JPH04366793A - 燃料集合体及び燃料チャンネルボックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃料集合体及びその燃料
チャンネルボックスに係り、特に寿命の向上と機械的的
健全性の両立に好適な燃料集合体及び燃料チャンネルボ
ックスに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃料集合体３０は、図２０及び図
２１に示すように、複数の燃料棒３及び水ロッド４を複
数個のスペーサ５で束ね、燃料棒３の上下端を上部タイ
プレート６及び下部タイプレート７で支持した燃料束を
燃料チャンネルボックス３１に収納し、チャンネルボッ
クス３１の上端部と上部タイプレート６をチヤンネルフ
ァスナ９で結合した構造となっている。

【０００３】チヤンネルファスナ９は、燃料集合体２を
炉心に装荷した際、隣接する燃料集合体２を互いに押し
付け合い、制御棒の挿入及び引抜き操作が容易にできる
ための通路を確保している。

【０００４】燃料チャンネルボックス３１は長尺角筒管
で、以下の機能を有している。 （１）　　燃料集合体ごとに隔離された冷却材流路を形
成することにより、燃料集合体内に流れる冷却材流量を
確保し、冷却材を均一に流す。

【０００５】（２）　　制御棒を燃料集合体間に挿入及
び引抜く際の案内面を形成する。

【０００６】（３）　　燃料集合体の剛性を確保すると
共に取扱を容易にする。また、燃料チャンネルボックス
３１の上部には、前述のチヤンネルファスナ９が万一破
損した場合のバックアップとしてチヤンネルスペーサ１
０を具備している。

【０００７】原子炉運転時においては、燃料集合体３０
を流れる冷却材の流動圧のため、燃料チャンネルボック
ス３１の内外面に圧力差が生じると共に中性子照射を受
けるので、燃料チャンネルボックス３１は、外方へ膨ら
む変形を生じる。このような変形は、制御棒との間隙を
減少させて、ひいては制御棒の挿入及び引抜き操作に支
障をきたす可能性がある。このため、従来は、燃料チャ
ンネルボックス３１の肉厚を十分厚くとることによって
変形を抑えると共に、燃料チャンネルボックス３１の使
用期間を限定し対応している。

【０００８】しかしながら、中性子経済の観点からは、
燃料チャンネルボックス３１の肉厚をできる限り減らし
、炉心内に占める構造材の体積割合を減少させる方が望
ましく、また廃棄物低減の観点からも、燃料チャンネル
ボックス３１の炉内での使用期間をできる限り長くし、
使用済みの燃料チャンネルボックス３１を再使用する等
して廃棄物処理量を減少させることが望ましい。また、
近年燃料経済性向上の観点から燃料の高燃焼度化が進め
られており、この場合、燃料チャンネルボックス３１も
従来と比べ長期間にわたって使用される。

【０００９】以上のような背景から、燃料チャンネルボ
ックス３１の体積をあまり増加せずかつ変形を小さく抑
えて寿命を向上させて長期使用に耐え得る構造とする方
法として、特開昭５７−１７５２８６号公報に記載のよ
うに、燃料チャンネルボックスの内外差圧による応力が
最も高い横断面における隅部（コーナー部）の肉厚を相
対的に厚くして応力を軽減し、相対的に応力の低い辺中
央部領域を薄肉化する構造が提案されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】特開昭５７−１７５２
８６号公報に記載の方法によりそれまでの従来技術の欠
点が解消される。しかし、この従来技術では、燃料チャ
ンネルボックスを炉心に装荷した場合の上部格子板との
接触部及び燃料チャンネルボックスの上部に取付けてあ
るチャンネルスペーサ１０との関係について配慮がされ
ておらず、以下の問題点があった。

【００１１】即ち、燃料集合体３０は炉心に装荷した場
合、前述のチャンネルファスナ９により互いに押付け合
って据付けされている。またチャンネルスペーサ１０は
、チャンネルボックス上部平坦部に取付けられている。 燃料チャンネルボックス３１の上部側の上部格子板と接
する面及びチャンネルスペーサ１０取付部には、地震時
等に反力が加わる。

【００１２】前記特開昭５７−１７５２８６号公報に記
載されているチャンネルボックスは横断面の隅部の肉厚
が厚く、辺中央部の肉厚が薄いことを特徴としているが
、燃料チャンネルボックス３１の上方部分の上部格子板
と接する面、チャンネルスペーサ１０の取付部及び上部
タイプレート格子部と接する面については、地震時等の
反力を考慮すると、上部格子板と接する面では、厚肉部
及び薄肉部のサイド面全体で反力を受けるのが好ましく
、チャンネルスペーサ１０の取付け部についても、多大
な応力が集中しても、亀裂等が発生しないようにする必
要がある。

【００１３】本発明の目的は、地震時等に燃料チャンネ
ルボックスの上方部分が受ける反力による局部的な応力
及び変形を低減する燃料集合体及び燃料チャンネルボッ
クスを提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、燃料チャンネルボックスの上方部分に、そ
の横断面の肉厚断面積が長手方向中央領域の肉厚断面積
よりも大きい厚肉領域を設けたものであり、特に、横断
面のコーナ部を側壁中央部よりも厚肉にした燃料チャン
ネルボックスにおいて、燃料チャンネルボックスの上方
部分に、その横断面の側壁中央部の肉厚が前記横断面の
コーナ部の肉厚と同じである厚肉領域を設けたものであ
る。そして、好ましくは、当該厚肉領域はその横断面の
全体にわたって肉厚が一様でかつコーナ部の肉厚と同じ
にする。

【００１５】また、好ましくは、燃料チャンネルボック
スの下方部分にも上方部分と同様の厚肉領域を設ける。

【００１６】

【作用】燃料チャンネルボックスの上方部分に、その横
断面の肉厚断面積が長手方向中央領域の肉厚断面積より
も大きい厚肉領域を設けることにより、燃料チャンネル
ボックス上端部において地震時等に受ける反力を暖和し
、局部的な応力及び変形を低減する。特に、横断面のコ
ーナ部を側壁中央部よりも厚肉にした燃料チャンネルボ
ックスにおいて、燃料チャンネルボックスの上方部分に
、その横断面の側壁中央部の肉厚が前記横断面のコーナ
部の肉厚と同じである厚肉領域を設けることにより、長
手方向中央領域では内外差圧によって発生する応力が最
大となる隅部（コーナ部）のみを厚肉化するので、辺中
央部の薄肉化により体積増加を抑え、かつ横断面におい
て変形量が最大となる位置での制御棒との間隙を広くす
ると共に、燃料チャンネルボックス上端部において地震
時等に受ける反力を暖和し、局部的な応力及び変形を低
減する。

【００１７】また、燃料チャンネルボックスの下方部分
にも同様な厚肉領域を設けることにより、当該下方部分
と下部タイプレートの間からの冷却材の洩れ量を抑制し
、かつチャンネルボックスの機械的健全性を向上させる
。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明する
。まず、本発明の第１の実施例を図１〜図７により説明
する。図１は、本実施例のチャンネルボックスの鳥瞰図
であり、図２は図１のＡ部断面図、図３は図１のＢ部断
面図である。

【００１９】図１に示す一実施例の燃料チャンネルボッ
クス１は４つの側壁と４つの隅部（コーナー部）を持つ
角筒状をしており、その横断面形状は、上方部分１ａを
除いて、図２に示すように隅部（コーナ部）１ｂの肉厚
が側壁中央部１ｃの肉厚より厚くなっている。隅部厚肉
部１ｂと側壁中央部薄肉部１ｃの肉厚差に関して、隅部
の極端な厚肉化は燃料チャンネルボックス１の体積を増
加させることになり中性子経済性の観点から望ましくな
い。このため、隅部肉厚の相対比は、燃料チャンネルボ
ックス１の応力／変形量及び体積（又は断面積）との関
係からほぼ定まり、隅部肉厚が側壁中央部肉厚のおよそ
１．４〜１．７倍であるのが良い。

【００２０】また、燃料チャンネルボックス１の上方部
分１ａは、上部格子板（図示せず）と接触する領域及び
チャンネルスペーサ取付領域を含み、これらの領域は図
３に示すように肉厚が横断面で一様でかつ前記厚肉隅部
（コーナ部）１ｂと同じ肉厚とする。なお、ここで、「
上方」及び「下方」というのは、原子炉運転中において
、燃料集合体より熱を取り去る冷却剤が燃料集合体に流
入する側が「下方」であり、流出する側が「上方」であ
る。

【００２１】図４及び図５に上記燃料チャンネルボック
ス１を使用して構成した燃料集合体２を示す。燃料集合
体２は、複数の燃料棒３及び中央部に配した２本の水ロ
ッド４を複数個のスペーサ５で束ね、燃料棒３の上下端
を上部タイプレート６及び下部タイプレート７で支持し
た燃料束を上記チャンネルボックス１に収納し、燃料チ
ャンネルボックス１の上端部と上部タイプレート６をチ
ヤンネルファスナ９で結合した構造となっている。

【００２２】チヤンネルファスナ９は、燃料集合体２を
炉心に装荷した際、隣接する燃料集合体２を互いに押し
付け合い、制御棒の挿入及び引抜き操作が容易にできる
ための通路を確保している。また、燃料チャンネルボッ
クス１の上部には、図５に示すように、チヤンネルファ
スナ９が万一破損した場合のバックアップとしてチヤン
ネルスペーサ１０を具備している。

【００２３】本実施例によれば、上部格子板と接触する
燃料チャンネルボックス１の上方部分１ａに厚肉領域を
設けたので、地震時等に燃料チャンネルボックス１が受
ける反力を上方部分１ａの側壁全体で受けることから、
極部的な応力及び変形が暖和できる効果がある。また、
チャンネルスペーサ取付領域においても、極部的な応力
を１／２以下に暖和できる。

【００２４】次に、上記実施例の燃料チャンネルボック
スにおける上方部分１ａの厚肉領域の軸方向長さの選定
に関する考え方を説明する。まず、燃料チャンネルボッ
クスのそりを考慮した場合につき図６により説明する。 図６は、燃料チャンネルボックスの一辺の軸方向断面と
制御棒１３との軸方向取合を示す。燃料チャンネルボッ
クス１は、制御棒１３を燃料集合体間に挿入及び引抜く
際の案内面を形成する機能を有している。また、燃料チ
ャンネルボックス１は、長尺物であるため、製造時等に
そりＣが許容される。

【００２５】上記のことを考慮すると、燃料チャンネル
ボックス１の上方部分１ａの厚肉領域（コーナ部肉厚＝
平坦部肉厚）は、燃料チャンネルボックス１の軸方向中
央部のそりよりも制御棒側へ突出ない範囲とする必要が
ある。

【００２６】一般的に長尺物のそりは長尺物全長に対し
０．１％までのそりが許容されており、これを燃料チャ
ンネルボックス１に適用すれば、上方部分１ａの厚肉領
域の下端部１４が燃料チャンネルボックス軸方向中央部
よりも、制御棒側に突出ないための厚肉領域の軸方向長
さＬｕは下式で求められる。

【００２７】

【数１】 　　　　Ｚ＝Ｌｕ／Ｌ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　…（１）　　　　Ｚ＝（１／２）±（１／２）
（Ｂ／Ｃ）１／２　　　　　　　　　　　　　　　　　
…（２）現在一般的なＢＷＲ燃料においては、約４ｍ長
の燃料チャンネルボックスが用いられている。この場合
、Ｃは約４ｍｍとなる。また、コーナ部肉厚と平坦部肉
厚との差は一般的に約１ｍｍとなる。この場合Ｂは約１
ｍｍとなる。

【００２８】上記（１）式及び（２）式から、燃料チャ
ンネルボックス１の上部厚肉領域の軸方向長さＬｕは、
チャンネルボックス１の全長Ｌに対し２５％以内の範囲
であれば、制御棒１２を燃料集合体間に挿入及び引抜く
際の機能に影響を与えることはない。また、実質的に凸
凹形状本来の機能を低下させるものではない。ただし、
前述の如く肉厚仕様／長さにより許容％は前後するもの
であるが、以下に説明する別の選定基準から、上部厚肉
領域を可能な限り上部側へ配置させた方が好ましい。

【００２９】次に、制御棒ローラとの干渉に係わる上部
厚肉領域の軸方向長さの選定について図７により説明す
る。図７は、燃料集合体間に制御棒１３を全挿入した時
の軸方向取合図を示したものであり、上方には上部格子
板２０が図示されている。燃料チャンネルボックス１は
、制御棒１３を燃料集合体間に挿入及び引抜く際の案内
面を形成する機能を有していることから、制御棒１３を
燃料集合体間に全挿入した時の制御棒ローラ１５が、燃
料チャンネルボックス１の上方部分１ａの厚肉領域に干
渉しないようにすることが好ましい。

【００３０】即ち、燃料チャンネルボックス１の上部厚
肉領域の軸方向長さＬｕを燃料チャンネルボックス１の
上端から全挿入したときの制御棒ローラ１５までの距離
Ｄ以内にすれば良い。即ち、上部厚肉領域の軸方向長さ
Ｌｕは燃料チャンネルボックス１の全長Ｌの１５％以内
とすることが好ましい。

【００３１】上部厚肉領域の軸方向長さの他の選定基準
を図４により説明する。中性子経済性向上及び燃料経済
性向上の観点からは、燃料チャンネルボックス１の肉厚
をできる限り薄くするのが好ましいことから、上記のよ
うに燃料チャンネルボックス１の上方部分１ａを除いた
部分では、横断面の隅部肉厚を側壁中央部の肉厚より厚
くし、横断面積を増加しないように抑えている。このこ
とを考慮すると、燃料チャンネルボックス１の上方部分
１ａの厚肉領域の軸方向長さＬｕは、図４に示す燃料棒
３の燃料有効長上端位置に重ならないようにすれば良い
。燃料有効長上端位置に重ならないための燃料チャンネ
ルボックス１の上部厚肉領域の軸方向長さＬｕは、燃料
チャンネルボックス１の全長Ｌの１０％以内とすること
が望ましい。

【００３２】本発明の他の実施例を図８〜図１５により
説明する。図８は本実施例の燃料集合体２Ａを示す。燃
料棒３の下部には天然ウランを配した領域１７が設けら
れている。燃料棒３と中央部に配した２本の水ロッド４
は上部タイプレート６及び下部タイプレート７により支
持し、また燃料棒３の冷却材による横振動を抑えている
ためにスペーサ５を軸方向に配している。この燃料集合
体２に角筒の燃料チャンネルボックス１Ａをかぶせ、燃
料チャンネルボックス１Ａは、上部タイプレート６のポ
ストにおいてチャンネルフアスナ（図示せず）により固
定している。チャンネルボックス１Ａは、上方部分１ａ
及び下方部分１ｄを除いて、図９に示すように隅部（コ
ーナ部）１ｂの肉厚が側壁中央部１ｃの肉厚より厚くな
っている。平坦な側壁中央部１ｃの肉厚とコーナ部１ｂ
の肉厚の比は１．４〜１．７である。

【００３３】また、燃料チャンネルボックス１の上方部
分１ａは、第１の実施例と同様に肉厚が横断面で一様か
つ前記厚肉隅部（コーナ部）１ｂと同じ肉厚である。そ
して、本実施例では、燃料チャンネルボックス１の下方
部分１ｄも、上方部分１ａと同様に肉厚が横断面で一様
かつ前記厚肉隅部（コーナ部）１ｂと同じ肉厚である。 下方部分１ｄの上端１８は下部タイプレート７の上面よ
りは上に位置し、燃料棒３の下部に配している天然ウラ
ン領域１７よりも下に位置している。従来用いられてい
るフィンガースプリングは用いていない。

【００３４】燃料チャンネルボックス１の上方部分１ａ
の作用は第１の実施例と同じであり、その軸方向長さの
選定に関する考え方も第１の実施例と同様である。燃料
チャンネルボックス１の下方部分１ｄは、後述するよう
に冷却材の洩れ量を抑制する効果と、チャンネルボック
スの機械的健全性を改善する効果がある。

【００３５】次に、燃料チャンネルボックス１Ａの下方
部分１ｄの厚肉領域の軸方向長さＬｄの選定に関する考
え方の幾つかを説明する。まず、下方部分１ｄの上端１
８が燃料棒３の下部に配している天然ウラン領域１７よ
りも下に位置するように長さＬｄを決めたことについて
図１０及び図１１により説明する。

【００３６】燃料棒３には、前述の如く下部に天然ウラ
ン１７を配している。本天然ウランの主目的は、（１）
中性子の洩れ防止、（２）燃料取り出し時の燃え残りウ
ランの減少である。即ち、燃料集合体で発生した高速中
性子及び減速材にて減速された熱中性子は、燃料体の上
部及び下部より洩れる。この量は中性子束分布の傾きに
比例する。図１１は、天然ウラン領域の本効果を説明す
る図である。天然ウランを配さない燃料棒では、図１１
に実線で示すように、中性子束分布の傾きはθ０と大き
いが、天然ウランを配置した燃料棒では、図１１に破線
で示すように、中性子束分布の傾きはθ１と減少し、熱
中性子の洩れも減少する。

【００３７】この天然ウラン領域１７にチャンネルボッ
クス１Ａの厚肉下方部分１ｄを配置することは天然ウラ
ンの当該効果を増加させる働きが有るものの、逆効果を
生み出すものではない。一方、厚肉下方部分１ｄの上限
１８を天然ウラン領域１７よりも上部まで持ち上げると
、今後は発熱に必要な中性子の寄生吸収という現象が生
じる。したがって、中性子束が高くなる領域はチャンネ
ルボックスの肉厚を薄くしなければならない。

【００３８】また、天然ウラン領域１７にチャンネルボ
ックス１Ａの厚肉下方部分１ｄを配置することは、天然
ウラン中に含まれるＵ２３５　を有効に燃やしＵ２３８
　はＰｕ２３９に転換して燃やすという転換効果を妨げ
るものではない。即ち、Ｕ２３８　の転換は、チャンネ
ル厚肉部による水領域の排除効果で減速材が減少し、高
速中性子はむしろ増加することが期待できる。したがっ
て、わずかではあるが転換によるウランの燃えはむしろ
増加すると考えられる。

【００３９】なお、下部及び上部の天然ウラン領域以外
ではチャンネルボックスは平坦部薄肉とし、中性子の寄
生吸収の低減を図っている。

【００４０】次に冷却材の洩れ量の抑制効果を定量的に
説明する。図１２において下部タイプレートトリプルブ
リッジ部１９より入った冷却材は、燃料集合体の中を流
れ上部タイプレート６より外へ出ていくが、チャンネル
ボックスの外側は圧力が低くチャンネルボックスには、
内圧が掛った状態となっている。この大きさは下部タイ
プレート７の上面位置が最大で、上方へ行くに従って小
さくなる。この内外圧力差よりチャンネルボックスは外
側へクリープ変形する。この変形は燃料集合体の燃焼度
が進むと増加する。この変形量の増加がチャンネルボッ
クスと下部タイプレートの間隙より漏洩する冷却材の漏
洩量を増加させる。チャンネルボックスの外側を流れる
バイパス流量はできるだけ一定であることが望ましい、
なぜなら燃料体設計上問題となる燃料棒の限界出力に影
響するためである。

【００４１】この漏洩流量の変化量（サイクル初期とサ
イクル末期との差）を図１３に示す。本図はチャンネル
ボックス下部の厚肉部高さをパラメータとして漏洩流量
の増加量を計算した結果である。燃料集合体組立て時の
チャンネルボックスと下部タイプレート嵌合部長さをＨ
（図１０参照）として相対値により示している。図１３
から分かるように、厚肉部長さが１．５Ｈ以上にすると
全長を厚肉にしたケースの９割の効果が得られる。した
がって、厚肉部長さは１．５Ｈ以上とすることが望まし
い。厚肉部がＨでは８割程度の効果が得られる。厚肉部
がＨ以下だと効果が急に小さくなる。図１０ではほぼ３
Ｈとしている。

【００４２】次に、燃料チャンネルボックスの機械的健
全性がいかに改善されるかを図１４及び図１５により説
明する。地震時下部タイプレート７は、図１４のように
回転する。この時下部タイプレート７の上面位置はチャ
ンネルボックスに大きな力を加える。逆にチャンネルボ
ックス下端は逆方向の力を受け、チャンネルボックスは
下部タイプレート７に嵌合した状態で回転する。この様
子を燃料集合体全長にわたり解析した結果を図１５に示
す（第一スペーサまでを図示）。このチャンネルボック
スに作用する剪断力はチャンネルボックス内面の局部で
発生し、チャンネルボックスに過大な力を生じさせる。 この応力を低減させるためには下部タイプレート７の上
面位置より上方まで厚肉部を設ける必要がある。

【００４３】また、図１０には制御棒１３との取り合い
を示している。この図では、制御棒３が最下端まで降り
てきた状態を示し、燃料棒ローラ１５が干渉しない位置
に厚肉部１ｄの上限１８が位置するよう厚肉部１ｄが配
置されている。したがって、現状の制御棒もそのまま使
用可能であることが分かる。

【００４４】本発明の更に他の実施例を図１６及び図１
７により説明する。図１６において、燃料チャンネルボ
ックス１Ｂは長尺断面Ｕ字状の半体２０及び２１を接合
して長尺角筒管の形状に構成されており、上方部分１ａ
及び下方部分１ｄの側壁中央部の接合部２２近傍の肉厚
は、軸方向中央領域の側壁中央部１ｃの薄肉の肉厚と同
一になっている。これにより接合部２２は全長に亘って
肉厚が一定となり、溶接など接合の条件出しが容易とな
る。

【００４５】図１７は、チャンネルボックス１Ａの上端
に取付られるチャンネルクリップ部の実施例を示したも
のである。燃料チャンネルボックス１Ａの上方部分１ａ
には前述したように肉厚が横断面で一様かつ厚肉隅部（
コーナ部）１ｂと同じ肉厚の領域が設けられている。 この領域は燃料チャンネルボックス１Ａの上端を含み、
したがって、燃料チャンネルボックス１Ａの上端のコー
ナ部と側壁中央部との肉厚は同一であり、チャンネルク
リップ２３を燃料チャンネルボックス１Ａの上端に接合
する際、溶接条件等を変えること無く接合できる。

【００４６】本発明のさらに他の実施例を図１８及び図
１９により説明する。図１８において、燃料チャンネル
ボックス１ｃは、前述した本発明の他の実施例で説明し
た燃料チャンネルボックス１Ａにさらに縦溝２４を持つ
構造としたものである。縦溝２４は、図１８及び図１９
に示すように、各側壁に２本づつ、合計８本設けられ、
燃料チャンネルボックス１Ｃの曲げモーメントと応力が
最低の区域から材料を除去したものである。これらの区
域では、かなりの量の材料を除去しても、圧力荷重を受
けた燃料チャンネルボックス壁の撓みの増加を非常に少
なくし得る。本実施例によれば、燃料チャンネルボック
ス１Ｃの肉厚を他の実施例の燃料チャンネルボックス１
Ａ，１Ｂよりもさらに薄くし、材料を低減することから
、中性子経済性向上及び燃料経済性向上が更に促進され
る。

【００４７】なお、８本の縦溝２４のうち１本は制御棒
に設けられたガイドローラが上下する位置に沿って伸び
ていることが好ましい。これは、チャンネルボックスが
外側に変形したとき、隣接するチャンネルボックスによ
ってガイドローラの上下方向の移動を拘束しないにする
ためである。なお、本実施例で説明した縦溝２４は、図
１８で燃料チャンネルボックス１Ａに設けた図としてい
るが、他の実施例である燃料チャンネルボックス１及び
１Ｂにも適用できる。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、地震時等に燃料チャン
ネルボックス上部側が受ける反力による極部的な応力及
び変形が低減できる。

【００４９】また、チャンネルボックス下部においても
応力を低減させ、機械的健全性を向上させると共に、チ
ャンネルボックスの変形を小さくし冷却材の漏洩流量を
抑制させる効果が有る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による燃料チャンネルボック
スの鳥瞰図である。

【図２】図１のＡ部断面図である。

【図３】図１のＢ部断面図である。

【図４】図１に示す燃料チャンネルボックスを用いて構
成した燃料集合体の縦断面図である。

【図５】図４に示す燃料集合体の上面図である。

【図６】図１に示す燃料チャンネルボックスの軸方向の
取合を示す図である。

【図７】図１に示す燃料チャンネルボックスの軸方向の
他の取合を示す図である。

【図８】本発明の他の実施例による燃料チャンネルボッ
クスを用いて構成した燃料集合体の縦断面図である。

【図９】図８に示す燃料チャンネルボックスの鳥瞰図で
ある。

【図１０】図８に示す燃料チャンネルボックスの軸方向
の取り合いを示す図である。

【図１１】天然ウランンの効果を示す図である。

【図１２】燃料チャンネルボックスの内外差圧の軸方向
変化を示す図である。

【図１３】チャンネルボックスの厚肉部高さをパラメー
タとした漏洩流量の増加量を示す図である。

【図１４】地震時の下部タイプレートの動きを示す図で
ある。

【図１５】下部タイプレートの回転によりチャンネルボ
ックスに作用する剪断力を示す図である。

【図１６】本発明の更に他の実施例による燃料チャンネ
ルボックスの鳥瞰図である。

【図１７】本発明の更に他の実施例による燃料チャンネ
ルボックスの鳥瞰図である。

【図１８】本発明の更に他の実施例による燃料チャンネ
ルボックスの鳥瞰図である。

【図１９】図１８に示す燃料集合体の断面図である。

【図２０】従来の燃料チャンネルボックスを用いて構成
した燃料集合体の縦断面図である。

【図２１】図２０に示す従来の燃料集合体の上面図であ
る。

【符号の説明】

１　　燃料チャンネルボックス １ａ　　上方部分（厚肉領域） １ｂ　　隅部（コーナ部） １ｃ　　側壁中央部 １ｄ　　下方部分（厚肉領域） ２　　燃料集合体 ３　　燃料棒 ６　　上部タイプレート ７　　下部タイプレート １７　　天然ウラン領域 ２０，２１　　長尺Ｕ字状部材（半体）２２　　溶接部 ２３　　チャンネルクリップ ２４　　縦溝

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数の燃料棒及び水ロッドを複数のス
   ペーサで束ね、上下端を上部及び下部タイプレートで支
   持してなる燃料束を燃料チャンネルボックスに収納して
   なる燃料集合体において、前記燃料チャンネルボックス
   の上方部分に、その横断面の肉厚断面積が長手方向中央
   領域の肉厚断面積よりも大きい厚肉領域を設けたことを
   特徴とする燃料集合体。
2. 【請求項２】　　複数の燃料棒及び水ロッドを複数のス
   ペーサで束ね、上下端を上部及び下部タイプレートで支
   持してなる燃料束を燃料チャンネルボックスに収納して
   なる燃料集合体において、前記燃料チャンネルボックス
   の上方部分及び下方部分に、それぞれ、その横断面の肉
   厚断面積が長手方向中央領域の肉厚断面積よりも大きい
   厚肉領域を設けたことを特徴とする燃料集合体。
3. 【請求項３】　　複数の燃料棒及び水ロッドを複数のス
   ペーサで束ね、上下端を上部及び下部タイプレートで支
   持してなる燃料束を、側壁及びコーナー部を持つ角筒状
   の燃料チャンネルボックスに収納してなると共に、前記
   燃料チャンネルボックスの少なくとも長手方向中央領域
   において、チャンネルボックス横断面のコーナ部を側壁
   中央部よりも厚肉にした燃料集合体において、前記燃料
   チャンネルボックスの上方部分に、その横断面の側壁中
   央部の肉厚が前記横断面のコーナ部の肉厚と同じである
   厚肉領域を設けたことを特徴とする燃料集合体。
4. 【請求項４】　　複数の燃料棒及び水ロッドを複数のス
   ペーサで束ね、上下端を上部及び下部タイプレートで支
   持してなる燃料束を、側壁及びコーナー部を持つ角筒状
   の燃料チャンネルボックスに収納してなると共に、前記
   燃料チャンネルボックスの少なくとも長手方向中央領域
   において、チャンネルボックス横断面のコーナ部を側壁
   中央部よりも厚肉にした燃料集合体において、前記燃料
   チャンネルボックスの上方部分及び下方部分に、それぞ
   れ、その横断面の側壁中央部の肉厚が前記横断面のコー
   ナ部の肉厚と同じである厚肉領域を設けたことを特徴と
   する燃料集合体。
5. 【請求項５】　　請求項１記載の燃料集合体において、
   前記厚肉領域は、その横断面の全体にわたって肉厚が一
   様であることを特徴とする燃料集合体。
6. 【請求項６】　　請求項２記載の燃料集合体において、
   前記厚肉領域は共にその横断面の全体にわたって肉厚が
   一様であることを特徴とする燃料集合体。
7. 【請求項７】　　請求項３記載の燃料集合体において、
   前記厚肉領域は、その横断面の全体にわたって肉厚が一
   様でかつ前記横断面のコーナ部の肉厚と同じであること
   を特徴とする燃料集合体。
8. 【請求項８】　　請求項４記載の燃料集合体において、
   前記厚肉領域は、共に、その横断面の全体にわたって肉
   厚が一様でかつ前記横断面のコーナ部の肉厚と同じであ
   ることを特徴とする燃料集合体。
9. 【請求項９】　　請求項１〜４のいずれか１項記載の燃
   料集合体において、前記チャンネルボックス上方部分の
   厚肉領域の軸方向長さがチャンネルボックス全長の２５
   ％以下であることを特徴とする燃料集合体。
10. 【請求項１０】　　請求項１〜４のいずれか１項記載の
    燃料集合体において、前記チャンネルボックス上方部分
    の厚肉領域の軸方向長さがチャンネルボックス全長の１
    ５％以下であることを特徴とする燃料集合体。
11. 【請求項１１】　　請求項１〜４のいずれか１項記載の
    燃料集合体において、前記チャンネルボックス上方部分
    の厚肉領域の軸方向長さがチャンネルボックス全長の１
    ０％以下であることを特徴とする燃料集合体。
12. 【請求項１２】　　請求項２又は４記載の燃料集合体に
    おいて、前記燃料棒の少なくとも一部は下部に天然ウラ
    ンを充填しており、前記チャンネルボックス下方部分の
    厚肉領域が前記天然ウランの上端よりも下方に位置して
    いることを特徴とする燃料集合体。
13. 【請求項１３】　　請求項２又は４記載の燃料集合体に
    おいて、前記チャンネルボックス下方部分の厚肉領域の
    軸方向長さが、燃料集合体組立時のチャンネルボックス
    と前記下部タイプレートの嵌合長さの１．５倍以上であ
    ることを特徴とする燃料集合体。
14. 【請求項１４】　　請求項２又は４記載の燃料集合体に
    おいて、前記チャンネルボックス下方部分の厚肉領域の
    軸方向長さが、燃料集合体組立時のチャンネルボックス
    と前記下部タイプレートの嵌合長さ以上であることを特
    徴とする燃料集合体。
15. 【請求項１５】　　請求項１〜４のいずれか１項記載の
    燃料集合体において、前記燃料チャンネルボックスは断
    面Ｕ字状の半体を長手方向に接合して構成され、燃料チ
    ャンネルボックスの上方部分の前記接合部における肉厚
    は長手方向中央領域の肉厚と同じであることを特徴とす
    る燃料集合体。
16. 【請求項１６】　　請求項２又は４記載の燃料集合体に
    おいて、前記燃料チャンネルボックスは断面Ｕ字状の半
    体を長手方向に接合して構成され、燃料チャンネルボッ
    クスの上方部分及び下方部分の前記接合部における肉厚
    は長手方向中央領域の肉厚と同じであることを特徴とす
    る燃料集合体。
17. 【請求項１７】　　請求項１〜４のいずれか１項記載の
    燃料集合体において、前記チャンネルボックス上方部分
    の厚肉領域は前記燃料チャンネルボックスの上端のチャ
    ンネルクリップ取付溶接部を含み、この部分の肉厚は均
    一であることを特徴とする燃料集合体。
18. 【請求項１８】　　請求項１〜４のいずれか１項記載の
    燃料集合体において、前記チャンネルボックスの長手方
    向中央領域の側面に少なくとも１本の縦溝を形成したこ
    とを特徴とする燃料集合体。
19. 【請求項１９】　　複数の燃料棒及び水ロッドを複数の
    スペーサで束ね、上下端を上部及び下部タイプレートで
    支持してなる燃料束を収納し、燃料集合体とするための
    燃料チャンネルボックスにおいて、前記燃料チャンネル
    ボックスの上方部分に、その横断面の肉厚断面積が長手
    方向中央領域の肉厚断面積よりも大きい厚肉領域を設け
    たことを特徴とする燃料チャンネルボックス。
20. 【請求項２０】　　複数の燃料棒及び水ロッドを複数の
    スペーサで束ね、上下端を上部及び下部タイプレートで
    支持してなる燃料束を収納し、燃料集合体とするための
    燃料チャンネルボックスにおいて、前記燃料チャンネル
    ボックスの上方部分及び下方部分に、それぞれ、その横
    断面の肉厚断面積が長手方向中央領域の肉厚断面積より
    も大きい厚肉領域を設けたことを特徴とする燃料チャン
    ネルボックス。
21. 【請求項２１】　　複数の燃料棒及び水ロッドを複数の
    スペーサで束ね、上下端を上部及び下部タイプレートで
    支持してなる燃料束を収納し、燃料集合体とするための
    側壁及びコーナー部を持つ角筒状の燃料チャンネルボッ
    クスであって、少なくとも長手方向中央領域において横
    断面のコーナ部を側壁中央部よりも厚肉にした燃料チャ
    ンネルボックスにおいて、前記燃料チャンネルボックス
    の上方部分に、その横断面の側壁中央部の肉厚が前記横
    断面のコーナ部の肉厚と同じである厚肉領域を設けたこ
    とを特徴とする燃料チャンネルボックス。
22. 【請求項２２】　　複数の燃料棒及び水ロッドを複数の
    スペーサで束ね、上下端を上部及び下部タイプレートで
    支持してなる燃料束を収納し、燃料集合体とするための
    側壁及びコーナー部を持つ角筒状の燃料チャンネルボッ
    クスであって、少なくとも長手方向中央領域において横
    断面のコーナ部を側壁中央部よりも厚肉にした燃料チャ
    ンネルボックスにおいて、前記燃料チャンネルボックス
    の上方部分及び下方部分に、それぞれ、その横断面の側
    壁中央部の肉厚が前記横断面のコーナ部の肉厚と同じで
    ある厚肉領域を設けたことを特徴とする燃料チャンネル
    ボックス。
23. 【請求項２３】　　請求項１９記載の燃料チャンネルボ
    ックスにおいて、前記厚肉領域はその横断面の全体にわ
    たって肉厚が一様であることを特徴とする燃料チャンネ
    ルボックス。
24. 【請求項２４】　　請求項２０記載の燃料チャンネルボ
    ックスにおいて、前記上方部分及び下方部分の厚肉領域
    は共に、その横断面の全体にわたって肉厚が一様である
    ことを特徴とする燃料チャンネルボックス。
25. 【請求項２５】　　請求項２１記載の燃料チャンネルボ
    ックスにおいて、前記厚肉領域はその横断面の全体にわ
    たって肉厚が一様でかつ前記横断面のコーナ部の肉厚と
    同じであることを特徴とする燃料チャンネルボックス。
26. 【請求項２６】　　請求項２２記載の燃料チャンネルボ
    ックスにおいて、前記上方部分及び下方部分の厚肉領域
    は共に、その横断面の全体にわたって肉厚が一様でかつ
    前記横断面のコーナ部の肉厚と同じであることを特徴と
    する燃料チャンネルボックス。
27. 【請求項２７】　　請求項１９〜２２のいずれか１項記
    載の燃料チャンネルボックスにおいて、前記長手方向中
    央領域の側面に少なくとも１本の縦溝を形成したことを
    特徴とする燃料チャンネルボックス。