燃料集合体
【課題】短尺燃料棒の配置位置に関係なく常に短尺燃料棒上端より上方の燃料スペーサの圧力損失を十分低減でき、かつその燃料スペーサの構造強度を確保する。
【解決手段】正方格子状に配列された燃料棒２と、この燃料棒２が７本配列可能な領域に配置された２本の水ロッド３と、燃料棒２及び水ロッド３の間隔を保持する燃料スペーサ４ａ，４ｂとを有し、燃料スペーサ４ａ，４ｂは、互いに結合され燃料棒２が挿入されるセル９と、これらセル９の最外周を取り囲むバンド１１とを備えている燃料集合体１において、短尺燃料棒２ｂ1，ｂ2は、正方格子状配列の最外周領域に配置された４本の第１短尺燃料棒２ｂ1を含み、燃料スペーサ４ｂは、第１短尺燃料棒２ｂ1に対応する格子位置のセル９を省略し、それに代えて、その格子位置の両側に最外周領域において隣接する２つのセル９Ａ，９Ｂとバンド１１とを連結する支持部材１７を設ける。
【解決手段】正方格子状に配列された燃料棒２と、この燃料棒２が７本配列可能な領域に配置された２本の水ロッド３と、燃料棒２及び水ロッド３の間隔を保持する燃料スペーサ４ａ，４ｂとを有し、燃料スペーサ４ａ，４ｂは、互いに結合され燃料棒２が挿入されるセル９と、これらセル９の最外周を取り囲むバンド１１とを備えている燃料集合体１において、短尺燃料棒２ｂ1，ｂ2は、正方格子状配列の最外周領域に配置された４本の第１短尺燃料棒２ｂ1を含み、燃料スペーサ４ｂは、第１短尺燃料棒２ｂ1に対応する格子位置のセル９を省略し、それに代えて、その格子位置の両側に最外周領域において隣接する２つのセル９Ａ，９Ｂとバンド１１とを連結する支持部材１７を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉において使用される燃料集合体に係わり、特に、燃料スペーサを備えた燃料集合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の沸騰水型原子炉用の燃料集合体は、例えば特開平２−１６３６９５号公報に開示されている。この燃料集合体は、複数本の燃料棒と、２本の水ロッドとを備えている。燃料棒は、９×９正方格子状に配列されている。これら燃料棒及び水ロッドは、燃料バンドルを構成しており、軸方向に並んだ複数個の燃料スペーサにより一定間隔に保持される。
【０００３】
燃料スペーサは、多数の筒状部材と、１つの帯状部材と、複数のループ状ばねと、水ロッドを保持するための断面略Ω形状の水ロッド保持部材とを備えている。
【０００４】
筒状部材は、多数個が互いに接合されて束ねられている。そして、各筒状部材は、燃料棒が配置される各格子位置に設けられ、対応する燃料棒が１つずつ挿入される。
帯状部材は、正方形状を備えており、束ねられた多数の筒状部材の外周部を取り囲んでいる。また帯状部材は、チャンネルボックスの内面側に突出してその内面と接触する突起部材（バスタブ）を備えている。
ループ状ばねは、隣接する一対の筒状部材の接合位置に設けられ、燃料棒を押し付けて保持するも。なおこのループ状ばねは、隣接する筒状部材の両方に燃料棒がそれぞれ挿入されてはじめて機能し押圧力が生じるようになっている。
【０００５】
水ロッド保持部材は、水ロッドに隣接する筒状部材のうちの２つに接合されている。なお、水ロッドに隣接する上記２つの筒状部材内の燃料棒を保持するためにループ状ばねを配置しようとする場合、スペーサ全体のばねの配置上、この２つの筒状部材には対になる相手方の筒状部材がないため、そのままではばねの機能を発揮できなくなる。そこで、それぞれに接合された上記水ロッド保持部材の接合部に、ばね押さえ用突片とばね保持用突片を設け、ばね保持用突片にループ状ばねを保持しばね押さえ用突片で押さえることにより、燃料棒保持のために必要な押圧力が生じるようにしている。
【０００６】
一方、沸騰水型の燃料集合体における核的特性の向上のために、特開平５−２３２２７３号公報に記載のように、複数の燃料棒のうち一部の燃料棒の長さを他の燃料棒よりも短く（以下適宜、短尺燃料棒という）する構成が知られている。この公知例による燃料集合体では、ボイド係数の低減による反応度制御性の向上等の観点から、格子状配列の最外周及び水ロッドの隣接位置に短尺燃料棒を配置している。
【０００７】
ここで、前述したように、燃料スペーサは軸方向に複数箇所設けられるものである。そのため、上記のような短尺燃料棒を備えた燃料集合体に適用される燃料スペーサのうち短尺燃料棒の上端より上方に位置するものは、その短尺燃料棒の格子位置では燃料棒が存在しないことになる。そこでこれに応じて、短尺燃料棒上端より上方に位置する燃料スペーサにおいて、その格子位置の筒状部材を削除し圧力損失の低減を図る構造が既に提唱されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平２−１６３６９５号公報
【特許文献２】特開平５−２３２２７３号公報
【特許文献３】特開平６−３４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記特開平５−２３２２７３号公報のように短尺燃料棒を格子状配列の最外周及び水ロッドの隣接位置に配置した燃料集合体において、短尺燃料棒より上方に位置する燃料スペーサの当該格子位置の筒状部材を単に削除しようとする場合、以下のような２つの課題が生じる。
【００１０】
（１）強度上の課題
通常の燃料スペーサにおいては、短尺燃料棒の位置が、燃料棒の格子状配列の最外周でない内側領域に位置している。そのため、圧力損失の低減を図るため、その格子位置の筒状部材を削除しても、スペーサ外周を取り囲む帯状部材に接する筒状部材は連続的に接している。したがって、燃料スペーサ全体としての構造強度をほとんど低下させることがない。
【００１１】
すなわち、例えば、地震時や燃料集合体取り扱い時等において、外力がチャンネルボックスを介し燃料スペーサに作用する場合、この荷重はまず、帯状部材に設けられた突起部材に伝わる。その後、帯状部材を介し、その内側に配置接合された格子状配列最外周領域の筒状部材に伝達される。そしてさらに、順次格子状配列内周側の筒状部材へと伝達されていく。このように荷重の伝達路において帯状部材及び筒状部材がほぼ連続的に配置されている場合は、これら接合体が一体となって強度確保効果を発揮するため、燃料スペーサ全体としての構造的強度は十分に確保される。
【００１２】
これに対し、最外周の短尺燃料棒に対応する筒状部材を削除した場合は、格子状配列最外周領域の筒状部材の並びがその削除位置で不連続となる。そのため、多数の筒状部材の接合体としての強度確保への効果があまり発揮されず、燃料スペーサ全体としての構造強度が低下することになる。
【００１３】
そこで、このような強度低下を最小限にするべく、例えば特開平６−３４７３号公報に開示の構造が提唱されている。この燃料スペーサは、正方形状の帯状部材に設けられチャンネルボックスからの力を主として受けるバスタブを備えている。そして、このバスタブを、帯状部材の各辺２箇所に対辺において対向するように合計８箇所配置している。これにより、対向する２つのバスタブ間のすべての格子位置に筒状部材を必ず設けて強度を確保する。そしてこれと同時に、それ以外の部分で筒状部材を削除して圧力損失低下を図るものである。
【００１４】
しかしながら、上記特開平６−３４７３号公報の燃料スペーサでは、以下のような別の課題が新たに生じる。
すなわち、短尺燃料棒を備えた燃料集合体の設計では、その短尺燃料棒をどこに配置するかは、要求される核的特性に対応して種々の場合が考えられる。しかし、上記燃料スペーサでは、対向する２つのバスタブ間のすべての格子位置の筒状部材は削除することができない。そのため、もしそれらの位置に短尺燃料棒を配置する場合には十分な圧力損失低下を図ることができない。逆に、十分な圧力損失低下を図ることを優先する場合には、対向する２つのバスタブ間のすべての格子位置に短尺燃料棒を配置できなくなる。そのため、その分燃料集合体の設計の自由度が限定される。
【００１５】
（２）ばね配置上の懸念
また、上記のように短尺燃料棒を格子状配列の最外周及び水ロッドの隣接位置に配置した燃料集合体において、短尺燃料棒より上方に位置する燃料スペーサの当該格子位置の筒状部材を単に削除しようとする場合、上記とは別に以下のような課題も存在する。
【００１６】
例えば、後述の図２及び図３に示す燃料集合体のように、９×９正方格子状に燃料棒を配列した燃料集合体でその配列の燃料棒の７本分の領域に２つの水ロッドを配置し、かつ９×９格子状配列の最外周各辺中点に１本ずつ計４本の短尺燃料棒を配置し、さらに中央部３×３正方格子状領域内で水ロッドに隣接するコーナー部に計２本の短尺燃料棒を配置する場合がある。
【００１７】
この燃料集合体において、短尺燃料棒より上方に位置する燃料スペーサにおいて、短尺燃料棒の格子位置のセルを単に削除する場合を考える。このとき、部材点数を増加させないために従来と同様の１種類のループ状ばねのみを用いるとする。この場合、スペーサ全体のループ状ばねの配置を全面的に見直す必要が生じる。そのばね配置を見直した構造による比較例を図２４に示す。
図２４において、スペーサ１０３は、筒状部材であるセル１０４を束ねて接合している。また、隣接する一対のセル１０４，１０４の接合位置に、燃料棒１０１を押し付け保持するためのループ状ばね１０５を設けている。そしてこのとき、図２４における短尺燃料棒１０１Ａに対応する６つの格子位置１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ，１０６ｅ，１０６ｆには、セル１０４を設けないことにより、圧力損失の低減を図っている。これに伴い、図示のように、ループ状ばね１０５の配置が特開平２−１６３６９５号公報に記載の配置から全面的に変更されている。
【００１８】
上記のようなばね配置の変更の結果、中央部３×３正方格子状領域内で水ロッド１０２，１０２に隣接するコーナー部の格子位置１０６ｅ，１０６ｆで、対になる相手方のセルがないフリーな２つのループ状ばね１０５Ａ，１０５Ｂが近接して存在することとなる。そのため、これらループ状ばね１０５Ａ，１０５Ｂにばねの機能を発揮させるためには、各格子位置１０６ｅ，１０６ｆにおいて２つのループ状ばね１０５Ａ，１０５Ｂが同時に押圧力を生じ得るようにするための何らかのばね押さえ構造を設ける必要がある。
【００１９】
しかしながら、従来、このような１つの格子位置で２つ以上のフリーなループ状ばねを取り付けるばね押さえ構造は存在しなかった。またこのとき、水ロッドを保持するための断面略Ω形状の水ロッド保持部材１０８との接続構造にも配慮する必要がある。
【００２０】
本発明の第１の目的は、短尺燃料棒の配置位置に関係なく常に短尺燃料棒上端より上方の燃料スペーサの圧力損失を十分低減できるとともに、その燃料スペーサの構造強度を確保できる燃料集合体を提供することにある。
【００２１】
本発明の第２の目的は、短尺燃料棒の配置位置に関係なく常に短尺燃料棒上端より上方の燃料スペーサの圧力損失を十分低減できるとともに、１種類かつ必要最小限の数のループ状ばねをスペーサ全体に合理的に配置できる燃料集合体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
（１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、この燃料棒が１本以上配列可能な領域に配置された少なくとも１本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域に配置された少なくとも１本の第１短尺燃料棒を含み、前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、これら複数の筒状部材の最外周を取り囲む帯状部材とを備えており、かつ、前記複数の燃料スペーサのうち前記第１短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記第１短尺燃料棒に対応する第１格子位置の前記筒状部材を省略し、それに代えて、前記最外周領域において前記第１格子位置の両側に隣接する２つの第１筒状部材と前記帯状部材とを連結する第１支持部材を設ける。
軸方向複数箇所に複数の燃料スペーサを設けるとき、第１短尺燃料棒の上端よりも上方に位置する第１燃料スペーサにおいては、第１短尺燃料棒に相当する第１格子位置には燃料棒が存在しない。そこでこの位置の筒状部材を省略することにより、冷却材が燃料集合体を上方に流れるときの流れ抵抗を減らし、圧力損失を十分低減することができる。
ここで、この筒状部材の省略により、正方格子状配列最外周領域の筒状部材の並びが当該第１格子位置で不連続となる。しかし、この第１格子位置の最外周領域両側の２つの第１筒状部材と帯状部材とを第１支持部材で連結することにより、帯状部材を介してそれら２つの第１筒状部材が互いに固定される。これにより、帯状部材からの荷重が伝達されてきたとき、その荷重を、その連結固定された２つの第１筒状部材および第１支持部材の連結構造体により受けることができる。したがって、第１格子位置に筒状部材があった場合とほぼ同様の構造的強度を確保することができる。またこの第１支持部材はバスタブの配置に関係なく設置可能である。そのため、従来構造と異なり、最外周領域のうち対向する２つのバスタブ間に第１短尺燃料棒があった場合でもその位置の筒状部材を省略し十分な圧力損失低減を図ることができる。
以上のように、第１短尺燃料棒の配置位置に関係なく、第１短尺燃料棒上端より上方の第１燃料スペーサの構造強度を常に確保しつつその第１燃料スペーサの圧力損失を十分低減できる。
【００２３】
（２）また上記第１の目的を達成するために、本発明は、正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、この燃料棒が１本以上配列可能な領域に配置された少なくとも１本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域に配置された少なくとも１本の第１短尺燃料棒を含み、前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、これら複数の筒状部材の最外周を取り囲む帯状部材とを備えており、かつ、前記複数の燃料スペーサのうち前記第１短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記第１短尺燃料棒に対応する第１格子位置の前記筒状部材を省略し、それに代えて、前記最外周領域において前記第１格子位置の両側に隣接する２つの第１筒状部材と、前記第１格子位置に内側で隣接する第２筒状部材とを連結する第２支持部材を設ける。
軸方向複数箇所に複数の燃料スペーサを設けるとき、第１短尺燃料棒の上端よりも上方に位置する第１燃料スペーサにおいては、第１短尺燃料棒に相当する第１格子位置には燃料棒が存在しない。そこでこの位置の筒状部材を省略することにより、冷却材が燃料集合体を上方に流れるときの流れ抵抗を減らし、圧力損失を十分低減することができる。
ここで、この筒状部材の省略により、正方格子状配列最外周領域の筒状部材の並びが当該第１格子位置で不連続となる。しかし、この第１格子位置の最外周領域両側の２つの第１筒状部材と、その第１格子位置の内側に隣接する第２筒状部材とを第２支持部材で連結することにより、その第２筒状部材を介してそれら２つの第１筒状部材が互いに固定される。これにより、帯状部材からの荷重が伝達されてきたとき、その荷重を、その連結固定された２つの第１筒状部材、第２支持部材、及び第２筒状部材の連結構造体により受けることができる。したがって、第１格子位置に筒状部材があった場合とほぼ同様の構造的強度を確保することができる。またこの第２支持部材はバスタブの配置に関係なく設置可能である。そのため、従来構造と異なり、最外周領域のうち対向する２つのバスタブ間に第１短尺燃料棒があった場合でもその位置の筒状部材を省略し十分な圧力損失低減を図ることができる。
以上のように、第１短尺燃料棒の配置位置に関係なく、短尺燃料棒上端より上方の第１燃料スペーサの構造強度を常に確保しつつその第１燃料スペーサの圧力損失を十分低減できる。
【００２４】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記第１又は第２支持部材は、前記筒状部材よりも小さな横断面積を備えている。
【００２５】
（４）上記（１）又は（２）において、また好ましくは、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサは、前記２つの第１筒状部材のうち一方と、前記第１又は第２支持部材との連結部分に、その一方の第１筒状部材に挿入される前記燃料棒を保持するためのばねに押圧力を付与するばね押圧手段を備えている。
これにより、燃料スペーサ内での燃料棒保持用ばねの配置の自由度を増すことができる。
【００２６】
（５）上記（１）又は（２）において、また好ましくは、前記複数本の短尺燃料棒は、前記水ロッドに隣接する領域に配置された少なくとも１本の第２短尺燃料棒を含んでおり、前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、前記複数の筒状部材のうち前記正方格子状配列の最内周領域にあるものに結合され前記水ロッドを保持する水ロッド保持部材をさらに備えており、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサは、前記第２短尺燃料棒に対応する第２格子位置の前記筒状部材を省略し、それに代えて、その第２格子位置から前記格子状配列の外周側に隣接する２つの第３筒状部材と前記水ロッド保持部材とを連結する第３支持部材を設ける。
【００２７】
（６）上記（１）又は（２）において、また好ましくは、前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、前記帯状部材に設けられ、前記正方格子状配列の最外周領域において互いに隣接する２つの前記筒状部材間にそれぞれ突出し冷却材流れを誘導する複数の第１突起部材をさらに備えており、かつ、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサは、前記第１又は第２支持部材に隣接する前記突起部材のうち少なくとも１つを省略している。
各燃料スペーサに第１突起部材を設けることにより、燃料集合体内の冷却材流れを極力燃料棒側に向け、燃料棒の冷却効果を向上して限界出力特性を改善することができる。ここで、短尺燃料棒の上端より上方に位置する第１燃料スペーサについては、第１又は第２支持部材が設けられる第１格子位置及び第２格子位置では燃料棒が存在しない。そのため、その近傍に第１突起部材を設けてもあまり意味がない。そこで、第１又は第２支持部材に隣接する第１突起部材を省略することで、突出形状による圧力損失増大分をなくし、圧力損失のさらなる低下を図ることができる。
【００２８】
（７）上記（６）において、さらに好ましくは、前記第１短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の４隅位置以外の最外周領域に配置されている。
限界出力特性改善効果は、正方格子状配列の最外周領域のうち４隅位置が最も大きい。そして、それ以外の最外周領域は、４隅位置よりは効果が小さい。したがって、第１短尺燃料棒及び第１第２支持部材が４隅位置以外の最外周領域に配置されている場合には、それら支持部材に隣接する突起部材を省略してもそれほど限界出力特性改善効果は低下しない。逆に突起部材省略による圧力損失低下効果は同様に得ることができる。すなわち、第１短尺燃料棒及び第１第２支持部材が４隅位置以外の最外周領域に配置されている場合が、突起部材を省略するのには好適である。
【００２９】
（８）上記第２の目的を達成するために、本発明は、正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、この燃料棒が１本以上配列可能な領域に配置された少なくとも１本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域に配置された少なくとも１本の第１短尺燃料棒と、前記水ロッドに隣接する前記格子位置に配置された少なくとも１本の第２短尺燃料棒とを含み、前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、隣接する一対の前記筒状部材の接合位置に設けられそれら筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第１ループ状ばねとを備えており、かつ、前記複数の燃料スペーサのうち前記第１及び第２短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記第１及び第２短尺燃料棒にそれぞれ対応する第１及び第２格子位置にある前記筒状部材が省略されており、前記第２格子位置に隣接する格子位置にある複数の筒状部材は、該第２格子位置側に当該筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第２ループ状ばねがそれぞれ設けられており、かつ、それら複数の第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に設けられたばね押さえ部材によって支持されている。
第１及び第２短尺燃料棒の上端より上方に位置する少なくとも１つの第１燃料スペーサにおいて、本来不要である第１及び第２格子位置にある筒状部材を省略することにより、圧力損失の低減を図ることができる。
そして、この第１燃料スペーサにおいて、上記のような第１及び第２格子位置の筒状部材の削除の結果、スペーサ全体のループ状ばねの配置見直しが生じる場合がある。そしてさらにこの場合、第２格子位置に隣接する格子位置にある複数の筒状部材の第２格子位置側に、それら筒状部材内の燃料棒を押圧するために第１ループ状ばねと同一種類の第２ループ状ばねが設けられる場合がある。ここで、通常、ループ状ばねは、隣接する筒状部材の両方に燃料棒が挿入されないと押圧力を生じないように構成されている。ところが、それら複数の第２ループ状ばねは、第２格子位置に燃料棒が存在しないため第２格子位置側でそれぞれフリーとなり押圧力を生じることができない。そこで本発明においては、この第２格子位置にばね押さえ部材を設ける。これにより、それらフリーの複数の第２ループ状ばねを支持し、対応する燃料棒への押圧力を発生可能とすることができる。
【００３０】
（９）上記（８）において、好ましくは、前記スペーサのばね押さえ部材は、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状の中にそれぞれ挿入されて対応する第２ループ状ばねをそれぞれ保持する複数のばね保持部と、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状に外周側からそれぞれ当接することにより対応する前記燃料棒への押圧力を発生可能に支持する複数のばね押さえ部とを備えている。
【００３１】
（１０）上記（９）において、さらに好ましくは、前記複数のばね保持部及び前記複数のばね押さえ部は、それぞれ、複数のばね保持用突片及び複数のばね押さえ用突片を備えており、かつ、前記複数のばね保持用突片はすべて一の方向に突出しており、前記複数のばね押さえ用突片のうち少なくとも１つの突片は他の方向に突出している。
ばね保持用突片及びばね押さえ用突片は、通常、ばね押さえ部材の基板部分から切り込むようにしてその突片形状を形成する。このとき、ばね押さえ用突片は、第２ループ状ばねのループ形状の外周側から当接する。そのため、ループ形状の中に挿入されるばね保持用突片よりも、ばね押さえ部材の内側に突出させる必要がある。そのため、すべてのばね押さえ用突片の突出方向をばね保持用突片の突出方向と同じにすると、ばね押さえ用突片両側の切り込み量をより大きくしなければならない。その分、ばね押さえ部材のうち、切り込まれないばね押さえ用突片の付け根部分の幅が小さくなる。そのため、第２ループ状ばねの押圧力に対して十分な強度や剛性を確保するのが困難となる。
これに対して、少なくとも１つのばね押さえ用突片の突出方向をばね保持用突片の突出方向と逆にする。これにより、このような問題を回避し、十分な強度や剛性を確保することができる。
【００３２】
（１１）上記（９）において、また好ましくは、前記複数のばね保持部及び前記複数のばね押さえ部は、それぞれ、複数のばね保持用突片及び複数のばね押さえ用突片を備えており、かつ、前記複数のばね押さえ用突片のうち少なくとも１つの突片は、その先端が、対向する位置にある前記ばね押さえ部材の基板部分に連結されている。
少なくとも１つのばね押さえ用突片は、付け根部分と先端部分との両方で基板部分に一体化されることとなるので、第２ループ状ばねの押圧力に対して十分な強度や剛性を確保することができる。
【００３３】
（１２）上記（８）において、また好ましくは、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサは、前記水ロッドを径方向に保持する水ロッド保持部材をさらに備えており、前記ばね押さえ部材は、前記水ロッド保持部材に接合されている。
ばね押さえ部材と水ロッド保持部材の接合体によって、第２格子位置側がフリーとなる第２ループ状ばねに燃料棒への押圧力を発生可能に支持するとともに、水ロッドを径方向に保持することができる。
【００３４】
（１３）上記（８）において、また好ましくは、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサのばね押さえ部材は、前記水ロッドを径方向に保持する水ロッド保持部材を兼ねている。
【００３５】
（１４）上記（８）において、また好ましくは、前記第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に行方向及び列方向に隣接する２つの筒状部材の該第２格子位置側に設けられている。
【００３６】
（１５）さらに上記第２の目的を達成するために、本発明は、９行９列の正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、前記正方格子状配列における３行３列配列内の前記燃料棒が７本配列可能な領域に配置された２本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域が形成する正方形の各辺中点にそれぞれに配置された４本の第１短尺燃料棒と、前記３行３列配列のうち前記水ロッドが配置された領域以外の領域にそれぞれ配置された２本の第２短尺燃料棒とを含み、前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、隣接する一対の前記筒状部材の接合位置に設けられそれら筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第１ループ状ばねとを備えており、かつ、前記複数の燃料スペーサのうち前記第１及び第２短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記４本の第１短尺燃料棒及び前記２本の第２短尺燃料棒にそれぞれ対応する４つの第１格子位置及び２つの第２格子位置にある６つの前記筒状部材が省略されており、前記第２格子位置に行方向及び列方向にそれぞれ隣接する格子位置にある２つの筒状部材は、該第２格子位置側に当該筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第２ループ状ばねがそれぞれ設けられており、かつ、それら２つの第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に設けられたばね押さえ部材によって支持されている。
【００３７】
（１６）上記（１５）において、好ましくは、前記ばね押さえ部材は、該ばね押さえ部材の外周側方向に突出し冷却材流れを誘導する少なくとも１つの第２突起部材を有する。
第２格子位置のばね押さえ部材のある高さには、燃料棒は存在しないため、本来冷却の必要はない。そこで、ばね押さえ部材に第２突起部材を設けることにより、そこを通る冷却材流れを極力第２格子位置まわりの他の燃料棒へと向けるようにする。これにより、冷却材の有効活用を図り、燃料棒の冷却効果を向上することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、短尺燃料棒の配置位置に関係なく常に短尺燃料棒上端より上方の燃料スペーサの圧力損失を十分低減できるとともに、その燃料スペーサの構造強度を確保できる。
【００３９】
また本発明によれば、短尺燃料棒の配置位置に関係なく常に短尺燃料棒上端より上方の燃料スペーサの圧力損失を十分低減できるとともに、１種類かつ必要最小限の数のループ状ばねをスペーサ全体に合理的に配置できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
本発明の第１の実施形態を図１〜図６により説明する。
本実施形態による燃料集合体の構造を表す縦断面図を図２に、図２中Ａ−Ａ断面による横断面図を図３に示す。
これら図２及び図３において、燃料集合体１は、９行９列の正方格子状に配列され内部に燃料ペレット（図示せず）を充填した７４本の燃料棒２と、この燃料棒２が７本配列可能な領域に配置された２本の水ロッド３と、燃料棒２及び水ロッド３の相互の径方向間隔を保持する燃料スペーサ４と、燃料棒２および水ロッド３からなる燃料バンドルの上端部および下端部をそれぞれ保持する上部タイプレート５および下部タイプレート６と、以上の構造の外周部を覆うチャンネルボックス８とを備えている。
【００４１】
燃料棒２は、燃料有効長（燃料ペレットが充填されている長さ）が通常の長さである燃料棒２ａと、燃料有効長が燃料棒２ａよりも短い短尺燃料棒２ｂとから構成されている。また短尺燃料棒２ｂは、正方格子状配列の最外周領域に配置された４本の第１短尺燃料棒２ｂ1と、水ロッド３に隣接する領域に配置された２本の第２短尺燃料棒２ｂ2とから構成されている。
【００４２】
燃料スペーサ４は、軸方向複数箇所に設けられている。このとき、図３に示したように７４本の燃料棒２中には燃料有効長が短い短尺燃料棒２ｂが含まれており、燃料集合体１上部の燃料スペーサにおいてはこれら短尺燃料棒２ｂの格子位置には燃料棒が存在しなくなる。そこでこれに応じて、これら短尺燃料棒２ｂの上端位置より下方の燃料スペーサ４ａと、上方の燃料スペーサ４ｂとでは構造が若干異なるようになっている。これら燃料スペーサ４ａ及び４ｂの構造を表す上面図を図４及び図１にそれぞれ示す。
【００４３】
これら図４及び図１において、燃料スペーサ４ａ及び４ｂは、燃料棒２の配列に対応して９行９列の正方格子状に配列されて互いに溶接接合され、かつ燃料棒２がそれぞれ挿入される多数（スペーサ４ａでは７４個、スペーサ４ｂでは７０個）の筒状部材（セル）９と、これらセル９の結合体の最外周を取り囲む正方形状の帯状部材（バンド）１０と、セル９のうち正方格子状配列の最内周領域にあるものに溶接接合され水ロッド３を径方向及び軸方向に保持する横断面略Ω形状の水ロッド保持部材１２及び略１／４円筒状の水ロッド保持部材１３と、この水ロッド保持部材１３に設けられ水ロッド３を保持するための押圧力を与える水ロッド保持用ばね１４とを備えている。
セル９は、略円筒形状の部材であり、それぞれ、燃料棒２保持用の２つの突起９ａと、隣接するセル９との接合部に設けられ燃料棒２を押圧するループ状ばね１０を適切に支持するばね支持部（図示せず）を備えている。なおこのばね及びばね支持部の構造は、特に詳細を図示しないが公知のものであり、例えば、特開平６−２７３５６０号公報に開示の構造となっている。
【００４４】
バンド１１は正方形状の各辺が互いに溶接により接合されており、正方格子状配列の最外周領域において互いに隣接する２つのセル９，９間に突出するように折り曲げられて冷却材流れを誘導する多数のフロータブ１５と、正方形状の各辺に２つずつ設けられチャンネルボックス８側に突出してその内面と接触する８個のバスタブ１６とが形成されている。
【００４５】
本実施形態の要部は、燃料スペーサ４ｂの構造にある。すなわち、図１において、燃料スペーサ４ｂが図４の燃料スペーサ４ａと異なるのは、第１短尺燃料棒２ｂ1に対応する第１格子位置７ａのセル９を省略し、それに代えて、支持部材１７を設けたことである。この支持部材１７は、第１短尺燃料棒２ｂ1に対応する第１格子位置７ａの両側に格子状配列の最外周領域において隣接する２つのセル９Ａ，９Ｂと、バンド１１とを連結するようになっている。この支持部材１７の構造を表す斜視図を図５に示す。この図５に示すように、支持部材１７は、横断面八角形の筒を縦に半分に割った形状をしている。なお煩雑化を避けるためにこの図での図示を省略したが、図１に示されるように、支持部材１７には、隣接するセル９Ａとの連結部分に、セル９Ａに挿入される燃料棒２を保持するためのループ状ばね１０を適切に支持しかつ押圧力を付与するばね支持部を備えている。なおこのばね支持部の構造は、特に詳細を図示しないが公知のものであり、例えば、特開平２−１６３６９５号公報に開示の構造となっている。
なお、燃料スペーサ４ｂにおいて、第２短尺燃料棒２ｂ2に対応する格子位置のセル９についてはそのまま残してあるが、特に必要のないループ状ばね１０を除去している。
【００４６】
以上のように構成した本実施形態の燃料集合体によれば、以下のような効果を奏する。
（１）圧力損失の低減
この効果を比較例を用いて説明する。すなわち、比較例として、図４に示したようにセル９を全く省略せずすべての格子位置に配置した燃料スペーサ４ａと同一構造のスペーサを、燃料集合体１の第１短尺燃料棒２ｂ1の上端よりも上方に配置した場合を考える。この場合、本来燃料棒がなく不要であるはずの第１短尺燃料棒２ｂ1に相当する格子位置のセル９が設けられているため、その分、圧力損失が必要以上に大きくなる。
これに対し、本実施形態の燃料スペーサ４ｂにおいては、第１短尺燃料棒２ｂ1に相当する第１格子位置７ａのセル９が省略され、代わりに、図１に示すように半八角形筒状の支持部材１７が設けられる。これにより、冷却材である水が燃料集合体１を上方に流れるときの流れ抵抗が比較例の場合よりも大幅に減るため、圧力損失を十分低減することができる。
【００４７】
（２）構造的強度の確保
この効果を上記比較例を用いて詳細に説明する。
【００４８】
まず、上述したように、比較例による燃料スペーサ（図４の燃料スペーサ４ａと同一構造）では、スペーサ外周を取り囲むバンド１１に接するすべてのセル９が互いに連続的に接しており、これによってスペーサ全体としての構造強度を維持している。例えば、地震時や燃料集合体取り扱い時等において外力がチャンネルボックス８を介しその燃料スペーサに作用する場合には、この荷重はまず、バンド１１に設けられた８個のバスタブ１６に伝わる。その後、バンド１１を介し、その内側に配置接合された格子状配列最外周領域のセル９に伝達され、さらに、順次格子状配列内周側のセル９へと伝達されていく（図４参照）。このように、この比較例による燃料スペーサでは、荷重の伝達路においてセル９が連続的に配置されておりこれらの接合体が一体となって強度確保効果を発揮するため、燃料スペーサ全体としての構造的強度は十分に確保される。
これに対し、本実施形態による燃料スペーサ４ｂは、図１に示すように、セル９Ａ，９Ｂ間でセル９を１つ省略していることにより、正方格子状配列最外周領域のセル９の並びがセル９Ａとセル９Ｂとの間で不連続となる。しかしながら、これら２つのセル９Ａ，９Ｂを支持部材１７で連結することにより、バンド１１を介してそれら２つのセル９Ａ，９Ｂが互いに強固に固定される。これにより、上記のようにしてバンド１１からの荷重が伝達されてくるとき、その荷重を、その連結固定された２つのセル９Ａ，９Ｂおよび支持部材１７の連結構造体により受けることができるので、この格子位置にセル９がある比較例の燃料スペーサとほぼ同等の構造的強度を確保することができる。
【００４９】
（３）短尺燃料棒配置に関する設計の自由度の確保
上記（１）（２）のように本実施形態の燃料スペーサ４ｂにおいては、スペーサ全体の構造的強度を確保しつつ圧力損失の低減を図ることができるが、これは格子状配列最外周領域のどの位置に第１短尺燃料棒２ｂ1があってもそれに関係なく可能であり、その意味で設計の自由度が確保されている。
すなわち、前述したように、短尺燃料棒を備えた燃料集合体の設計において、その短尺燃料棒をどこに配置するかは、その燃料集合体に要求される核的特性に対応して種々の場合が考えられるため、例えば、正方格子状配列の最外周領域のうち対向する２つのバスタブ１６，１６間に相当する位置に第１短尺燃料棒２ｂ1を配置する場合も有り得る。このような場合、例えば特開平６−３４７３号公報に示された従来構造の燃料スペーサでは、対向する２つのバスタブ１６，１６間のすべての格子位置のセル９は省略できないため、十分な圧力損失低下を図ることができない。逆に、十分な圧力損失低下を図ることを優先する場合には、対向する２つのバスタブ１６，１６間のすべての格子位置に短尺燃料棒を配置できなくなるため、その分燃料集合体の設計の自由度が限定される。
これに対して、本実施形態の燃料スペーサ４ｂでは、このような場合でも、その第１短尺燃料棒２ｂ1の配置に応じて、図６の燃料スペーサ４ｂＡに示すように、その位置のセル９を省略し代わりに支持部材１７を設置するように変形することが可能である。したがって、上記従来構造の燃料スペーサと異なり、格子状配列の最外周領域のうち対向する２つのバスタブ１６，１６間に第１短尺燃料棒２ｂ1があった場合にも、スペーサ強度を確保しつつ十分な圧力損失低減を図ることができる。
【００５０】
以上（１）〜（３）で説明したように、本実施形態の燃料スペーサ４ｂによれば、第１短尺燃料棒２ｂ1の配置位置に関係なく、短尺燃料棒２ｂ1上端より上方の燃料スペーサ４ｂの構造強度を常に確保しつつその燃料スペーサ４ｂの圧力損失を十分低減できる。
【００５１】
（４）ばね配置に関する設計の自由度の確保
前述したように、燃料棒２を押圧するループ状ばね１０は公知のものであり、元来、隣接するセル９，９の間に配置され、それらセル９，９の両方に燃料棒２がそれぞれ挿入されてはじめて機能し押圧力が生じるものである。そのため、第１短尺燃料棒２ｂ1に相当する格子位置に新たに設ける支持部材１７にばね押圧力を付与する手段を特に設けない場合には、隣接するセル９Ａとの接合部分に配置されるループ状ばね１０の支持部材１７側が自由端となり、セル９Ａ内の燃料棒２を押圧する機能が発揮できない。そのため、このセル９Ａ内の燃料棒２を押圧するためには、このループ状ばね１０をセル９Ａから支持部材１７と反対側に隣接するセル９との間に配置しなければならなくなり、この結果、スペーサ全体のばね配置を全面的に見直す必要が生じ、設計上の制約が大きくなる。
しかしながら、本実施形態においては、支持部材１７に設けたばね支持部によって、燃料棒２を押圧するループ状ばね１０を支持するとともにこのループ状ばね１０に押圧力を付与する。これにより、セル９Ａ内のループ状ばね１０を図４のスペーサ４ａの場合と同様に機能させることができるので、ループ状ばね１０の配置の自由度を増し、図４の燃料スペーサ４ａと同じ設計自由度を確保することができる。
【００５２】
本発明の第２の実施形態を図７〜図１１により説明する。本実施形態は、第１短尺燃料棒２ｂ1の上端よりも上方に配置されるスペーサにおいて、ばねの配置と支持部材の形状を変えた場合の実施形態である。
【００５３】
図７は、本実施形態によるスペーサ２０４ｂの構造を表す上面図である。第１の実施形態において図１に示したスペーサ４ｂと共通の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
この図７において、スペーサ２０４ｂが図１のスペーサ４ｂと異なるのは、第２短尺燃料棒２ｂ2に対応する第２格子位置７ｂのセル９に代えて、支持部材２１８を設けたことである。この支持部材２１８は、第２短尺燃料棒２ｂ2に対応する第２格子位置７ｂから正方格子状配列の外周側に隣接する２つのセル９Ｃ，９Ｄと水ロッド保持部材１２とを連結するものであり、その形状は、略多角形筒状を基本に、極力圧力損失を低減するために構造上不必要な一部の多角形の辺を削除した形状となっている。
またこのスペーサ２０４ｂでは、第１短尺燃料棒２ｂ1に対応する格子位置の両側に隣接する２つのセル９Ａ，９Ｂとバンド１１とを連結する支持部材として、図１に示した支持部材１７からばね支持部を除去した構造の支持部材２１７を用いている。これにより支持部材２１７にはループ状ばね１０が配置されなくなるため、スペーサ全体のばね配置が変わり、支持部材２１８に、セル９Ｃ，９Ｄ内の燃料棒２を押圧するループ状ばね１０を適切に支持するとともにこのループ状ばね１０に押圧力を付与する２つのばね支持部（図示せず）が設けられている。このばね支持部は、支持部材２１８のセル９Ｃ，９Ｄとの接合部に設けられ、セル９のばね支持部と同様に公知のものを単純に２つ設けたものとなっている。
【００５４】
その他の構成は第１の実施形態とほぼ同様である。
【００５５】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加え、支持部材２１７がばね支持部を備えないのでその構造を簡略化できる効果がある。
【００５６】
なお、上記第２の実施形態においては、支持部材２１７として半八角形筒形状のものを用いたが、これに限られず、他の形状、例えば、セル９と同一厚みの半円筒形状（一部の周長を削除した円筒形状）の部材を用いてもよい。この場合、以下のような効果がある。
すなわち、通常、セル９は、所定の外径・肉厚の円管を所定の長さに切断した後、突起９ａの加工およびばね支持部の切欠の加工等が施されることにより製造される。ここで、支持部材２１７Ａをセル９と同一厚さの半円筒形状とすれば、セル９の素材である円管を流用して支持部材２１７Ａの製作が可能となり、素材の共用化により製造コストの低減が図れるという効果がある。なお、支持部材２１７Ａの円筒周長は、圧力損失低減の観点から、隣接するセル９との接合・溶接上問題ない範囲で短くすることが好ましい。
【００５７】
また、支持部材２１７としてセル９と同様の略円筒形状の部材を用いてもよい。このような支持部材２１７Ａを備えたスペーサ２０４ｂＡの構造を示す上面図を図８に示す。なおこの支持部材２１７Ａは、第１短尺燃料棒２ｂ1に対応する第１格子位置７ａの両側に隣接するセル９Ａ，９Ｂとバンド１１とを連結するのに加え、第１格子位置７ａの正方格子状配列内周側に隣接するセル９Ｅとも連結する。但し、支持部材２１７は、燃料スペーサの構造強度上許容できる範囲で薄肉となっており、これによってセル９よりも横断面積が小さく圧力損失が小さくなるように配慮されている。
支持部材２１７Ａの製造にあっては、セル９の素材の円管とは別に所定の肉厚を有する円管を用い製造するか、またはセル９の素材の円管を用い内面の研削により内径を大きくする（つまり肉厚を小さくする）。後者の場合には、支持部材２１７Ａとセル９との素材の共用化により製造コストの低減が図れる効果がある。
なお、本変形例の支持部材２１７Ａの断面形状は、その断面積がセル９より小さいという条件さえ満足すれば、円筒形状でなく多角形筒状であってもよいことはいうまでもない。
【００５８】
さらに、上記支持部材２１７Ａとして、前述した支持部材２１８と断面形状が同一で、ループ状ばね１０を支持するばね支持部がない点を除けば類似形状となるものを用いてもよい。この場合、支持部材２１８を製造する際に、同一断面形状の当該支持部材（２１７Ａに代わるもの）から打ち抜き・曲げ加工等により製造することができる。すなわち、当該支持部材（２１７Ａに代わるもの）と支持部材２１８との素材を共有できるので、製造コストの低減が図れる。なお、このとき、そのような素材共有化にあたって、支持部材２１８の形状を、多角形筒状のみでなく薄肉円筒形状または一部の周長を削除した円筒形状としてもよいことはいうまでもない。
【００５９】
本発明の第３の実施形態を図９〜図１１により説明する。本実施形態は、第１短尺燃料棒２ｂ1の上端よりも上方に配置されるスペーサにおいて、支持部材の形状及び支持構造をさらに変えた場合の実施形態である。
【００６０】
図９は、本実施形態によるスペーサ３０４ｂの構造を表す上面図である。第１の実施形態において図１に示したスペーサ４ｂと共通の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
この図９において、スペーサ３０４ｂが図１のスペーサ４ｂと異なるのは、第１短尺燃料棒２ｂ1に対応する第１格子位置（前述した図３参照）７ａの支持部材１７に代えて、新たに支持部材３１７を設けたことである。この支持部材３１７は、第１短尺燃料棒２ｂ1に対応する第１格子位置７ａの両側に格子状配列の最外周領域において隣接する２つのセル９Ａ，９Ｂと、その第１格子位置７ａから正方格子状配列の内周側方向に隣接するセル９Ｅとを連結するものであり、バンド１１と接合せずに隣接するセル９Ａ，９Ｂ，９Ｅを接合している。そしてこれにより、スペーサ全体でみると、図９に示すように、格子状配列における最外周から２層目の各セル９がその周囲を９０°ごとに４箇所接合固定される構造となっている。また、支持部材３１７は、第１の実施形態の支持部材１７と同様、横断面八角形の筒を縦に半分に割った形状をしている。なお詳細を図示しないが、この支持部材３１７にも支持部材１７と同様に、隣接するセル９Ａとの連結部分に、セル９Ａに挿入される燃料棒２を保持するためのループ状ばね１０を支持しかつ押圧力を付与するばね支持部を備えている。
【００６１】
その他の構成は、第１の実施形態とほぼ同様である。
【００６２】
以上のように構成した本実施形態の燃料集合体によれば、第１の実施形態と同様、下記の４つの効果を奏する。
（１）圧力損失の低減
本実施形態の燃料スペーサ３０４ｂにおいては、第１短尺燃料棒２ｂ1に相当する第１格子位置７ａのセル９が省略され、代わりに、半八角形筒状の支持部材３１７が設けられる。これにより、冷却材である水が燃料集合体１を上方に流れるときの流れ抵抗が大幅に減るため、圧力損失を十分低減することができる。
【００６３】
（２）構造的強度の確保
本実施形態の燃料スペーサ３０４ｂにおいては、図９に示すように、セル９Ａ，９Ｂ間でセル９を１つ省略していることにより、正方格子状配列最外周領域のセル９の並びがセル９Ａとセル９Ｂとの間で不連続となる。しかしながら、これら２つのセル９Ａ，９Ｂと内周側に隣接するセル９Ｅを支持部材３１７で連結することにより、セル９Ｅを介して２つのセル９Ａ，９Ｂが互いに強固に固定される。これにより、バンド１１からの荷重が伝達されてくるとき、その荷重を、その連結固定された２つのセル９Ａ，９Ｂ、支持部材３１７、及びセル９Ｅの連結構造体により受けることができるので、この格子位置にセル９がある燃料スペーサとほぼ同等の構造的強度を確保することができる。
【００６４】
（３）短尺燃料棒配置に関する設計の自由度の確保
本実施形態の燃料スペーサ３０４ｂでは、格子状配列最外周領域のどの位置に第１短尺燃料棒２ｂ1があってもその位置のセル９を省略し代わりに支持部材３１７を設置することができる。したがって、例えば特開平６−３４７３号公報の燃料スペーサと異なり、格子状配列の最外周領域のうち対向する２つのバスタブ１６，１６間に第１短尺燃料棒２ｂ1があった場合にもその位置のセル９を省略し、スペーサ強度を確保しつつ十分な圧力損失低減を図ることができる。
【００６５】
（４）ばね配置に関する設計の自由度の確保
本実施形態の燃料スペーサ３０４ｂにおいては、支持部材３１７に設けたばね支持部によって、燃料棒２を押圧するループ状ばね１０を支持するとともにこのループ状ばね１０に押圧力を付与する。これにより、第１短尺燃料棒２ｂ1のある第１格子位置７ａにセル９がある燃料スペーサと同じばね配置の自由度を確保することができる。
【００６６】
なお、上記第３の実施形態も、その基本構成を変更しない範囲で種々の変形が可能である。それら変形例を以下、説明する。
【００６７】
図１０は、第２の実施形態と同様、第２短尺燃料棒２ｂ2に対応する格子位置に支持部材３１８を設けかつ支持部材３１７からばね支持部を除去したスペーサ３０４ｂＡの構造を示す上面図である。
図１０において、支持部材３１８は、第２短尺燃料棒２ｂ2に対応する第２格子位置７ｂから正方格子状配列の外周側に隣接する２つのセル９Ｃ，９Ｄと水ロッド保持部材１２とを連結するものであり、その形状は、略円筒形状となっている。またこのとき、支持部材３１７Ａはばね支持部を除去されており、これによってスペーサ全体のばね配置が変わることに対応し、支持部材３１８に、セル９Ｃ，９Ｄ内の燃料棒２を押圧するループ状ばね１０を適切に支持するとともにこのループ状ばね１０に押圧力を付与する２つのばね支持部（第２の実施形態と同様に公知のものを単純に２つ設けた構造）が設けられている。本変形例によれば、支持部材３１７がばね支持部を備えないのでその構造を簡略化できる効果がある。
【００６８】
なお、上記図１０の変形例のスペーサにおいてさらに、支持部材３１７Ａとして、セル９と同一厚さの半円筒形状（一部の周長を削除した円筒形状）を用いてもよい。この場合、セル９の素材である円管を流用して支持部材３１７Ａの製作が可能となり、素材の共用化により製造コストの低減が図れるという効果がある。なお、支持部材３１７Ａの筒周長は、圧力損失低減の観点から、隣接するセル９との接合・溶接上問題ない範囲で短くすることが好ましい。
【００６９】
また、支持部材３１８と支持部材３１７Ａとで、類似形状の部材を用いてもよい。そのように構成した支持部材３１７Ｂを備えたスペーサ３０４ｂＢの構造を示す上面図を図１１に示す。図１１において、これら支持部材３１７Ｂ及び支持部材３１８Ａは、ともに一部の周長を削除した円筒形状であり、断面形状が同一となっている。これら２つは、セル９Ｃ，９Ｄ内の燃料棒２を押圧するためのループ状ばね１０を支持するばね支持部が支持部材３１７Ｃにない点を除き、かなりの部分で形状が類似となっている。これにより、支持部材３１８Ａを製造する際に、同一断面形状の本変形例の支持部材３１７Ｂから打ち抜き・曲げ加工等で製造することができるので、支持部材３１７Ｂと支持部材３１８Ａとの素材を共有でき、製造コストの低減が図れる。
【００７０】
本発明の第４の実施形態を図１２により説明する。本実施形態は、第１短尺燃料棒２ｂ1の上端よりも上方に配置されるスペーサにおいて、フロータブを一部削除した場合の実施形態である。
【００７１】
図１２は、本実施形態によるスペーサ４０４ｂの構造を表す上面図である。第１の実施形態において図１に示したスペーサ４ｂと共通の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
この図１２において、スペーサ４０４ｂが図１のスペーサ４ｂと異なるのは、バンド１１に形成され冷却材流れを誘導する多数のフロータブ１５のうち、第１短尺燃料棒２ｂ1に対応する第１格子位置７ａでセル９Ａ，９Ｂとバンド１１とを連結する支持部材１７に隣接する位置にあるものが省略されていることである。
【００７２】
その他の構成は第１の実施形態とほぼ同様である。
【００７３】
以上のような本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
燃料スペーサ４０４ｂのバンド１１に設けられたフロータブ１５は、燃料集合体１内の冷却材流れを極力燃料棒２側に向け、燃料棒２の冷却効果を向上して限界出力特性を改善する機能を果たす。しかしその一方でその突出形状が冷却材流れの抵抗となるため、その分圧力損失が増大する。
ここで、燃料スペーサ４０４ｂは短尺燃料棒２ｂ1の上端より上方に位置するため、支持部材１７が設けられるその短尺燃料棒２ｂ1の格子位置では燃料棒が存在せず、その近傍にフロータブ１５を設けても限界出力特性向上のためにはあまり意味がなく、圧力損失増大の弊害の方が大きい。そこで、支持部材１７に隣接するフロータブ１５を省略することで、突出形状による圧力損失増大分をなくし圧力損失のさらなる低下を図ることができる。
【００７４】
なお、上記第４の実施形態では、第１短尺燃料棒２ｂ1が格子状配列最外周領域の４辺の各中点位置に設けられ、それに隣接するフロータブ１５を省略したが、これに限られず、第１短尺燃料棒２ｂ1は最外周領域の他の位置にあってもよい。但し、正方格子状配列の４隅位置以外であることが好ましい。その理由は、以下のようである。
すなわち、フロータブ１５による限界出力特性改善効果は、正方格子状配列の最外周領域のうち４隅位置が最も大きく、それ以外の最外周領域はそれよりは効果が小さい。したがって、第１短尺燃料棒２ｂ1及び支持部材１７が４隅位置以外の最外周領域に配置されている場合には、それら支持部材１７に隣接するフロータブ１５を省略してもそれほど限界出力特性改善効果は低下しないのに対し、フロータブ１５省略による圧力損失低下効果は配置位置に関係なく大きい。これにより、第１短尺燃料棒２ｂ1及び支持部材１７が４隅位置以外の最外周領域に配置されている場合が、フロータブ１５を省略するのには好適である。
【００７５】
また、上記第４の実施形態では、第１の実施形態の構成において第１短尺燃料棒２ｂ1に隣接するフロータブ１５のみを省略したが、これに限られず、限界出力特性への影響が許容される範囲であれば、他の位置のフロータブ１５を省略することは可能であり、その場合さらに圧力損失の低下を図ることができる。また第２の実施形態や第３の実施形態の構成からフロータブ１５を省略してもよい。
【００７６】
さらに、上記第１〜第４の実施形態においては、いずれも、燃料棒２が７本配列可能な領域に２本の水ロッドが配置されている燃料集合体に本発明を適用した場合であったが、これに限られない。すなわち、燃料棒２が６本以下又は８本以上配列可能な領域に１本又は３本以上の水ロッドが配置される燃料集合体にも適用できる。また、横断面正方形の角型水ロッドを備えた燃料集合体に適用することもできる。図１の燃料スペーサ４ｂの構成を、このような角型水ロッドを備えた燃料集合体に応用した場合の燃料スペーサ４ｂＢを図１３に示す。図１３において、図１の燃料スペーサ４ｂと異なる点は、角型水ロッドを支持する角型水ロッド保持部材１２Ａが中央部に設けられ、これに対応してセル９の数が６８個に減っていることである。その他の構成は図１とほぼ同様であり、同様の効果を得る。
【００７７】
また、上記第１〜第４の実施形態においては、第１短尺燃料棒２ｂ1以外に第２短尺燃料棒２ｂ2を備えた燃料集合体に本発明を適用した場合を例にとって説明したが、これに限られず、第２短尺燃料棒２ｂ2の設けられる第２格子位置に通常の燃料有効長の燃料棒が配置されていたり又は燃料棒が存在しない燃料集合体に適用してもよい。これらの場合も、同様の効果を得る。
【００７８】
さらに、上記第１〜第４の実施形態においては、格子状配列の最外周領域に配置される第１短尺燃料棒２ｂ1は互いに分散して配置されており、最外周領域で２本以上隣接配置されていなかったが、これに限られない。例えば特開平６−２３７３号公報開示のように最外周領域で２本以上短尺燃料棒が配置される場合も、それらに対応する位置のセル９を削除するとともに上記第１〜第３実施形態に示した支持部材１７，２１７，３１７を応用したものを配置し、強度確保を図ることができる。すなわちこれらの場合も、上記実施形態と同様の効果を得る。
【００７９】
本発明の第５の実施形態を図１４〜図２０により説明する。本実施形態は、１種類かつ必要最小限の数のループ状ばねをスペーサ全体に合理的に配置する場合の実施形態である。第１の実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
本実施形態による燃料スペーサ５０４ｂの構造を表す上面図を図１４に示す。この図１４において、本実施形態の燃料スペーサ５０４ｂは、第１短尺燃料棒２ｂ1に対応する第１格子位置７ａ及び第２短尺燃料棒２ｂ2に対応する第２格子位置７ｂに対応するセル９が削除されており、これに伴って、スペーサ全体におけるループ状ばね１０の配置が、図４の燃料スペーサ４ａの配置から全面的に変更されている。そのため、水ロッド３に隣接する第２格子位置７ｂ，７ｂの同行隣接列及び同列隣接行に２つずつあるセル９Ｃ，９Ｄは、第２格子位置７ｂ，７ｂ側部分に上記公知のばね支持部を備えており、ここにセル９Ｃ，９Ｄ内の燃料棒２を押圧するためのループ状ばね１０Ａ，１０Ｂが設けられている。そして、これら２つのループ状ばね１０Ａ，１０Ｂは、第２格子位置７ｂ，７ｂに設けられた略円筒形状のばね押さえ部材１９によって、セル９Ｃ，９Ｄ内の燃料棒２への押圧力を発生可能に支持されている（詳細は後述）。このばね押さえ部材１９は、燃料スペーサの構造強度上許容できる範囲で薄肉となっており、これによってセル９よりも横断面積が小さく圧力損失が小さくなるように配慮されている。またセル９の素材である円管を流用してこのばね押さえ部材１９の製作を行うことも可能であり、この場合、素材の共用化により製造コストの低減が図れるようになっている。なお、これら２つのばね押さえ部材１９には、横断面略Ω形状の上記水ロッド保持部材１２が接合されている。
【００８０】
このような燃料スペーサ４ａと燃料スペーサ５０４ｂの最も大きな差異をなす第２格子位置７ｂ，７ｂ付近の詳細構造を、それぞれ分けて以下説明する。
【００８１】
（Ｉ）燃料スペーサ４ａ
燃料スペーサ４ａの第２格子位置７ｂ，７ｂ付近の構造を表す横断面図を図１５に、水ロッド保持部材１２とセル９との接合部付近の構造を表す斜視図を図１６に示す。なお説明の便宜のために図１５には燃料棒２及び水ロッド３を併せて図示している。
これら図１５及び図１６において、水ロッド保持部材１２は、ループ状ばね１０のループ形状の中に挿入されてループ状ばね１０を保持する舌状に突出した２つのばね保持用突片１２ａ，１２ａと、ループ状ばね１０のループ形状に外周側から当接する舌状に突出したばね押さえ用突片１２ｂとを備えている。
【００８２】
ばね保持用突片１２ａ，１２ａ及びばね押さえ用突片１２ｂは、すべて同じ方向（図１６中左方）に揃うように突出しており、ばね保持用突片１２ａは、ばね押さえ用突片１２ｂの上下に１つずつ計２つ設けられている。またこれらばね保持用突片１２ａ，１２ａ及びばね押さえ用突片１２ｂは、水ロッド保持部材１２の基板部分からプレス加工によって孔部１２ｃ，１２ｃとともに切り欠き片を形成することにより製作され、さらにばね押さえ用突片１２ｂについてはその切り欠き片を付け根から折り曲げた後に平らにすることによって製作される。なおこの孔部１２ｃは、ループ状ばね１０を挿入する際に取扱い上必要なスペースとして設けられるものである。
このとき、ばね保持用突片１２ａに対応して、接合するセル９にも孔部９ｂ，９ｂ（但し一方は煩雑防止のため図示せず）とともに突片９ｃが突片１２ａと突出方向が対向するように形成されており、ばね保持用突片１２ａ，１２ａはその突片９ｃと接している。そして、このばね保持用突片１２ａ，１２ａとセル突片９ｃが接している部分がループ状ばね１０のループ形状中に挿入されることで、ループ状ばね１０の上下方向の動きが制限されるようになっている。なお、孔部１２ｃ，１２ｃ及び孔部９ｂ，９ｂの端部は、ループ状ばね１０の離脱を防止するための離脱防止部１２ｃ1，１２ｃ1及び９ｂ1，９ｂ1（但し一方は図示せず）を形成している。
【００８３】
また、ばね押さえ用突片１２ｂは、ループ状ばね１０の伸縮による水平方向変位を制限し、これによって第２格子位置７ｂ，７ｂのセル９内の燃料棒２への押圧力を発生可能となっている。なおこのとき、図１５に示すように、ばね押さえ用突片１２ｂは、隣接する燃料棒２との間の距離ｄ1が、通常の隣接燃料棒２，２間の距離ｄ2と等しくなるようになっており、これにより、ばね押さえ用突片１２ｂで押さえることにより生じるループ状ばね１０の押圧力を、通常の２本の燃料棒２，２で挟まれることにより生じるループ状ばね１０の押圧力と等しくし、適切に燃料棒２をセル９に固定できるようになっている。
【００８４】
（II）燃料スペーサ５０４ｂ
本実施形態の要部である燃料スペーサ５０４ｂのばね押さえ部材１９とセル９との接合部付近の構造を表す一部破断斜視図を図１７に示す。
この図１７において、ばね押さえ部材１９は、ループ状ばね１０Ａ，１０Ｂのループ形状の中に挿入されてループ状ばね１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ保持するばね保持部として機能する、舌状に突出した４つのばね保持用突片１９ａ，１９ａ及び１９ｂ，１９ｂと、ループ状ばね１０Ａ，１０Ｂのループ形状に外周側から当接するばね押さえ部として機能する、舌状に突出した２つのばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄとを備えている。
【００８５】
これら突片１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄの構造及び機能は、上記（Ｉ）で説明した水ロッド保持部材１２の突片１２ａ及び１２ｂに類似している。すなわち、ばね保持用突片１９ａは、ばね押さえ用突片１９ｃの上下に１つずつ計２つ設けられており、またばね保持用突片１９ｂも、ばね押さえ用突片１９ｄの上下に１つずつ計２つ設けられている。またこれらばね保持用突片１９ａ，１９ａ及び１９ｂ，１９ｂと、ばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄとは、ばね押さえ部材１９のうち円筒形状をなす基板部分１９ｇからプレス加工によって孔部１９ｅ，１９ｅ及び１９ｆ，１９ｆとともに切り欠き片を形成することにより製作され、さらにばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄについてはその切り欠き片を付け根から折り曲げた後に平らにすることにより製作される。
またこのとき、ばね保持用突片１９ａ，１９ａ及び１９ｂ，１９ｂは、セル９Ｃ，９Ｄに形成された突片９Ｃｃ，９Ｄｃとそれぞれ接しており、これら接している部分がループ状ばね１０Ａ，１０Ｂに挿入されている。そして、このループ状ばね１０Ａ，１０Ｂは、孔部１９ｅ，１９ｅ及び１９ｆ，１９ｆの離脱防止部１９ｅ1，１９ｅ1及び１９ｆ1，１９ｆ1とセル９Ｃ，９Ｄの孔部の離脱防止部（図示の煩雑防止のため符号省略）によって離脱するのが防止されるようになっている。
また、ばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄは、ループ状ばね１０Ａ，１０Ｂの伸縮による水平方向変位を制限し、これによってセル９Ｃ，９Ｄ内の燃料棒２へ適正な押圧力（上記（Ｉ）と同様の押圧力）を発生できるようになっている。
【００８６】
ここで、これら突片１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄの構造上、上記（Ｉ）で説明した水ロッド保持部材１２の突片１２ａ，１２ｂと異なる大きな特徴は、ばね保持用突片１９ａ，１９ａ及び１９ｂ，１９ｂはすべて同じ方向（図１７中左方向）に揃うように突出し、一方のばね押さえ用突片１９ｄもこれらと同じ方向に突出しているが、他方のばね押さえ用突片１９ｃはこれとは逆の方向（図１７中右方向）に突出していることである。
【００８７】
次に、以上のように構成した本実施形態の作用を説明する。
（１）反応度制御性の向上
本実施形態の燃料集合体１においては、９×９正方格子状に配列された燃料棒２の中に６本の短尺燃料棒２ｂを配置することにより、これら短尺燃料棒２ｂの上部に形成される飽和水領域を利用してＨ／Ｕ比の均一化を図ることができる。このとき、これら短尺燃料棒２ｂを格子状配列中最外周領域内の格子位置及び水ロッド３に隣接する格子位置に配置することにより、特開平５−２３２２７３号公報に開示されているように、ボイド係数の低減による反応度制御性の向上をより効果的に図ることができる。
【００８８】
（２）圧力損失の低減
短尺燃料棒２ｂの上端より上方に位置する燃料スペーサ４ｂにおいて不要となる第１及び第２格子位置７ａ，７ｂのセル９を省略することにより、その分、圧力損失の低減を図ることができる。なお、第２格子位置７ｂにおいてはセル９の代わりにばね押さえ部材１９が設けられているが、前述のようにセル９よりも横断面積が小さく圧力損失が小さくなっているので、その分圧力損失を低減できる。
【００８９】
（３）ばねの合理的配置
燃料スペーサ５０４ｂにおける上記（２）のセル９の削除の結果、必然的にスペーサ全体のループ状ばね１０の配置が変更されることとなり、第２格子位置７ｂ，７ｂに隣接する格子位置にあるセル９Ｃ，９Ｄの第２格子位置７ｂ側部分に、それらセル９Ｃ，９Ｄ内の燃料棒２を押圧するためにループ状ばね１０Ａ，１０Ｂが設けられる。通常のループ状ばね１０は、隣接する一対のセル９，９の両方に燃料棒２が挿入されてはじめて機能するようになっているため、そのままでは格子位置１８ｅ，１８ｆでフリーとなるこれらループ状ばね１０Ａ，１０Ｂは押圧力を生じることができない。
ここで、図１６を用いて説明した構造や、特開平６−２７３５６０号公報に開示の構造のように、フリーとなる１つのループ状ばねを、適正な押圧力を発生できるように１つの格子位置で支持する構成は従来より存在したが、上記のような２つのフリーなループ状ばね１０Ａ，１０Ｂを１つの格子位置で支持する構成は存在しなかった。
【００９０】
これに対して、本実施形態のスペーサ５０４ｂにおいては、第２格子位置７ｂ，７ｂに、４つのばね保持用突片１９ａ，１９ａ及び１９ｂ，１９ｂと２つのばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄとを備えたばね押さえ部材１９を設けることにより、それらフリーのループ状ばね１０Ａ，１０Ｂを支持し、対応する燃料棒２へ適正な押圧力を発生させることができる。これにより、ばね種類数を増加させることなく（１種類のまま）、必要最小限の数（３６個）のループ状ばね１０をスペーサ全体に合理的に配置することが可能となる。
【００９１】
（４）ばねの押圧力に対するばね押さえ部材の剛性・強度の確保
この作用については比較例を参照しつつ説明する。比較例によるばね押さえ部材とセルとの接合部付近の構造を表す一部破断斜視図を図１８に示す。図１７と共通の部分には同一の符号を付す。
図１８に示す比較例は、２つのフリーなループ状ばね１０Ａ，１０Ｂを１つの第２格子位置７ｂで支持することを目的に、特開平６−２７３５６０号公報と類似である図１６の構造を単純に２つ並べたものである。図１７と異なる点は、ばね保持用突片１９ａ，１９ａ及び１９ｂ，１９ｂがすべて同じ方向（図１８中左方向）に揃うように突出しているとき、両方のばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄがこれらと同じ方向に突出していることである。
このような構造では、以下のような不都合がある。すなわち、ばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄは、ループ状ばね１０Ａ，１０Ｂのループ形状の外周側から当接するため、ループ形状の中に挿入されるばね保持用突片１９ａ及び１９ｂよりも、ばね押さえ部材１９の内側（図１８中手前側）に突出させる必要がある。そのため、このようにすべてのばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄの突出方向をばね保持用突片１９ａ，１９ｂの突出方向と同じにすると、ばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄ両側の切り込み量をより大きくしなければならず、その分、ばね押さえ部材１９の基板部分１９ｇのうちばね押さえ用突片１９ｃの付け根部分に相当するブリッジ１９ｇ1の幅（面積）が小さくなる。そのため、ループ状ばね１０Ａの押圧力に対して十分な強度や剛性を確保するのが困難となる。
これに対して、図１７に示す本実施形態の構成においては、一方のばね押さえ用突片１９ｃの突出方向をばね保持用突片１９ａ，１９ｂの突出方向と逆にすることにより、ブリッジ１９ｇ1の幅（面積）を大きくとることができる。したがって、十分な強度や剛性を確保することができる。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態によれば、短尺燃料棒２ｂを９×９格子状配列の最外周及び水ロッド３の隣接位置に配置するともに、スペーサ４ｂにおいてその短尺燃料棒２ｂの格子位置７ａ，７ｂにあるセル９を削除して圧力損失低減を図った燃料集合体１において、ばね押さえ部材１９によって１つの第２格子位置７ｂで２つのフリーなループ状ばね１０Ａ，１０Ｂを支持することにより、ばね種類数を増加させることなくかつ必要最小限の数でスペーサ全体にループ状ばね１０を合理的に配置できる。また必要最小限の数であることからこれによっても圧力損失をさらに低減できる効果もある。さらにそのときに、ブリッジ１９ｇ1の幅（面積）を大きくとれるので、ループ状ばね１０Ａ，１０Ｂの押圧力に対しても十分な強度や剛性を確保することができる。
【００９３】
なお、上記第５の実施形態においては、ばね保持用突片１９ａ，１９ａ及び１９ｂ，１９ｂはすべて同じ方向（図１７中左方向）に揃うように突出し、一方のばね押さえ用突片１９ｄもこれらと同じ方向に突出し、他方のばね押さえ用突片１９ｃはこれとは逆の方向（図１７中右方向）に突出していた。しかしながら、これら突片の構造はこれに限られず、他の変形も可能である。以下、２つの変形例を図１９及び図２０を用いて説明する。
【００９４】
図１９は、第１の変形例によるばね押さえ部材とセルとの接合部付近の構造を表す一部破断斜視図である。図１７と共通の部分には同一の符号を付す。
この図１９において、図１７と異なる点は、ばね保持用突片１９ａ，１９ａ及び１９ｂ，１９ｂがすべて同じ方向（図１９中左方向）に揃うように突出しているとき、両方のばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄがこれらと逆方向（図１９中右方向）に揃って突出していることである。
このような構造でも、図１８に示した比較例に比べ、ブリッジ１９ｇ1の幅（面積）を大きくとることができるので、ループ状ばね１０Ａ，１０Ｂの押圧力に対して十分な強度や剛性を確保することができる。すなわち、ばね押さえ用突片のうち少なくとも１つが、ばね保持用突片と逆方向に突出していればよいことがわかる。
【００９５】
図２０は、第２の変形例によるばね押さえ部材とセルとの接合部付近の構造を表す一部破断斜視図である。図１７と共通の部分には同一の符号を付す。
この図２０において、図１７と異なる点は、両方のばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄの先端が対向する位置にあるばね押さえ部材１９の基板部分１９ｇと連結されており、言い換えれば突片１９ｃ，１９ｄの図中左・右両側が基板部分１９ｇに連結され一体化されていることである。
【００９６】
本変形例によれば、ループ状ばね１０Ａ，１０Ｂの押圧力がばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄに加わったとき、それらの両側の基板部分１９ｇでそれを支える構造となるので、十分な強度及び剛性を確保することが可能となる。
また、図１７及び図１９に示す構造では、ばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄの製作の際には、前述したように、ばね押え部材１９の基板部分１９ｇに形成した切り欠き片を付け根から折り曲げた後平らにする工程を経て成形される。これに対し、本変形例では、ばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄは、ばね押さえ部材１９の基板部分１９ｇに切り欠きを形成し側面を押しつぶすのみの工程で成形することができるため、製造コストを低減できるという効果もある。
【００９７】
また、上記第５の実施形態では、ばね押さえ部材１９を略円筒状に構成したが、これに限られず、例えば上述した第２の実施形態の支持部材２１８のように、略多角形筒状から圧力損失低減の観点から一部の多角形の辺を削除した形状としてもよい。そしてこの場合さらに、図２１に示すように、バンド１１のフロータブ１５と同様の機能を備えたフロータブ２０を設けてもよい。このフロータブ２０は、ばね押さえ部材１９の外周側方向に突出し、その方向に冷却材流れを誘導するようになっている。このような構造により、以下のような効果を得る。
【００９８】
すなわち、第２格子位置７ｂのばね押さえ部材１９のある高さには、燃料棒２は存在しないため、本来冷却の必要はない。そこで、ばね押さえ部材１９にフロータブ２０を設けることにより、そこを通る冷却材流れを極力第２格子位置７ｂまわりの他の燃料棒２へと向けるようにする。これにより、冷却材の有効活用を図り、燃料棒２の冷却効果を向上することができる。
【００９９】
本発明の第６の実施形態を図２２により説明する。本実施形態は、第５の実施形態の燃料スペーサ５０４ｂと異なる形状のばね押さえ部材を設けた場合の実施形態である。図１と共通の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図２２は、本実施形態による燃料スペーサ６０４ｂの構造を表す上面図である。なお、構造の明確化のために水ロッド３を併せて示している。この図２２において、燃料スペーサ６０４ｂは、燃料スペーサ５０４ｂ同様、図２及び図３に示される燃料集合体１において短尺燃料棒２ｂの上端より上方位置に適用されるものであり、図１におけるばね押さえ部材１９の代わりに、そのばね押さえ部材１９と水ロッド保持部材１２の両方の機能を兼ね備えた、横断面形状が傘状のばね押さえ部材６１９を設けたものである。すなわち、各ばね押さえ部材６１９は、特に詳細な説明を省略するが、図１のばね押さえ部材１９と同様に、ループ状ばね１０Ａ，１０Ｂのループ形状の中に挿入されてループ状ばね１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ保持するばね保持用突片（図示せず）と、ループ状ばね１０Ａ，１０Ｂのループ形状に外周側から当接するばね押さえ用突片６１９ａ，６１９ｂとを備えている。また水ロッド保持部６１９ｃは、図１の水ロッド保持部材１２と同様、水ロッド３を径方向及び軸方向に保持するようになっている。
【０１００】
その他の構造は、第５の実施形態のスペーサ５０４ｂとほぼ同様である。
【０１０１】
本実施形態による燃料スペーサ６０４Ｂを備えた燃料集合体によっても、第５の実施形態と同様の効果を得る。
またこれに加え、押さえ部材１９と水ロッド保持部材１２をばね押さえ部材６１９で置き換えることにより部品点数が減るので、製造コストを低減することができる。さらに、押さえ部材１９と水ロッド保持部材１２をばね押さえ部材６１９で置き換えることにより横断面積を減じることができるので、圧力損失をさらに低減することが可能となる。
【０１０２】
なお、上記第６の実施形態において、ばね押さえ用突片６１９ａ，６１９ｂ及びばね保持用突片の構造は、図１の構造に限られず、前述した図１９や図２０の構造と同様であってもよい。
【０１０３】
また、上記第５及び第６の実施形態においては、燃料棒２が９×９正方格子状に配列された場合を例にとって説明したが、これに限られず、例えば８×８や、１０×１０等、異なる行数及び列数の格子状配列に本発明を適用することもできる。この場合も、１つの格子位置で２つのループ状ばねを支持する必要がある場合には、本発明の概念を応用でき、同様の効果を得る。
また、燃料棒が９×９配列ではあるがもともとのループ状ばね１０の配置が図４とは異なる場合であっても、１つの格子位置で２つのループ状ばね１０を支持する必要がある場合には、本発明の概念を応用でき、この場合も同様の効果を得る。
【０１０４】
さらに、１つの格子位置で３つ以上のループ状ばね１０を支持する必要がある場合にも、本発明の概念を応用できる。この変形例を図２３により説明する。
図２３は、この変形例による燃料スペーサ７０４ｂの要部構造を表す上面図である。この図２３において、燃料スペーサ７０４ｂは、燃料スペーサ５０４ｂ，６０４ｂ同様、図２及び図３に示される燃料集合体１において短尺燃料棒２ｂの上端より上方位置に適用されるものである。すなわち、この燃料スペーサ７０４ｂは、圧力損失のためにセル９を削除してループ状ばね１０の配置を見直したときに、格子状配列の最外周や水ロッド３の隣接位置以外の１つの格子位置において４つのフリーなループ状ばね７１０Ａ〜７１０Ｄ（構造自体はいずれもループ状ばね１０と同一）を支持する必要が生じた場合に対応し、その格子位置に、適正な押圧力を発生できるように支持する円筒状のばね押さえ部材７１９を設けている。
ばね押さえ部材７１９は、特に詳細な図示を省略するが、図１９のばね押さえ部材１９と同様に、これをとりまく４つのループ状ばね７１０Ａ〜Ｄのループ形状の中にそれぞれ挿入されて各ループ状ばね７１０を保持する４つのばね保持用突片（図示せず）と、ループ状ばね７１０のループ形状に外周側からそれぞれ当接する４つのばね押さえ用突片７１９ａ〜ｄとを備えている。またこのばね押さえ部材７１９は、燃料スペーサの構造強度上許容できる範囲で薄肉となっており、これによってセル９よりも横断面積が小さく圧力損失が小さくなるように配慮されている。
【０１０５】
その他の構造は、第５の実施形態のスペーサ５０４ｂとほぼ同様である。
本実施形態による燃料スペーサ７０４ｂを備えた燃料集合体によっても、第５の実施形態と同様、ばね押さえ部材７１９によって１つの格子位置で４つのフリーなループ状ばね７１０Ａ〜Ｄを支持することにより、ばね種類数を増加させることなく必要最小限の数のループ状ばね７１０をスペーサ全体に合理的に配置できるという効果を得る。
【０１０６】
なお、上記第３実施形態においては、フリーなループ状ばね７１０が４つ存在している場合であったが、これに限られず、３つのみ存在している場合にも適用可能であり、ばね押さえ用突片７１９及びばね保持用突片を３組設ければよい。この場合も同様の効果を得る。
また、上記第７の実施形態のばね押さえ部材７１９と、第５及び第６実施形態のばね押さえ部材１９，６１９とを組み合わせれば、許容されるループ状ばねの配置のバリエーションがさらに増えるので、圧力損失低減化等の観点からより効果的な燃料スペーサの構造を創出できる。
【０１０７】
さらに、上記第１〜第７の実施形態においては、９行９列の正方格子状配列に燃料棒２を配列した燃料集合体を例にとって説明したが、これに限られず、例えば８行８列、１０行１０列等の他の格子状配列の燃料集合体に対しても本発明は適用でき、この場合も同様の効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の一実施形態による燃料集合体に適用される、短尺燃料棒の上端位置より上方の燃料スペーサの構造を表す上面図である。
【図２】図１の燃料スペーサが適用される燃料集合体の構造を表す縦断面図である。
【図３】図２中Ａ−Ａ断面による横断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による燃料集合体に適用される、短尺燃料棒の上端位置より下方の燃料スペーサの構造を表す上面図である。
【図５】支持部材の構造を表す斜視図である。
【図６】図１の燃料スペーサを、対向する２つのバスタブ間に相当する位置に第１短尺燃料棒を配置する場合に適用した場合の変形例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による燃料スペーサの構造を表す上面図である。
【図８】支持部材としてセルと同様の略円筒形状の部材を用いた燃料スペーサの変形例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態による燃料スペーサの構造を表す上面図である。
【図１０】第２短尺燃料棒に対応する格子位置に支持部材を設けかつ第１短尺燃料棒の格子位置の支持部材からばね支持部を除去した燃料スペーサの変形例を示す図である。
【図１１】水ロッド保持用板材を連結する支持部材と第１短尺燃料棒に位置する支持部材とで類似形状の部材を用いた燃料スペーサの変形例を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態による燃料スペーサの構造を表す上面図である。
【図１３】角型水ロッドを備えた燃料集合体に応用した場合の燃料スペーサの変形例を示す図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態による燃料集合体のうち短尺燃料棒上端より上方に備えられた燃料スペーサの構造を表す上面図である。
【図１５】図１４の燃料スペーサの詳細構造を表す横断面図である。
【図１６】図１５に示された燃料スペーサの水ロッド保持部材とセルとの接合部付近の構造を表す斜視図である。
【図１７】図１４に示された燃料スペーサのばね押さえ部材とセルとの接合部付近の構造を表す一部破断斜視図である。
【図１８】比較例によるばね押さえ部材とセルとの接合部付近の構造を表す一部破断斜視図である。
【図１９】第１の変形例によるばね押さえ部材とセルとの接合部付近の構造を表す一部破断斜視図である。
【図２０】第２の変形例によるばね押さえ部材とセルとの接合部付近の構造を表す一部破断斜視図である。
【図２１】ばね押さえ部材にフロータブを設けた変形例を表す拡大断面図である。
【図２２】本発明の第６の実施形態による燃料スペーサの構造を表す上面図である。
【図２３】３つ以上のループ状ばねを支持する変形例による燃料スペーサの要部構造を表す上面図である。
【図２４】燃料集合体のうち短尺燃料棒より上方に位置する燃料スペーサに生じる課題を説明するための上面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 燃料集合体
２ 燃料棒
２ｂ1 第１短尺燃料棒
２ｂ2 第２短尺燃料棒
３ 水ロッド
４ａ 燃料スペーサ
４ｂ 燃料スペーサ（第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つ）
４ｂＡ，Ｂ 燃料スペーサ（第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つ）
７ａ 第１格子位置
７ｂ 第２格子位置
９ セル（筒状部材）
９Ａ，Ｂ セル（第１筒状部材）
９Ｃ，Ｄ セル（第２格子位置にある筒状部材）
９Ｅ セル（第２筒状部材）
１０ ループ状ばね（第１ループ状ばね）
１０Ａ，Ｂ ループ状ばね（第２ループ状ばね）
１１ バンド（帯状部材）
１２ 水ロッド保持部材
１２Ａ 角型水ロッド保持部材
１５ フロータブ（第１突起部材）
１７ 支持部材（第１支持部材）
２０ フロータブ（第２突起部材）
２０４ｂ 燃料スペーサ（第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つ）
２０４ｂＡ 燃料スペーサ（第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つ）
２１７ 支持部材（第１支持部材）
２１７Ａ 支持部材（第１支持部材、第２支持部材）
２１８ 支持部材（第３支持部材）
３０４ｂ 燃料スペーサ（第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つ）
３０４ｂＡ，Ｂ 燃料スペーサ（第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つ）
３１７ 支持部材（第２支持部材）
３１７Ａ，Ｂ 支持部材（第２支持部材）
３１８ 支持部材（第３支持部材）
３１８Ａ 支持部材（第３支持部材）
４０４ｂ 燃料スペーサ（第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つ）
５０４ｂ 燃料スペーサ
６０４ｂ 燃料スペーサ
６１９ ばね押さえ部材
６１９ａ，ｂ ばね押さえ用突片（ばね押さえ部）
６１９ｃ 水ロッド保持部
７０４ｂ 燃料スペーサ
７１０Ａ〜Ｄ ループ状ばね
７１９ ばね押さえ部材
７１９ａ〜ｄ ばね押さえ用突片
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉において使用される燃料集合体に係わり、特に、燃料スペーサを備えた燃料集合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の沸騰水型原子炉用の燃料集合体は、例えば特開平２−１６３６９５号公報に開示されている。この燃料集合体は、複数本の燃料棒と、２本の水ロッドとを備えている。燃料棒は、９×９正方格子状に配列されている。これら燃料棒及び水ロッドは、燃料バンドルを構成しており、軸方向に並んだ複数個の燃料スペーサにより一定間隔に保持される。
【０００３】
燃料スペーサは、多数の筒状部材と、１つの帯状部材と、複数のループ状ばねと、水ロッドを保持するための断面略Ω形状の水ロッド保持部材とを備えている。
【０００４】
筒状部材は、多数個が互いに接合されて束ねられている。そして、各筒状部材は、燃料棒が配置される各格子位置に設けられ、対応する燃料棒が１つずつ挿入される。
帯状部材は、正方形状を備えており、束ねられた多数の筒状部材の外周部を取り囲んでいる。また帯状部材は、チャンネルボックスの内面側に突出してその内面と接触する突起部材（バスタブ）を備えている。
ループ状ばねは、隣接する一対の筒状部材の接合位置に設けられ、燃料棒を押し付けて保持するも。なおこのループ状ばねは、隣接する筒状部材の両方に燃料棒がそれぞれ挿入されてはじめて機能し押圧力が生じるようになっている。
【０００５】
水ロッド保持部材は、水ロッドに隣接する筒状部材のうちの２つに接合されている。なお、水ロッドに隣接する上記２つの筒状部材内の燃料棒を保持するためにループ状ばねを配置しようとする場合、スペーサ全体のばねの配置上、この２つの筒状部材には対になる相手方の筒状部材がないため、そのままではばねの機能を発揮できなくなる。そこで、それぞれに接合された上記水ロッド保持部材の接合部に、ばね押さえ用突片とばね保持用突片を設け、ばね保持用突片にループ状ばねを保持しばね押さえ用突片で押さえることにより、燃料棒保持のために必要な押圧力が生じるようにしている。
【０００６】
一方、沸騰水型の燃料集合体における核的特性の向上のために、特開平５−２３２２７３号公報に記載のように、複数の燃料棒のうち一部の燃料棒の長さを他の燃料棒よりも短く（以下適宜、短尺燃料棒という）する構成が知られている。この公知例による燃料集合体では、ボイド係数の低減による反応度制御性の向上等の観点から、格子状配列の最外周及び水ロッドの隣接位置に短尺燃料棒を配置している。
【０００７】
ここで、前述したように、燃料スペーサは軸方向に複数箇所設けられるものである。そのため、上記のような短尺燃料棒を備えた燃料集合体に適用される燃料スペーサのうち短尺燃料棒の上端より上方に位置するものは、その短尺燃料棒の格子位置では燃料棒が存在しないことになる。そこでこれに応じて、短尺燃料棒上端より上方に位置する燃料スペーサにおいて、その格子位置の筒状部材を削除し圧力損失の低減を図る構造が既に提唱されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平２−１６３６９５号公報
【特許文献２】特開平５−２３２２７３号公報
【特許文献３】特開平６−３４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記特開平５−２３２２７３号公報のように短尺燃料棒を格子状配列の最外周及び水ロッドの隣接位置に配置した燃料集合体において、短尺燃料棒より上方に位置する燃料スペーサの当該格子位置の筒状部材を単に削除しようとする場合、以下のような２つの課題が生じる。
【００１０】
（１）強度上の課題
通常の燃料スペーサにおいては、短尺燃料棒の位置が、燃料棒の格子状配列の最外周でない内側領域に位置している。そのため、圧力損失の低減を図るため、その格子位置の筒状部材を削除しても、スペーサ外周を取り囲む帯状部材に接する筒状部材は連続的に接している。したがって、燃料スペーサ全体としての構造強度をほとんど低下させることがない。
【００１１】
すなわち、例えば、地震時や燃料集合体取り扱い時等において、外力がチャンネルボックスを介し燃料スペーサに作用する場合、この荷重はまず、帯状部材に設けられた突起部材に伝わる。その後、帯状部材を介し、その内側に配置接合された格子状配列最外周領域の筒状部材に伝達される。そしてさらに、順次格子状配列内周側の筒状部材へと伝達されていく。このように荷重の伝達路において帯状部材及び筒状部材がほぼ連続的に配置されている場合は、これら接合体が一体となって強度確保効果を発揮するため、燃料スペーサ全体としての構造的強度は十分に確保される。
【００１２】
これに対し、最外周の短尺燃料棒に対応する筒状部材を削除した場合は、格子状配列最外周領域の筒状部材の並びがその削除位置で不連続となる。そのため、多数の筒状部材の接合体としての強度確保への効果があまり発揮されず、燃料スペーサ全体としての構造強度が低下することになる。
【００１３】
そこで、このような強度低下を最小限にするべく、例えば特開平６−３４７３号公報に開示の構造が提唱されている。この燃料スペーサは、正方形状の帯状部材に設けられチャンネルボックスからの力を主として受けるバスタブを備えている。そして、このバスタブを、帯状部材の各辺２箇所に対辺において対向するように合計８箇所配置している。これにより、対向する２つのバスタブ間のすべての格子位置に筒状部材を必ず設けて強度を確保する。そしてこれと同時に、それ以外の部分で筒状部材を削除して圧力損失低下を図るものである。
【００１４】
しかしながら、上記特開平６−３４７３号公報の燃料スペーサでは、以下のような別の課題が新たに生じる。
すなわち、短尺燃料棒を備えた燃料集合体の設計では、その短尺燃料棒をどこに配置するかは、要求される核的特性に対応して種々の場合が考えられる。しかし、上記燃料スペーサでは、対向する２つのバスタブ間のすべての格子位置の筒状部材は削除することができない。そのため、もしそれらの位置に短尺燃料棒を配置する場合には十分な圧力損失低下を図ることができない。逆に、十分な圧力損失低下を図ることを優先する場合には、対向する２つのバスタブ間のすべての格子位置に短尺燃料棒を配置できなくなる。そのため、その分燃料集合体の設計の自由度が限定される。
【００１５】
（２）ばね配置上の懸念
また、上記のように短尺燃料棒を格子状配列の最外周及び水ロッドの隣接位置に配置した燃料集合体において、短尺燃料棒より上方に位置する燃料スペーサの当該格子位置の筒状部材を単に削除しようとする場合、上記とは別に以下のような課題も存在する。
【００１６】
例えば、後述の図２及び図３に示す燃料集合体のように、９×９正方格子状に燃料棒を配列した燃料集合体でその配列の燃料棒の７本分の領域に２つの水ロッドを配置し、かつ９×９格子状配列の最外周各辺中点に１本ずつ計４本の短尺燃料棒を配置し、さらに中央部３×３正方格子状領域内で水ロッドに隣接するコーナー部に計２本の短尺燃料棒を配置する場合がある。
【００１７】
この燃料集合体において、短尺燃料棒より上方に位置する燃料スペーサにおいて、短尺燃料棒の格子位置のセルを単に削除する場合を考える。このとき、部材点数を増加させないために従来と同様の１種類のループ状ばねのみを用いるとする。この場合、スペーサ全体のループ状ばねの配置を全面的に見直す必要が生じる。そのばね配置を見直した構造による比較例を図２４に示す。
図２４において、スペーサ１０３は、筒状部材であるセル１０４を束ねて接合している。また、隣接する一対のセル１０４，１０４の接合位置に、燃料棒１０１を押し付け保持するためのループ状ばね１０５を設けている。そしてこのとき、図２４における短尺燃料棒１０１Ａに対応する６つの格子位置１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ，１０６ｅ，１０６ｆには、セル１０４を設けないことにより、圧力損失の低減を図っている。これに伴い、図示のように、ループ状ばね１０５の配置が特開平２−１６３６９５号公報に記載の配置から全面的に変更されている。
【００１８】
上記のようなばね配置の変更の結果、中央部３×３正方格子状領域内で水ロッド１０２，１０２に隣接するコーナー部の格子位置１０６ｅ，１０６ｆで、対になる相手方のセルがないフリーな２つのループ状ばね１０５Ａ，１０５Ｂが近接して存在することとなる。そのため、これらループ状ばね１０５Ａ，１０５Ｂにばねの機能を発揮させるためには、各格子位置１０６ｅ，１０６ｆにおいて２つのループ状ばね１０５Ａ，１０５Ｂが同時に押圧力を生じ得るようにするための何らかのばね押さえ構造を設ける必要がある。
【００１９】
しかしながら、従来、このような１つの格子位置で２つ以上のフリーなループ状ばねを取り付けるばね押さえ構造は存在しなかった。またこのとき、水ロッドを保持するための断面略Ω形状の水ロッド保持部材１０８との接続構造にも配慮する必要がある。
【００２０】
本発明の第１の目的は、短尺燃料棒の配置位置に関係なく常に短尺燃料棒上端より上方の燃料スペーサの圧力損失を十分低減できるとともに、その燃料スペーサの構造強度を確保できる燃料集合体を提供することにある。
【００２１】
本発明の第２の目的は、短尺燃料棒の配置位置に関係なく常に短尺燃料棒上端より上方の燃料スペーサの圧力損失を十分低減できるとともに、１種類かつ必要最小限の数のループ状ばねをスペーサ全体に合理的に配置できる燃料集合体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
（１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、この燃料棒が１本以上配列可能な領域に配置された少なくとも１本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域に配置された少なくとも１本の第１短尺燃料棒を含み、前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、これら複数の筒状部材の最外周を取り囲む帯状部材とを備えており、かつ、前記複数の燃料スペーサのうち前記第１短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記第１短尺燃料棒に対応する第１格子位置の前記筒状部材を省略し、それに代えて、前記最外周領域において前記第１格子位置の両側に隣接する２つの第１筒状部材と前記帯状部材とを連結する第１支持部材を設ける。
軸方向複数箇所に複数の燃料スペーサを設けるとき、第１短尺燃料棒の上端よりも上方に位置する第１燃料スペーサにおいては、第１短尺燃料棒に相当する第１格子位置には燃料棒が存在しない。そこでこの位置の筒状部材を省略することにより、冷却材が燃料集合体を上方に流れるときの流れ抵抗を減らし、圧力損失を十分低減することができる。
ここで、この筒状部材の省略により、正方格子状配列最外周領域の筒状部材の並びが当該第１格子位置で不連続となる。しかし、この第１格子位置の最外周領域両側の２つの第１筒状部材と帯状部材とを第１支持部材で連結することにより、帯状部材を介してそれら２つの第１筒状部材が互いに固定される。これにより、帯状部材からの荷重が伝達されてきたとき、その荷重を、その連結固定された２つの第１筒状部材および第１支持部材の連結構造体により受けることができる。したがって、第１格子位置に筒状部材があった場合とほぼ同様の構造的強度を確保することができる。またこの第１支持部材はバスタブの配置に関係なく設置可能である。そのため、従来構造と異なり、最外周領域のうち対向する２つのバスタブ間に第１短尺燃料棒があった場合でもその位置の筒状部材を省略し十分な圧力損失低減を図ることができる。
以上のように、第１短尺燃料棒の配置位置に関係なく、第１短尺燃料棒上端より上方の第１燃料スペーサの構造強度を常に確保しつつその第１燃料スペーサの圧力損失を十分低減できる。
【００２３】
（２）また上記第１の目的を達成するために、本発明は、正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、この燃料棒が１本以上配列可能な領域に配置された少なくとも１本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域に配置された少なくとも１本の第１短尺燃料棒を含み、前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、これら複数の筒状部材の最外周を取り囲む帯状部材とを備えており、かつ、前記複数の燃料スペーサのうち前記第１短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記第１短尺燃料棒に対応する第１格子位置の前記筒状部材を省略し、それに代えて、前記最外周領域において前記第１格子位置の両側に隣接する２つの第１筒状部材と、前記第１格子位置に内側で隣接する第２筒状部材とを連結する第２支持部材を設ける。
軸方向複数箇所に複数の燃料スペーサを設けるとき、第１短尺燃料棒の上端よりも上方に位置する第１燃料スペーサにおいては、第１短尺燃料棒に相当する第１格子位置には燃料棒が存在しない。そこでこの位置の筒状部材を省略することにより、冷却材が燃料集合体を上方に流れるときの流れ抵抗を減らし、圧力損失を十分低減することができる。
ここで、この筒状部材の省略により、正方格子状配列最外周領域の筒状部材の並びが当該第１格子位置で不連続となる。しかし、この第１格子位置の最外周領域両側の２つの第１筒状部材と、その第１格子位置の内側に隣接する第２筒状部材とを第２支持部材で連結することにより、その第２筒状部材を介してそれら２つの第１筒状部材が互いに固定される。これにより、帯状部材からの荷重が伝達されてきたとき、その荷重を、その連結固定された２つの第１筒状部材、第２支持部材、及び第２筒状部材の連結構造体により受けることができる。したがって、第１格子位置に筒状部材があった場合とほぼ同様の構造的強度を確保することができる。またこの第２支持部材はバスタブの配置に関係なく設置可能である。そのため、従来構造と異なり、最外周領域のうち対向する２つのバスタブ間に第１短尺燃料棒があった場合でもその位置の筒状部材を省略し十分な圧力損失低減を図ることができる。
以上のように、第１短尺燃料棒の配置位置に関係なく、短尺燃料棒上端より上方の第１燃料スペーサの構造強度を常に確保しつつその第１燃料スペーサの圧力損失を十分低減できる。
【００２４】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記第１又は第２支持部材は、前記筒状部材よりも小さな横断面積を備えている。
【００２５】
（４）上記（１）又は（２）において、また好ましくは、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサは、前記２つの第１筒状部材のうち一方と、前記第１又は第２支持部材との連結部分に、その一方の第１筒状部材に挿入される前記燃料棒を保持するためのばねに押圧力を付与するばね押圧手段を備えている。
これにより、燃料スペーサ内での燃料棒保持用ばねの配置の自由度を増すことができる。
【００２６】
（５）上記（１）又は（２）において、また好ましくは、前記複数本の短尺燃料棒は、前記水ロッドに隣接する領域に配置された少なくとも１本の第２短尺燃料棒を含んでおり、前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、前記複数の筒状部材のうち前記正方格子状配列の最内周領域にあるものに結合され前記水ロッドを保持する水ロッド保持部材をさらに備えており、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサは、前記第２短尺燃料棒に対応する第２格子位置の前記筒状部材を省略し、それに代えて、その第２格子位置から前記格子状配列の外周側に隣接する２つの第３筒状部材と前記水ロッド保持部材とを連結する第３支持部材を設ける。
【００２７】
（６）上記（１）又は（２）において、また好ましくは、前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、前記帯状部材に設けられ、前記正方格子状配列の最外周領域において互いに隣接する２つの前記筒状部材間にそれぞれ突出し冷却材流れを誘導する複数の第１突起部材をさらに備えており、かつ、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサは、前記第１又は第２支持部材に隣接する前記突起部材のうち少なくとも１つを省略している。
各燃料スペーサに第１突起部材を設けることにより、燃料集合体内の冷却材流れを極力燃料棒側に向け、燃料棒の冷却効果を向上して限界出力特性を改善することができる。ここで、短尺燃料棒の上端より上方に位置する第１燃料スペーサについては、第１又は第２支持部材が設けられる第１格子位置及び第２格子位置では燃料棒が存在しない。そのため、その近傍に第１突起部材を設けてもあまり意味がない。そこで、第１又は第２支持部材に隣接する第１突起部材を省略することで、突出形状による圧力損失増大分をなくし、圧力損失のさらなる低下を図ることができる。
【００２８】
（７）上記（６）において、さらに好ましくは、前記第１短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の４隅位置以外の最外周領域に配置されている。
限界出力特性改善効果は、正方格子状配列の最外周領域のうち４隅位置が最も大きい。そして、それ以外の最外周領域は、４隅位置よりは効果が小さい。したがって、第１短尺燃料棒及び第１第２支持部材が４隅位置以外の最外周領域に配置されている場合には、それら支持部材に隣接する突起部材を省略してもそれほど限界出力特性改善効果は低下しない。逆に突起部材省略による圧力損失低下効果は同様に得ることができる。すなわち、第１短尺燃料棒及び第１第２支持部材が４隅位置以外の最外周領域に配置されている場合が、突起部材を省略するのには好適である。
【００２９】
（８）上記第２の目的を達成するために、本発明は、正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、この燃料棒が１本以上配列可能な領域に配置された少なくとも１本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域に配置された少なくとも１本の第１短尺燃料棒と、前記水ロッドに隣接する前記格子位置に配置された少なくとも１本の第２短尺燃料棒とを含み、前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、隣接する一対の前記筒状部材の接合位置に設けられそれら筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第１ループ状ばねとを備えており、かつ、前記複数の燃料スペーサのうち前記第１及び第２短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記第１及び第２短尺燃料棒にそれぞれ対応する第１及び第２格子位置にある前記筒状部材が省略されており、前記第２格子位置に隣接する格子位置にある複数の筒状部材は、該第２格子位置側に当該筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第２ループ状ばねがそれぞれ設けられており、かつ、それら複数の第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に設けられたばね押さえ部材によって支持されている。
第１及び第２短尺燃料棒の上端より上方に位置する少なくとも１つの第１燃料スペーサにおいて、本来不要である第１及び第２格子位置にある筒状部材を省略することにより、圧力損失の低減を図ることができる。
そして、この第１燃料スペーサにおいて、上記のような第１及び第２格子位置の筒状部材の削除の結果、スペーサ全体のループ状ばねの配置見直しが生じる場合がある。そしてさらにこの場合、第２格子位置に隣接する格子位置にある複数の筒状部材の第２格子位置側に、それら筒状部材内の燃料棒を押圧するために第１ループ状ばねと同一種類の第２ループ状ばねが設けられる場合がある。ここで、通常、ループ状ばねは、隣接する筒状部材の両方に燃料棒が挿入されないと押圧力を生じないように構成されている。ところが、それら複数の第２ループ状ばねは、第２格子位置に燃料棒が存在しないため第２格子位置側でそれぞれフリーとなり押圧力を生じることができない。そこで本発明においては、この第２格子位置にばね押さえ部材を設ける。これにより、それらフリーの複数の第２ループ状ばねを支持し、対応する燃料棒への押圧力を発生可能とすることができる。
【００３０】
（９）上記（８）において、好ましくは、前記スペーサのばね押さえ部材は、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状の中にそれぞれ挿入されて対応する第２ループ状ばねをそれぞれ保持する複数のばね保持部と、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状に外周側からそれぞれ当接することにより対応する前記燃料棒への押圧力を発生可能に支持する複数のばね押さえ部とを備えている。
【００３１】
（１０）上記（９）において、さらに好ましくは、前記複数のばね保持部及び前記複数のばね押さえ部は、それぞれ、複数のばね保持用突片及び複数のばね押さえ用突片を備えており、かつ、前記複数のばね保持用突片はすべて一の方向に突出しており、前記複数のばね押さえ用突片のうち少なくとも１つの突片は他の方向に突出している。
ばね保持用突片及びばね押さえ用突片は、通常、ばね押さえ部材の基板部分から切り込むようにしてその突片形状を形成する。このとき、ばね押さえ用突片は、第２ループ状ばねのループ形状の外周側から当接する。そのため、ループ形状の中に挿入されるばね保持用突片よりも、ばね押さえ部材の内側に突出させる必要がある。そのため、すべてのばね押さえ用突片の突出方向をばね保持用突片の突出方向と同じにすると、ばね押さえ用突片両側の切り込み量をより大きくしなければならない。その分、ばね押さえ部材のうち、切り込まれないばね押さえ用突片の付け根部分の幅が小さくなる。そのため、第２ループ状ばねの押圧力に対して十分な強度や剛性を確保するのが困難となる。
これに対して、少なくとも１つのばね押さえ用突片の突出方向をばね保持用突片の突出方向と逆にする。これにより、このような問題を回避し、十分な強度や剛性を確保することができる。
【００３２】
（１１）上記（９）において、また好ましくは、前記複数のばね保持部及び前記複数のばね押さえ部は、それぞれ、複数のばね保持用突片及び複数のばね押さえ用突片を備えており、かつ、前記複数のばね押さえ用突片のうち少なくとも１つの突片は、その先端が、対向する位置にある前記ばね押さえ部材の基板部分に連結されている。
少なくとも１つのばね押さえ用突片は、付け根部分と先端部分との両方で基板部分に一体化されることとなるので、第２ループ状ばねの押圧力に対して十分な強度や剛性を確保することができる。
【００３３】
（１２）上記（８）において、また好ましくは、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサは、前記水ロッドを径方向に保持する水ロッド保持部材をさらに備えており、前記ばね押さえ部材は、前記水ロッド保持部材に接合されている。
ばね押さえ部材と水ロッド保持部材の接合体によって、第２格子位置側がフリーとなる第２ループ状ばねに燃料棒への押圧力を発生可能に支持するとともに、水ロッドを径方向に保持することができる。
【００３４】
（１３）上記（８）において、また好ましくは、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサのばね押さえ部材は、前記水ロッドを径方向に保持する水ロッド保持部材を兼ねている。
【００３５】
（１４）上記（８）において、また好ましくは、前記第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に行方向及び列方向に隣接する２つの筒状部材の該第２格子位置側に設けられている。
【００３６】
（１５）さらに上記第２の目的を達成するために、本発明は、９行９列の正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、前記正方格子状配列における３行３列配列内の前記燃料棒が７本配列可能な領域に配置された２本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域が形成する正方形の各辺中点にそれぞれに配置された４本の第１短尺燃料棒と、前記３行３列配列のうち前記水ロッドが配置された領域以外の領域にそれぞれ配置された２本の第２短尺燃料棒とを含み、前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、隣接する一対の前記筒状部材の接合位置に設けられそれら筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第１ループ状ばねとを備えており、かつ、前記複数の燃料スペーサのうち前記第１及び第２短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記４本の第１短尺燃料棒及び前記２本の第２短尺燃料棒にそれぞれ対応する４つの第１格子位置及び２つの第２格子位置にある６つの前記筒状部材が省略されており、前記第２格子位置に行方向及び列方向にそれぞれ隣接する格子位置にある２つの筒状部材は、該第２格子位置側に当該筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第２ループ状ばねがそれぞれ設けられており、かつ、それら２つの第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に設けられたばね押さえ部材によって支持されている。
【００３７】
（１６）上記（１５）において、好ましくは、前記ばね押さえ部材は、該ばね押さえ部材の外周側方向に突出し冷却材流れを誘導する少なくとも１つの第２突起部材を有する。
第２格子位置のばね押さえ部材のある高さには、燃料棒は存在しないため、本来冷却の必要はない。そこで、ばね押さえ部材に第２突起部材を設けることにより、そこを通る冷却材流れを極力第２格子位置まわりの他の燃料棒へと向けるようにする。これにより、冷却材の有効活用を図り、燃料棒の冷却効果を向上することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、短尺燃料棒の配置位置に関係なく常に短尺燃料棒上端より上方の燃料スペーサの圧力損失を十分低減できるとともに、その燃料スペーサの構造強度を確保できる。
【００３９】
また本発明によれば、短尺燃料棒の配置位置に関係なく常に短尺燃料棒上端より上方の燃料スペーサの圧力損失を十分低減できるとともに、１種類かつ必要最小限の数のループ状ばねをスペーサ全体に合理的に配置できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
本発明の第１の実施形態を図１〜図６により説明する。
本実施形態による燃料集合体の構造を表す縦断面図を図２に、図２中Ａ−Ａ断面による横断面図を図３に示す。
これら図２及び図３において、燃料集合体１は、９行９列の正方格子状に配列され内部に燃料ペレット（図示せず）を充填した７４本の燃料棒２と、この燃料棒２が７本配列可能な領域に配置された２本の水ロッド３と、燃料棒２及び水ロッド３の相互の径方向間隔を保持する燃料スペーサ４と、燃料棒２および水ロッド３からなる燃料バンドルの上端部および下端部をそれぞれ保持する上部タイプレート５および下部タイプレート６と、以上の構造の外周部を覆うチャンネルボックス８とを備えている。
【００４１】
燃料棒２は、燃料有効長（燃料ペレットが充填されている長さ）が通常の長さである燃料棒２ａと、燃料有効長が燃料棒２ａよりも短い短尺燃料棒２ｂとから構成されている。また短尺燃料棒２ｂは、正方格子状配列の最外周領域に配置された４本の第１短尺燃料棒２ｂ1と、水ロッド３に隣接する領域に配置された２本の第２短尺燃料棒２ｂ2とから構成されている。
【００４２】
燃料スペーサ４は、軸方向複数箇所に設けられている。このとき、図３に示したように７４本の燃料棒２中には燃料有効長が短い短尺燃料棒２ｂが含まれており、燃料集合体１上部の燃料スペーサにおいてはこれら短尺燃料棒２ｂの格子位置には燃料棒が存在しなくなる。そこでこれに応じて、これら短尺燃料棒２ｂの上端位置より下方の燃料スペーサ４ａと、上方の燃料スペーサ４ｂとでは構造が若干異なるようになっている。これら燃料スペーサ４ａ及び４ｂの構造を表す上面図を図４及び図１にそれぞれ示す。
【００４３】
これら図４及び図１において、燃料スペーサ４ａ及び４ｂは、燃料棒２の配列に対応して９行９列の正方格子状に配列されて互いに溶接接合され、かつ燃料棒２がそれぞれ挿入される多数（スペーサ４ａでは７４個、スペーサ４ｂでは７０個）の筒状部材（セル）９と、これらセル９の結合体の最外周を取り囲む正方形状の帯状部材（バンド）１０と、セル９のうち正方格子状配列の最内周領域にあるものに溶接接合され水ロッド３を径方向及び軸方向に保持する横断面略Ω形状の水ロッド保持部材１２及び略１／４円筒状の水ロッド保持部材１３と、この水ロッド保持部材１３に設けられ水ロッド３を保持するための押圧力を与える水ロッド保持用ばね１４とを備えている。
セル９は、略円筒形状の部材であり、それぞれ、燃料棒２保持用の２つの突起９ａと、隣接するセル９との接合部に設けられ燃料棒２を押圧するループ状ばね１０を適切に支持するばね支持部（図示せず）を備えている。なおこのばね及びばね支持部の構造は、特に詳細を図示しないが公知のものであり、例えば、特開平６−２７３５６０号公報に開示の構造となっている。
【００４４】
バンド１１は正方形状の各辺が互いに溶接により接合されており、正方格子状配列の最外周領域において互いに隣接する２つのセル９，９間に突出するように折り曲げられて冷却材流れを誘導する多数のフロータブ１５と、正方形状の各辺に２つずつ設けられチャンネルボックス８側に突出してその内面と接触する８個のバスタブ１６とが形成されている。
【００４５】
本実施形態の要部は、燃料スペーサ４ｂの構造にある。すなわち、図１において、燃料スペーサ４ｂが図４の燃料スペーサ４ａと異なるのは、第１短尺燃料棒２ｂ1に対応する第１格子位置７ａのセル９を省略し、それに代えて、支持部材１７を設けたことである。この支持部材１７は、第１短尺燃料棒２ｂ1に対応する第１格子位置７ａの両側に格子状配列の最外周領域において隣接する２つのセル９Ａ，９Ｂと、バンド１１とを連結するようになっている。この支持部材１７の構造を表す斜視図を図５に示す。この図５に示すように、支持部材１７は、横断面八角形の筒を縦に半分に割った形状をしている。なお煩雑化を避けるためにこの図での図示を省略したが、図１に示されるように、支持部材１７には、隣接するセル９Ａとの連結部分に、セル９Ａに挿入される燃料棒２を保持するためのループ状ばね１０を適切に支持しかつ押圧力を付与するばね支持部を備えている。なおこのばね支持部の構造は、特に詳細を図示しないが公知のものであり、例えば、特開平２−１６３６９５号公報に開示の構造となっている。
なお、燃料スペーサ４ｂにおいて、第２短尺燃料棒２ｂ2に対応する格子位置のセル９についてはそのまま残してあるが、特に必要のないループ状ばね１０を除去している。
【００４６】
以上のように構成した本実施形態の燃料集合体によれば、以下のような効果を奏する。
（１）圧力損失の低減
この効果を比較例を用いて説明する。すなわち、比較例として、図４に示したようにセル９を全く省略せずすべての格子位置に配置した燃料スペーサ４ａと同一構造のスペーサを、燃料集合体１の第１短尺燃料棒２ｂ1の上端よりも上方に配置した場合を考える。この場合、本来燃料棒がなく不要であるはずの第１短尺燃料棒２ｂ1に相当する格子位置のセル９が設けられているため、その分、圧力損失が必要以上に大きくなる。
これに対し、本実施形態の燃料スペーサ４ｂにおいては、第１短尺燃料棒２ｂ1に相当する第１格子位置７ａのセル９が省略され、代わりに、図１に示すように半八角形筒状の支持部材１７が設けられる。これにより、冷却材である水が燃料集合体１を上方に流れるときの流れ抵抗が比較例の場合よりも大幅に減るため、圧力損失を十分低減することができる。
【００４７】
（２）構造的強度の確保
この効果を上記比較例を用いて詳細に説明する。
【００４８】
まず、上述したように、比較例による燃料スペーサ（図４の燃料スペーサ４ａと同一構造）では、スペーサ外周を取り囲むバンド１１に接するすべてのセル９が互いに連続的に接しており、これによってスペーサ全体としての構造強度を維持している。例えば、地震時や燃料集合体取り扱い時等において外力がチャンネルボックス８を介しその燃料スペーサに作用する場合には、この荷重はまず、バンド１１に設けられた８個のバスタブ１６に伝わる。その後、バンド１１を介し、その内側に配置接合された格子状配列最外周領域のセル９に伝達され、さらに、順次格子状配列内周側のセル９へと伝達されていく（図４参照）。このように、この比較例による燃料スペーサでは、荷重の伝達路においてセル９が連続的に配置されておりこれらの接合体が一体となって強度確保効果を発揮するため、燃料スペーサ全体としての構造的強度は十分に確保される。
これに対し、本実施形態による燃料スペーサ４ｂは、図１に示すように、セル９Ａ，９Ｂ間でセル９を１つ省略していることにより、正方格子状配列最外周領域のセル９の並びがセル９Ａとセル９Ｂとの間で不連続となる。しかしながら、これら２つのセル９Ａ，９Ｂを支持部材１７で連結することにより、バンド１１を介してそれら２つのセル９Ａ，９Ｂが互いに強固に固定される。これにより、上記のようにしてバンド１１からの荷重が伝達されてくるとき、その荷重を、その連結固定された２つのセル９Ａ，９Ｂおよび支持部材１７の連結構造体により受けることができるので、この格子位置にセル９がある比較例の燃料スペーサとほぼ同等の構造的強度を確保することができる。
【００４９】
（３）短尺燃料棒配置に関する設計の自由度の確保
上記（１）（２）のように本実施形態の燃料スペーサ４ｂにおいては、スペーサ全体の構造的強度を確保しつつ圧力損失の低減を図ることができるが、これは格子状配列最外周領域のどの位置に第１短尺燃料棒２ｂ1があってもそれに関係なく可能であり、その意味で設計の自由度が確保されている。
すなわち、前述したように、短尺燃料棒を備えた燃料集合体の設計において、その短尺燃料棒をどこに配置するかは、その燃料集合体に要求される核的特性に対応して種々の場合が考えられるため、例えば、正方格子状配列の最外周領域のうち対向する２つのバスタブ１６，１６間に相当する位置に第１短尺燃料棒２ｂ1を配置する場合も有り得る。このような場合、例えば特開平６−３４７３号公報に示された従来構造の燃料スペーサでは、対向する２つのバスタブ１６，１６間のすべての格子位置のセル９は省略できないため、十分な圧力損失低下を図ることができない。逆に、十分な圧力損失低下を図ることを優先する場合には、対向する２つのバスタブ１６，１６間のすべての格子位置に短尺燃料棒を配置できなくなるため、その分燃料集合体の設計の自由度が限定される。
これに対して、本実施形態の燃料スペーサ４ｂでは、このような場合でも、その第１短尺燃料棒２ｂ1の配置に応じて、図６の燃料スペーサ４ｂＡに示すように、その位置のセル９を省略し代わりに支持部材１７を設置するように変形することが可能である。したがって、上記従来構造の燃料スペーサと異なり、格子状配列の最外周領域のうち対向する２つのバスタブ１６，１６間に第１短尺燃料棒２ｂ1があった場合にも、スペーサ強度を確保しつつ十分な圧力損失低減を図ることができる。
【００５０】
以上（１）〜（３）で説明したように、本実施形態の燃料スペーサ４ｂによれば、第１短尺燃料棒２ｂ1の配置位置に関係なく、短尺燃料棒２ｂ1上端より上方の燃料スペーサ４ｂの構造強度を常に確保しつつその燃料スペーサ４ｂの圧力損失を十分低減できる。
【００５１】
（４）ばね配置に関する設計の自由度の確保
前述したように、燃料棒２を押圧するループ状ばね１０は公知のものであり、元来、隣接するセル９，９の間に配置され、それらセル９，９の両方に燃料棒２がそれぞれ挿入されてはじめて機能し押圧力が生じるものである。そのため、第１短尺燃料棒２ｂ1に相当する格子位置に新たに設ける支持部材１７にばね押圧力を付与する手段を特に設けない場合には、隣接するセル９Ａとの接合部分に配置されるループ状ばね１０の支持部材１７側が自由端となり、セル９Ａ内の燃料棒２を押圧する機能が発揮できない。そのため、このセル９Ａ内の燃料棒２を押圧するためには、このループ状ばね１０をセル９Ａから支持部材１７と反対側に隣接するセル９との間に配置しなければならなくなり、この結果、スペーサ全体のばね配置を全面的に見直す必要が生じ、設計上の制約が大きくなる。
しかしながら、本実施形態においては、支持部材１７に設けたばね支持部によって、燃料棒２を押圧するループ状ばね１０を支持するとともにこのループ状ばね１０に押圧力を付与する。これにより、セル９Ａ内のループ状ばね１０を図４のスペーサ４ａの場合と同様に機能させることができるので、ループ状ばね１０の配置の自由度を増し、図４の燃料スペーサ４ａと同じ設計自由度を確保することができる。
【００５２】
本発明の第２の実施形態を図７〜図１１により説明する。本実施形態は、第１短尺燃料棒２ｂ1の上端よりも上方に配置されるスペーサにおいて、ばねの配置と支持部材の形状を変えた場合の実施形態である。
【００５３】
図７は、本実施形態によるスペーサ２０４ｂの構造を表す上面図である。第１の実施形態において図１に示したスペーサ４ｂと共通の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
この図７において、スペーサ２０４ｂが図１のスペーサ４ｂと異なるのは、第２短尺燃料棒２ｂ2に対応する第２格子位置７ｂのセル９に代えて、支持部材２１８を設けたことである。この支持部材２１８は、第２短尺燃料棒２ｂ2に対応する第２格子位置７ｂから正方格子状配列の外周側に隣接する２つのセル９Ｃ，９Ｄと水ロッド保持部材１２とを連結するものであり、その形状は、略多角形筒状を基本に、極力圧力損失を低減するために構造上不必要な一部の多角形の辺を削除した形状となっている。
またこのスペーサ２０４ｂでは、第１短尺燃料棒２ｂ1に対応する格子位置の両側に隣接する２つのセル９Ａ，９Ｂとバンド１１とを連結する支持部材として、図１に示した支持部材１７からばね支持部を除去した構造の支持部材２１７を用いている。これにより支持部材２１７にはループ状ばね１０が配置されなくなるため、スペーサ全体のばね配置が変わり、支持部材２１８に、セル９Ｃ，９Ｄ内の燃料棒２を押圧するループ状ばね１０を適切に支持するとともにこのループ状ばね１０に押圧力を付与する２つのばね支持部（図示せず）が設けられている。このばね支持部は、支持部材２１８のセル９Ｃ，９Ｄとの接合部に設けられ、セル９のばね支持部と同様に公知のものを単純に２つ設けたものとなっている。
【００５４】
その他の構成は第１の実施形態とほぼ同様である。
【００５５】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加え、支持部材２１７がばね支持部を備えないのでその構造を簡略化できる効果がある。
【００５６】
なお、上記第２の実施形態においては、支持部材２１７として半八角形筒形状のものを用いたが、これに限られず、他の形状、例えば、セル９と同一厚みの半円筒形状（一部の周長を削除した円筒形状）の部材を用いてもよい。この場合、以下のような効果がある。
すなわち、通常、セル９は、所定の外径・肉厚の円管を所定の長さに切断した後、突起９ａの加工およびばね支持部の切欠の加工等が施されることにより製造される。ここで、支持部材２１７Ａをセル９と同一厚さの半円筒形状とすれば、セル９の素材である円管を流用して支持部材２１７Ａの製作が可能となり、素材の共用化により製造コストの低減が図れるという効果がある。なお、支持部材２１７Ａの円筒周長は、圧力損失低減の観点から、隣接するセル９との接合・溶接上問題ない範囲で短くすることが好ましい。
【００５７】
また、支持部材２１７としてセル９と同様の略円筒形状の部材を用いてもよい。このような支持部材２１７Ａを備えたスペーサ２０４ｂＡの構造を示す上面図を図８に示す。なおこの支持部材２１７Ａは、第１短尺燃料棒２ｂ1に対応する第１格子位置７ａの両側に隣接するセル９Ａ，９Ｂとバンド１１とを連結するのに加え、第１格子位置７ａの正方格子状配列内周側に隣接するセル９Ｅとも連結する。但し、支持部材２１７は、燃料スペーサの構造強度上許容できる範囲で薄肉となっており、これによってセル９よりも横断面積が小さく圧力損失が小さくなるように配慮されている。
支持部材２１７Ａの製造にあっては、セル９の素材の円管とは別に所定の肉厚を有する円管を用い製造するか、またはセル９の素材の円管を用い内面の研削により内径を大きくする（つまり肉厚を小さくする）。後者の場合には、支持部材２１７Ａとセル９との素材の共用化により製造コストの低減が図れる効果がある。
なお、本変形例の支持部材２１７Ａの断面形状は、その断面積がセル９より小さいという条件さえ満足すれば、円筒形状でなく多角形筒状であってもよいことはいうまでもない。
【００５８】
さらに、上記支持部材２１７Ａとして、前述した支持部材２１８と断面形状が同一で、ループ状ばね１０を支持するばね支持部がない点を除けば類似形状となるものを用いてもよい。この場合、支持部材２１８を製造する際に、同一断面形状の当該支持部材（２１７Ａに代わるもの）から打ち抜き・曲げ加工等により製造することができる。すなわち、当該支持部材（２１７Ａに代わるもの）と支持部材２１８との素材を共有できるので、製造コストの低減が図れる。なお、このとき、そのような素材共有化にあたって、支持部材２１８の形状を、多角形筒状のみでなく薄肉円筒形状または一部の周長を削除した円筒形状としてもよいことはいうまでもない。
【００５９】
本発明の第３の実施形態を図９〜図１１により説明する。本実施形態は、第１短尺燃料棒２ｂ1の上端よりも上方に配置されるスペーサにおいて、支持部材の形状及び支持構造をさらに変えた場合の実施形態である。
【００６０】
図９は、本実施形態によるスペーサ３０４ｂの構造を表す上面図である。第１の実施形態において図１に示したスペーサ４ｂと共通の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
この図９において、スペーサ３０４ｂが図１のスペーサ４ｂと異なるのは、第１短尺燃料棒２ｂ1に対応する第１格子位置（前述した図３参照）７ａの支持部材１７に代えて、新たに支持部材３１７を設けたことである。この支持部材３１７は、第１短尺燃料棒２ｂ1に対応する第１格子位置７ａの両側に格子状配列の最外周領域において隣接する２つのセル９Ａ，９Ｂと、その第１格子位置７ａから正方格子状配列の内周側方向に隣接するセル９Ｅとを連結するものであり、バンド１１と接合せずに隣接するセル９Ａ，９Ｂ，９Ｅを接合している。そしてこれにより、スペーサ全体でみると、図９に示すように、格子状配列における最外周から２層目の各セル９がその周囲を９０°ごとに４箇所接合固定される構造となっている。また、支持部材３１７は、第１の実施形態の支持部材１７と同様、横断面八角形の筒を縦に半分に割った形状をしている。なお詳細を図示しないが、この支持部材３１７にも支持部材１７と同様に、隣接するセル９Ａとの連結部分に、セル９Ａに挿入される燃料棒２を保持するためのループ状ばね１０を支持しかつ押圧力を付与するばね支持部を備えている。
【００６１】
その他の構成は、第１の実施形態とほぼ同様である。
【００６２】
以上のように構成した本実施形態の燃料集合体によれば、第１の実施形態と同様、下記の４つの効果を奏する。
（１）圧力損失の低減
本実施形態の燃料スペーサ３０４ｂにおいては、第１短尺燃料棒２ｂ1に相当する第１格子位置７ａのセル９が省略され、代わりに、半八角形筒状の支持部材３１７が設けられる。これにより、冷却材である水が燃料集合体１を上方に流れるときの流れ抵抗が大幅に減るため、圧力損失を十分低減することができる。
【００６３】
（２）構造的強度の確保
本実施形態の燃料スペーサ３０４ｂにおいては、図９に示すように、セル９Ａ，９Ｂ間でセル９を１つ省略していることにより、正方格子状配列最外周領域のセル９の並びがセル９Ａとセル９Ｂとの間で不連続となる。しかしながら、これら２つのセル９Ａ，９Ｂと内周側に隣接するセル９Ｅを支持部材３１７で連結することにより、セル９Ｅを介して２つのセル９Ａ，９Ｂが互いに強固に固定される。これにより、バンド１１からの荷重が伝達されてくるとき、その荷重を、その連結固定された２つのセル９Ａ，９Ｂ、支持部材３１７、及びセル９Ｅの連結構造体により受けることができるので、この格子位置にセル９がある燃料スペーサとほぼ同等の構造的強度を確保することができる。
【００６４】
（３）短尺燃料棒配置に関する設計の自由度の確保
本実施形態の燃料スペーサ３０４ｂでは、格子状配列最外周領域のどの位置に第１短尺燃料棒２ｂ1があってもその位置のセル９を省略し代わりに支持部材３１７を設置することができる。したがって、例えば特開平６−３４７３号公報の燃料スペーサと異なり、格子状配列の最外周領域のうち対向する２つのバスタブ１６，１６間に第１短尺燃料棒２ｂ1があった場合にもその位置のセル９を省略し、スペーサ強度を確保しつつ十分な圧力損失低減を図ることができる。
【００６５】
（４）ばね配置に関する設計の自由度の確保
本実施形態の燃料スペーサ３０４ｂにおいては、支持部材３１７に設けたばね支持部によって、燃料棒２を押圧するループ状ばね１０を支持するとともにこのループ状ばね１０に押圧力を付与する。これにより、第１短尺燃料棒２ｂ1のある第１格子位置７ａにセル９がある燃料スペーサと同じばね配置の自由度を確保することができる。
【００６６】
なお、上記第３の実施形態も、その基本構成を変更しない範囲で種々の変形が可能である。それら変形例を以下、説明する。
【００６７】
図１０は、第２の実施形態と同様、第２短尺燃料棒２ｂ2に対応する格子位置に支持部材３１８を設けかつ支持部材３１７からばね支持部を除去したスペーサ３０４ｂＡの構造を示す上面図である。
図１０において、支持部材３１８は、第２短尺燃料棒２ｂ2に対応する第２格子位置７ｂから正方格子状配列の外周側に隣接する２つのセル９Ｃ，９Ｄと水ロッド保持部材１２とを連結するものであり、その形状は、略円筒形状となっている。またこのとき、支持部材３１７Ａはばね支持部を除去されており、これによってスペーサ全体のばね配置が変わることに対応し、支持部材３１８に、セル９Ｃ，９Ｄ内の燃料棒２を押圧するループ状ばね１０を適切に支持するとともにこのループ状ばね１０に押圧力を付与する２つのばね支持部（第２の実施形態と同様に公知のものを単純に２つ設けた構造）が設けられている。本変形例によれば、支持部材３１７がばね支持部を備えないのでその構造を簡略化できる効果がある。
【００６８】
なお、上記図１０の変形例のスペーサにおいてさらに、支持部材３１７Ａとして、セル９と同一厚さの半円筒形状（一部の周長を削除した円筒形状）を用いてもよい。この場合、セル９の素材である円管を流用して支持部材３１７Ａの製作が可能となり、素材の共用化により製造コストの低減が図れるという効果がある。なお、支持部材３１７Ａの筒周長は、圧力損失低減の観点から、隣接するセル９との接合・溶接上問題ない範囲で短くすることが好ましい。
【００６９】
また、支持部材３１８と支持部材３１７Ａとで、類似形状の部材を用いてもよい。そのように構成した支持部材３１７Ｂを備えたスペーサ３０４ｂＢの構造を示す上面図を図１１に示す。図１１において、これら支持部材３１７Ｂ及び支持部材３１８Ａは、ともに一部の周長を削除した円筒形状であり、断面形状が同一となっている。これら２つは、セル９Ｃ，９Ｄ内の燃料棒２を押圧するためのループ状ばね１０を支持するばね支持部が支持部材３１７Ｃにない点を除き、かなりの部分で形状が類似となっている。これにより、支持部材３１８Ａを製造する際に、同一断面形状の本変形例の支持部材３１７Ｂから打ち抜き・曲げ加工等で製造することができるので、支持部材３１７Ｂと支持部材３１８Ａとの素材を共有でき、製造コストの低減が図れる。
【００７０】
本発明の第４の実施形態を図１２により説明する。本実施形態は、第１短尺燃料棒２ｂ1の上端よりも上方に配置されるスペーサにおいて、フロータブを一部削除した場合の実施形態である。
【００７１】
図１２は、本実施形態によるスペーサ４０４ｂの構造を表す上面図である。第１の実施形態において図１に示したスペーサ４ｂと共通の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
この図１２において、スペーサ４０４ｂが図１のスペーサ４ｂと異なるのは、バンド１１に形成され冷却材流れを誘導する多数のフロータブ１５のうち、第１短尺燃料棒２ｂ1に対応する第１格子位置７ａでセル９Ａ，９Ｂとバンド１１とを連結する支持部材１７に隣接する位置にあるものが省略されていることである。
【００７２】
その他の構成は第１の実施形態とほぼ同様である。
【００７３】
以上のような本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
燃料スペーサ４０４ｂのバンド１１に設けられたフロータブ１５は、燃料集合体１内の冷却材流れを極力燃料棒２側に向け、燃料棒２の冷却効果を向上して限界出力特性を改善する機能を果たす。しかしその一方でその突出形状が冷却材流れの抵抗となるため、その分圧力損失が増大する。
ここで、燃料スペーサ４０４ｂは短尺燃料棒２ｂ1の上端より上方に位置するため、支持部材１７が設けられるその短尺燃料棒２ｂ1の格子位置では燃料棒が存在せず、その近傍にフロータブ１５を設けても限界出力特性向上のためにはあまり意味がなく、圧力損失増大の弊害の方が大きい。そこで、支持部材１７に隣接するフロータブ１５を省略することで、突出形状による圧力損失増大分をなくし圧力損失のさらなる低下を図ることができる。
【００７４】
なお、上記第４の実施形態では、第１短尺燃料棒２ｂ1が格子状配列最外周領域の４辺の各中点位置に設けられ、それに隣接するフロータブ１５を省略したが、これに限られず、第１短尺燃料棒２ｂ1は最外周領域の他の位置にあってもよい。但し、正方格子状配列の４隅位置以外であることが好ましい。その理由は、以下のようである。
すなわち、フロータブ１５による限界出力特性改善効果は、正方格子状配列の最外周領域のうち４隅位置が最も大きく、それ以外の最外周領域はそれよりは効果が小さい。したがって、第１短尺燃料棒２ｂ1及び支持部材１７が４隅位置以外の最外周領域に配置されている場合には、それら支持部材１７に隣接するフロータブ１５を省略してもそれほど限界出力特性改善効果は低下しないのに対し、フロータブ１５省略による圧力損失低下効果は配置位置に関係なく大きい。これにより、第１短尺燃料棒２ｂ1及び支持部材１７が４隅位置以外の最外周領域に配置されている場合が、フロータブ１５を省略するのには好適である。
【００７５】
また、上記第４の実施形態では、第１の実施形態の構成において第１短尺燃料棒２ｂ1に隣接するフロータブ１５のみを省略したが、これに限られず、限界出力特性への影響が許容される範囲であれば、他の位置のフロータブ１５を省略することは可能であり、その場合さらに圧力損失の低下を図ることができる。また第２の実施形態や第３の実施形態の構成からフロータブ１５を省略してもよい。
【００７６】
さらに、上記第１〜第４の実施形態においては、いずれも、燃料棒２が７本配列可能な領域に２本の水ロッドが配置されている燃料集合体に本発明を適用した場合であったが、これに限られない。すなわち、燃料棒２が６本以下又は８本以上配列可能な領域に１本又は３本以上の水ロッドが配置される燃料集合体にも適用できる。また、横断面正方形の角型水ロッドを備えた燃料集合体に適用することもできる。図１の燃料スペーサ４ｂの構成を、このような角型水ロッドを備えた燃料集合体に応用した場合の燃料スペーサ４ｂＢを図１３に示す。図１３において、図１の燃料スペーサ４ｂと異なる点は、角型水ロッドを支持する角型水ロッド保持部材１２Ａが中央部に設けられ、これに対応してセル９の数が６８個に減っていることである。その他の構成は図１とほぼ同様であり、同様の効果を得る。
【００７７】
また、上記第１〜第４の実施形態においては、第１短尺燃料棒２ｂ1以外に第２短尺燃料棒２ｂ2を備えた燃料集合体に本発明を適用した場合を例にとって説明したが、これに限られず、第２短尺燃料棒２ｂ2の設けられる第２格子位置に通常の燃料有効長の燃料棒が配置されていたり又は燃料棒が存在しない燃料集合体に適用してもよい。これらの場合も、同様の効果を得る。
【００７８】
さらに、上記第１〜第４の実施形態においては、格子状配列の最外周領域に配置される第１短尺燃料棒２ｂ1は互いに分散して配置されており、最外周領域で２本以上隣接配置されていなかったが、これに限られない。例えば特開平６−２３７３号公報開示のように最外周領域で２本以上短尺燃料棒が配置される場合も、それらに対応する位置のセル９を削除するとともに上記第１〜第３実施形態に示した支持部材１７，２１７，３１７を応用したものを配置し、強度確保を図ることができる。すなわちこれらの場合も、上記実施形態と同様の効果を得る。
【００７９】
本発明の第５の実施形態を図１４〜図２０により説明する。本実施形態は、１種類かつ必要最小限の数のループ状ばねをスペーサ全体に合理的に配置する場合の実施形態である。第１の実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
本実施形態による燃料スペーサ５０４ｂの構造を表す上面図を図１４に示す。この図１４において、本実施形態の燃料スペーサ５０４ｂは、第１短尺燃料棒２ｂ1に対応する第１格子位置７ａ及び第２短尺燃料棒２ｂ2に対応する第２格子位置７ｂに対応するセル９が削除されており、これに伴って、スペーサ全体におけるループ状ばね１０の配置が、図４の燃料スペーサ４ａの配置から全面的に変更されている。そのため、水ロッド３に隣接する第２格子位置７ｂ，７ｂの同行隣接列及び同列隣接行に２つずつあるセル９Ｃ，９Ｄは、第２格子位置７ｂ，７ｂ側部分に上記公知のばね支持部を備えており、ここにセル９Ｃ，９Ｄ内の燃料棒２を押圧するためのループ状ばね１０Ａ，１０Ｂが設けられている。そして、これら２つのループ状ばね１０Ａ，１０Ｂは、第２格子位置７ｂ，７ｂに設けられた略円筒形状のばね押さえ部材１９によって、セル９Ｃ，９Ｄ内の燃料棒２への押圧力を発生可能に支持されている（詳細は後述）。このばね押さえ部材１９は、燃料スペーサの構造強度上許容できる範囲で薄肉となっており、これによってセル９よりも横断面積が小さく圧力損失が小さくなるように配慮されている。またセル９の素材である円管を流用してこのばね押さえ部材１９の製作を行うことも可能であり、この場合、素材の共用化により製造コストの低減が図れるようになっている。なお、これら２つのばね押さえ部材１９には、横断面略Ω形状の上記水ロッド保持部材１２が接合されている。
【００８０】
このような燃料スペーサ４ａと燃料スペーサ５０４ｂの最も大きな差異をなす第２格子位置７ｂ，７ｂ付近の詳細構造を、それぞれ分けて以下説明する。
【００８１】
（Ｉ）燃料スペーサ４ａ
燃料スペーサ４ａの第２格子位置７ｂ，７ｂ付近の構造を表す横断面図を図１５に、水ロッド保持部材１２とセル９との接合部付近の構造を表す斜視図を図１６に示す。なお説明の便宜のために図１５には燃料棒２及び水ロッド３を併せて図示している。
これら図１５及び図１６において、水ロッド保持部材１２は、ループ状ばね１０のループ形状の中に挿入されてループ状ばね１０を保持する舌状に突出した２つのばね保持用突片１２ａ，１２ａと、ループ状ばね１０のループ形状に外周側から当接する舌状に突出したばね押さえ用突片１２ｂとを備えている。
【００８２】
ばね保持用突片１２ａ，１２ａ及びばね押さえ用突片１２ｂは、すべて同じ方向（図１６中左方）に揃うように突出しており、ばね保持用突片１２ａは、ばね押さえ用突片１２ｂの上下に１つずつ計２つ設けられている。またこれらばね保持用突片１２ａ，１２ａ及びばね押さえ用突片１２ｂは、水ロッド保持部材１２の基板部分からプレス加工によって孔部１２ｃ，１２ｃとともに切り欠き片を形成することにより製作され、さらにばね押さえ用突片１２ｂについてはその切り欠き片を付け根から折り曲げた後に平らにすることによって製作される。なおこの孔部１２ｃは、ループ状ばね１０を挿入する際に取扱い上必要なスペースとして設けられるものである。
このとき、ばね保持用突片１２ａに対応して、接合するセル９にも孔部９ｂ，９ｂ（但し一方は煩雑防止のため図示せず）とともに突片９ｃが突片１２ａと突出方向が対向するように形成されており、ばね保持用突片１２ａ，１２ａはその突片９ｃと接している。そして、このばね保持用突片１２ａ，１２ａとセル突片９ｃが接している部分がループ状ばね１０のループ形状中に挿入されることで、ループ状ばね１０の上下方向の動きが制限されるようになっている。なお、孔部１２ｃ，１２ｃ及び孔部９ｂ，９ｂの端部は、ループ状ばね１０の離脱を防止するための離脱防止部１２ｃ1，１２ｃ1及び９ｂ1，９ｂ1（但し一方は図示せず）を形成している。
【００８３】
また、ばね押さえ用突片１２ｂは、ループ状ばね１０の伸縮による水平方向変位を制限し、これによって第２格子位置７ｂ，７ｂのセル９内の燃料棒２への押圧力を発生可能となっている。なおこのとき、図１５に示すように、ばね押さえ用突片１２ｂは、隣接する燃料棒２との間の距離ｄ1が、通常の隣接燃料棒２，２間の距離ｄ2と等しくなるようになっており、これにより、ばね押さえ用突片１２ｂで押さえることにより生じるループ状ばね１０の押圧力を、通常の２本の燃料棒２，２で挟まれることにより生じるループ状ばね１０の押圧力と等しくし、適切に燃料棒２をセル９に固定できるようになっている。
【００８４】
（II）燃料スペーサ５０４ｂ
本実施形態の要部である燃料スペーサ５０４ｂのばね押さえ部材１９とセル９との接合部付近の構造を表す一部破断斜視図を図１７に示す。
この図１７において、ばね押さえ部材１９は、ループ状ばね１０Ａ，１０Ｂのループ形状の中に挿入されてループ状ばね１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ保持するばね保持部として機能する、舌状に突出した４つのばね保持用突片１９ａ，１９ａ及び１９ｂ，１９ｂと、ループ状ばね１０Ａ，１０Ｂのループ形状に外周側から当接するばね押さえ部として機能する、舌状に突出した２つのばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄとを備えている。
【００８５】
これら突片１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄの構造及び機能は、上記（Ｉ）で説明した水ロッド保持部材１２の突片１２ａ及び１２ｂに類似している。すなわち、ばね保持用突片１９ａは、ばね押さえ用突片１９ｃの上下に１つずつ計２つ設けられており、またばね保持用突片１９ｂも、ばね押さえ用突片１９ｄの上下に１つずつ計２つ設けられている。またこれらばね保持用突片１９ａ，１９ａ及び１９ｂ，１９ｂと、ばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄとは、ばね押さえ部材１９のうち円筒形状をなす基板部分１９ｇからプレス加工によって孔部１９ｅ，１９ｅ及び１９ｆ，１９ｆとともに切り欠き片を形成することにより製作され、さらにばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄについてはその切り欠き片を付け根から折り曲げた後に平らにすることにより製作される。
またこのとき、ばね保持用突片１９ａ，１９ａ及び１９ｂ，１９ｂは、セル９Ｃ，９Ｄに形成された突片９Ｃｃ，９Ｄｃとそれぞれ接しており、これら接している部分がループ状ばね１０Ａ，１０Ｂに挿入されている。そして、このループ状ばね１０Ａ，１０Ｂは、孔部１９ｅ，１９ｅ及び１９ｆ，１９ｆの離脱防止部１９ｅ1，１９ｅ1及び１９ｆ1，１９ｆ1とセル９Ｃ，９Ｄの孔部の離脱防止部（図示の煩雑防止のため符号省略）によって離脱するのが防止されるようになっている。
また、ばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄは、ループ状ばね１０Ａ，１０Ｂの伸縮による水平方向変位を制限し、これによってセル９Ｃ，９Ｄ内の燃料棒２へ適正な押圧力（上記（Ｉ）と同様の押圧力）を発生できるようになっている。
【００８６】
ここで、これら突片１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄの構造上、上記（Ｉ）で説明した水ロッド保持部材１２の突片１２ａ，１２ｂと異なる大きな特徴は、ばね保持用突片１９ａ，１９ａ及び１９ｂ，１９ｂはすべて同じ方向（図１７中左方向）に揃うように突出し、一方のばね押さえ用突片１９ｄもこれらと同じ方向に突出しているが、他方のばね押さえ用突片１９ｃはこれとは逆の方向（図１７中右方向）に突出していることである。
【００８７】
次に、以上のように構成した本実施形態の作用を説明する。
（１）反応度制御性の向上
本実施形態の燃料集合体１においては、９×９正方格子状に配列された燃料棒２の中に６本の短尺燃料棒２ｂを配置することにより、これら短尺燃料棒２ｂの上部に形成される飽和水領域を利用してＨ／Ｕ比の均一化を図ることができる。このとき、これら短尺燃料棒２ｂを格子状配列中最外周領域内の格子位置及び水ロッド３に隣接する格子位置に配置することにより、特開平５−２３２２７３号公報に開示されているように、ボイド係数の低減による反応度制御性の向上をより効果的に図ることができる。
【００８８】
（２）圧力損失の低減
短尺燃料棒２ｂの上端より上方に位置する燃料スペーサ４ｂにおいて不要となる第１及び第２格子位置７ａ，７ｂのセル９を省略することにより、その分、圧力損失の低減を図ることができる。なお、第２格子位置７ｂにおいてはセル９の代わりにばね押さえ部材１９が設けられているが、前述のようにセル９よりも横断面積が小さく圧力損失が小さくなっているので、その分圧力損失を低減できる。
【００８９】
（３）ばねの合理的配置
燃料スペーサ５０４ｂにおける上記（２）のセル９の削除の結果、必然的にスペーサ全体のループ状ばね１０の配置が変更されることとなり、第２格子位置７ｂ，７ｂに隣接する格子位置にあるセル９Ｃ，９Ｄの第２格子位置７ｂ側部分に、それらセル９Ｃ，９Ｄ内の燃料棒２を押圧するためにループ状ばね１０Ａ，１０Ｂが設けられる。通常のループ状ばね１０は、隣接する一対のセル９，９の両方に燃料棒２が挿入されてはじめて機能するようになっているため、そのままでは格子位置１８ｅ，１８ｆでフリーとなるこれらループ状ばね１０Ａ，１０Ｂは押圧力を生じることができない。
ここで、図１６を用いて説明した構造や、特開平６−２７３５６０号公報に開示の構造のように、フリーとなる１つのループ状ばねを、適正な押圧力を発生できるように１つの格子位置で支持する構成は従来より存在したが、上記のような２つのフリーなループ状ばね１０Ａ，１０Ｂを１つの格子位置で支持する構成は存在しなかった。
【００９０】
これに対して、本実施形態のスペーサ５０４ｂにおいては、第２格子位置７ｂ，７ｂに、４つのばね保持用突片１９ａ，１９ａ及び１９ｂ，１９ｂと２つのばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄとを備えたばね押さえ部材１９を設けることにより、それらフリーのループ状ばね１０Ａ，１０Ｂを支持し、対応する燃料棒２へ適正な押圧力を発生させることができる。これにより、ばね種類数を増加させることなく（１種類のまま）、必要最小限の数（３６個）のループ状ばね１０をスペーサ全体に合理的に配置することが可能となる。
【００９１】
（４）ばねの押圧力に対するばね押さえ部材の剛性・強度の確保
この作用については比較例を参照しつつ説明する。比較例によるばね押さえ部材とセルとの接合部付近の構造を表す一部破断斜視図を図１８に示す。図１７と共通の部分には同一の符号を付す。
図１８に示す比較例は、２つのフリーなループ状ばね１０Ａ，１０Ｂを１つの第２格子位置７ｂで支持することを目的に、特開平６−２７３５６０号公報と類似である図１６の構造を単純に２つ並べたものである。図１７と異なる点は、ばね保持用突片１９ａ，１９ａ及び１９ｂ，１９ｂがすべて同じ方向（図１８中左方向）に揃うように突出しているとき、両方のばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄがこれらと同じ方向に突出していることである。
このような構造では、以下のような不都合がある。すなわち、ばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄは、ループ状ばね１０Ａ，１０Ｂのループ形状の外周側から当接するため、ループ形状の中に挿入されるばね保持用突片１９ａ及び１９ｂよりも、ばね押さえ部材１９の内側（図１８中手前側）に突出させる必要がある。そのため、このようにすべてのばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄの突出方向をばね保持用突片１９ａ，１９ｂの突出方向と同じにすると、ばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄ両側の切り込み量をより大きくしなければならず、その分、ばね押さえ部材１９の基板部分１９ｇのうちばね押さえ用突片１９ｃの付け根部分に相当するブリッジ１９ｇ1の幅（面積）が小さくなる。そのため、ループ状ばね１０Ａの押圧力に対して十分な強度や剛性を確保するのが困難となる。
これに対して、図１７に示す本実施形態の構成においては、一方のばね押さえ用突片１９ｃの突出方向をばね保持用突片１９ａ，１９ｂの突出方向と逆にすることにより、ブリッジ１９ｇ1の幅（面積）を大きくとることができる。したがって、十分な強度や剛性を確保することができる。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態によれば、短尺燃料棒２ｂを９×９格子状配列の最外周及び水ロッド３の隣接位置に配置するともに、スペーサ４ｂにおいてその短尺燃料棒２ｂの格子位置７ａ，７ｂにあるセル９を削除して圧力損失低減を図った燃料集合体１において、ばね押さえ部材１９によって１つの第２格子位置７ｂで２つのフリーなループ状ばね１０Ａ，１０Ｂを支持することにより、ばね種類数を増加させることなくかつ必要最小限の数でスペーサ全体にループ状ばね１０を合理的に配置できる。また必要最小限の数であることからこれによっても圧力損失をさらに低減できる効果もある。さらにそのときに、ブリッジ１９ｇ1の幅（面積）を大きくとれるので、ループ状ばね１０Ａ，１０Ｂの押圧力に対しても十分な強度や剛性を確保することができる。
【００９３】
なお、上記第５の実施形態においては、ばね保持用突片１９ａ，１９ａ及び１９ｂ，１９ｂはすべて同じ方向（図１７中左方向）に揃うように突出し、一方のばね押さえ用突片１９ｄもこれらと同じ方向に突出し、他方のばね押さえ用突片１９ｃはこれとは逆の方向（図１７中右方向）に突出していた。しかしながら、これら突片の構造はこれに限られず、他の変形も可能である。以下、２つの変形例を図１９及び図２０を用いて説明する。
【００９４】
図１９は、第１の変形例によるばね押さえ部材とセルとの接合部付近の構造を表す一部破断斜視図である。図１７と共通の部分には同一の符号を付す。
この図１９において、図１７と異なる点は、ばね保持用突片１９ａ，１９ａ及び１９ｂ，１９ｂがすべて同じ方向（図１９中左方向）に揃うように突出しているとき、両方のばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄがこれらと逆方向（図１９中右方向）に揃って突出していることである。
このような構造でも、図１８に示した比較例に比べ、ブリッジ１９ｇ1の幅（面積）を大きくとることができるので、ループ状ばね１０Ａ，１０Ｂの押圧力に対して十分な強度や剛性を確保することができる。すなわち、ばね押さえ用突片のうち少なくとも１つが、ばね保持用突片と逆方向に突出していればよいことがわかる。
【００９５】
図２０は、第２の変形例によるばね押さえ部材とセルとの接合部付近の構造を表す一部破断斜視図である。図１７と共通の部分には同一の符号を付す。
この図２０において、図１７と異なる点は、両方のばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄの先端が対向する位置にあるばね押さえ部材１９の基板部分１９ｇと連結されており、言い換えれば突片１９ｃ，１９ｄの図中左・右両側が基板部分１９ｇに連結され一体化されていることである。
【００９６】
本変形例によれば、ループ状ばね１０Ａ，１０Ｂの押圧力がばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄに加わったとき、それらの両側の基板部分１９ｇでそれを支える構造となるので、十分な強度及び剛性を確保することが可能となる。
また、図１７及び図１９に示す構造では、ばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄの製作の際には、前述したように、ばね押え部材１９の基板部分１９ｇに形成した切り欠き片を付け根から折り曲げた後平らにする工程を経て成形される。これに対し、本変形例では、ばね押さえ用突片１９ｃ，１９ｄは、ばね押さえ部材１９の基板部分１９ｇに切り欠きを形成し側面を押しつぶすのみの工程で成形することができるため、製造コストを低減できるという効果もある。
【００９７】
また、上記第５の実施形態では、ばね押さえ部材１９を略円筒状に構成したが、これに限られず、例えば上述した第２の実施形態の支持部材２１８のように、略多角形筒状から圧力損失低減の観点から一部の多角形の辺を削除した形状としてもよい。そしてこの場合さらに、図２１に示すように、バンド１１のフロータブ１５と同様の機能を備えたフロータブ２０を設けてもよい。このフロータブ２０は、ばね押さえ部材１９の外周側方向に突出し、その方向に冷却材流れを誘導するようになっている。このような構造により、以下のような効果を得る。
【００９８】
すなわち、第２格子位置７ｂのばね押さえ部材１９のある高さには、燃料棒２は存在しないため、本来冷却の必要はない。そこで、ばね押さえ部材１９にフロータブ２０を設けることにより、そこを通る冷却材流れを極力第２格子位置７ｂまわりの他の燃料棒２へと向けるようにする。これにより、冷却材の有効活用を図り、燃料棒２の冷却効果を向上することができる。
【００９９】
本発明の第６の実施形態を図２２により説明する。本実施形態は、第５の実施形態の燃料スペーサ５０４ｂと異なる形状のばね押さえ部材を設けた場合の実施形態である。図１と共通の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図２２は、本実施形態による燃料スペーサ６０４ｂの構造を表す上面図である。なお、構造の明確化のために水ロッド３を併せて示している。この図２２において、燃料スペーサ６０４ｂは、燃料スペーサ５０４ｂ同様、図２及び図３に示される燃料集合体１において短尺燃料棒２ｂの上端より上方位置に適用されるものであり、図１におけるばね押さえ部材１９の代わりに、そのばね押さえ部材１９と水ロッド保持部材１２の両方の機能を兼ね備えた、横断面形状が傘状のばね押さえ部材６１９を設けたものである。すなわち、各ばね押さえ部材６１９は、特に詳細な説明を省略するが、図１のばね押さえ部材１９と同様に、ループ状ばね１０Ａ，１０Ｂのループ形状の中に挿入されてループ状ばね１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ保持するばね保持用突片（図示せず）と、ループ状ばね１０Ａ，１０Ｂのループ形状に外周側から当接するばね押さえ用突片６１９ａ，６１９ｂとを備えている。また水ロッド保持部６１９ｃは、図１の水ロッド保持部材１２と同様、水ロッド３を径方向及び軸方向に保持するようになっている。
【０１００】
その他の構造は、第５の実施形態のスペーサ５０４ｂとほぼ同様である。
【０１０１】
本実施形態による燃料スペーサ６０４Ｂを備えた燃料集合体によっても、第５の実施形態と同様の効果を得る。
またこれに加え、押さえ部材１９と水ロッド保持部材１２をばね押さえ部材６１９で置き換えることにより部品点数が減るので、製造コストを低減することができる。さらに、押さえ部材１９と水ロッド保持部材１２をばね押さえ部材６１９で置き換えることにより横断面積を減じることができるので、圧力損失をさらに低減することが可能となる。
【０１０２】
なお、上記第６の実施形態において、ばね押さえ用突片６１９ａ，６１９ｂ及びばね保持用突片の構造は、図１の構造に限られず、前述した図１９や図２０の構造と同様であってもよい。
【０１０３】
また、上記第５及び第６の実施形態においては、燃料棒２が９×９正方格子状に配列された場合を例にとって説明したが、これに限られず、例えば８×８や、１０×１０等、異なる行数及び列数の格子状配列に本発明を適用することもできる。この場合も、１つの格子位置で２つのループ状ばねを支持する必要がある場合には、本発明の概念を応用でき、同様の効果を得る。
また、燃料棒が９×９配列ではあるがもともとのループ状ばね１０の配置が図４とは異なる場合であっても、１つの格子位置で２つのループ状ばね１０を支持する必要がある場合には、本発明の概念を応用でき、この場合も同様の効果を得る。
【０１０４】
さらに、１つの格子位置で３つ以上のループ状ばね１０を支持する必要がある場合にも、本発明の概念を応用できる。この変形例を図２３により説明する。
図２３は、この変形例による燃料スペーサ７０４ｂの要部構造を表す上面図である。この図２３において、燃料スペーサ７０４ｂは、燃料スペーサ５０４ｂ，６０４ｂ同様、図２及び図３に示される燃料集合体１において短尺燃料棒２ｂの上端より上方位置に適用されるものである。すなわち、この燃料スペーサ７０４ｂは、圧力損失のためにセル９を削除してループ状ばね１０の配置を見直したときに、格子状配列の最外周や水ロッド３の隣接位置以外の１つの格子位置において４つのフリーなループ状ばね７１０Ａ〜７１０Ｄ（構造自体はいずれもループ状ばね１０と同一）を支持する必要が生じた場合に対応し、その格子位置に、適正な押圧力を発生できるように支持する円筒状のばね押さえ部材７１９を設けている。
ばね押さえ部材７１９は、特に詳細な図示を省略するが、図１９のばね押さえ部材１９と同様に、これをとりまく４つのループ状ばね７１０Ａ〜Ｄのループ形状の中にそれぞれ挿入されて各ループ状ばね７１０を保持する４つのばね保持用突片（図示せず）と、ループ状ばね７１０のループ形状に外周側からそれぞれ当接する４つのばね押さえ用突片７１９ａ〜ｄとを備えている。またこのばね押さえ部材７１９は、燃料スペーサの構造強度上許容できる範囲で薄肉となっており、これによってセル９よりも横断面積が小さく圧力損失が小さくなるように配慮されている。
【０１０５】
その他の構造は、第５の実施形態のスペーサ５０４ｂとほぼ同様である。
本実施形態による燃料スペーサ７０４ｂを備えた燃料集合体によっても、第５の実施形態と同様、ばね押さえ部材７１９によって１つの格子位置で４つのフリーなループ状ばね７１０Ａ〜Ｄを支持することにより、ばね種類数を増加させることなく必要最小限の数のループ状ばね７１０をスペーサ全体に合理的に配置できるという効果を得る。
【０１０６】
なお、上記第３実施形態においては、フリーなループ状ばね７１０が４つ存在している場合であったが、これに限られず、３つのみ存在している場合にも適用可能であり、ばね押さえ用突片７１９及びばね保持用突片を３組設ければよい。この場合も同様の効果を得る。
また、上記第７の実施形態のばね押さえ部材７１９と、第５及び第６実施形態のばね押さえ部材１９，６１９とを組み合わせれば、許容されるループ状ばねの配置のバリエーションがさらに増えるので、圧力損失低減化等の観点からより効果的な燃料スペーサの構造を創出できる。
【０１０７】
さらに、上記第１〜第７の実施形態においては、９行９列の正方格子状配列に燃料棒２を配列した燃料集合体を例にとって説明したが、これに限られず、例えば８行８列、１０行１０列等の他の格子状配列の燃料集合体に対しても本発明は適用でき、この場合も同様の効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の一実施形態による燃料集合体に適用される、短尺燃料棒の上端位置より上方の燃料スペーサの構造を表す上面図である。
【図２】図１の燃料スペーサが適用される燃料集合体の構造を表す縦断面図である。
【図３】図２中Ａ−Ａ断面による横断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による燃料集合体に適用される、短尺燃料棒の上端位置より下方の燃料スペーサの構造を表す上面図である。
【図５】支持部材の構造を表す斜視図である。
【図６】図１の燃料スペーサを、対向する２つのバスタブ間に相当する位置に第１短尺燃料棒を配置する場合に適用した場合の変形例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による燃料スペーサの構造を表す上面図である。
【図８】支持部材としてセルと同様の略円筒形状の部材を用いた燃料スペーサの変形例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態による燃料スペーサの構造を表す上面図である。
【図１０】第２短尺燃料棒に対応する格子位置に支持部材を設けかつ第１短尺燃料棒の格子位置の支持部材からばね支持部を除去した燃料スペーサの変形例を示す図である。
【図１１】水ロッド保持用板材を連結する支持部材と第１短尺燃料棒に位置する支持部材とで類似形状の部材を用いた燃料スペーサの変形例を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態による燃料スペーサの構造を表す上面図である。
【図１３】角型水ロッドを備えた燃料集合体に応用した場合の燃料スペーサの変形例を示す図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態による燃料集合体のうち短尺燃料棒上端より上方に備えられた燃料スペーサの構造を表す上面図である。
【図１５】図１４の燃料スペーサの詳細構造を表す横断面図である。
【図１６】図１５に示された燃料スペーサの水ロッド保持部材とセルとの接合部付近の構造を表す斜視図である。
【図１７】図１４に示された燃料スペーサのばね押さえ部材とセルとの接合部付近の構造を表す一部破断斜視図である。
【図１８】比較例によるばね押さえ部材とセルとの接合部付近の構造を表す一部破断斜視図である。
【図１９】第１の変形例によるばね押さえ部材とセルとの接合部付近の構造を表す一部破断斜視図である。
【図２０】第２の変形例によるばね押さえ部材とセルとの接合部付近の構造を表す一部破断斜視図である。
【図２１】ばね押さえ部材にフロータブを設けた変形例を表す拡大断面図である。
【図２２】本発明の第６の実施形態による燃料スペーサの構造を表す上面図である。
【図２３】３つ以上のループ状ばねを支持する変形例による燃料スペーサの要部構造を表す上面図である。
【図２４】燃料集合体のうち短尺燃料棒より上方に位置する燃料スペーサに生じる課題を説明するための上面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 燃料集合体
２ 燃料棒
２ｂ1 第１短尺燃料棒
２ｂ2 第２短尺燃料棒
３ 水ロッド
４ａ 燃料スペーサ
４ｂ 燃料スペーサ（第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つ）
４ｂＡ，Ｂ 燃料スペーサ（第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つ）
７ａ 第１格子位置
７ｂ 第２格子位置
９ セル（筒状部材）
９Ａ，Ｂ セル（第１筒状部材）
９Ｃ，Ｄ セル（第２格子位置にある筒状部材）
９Ｅ セル（第２筒状部材）
１０ ループ状ばね（第１ループ状ばね）
１０Ａ，Ｂ ループ状ばね（第２ループ状ばね）
１１ バンド（帯状部材）
１２ 水ロッド保持部材
１２Ａ 角型水ロッド保持部材
１５ フロータブ（第１突起部材）
１７ 支持部材（第１支持部材）
２０ フロータブ（第２突起部材）
２０４ｂ 燃料スペーサ（第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つ）
２０４ｂＡ 燃料スペーサ（第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つ）
２１７ 支持部材（第１支持部材）
２１７Ａ 支持部材（第１支持部材、第２支持部材）
２１８ 支持部材（第３支持部材）
３０４ｂ 燃料スペーサ（第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つ）
３０４ｂＡ，Ｂ 燃料スペーサ（第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つ）
３１７ 支持部材（第２支持部材）
３１７Ａ，Ｂ 支持部材（第２支持部材）
３１８ 支持部材（第３支持部材）
３１８Ａ 支持部材（第３支持部材）
４０４ｂ 燃料スペーサ（第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つ）
５０４ｂ 燃料スペーサ
６０４ｂ 燃料スペーサ
６１９ ばね押さえ部材
６１９ａ，ｂ ばね押さえ用突片（ばね押さえ部）
６１９ｃ 水ロッド保持部
７０４ｂ 燃料スペーサ
７１０Ａ〜Ｄ ループ状ばね
７１９ ばね押さえ部材
７１９ａ〜ｄ ばね押さえ用突片
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、この燃料棒が１本以上配列可能な領域に配置された少なくとも１本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、
前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域に配置された少なくとも１本の第１短尺燃料棒を含み、
前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、これら複数の筒状部材の最外周を取り囲む帯状部材とを備えており、かつ、
前記複数の燃料スペーサのうち前記第１短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記第１短尺燃料棒に対応する第１格子位置の前記筒状部材を省略し、それに代えて、前記最外周領域において前記第１格子位置の両側に隣接する２つの第１筒状部材と前記帯状部材とを連結する第１支持部材を設けていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項２】
正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、この燃料棒が１本以上配列可能な領域に配置された少なくとも１本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、
前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域に配置された少なくとも１本の第１短尺燃料棒を含み、
前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、これら複数の筒状部材の最外周を取り囲む帯状部材とを備えており、かつ、
前記複数の燃料スペーサのうち前記第１短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記第１短尺燃料棒に対応する第１格子位置の前記筒状部材を省略し、それに代えて、前記最外周領域において前記第１格子位置の両側に隣接する２つの第１筒状部材と、前記第１格子位置に内側で隣接する第２筒状部材とを連結する第２支持部材を設けていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料集合体において、前記第１又は第２支持部材は、前記筒状部材よりも小さな横断面積を備えていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項４】
請求項１又は２記載の燃料集合体において、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサは、前記２つの第１筒状部材のうち一方と、前記第１又は第２支持部材との連結部分に、その一方の第１筒状部材に挿入される前記燃料棒を保持するためのばねに押圧力を付与するばね押圧手段を備えていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項５】
請求項１又は２記載の燃料集合体において、前記複数本の短尺燃料棒は、前記水ロッドに隣接する領域に配置された少なくとも１本の第２短尺燃料棒を含んでおり、前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、前記複数の筒状部材のうち前記正方格子状配列の最内周領域にあるものに結合され前記水ロッドを保持する水ロッド保持部材をさらに備えており、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサは、前記第２短尺燃料棒に対応する第２格子位置の前記筒状部材を省略し、それに代えて、その第２格子位置から前記格子状配列の外周側に隣接する２つの第３筒状部材と前記水ロッド保持部材とを連結する第３支持部材を設けたことを特徴とする燃料集合体。
【請求項６】
請求項１又は２記載の燃料集合体において、前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、前記帯状部材に設けられ、前記正方格子状配列の最外周領域において互いに隣接する２つの前記筒状部材間にそれぞれ突出し冷却材流れを誘導する複数の第１突起部材をさらに備えており、かつ、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサは、前記第１又は第２支持部材に隣接する前記突起部材のうち少なくとも１つを省略していることを特徴とする燃料集合体。
【請求項７】
請求項６記載の燃料集合体において、前記第１短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の４隅位置以外の最外周領域に配置されていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項８】
正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、この燃料棒が１本以上配列可能な領域に配置された少なくとも１本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、
前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域に配置された少なくとも１本の第１短尺燃料棒と、前記水ロッドに隣接する前記格子位置に配置された少なくとも１本の第２短尺燃料棒とを含み、
前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、隣接する一対の前記筒状部材の接合位置に設けられそれら筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第１ループ状ばねとを備えており、かつ、
前記複数の燃料スペーサのうち前記第１及び第２短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記第１及び第２短尺燃料棒にそれぞれ対応する第１及び第２格子位置にある前記筒状部材が省略されており、
前記第２格子位置に隣接する格子位置にある複数の筒状部材は、該第２格子位置側に当該筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第２ループ状ばねがそれぞれ設けられており、
かつ、それら複数の第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に設けられたばね押さえ部材によって支持されていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項９】
請求項８記載の燃料集合体において、前記スペーサのばね押さえ部材は、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状の中にそれぞれ挿入されて対応する第２ループ状ばねをそれぞれ保持する複数のばね保持部と、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状に外周側からそれぞれ当接することにより対応する前記燃料棒への押圧力を発生可能に支持する複数のばね押さえ部とを備えていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項１０】
請求項９記載の燃料集合体において、前記複数のばね保持部及び前記複数のばね押さえ部は、それぞれ、複数のばね保持用突片及び複数のばね押さえ用突片を備えており、かつ、前記複数のばね保持用突片はすべて一の方向に突出しており、前記複数のばね押さえ用突片のうち少なくとも１つの突片は他の方向に突出していることを特徴とする燃料集合体。
【請求項１１】
請求項９記載の燃料集合体において、前記複数のばね保持部及び前記複数のばね押さえ部は、それぞれ、複数のばね保持用突片及び複数のばね押さえ用突片を備えており、かつ、前記複数のばね押さえ用突片のうち少なくとも１つの突片は、その先端が、対向する位置にある前記ばね押さえ部材の基板部分に連結されていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項１２】
請求項８記載の燃料集合体において、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサは、前記水ロッドを径方向に保持する水ロッド保持部材をさらに備えており、前記ばね押さえ部材は、前記水ロッド保持部材に接合されていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項１３】
請求項８記載の燃料集合体において、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサのばね押さえ部材は、前記水ロッドを径方向に保持する水ロッド保持部材を兼ねていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項１４】
請求項８記載の燃料集合体において、前記第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に行方向及び列方向に隣接する２つの筒状部材の該第２格子位置側に設けられていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項１５】
９行９列の正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、前記正方格子状配列における３行３列配列内の前記燃料棒が７本配列可能な領域に配置された２本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、
前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域が形成する正方形の各辺中点にそれぞれに配置された４本の第１短尺燃料棒と、前記３行３列配列のうち前記水ロッドが配置された領域以外の領域にそれぞれ配置された２本の第２短尺燃料棒とを含み、
前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、隣接する一対の前記筒状部材の接合位置に設けられそれら筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第１ループ状ばねとを備えており、かつ、
前記複数の燃料スペーサのうち前記第１及び第２短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記４本の第１短尺燃料棒及び前記２本の第２短尺燃料棒にそれぞれ対応する４つの第１格子位置及び２つの第２格子位置にある６つの前記筒状部材が省略されており、
前記第２格子位置に行方向及び列方向にそれぞれ隣接する格子位置にある２つの筒状部材は、該第２格子位置側に当該筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第２ループ状ばねがそれぞれ設けられており、
かつ、それら２つの第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に設けられたばね押さえ部材によって支持されていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項１６】
請求項１５記載の燃料集合体において、前記ばね押さえ部材は、該ばね押さえ部材の外周側方向に突出し冷却材流れを誘導する少なくとも１つの第２突起部材を有することを特徴とする燃料集合体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、この燃料棒が１本以上配列可能な領域に配置された少なくとも１本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、
前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域に配置された少なくとも１本の第１短尺燃料棒と、前記水ロッドに隣接する前記格子位置に配置された少なくとも１本の第２短尺燃料棒とを含み、
前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、隣接する一対の前記筒状部材の接合位置に設けられそれら筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第１ループ状ばねとを備えており、かつ、
前記複数の燃料スペーサのうち前記第１及び第２短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記第１及び第２短尺燃料棒にそれぞれ対応する第１及び第２格子位置にある前記筒状部材が省略されており、
前記第２格子位置に隣接する格子位置にある複数の筒状部材は、該第２格子位置側に当該筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第２ループ状ばねがそれぞれ設けられており、
かつ、それら複数の第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に設けられたばね押さえ部材によって支持されており、
前記スペーサのばね押さえ部材は、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状の中にそれぞれ挿入されて対応する第２ループ状ばねをそれぞれ保持する複数のばね保持部と、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状に外周側からそれぞれ当接することにより対応する前記燃料棒への押圧力を発生可能に支持する複数のばね押さえ部とを備え、
前記複数のばね保持部及び前記複数のばね押さえ部は、それぞれ、複数のばね保持用突片及び複数のばね押さえ用突片を備えており、かつ、前記複数のばね保持用突片はすべて一の方向に突出しており、前記複数のばね押さえ用突片のうち少なくとも１つの突片は他の方向に突出していることを特徴とする燃料集合体。
【請求項２】
正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、この燃料棒が１本以上配列可能な領域に配置された少なくとも１本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、
前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域に配置された少なくとも１本の第１短尺燃料棒と、前記水ロッドに隣接する前記格子位置に配置された少なくとも１本の第２短尺燃料棒とを含み、
前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、隣接する一対の前記筒状部材の接合位置に設けられそれら筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第１ループ状ばねとを備えており、かつ、
前記複数の燃料スペーサのうち前記第１及び第２短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記第１及び第２短尺燃料棒にそれぞれ対応する第１及び第２格子位置にある前記筒状部材が省略されており、
前記第２格子位置に隣接する格子位置にある複数の筒状部材は、該第２格子位置側に当該筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第２ループ状ばねがそれぞれ設けられており、
かつ、それら複数の第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に設けられたばね押さえ部材によって支持されており、
前記スペーサのばね押さえ部材は、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状の中にそれぞれ挿入されて対応する第２ループ状ばねをそれぞれ保持する複数のばね保持部と、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状に外周側からそれぞれ当接することにより対応する前記燃料棒への押圧力を発生可能に支持する複数のばね押さえ部とを備え、
前記複数のばね保持部及び前記複数のばね押さえ部は、それぞれ、複数のばね保持用突片及び複数のばね押さえ用突片を備えており、かつ、前記複数のばね押さえ用突片のうち少なくとも１つの突片は、その先端が、対向する位置にある前記ばね押さえ部材の基板部分に連結されていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項３】
請求項１記載の燃料集合体において、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサは、前記水ロッドを径方向に保持する水ロッド保持部材をさらに備えており、前記ばね押さえ部材は、前記水ロッド保持部材に接合されていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項４】
請求項１記載の燃料集合体において、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサのばね押さえ部材は、前記水ロッドを径方向に保持する水ロッド保持部材を兼ねていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項５】
請求項１記載の燃料集合体において、前記第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に行方向及び列方向に隣接する２つの筒状部材の該第２格子位置側に設けられていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項６】
９行９列の正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、前記正方格子状配列における３行３列配列内の前記燃料棒が７本配列可能な領域に配置された２本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、
前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域が形成する正方形の各辺中点にそれぞれに配置された４本の第１短尺燃料棒と、前記３行３列配列のうち前記水ロッドが配置された領域以外の領域にそれぞれ配置された２本の第２短尺燃料棒とを含み、
前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、隣接する一対の前記筒状部材の接合位置に設けられそれら筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第１ループ状ばねとを備えており、かつ、
前記複数の燃料スペーサのうち前記第１及び第２短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記４本の第１短尺燃料棒及び前記２本の第２短尺燃料棒にそれぞれ対応する４つの第１格子位置及び２つの第２格子位置にある６つの前記筒状部材が省略されており、
前記第２格子位置に行方向及び列方向にそれぞれ隣接する格子位置にある２つの筒状部材は、該第２格子位置側に当該筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第２ループ状ばねがそれぞれ設けられており、
かつ、それら２つの第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に設けられたばね押さえ部材によって支持されており、
前記スペーサのばね押さえ部材は、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状の中にそれぞれ挿入されて対応する第２ループ状ばねをそれぞれ保持する複数のばね保持部と、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状に外周側からそれぞれ当接することにより対応する前記燃料棒への押圧力を発生可能に支持する複数のばね押さえ部とを備え、
前記複数のばね保持部及び前記複数のばね押さえ部は、それぞれ、複数のばね保持用突片及び複数のばね押さえ用突片を備えており、かつ、前記複数のばね保持用突片はすべて一の方向に突出しており、前記複数のばね押さえ用突片のうち少なくとも１つの突片は他の方向に突出していることを特徴とする燃料集合体。
【請求項７】
請求項６記載の燃料集合体において、前記ばね押さえ部材は、該ばね押さえ部材の外周側方向に突出し冷却材流れを誘導する少なくとも１つの第２突起部材を有することを特徴とする燃料集合体。
【請求項１】
正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、この燃料棒が１本以上配列可能な領域に配置された少なくとも１本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、
前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域に配置された少なくとも１本の第１短尺燃料棒を含み、
前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、これら複数の筒状部材の最外周を取り囲む帯状部材とを備えており、かつ、
前記複数の燃料スペーサのうち前記第１短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記第１短尺燃料棒に対応する第１格子位置の前記筒状部材を省略し、それに代えて、前記最外周領域において前記第１格子位置の両側に隣接する２つの第１筒状部材と前記帯状部材とを連結する第１支持部材を設けていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項２】
正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、この燃料棒が１本以上配列可能な領域に配置された少なくとも１本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、
前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域に配置された少なくとも１本の第１短尺燃料棒を含み、
前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、これら複数の筒状部材の最外周を取り囲む帯状部材とを備えており、かつ、
前記複数の燃料スペーサのうち前記第１短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記第１短尺燃料棒に対応する第１格子位置の前記筒状部材を省略し、それに代えて、前記最外周領域において前記第１格子位置の両側に隣接する２つの第１筒状部材と、前記第１格子位置に内側で隣接する第２筒状部材とを連結する第２支持部材を設けていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料集合体において、前記第１又は第２支持部材は、前記筒状部材よりも小さな横断面積を備えていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項４】
請求項１又は２記載の燃料集合体において、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサは、前記２つの第１筒状部材のうち一方と、前記第１又は第２支持部材との連結部分に、その一方の第１筒状部材に挿入される前記燃料棒を保持するためのばねに押圧力を付与するばね押圧手段を備えていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項５】
請求項１又は２記載の燃料集合体において、前記複数本の短尺燃料棒は、前記水ロッドに隣接する領域に配置された少なくとも１本の第２短尺燃料棒を含んでおり、前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、前記複数の筒状部材のうち前記正方格子状配列の最内周領域にあるものに結合され前記水ロッドを保持する水ロッド保持部材をさらに備えており、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサは、前記第２短尺燃料棒に対応する第２格子位置の前記筒状部材を省略し、それに代えて、その第２格子位置から前記格子状配列の外周側に隣接する２つの第３筒状部材と前記水ロッド保持部材とを連結する第３支持部材を設けたことを特徴とする燃料集合体。
【請求項６】
請求項１又は２記載の燃料集合体において、前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、前記帯状部材に設けられ、前記正方格子状配列の最外周領域において互いに隣接する２つの前記筒状部材間にそれぞれ突出し冷却材流れを誘導する複数の第１突起部材をさらに備えており、かつ、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサは、前記第１又は第２支持部材に隣接する前記突起部材のうち少なくとも１つを省略していることを特徴とする燃料集合体。
【請求項７】
請求項６記載の燃料集合体において、前記第１短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の４隅位置以外の最外周領域に配置されていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項８】
正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、この燃料棒が１本以上配列可能な領域に配置された少なくとも１本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、
前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域に配置された少なくとも１本の第１短尺燃料棒と、前記水ロッドに隣接する前記格子位置に配置された少なくとも１本の第２短尺燃料棒とを含み、
前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、隣接する一対の前記筒状部材の接合位置に設けられそれら筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第１ループ状ばねとを備えており、かつ、
前記複数の燃料スペーサのうち前記第１及び第２短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記第１及び第２短尺燃料棒にそれぞれ対応する第１及び第２格子位置にある前記筒状部材が省略されており、
前記第２格子位置に隣接する格子位置にある複数の筒状部材は、該第２格子位置側に当該筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第２ループ状ばねがそれぞれ設けられており、
かつ、それら複数の第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に設けられたばね押さえ部材によって支持されていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項９】
請求項８記載の燃料集合体において、前記スペーサのばね押さえ部材は、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状の中にそれぞれ挿入されて対応する第２ループ状ばねをそれぞれ保持する複数のばね保持部と、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状に外周側からそれぞれ当接することにより対応する前記燃料棒への押圧力を発生可能に支持する複数のばね押さえ部とを備えていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項１０】
請求項９記載の燃料集合体において、前記複数のばね保持部及び前記複数のばね押さえ部は、それぞれ、複数のばね保持用突片及び複数のばね押さえ用突片を備えており、かつ、前記複数のばね保持用突片はすべて一の方向に突出しており、前記複数のばね押さえ用突片のうち少なくとも１つの突片は他の方向に突出していることを特徴とする燃料集合体。
【請求項１１】
請求項９記載の燃料集合体において、前記複数のばね保持部及び前記複数のばね押さえ部は、それぞれ、複数のばね保持用突片及び複数のばね押さえ用突片を備えており、かつ、前記複数のばね押さえ用突片のうち少なくとも１つの突片は、その先端が、対向する位置にある前記ばね押さえ部材の基板部分に連結されていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項１２】
請求項８記載の燃料集合体において、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサは、前記水ロッドを径方向に保持する水ロッド保持部材をさらに備えており、前記ばね押さえ部材は、前記水ロッド保持部材に接合されていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項１３】
請求項８記載の燃料集合体において、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサのばね押さえ部材は、前記水ロッドを径方向に保持する水ロッド保持部材を兼ねていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項１４】
請求項８記載の燃料集合体において、前記第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に行方向及び列方向に隣接する２つの筒状部材の該第２格子位置側に設けられていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項１５】
９行９列の正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、前記正方格子状配列における３行３列配列内の前記燃料棒が７本配列可能な領域に配置された２本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、
前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域が形成する正方形の各辺中点にそれぞれに配置された４本の第１短尺燃料棒と、前記３行３列配列のうち前記水ロッドが配置された領域以外の領域にそれぞれ配置された２本の第２短尺燃料棒とを含み、
前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、隣接する一対の前記筒状部材の接合位置に設けられそれら筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第１ループ状ばねとを備えており、かつ、
前記複数の燃料スペーサのうち前記第１及び第２短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記４本の第１短尺燃料棒及び前記２本の第２短尺燃料棒にそれぞれ対応する４つの第１格子位置及び２つの第２格子位置にある６つの前記筒状部材が省略されており、
前記第２格子位置に行方向及び列方向にそれぞれ隣接する格子位置にある２つの筒状部材は、該第２格子位置側に当該筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第２ループ状ばねがそれぞれ設けられており、
かつ、それら２つの第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に設けられたばね押さえ部材によって支持されていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項１６】
請求項１５記載の燃料集合体において、前記ばね押さえ部材は、該ばね押さえ部材の外周側方向に突出し冷却材流れを誘導する少なくとも１つの第２突起部材を有することを特徴とする燃料集合体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、この燃料棒が１本以上配列可能な領域に配置された少なくとも１本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、
前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域に配置された少なくとも１本の第１短尺燃料棒と、前記水ロッドに隣接する前記格子位置に配置された少なくとも１本の第２短尺燃料棒とを含み、
前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、隣接する一対の前記筒状部材の接合位置に設けられそれら筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第１ループ状ばねとを備えており、かつ、
前記複数の燃料スペーサのうち前記第１及び第２短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記第１及び第２短尺燃料棒にそれぞれ対応する第１及び第２格子位置にある前記筒状部材が省略されており、
前記第２格子位置に隣接する格子位置にある複数の筒状部材は、該第２格子位置側に当該筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第２ループ状ばねがそれぞれ設けられており、
かつ、それら複数の第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に設けられたばね押さえ部材によって支持されており、
前記スペーサのばね押さえ部材は、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状の中にそれぞれ挿入されて対応する第２ループ状ばねをそれぞれ保持する複数のばね保持部と、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状に外周側からそれぞれ当接することにより対応する前記燃料棒への押圧力を発生可能に支持する複数のばね押さえ部とを備え、
前記複数のばね保持部及び前記複数のばね押さえ部は、それぞれ、複数のばね保持用突片及び複数のばね押さえ用突片を備えており、かつ、前記複数のばね保持用突片はすべて一の方向に突出しており、前記複数のばね押さえ用突片のうち少なくとも１つの突片は他の方向に突出していることを特徴とする燃料集合体。
【請求項２】
正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、この燃料棒が１本以上配列可能な領域に配置された少なくとも１本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、
前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域に配置された少なくとも１本の第１短尺燃料棒と、前記水ロッドに隣接する前記格子位置に配置された少なくとも１本の第２短尺燃料棒とを含み、
前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、隣接する一対の前記筒状部材の接合位置に設けられそれら筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第１ループ状ばねとを備えており、かつ、
前記複数の燃料スペーサのうち前記第１及び第２短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記第１及び第２短尺燃料棒にそれぞれ対応する第１及び第２格子位置にある前記筒状部材が省略されており、
前記第２格子位置に隣接する格子位置にある複数の筒状部材は、該第２格子位置側に当該筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第２ループ状ばねがそれぞれ設けられており、
かつ、それら複数の第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に設けられたばね押さえ部材によって支持されており、
前記スペーサのばね押さえ部材は、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状の中にそれぞれ挿入されて対応する第２ループ状ばねをそれぞれ保持する複数のばね保持部と、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状に外周側からそれぞれ当接することにより対応する前記燃料棒への押圧力を発生可能に支持する複数のばね押さえ部とを備え、
前記複数のばね保持部及び前記複数のばね押さえ部は、それぞれ、複数のばね保持用突片及び複数のばね押さえ用突片を備えており、かつ、前記複数のばね押さえ用突片のうち少なくとも１つの突片は、その先端が、対向する位置にある前記ばね押さえ部材の基板部分に連結されていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項３】
請求項１記載の燃料集合体において、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサは、前記水ロッドを径方向に保持する水ロッド保持部材をさらに備えており、前記ばね押さえ部材は、前記水ロッド保持部材に接合されていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項４】
請求項１記載の燃料集合体において、前記少なくとも１つの第１燃料スペーサのばね押さえ部材は、前記水ロッドを径方向に保持する水ロッド保持部材を兼ねていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項５】
請求項１記載の燃料集合体において、前記第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に行方向及び列方向に隣接する２つの筒状部材の該第２格子位置側に設けられていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項６】
９行９列の正方格子状に配列され、他の燃料棒より燃料有効長が短い複数本の短尺燃料棒を含む複数本の燃料棒と、前記正方格子状配列における３行３列配列内の前記燃料棒が７本配列可能な領域に配置された２本の水ロッドと、前記複数本の燃料棒及び水ロッドの相互の径方向間隔を保持しかつ軸方向複数箇所に設けられた複数の燃料スペーサとを有する燃料集合体において、
前記複数本の短尺燃料棒は、前記正方格子状配列の最外周領域が形成する正方形の各辺中点にそれぞれに配置された４本の第１短尺燃料棒と、前記３行３列配列のうち前記水ロッドが配置された領域以外の領域にそれぞれ配置された２本の第２短尺燃料棒とを含み、
前記複数の燃料スペーサのそれぞれは、互いに結合され前記燃料棒がそれぞれ挿入される複数の筒状部材と、隣接する一対の前記筒状部材の接合位置に設けられそれら筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第１ループ状ばねとを備えており、かつ、
前記複数の燃料スペーサのうち前記第１及び第２短尺燃料棒の上端位置より上方に位置する第１燃料スペーサのうちの少なくとも１つは、前記４本の第１短尺燃料棒及び前記２本の第２短尺燃料棒にそれぞれ対応する４つの第１格子位置及び２つの第２格子位置にある６つの前記筒状部材が省略されており、
前記第２格子位置に行方向及び列方向にそれぞれ隣接する格子位置にある２つの筒状部材は、該第２格子位置側に当該筒状部材内の前記燃料棒を押圧する第２ループ状ばねがそれぞれ設けられており、
かつ、それら２つの第２ループ状ばねは、前記第２格子位置に設けられたばね押さえ部材によって支持されており、
前記スペーサのばね押さえ部材は、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状の中にそれぞれ挿入されて対応する第２ループ状ばねをそれぞれ保持する複数のばね保持部と、前記複数の第２ループ状ばねのループ形状に外周側からそれぞれ当接することにより対応する前記燃料棒への押圧力を発生可能に支持する複数のばね押さえ部とを備え、
前記複数のばね保持部及び前記複数のばね押さえ部は、それぞれ、複数のばね保持用突片及び複数のばね押さえ用突片を備えており、かつ、前記複数のばね保持用突片はすべて一の方向に突出しており、前記複数のばね押さえ用突片のうち少なくとも１つの突片は他の方向に突出していることを特徴とする燃料集合体。
【請求項７】
請求項６記載の燃料集合体において、前記ばね押さえ部材は、該ばね押さえ部材の外周側方向に突出し冷却材流れを誘導する少なくとも１つの第２突起部材を有することを特徴とする燃料集合体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００６−３０８６０６（Ｐ２００６−３０８６０６Ａ）
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７８４３３（Ｐ２００６−１７８４３３）
【出願日】平成１８年６月２８日（２００６．６．２８）
【分割の表示】特願平１１−９５３１の分割
【原出願日】平成１１年１月１８日（１９９９．１．１８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（３９００２３９２８）日立エンジニアリング株式会社 (134)
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２８日（２００６．６．２８）
【分割の表示】特願平１１−９５３１の分割
【原出願日】平成１１年１月１８日（１９９９．１．１８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（３９００２３９２８）日立エンジニアリング株式会社 (134)
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