JPH06347577A - 沸騰水型原子炉の燃料束の為の圧力降下の少ないスペーサ - Google Patents
沸騰水型原子炉の燃料束の為の圧力降下の少ないスペーサInfo
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- JPH06347577A JPH06347577A JP6075583A JP7558394A JPH06347577A JP H06347577 A JPH06347577 A JP H06347577A JP 6075583 A JP6075583 A JP 6075583A JP 7558394 A JP7558394 A JP 7558394A JP H06347577 A JPH06347577 A JP H06347577A
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- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/34—Spacer grids
- G21C3/348—Spacer grids formed of assembled non-intersecting strips
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 沸騰水型原子炉の燃料束の、圧力降下の少な
いスペーサを提供する。 【構成】 所定高度位置において、チャネル(H) 内の燃
料束(B) を囲繞するセルスペーサ配列を、スペーサ
(S1 ) の第1高度位置(L1 ) で燃料棒行列の行及び列の
内の交互の燃料棒を囲繞する第1階層(L1 ) のセルと、
第2の高度位置(L2 )で燃料棒行列の残りの交互の燃料
棒を囲繞する第2階層(L2 ) のセルと、上記第1階層と
第2階層とを結合して両者を一体構造に形成する手段
と、で構成する。各セルの高さは先行技術の半分である
結果、第1の高度位置にて圧力降下が半分となり、先行
技術の半分のスペーサ投影面積により、第2の高度位置
で残る半分の圧力降下が生ずる。又、一方の階層で発生
する流路抵抗の水平方向直近にはセルが存在せず、ひと
つの階層セルは隣接する流路摩擦と相互作用を起こさな
い。
いスペーサを提供する。 【構成】 所定高度位置において、チャネル(H) 内の燃
料束(B) を囲繞するセルスペーサ配列を、スペーサ
(S1 ) の第1高度位置(L1 ) で燃料棒行列の行及び列の
内の交互の燃料棒を囲繞する第1階層(L1 ) のセルと、
第2の高度位置(L2 )で燃料棒行列の残りの交互の燃料
棒を囲繞する第2階層(L2 ) のセルと、上記第1階層と
第2階層とを結合して両者を一体構造に形成する手段
と、で構成する。各セルの高さは先行技術の半分である
結果、第1の高度位置にて圧力降下が半分となり、先行
技術の半分のスペーサ投影面積により、第2の高度位置
で残る半分の圧力降下が生ずる。又、一方の階層で発生
する流路抵抗の水平方向直近にはセルが存在せず、ひと
つの階層セルは隣接する流路摩擦と相互作用を起こさな
い。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子炉におい
て用いられる燃料スペーサに関する。特に、本発明のス
ペーサ構造に於いては、各々の単一スペーサにて使用さ
れているセルが、燃料束の各燃料ロッド回りの上側階層
及び下側階層に交互に存在する。このスペーサ構造は、
燃料束内の特にスペーサ近傍に於ける冷却材の圧力降下
の減少の為に用いられる。
て用いられる燃料スペーサに関する。特に、本発明のス
ペーサ構造に於いては、各々の単一スペーサにて使用さ
れているセルが、燃料束の各燃料ロッド回りの上側階層
及び下側階層に交互に存在する。このスペーサ構造は、
燃料束内の特にスペーサ近傍に於ける冷却材の圧力降下
の減少の為に用いられる。
【0002】
【従来の技術】沸騰水型原子炉の燃料束の構造は、次の
様に要約される。即ち、斯かる構造は、下部タイプレー
ト、上部タイプレート、及び、これらのプレート間に垂
直に介設された複数本の燃料棒を含むのが通常である。
本発明と関連する限りでは、燃料束を囲繞する為のチャ
ネルが、下部タイプレートを囲繞すると共に燃料棒の回
りに沿って上部タイプレートまで延在し、これにより、
個々の燃料束自体の為の閉塞流路を画成している。上下
のタイプレート間における上記流路は、当該燃料束以外
の燃料束と、各燃料束の回りにおいて燃料束を囲繞する
炉心バイパス領域と、の両者から隔離されている。
様に要約される。即ち、斯かる構造は、下部タイプレー
ト、上部タイプレート、及び、これらのプレート間に垂
直に介設された複数本の燃料棒を含むのが通常である。
本発明と関連する限りでは、燃料束を囲繞する為のチャ
ネルが、下部タイプレートを囲繞すると共に燃料棒の回
りに沿って上部タイプレートまで延在し、これにより、
個々の燃料束自体の為の閉塞流路を画成している。上下
のタイプレート間における上記流路は、当該燃料束以外
の燃料束と、各燃料束の回りにおいて燃料束を囲繞する
炉心バイパス領域と、の両者から隔離されている。
【0003】又、下部タイプレートは燃料棒を支持する
と共に水の流入を許容し、従って、水蒸気が発生される
と共に、燃料棒内に於ける核反応から発生した高速移動
電子を減速して低速移動電子とし、核反応を継続せしめ
る。又、上部タイプレートからは、水及び発生蒸気が流
出する。この様に流出した蒸気により、典型的には、原
子炉から離間配置されたタービン内において最終的な発
電が行われる。
と共に水の流入を許容し、従って、水蒸気が発生される
と共に、燃料棒内に於ける核反応から発生した高速移動
電子を減速して低速移動電子とし、核反応を継続せしめ
る。又、上部タイプレートからは、水及び発生蒸気が流
出する。この様に流出した蒸気により、典型的には、原
子炉から離間配置されたタービン内において最終的な発
電が行われる。
【0004】一方、燃料束内の燃料棒は長寸且つ小径で
あり、長さに関しては160 インチ程度が典型的である。
斯かる燃料棒の全ては、その一辺が約5インチの正方形
行列内に載置される。核挙動及び蒸気発生の効率化を改
善する為の最近の傾向は、上記の如き5インチ正方形断
面内に配置される燃料棒の本数を増加することであっ
た。現在では、8×8、9×9、及び、10×10の密
度の燃料棒行列が知られている。この様な手法で燃料束
を密集配置すると、個々の燃料棒の直径は小寸となり、
且つ、上下のタイプレート間で曲り易くなる。
あり、長さに関しては160 インチ程度が典型的である。
斯かる燃料棒の全ては、その一辺が約5インチの正方形
行列内に載置される。核挙動及び蒸気発生の効率化を改
善する為の最近の傾向は、上記の如き5インチ正方形断
面内に配置される燃料棒の本数を増加することであっ
た。現在では、8×8、9×9、及び、10×10の密
度の燃料棒行列が知られている。この様な手法で燃料束
を密集配置すると、個々の燃料棒の直径は小寸となり、
且つ、上下のタイプレート間で曲り易くなる。
【0005】而るに、小径で長寸の燃料棒は、燃料束を
水及び蒸気が通過するに際して振動せしめられる。も
し、この振動を抑制しなければ、燃料束同士が擦れ合う
様に接触して摩耗し、核燃料の所要の封止が最終的に損
なわれる虞れが有る。更に、個々の燃料棒が厳密な所定
相互間隔を保つときに実現されるべき所期の核効率もま
た、燃料棒が所定の整列位置から外れれば実現されな
い。従って、これまでは、燃料束内の種々の高度位置に
て所謂る燃料棒スペーサを配備するのが核産業の常であ
った。
水及び蒸気が通過するに際して振動せしめられる。も
し、この振動を抑制しなければ、燃料束同士が擦れ合う
様に接触して摩耗し、核燃料の所要の封止が最終的に損
なわれる虞れが有る。更に、個々の燃料棒が厳密な所定
相互間隔を保つときに実現されるべき所期の核効率もま
た、燃料棒が所定の整列位置から外れれば実現されな
い。従って、これまでは、燃料束内の種々の高度位置に
て所謂る燃料棒スペーサを配備するのが核産業の常であ
った。
【0006】上述した如き先行技術に於ける燃料束スペ
ーサの構造は理解し易いものである。即ち、当該スペー
サに固有の配置高さに於いて、スペーサは燃料棒の全て
を個々に緊密に囲繞する。従って、各スペーサは自身固
有の配置高さに於いて、個々の燃料棒を他の燃料棒に対
して所定位置に維持すべく係止する。此処で、仕様設計
は種々のものが用いられ、当該スペーサが配置される高
度位置にて個々のセルが燃料棒の各々を囲繞してこれら
の燃料棒を仕様方向に配置する、という所謂るセルスペ
ーサも用いられる。これらのセルは円形であるか、或い
は、本願の好適実施例中で開示される様な8角形であっ
た。
ーサの構造は理解し易いものである。即ち、当該スペー
サに固有の配置高さに於いて、スペーサは燃料棒の全て
を個々に緊密に囲繞する。従って、各スペーサは自身固
有の配置高さに於いて、個々の燃料棒を他の燃料棒に対
して所定位置に維持すべく係止する。此処で、仕様設計
は種々のものが用いられ、当該スペーサが配置される高
度位置にて個々のセルが燃料棒の各々を囲繞してこれら
の燃料棒を仕様方向に配置する、という所謂るセルスペ
ーサも用いられる。これらのセルは円形であるか、或い
は、本願の好適実施例中で開示される様な8角形であっ
た。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、これらの
燃料束スペーサは、燃料束内における圧力損失部位とな
るのである。この現象を理解する為には、先ず、水が燃
料束内に圧入されることを理解すべきである。そうすれ
ば、燃料束配置を単純に密集化させただけでは、スペー
サ位置で圧力降下が生ずる、という問題が理解されよ
う。
燃料束スペーサは、燃料束内における圧力損失部位とな
るのである。この現象を理解する為には、先ず、水が燃
料束内に圧入されることを理解すべきである。そうすれ
ば、燃料束配置を単純に密集化させただけでは、スペー
サ位置で圧力降下が生ずる、という問題が理解されよ
う。
【0008】一方、燃料束内に於いては、水の減速材が
圧入されて下部タイプレートから流入し且つ上部タイプ
レートを通過して流出するのが一般的である。水が燃料
束内を通過するに際し、燃料束を通じての水の経路にお
ける圧力降下は重要となる。即ち、此処で関連する点を
述べれば、上記の如き圧力降下は原子炉の全発電量に影
響を与えるだけでなく、或る発電量及び流速において原
子炉の安定性にも影響を与えるのである。特殊な例とし
て、燃料束の上部の(蒸気/水の)二相領域における過
度の圧力降下を抑制することにより、原子炉の或る減速
材流及び発電量にて生ずる熱油圧的(thermal-hydrauli
c) な不安定性、及び、核−熱油圧的な不安定性は回避
される。以上を要約すれば、原子炉の燃料束内に於ける
圧力降下を最小限に抑えるべく、この分野の設計が試み
られてきたのである。
圧入されて下部タイプレートから流入し且つ上部タイプ
レートを通過して流出するのが一般的である。水が燃料
束内を通過するに際し、燃料束を通じての水の経路にお
ける圧力降下は重要となる。即ち、此処で関連する点を
述べれば、上記の如き圧力降下は原子炉の全発電量に影
響を与えるだけでなく、或る発電量及び流速において原
子炉の安定性にも影響を与えるのである。特殊な例とし
て、燃料束の上部の(蒸気/水の)二相領域における過
度の圧力降下を抑制することにより、原子炉の或る減速
材流及び発電量にて生ずる熱油圧的(thermal-hydrauli
c) な不安定性、及び、核−熱油圧的な不安定性は回避
される。以上を要約すれば、原子炉の燃料束内に於ける
圧力降下を最小限に抑えるべく、この分野の設計が試み
られてきたのである。
【0009】上記に於いては一般的な語句を用いて説明
したが、上方に向けて燃料束内に圧入された減速材内に
於ける圧力降下の問題、更に、燃料棒に関する最近の密
集配置がこの問題を一層深刻にすることは理解されよ
う。比較的に密集した最近の燃料配置では、燃料束内に
於いてスペーサが圧迫された流路を画成する。この現象
を理解する為には、通過する減速材の表面摩擦効果と、
スペーサが提供する限られた流路面積とを考慮すれば良
い。
したが、上方に向けて燃料束内に圧入された減速材内に
於ける圧力降下の問題、更に、燃料棒に関する最近の密
集配置がこの問題を一層深刻にすることは理解されよ
う。比較的に密集した最近の燃料配置では、燃料束内に
於いてスペーサが圧迫された流路を画成する。この現象
を理解する為には、通過する減速材の表面摩擦効果と、
スペーサが提供する限られた流路面積とを考慮すれば良
い。
【0010】燃料束に於いて、上述の如き限られた配置
行列内に燃料棒を加えた場合、流れに晒される燃料棒の
表面積は増大する。この表面積の増大は、スペーサを経
るにつれて深刻になる。しかも、スペーサに特有の配置
高度にて燃料棒の各々はスペーサ材料により個別に囲繞
されていることから、燃料棒を加えた場合に流体摩擦を
引き起こす表面積はスペーサ位置にて二重に付加される
ことになる。
行列内に燃料棒を加えた場合、流れに晒される燃料棒の
表面積は増大する。この表面積の増大は、スペーサを経
るにつれて深刻になる。しかも、スペーサに特有の配置
高度にて燃料棒の各々はスペーサ材料により個別に囲繞
されていることから、燃料棒を加えた場合に流体摩擦を
引き起こす表面積はスペーサ位置にて二重に付加される
ことになる。
【0011】即ち、燃料棒の表面から流体が受ける表面
摩擦の他に、スペーサの表面が摩擦を加えるのである。
詳細に述べれば、燃料棒に向けて露出されたスペーサ表
面が流体摩擦を加えるのである。同様に、燃料棒に面し
ない側に露出されたスペーサ表面も流体摩擦を加えるの
である。これらの露出表面が両者ともに流体摩擦に寄与
してしまい、従って、圧力降下は、用いられたスペーサ
のセルの長さに略々比例する。
摩擦の他に、スペーサの表面が摩擦を加えるのである。
詳細に述べれば、燃料棒に向けて露出されたスペーサ表
面が流体摩擦を加えるのである。同様に、燃料棒に面し
ない側に露出されたスペーサ表面も流体摩擦を加えるの
である。これらの露出表面が両者ともに流体摩擦に寄与
してしまい、従って、圧力降下は、用いられたスペーサ
のセルの長さに略々比例する。
【0012】更に、燃料棒の回りの総計流路断面積は、
スペーサの上下方向の断面積分だけ減少せしめられる。
このスペーサの断面が加える流体摩擦は、投影分だけの
スペーサ断面積の二乗に略々比例する。本発明のセル配
置に依れば、スペーサ構造の内部的な投影断面積は先行
技術の2分の1とされる。更に、これらの流路摩擦要因
の全ては同時に生ずるとともに、燃料束内の或る高度位
置にて同時に作用する。この高度位置とは、スペーサ位
置である。斯くして、各燃料束及び原子炉の全体として
の圧力降下に関しては、個々のスペーサに於いて生ずる
圧力降下が重要な要因となることが理解される。
スペーサの上下方向の断面積分だけ減少せしめられる。
このスペーサの断面が加える流体摩擦は、投影分だけの
スペーサ断面積の二乗に略々比例する。本発明のセル配
置に依れば、スペーサ構造の内部的な投影断面積は先行
技術の2分の1とされる。更に、これらの流路摩擦要因
の全ては同時に生ずるとともに、燃料束内の或る高度位
置にて同時に作用する。この高度位置とは、スペーサ位
置である。斯くして、各燃料束及び原子炉の全体として
の圧力降下に関しては、個々のスペーサに於いて生ずる
圧力降下が重要な要因となることが理解される。
【0013】上記ではスペーサによる圧力降下の問題を
示したが、以下には、本発明のスペーサを記述する。
示したが、以下には、本発明のスペーサを記述する。
【0014】
【課題を解決するための手段】本願に開示されたスペー
サ配列に於いては、異なる高度位置に各セルが交互に配
列される。又、好適な8角形のスペーサセル配列に於い
ては、燃料束の行列の行及び列内の交互或いはひとつ置
きの燃料棒が、第1の高度位置を有する8角形のスペー
サセルにより囲繞される。同様に、斯かる好適な8角形
のスペーサセル配列において、燃料束の行列の行及び列
内の残りの交互の燃料棒が、第2の高度位置を有する8
角形のスペーサセルにより囲繞される。或る高度位置の
スペーサ配列の8角形のスペーサセルは、近接した高度
位置のスペーサ配列の8角形のスペーサセルに接続して
いる。詳細には、8角形のスペーサセルの各々は、隣接
するセル階層における4個の8角形セルの内の可能な限
り多くの辺と結合すべく配設された自身の8側面の内の
4側面の内の出来るだけ多くのものの頂辺及び/或いは
底辺を有している。又、各セルの高さは約0.6イン
チ、であり、先行技術に於ける1.2インチ高さの半分
である。物理的に述べれば、各セルは、先行技術の型の
スペーサの約半分の高さである。斯かるスペーサセル配
列の結果として、第1の高度位置における圧力降下は先
行技術の半分になり、且つ、第2の高度位置にては先行
技術の半分の上下方向投影断面積の故に残る圧力降下の
更に半分が生ずる。更に、スペーサを構成する2階層の
セル配列が異なる高度位置、即ち相互の直上及び直下、
に配設されることから、一方の高度位置に在るスペーサ
セルにより流路抵抗が発生したとしても、その水平方向
の直近にはセルが存在していないことになる。故に、全
ての流路摩擦及び流路制限が同じ高度位置で生じた場合
ほどには、本発明の一方の階層に於けるセルは近接する
流路摩擦と相互作用を起こさない。その結果、本願のス
ペーサ配列にては、圧力降下が改善且つ減少される。
サ配列に於いては、異なる高度位置に各セルが交互に配
列される。又、好適な8角形のスペーサセル配列に於い
ては、燃料束の行列の行及び列内の交互或いはひとつ置
きの燃料棒が、第1の高度位置を有する8角形のスペー
サセルにより囲繞される。同様に、斯かる好適な8角形
のスペーサセル配列において、燃料束の行列の行及び列
内の残りの交互の燃料棒が、第2の高度位置を有する8
角形のスペーサセルにより囲繞される。或る高度位置の
スペーサ配列の8角形のスペーサセルは、近接した高度
位置のスペーサ配列の8角形のスペーサセルに接続して
いる。詳細には、8角形のスペーサセルの各々は、隣接
するセル階層における4個の8角形セルの内の可能な限
り多くの辺と結合すべく配設された自身の8側面の内の
4側面の内の出来るだけ多くのものの頂辺及び/或いは
底辺を有している。又、各セルの高さは約0.6イン
チ、であり、先行技術に於ける1.2インチ高さの半分
である。物理的に述べれば、各セルは、先行技術の型の
スペーサの約半分の高さである。斯かるスペーサセル配
列の結果として、第1の高度位置における圧力降下は先
行技術の半分になり、且つ、第2の高度位置にては先行
技術の半分の上下方向投影断面積の故に残る圧力降下の
更に半分が生ずる。更に、スペーサを構成する2階層の
セル配列が異なる高度位置、即ち相互の直上及び直下、
に配設されることから、一方の高度位置に在るスペーサ
セルにより流路抵抗が発生したとしても、その水平方向
の直近にはセルが存在していないことになる。故に、全
ての流路摩擦及び流路制限が同じ高度位置で生じた場合
ほどには、本発明の一方の階層に於けるセルは近接する
流路摩擦と相互作用を起こさない。その結果、本願のス
ペーサ配列にては、圧力降下が改善且つ減少される。
【0015】本願中に開示されたスペーサ配列の他の課
題、特徴及び利点は、添付図面と関連した以下の記述を
熟読することにより、更に明らかとなろう。
題、特徴及び利点は、添付図面と関連した以下の記述を
熟読することにより、更に明らかとなろう。
【0016】
【実施例】図1を参照するに、図中参照符号Bは燃料束
を示している。該燃料束は、下部タイプレートTl 、上
部タイプレートTu 、及び、燃料棒Rを含んでいる。こ
れらの燃料棒Rは、下部タイプレートTl 上に支持さ
れ、上部タイプレートTu まで延在している。下部タイ
プレートTl 近傍からはチャネルHが上方に上部タイプ
レートTu まで延在し、燃料棒Rの回り且つ上下のタイ
プレート間に閉塞された流路を画成している。
を示している。該燃料束は、下部タイプレートTl 、上
部タイプレートTu 、及び、燃料棒Rを含んでいる。こ
れらの燃料棒Rは、下部タイプレートTl 上に支持さ
れ、上部タイプレートTu まで延在している。下部タイ
プレートTl 近傍からはチャネルHが上方に上部タイプ
レートTu まで延在し、燃料棒Rの回り且つ上下のタイ
プレート間に閉塞された流路を画成している。
【0017】チャネルHの一部にはスペーサS1 が示さ
れているが、理解を助けるために部分的に破断されてい
る。このスペーサS1 は、図2に更に詳細に示されてい
る。図2を参照するに、10×10の燃料棒配列を有す
る燃料束Bの一部破断斜視図が示されている。上部階層
L1 及び下部階層L2 には、8角形のセルCが示されて
いる。これらの階層L1 及びL2 に関し、幾つかの考察
が可能である。
れているが、理解を助けるために部分的に破断されてい
る。このスペーサS1 は、図2に更に詳細に示されてい
る。図2を参照するに、10×10の燃料棒配列を有す
る燃料束Bの一部破断斜視図が示されている。上部階層
L1 及び下部階層L2 には、8角形のセルCが示されて
いる。これらの階層L1 及びL2 に関し、幾つかの考察
が可能である。
【0018】第1に、階層L1 に関し、この階層内で隣
り合うセルは、1本置きに燃料棒Rを囲繞している。従
って、上部階層L1 は、燃料棒位置として、奥側から数
えて第1、第3、第5、第7及び第9の位置に在る5個
の8角形セルCを有している。又、下部階層L2 は、第
1の列に於いて、第2、第4、第6、第8及び第10の
位置に5個のセルCを有している。同図中では隠れてい
るが、上部階層L1 の第2の列での交互位置が第2、第
4、第6、第8及び第10の位置であることは理解され
よう。同様に、図中では隠れているが、下部階層L2 の
第2の列での交互位置は第1、第3、第5、第7及び第
9の位置である。この交互配列のパターンは、本発明に
開示されたスペーサ構造全体に亙り続いている。
り合うセルは、1本置きに燃料棒Rを囲繞している。従
って、上部階層L1 は、燃料棒位置として、奥側から数
えて第1、第3、第5、第7及び第9の位置に在る5個
の8角形セルCを有している。又、下部階層L2 は、第
1の列に於いて、第2、第4、第6、第8及び第10の
位置に5個のセルCを有している。同図中では隠れてい
るが、上部階層L1 の第2の列での交互位置が第2、第
4、第6、第8及び第10の位置であることは理解され
よう。同様に、図中では隠れているが、下部階層L2 の
第2の列での交互位置は第1、第3、第5、第7及び第
9の位置である。この交互配列のパターンは、本発明に
開示されたスペーサ構造全体に亙り続いている。
【0019】次に、図3には、9個のセルが示されてお
り、該セルの内の2個のものに対し、それらの側面に番
号1〜8が付されている。容易に理解されるように、実
質的に8角形のセルCは、個別に作成され得る。典型的
には、これらのセルCの各々は、壁部4及び6の如き相
互に離間した2個の壁部上に対となるストッパ部を有
し、図3中で破線で示された様に、スプリングが燃料棒
Rを壁部1から中央位置に付勢する。次に、各セルは、
対応する上部隣接セル又は下部隣接セルに、溶着等によ
り締着される。従って、図3の配列を見れば、壁部1、
3、5及び7が上下階層L1 、L2 の全高に亙って延在
する一方、壁部2、4、6及び8は、それら自身が属す
る階層L1 又はL2 の深さ分に相当する「半分の高さ」
しか有していない。
り、該セルの内の2個のものに対し、それらの側面に番
号1〜8が付されている。容易に理解されるように、実
質的に8角形のセルCは、個別に作成され得る。典型的
には、これらのセルCの各々は、壁部4及び6の如き相
互に離間した2個の壁部上に対となるストッパ部を有
し、図3中で破線で示された様に、スプリングが燃料棒
Rを壁部1から中央位置に付勢する。次に、各セルは、
対応する上部隣接セル又は下部隣接セルに、溶着等によ
り締着される。従って、図3の配列を見れば、壁部1、
3、5及び7が上下階層L1 、L2 の全高に亙って延在
する一方、壁部2、4、6及び8は、それら自身が属す
る階層L1 又はL2 の深さ分に相当する「半分の高さ」
しか有していない。
【0020】上記においては、幾つかの独立したセルC
を組合せて構成した本発明のスペーサ構造を示してき
た。しかし乍ら、この様に交互となるスペーサセルCの
ひとつの列を、図4、図5及び図6に示されるごとき一
枚の金属板から作り出すことも出来る。即ち、図4に
は、金属片Tが示されており、該金属片Tは、上下の階
層L1 、L2 に各々2個ずつで合計4個の8角形セルC
を形成するに十分な長さ20を有している。
を組合せて構成した本発明のスペーサ構造を示してき
た。しかし乍ら、この様に交互となるスペーサセルCの
ひとつの列を、図4、図5及び図6に示されるごとき一
枚の金属板から作り出すことも出来る。即ち、図4に
は、金属片Tが示されており、該金属片Tは、上下の階
層L1 、L2 に各々2個ずつで合計4個の8角形セルC
を形成するに十分な長さ20を有している。
【0021】金属片Tの幅Wは、スペーサが上下の階層
L1 、L2 に亙って延在するに必要な寸法を有してい
る。次に、金属片自体の詳述に加え、金属片T上の8角
形セルの何処の対向側面同士が上下の階層L1 、L2 に
位置するのかを特定する必要があるが、これを図4で説
明する。即ち、側面1と側面5とが、その様な位置を取
る対向側面である。後述の説明から理解されるように、
これらの側面は、金属片Tを切断且つ折曲する上で重要
な境界線となる。
L1 、L2 に亙って延在するに必要な寸法を有してい
る。次に、金属片自体の詳述に加え、金属片T上の8角
形セルの何処の対向側面同士が上下の階層L1 、L2 に
位置するのかを特定する必要があるが、これを図4で説
明する。即ち、側面1と側面5とが、その様な位置を取
る対向側面である。後述の説明から理解されるように、
これらの側面は、金属片Tを切断且つ折曲する上で重要
な境界線となる。
【0022】図4を注視するに、側縁30から切欠き或
いは切込み31が加えられ、該切欠31は、金属片Tの
第1の長寸縁30から、上記対向側面の一方である側面
1の縁部に沿っている。而る後、切欠きは、切欠32と
なり、他方の対向側面5の縁部に至り、その途中に於い
て3個の側面6、7、8の合計長を経ると共に金属片T
を中心から上下に二分している。切欠32は、側面5の
縁部で終結している。
いは切込み31が加えられ、該切欠31は、金属片Tの
第1の長寸縁30から、上記対向側面の一方である側面
1の縁部に沿っている。而る後、切欠きは、切欠32と
なり、他方の対向側面5の縁部に至り、その途中に於い
て3個の側面6、7、8の合計長を経ると共に金属片T
を中心から上下に二分している。切欠32は、側面5の
縁部で終結している。
【0023】図4を再度参照するに、金属片Tの他方の
側縁34からは切欠35が加えられ、該切欠35は、金
属片Tの第2の長寸縁34から、切欠35側の側面1の
縁部に沿っている。而る後、切欠は切欠36となり、上
記他方の対向側面5の縁部に至り、その途中に於いて3
個の側面2、3、4の合計長を経る如く、上記切欠32
とは逆の方向に延在し、且つ、金属片Tを中心から上下
に二分している。この切欠36は、側面5の縁部で終結
している。
側縁34からは切欠35が加えられ、該切欠35は、金
属片Tの第2の長寸縁34から、切欠35側の側面1の
縁部に沿っている。而る後、切欠は切欠36となり、上
記他方の対向側面5の縁部に至り、その途中に於いて3
個の側面2、3、4の合計長を経る如く、上記切欠32
とは逆の方向に延在し、且つ、金属片Tを中心から上下
に二分している。この切欠36は、側面5の縁部で終結
している。
【0024】以上の様に、金属片Tを各側面の縁部で線
区分することにより各側面を特定した後、金属片Tを折
曲し、複数個の8角形セルを形成する。即ち、図5の側
面図に見られる様に、夫々のセルは高度位置に関して交
互になり、上下階層L1 、L 2 のセルCとなる。更に、
図6の平面図を参照すると、上記で線区分したセル側面
の各々が最終的にどの位置になるかが特定される。
区分することにより各側面を特定した後、金属片Tを折
曲し、複数個の8角形セルを形成する。即ち、図5の側
面図に見られる様に、夫々のセルは高度位置に関して交
互になり、上下階層L1 、L 2 のセルCとなる。更に、
図6の平面図を参照すると、上記で線区分したセル側面
の各々が最終的にどの位置になるかが特定される。
【0025】図4、5、6からは、並べて配置される4
個の8角形セルの作り方が容易に理解されよう。尚、金
属片Tは、打抜き成形しても良く、更に、任意のセル列
のセルを形成するに必要なだけの長さともし得る。更
に、上記した手法によりセル列を作成した場合、このセ
ル列を隣接セル列に溶着することとなる。
個の8角形セルの作り方が容易に理解されよう。尚、金
属片Tは、打抜き成形しても良く、更に、任意のセル列
のセルを形成するに必要なだけの長さともし得る。更
に、上記した手法によりセル列を作成した場合、このセ
ル列を隣接セル列に溶着することとなる。
【0026】ここで図2に戻ると、スペーサS1 と、チ
ャネルHの内壁との間を隔離すべく、帯片40がスペー
サの回りに載置されれば典型的である。この帯片40は
図2中に部分的にしか示されていないが、残りの帯片部
分は習用のものである。尚、上記で開示した本願発明を
改変し得ることは理解される。例えば、各セルを円筒状
としても良く、又、これと同様の改変が可能である。
ャネルHの内壁との間を隔離すべく、帯片40がスペー
サの回りに載置されれば典型的である。この帯片40は
図2中に部分的にしか示されていないが、残りの帯片部
分は習用のものである。尚、上記で開示した本願発明を
改変し得ることは理解される。例えば、各セルを円筒状
としても良く、又、これと同様の改変が可能である。
【0027】上記を要約すると、本発明の好適な8角形
スペーサセル配列に於いては、燃料棒行列の行及び列内
の交互の燃料棒が、第1の高度位置の8角形スペーサセ
ルにより囲繞される。同様に、斯かる好適な8角形スペ
ーサセル配列において、燃料棒行列の行及び列内の残り
の交互の燃料棒が第2の高度位置の8角形スペーサセル
により囲繞される。又、一方の階層のスペーサ配列の8
角形のスペーサセルは、隣接する階層のスペーサ配列の
8角形スペーサセルに結合する。詳細には、8角形スペ
ーサセルの各々の、自身の8個の側面の内の4個の側面
と同じ数だけの頂辺及び/或は底辺は、隣接する階層に
属する4個の8角形セルの夫々のひとつの辺と結合す
る。各セルの高さは約0.6インチであり、先行技術の
1.2インチ高さの半分である。即ち、本発明のセルの
各々は、先行技術のセルを用いたスペーサの約半分の物
理的高さを有している。その結果、第1の高度位置にて
圧力降下が半分となり、又、先行技術の半分のスペーサ
投影面積により、第2の高度位置で残る半分の圧力降下
が生ずる。更に、スペーサを構成している2層のセル配
列が、相互に直上又は直下となる如き異なる高度位置に
配設されていることから、一方の階層のスペーサセルに
おいて発生する流路抵抗の水平方向には直近セルが存在
していない。従って、流路摩擦及び流路制限の全てが同
一の高度位置で生じた場合に於ける程には、本発明のひ
とつの階層セルは隣接する流路摩擦と相互作用を起こさ
ない。その結果、本願に開示されたスペーサ配列に於い
ては、圧力降下が改善且つ減少される。
スペーサセル配列に於いては、燃料棒行列の行及び列内
の交互の燃料棒が、第1の高度位置の8角形スペーサセ
ルにより囲繞される。同様に、斯かる好適な8角形スペ
ーサセル配列において、燃料棒行列の行及び列内の残り
の交互の燃料棒が第2の高度位置の8角形スペーサセル
により囲繞される。又、一方の階層のスペーサ配列の8
角形のスペーサセルは、隣接する階層のスペーサ配列の
8角形スペーサセルに結合する。詳細には、8角形スペ
ーサセルの各々の、自身の8個の側面の内の4個の側面
と同じ数だけの頂辺及び/或は底辺は、隣接する階層に
属する4個の8角形セルの夫々のひとつの辺と結合す
る。各セルの高さは約0.6インチであり、先行技術の
1.2インチ高さの半分である。即ち、本発明のセルの
各々は、先行技術のセルを用いたスペーサの約半分の物
理的高さを有している。その結果、第1の高度位置にて
圧力降下が半分となり、又、先行技術の半分のスペーサ
投影面積により、第2の高度位置で残る半分の圧力降下
が生ずる。更に、スペーサを構成している2層のセル配
列が、相互に直上又は直下となる如き異なる高度位置に
配設されていることから、一方の階層のスペーサセルに
おいて発生する流路抵抗の水平方向には直近セルが存在
していない。従って、流路摩擦及び流路制限の全てが同
一の高度位置で生じた場合に於ける程には、本発明のひ
とつの階層セルは隣接する流路摩擦と相互作用を起こさ
ない。その結果、本願に開示されたスペーサ配列に於い
ては、圧力降下が改善且つ減少される。
【図1】燃料束において用いられる典型的には6個〜8
個のスペーサの内の3個のものを示すべく、その丈の一
部が破断された燃料束の斜視図である。
個のスペーサの内の3個のものを示すべく、その丈の一
部が破断された燃料束の斜視図である。
【図2】図1の燃料束内の燃料棒の回りに配設された、
本発明に係るスペーサの拡大斜視図である。
本発明に係るスペーサの拡大斜視図である。
【図3】本発明に従って構成された9個のスペーサセル
の斜視図である。8角形のスペーサセルが、燃料棒配列
の行及び列の各々に於いて交互に配置されていること、
及び、個々の上下のセル配列が如何なる上下箇所で相互
取付されているかを示している。又、燃料棒を各スペー
サセルの中心位置に付勢する為のヘアピン型バネの取付
けかたも示している。
の斜視図である。8角形のスペーサセルが、燃料棒配列
の行及び列の各々に於いて交互に配置されていること、
及び、個々の上下のセル配列が如何なる上下箇所で相互
取付されているかを示している。又、燃料棒を各スペー
サセルの中心位置に付勢する為のヘアピン型バネの取付
けかたも示している。
【図4】本発明のスペーサ構造を形成するために図中境
界にて切断或いは打抜かれる金属板細片の折曲げ前の側
面図である。
界にて切断或いは打抜かれる金属板細片の折曲げ前の側
面図である。
【図5】本発明に従うセルの列として折曲げられた図4
の金属板の側面図である。
の金属板の側面図である。
【図6】本発明に係る上記セルの平面図である。
B 燃料束 C 8角形セル C1 〜C4 8角形セル H チャネル L1 下側階層 L2 上側階層 R 燃料棒 S1 スペーサ S2 スペーサ S3 スペーサ T 金属片 Tl 下部タイプレート Tu 上部タイプレート W 金属片の幅 1 8角形セルの側面 2 8角形セルの側面 3 8角形セルの側面 4 8角形セルの側面 5 8角形セルの側面 6 8角形セルの側面 7 8角形セルの側面 8 8角形セルの側面 20 金属片Tの長さ 30 金属片Tの側縁 31 切欠 32 切欠 34 金属片Tの側縁 35 切欠 36 切欠 40 帯片
Claims (8)
- 【請求項1】 所定高度位置において、壁部を有する燃
料束チャネル内の燃料束の各々を囲繞するセルスペーサ
配列であって、 当該スペーサを水平方向に横切る第1の高度位置にて、
燃料棒行列の行及び列の内の交互の燃料棒を囲繞する第
1階層のセルと、 当該スペーサを水平方向に横切る第2の高度位置にて、
燃料棒行列の行及び列の内の残りの交互の燃料棒を囲繞
する第2階層のセルと、 上記第1階層は、当該スペーサの高度位置に於いて上記
行列の燃料棒の内の第1の割合の本数を囲繞すると共
に、上記第2階層は当該スペーサの高度位置に於いて上
記行列の燃料棒の内の残りの割合の本数を囲繞してお
り、 上記第1階層と第2階層とは、直接的に隣接するスペー
サ階層を形成すべく相互に当接されており、 上記第1階層と第2階層との上記当接箇所に於いて両者
を結合して該第1階層及び第2階層を一体構造に形成す
る手段と、 を備えて成る、セルスペーサ配列。 - 【請求項2】 前記セルの各々が8角形である、請求項
1のセルスペーサ配列。 - 【請求項3】 前記燃料棒の前記行及び列は前記チャネ
ルの壁部に対して垂直である、請求項1のスペーサ。 - 【請求項4】 直立した燃料棒の配列と;該燃料棒配列
を支持すると共に水減速材の当該燃料束内への流入を許
容する下部タイプレートと、;上記燃料束の内の少なく
とも幾つかに締結すると共に当該燃料束からの液体及び
発生水蒸気の流出を許容する上部タイプレートと;燃料
束チャネル内の燃料束の個々の燃料棒を夫々別個の高度
位置にて囲繞する複数個のセルスペーサと;を組合せて
備えて成る、沸騰水型原子炉の燃料束であって、 上記セルスペーサの少なくともひとつが、 当該スペーサを水平方向に横切る第1の高度位置にて、
燃料棒行列の行及び列の内の交互の燃料棒を囲繞する第
1階層のセルと、 当該スペーサを水平方向に横切る第2の高度位置にて、
燃料棒行列の行及び列の内の残りの交互の燃料棒を囲繞
する第2階層のセルと、 上記第1階層は、当該スペーサの高度位置に於いて上記
行列の燃料棒の内の第1の割合の本数を囲繞すると共
に、上記第2階層は当該スペーサの高度位置に於いて上
記行列の燃料棒の内の残りの割合の本数を囲繞してお
り、 上記第1階層と第2階層とは、直接的に隣接するスペー
サ階層を形成すべく相互に当接されており、 上記第1階層と第2階層との上記当接箇所に於いて両者
を結合して該第1階層及び第2階層を一体構造に形成す
る手段と、を含む、原子炉の燃料棒。 - 【請求項5】 前記セルの各々が8角形である、請求項
4の原子炉の燃料束。 - 【請求項6】 前記スペーサの複数のものが、前記第1
階層セル及び第2階層セルを含む、請求項4の原子炉の
燃料束。 - 【請求項7】 隣接する第1高度位置及び第2高度位置
に夫々位置する8角形のスペーサセルの列を形成し、当
該スペーサのセルを貫通する燃料棒を支持するに十分な
垂直高さのスペーサを形成する方法であって、 上記スペーサの垂直高に等しい幅と、上記スペーサの為
の少なくとも2個の8角形セルを形成するに十分な長さ
と、を有する細長い金属片を用意する段階と、 上記8角形セルの上下の対向側面を上記金属片に割り付
け配置する段階と、 上記金属片の第1の長縁から一方の対向側面の縁部に沿
って切込みを入れる段階と、 上記8角形の側面の内の3個の側面の丈に沿うと共に上
記他方の対向側面の縁部に至る様に、第1の方向に向け
て上記金属片を中央から上下に切り離す段階と、 上記金属片の第2の逆側の長縁から上記対向側面の逆側
の縁部に沿って切込みを入れる段階と、 上記8角形の側面の内の3個の側面の丈に沿うと共に、
上記第1の切り離し段階におけるのとは反対側の方向で
ある第2の方向に向けて上記金属片を中央から上下に切
り離す段階と、 上記の如く切り離された金属片を折曲して複数個の8角
形セルを形成し、当該スペーサの高度位置にて、該セル
の内の少なくとも1個が上記第1高度位置で且つ該セル
の内の少なくとも1個が上記第2高度位置で上記燃料棒
を夫々隣接して囲繞する様にする、折曲段階と、を備え
て成る、スペーサ形成方法。 - 【請求項8】 前記折曲段階により作成された第1のセ
ルの列を、前記折曲段階により作成された第2のセルの
列に結合する段階を更に備えて成る、請求項7の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US046290 | 1993-04-15 | ||
| US08/046,290 US5375154A (en) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | Reduced pressure drop spacer for boiling water reactor fuel bundles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06347577A true JPH06347577A (ja) | 1994-12-22 |
Family
ID=21942657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6075583A Withdrawn JPH06347577A (ja) | 1993-04-15 | 1994-04-14 | 沸騰水型原子炉の燃料束の為の圧力降下の少ないスペーサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5375154A (ja) |
| EP (1) | EP0620559A1 (ja) |
| JP (1) | JPH06347577A (ja) |
| TW (1) | TW265447B (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5488644A (en) | 1994-07-13 | 1996-01-30 | General Electric Company | Spring assemblies for adjoining nuclear fuel rod containing ferrules and a spacer formed of the spring assemblies and ferrules |
| US5519747A (en) | 1994-10-04 | 1996-05-21 | General Electric Company | Apparatus and methods for fabricating spacers for a nuclear fuel rod bundle |
| US5546437A (en) | 1995-01-11 | 1996-08-13 | General Electric Company | Spacer for nuclear fuel rods |
| US5566217A (en) | 1995-01-30 | 1996-10-15 | General Electric Company | Reduced height spacer for nuclear fuel rods |
| US5675621A (en) | 1995-08-17 | 1997-10-07 | General Electric Company | Reduced height flat spring spacer for nuclear fuel rods |
| SE504805C2 (sv) * | 1995-08-24 | 1997-04-28 | Asea Atom Ab | Spridare för en bränslepatron och en bränslepatron |
| KR100330355B1 (ko) * | 1999-06-04 | 2002-04-01 | 장인순 | 회전유동발생 날개를 가진 덕트형 핵연료 집합체 지지격자 |
| UA98370C2 (ru) | 2007-12-26 | 2012-05-10 | Ториум Пауэр Инк. | Ядерный реактор (варианты), топливная сборка из зажигающе-воспроизводящих модулей для ядерного реактора (варианты) и топливный элемент топливной сборки |
| US8116423B2 (en) | 2007-12-26 | 2012-02-14 | Thorium Power, Inc. | Nuclear reactor (alternatives), fuel assembly of seed-blanket subassemblies for nuclear reactor (alternatives), and fuel element for fuel assembly |
| JP5755568B2 (ja) | 2008-12-25 | 2015-07-29 | トリウム・パワー、インクThorium Power,Inc. | 軽水炉核燃料集合体および軽水炉 |
| US10192644B2 (en) | 2010-05-11 | 2019-01-29 | Lightbridge Corporation | Fuel assembly |
| US10170207B2 (en) | 2013-05-10 | 2019-01-01 | Thorium Power, Inc. | Fuel assembly |
| WO2011143172A1 (en) | 2010-05-11 | 2011-11-17 | Thorium Power, Inc. | Fuel assembly with metal fuel alloy kernel and method of manufacturing thereof |
| US9564249B2 (en) | 2013-03-05 | 2017-02-07 | Global Nuclear Fuel—Americas Llc | Spacers for nuclear fuel assemblies |
| RU2554719C2 (ru) * | 2013-11-01 | 2015-06-27 | Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" (ПАО "МСЗ") | Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора |
| RU2557254C1 (ru) * | 2014-03-14 | 2015-07-20 | Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод" | Дистанционирующая решетка тепловыделяющей сборки ядерного реактора |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3352758A (en) * | 1967-11-14 | Fuel assembly for nuclear reactor | ||
| US3607642A (en) * | 1968-11-26 | 1971-09-21 | Gen Electric | Nuclear reactor fuel assembly |
| BE785939A (fr) * | 1971-07-07 | 1973-01-08 | Atomic Energy Authority Uk | Perfectionnements aux elements combustibles de reacteurs nucleaires |
| FR2298162A1 (fr) * | 1975-01-20 | 1976-08-13 | Commissariat Energie Atomique | Disposit |
| SE409258B (sv) * | 1977-12-21 | 1979-08-06 | Asea Atom Ab | Spridare foer ett flertal i en kaernreaktor vertikalt anordnade braenslestavar |
| DE2631925C3 (de) * | 1976-07-15 | 1979-04-05 | Kraftwerk Union Ag, 4330 Muelheim | Abstandshalter für wassergekühlte Kernreaktorbrennstäbe |
| FR2426312A1 (fr) * | 1978-05-19 | 1979-12-14 | Framatome Sa | Dispositif de maintien transversal des barreaux combustibles d'un assemblage pour reacteur nucleaire |
| US4220199A (en) * | 1979-01-02 | 1980-09-02 | Combustion Engineering, Inc. | Plate tube spacer structure |
| SE420779B (sv) * | 1980-03-17 | 1981-10-26 | Asea Atom Ab | Brenslepatron for en kokarreaktor |
| ZA818675B (en) * | 1981-05-14 | 1983-08-31 | Westinghouse Electric Corp | Fuel pin support grid |
| US4508679A (en) * | 1982-08-20 | 1985-04-02 | General Electric Company | Nuclear fuel assembly spacer |
| FR2594998B1 (fr) * | 1986-02-24 | 1988-06-10 | Fragema Framatome & Cogema | Grille pour assemblage de combustible nucleaire, et assemblage en comportant application |
| DE8625662U1 (de) * | 1986-09-25 | 1988-03-03 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Kernreaktorbrennelement |
| US5130083A (en) * | 1991-08-15 | 1992-07-14 | General Electric Company | Hydride resistant spacer formed from interlocking strips |
-
1993
- 1993-04-15 US US08/046,290 patent/US5375154A/en not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-01-04 TW TW083100002A patent/TW265447B/zh active
- 1994-04-11 EP EP94302535A patent/EP0620559A1/en not_active Withdrawn
- 1994-04-14 JP JP6075583A patent/JPH06347577A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5375154A (en) | 1994-12-20 |
| EP0620559A1 (en) | 1994-10-19 |
| TW265447B (ja) | 1995-12-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010703 |