の金属燃料の実施形態において、結果物である燃料カーネル100は、金属燃料物質の合金及び金属非燃料物質のマトリクス例えば、ウラン-ジルコニウム合金を備える金属燃料合金カーネルを備える。単数又は複数のセラミック燃料の実施形態において、カーネル100は、金属非燃料物質のマトリクスに例えば、全体に分散され配置される燃料物質を備える。種々の実施形態において、製造プロセスで使用されるセラミック燃料物質は、粉末ウラン又は酸化プルトニウム、粉末ウラン又は窒化プルトニウム、粉末ウラン又は炭化ルトニウム、粉末ウラン又は水素化プルトニウム、又はそれらの組み合わせを備えていてもよい。管にUO2ペレットが配置される従来のUO2燃料エレメントに対して、本発明の単数又は複数の実施形態による製造方法により、非燃料物質の固体マトリクス例えば、ジルコニウムマトリクスに配置されるセラミック燃料を得ることができる。図4に示すように、らせん状リブ130の軸方向のコイルピッチは、燃料エレメント断面における対角距離に等しい間隔で配置された近接する燃料エレメント10の軸の配置の状態に応じて選択され、燃料エレメントの長さの5から20である。一実施形態において、ピッチすなわち、分葉/リブが一回りする軸方向の長さは、約21.5cmであり、エレメント20の全活動長さは、約420cmである。図3に示されるように、底部で下部タイプレート70によって、頂部で上部タイプレート80によって、及び炉心の高さに対して、炉心隔壁30によって、燃料エレメント10は、縦方向の配置の安定性が提供される。図1に示されるように、燃料エレメント10は、隣接するいずれか2つの燃料エレメント10が、少なくとも燃料エレメントの束のひとつの断面で、2つの隣接する燃料エレメント10の軸を通過する対称な共通の面を有するように周方向の向きを有している。図1に示されるように、燃料エレメント20のらせん状の捻じれは、その向きとともに、単数又は複数の自己空間を確保する。図1に示されるように、そのような自己空間平面において、隣接するエレメント20のリブは、相互に接触して、エレメント20間に適切な空間を確保する。したがって、エレメント20の中心間の空間は、各エレメント20の角間の幅とほぼ同じとなる図5で示されたエレメントでは、12.6mmである。各燃料エレメント20の分葉20bの数と、燃料エレメント20のそれぞれの幾何学的配置によって、全ての隣接する燃料エレメント20又は隣接する燃料エレメント20の一部だけが、接触することとなる。例えば、四分葉の実施形態に示されるように、各燃料エレメント20は、各自己空間平面において、4つの全ての燃料エレメント20と接触する。しかしながら、燃料エレメントが、亀甲に配列される三分葉の燃料エレメントの実施形態では、各燃料エレメントは、与えられた自己空間平面において、6つの隣接する燃料エレメントのうち3つとだけ接触することとなる。三分葉の燃料エレメントは、次の軸方向の空間の自己空間平面においてすなわち、先の自己空間平面からの回転オフセットの1/6、その他の3つの燃料エレメントと接触することとなる。n個の燃料エレメントが特定の燃料エレメント20に隣接するn分葉のエレメント20において、自己空間平面は、1/nらせん回転毎に存在する。例えば、4つの他の燃料エレメントが隣接する四角形パターンに配置された四分葉エレメント20における1/4らせん回転ごと、3つの他の燃料エレメントが隣接する3角形パターンに配置された三分葉エレメント20における1/3らせん回転ごとすなわち、燃料エレメントの周囲で120度ごとである。らせんのピッチは、燃料エレメント20の軸方向長さに亘って、より多くの又はより少ない自己空間平面を生成するために変化してもよい。一実施形態において、各四分葉燃料エレメント20は、燃料エレメント20の束の軸方向長さに亘って複数の自己空間平面が存在するように、複数の捻じれを有する。ここで示された実施形態において、全てのエレメント20は同じ方向に捻じれている。しかしながら、別の実施形態において、本発明の範囲から外れることなく、隣接するエレメント20は反対の方向に捻じれていてもよい。燃料棒に沿う自己空間平面数の式は以下のとおりである。N=nL/hここで、Lは、燃料棒の長さ、nは、分葉リブの数及びある燃料エレメントに隣接する燃料エレメントの数、hは、らせん捻じれのピッチである。この式は、分葉の数と隣接燃料エレメントの数が同じでない場合には、わずかに異なる。自己空間の結果、燃料アッセンブリ10は、アッセンブリ10の長さに沿って適切なエレメント空間を確保する必要があるスペーサグリッドを省略することができる。スペーサグリッドを無くすることにより、冷却材は、アッセンブリ10を、より自由に流れることができる。アッセンブリ10は、有利に、エレメント20から冷却材への熱移動を増加する。しかしながら、本発明の別の実施形態において、アッセンブリ10は、本発明の範囲から外れることなく、スペーサグリッドを含む。図3に示されるように、炉心隔壁30は、燃料エレメント20の全長に沿って軸方向に伸び、エレメント20を囲む管状シェルを形成する。しかしながら、本発明の別の実施形態において、炉心隔壁30は、燃料エレメント20を囲む軸方向空間バンドaxially-spacedbandsを有していてもよい。単数又は複数のそのようなバンドは、軸方向に、自己空間平面と一致する。軸方向に伸びる角支持部は、バンドを支持し、バンドの位置を維持し、アッセンブリを強化するため、そのような軸方向の空間バントの間に伸びてもよい。その代わり及び/それに加えて、孔が、支持のため、炉心隔壁30が必要又は望まれていないような場所で、異なった管状/多角形状の炉心隔壁30に切り込まれていてもよい。全炉心隔壁30の使用は、分離冷却材が各燃料アッセンブリ10を流れるのに対してより優れた制御を容易に行うことができる。逆に、バンド又は孔を有する炉心隔壁の使用は、冷却材の隣接する燃料アッセンブリ10とよりよい混合を容易にすることができる。隣接する燃料アッセンブリ10間の冷却材の温度勾配を減らす効果がある。図1に示すように、炉心隔壁30の断面周囲は、アッセンブリ10が使用される炉を収容する形状となっている。AP-1000のような四角形の燃料アッセンブリを使用する炉において、炉心隔壁は、四角形の断面を有する。しかしながら、炉心隔壁30は、また、使用される炉によって、適切などのような形状を有することもできる例えば、VVER炉で使用される六角形状例えば、米国特許出願第2009/0252278号の図1に示される。。ガイド管40は、炭化ホウ素B4C、銀‐インジウム‐カドミウムAg,In,Cd、チタン酸ジスプロシウムDy2O3Ti02又はその他の適切な合金又は反応制御で使用される物質不図示及び炭化ホウ素、酸化ガドリニウムGd203又はその他の適切な物質不図示に基づき、制御吸収体の挿入を提供し、軸方向に弾性変位可能な上部ノズル50に配置される。ガイド管40は、ジルコニウム合金を備える。例えば、図1に示されるガイド管40の配置は、AP-1000炉で使用される配置である例えば、24個のガイド管が、17×17のグリッドに示される部分で2つの環状列に配置される。。フレーム25の形状、大きさ、特徴は、アッセンブリ10が使用される特定の炉心に依存する。当業者は、適切な形状及び大きさとした燃料アッセンブリ10のフレームをどのように製造するのか理解できるであろう。例えば、フレーム25は、従来の発電所の炉心の酸化ウラン又は混合酸化燃料アッセンブリに代わる炉心に適合するように形成され、構成されてもよい。原子力発電所は、2010以前に実際に使用されていた炉心設計例えば、2,3又は4-ループPWR、BWR-4を備えることができる。また、原子力発電所は、特に燃料アッセンブリ10での使用のため全く新しい設計であってもよい。上述のように、説明された燃料アッセンブリ10は、AP-1000又はEPR炉で使用するために設計される。アッセンブリは、燃料エレメント20の17×17配列を含み、24個の燃料エレメント20は、上述の通り、EPRにおける合計265個の燃料エレメント20又はAP-1000における264個の燃料エレメント20のため、ガイド管40と置換されるAP-1000においては、ガイド管と置換される24個の燃料エレメントに追加して、中央の燃料エレメントは、インストルメント管instrumentedtubeと置換される。。エレメント20は、好ましくは、燃料アッセンブリ10の全核分裂性物質の100を提供する。または、アッセンブリ10の核分裂性物質のいくつかは、エレメント20以外の燃料エレメント例えば、分葉を有しない燃料エレメント、酸化ウランエレメント、エレメント20とは異なる燃料比及び/又は濃縮を有するエレメントにより提供されてもよい。種々の別の実施形態において、燃料エレメント20は、燃料アッセンブリ10の全核分裂の、少なくとも50、60、70、75、80、85、90、及び/又は95の量を提供する。本発明の単数又は複数の実施形態による金属燃料エレメント20の使用は、ウェスティングハウスが設計したAP-1000、AREVAが設計したEPR炉のような沸騰水型原子炉及び加圧水型原子炉を含む軽水原子炉LWRで従来使用されていた酸化ウラン又は混合酸化燃料を超えた利点をもたらす。例えば、単数又は複数の実施形態において、現在既存のLWR又は新しいLWRで使用されている従来提案されていた標準的な酸化ウラン燃料及び燃料アッセンブリの代わりに、全金属燃料エレメント20及び/又は燃料アッセンブリ10を用いることにより、標準的な酸化ウラン又は混合酸化燃料で動作するLWRの電力定格は約30までの割合で増加する。標準的な酸化ウラン燃料で動作するLWRの電力定格の増加の重要な制約のひとつは、燃料が利用する円筒状の燃料エレメントの小さな表面積であった。円筒状の燃料エレメントは、どのようなタイプの燃料エレメント断面輪郭の体積の割合に対しても最も小さな表面積を有している。標準的な酸化ウラン燃料のその他の制約は、燃料エレメントが許容可能な燃料性能基準を満たしている間にも、おそらく達してしまう比較的低い燃焼性であった。結果として、標準的な酸化ウラン又は混合酸化燃料に関連するこれらのエレメントは、既存の炉の電力定格の増加の程度を大きく制限していた。全金属燃料エレメント20の単数又は複数の実施形態は、上記制限を克服する。例えば、上述のとおり、スペーサグリッドを無くすことにより、水圧耐性を減少し、従って、エレメント20から第1冷却材への冷却材の流れと熱の流れを増加することができる。燃料エレメント20のらせん状の捻じれは、冷却材の混合及び乱流を増加し、また、エレメント20から冷却材への熱の流れも増加する。予備的中性子解析及び熱水力解析は、本発明の単数又は複数の実施形態による以下のことを示す:LWR炉の熱出力定格は、30.7以上の割合で増加可能である例えば、EPR炉の熱出力定格は4.59GWthから6.0GWthまで増加できる。ウラン-ジルコニウム混合での25のウラン体積分率及び19.7U-235濃縮で,四分葉金属燃料エレメント20の構造を有するEPR炉心は、バッチbatch毎に18ヶ月に1度に72個の燃料アッセンブリが置換されたら、増加した熱出力定格6.0GWthで、約500~520の定格出力運転日数EFPD動作でき、バッチbatch毎に18ヶ月に1度に80個の燃料アッセンブリが置換されたら、540~560のEFPDとなる。多葉性の燃料エレメントの増加した表面積により、増加した電力定格である6.0GWthであっても、多葉性の燃料エレメント平均的な表面の熱の流れは、4.59GWthの熱出力定格で動作する円筒状の酸化ウラン燃料エレメントより4~5低く示される。このことは、重大な熱の流れ例えば、PWRでの核沸騰率からの増加した逸脱又はBWRでの重大な電力率を制限する最大分率に関し、増加した安全率safetymarginを提供する。さらに、このことは、可燃性中性子吸収物質を有する各アッセンブリの12個の燃料エレメントの使用を可能性とする。可燃性中性子吸収物質は、サイクルの始まりでの過度の反応又を取り除き、炉心の加熱時のドップラー効果DopplerEffectを増加させるために使用できる。したがって、燃料アッセンブリ10は、従来の酸化ウラン又は混合酸化燃料アッセンブリより低い燃料動作温度で、より大きな熱出力を提供することができる。アッセンブリ10の増加した出力を利用するために、従来の発電所例えば、より広い及び/又は追加の冷却材ポンプ、蒸気発生器、熱交換器、加圧器、タービンは改善される。確かに、単数又は複数の実施形態において、この改善により、既存の発電所で、30~40大きな電力を得ることができる。そのような可能性は、2つめの炉を建設する必要を回避することができる。改修の費用は、増加した電力出力により間もなく支払うpayことができる。また、新しい発電所は、アッセンブリ10のより高い熱出力を扱い、利用するのに適切な特徴を含むように建設することができる。さらに、本発明の単数又は複数の実施形態は、大きな改修を行うことなく、既存の炉システムを使用して標準的な酸化ウラン又は混合酸化燃料を用いた場合と同じ電力定格でLWRが動作するのを可能にする。例えば、一実施形態において:EPRは、従来の酸化ウラン燃料が使用された場合と同じ電力出力を有することとなる。:4.59GWt;ウラン-ジルコニウムでの25のウラン体積分率及び約15U-235濃縮で、四分葉金属燃料エレメント20の構造を有するEPR炉心は、バッチbatch毎に72個の燃料アッセンブリが置換されたら、約500~520の定格出力運転日数EFPDs動作でき、バッチbatch毎に80個の燃料アッセンブリが置換されたら、540~560のEFPDとなる。エレメント20の平均的な表面の熱の流れは、従来の酸化ウラン燃料の円筒状の棒に比べて約30の割合で減少する例えば、39.94v.57.34W/cm2。アッセンブリ10を通じての冷却材の温度上昇例えば、流入温度と流出温度の違い及びアッセンブリ10を通る冷却材の流量は、従来の燃料アッセンブリとほぼ同じままであるので、減少した平均的な表面の熱の流れは、重大な熱の流れに関しての安全率の増加に貢献する対応する燃料棒表面温度の減少となる例えば、PWRでの核沸騰率からの増加した逸脱i又はBWRでの重大な電力率を制限する最大分率。それに加えて及び/又はそれの代わりに、本発明の単数又は複数の実施形態の燃料アッセンブリ10は、段階的/はしご的に、従来の燃料アッセンブリの代わりの炉心となる。その過渡期において、従来の燃料アッセンブリとして比較可能な同等な核分裂性/中性子性/熱出力を有する燃料アッセンブリ10は、徐々に、そして発電所の動作パラメータは代えることなく、後に続く燃料の変更を経て、そのような従来の燃料アッセンブリと取って代わることができる。したがって、燃料アッセンブリ10は、改造して、既存の炉心に取り付けることができる。このことは、過渡期には重要であるすなわち、燃料アッセンブリ10の可能性を有する炉心でスタートし、徐々に燃料アッセンブリ10の完全な炉心に移行していく。。さらに、アッセンブリ10の分裂性負荷は、発電所のオペレータが希望する特別な移行にも対応することができる。例えば、各分裂性負荷は、炉の熱出力を増加するため、アッセンブリ10が取って代わる従来の燃料アッセンブリの使用に対して0~30いずれかの又はそれ以上の範囲で、適切に増加することができる。したがって、発電所のオペレータは、改良時の種々のタイミングで、既存の発電所のインフラ又は発電所の能力に基づいて、特定の出力の改良を選択することができる。燃料アッセンブリ10及び燃料エレメント20の単数又は複数の実施形態は、本発明の範囲から外れることなく、軽水炉に対して高速炉で使用することができる。高速炉において、燃料カーネル100の非燃料金属非燃料物質は、好ましくは、高融点金属、例えば、モリブデン合金例えば、純モリブデン又はモリブデンとその他の物質との組み合わせであり、被覆材120は、好ましくは、ステンレス鋼その種々の合金を含む又はそのような炉の冷却材で使用するのに適したその他の物質例えば、ナトリウムである。そのような燃料エレメント20は、上述の共押出処理で製造することができ、又は、その他の適切な方法例えば、真空{しんくう}溶解によって製造することも可能である。図7A、7B、及び8で示されるように、本発明の単数又は複数の実施形態によって、燃料アッセンブリ510は、CANDU炉のような加圧重水炉500図8参照で使用することもできる。図7A及び7Bに示されるように、燃料アッセンブリ510は、フレーム520に搭載される複数の燃料エレメント20を備える。フレーム520は、例えば、via溶接、静合interferencefit、エレメント20を下部タイプレート70に取り付ける上述の種々の取り付け方法のいずれかによって燃料エレメント20の対向する軸方向端部を搭載する2つのエンドプレート520a、520bを備える。燃料アッセンブリ510で使用されるエレメント20は、典型的に、アッセンブリ10で使用されるエレメント20より大幅に短い。種々の実施形態及び炉500によると、炉500で使用されるエレメント20及びアッセンブリ510は約45.72cm18インチの長さである。エレメント20は、自己空間平面がエレメント20に空間を維持するように、アッセンブリ10に関し上述した態様でアッセンブリ510で相互に関連して位置することができる。また、アッセンブリ510のエレメント20は、隣接するエレメント20が相互に接触しないように、エレメント20の空間を維持するために、代わりに全体的にフレーム520に依存して、相互に空間を空けていてもよい。また、種々の位置で、隣接するエレメント20に接触し、エレメント空間20を維持するために、エレメント20の軸方向長さに沿って、例えば、棒空間を維持するために、スペーサが加圧重水炉の従来の燃料アッセンブリの従来の燃料棒で使用されるのと類似の態様で、スペーサがエレメント20又はそのリブに取り付けられてもよい。図8に示されるように、アッセンブリ510は、炉500のカランドリア管500aに送られる当該技術分野において、カランドリア500と参照する場合もある。炉500は、重水500bを減速材及び第1冷却材として用いる。第1冷却材500bは、管500aを通って、熱交換器まで、水平に循環する。熱交換器では、熱が、典型的にはタービンを介して、電力を生成するために使われる第2冷却材のループに移動させられる。燃料アッセンブリ搭載機構図示せずは、燃料アッセンブリ510をカランドリア管500の一方に搭載し、管500aの反対側から使用済みアッセンブリ510を押し出す。この動作は,典型的には、炉500を動作させながら行われる。燃料アッセンブリ510は、既存の従来の加圧重水炉例えば、CANDU炉の従来の燃料アッセンブリ当該技術分野では、燃料束として知られるに直接取って代わるように設計されてもよい。このような一実施形態において、アッセンブリ510は従来のアッセンブリ/束に代わる炉500内に送られる。そのような燃料アッセンブリ510は、取って代わられる従来のアッセンブリと類似の中性子/熱特性を有するように設計されてもよい。また、燃料アッセンブリ510は、熱出力の改良を提供するよう設計されてもよい。そのような改良の実施形態において、新たな又は改善された炉500は、より高い熱出力を収容できるように設計できる。本発明の種々の実施形態において、従来の原子炉の従来の燃料アッセンブリに代わるように、燃料アッセンブリ10は設計される。例えば、図1に示される燃料アッセンブリ10は、特に、UO2燃料棒の17×17の配列を利用する従来の燃料アッセンブリに代わるように設計される。アッセンブリ10のガイド管40は、従来の燃料アッセンブリで使用されるのと全く同じ位置に残され、燃料エレメント20の全てが同じ大きさの場合、従来のUO2燃料アッセンブリと燃料アッセンブリ10の単数又は複数の実施形態例えば、12.6mmピッチの間で燃料エレメント/棒間のピッチは変わらない。すなわち、燃料エレメント20の長さ方向の軸は、従来のUO2燃料棒の長さ方向の軸が従来の比較可能な同等な燃料アッセンブリ内にある場合と同じ位置に配置される。種々の実施形態において、燃料エレメント20は、比較可能な同等なUO2燃料棒より大きな外接径典型的なUO2燃料棒の外径が9.5mmに対して、例えば、12.6mmを有してもよい。結果として、図1に示される自己整合平面において、燃料エレメント20に占められる空間の断面長さ及び幅は、従来の燃料アッセンブリの従来のUO2燃料棒のものよりやや大きくてもよい例えば、燃料アッセンブリ10について214.2mm例えば、17個の燃料エレメント20×燃料エレメントごとの外接径が12.6mm、相互に12.6mmピッチで離れた9.5mmのUO2燃料棒の17×17の配列を有する従来のUO2燃料アッセンブリについて211.1mmである。従来のUO2燃料アッセンブリにおいて、スペーサグリッドは、燃料棒を囲み、従来の燃料アッセンブリ全体の断面積のエンベロープenvelopeを、214mm×214mmに増加させる。燃料アッセンブリ10において、炉心隔壁30は、同様に、燃料アッセンブリ10の断面積エンベロープを増加させる。炉心隔壁30は、適した厚みである例えば、0.5mm又は1.0mmの厚さ。1.0mmの厚みの炉心隔壁30を利用する一実施形態において、燃料アッセンブリ10の一実施形態の全断面積エンベロープは、216.2mm×216.2mmであってもよい例えば、214mmは17個の12.6mm径の燃料エレメント20に炉心隔壁30の1.0mmの厚みの2倍を追加する。結果として、本発明の単数又は複数の実施形態に従い、燃料アッセンブリ10は、典型的なUO2燃料アッセンブリ214mm×214mmより、わずかに大きくてもよい例えば、216.2mm×216.2mm。このより大きな寸法によって、アッセンブリ10は,従来のUO2燃料アッセンブリで使用するために設計された単数又は複数の従来の炉の燃料アッセンブリ位置に適合しにくくなる。このサイズの変化に対応するため、新しい炉は、本発明の実施形態に従って、より大きな寸法の燃料アッセンブリ10を収容するように構成及び建設される。本発明の別の実施形態において、全ての燃料エレメント20の外接径は、燃料アッセンブリ10の全体の断面積を減少するため、わずかに減少することができる。例えば、燃料エレメント20の外接径は、燃料アッセンブリ10によって占められる空間の全断面積が従来の214mm×214mm燃料アッセンブリに比較可能な相当するままであるように、0.13mm~12.47mmで減少することができるすなわち、17個の燃料エレメント20の12.47mmの径に2つの炉心隔壁の1.0mmの厚みを足し、合計が約214mmとなる。17×17の配列の大きさの減少は、従来の燃料アッセンブリでのガイド管位置に対して、燃料アッセンブリ10でのガイド管40の位置をわずかに変える。管40の位置のわずかな変化を収容するため、対応する制御棒配列の位置及び炉における制御棒駆動機構を、同様に、ガイド管40の位置の変化を収容するため移動させる。また、充分なクリアランスと公差が、従来の炉の制御棒に提供される。従来ように配置される制御棒は、燃料アッセンブリ10の管40のわずかな移動に適切に適合できる。また、周辺の燃料エレメント20の径は、アッセンブリ10全体が従来の燃料アッセンブリのために設計された従来の炉に適合するように、わずかに減らすことができる。例えば外側の行の燃料エレメント20の外接径は、燃料アッセンブリの全体の大きさが214mm×214mm例えば、15個の12.6mmの燃料エレメント20に、2個の11.5mmの燃料エレメント20と、2個の1.0mmの厚みの炉心隔壁30を足す。となるように、1.1mmの割合で減らすことができる。また、燃料エレメント20の外側の2行の外接径は、燃料アッセンブリ全体の大きさが214mm×214mm例えば、13個の12.6mmの燃料エレメント20に、4個の12.05mmの燃料アッセンブリと2個の1.0mmの厚みの炉心隔壁30を足す。のままであるように、0.55mmの割合で減らすことができる。それぞれの実施形態において、ガイド管40が従来の炉の制御棒の配列及び制御棒駆動機構と一致するように、燃料エレメント20ガイド管40の中央の13×13の配列のピッチと位置は変更されない。図10は、本発明の別の実施形態による燃料アッセンブリ610を示す。種々の実施形態において、燃料アッセンブリ610は、種々の従来のUO2燃料アッセンブリで使用するように設計された炉の制御棒の位置を維持しつつ、従来の炉の従来のUO2燃料アッセンブリに代わるように設計される。燃料アッセンブリ610は、通常、図1で示し、説明された燃料アッセンブリ10に類似するが、制御棒の位置や制御棒駆動機構を変更することなく、アッセンブリ610が単数又は複数の既存の炉の種類によりよく適合するのを助けるように幾つかの相違を有する例えば、17×17の配列のUO2棒を利用するウェスティングハウスの燃料アッセンブリの設計を使用する炉。図10に示されるように、燃料アッセンブリは、種別の17×17の配列を有する。中央の15×15の配列は、図1に示す類似の燃料アッセンブリ10に関して上述したとおり、200の燃料エレメント20及び25個のガイド管40によって占められる。特定の炉の設計によって、中央のガイド管40は、炉の設計が中央管40を利用しないものである場合、追加の燃料エレメント20に代えることもできるすなわち、201個の燃料エレメント20と24個のガイド管40である。ガイド管40の位置は、従来のUO2燃料アッセンブリで使用するように設計された炉で使用されるガイド管の位置に対応する。燃料アッセンブリ610の17×17の配列/パターンの周辺位置すなわち、横方向に燃料エレメント20から外側に配置された位置は、64個のUO2燃料エレメント/棒650によって占められる。当該技術分野で知られているように、燃料棒650は、中空棒に配置された標準的なUO2ペレット燃料を備えていてもよい。UO2ペレット燃料は、U-235で、20未満、15未満、10未満、及び/又は5未満に濃縮されてもよい。棒650は、従来のUO2燃料アッセンブリに配置された空間にアッセンブリ610がより適合するように、燃料アッセンブリ610の断面積寸法全体をわずかに減少させる燃料エレメント20の外接径よりわずかに小さい径例えば、9.50mmを有していてもよい。ここで示された実施形態において、燃料棒/エレメント650は、UO2ペレット燃料を備える。しかしながら、燃料棒/エレメント650は、代わりに、単数又は複数の核分裂性及び/又は核原料物質例えば、トリウム、プルトニウム、U-235、U-233、それらのいずれかの組み合わせのその他の適切な組み合わせを利用してもよい。そのような燃料棒/エレメント650は、金属及び/又は酸化燃料を有していてもよい。単数又は複数の別の実施形態において、燃料棒650は、64の周辺位置の全てより少ない位置を占める。例えば、周囲の下の行及び右の列は燃料エレメント20に占められ、燃料棒650は、周囲の上の行及び左の列を占めていてもよい。また、燃料棒650は、燃料アッセンブリのその他の2辺を占めていてもよい。炉心隔壁30は、燃料アッセンブリ周辺の追加の燃料エレメント20を囲むために変更されてもよい。そのような変更された燃料アッセンブリは、相互に隣接するように配置されてもよい。ひとつのアッセンブリ周辺の燃料エレメント650の行/列は、常に、隣接する燃料アッセンブリの燃料エレメント20の行/列に隣接する。結果として、燃料アッセンブリの追加の空間が、隣接するアッセンブリのインターフェースがわずかに燃料エレメント650をインターフェース側の周辺に含むアッセンブリに向かって移動するという事実により提供される。そのような変更は、燃料アッセンブリ610が提供するよりも、高い熱出力の燃料エレメント20のより多くの使用を提供することができる。炉心隔壁30は、燃料エレメント20の配列を囲み、エレメント20をエレメント650から分離する。ノズル50、60、炉心隔壁30、それらの間に形成された冷却材の通路、エレメント20及びエレメント650を通じての相対応力低下、及び/又はエレメント650を囲む後述するスペーサグリッド660を通じての増加した圧力低下により、炉心隔壁30外で比較的低い熱出力の燃料棒650を過ぎる流量に比べて、炉心隔壁30内でより高い熱出力の燃料エレメント20を通過するより高い冷却材の流量を得ることができる。通路及び/又は通路内の通行口は、相対熱出力と設計された動作温度に基づいて、エレメント20及び650を通過する冷却材の相対流量を最適化するために、設計することができる。種々の実施形態において、燃料アッセンブリ610の燃料エレメント20の減速材と燃料の比率は、2.7、2.6、2.5、2.4、2.3、2.2、2.1、2.0,1.9、及び/又は1.8以下である。ここで示された実施形態において、減速材と燃料の比率は、1冷却材/減速材で利用可能な炉心隔壁30内の全面積これは、例えば、ガイド管40が冷却材で満たされているとすると炉心隔壁30の全断面積から、燃料エレメント20によって占められる断面積を引くことによりによって近似される。と2炉心隔壁30の燃料エレメント20のカーネル100の全断面積との比率と等しい。本発明の別の実施形態において、炉心隔壁30は、上述のように、単数又は複数の環状のバンドで置換されてもよく、炉心隔壁30の孔と共に提供されてもよい。バンドや炉心隔壁30を使用することにより、燃料エレメント20と燃料エレメント650の間の冷却材の相互混合cross-mixingが容易になる。図10で示されたように、燃料エレメント650は、環状のスペーサグリッド660内に配置される。通常は、従来のUO2燃料アッセンブリで使用されるスペーサグリッドの外側部分に相当する。スペーサグリッド660は、炉心隔壁30に例えば、溶接、ボルト、ネジ、その他の留め具によってしっかりと連結することができる。スペーサグリッド660は、好ましくは、燃料エレメント650と燃料エレメント20の間に、中央の燃料エレメント20と同じピッチを提供するための大きさ例えば、全燃料エレメント20及び650の軸の12.6mmのピッチとする。そのような空間を提供するため、燃料エレメント650は、炉心隔壁30及びスペーサグリッド660の内側より、スペーサグリッド660の外側の近くに配置することができる。燃料アッセンブリ610及びスペーサグリッド660は、また、好ましくは、隣接する燃料アッセンブリの燃料エレメント650の間に同じピッチ例えば、12.6mmのピッチを提供できるような大きさ及び位置とされる。しかしながら、燃料エレメント20及び650のいずれかの間の空間は、本発明の範囲から外れることなく、その他の燃料エレメント20、650の間の空間に対して変化することができる。種々の実施形態において、燃料エレメント20は、少なくとも、燃料アッセンブリ610の核分裂性物質を含有する全ての燃料エレメント20、650の総体積の60、65、70、75、及び/又は80を提供する。例えば、燃料アッセンブリ610が、それぞれが約70mm2の断面積を有する201個の燃料エレメント20と、それぞれが9.5mmの径を有する64個の燃料エレメント650とを含む単数又は複数の実施形態において、燃料エレメント20は、全燃料エレメント20、650の総体積の約75.6を提供する201個の燃料エレメント20×70mm2=14070mm2;64個の燃料エレメント650×π×9.5/22=4534mm;燃料エレメント20及び650の面積は、本質的に、燃料エレメントの体積に比例;14070mm2/14070mm24534mm2=75.6。燃料アッセンブリ610の高さは、アッセンブリ610と置換することができる同等の従来の燃料アッセンブリの高さに一致する例えば、ウェスティングハウス又はAREVA炉の設計の標準的な燃料アッセンブリの高さ。上述の燃料アッセンブリ610は、ウェスティングハウス4-ループ設計、API000、又はAREVAEPRのような17×17のPWRで使用できる。しかしながら、燃料アッセンブリ610の設計は、種々のその他の炉の設計を収容するように変更できる例えば、内側の位置は燃料エレメント20、又は蒸留水炉、又は小さなモジュール炉によって占められ、六角形の外郭は、UO2棒によって占められるような六角形状の燃料アッセンブリを利用する炉の設計である。具体的な寸法は具体的な実施形態と関連して示されるが、本発明の範囲から外れることなく、種々の炉又は炉の種別と関連付けて、種々の別の寸法の燃料エレメント20、650及び燃料アッセンブリ10も使用することができる。特定の炉の設計によって、燃料アッセンブリの追加の棒の位置は、UO2棒によって置換される。例えば、燃料アッセンブリ610は、本発明の範囲から外れることなく、外周の行のみで、UO2棒を有しながら、アッセンブリ610は、また、UO2棒を、外側の2つの行で有することもできる。種々の実施形態において、燃料アッセンブリ610の燃料エレメント650を支持する部分は、燃料アッセンブリ610の燃料エレメント20を支持する部分と分離不能である。種々の実施形態において、個々の燃料エレメント20及び650は、例えば、個々の燃料エレメントの欠陥に基づき、アッセンブリ610から分離できるが燃料エレメント20は、燃料アッセンブリ610の燃料エレメント650から、ユニットとして分離することができない。同様に、ロック機構は存在しない。燃料アッセンブリの燃料エレメント650部分を、燃料アッセンブリ610の燃料エレメント20に選択的にロックする。種々の実施形態において、燃料アッセンブリ610の燃料エレメント20及び燃料エレメント650は、全燃料アッセンブリ610は、炉内で使用され、単一の使用済みユニットとして取り除かれるように、同じように設計されたライフサイクルを有している。種々の実施形態において、燃料エレメント20の増加された燃料アッセンブリ610での熱出力は、アッセンブリ610と置換される従来の全てのUO2燃料棒アッセンブリに対して電力の改良を提供できる。種々の実施形態において、電力の改良は、少なくとも、5、10、及び/又は15である。この改良は、種々の実施形態において、1~30、5~25、及び/又は10~20であってもよい。種々の実施形態において、燃料アッセンブリ610は、18ヶ月の燃料サイクルを提供するが、24ヶ月以上又は36ヶ月以上の燃料サイクルへの移行も容易にする。図10に示されるエレメント20に関連して例示された上述のパラメータを有する燃料エレメント20を使用するような燃料アッセンブリ610の一実施形態において、アッセンブリ17は、従来のUO2燃料アッセンブリに対して、下記テーブルで特定される動作パラメータのもと、17の改良を提供する。燃料アッセンブリ10、510、610は、好ましくは、地上の原子力炉90、500例えば、BWR及びPWRを含む地上のLWRS、地上の高速炉、地上の重水炉での使用のため、熱力学的に設計され、物理的に形成される。ここで地上の原子力炉90、500は、電力及び又は電力以外の目的例えば、脱塩、化学処理、蒸気発生等で使用される熱を発生するように設計される。そのような地上の原子力炉90は、その他うち、VVER、AP-1000、EPR、APR-1400、ABWR、BWR-6、CANDU、BN-600、BN-800、Toshiba4S、Monju等を含む。しかしながら、本発明の別の実施形態において、燃料アッセンブリ10、510、610は、海上の原子炉例えば、船又は潜水艦の発電所、陸上で使用される電力例えば、電気を発生する設計された浮遊発電所、その他の原子炉への適用で使用されるように設計され、使用されてもよい。前述の実施形態は、本発明の構造的及び機能的原理を示すために提供され、本発明を限定するものではない。むしろ、本発明の原理は、後述の請求の範囲の精神及び範囲内で、いずれの及び全ての変更、修正、及び/又は置換を網羅する。"