特許 6395725 燃料集合体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6395725

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】燃料集合体

(51)【国際特許分類】

   G21C 3/324 20060101AFI20180913BHJP

【ＦＩ】

   G21C3/30 H

【請求項の数】20

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2015-550721(P2015-550721)

(86)(22)【出願日】2013年12月23日

(65)【公表番号】特表2016-502114(P2016-502114A)

(43)【公表日】2016年1月21日

(86)【国際出願番号】US2013077439

(87)【国際公開番号】WO2014105801

(87)【国際公開日】20140703

【審査請求日】2016年12月21日

(31)【優先権主張番号】61/747,064

(32)【優先日】2012年12月28日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/794,604

(32)【優先日】2013年3月11日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】513313945

【氏名又は名称】テラパワー， エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】ペトロスキ，ロバート，シー．

(72)【発明者】

【氏名】ポヴァーク，ガリー

(72)【発明者】

【氏名】シュロッス，フィリップ，エム．

(72)【発明者】

【氏名】オデドラ，アショク

(72)【発明者】

【氏名】コーエン，マイケル，イー．

【審査官】 藤原 伸二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１９２７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７８１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 英国特許出願公開第２００７９０２（ＧＢ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１６００８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０６７５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２２７９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３０３７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２６４２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−０６５７８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２２８９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−０５７０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−０２７２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２０９４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２６６０８６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｃ ３／３０−３／３３

Ｇ２１Ｃ ２１／００

Ｇ２１Ｄ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の核燃料ピンと、
核反応炉容器への挿入用に構成された燃料ダクトと、を備え、
前記燃料ダクトは、
多角形である第１の断面を有する第１組の壁部を備え、上記複数の核燃料ピンを受入れるように構成された第１の中空構造と、
上記第１の中空構造の周囲に配され、上記第１の断面とは異なる多角形である第２の断面を有する第２組の壁部を備える第２の中空構造と、を含み、
上記第２組の壁部のそれぞれは、上記第１組の壁部の何れかと隣り合い、
上記第２組の壁部どうしの角のそれぞれは、上記第１組の壁部の残りの何れかと隣り合う、燃料集合体。

【請求項2】

上記第１の断面は、上記第２の断面よりも多い辺を有する多角形を含む、請求項１に記載の燃料集合体。

【請求項3】

上記第１の断面は、十二角形を含む、請求項１に記載の燃料集合体。

【請求項4】

上記第２の断面は、六角形を含む、請求項１に記載の燃料集合体。

【請求項5】

上記第１の断面は、十二角形を含み、上記第２の断面は、六角形を含む、請求項１に記載の燃料集合体。

【請求項6】

上記第１の中空構造及び上記第２の中空構造の少なくとも１つは、壁部の厚さが、約０．２ｍｍと約５ｍｍとの間である、請求項１に記載の燃料集合体。

【請求項7】

上記第１の中空構造及び上記第２の中空構造の少なくとも１つは、壁部の厚さが、上記第１及び第２の断面それぞれの周囲の少なくとも一部に沿って壁の厚さがばらついている、請求項１に記載の燃料集合体。

【請求項8】

上記第１の中空構造及び上記第２の中空構造の少なくとも１つは、フェライト鋼、マルテンサイト鋼、及び非フェライト鋼から選択される少なくとも１つのスチール鋼を含む、請求項１に記載の燃料集合体。

【請求項9】

上記第１の中空構造の少なくとも一部は、上記第２の中空構造の一部に物理的に接触している、請求項１に記載の燃料集合体。

【請求項10】

上記第１の中空構造と、上記第２の中空構造とは、少なくとも１つの構造部材を介して離間している、請求項１に記載の燃料集合体。

【請求項11】

上記第１の中空構造の少なくとも一部は、少なくとも１つの構造部材を介して、上記第２の中空構造の一部に連結している、請求項１に記載の燃料集合体。

【請求項12】

上記第１の中空構造の内部は、該第１の中空構造の外側から密閉されている、請求項１に記載の燃料集合体。

【請求項13】

さらに、上記第１の中空構造の内部に配された冷媒を含む、請求項１に記載の燃料集合体。

【請求項14】

核燃料と、
複数の核燃料要素と、
内部に上記複数の核燃料要素が配された、複数の燃料ダクトと、を備え、
上記複数の燃料ダクトの少なくとも１つは、
多角形である第１の断面を有する第１組の壁部を備え、上記複数の核燃料要素のうち１以上を含む第１の中空構造と、
上記第１の中空構造の周囲に配され、上記第１の断面とは異なる多角形である第２の断面を有する第２組の壁部を備える第２の中空構造と、を含み、
上記第２組の壁部のそれぞれは、上記第１組の壁部の何れかと隣り合い、
上記第２組の壁部どうしの角のそれぞれは、上記第１組の壁部の残りの何れかと隣り合う、燃料集合体。

【請求項15】

上記複数の燃料ダクトの少なくとも１つは、さらに、上記第１の中空構造の上記第１の断面の辺上の一点と、上記第２の中空構造の上記第２の断面の一角とを連結する、少なくとも１つの構造部材を含む、請求項１４に記載の燃料集合体。

【請求項16】

上記複数の核燃料要素は、上記第１の中空構造の内部に配されている、請求項１４に記載の燃料集合体。

【請求項17】

上記複数の燃料ダクトは、複数の燃料ダクト間に隙間の空間を規定しており、上記隙間の空間に、冷媒、不活性ガス、燃料材料、及び監視デバイスの少なくとも１つが配されている、請求項１４に記載の燃料集合体。

【請求項18】

上記第１の中空構造の少なくとも一部は、上記第２の中空構造の一部に物理的に直接接触している、請求項９に記載の燃料集合体。

【請求項19】

上記第１の中空構造は、上記第２の中空構造と物理的に直接接触する外面を有する、請求項１８に記載の燃料集合体。

【請求項20】

上記第１の中空構造は、上記第２の中空構造と物理的に直接接触する側面を有する、請求項１８に記載の燃料集合体。

【発明の詳細な説明】

【発明の詳細な説明】

【0001】

〔関連する出願についての相互参照〕
本願は、米国仮特許出願６１／７４７，０６４（２０１２年１２月２８日出願）及び米国実用新案出願１３／７９４，６０４（２０１３年 ３月１１日出願）の利益を主張する。これら出願のすべての内容は、参照によって本願明細書に援用される。

【0002】

〔技術分野〕
本願は、燃料集合体、及び同燃料集合体に関連する方法に関する。

【0003】

〔概要〕
開示された実施形態は、燃料ダクト、燃料集合体、同燃料集合体の作成方法及び利用方法を包含する。

【0004】

上記の記載は要約であり、それゆえ、記載は簡潔かつ一般化された部分もあり、詳細については記載されている点もあれば、省略されている点もある。その結果、当業者であれば、この要約は例証を提供するだけのものであって、いかなる限定を加える意図がないことが理解されよう。上記の例証を提供する態様、実施形態、及び特徴に加えて、さらに別の態様、実施形態、及び特徴は、図面及び以下の詳細な説明を参照することによって自ずと理解できるはずである。本願明細書に記載された、装置及び／若しくはプロセス並びに／または他の主題の、他の態様、特徴、並びに効果は、ここで述べる教示内容から自ずと理解できるはずである。

【0005】

〔図面の簡単な説明〕
まず、図面は例示目的のためであり、本願明細書に記載されている発明の主題の範囲を限定することを意図しないことは、当業者であれば理解できるだろう。図面は、必ずしもその縮尺である必要がない。ある場合において、本願明細書に開示された本発明の主題の様々な態様は、種々の特徴の理解を容易にするために、図面において、強調または拡大して示されていてもよい。図面において、同様の参照符号は、一般的に、同様の特徴（例えば、機能的に類似した、及び／または構造的に類似した要素）を表している。

【0006】

図１ａ〜１ｂは、例示された一実施形態に係る（ａ）核燃料集合体及び（ｂ）燃料要素を示す部分断面透視図である。

【0007】

図２ａ〜２ｂは、例示的な一実施形態に係る原子炉における燃料集合体の圧力分布及び膨張の挙動を示す概略図である。

【0008】

図３ａ〜３ｂは、例示的な一実施形態に係る燃料集合体における、６角ダクト(hex-duct)及び１２角ダクト(dodecaduct)それぞれの構成を示す概略図である。

【0009】

図４は、例示的な一実施形態に係る燃料集合体の多壁ダクト設計を示す概略図である。

【0010】

図５は、例示的な一実施形態に係るダクト内の張力調整装置として用いられる内部構造部材を示す概略図である。

【0011】

図６ａ〜６ｄは、例示的な一実施形態に係る燃料集合体における、内側中空構造及び外側中空構造（並びにいくつかの例では構造部材）を有する、多壁ダクト設計の様々な変形例を示す。

【0012】

図７ａ〜７ｄは、例示的な一実施形態に係る燃料集合体の第１及び／または第２の中空構造における、通過度合いを示す概略図である。

【0013】

図８ａ及び８ｂ〜８ｄはそれぞれ、燃料集合体の製造プロセスのフローチャートであり、例示的な一実施形態のプロセスの詳細を示す。

【0014】

図９ａ及び９ｂ〜９ｃはそれぞれ、燃料集合体の燃料ダクトの製造プロセスのフローチャートであり、例示的な一実施形態のプロセスの詳細を示す。

【0015】

図１０ａ及び１０ｂはそれぞれ、本願明細書に記載された燃料集合体の利用方法を含むプロセスを記述したフローチャートであり、例示的な一実施形態のプロセスの詳細を示す。

【0016】

〔詳細な説明〕
〔導入部〕
以下の詳細な説明では、その一部をなす添付の図面を参照する。図面において、異なる図面での類似または同一の記号は、文脈と矛盾しない限りにおいて、類似または同一の構成要素を示すのに用いられる。

【0017】

詳細な説明、図面、および請求項において説明する例証としての実施形態は、限定的なものではない。その他の実施形態を利用しても、また、その他の変更を加えてもかまわず、これらの利用や変更は、ここに提示した主題の精神または範囲から逸脱するものではない。

【0018】

当業者であれば、ここに記載された構成要素（例えば、作動）、装置、目的、およびこれらに付帯する議論は、発想を分かりやすくすることを目的とする例として使用されていること、および各種構成の修正が可能であることが認識できるであろう。したがって、ここで使用されているように、説明された具体的な見本および付帯する議論は、より包括的なクラスを表わすものである。

【0019】

本願では、提示内容を理解しやすいように、正式な見出しを使用してある。ただし、これらの見出しは提示を目的とするものであって、出願中では異なるカテゴリーの主題を議論している場合もあることを理解されたい（例えば、プロセス／動作という見出しの下で、デバイス／構造を記載していることもあり、および／または構造／プロセスという見出しの下で、プロセス／動作を議論していることもあり、および／または単一の内容を２つ以上の見出しの下で記載している場合もある）。よって、正式な見出しの使用は、いかなる限定を加えることを意図したものではない。一般に、任意の具体的な見本の使用は、そのクラスを表わすものであって、具体的な構成要素（例えば、作動）、デバイス、および目的が記載されていなくても、これを限定的に解釈すべきものではない。

【0020】

〔概要〕
概要として、一実施形態において、燃料集合体が提供され、該燃料集合体は、第１の断面の幾何学形状を有する第１の中空構造と、第２の断面の幾何学形状を有する第２の中空構造と、を含み、上記第２の中空構造は上記第１の中空構造の外部に配置され、上記第２の断面の幾何学的形状は、上記第１の断面の幾何学的形状と異なる、燃料ダクトを備えている。

【0021】

他の実施形態において、燃料集合体が提供され、該燃料集合体は、応力下で変動可能な少なくとも１つの寸法を有する第１の中空構造と、上記第１の中空構造の外部に配置された第２の中空構造と、を含み、上記第１の中空構造と上記第２の中空構造との間に空間が規定され、上記第２の中空構造は、該第２の中空構造を通して上記第１の中空構造の応力の少なくとも一部を分散するように適応されている、燃料ダクトを備えている。

【0022】

他の実施形態において、燃料集合体が提供され、該燃料集合体は、燃料と、複数の燃料要素と、内部に上記複数の燃料要素が配された、複数の燃料ダクトと、を備え、上記複数の燃料ダクトの少なくとも１つは、第１の断面の幾何学形状を有する第１の中空構造と、第２の断面の幾何学形状を有する第２の中空構造と、を含み、上記第２の中空構造は上記第１の中空構造の外部に配置され、上記第２の断面の幾何学的形状は、上記第１の断面の幾何学的形状と異なる。

【0023】

他の実施形態において、燃料集合体の製造方法が提供され、該方法は、応力下で少なくとも１つの寸法が変動するように適応された第１の中空構造、及び上記第１の中空構造の応力の少なくとも一部を第２の中空構造を通じて分散するように適応された第２の中空構造を形成する工程と、燃料ダクトを形成するために、上記第１の中空構造と上記第２の中空構造との間に空間が規定されるように上記第２の中空構造内部に上記第１の中空構造を配置する工程と、を含む。

【0024】

他の実施形態において、第１の断面の幾何学形状を有する第１の中空構造を形成する工程と、上記第１の断面の幾何学形状と異なる第２の断面の幾何学形状を有する第２の中空構造を形成する工程と、燃料ダクトを形成するために、上記第２の中空構造内部に上記第１の中空構造を配置する工程と、を含む、燃料集合体の製造方法が提供される。

【0025】

他の実施形態において、第１の中空構造内に配された複数の燃料要素とともに熱を生成しており、上記第１の中空構造は第２の中空構造内に配されている工程と、上記第１の中空構造に応力を受けさせる工程と、上記第１の中空構造の応力を上記第２の中空構造を通して分散させる工程と、を含む、燃料集合体の使用方法が提供される。

【0026】

〔燃料集合体〕
図１ａは、一実施形態に係る核燃料集合体１０を部分的に示す図である。この核燃料集合体１０は、核分裂性核燃料集合体であってもよいし、核分裂性同位体元素に転換可能な核燃料集合体であってもよい。核燃料集合体１０は、燃料要素（すなわち、「燃料棒」または「燃料ピン」）１１を含む。図１ｂは、一実施形態に係る燃料要素１１を部分的に示す図である。この実施形態に示されるように、燃料要素１１は、被覆材料１３、燃料１４、及び、少なくとも１つの間隙１５（いくつかの例では）を含んでいてもよい。

【0027】

上記燃料は、被覆材料１３によって空洞内にシールされていてもよい。いくつかの例では、図１ｂに示されるように、複数の燃料物質が軸方向に積層されていてもよいが、必ずこの場合である必要はない。例えば、燃料要素は、ただ１つの燃料材料を含んでいてもよい。一実施形態においては、燃料材料と被覆材料との間に間隙１５が存在してもよいが、この間隙は、必ず存在する必要はない。一実施形態において、間隙１５は、加圧ヘリウム雰囲気といった加圧雰囲気で満たされている。

【0028】

上記燃料は、任意の核分裂性物質を含んでいてもよい。核分裂性物質は、金属及び／または金属合金を含んでいてもよい。一実施形態では、上記燃料は金属燃料であってもよい。金属燃料は比較的高い重金属負荷を付与し中性子の節約に優れ、核分裂反応炉におけるブリードアンドバーンプロセスに望ましいことは、十分認識できる。用途に応じて、上記燃料は、Ｕ、Ｔｈ、Ａｍ、Ｎｐ、及びＰｕから選択される少なくとも１つの元素を含んでいてもよい。本願明細書では、化学記号によって表される「元素」という用語は、周期表に見られる元素のことをいう。この用語は、「燃料要素」の「要素」と混同することがない。一実施形態では、上記燃料は、少なくとも約９０ｗｔ％のＵ、例えば、少なくとも９５ｗｔ％、９８ｗｔ％、９９ｗｔ％、９９．５ｗｔ％、９９．９ｗｔ％、９９．９９ｗｔ％、またはそれ以上のＵを含んでいてもよい。上記燃料は、さらに、耐火材を含んでいてもよい。この耐火材は、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、及びＨｆから選択される少なくとも１つの元素を含んでいてもよい。一実施形態では、上記燃料は、ホウ素、ガドリニウム、またはインジウムといった、付加的な可燃毒物質を含んでいてもよい。一実施形態では、上記燃料ダクトにおける上記第１の中空構造の内部には、複数の燃料要素が含まれていてもよい。

【0029】

一実施形態では、上記金属燃料は、照射中合金を寸法安定化し、低温での融解及び被覆材料の腐食による破損を阻害するために、約３ｗｔ％から約１０ｗｔ％までのジルコニウムと合金になっていてもよい。ナトリウム熱ボンドは、燃料膨張を可能にし、熱伝導を効率的にするために、合金の燃料と被覆管の内壁との間に存在する間隙を充填する。ナトリウム熱ボンドは、燃料温度を低く保ってもよい。一実施形態では、燃料集合体１８及び２０（冷却ダクトとして使われる）の筺体内部において個々の燃料要素５６の冷却空間及び機械的分離を付与するために、個々の燃料要素１１は、直径約０．８ｍｍから直径１．６ｍｍの細いワイヤー１２が被覆管の周りに螺旋状に巻かれていてもよい。一実施形態では、被覆材料１３、及び／またはワイヤー１２の巻線は、多数の実験データに示される照射性能の理由から、フェライト−マルテンサイト鋼から加工されていてもよい。

【0030】

〔燃料要素〕
発電反応炉の燃料集合体において、図１ａ〜１ｂに示された要素１１といった「燃料要素」は、円柱状の棒の形態を取っていてもよい。上記燃料要素は、原子力発電所の一部である発電反応炉の一部であってもよい。用途に応じて、上記燃料要素は、その長さ及び直径に関して、適した任意の寸法を有していてもよい。上記燃料要素は、被覆材料１３の層、及び被覆材料１３の層内部に配された燃料１４を含んでいてもよい。原子炉の場合、上記燃料は、核燃料を含むか、あるいは核燃料であってもよい。一実施形態では、上記核燃料は、環状の核燃料であってもよい。上記燃料要素は、付加的に、核燃料１４と被覆材料１４の層との間に配されたライナーを含んでいてもよい。このライナーは、複数の層を含んでいてもよい。

【0031】

上記燃料は、任意の幾何学的形状を有していてもよい。一実施形態では、上記燃料は、環状の幾何学的形状を有している。このような実施形態では、燃料が環状の形態をとることによって、あるレベルの燃焼後に達成される燃料密度を所望のレベルにすることができる。また、このような環状の構成は、上記燃料と上記被覆材料との間の圧縮力を維持し、熱伝導を促進させる。上記燃料は、用途に応じて、様々な特性に適合(tailored to)していてもよい。例えば、上記燃料は、任意のレベルの密度を有していてもよい。一実施形態では、（燃料がウランを含む場合）ウランの理論密度に可能な限り近い密度のように、高い燃料密度を有していることが望ましい。他の実施形態では、高い間隙率（低い密度）を有していることによって、照射中に付加的な内部空隙の形成が妨げられ、核燃料の操作中に、被覆材料のような構造材料に対する燃料圧力を低減させる。

【0032】

被覆材料１３の層に関して被覆材料は、用途に応じて、適した任意の材料を含んでいてもよい。一実施形態では、被覆材料１３の層は、金属、金属合金、及びセラミックから選択される少なくとも１つの材料を含んでいてもよい。一実施形態では、被覆材料１３の層は、耐火材を含んでいてもよい。この耐火材は、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｎｄ、及びＨｆから選択される少なくとも１つの元素を含んでいる。他の実施形態では、被覆材料は、炭化ケイ素または酸化アルミニウム（アルミナ）のような、セラミック材料から選択されてもよい。

【0033】

被覆材料１３の層における金属合金は、ある例示的な実施形態では、鋼鉄であってもよい。この鋼鉄は、オーステナイト鋼、フェライト−マルテンサイト鋼、酸化物分散鋼、Ｔ９１鋼、Ｔ９２鋼、ＨＴ９鋼、３１６鋼、及び３０４鋼から選択されてもよい。上記鋼鉄は、任意のタイプの微細構造を有していてもよい。例えば、上記鋼鉄は、マルテンサイト相、フェライト相、及びオーステナイト相の少なくとも１つを含んでいてもよい。一実施形態では、上記鋼鉄の略全てが、マルテンサイト相、フェライト相、及びオーステナイト相から選択される少なくとも１つの相を有している。用途に応じて、上記微細構造は、特定の相（または複数の相）を有するように適応されてもよい。被覆材料１３の層は、後述する鉄ベースの組成物を含んでいてもよい。

【0034】

燃料要素の組成物の少なくとも一部は、結合されていてもよい。この結合は、物理的（例えば機械的）または化学的であってもよい。一実施形態では、上記核燃料及び上記被覆材料は、機械的に結合している。一実施形態では、第１の層及び第２の層が機械的に結合している。

【0035】

〔応力(stress)分布〕
一態様では、本願明細書に記載された燃料集合体の様々な構造部品は、応力を分散するために、連携してもよい。上記応力は、曲げ応力、引張応力、軸方向応力、圧縮応力、たが応力、またはこれらの組合せのことをいってもよい。上記応力は、ダクト内部のガス及び／または冷媒の圧力のような、燃料集合体の内部から生じていてもよい。なお、上記ガスは、外側へ押圧する圧力を形成する傾向がある。

【0036】

図２ａ〜２ｂを参照すると、燃料ダクト２０における内部２１と外部２２との間の圧力差は、燃料ダクト２０の壁部を伸長させる駆動力、すなわち張力を形成してもよい。事前のダクト設計において、上記圧力差は、熱により誘導されるクリープ及び照射により誘導されるクリープの両方を駆動してもよい（図２ａ：クリープがない構造 対 図２ｂ：クリープがある構造を参照）。原子炉において、領域２３の構造材料のバルク膨張が起きていてもよい。上記膨張は、冷媒の圧力から独立しており、アセンブリ構造内で、曲げ応力を発生させ得る。内部応力の更なる成分は、アセンブリの壁部に対して力を働かせる燃料要素束の膨張に起因し得る。

【0037】

図３ａを参照すると、液体金属冷却高速炉に使用されるような、現行のアセンブリは、ワイヤーで巻き付けられた燃料要素を収容するために、一重壁で囲まれた６角形の燃料ダクト３１を使用する。歪みを制限するための、１つの現行の方法は、より厚い壁で囲まれた６角形のダクトを製造することである。しかしながら、これにより、炉心内の燃料に対する構造材料の比率が増加し、原子炉の中性子経済が減少し、アセンブリのコスト及び重量が増大する。現行の設計では、図３ｂの３２として示された、１２個の側壁で囲まれたダクトが考慮されている。１２個の側壁のダクト３２は、側壁の長さが減少し、側壁と側壁とのなす内角が増加する。このような設計により、ダクト内での曲げ応力が減少し、それにより歪みが減少する。しかしながら、これら最も緻密な格子構成内部に対する１２面のアセンブリの構成（６角セル充填(packing)に対する１２角セル充填；図３ｂ参照）は、冷媒または燃料で満たされるのに必要な、格子間空間３０１を空ける。前者の場合、燃料に対する冷媒の比率が増加する。後者の場合、原子炉に対し複数のアセンブリタイプが必要になり、コスト及び燃料管理の複雑性が増大する。それゆえ、現行のアプローチの中で望ましいものはない。本願明細書に記載されている燃料集合体は、これらの課題を克服したものである。

【0038】

〔燃料ダクト構成〕
本願明細書に記載された実施形態の他の態様は、燃料集合体の構造部品、または燃料集合体そのものに関する。例えば、一実施形態は、図１ａに示された燃料集合体の燃料ダクト１６に関する。図４を参照すると、一実施形態に係る燃料ダクトは、第１の断面の幾何学的形状を有する第１の中空構造４０１と、第２の断面の幾何学的形状を有する第２の中空構造４０２と、を有している。上記第２の中空構造は、上記第１の中空構造の外部または内部に配されていてもよい。図４は、前者の構成を示す。一実施形態では、上記第２の断面の幾何学的形状は、上記第１の断面の幾何学的形状と異なる。他の実施形態では、上記第２の断面形状は、少なくとも、上記第１の断面形状を略同一である。本願明細書において、一実施形態の「略同一」な幾何学的形状は、（鋭いエッジに代えて）（僅かに）鈍いエッジ、または少なくとも一部の屈曲を含む側面のような、非常に小さい変化を有するが同じの幾何学的形状のことをいう。他の実施形態では、上記第２の断面の幾何学的形状は、上記第１の断面の幾何学的形状と同一である。

【0039】

本願明細書における「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、単に、別個の存在物を意味し、これら存在物の順番は変更できる。それゆえ、数字と存在物との間の関連性は、弁定されない。いくつかの実施形態では、上記中空構造は、「ダクト」、「複数のダクト」構成におけるダクトと見做される。

【0040】

本願明細書における用語「幾何学的形状」は、材料の形状及び／または寸法のことをいう。本願明細書に記載された構造は、断面領域が、複数の辺（すなわち縁）を有する多角形、または円、若しくは異形を含むか、あるいは多角形、または円、若しくは異形からなる形状を有する。多角形は、三角形、正方形、長方形、五角形、六角形、七角形、八角形、九角形、十角形、十一角形、十二角形、十三角形、十四角形、十五角形、または、それ以上の辺を有する他の幾何学的図形であってもよい。本願明細書における円形の断面領域は、楕円形の断面形状のこともいう。それゆえ、断面領域に依存して、上記構造は、３次元的な意味では、立方体（またはより多くの側面を有する立体）、円柱等であり得る。いくつかの実施形態において、（上記第２の中空構造に対して）内部にある第１の中空構造、及び（上記第１の中空構造に対して）外部にある第２の中空構造はそれぞれ、断面の幾何学的形状として、多角形を含んでいてもよい。一実施形態において、上記第１の断面の幾何学的形状は、上記第２の断面の幾何学的形状よりも辺が多い多角形を含んでいてもよい。他の実施形態において、上記第１の断面の幾何学的形状は、上記第２の断面の幾何学的形状と辺の数が同じである多角形を含んでいてもよい。他の実施形態において、上記第１の断面の幾何学的形状は、上記第２の断面の幾何学的形状よりも辺が少ない多角形を含んでいてもよい。

【0041】

第１及び第２の中空構造が多角形の断面領域を有する場合、この領域は、上述した任意の多角形の幾何学的形状を有していてもよい。一実施形態において、上記第１の断面の幾何学的形状は、十二角形を有していてもよい。一実施形態において、上記第２の断面の幾何学的形状は、六角形を有していてもよい。上記第１の断面の幾何学的形状が上記第２の断面の幾何学的形状よりも辺が多い多角形を含む一実施形態において、上記第１の断面の幾何学的形状は、十二角形を有し、上記第２の断面の幾何学的形状は、六角形を有していてもよい。代替的な実施形態において、上記第１の断面の幾何学的形状は、八角形を有し、上記第２の断面の幾何学的形状は、正方形を有していてもよい。他の実施形態において、上記第１の断面の幾何学的形状は、円を有し、上記第２の断面の幾何学的形状は、八角形を有していてもよい。代替的な実施形態において、上記第１の断面の幾何学的形状は、上記第２の断面の幾何学的形状よりも辺が少ない多角形を含んでいてもよい。例えば、上記第１の断面の幾何学的形状は、六角形を有し、上記第２の断面の幾何学的形状は、八角形を有していてもよい。

【0042】

上記燃料集合体の中空構造は、厚さが同じであっても、厚さが異なっていてもよい。上記厚さは、任意の特定値に限定される必要がなく、用途に応じて変更してもよい。例えば、第１の中空構造及び／または第２の中空構造の厚さは、約０．１ｍｍと約２０ｍｍとの間であってもよく、例えば、約０．２ｍｍと約１５ｍｍとの間、約０．３ｍｍと約１０ｍｍとの間、約０．５ｍｍと約５ｍｍとの間、１ｍｍと約３ｍｍとの間、等である。第１の中空構造及び／または第２の中空構造の厚さは、それぞれの断面の幾何学的形状の周囲に沿って均一であってもよいが、必ずしもそうである必要はない。一実施形態において、第１の中空構造及び第２の中空構造の少なくとも１つは、上記第１及び第２の断面の幾何学的形状それぞれの周囲の少なくとも一部に沿って壁の厚さがばらついていてもよい。いくつかの実施形態において、一辺または多辺に沿った厚さの変動によって、曲率が変動する。その結果、上述したように、異なる辺に沿って様々な厚さ及び／または曲率を有する多角形は、六角形ではなく、多角形の幾何学形状と略同じであってもよい。異なる目的、例えば膨張性能のために、厚さ及び／または曲率の変動が最適化されてもよい。

【0043】

上記燃料集合体の中空構造は、化学的組成が同じであっても、化学的組成が異なっていてもよい。いくつかの実施形態において、第１及び／または第２の中空構造は、Ｚｒ基合金、Ｆｅ基合金、セラミック、耐火金属、耐火合金、及び複合材料から選択される少なくとも１つの材料を含んでいてもよい。上記セラミックは、炭化物（例えば炭化珪素）、窒化物、酸窒化物、等であってもよい。例えば、第１及び／または第２の中空構造は、スチール鋼を含む、Ｆｅ基合金を含んでいてもよい。スチール鋼は、フェライト鋼、マルテンサイト鋼、フェライトマルテンサイト鋼、及び非フェライト鋼の少なくとも１つから選択されてもよい。照射環境に適した他の材料が使用されてもよい。

【0044】

図４に示されるように、第１の中空構造の内部４１１は、第１の中空構造の外側から密閉されていてもよい。一実施形態において、空間４１１は、密閉された第１の中空構造内の空間４１１は、内部の空間に少なくとも１つの冷媒が含まれていてもよい。この冷媒は、第１の中空構造と第２の中空構造との間に規定された空間４１２に配されていてもよい。一実施形態において、第１の中空構造の内部は、密閉され冷媒が満たされているか、あるいは、冷媒と異なる流体または材料が含まれている。上記流体は、所望の中性子特性、例えば、増倍性、吸収性を有するか、あるいは照射のために効率的に透過するものである。一実施形態において、内部空間４１１は、任意の中性子の影響が最小限になるように、略空になっていてもよい。他の実施形態において、第１の中空構造の内部空間４１１は、冷媒が実質的にない。上記空間４１１は、上述したような、反応炉を制御するデバイス、または所望の反応度フィードバックを付与するデバイスといった、反応炉内の試験用並びに正常動作状態及び異常動作状態の検知用の両方の器具を収容するのに使用されてもよい。あるいは、上記内部は、第１の中空構造の外部に対して露出していてもよい。第１の中空構造の内部は、空になっている、あるいは、ある材料を含んでいてもよい。例えば、第１の中空構造の内部には、少なくとも１つの冷媒が配されていてもよい。上記冷媒は、用途に応じて、任意の適した冷媒であってもよい。例えば、上記冷媒は、ナトリウムを含んでいてもよい。

【0045】

第１の中空構造及び第２の中空構造によって規定された空間４１２は、空になっていてもよい。あるいは、その空間内に付加的な要素が存在していてもよい。空間４１２は、第１の中空構造の外壁４１３及び第２の中空構造の内壁４１４によって規定されていてもよい。例えば、空間４１２には冷媒が存在していてもよく、この冷媒は、上述した任意の冷媒であってもよい。代替的に（かつ付加的に）、上記空間には、上述の少なくとも１つの構造部材があってもよい。他の実施形態において、空間４１２には、少なくとも１つの器具があってもよく、この器具は、（例えば燃料集合体の）動作状態に関し試験し検知しフィードバックを付与するように構成されていてもよい。上記器具は、上述した中空構造内部の空間に対して採用されたものと同一であってもよいし、異なっていてもよい。

【0046】

一実施形態では、燃料ダクトにおいて、第１の中空構造は、応力下で変動可能な、少なくとも１つの寸法を有していてもよい。第１の中空構造の幾何学的形状に応じて、上記寸法は、幅、長さ、直径等のことをいう。寸法の変動は、例えば、その寸法の伸長のことをいう。一実施形態において、上記第２の中空構造は、第２の中空構造を通じて、第１の中空構造の応力の一部を分散するように適応されている。

【0047】

第１の中空構造は、該第１の中空構造の少なくとも１部が第２の中空構造に物理的に接触するように、応力下で外部へ半径方向に伸長するように適応していてもよい。いくつかの場合において、伸長は起きる必要はない。例えば、上記第１の中空構造は、応力下において、寸法（例えば寸法全て）及び幾何学的形状の少なくとも１つを実質的に維持してもよい。一実施形態において、第１の中空構造は、応力下でその少なくとも１つの寸法が変動するように適応されている；そして、上記第２の中空構造は、第１の中空構造の応力の少なくとも一部を分散するように適応されている。他の実施形態において、上記第１の中空構造は、応力下で、寸法及び／または幾何学的形状を変動しないが、上記第２の中空構造は、応力の少なくとも一部を分散してもよい。上記第２の中空構造は、第１の中空構造の寸法または／幾何学的形状の変動量を最小限にして（例えば変動せずに）、第１の中空構造の応力の少なくとも一部を分散してもよい。一実施形態において、上記第２の中空構造は、第１の中空構造の応力の分散中に、寸法の少なくとも１つ（例えば寸法全て）及び幾何学的形状を実質的に維持するように構成されている。

【0048】

特に第１の中空構造内部の圧力に起因して上記第１の中空構造が全く応力を受けていないとき、第１の中空構造は、上記第２の中空構造と物理的に接触するかもしれないが、（図４に示されるように）接触する必要がない。一実施形態において、応力下にあるとき、上記第１の中空構造は、応力を分散するために、少なくとも１部が上記第２の中空構造と物理的に接触するまで、外部へ伸長するように適応されていてもよい。上記第２の中空構造は、寸法及び／または幾何学的形状を変動することなく、応力を分散するように設計及び／または構成されてもよい。一実施形態において、上記応力は、上記第２の中空構造の異なる側面間において均一に分散されてもよい（しかし、必ずしも均一である必要はない）。

【0049】

〔構造部材〕
図５を参照すると、第１の中空構造５０１の内部５０３は、構造部材５０２を含んでいてもよい。第１の中空構造の内部の空間５０３は、区画化されていてもよく、例えば軸方向に区画化される。一実施形態において、軸方向の区画化は、燃料カラム下のリフレクタ、燃料カラムの長さに沿った間隙、そして流体カラム上の冷媒にて達成されてもよい。上記構造部材は、用途目的に適した任意の方法にて配置されていてもよい。例えば、図５に示されるように、１つの構造部材は、第１の中空構造内部の第１の側面の一点と上記第１の側面に対向する第２の側面の一点とを連結してもよい。上記点は、中央点等、側面の任意の点であってもよい。一実施形態において、上記構造部材は、上記第１の中空構造の（側面の代わりに）一角と他の一角（不示）とを連結してもよい。本願明細書における用語「連結する」は、物理的に接触する（例えば機械的に接触する）といった、接触することをいう。いくつかの実施形態において、上記接触は、熱的接触、電気的接触等といった、他のタイプの接触のことをいう。例えば、一実施形態において互いに連結している２つの物品は、物理的接触により直接的または（３番目の物品を介して）間接的に互いに接続しているこれら２つの物品のことをいう。

【0050】

上記第１の中空構造内部のこれら構造部材は、引張り構造部材であるか、引張り構造部材として機能してもよい。一実施形態において、冷媒の内部圧力に起因する外部へ向かう力は、図５に示される内部の構造部材内の張力により、少なくとも部分的に釣り合っている。その結果、この構成は、法線応力及び曲げ応力の両方を減少させることにより、外側の中空構造（すなわち「ダクト」）の歪曲を低減させる。

【0051】

一実施形態において、図４に示されるように、第１の中空構造４０１及び第２の中空構造４０２は、空間４１２により互いに離間しており、全く互いに接触していなくてもよい。換言すれば、この実施形態において、第１の中空構造及び第２の中空構造は、これらの間の空間４１２を規定している。あるいは、第１の中空構造の少なくとも一部は、第２の中空構造の一部と連結していてもよい。例えば、図６ａを参照すると、２つの構造が互いに接触している一方、第１の中空構造６０１は、その間に空間６１２を含んでいてもよい。

【0052】

これら構造部材は、上述した第１の中空構造内部の内部構造部材と同一であってもよいし、異なっていてもよい。図６ｂは、一実施形態における、内側の中空構造４０１と外側の中空構造６０２との間の空間６１２内に複数の構造部材６０３を有する燃料ダクトの図面を提供する。この実施形態において、上記構造部材はそれぞれ、内側の中空構造の側面（外壁）と外側の中空構造の（内側の）一角とを連結する。上記点は、中央点であってもよいし、側面の任意の点であってもよい。上記構造部材は、（図に示されるように）側面に対して垂直に配置されていてもよいが、必ずしもその必要性はない。例えば、上記構造部材は、斜めに配置されていてもよい。

【0053】

第１の中空構造の内部には、少なくとも１つの器具が配されていてもよい。この器具は、動作状態に関して、試験、検知、及びフィードバックの付与から選択される少なくとも１つの機能を実行するように構成されていてもよい。上記状態は、燃料ダクトまたは燃料ダクトの任意の部分を含む、燃料集合体の任意の部分の状態のことをいう。上記器具は、センサデバイスといったデバイスを含んでいてもよい。あるいは、上記器具は、リフレクタを含んでいてもよい。一実施形態において、上記器具は、反応度フィードバックデバイス、制御要素、またはその両方を含んでいてもよい。例えば、上記器具は、制御棒デバイス、リチウム膨張モジュール（ＬＥＭ）、吸収挿入モジュール（ＡＩＭ）、ガス膨張モジュール（ＧＥＭ）等を含む。

【0054】

上記接触は、第１及び第２の中空構造が物理的に接触する（図６ａ）、及び／または個々の構造部品６０３（図６ｂ〜６ｂ）を介して接触することによって、達成される。後者では、２つの中空構造は、これらの側面を介して互いに連結していてもよいし（図６ｂ〜６ｃ）、少なくとも１つの構造部材による接続を介して単独であってもよい（図６ｄ）。構造部材は、必ずしも上記中空構造のすべての側面または角部に存在する必要がないが、すべての側面または角部に存在してもよい。例えば、図６ａ〜６ｄに示されるように、側面及び角部の一部のみが構造部材によって接続されていてもよい。上記構造部材は、例えば、支材を含むか、あるいは支材であってもよい。上記構造部材は、上記第１の中空構造と上記第２の中空構造との間に規定された空間に配され、上記第１の中空構造及び上記第２の中空構造を物理的に連結してもよい。

【0055】

構造部材は、常に必要とされるわけではない。例えば、一実施形態において、中空構造の内側及び外側の構造部材は、外側の中空構造における略全ての引張応力を除くために、取り除かれてもよい。一実施形態において、外側の中空構造は、空隙膨張に起因する寸法変化に適応するように設計され、燃料維アセンブリ間の空間が最小になっていてもよい。いくつかの実施形態において、図６ａ〜６ｃに示されるように、内側及び外側の中空構造は、少なくとも１つの共通の面（一次元で見れば辺）を共有していてもよい。

【0056】

上記構造部材は、任意の適した材料からなるか、あるいは含んでいてもよい。例えば、上記構造部材は、金属、金属合金、セラミック、及びポリマーの少なくとも１つから選択されてもよい。上記構造部材は、上記第１及び／または第２の中空構造と同一の組成物または異なる組成物を含んでいてもよい。上記第１及び第２の中空構造の間の空間の寸法に応じて、上記構造部材は、様々な寸法であってもよい。例えば、上記構造部材は、上記第１及び／または第２の中空構造の厚さよりも小さい、同一である、あるいは大きい直径を有していてもよい。

【0057】

〔貫通部〕
上記第１の中空構造及び／または第２の中空構造は、貫通部を含んでいてもよい。貫通部は、流体（例えば冷媒）が流入可能であり、熱の除去を促進し温熱条件を維持する。例えば、上記燃料集合体が軸方向に区画化された実施例では、貫通部によって、冷媒が上記第１及び第２の中空構造の間の燃料カラム上の空間に流入できるようになっていてもよい。これら区画部の任意の境界は、いくつかの外部の条件に則して特性の変化を有するように設計されていてもよい。例えば、上記境界は、可融性のプラグを有し得、該プラグにより、ある温度を超えると、空隙の空間が冷媒または他の材料で満たされる。

【0058】

図７ａ〜７ｄは、一実施形態において、内側のダクト７１０及び外側のダクト７２０の貫通部に関連した異なる現象を示す。図７ａは、一実施形態における圧力プロファイルの図を提供する。図７ｂは、ダクトの「空隙」部分７０１を介した冷媒による燃料領域７０２の迂回を示す。この迂回は、応力を分散するために上記燃料集合体の内側部分の外側で付加的な静圧が必要となるときに、起きていてもよい。図７ｃは、ダクトの空隙部分を介した冷媒による燃料上部の領域７０３の迂回を示す。上記燃料上部の領域は、極めて小さい熱を生成してもよい。それ故に、チャンネルの中央を通る冷媒の流速が小さくなる。図７ｃは、燃料の上部領域への逆流を伴うダクトの空隙部分を介した冷媒による燃料領域の迂回を示す。図７ｄは、いくつかの流れを燃料集合体から完全に回避させることにより、冷媒が燃料領域の周りを迂回してもよいことを示す。図７ｄには、荷重受け材７３０が示されている。この荷重受け材７３０は、（複数の燃料集合体がある場合において）ダクト全周の静圧を増加させることができる。図７ｄに示されるように、燃料集合体を出る流れは、圧力を増加させる隣り合うダクト間を締め付けるであろう。

【0059】

〔発電〕
上述したように、本願明細書に記載された燃料集合体は、発電機（またはエネルギー生成機）の一部であってもよい。この発電機は、発電プラントの一部であってもよい。上記燃料集合体は、核燃料集合体であってもよい。一実施形態において、上記燃料集合体は、上述したもののように、１つの燃料、複数の燃料要素、及び複数の燃料ダクトを含んでいてもよい。上記燃料ダクトは、その内部に配された複数の燃料要素を含んでいてもよい。

【0060】

本願明細書に記載された、少なくともいくつかの燃料集合体は、複数の燃料ダクト間に隙間の空間を含んでいてもよい。上記隙間の空間は、複数の燃料ダクト間の空間として規定されていてもよい。冷媒、不活性ガス、燃料材料、及び監視デバイスの少なくとも１つが、これら隙間の空間の少なくとも１部に配されていてもよい。上記隙間の空間は、空であっても、ある材料を含んでいてもよい。例えば、上記隙間の空間には、冷媒、不活性ガス、及び燃料材料の少なくとも１つがある。冷媒及び／または燃料材料は、上述した任意のものであってもよい。不活性ガスは、従来公知の任意のものであってもよく、例えば、窒素、希ガス（例えば、アルゴン、ヘリウム等）である。いくつかの実施形態において、上記隙間の空間は、器具を含んでいてもよく、上記第１の中空構造の内部、または上記第１及び第２の中空構造間の空間に存在してもよい上述の任意の器具が挙げられる。一実施形態において、上記器具は、燃料集合体の動作状態を監視する監視デバイスである。

【0061】

本願明細書に記載された燃料集合体は、ピークの出力面密度（a peak areal power density）が少なくとも５０ＭＷ／ｍ²、例えば、少なくとも約６０ＭＷ／ｍ²、約７０ＭＷ／ｍ²、約８０ＭＷ／ｍ²、約９０ＭＷ／ｍ²、約１００ＭＷ／ｍ²、またはそれ以上になるように適応されていてもよい。いくつかの実施形態において、上記燃料集合体は、少なくとも１２０ＤＰＡ（displacements per atom；原子当たりの弾き出し回数）、例えば、少なくとも約１５０ＤＰＡ、約１６０ＤＰＡ、約１８０ＤＰＡ、約２００ＤＰＡ、またはそれ以上のレベルで、照射損傷を受けていてもよい。

【0062】

〔燃料集合体の製造方法または使用方法〕
他の態様において、燃料集合体の物品の製造方法が提供される。上記燃料集合体は、燃料ダクト、燃料集合体等を含む、前述の任意の燃料集合体であってもよい。図８ａは、例示された一実施形態の燃料集合体の燃料ダクトの製造プロセスのフローチャートである。上記方法は、応力下で少なくとも１つの寸法が変動するように適応されてもよい第１の中空構造を形成する工程（ステップ８０１）、及び、上記第１の中空構造の応力の少なくとも一部を第２の中空構造を通じて分散するように適応された第２の中空構造を形成する工程（ステップ８０２）；並びに、燃料ダクトを形成するために、上記第１の中空構造と上記第２の中空構造との間に空間が規定されるように上記第２の中空構造内部に上記第１の中空構造を配置する工程（ステップ８０３）を含んでいてもよい。図８ｂを参照すると、上記プロセスは、さらに、例えば少なくとも１つの構造部材とともに上記第１の中空構造を上記第２の中空構造に連結する工程（ステップ８０４）を含んでいてもよい。図８ｃを参照すると、上記プロセスは、金属板を多角形形状に形成し、該多角形形状を閉じることにより、上記第１及び／または第２の中空構造を形成する工程（ステップ８０５）を含んでいてもよい。図８ｄを参照すると、上記形成プロセスは、さらに、圧伸及びピルガ圧延から選択される少なくとも１つのプロセスを含んでいてもよい（ステップ８０６）。いくつかの実施形態において、第１及び第２の中空構造の少なくとも１つは、既に前もって形成されてもよく、配置プロセスを行うためにのみ提供される必要がある。上記配置プロセスは、異なる中空構造を組立てる工程を含んでいてもよい。

【0063】

図９ａは、例示された一実施形態の燃料集合体の燃料ダクトの代替的な製造プロセスのフローチャートである。上記方法は、応力下で少なくとも１つの寸法が変動するように適応されてもよい第１の中空構造を形成する工程（ステップ９０１）、及び、上記第１の中空構造の応力の少なくとも一部を第２の中空構造を通じて分散するように適応された第２の中空構造を形成する工程（ステップ９０２）；並びに、燃料ダクトを形成するために、上記第１の中空構造と上記第２の中空構造との間に空間が規定されるように上記第２の中空構造内部に上記第１の中空構造を配置する工程（ステップ９０３）を含んでいてもよい。図９ｂを参照すると、上記プロセスは、さらに、例えば少なくとも１つの構造部材とともに上記第１の中空構造の一部を上記第２の中空構造へ接合する工程（ステップ９０４）を含んでいてもよい。図９ｃを参照すると、上記プロセスは、さらに、後述するように、上記第１の中空構造の内部を軸方向に区画化する工程（ステップ９０５）を含んでいてもよい。図９ｄを参照すると、上記プロセスは、さらに、圧伸及び／またはピルガ圧延により上記第１及び／または第２の中空構造を形成する工程（ステップ９０６）を含んでいてもよい。代替的には（または付加的には）、図９ｃを参照すると、上記プロセスは、さらに、金属板を多角形形状に形成し、該多角形形状を閉じることにより、上記第１及び／または第２の中空構造を形成する工程（ステップ９０７）を含んでいてもよい。

【0064】

上記形成プロセスは、中空の構造部材を含む、構造部材を形成するのに利用できる任意の技術を含んでいてもよい。例えば、形成プロセスは、さらに、圧伸及びピルガ圧延から選択される少なくとも１つのプロセスを含んでいてもよい。ピルガ圧延は、金属含有管状構造体の少なくとも１つの寸法を低減させるための金属器使用プロセス（a metal-working process）のことをいう。いくつかの実施形態において、形成プロセスは、金属板を多角形（管状）形状に形成する工程を含んでもよい。本願明細書では、用語「管」は、３次元構造を説明するためにのみ使用され、必ずしも円筒ではない。上記プロセスは、さらに、継ぎ目を溶接することにより多角形管を閉じる工程、リベット締め、継ぎ目を形成しタック溶接する工程、継ぎ目を形成し継ぎ目を静水圧圧縮する工程（isostatically compressing）、及び拡散接合する工程の少なくとも１つを含んでいてもよい。

【0065】

形成プロセスは、さらに、上記第１の中空構造の一部と上記第２の中空構造の一部とを連結する少なくとも１つの構造部材を提供する工程（ステップ８０４）を含んでいてもよい。上記構造部材は、上述した任意のものであってもよい。いくつかの実施形態において、形成プロセスは、さらに、上記第１の中空構造の第１の部分と上記第２の中空構造の第２の部分とを接合する工程を含んでいてもよい。上記接合は、少なくとも１つの構造部材とともに行われていてもよい。一実施形態において、上記接合プロセスは、必ずしも、上記第１の部分及び上記第２の部分について、少なくとも１つの構造部材を軸方向に溶接する工程を含む必要がない。例えば、上記アセンブリは、キーパー型デバイス及びガイドに取り付けられていてもよい。一実施形態において、上記内側の中空構造は、上記外側の中空構造内を摺動していてもよい。

【0066】

本願明細書にて記載された燃料集合体は、例えば原子力発電所の原子炉の炉心において力を生成するのに使用されていてもよい。上記力とは、電力、火力、放射電力等のことをいう。図１０（ａ）は、例示された一実施形態において、本願明細書に記載された燃料集合体の使用方法に含まれるプロセスを記述したフローチャートを提供する。一態様において、本願明細書に記載された燃料集合体の使用方法は、第１の中空構造内に配された複数の燃料要素とともにエネルギー（例えば熱）を生成する工程（ここで、上記第１の中空構造は上記第２の中空構造内に配されている）（ステップ１００１）、上記第１の中空構造に応力を受けさせる工程（ステップ１００２）、及び上記第１の中空構造の応力を上記第２の中空構造を通して分散させる工程（ステップ１００３）を含んでいてもよい。図１０（ｂ）を参照すると、上記方法は、さらに、上記第１の中空構造の一部を上記第２の中空構造の一部に物理的に接触させる工程（ステップ１００４）を含んでいてもよい。

【0067】

上記燃料集合体は、上述した任意のものであればよい。例えば、上記第２の中空構造は、第１の中空構造の応力の分散中に、寸法及び幾何学的形状の少なくとも１つを実質的に維持するように構成されていてもよい。一実施形態において、上記第２の中空構造は、第１の中空構造の応力の分散中に、寸法及び幾何学的形状の少なくとも１つが変動するように構成されていてもよい。一実施形態において、上記複数の燃料要素は、ウラン及びプルトニウムの少なくとも１つを含む燃料材料を含んでいてもよい。

【0068】

本願明細書で参照される、かつ／あるいは任意の出願データシートにて列挙された、上記米国特許、米国特許出願公開公報、米国特許出願、外国特許、外国特許出願、並びに非特許刊行物は全て、矛盾しない範囲で、参照によってここにそのまま援用される。定義された用語、用語の使用、記述された技術等を含め（それらに限定されないが）、援用された文献及び類似する材料が本願と異なる、あるいは矛盾する場合には、本願のほうを優先する（this application controls）。

【0069】

本願明細書における、実質的に任意の複数形及び／または単数形の用語の使用に関し、当業者であれば、文脈及び／または本願に適合している限り、複数形を単数形に置き換え、及び／または、単数形を複数形に置き換えることができる。本願明細書を明瞭にするため、本願明細書においては、様々な単複の置換について明記しない。

【0070】

本願明細書に記載されている主題は、他の構成要素の内部に含まれるか、または、他の構成要素と接続された様々な構成要素を図示していることがある。そのように描写された構造は単に例示的なものであり、実際、同じ機能を実現可能な他の多くの構造を導入してもよいことを理解すべきである。概念的な意味では、同じ機能を実現するために複数の構成要素が効果的に連携するように配置され、これにより、所望の機能が実現される。このことから、本願明細書において特定の機能を実現するために結合される任意の２つの構成要素は、所望の機能を実現するために、構造または中間部品とは無関係に、互いに連携すると見做すことができる。同様に、そのように連携している任意の２つの構成要素は、所望の機能を実現するために、互いと「動作可能に接続されている」または「動作可能に結合されている」と見做すこともでき、そのように連携可能な任意の２つの構成要素は、所望の機能を実現するために、互いと「動作可能に結合可能である」と見做すこともできる。動作可能に結合可能な構成要素の具体例には、物理的に対にすることが可能な構成要素、及び／または、物理的に相互作用している構成要素、及び／または、無線で相互作用可能な構成要素、及び／または、無線で相互作用している構成要素、及び／または、論理的に相互作用している構成要素、及び／または、無線で相互作用可能な構成要素が含まれるが、上記具体例は、これらには限定されない。

【0071】

いくつかの例では、本願明細書において１または複数のコンポーネントが「するように構成される」「によって構成される」「するように構成可能な「するように動作可能な／動作する」「適応する／適応可能な」「可能な」「するのに適合可能な／適合する」等と表現されてもよい。当業者であれば「一般的に、そのような用語（例えば「するように構成される」）は、文脈上そうでないことが明らかでない限り、活性化した状態の構成要素、及び／または、活性化していない状態の構成要素、及び／または、スタンバイ状態の構成要素を包含すること」を理解できるであろう。

【0072】

本願明細書に記載されている本主題の特定の態様を示し、且つ、説明してきたが、当業者であれば「本願明細書の教示に基づき、本願明細書に記載されている主題、及び、より広い態様から逸脱しない範囲内で変形及び変更が可能である」ことは明らかである。従って、添付の特許請求の範囲は、その範囲内において、本願明細書に記載されている主題の真の精神及び範囲の中に含まれる全ての変形及び変更を含んでいる。「本願明細書（特に添付の特許請求の範囲（例えば、特許請求の範囲の本文））において使用されている用語は、一般的にオープンタームであることが意図されている（例えば、「を含んでいる」という用語は「を含んでいるが、それに限定されない」と解釈されるべきであり、「を有している」という用語は「を少なくとも有している」と解釈されるべきであり、「を含む」という用語は「を含むが、それに限定されない」と解釈されるべきである）」ことは当業者によって理解されるであろう。さらに、当業者であれば「導入されたクレーム記載中の特定の数値に意図がある場合には、そのような意図がそのクレーム中において明確に記載されており、そのような記載がない場合には、そのような意図は存在しないこと」を理解するであろう。理解を促すために、例えば、後続の添付の特許請求の範囲では、クレーム記載を導入するために「少なくとも１つの」及び「１つ以上の」といった導入句を使用することがある。しかしながら、そのような句を使用したからといって『「ａ」または「ａｎ」といった不定冠詞によりクレーム記載を導入した場合、同一のクレーム内に「１つ以上の」または「少なくとも１つの」といった導入句と「ａ」または「ａｎ」といった不定冠詞との両方が含まれているときでも、当該導入されたクレーム記載を含む特定のクレームが、当該クレーム記載を１つのみ含む例に限定されるということが示唆される』と解釈されるべきでない（例えば、「ａ」及び／または「ａｎ」は、通常は、「少なくとも１つの」または「１つ以上の」を意味すると解釈されるべきである）。クレーム記載を導入するために定冠詞を使用する場合にも同様のことが当てはまる。更に、導入されたクレーム記載において、特定の数が明確に記載されている場合であっても、当業者は『そのような記載は、通常は、少なくとも記載された数を含んでいることを意味する、と解釈されるべきである（例えば、他に修飾子がない単なる「２つの記載事項」は、一般的に、「少なくとも２つの記載事項」または「２つ以上の記載事項」を意味する）』ことを認識するであろう。さらに、「Ａ、ＢおよびＣなどのうち少なくとも１つ」に類する伝統的表現法が使用される場合、一般に、そのような構造は、当業者がその伝統的表現法を理解するであろうという点が意図されている（例えば、「Ａ、ＢおよびＣのうち少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、及び／または、ＡとＢとＣの全て等を有するシステムを含むが、これに限定されない）。また、「Ａ、ＢまたはＣなどのうち少なくとも１つ」に類する伝統的表現法が使用される場合、一般に、そのような構造は、当業者がその伝統的表現法を理解するであろうという点が意図されている（例えば、「Ａ、ＢまたはＣのうち少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、及び／または、ＡとＢとＣの全て等を有するシステムを含むが、これに限定されない）。更に、「２つ以上の代替用語を表す離接語および／または離接句は、一般的に（文脈上そうでないことが明らかでない限り）、明細書中であろうと、特許請求の範囲の中であろうと、図面中であろうと、それらの用語のうちの１つ、それらの用語のうちのいずれか、または、それらの用語の両方を含む可能性を意図すること」が当業者によって理解されるべきであろう。例えば、「ＡまたはＢ」という句は、「Ａ」「Ｂ」または「Ａ及びＢ」の可能性を含むことが一般的に理解されるであろう。

【0073】

添付の特許請求の範囲に関し、当業者であれば「クレーム中に記載されている複数の動作は、一般的に任意の順序で行われてもよい」ことを理解できるであろう。また、「各種動作の流れがシーケンス中で提示されている場合であっても、当該各種動作は、図示されている順序とは異なる順序で実行してもよいし、或いは、並列的に実行してもよいこと」を理解すべきである。そうした代替順序の一例は、文脈上そうでないことが明らかでない限り、重複して（overlapping）、交互的に（interleaved）、割り込んで（interrupted）、再度順序づけされて（reordered）、逐次的に（incremental）、先立って（preparatory）、追加的に（supplemental）、同時に（simultaneous）、逆の順序で（reverse）、または、他の様々な順序で、行うことを含む。また、「〜に応答して」（responsive to）、「〜に関連して」（related to）などの用語、または、過去形の形容詞は、文脈上そうでないことが明らかでない限り、そうした変形を排除することを意図しないことが通常である。

【0074】

当業者は、上記特定の例示的なプロセスおよび／またはデバイスおよび／または技術が、ここに添付される請求項および／または本願の他の箇所にあるように、ここで他の箇所で教示されるより一般的なプロセスおよび／またはデバイスおよび／または技術の代表であることを理解するだろう。

【0075】

本願明細書には、様々な態様及び実施形態が開示されているが、他の態様及び実施形態も当業者にとって明らかであろう。また、様々な態様及び実施形態を、ここに開示したが、その他の態様及び実施形態が可能であることは、当業者であれば自ずと理解できるはずである。ここに開示した各種態様及び実施形態は、説明を目的とするものであって、限定を加えることを意図するものではない。また、真の範囲及び精神は以下の請求項によって示されている。

【0076】

本願明細書に記載されたプロセスの任意の部分は、自動化されていてもよい。この自動化は、少なくとも１つのコンピュータを含む工程によって達成されてもよい。上記自動化は、少なくとも１つの非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶されたプログラムによって実行されてもよい。上記媒体は、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、ハードドライブ等であってもよい。上記アセンブリを含む、中空構造の選択は、コンピュータ及び／またはソフトウェアプログラムを用いることによって、最適化されてもよい。

【0077】

本発明の上述した実施形態は、多数の任意の方法で実施することができる。例えば、幾つかの実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合せを用いて実施することができる。実施形態の任意の態様がソフトウェアの少なくとも一部で実施されるとき、ソフトウェアコードは、単一のコンピュータに提供されていても複数のコンピュータ間で分散されていても、任意の適したプロセッサーまたはプロセッサーの集まり上で実行され得る。

【0078】

本願明細書に記載された技術は、少なくとも１つの例が提供された方法として具体化されていてもよい。方法の一部として行われる行動は、任意の適した方法で順序付けされてもよい。従って、行動が示されたものと異なる順序で行われた実施形態が、構築されてもよい。このような実施形態は、例示された実施形態では、連続的な行動として示されているが、いくつかの行動が並行して行われてもよい。

【0079】

本願明細書にて定義され使用された、定義は全て、辞書の定義、参照により援用された文献における定義、及び／または定義された用語の通常の意味を優先すると理解されるべきである。

【0080】

本願明細書及び特許請求の範囲にて用いられる「ａ」及び「ａｎ」といった不定冠詞は、明らかに正反対の意味を示す場合を除き、「少なくとも１つ」を意味すると理解されるべきである。

【0081】

本願明細書及び特許請求の範囲にて用いられる「及び／または」は、接続する要素、すなわち一部の場合において接続して存在し他の場合においては離接的に存在する要素の「いずれかまたは両方」を意味すると理解されるべきである。「及び／または」で列挙された複数の要素は、同一の様式で解釈されるべきである。すなわち、接続する要素の「１つ以上」と解釈されるべきである。「及び／または」の節によって特定された要素以外に、これら特定された要素に関連しているか否かに関わらず、他の要素が適宜存在していてもよい。従って、限定しない例として、「Ａ及び／またはＢ」に対しては、「含んでいる」といったオープンエンドの言語の接続に用いられているとき、一実施形態ではＡのみ（適宜Ｂ以外の要素を含む）をいい、他の実施形態ではＢのみ（適宜Ａ以外の要素を含む）をいい、さらに他の実施形態ではＡ及びＢの両方（適宜他の要素を含む）等をいう。

【0082】

本願明細書及び特許請求の範囲にて用いられるように、「または」は、上で定義した「及び／または」と同じ意味であると理解されるべきである。例えば、リスト中の項目が離れているとき、「または」、または「及び／または」は、包括的である、すなわち、要素の数またはリスト、及び適宜付加的な列挙されていない項目の少なくとも１つ（しかし、一以上含む）を包含すると解釈され得る。「〜のうち１つのみ」、若しくは「〜のうちただ１つ」、またはクレームで用いられているとき、「〜からなる」といった、それとは反対のことが明確に示されたオンリータームは、要素の数またはリストのうちただ１つの要素を包含することをいう。一般に、本願明細書にて使用される「または」という用語は、特許法の分野で通常の意味で使用される、「または」、「〜のうち１つ」、「〜のうち１つのみ」、または「〜のうちただ１つ」、クレームで使用されるときには「必須に〜からなる」といった、排他的な用語が先行するとき、排他的な代替物（すなわち、「一方のものまたは他方のもの、しかし両方ではない」）を示すと解釈される。

【0083】

本願明細書及び特許請求の範囲にて用いられるように、１つ以上の要素の列挙を参照する「少なくとも１つ」という語句は、要素のリスト中の任意の１以上の要素から選択される少なくとも１つの要素を意味するが、必ずしも要素のリスト内にて具体的に列挙された要素１つ１つの少なくとも１つを含まず、要素のリスト中の要素の任意の組合せを除外しないと理解されるべきである。この定義により、適宜、「少なくとも１つ」という語句言及する要素のリスト内で特定された要素以外に、これら特定された要素に関連しているか否かに関わらず、要素が存在するといえる。従って、限定しない例として、「Ａ及びＢの少なくとも１つ」（または、同等に「ＡまたはＢの少なくとも１つ」、または同等に「Ａ及び／またはＢの少なくとも１つ」）は、一実施形態では、適宜１以上、Ａを含み、Ｂが存在しない（さらに、適宜Ｂ以外の要素を含む）少なくとも１つをいい、他の実施形態では、適宜１以上、Ｂを含み、Ａが存在しない（さらに、適宜Ａ以外の要素を含む）少なくとも１つをいい、さらに他の実施形態では、適宜１以上、Ａを含む少なくとも１つ、及び適宜１以上、Ｂを含む少なくとも１つ（さらに、他の要素を含む）等をいう。

【0084】

本願明細書にて述べられた任意の範囲は、包括的である。本願明細書を通して使用される「略」及び「約」という用語は、小さいばらつきを説明するのに使用される。例えば、これらの用語は、±５％以下のことをいい、例えば、±２％以下、±１％以下、±０．５％以下、±０．２％以下、±０．１％以下、±０．０５％以下のことである。

【0085】

上述した明細書と同様に、請求項において、「含んでいる（including）」、「搬送する（carrying）」、「有する（having）」、「含有する（containing）」、「包含する（involving）」、「保持する（holding）」、「〜から構成される（composed of）」等といった、伝統的な語句は全て、オープンエンド、すなわち、含んでいるが、それに限定されないという意味であると理解される。「〜からなる（consisting of）」及び「必須に〜からなる」という伝統的な語句のみがそれぞれ、米国特許庁の特許審査便覧2111.03記載のクローズドまたはセミクローズドな語句である。

【0086】

本願請求項は、効果が記述されていない場合を除いて、記載された順序または要素に限定して読み取られるべきではない。添付する請求項の範囲及び精神から逸脱せずに当業者によって、形態及び細部おいて、様々な変更がなされると理解されるべきである。次の請求項及びそれと同等の価値を有するものの精神及び範囲内にある全ての実施形態が請求される。

【0087】

本明細書に開示されている主題の様々な態様は、以下のように、番号の付いた箇条書きの形で明確に記載されている。

【0088】

１．第１の断面の幾何学形状を有する第１の中空構造と、
第２の断面の幾何学形状を有する第２の中空構造と、を含み、
上記第２の中空構造は上記第１の中空構造の外部に配置され、
上記第２の断面の幾何学的形状は、上記第１の断面の幾何学的形状と異なる、燃料ダクトを備えた燃料集合体。

【0089】

２．上記第１の断面の幾何学的形状は、上記第２の断面の幾何学的形状よりも多い辺を有する多角形を含む、項目１の燃料集合体。

【0090】

３．上記第１の断面の幾何学的形状は、上記第２の断面の幾何学的形状よりも少ない辺を有する多角形を含む、項目１の燃料集合体。

【0091】

４．上記第１の断面の幾何学的形状は、十二角形を含む、項目１の燃料集合体。

【0092】

５．上記第２の断面の幾何学的形状は、六角形を含む、項目１の燃料集合体。

【0093】

６．上記第１の断面の幾何学的形状は、十二角形を含み、上記第２の断面の幾何学的形状は、六角形を含む、項目１の燃料集合体。

【0094】

７．上記第１の断面の幾何学的形状は、八角形を含み、上記第２の断面の幾何学的形状は、正方形を含む、項目１の燃料集合体。

【0095】

８．上記第１の断面の幾何学的形状は、円を含み、上記第２の断面の幾何学的形状は、八角形を含む、項目１の燃料集合体。

【0096】

９．上記第１の断面の幾何学的形状は、六角形を含み、上記第２の断面の幾何学的形状は、八角形を含む、項目１の燃料集合体。

【0097】

１０．上記第１の中空構造及び上記第２の中空構造の少なくとも１つは、壁部の厚さが、約０．２ｍｍと約５ｍｍとの間である、項目１の燃料集合体。

【0098】

１１．上記第１の中空構造及び上記第２の中空構造の少なくとも１つは、壁部の厚さが、上記第１及び第２の断面の幾何学的形状それぞれの周囲の少なくとも一部に沿って壁の厚さがばらついている、項目１の燃料集合体。

【0099】

１２．上記第１の中空構造及び上記第２の中空構造の少なくとも１つは、フェライト鋼、マルテンサイト鋼、及び非フェライト鋼から選択される少なくとも１つのスチール鋼を含む、項目１の燃料集合体。

【0100】

１３．上記第１の中空構造及び上記第２の中空構造の少なくとも１つは、Ｚｒ基合金、Ｆｅ基合金、セラミック、耐火材、耐火金属、及び複合材料から選択される少なくとも１つの材料を含む、項目１の燃料集合体。

【0101】

１４．上記第１の中空構造の少なくとも一部は、上記第２の中空構造の一部に物理的に接触している、項目１の燃料集合体。

【0102】

１５．上記第１の中空構造は、上記第２の中空構造から離間している、項目１の燃料集合体。

【0103】

１６．上記第１の中空構造の少なくとも一部は、少なくとも１つの構造部材を介して、上記第２の中空構造の一部に連結している、項目１の燃料集合体。

【0104】

１７．上記第１の中空構造の内部は、シールされている、項目１の燃料集合体。

【0105】

１８．さらに、上記第１の中空構造の内部に配された冷媒を含む、項目１の燃料集合体。

【0106】

１９．さらに、第１の中空構造の内部に配された少なくとも１つの器具を含み、上記少なくとも１つの器具は、動作状態に関して、試験、検知、及びフィードバックの付与から選択される少なくとも１つの機能を実行するように構成されている、項目１の燃料集合体。

【0107】

２０．上記第１の中空構造は、応力下にあり、上記第２の中空構造は、該第２の中空構造を通して上記応力の少なくとも一部を分散するように適応されている、項目１の燃料集合体。

【0108】

２１．応力下で変動可能な少なくとも１つの寸法を有する第１の中空構造と、
上記第１の中空構造の外部に配置された第２の中空構造と、を含み、
上記第１の中空構造と上記第２の中空構造との間に空間が規定され、
上記第２の中空構造は、該第２の中空構造を通して上記第１の中空構造の応力の少なくとも一部を分散するように適応されている、燃料ダクトを備えた燃料集合体。

【0109】

２２．上記第１の中空構造の内部は、さらに、軸方向に区画化されている、項目２１の燃料集合体。

【0110】

２３．さらに、上記第１の中空構造の内部に配された、リフレクタ、冷媒、及び反応度フィードバックデバイスの少なくとも１つを含んでいる、項目２１の燃料集合体。

【0111】

２４．上記第１の中空構造及び上記第２の中空構造の少なくとも１つは、複数の貫通部を規定する、項目２１の燃料集合体。

【0112】

２５．第１の中空構造は、該第１の中空構造の少なくとも１部が第２の中空構造に物理的に接触するように、応力下で外部へ半径方向に伸長するように適応している、項目２１の燃料集合体。

【0113】

２６．上記第２の中空構造は、該第２の中空構造を通して上記第１の中空構造の応力の少なくとも一部を分散する間、その寸法及び幾何学的形状の少なくとも１つを実質的に維持するように構成されている、項目２１の燃料集合体。

【0114】

２７．上記第１の中空構造は、応力下において、寸法及び幾何学的形状の少なくとも１つを実質的に維持している、項目２１の燃料集合体。

【0115】

２８．上記第１の中空構造の外壁と上記第２の中空構造の内壁とは、上記第１の中空構造及び上記第２の中空構造の間の空間を規定する、項目２１の燃料集合体。

【0116】

２９．上記第１の中空構造は、さらに、その内部に配された、複数の引張り構造部材を含んでいる、項目２１の燃料集合体。

【0117】

３０．さらに、上記第１の中空構造と上記第２の中空構造との間に規定された空間に配され、記第１の中空構造と上記第２の中空構造とを物理的に連結する、少なくとも１つの構造部材を含んでいる、項目２１の燃料集合体。

【0118】

３１．上記第１の中空構造及び上記第２の中空構造は、断面の幾何学的形状が異なる、項目２１の燃料集合体。

【0119】

３２．上記第１の中空構造及び上記第２の中空構造は、断面の幾何学的形状が同一である、項目２１の燃料集合体。

【0120】

３３．上記第１の中空構造の内部は、冷媒が実質的にない、項目２１の燃料集合体。

【0121】

３４．上記第１の中空構造と上記第２の中空構造との間に規定された空間に、少なくとも１つの冷媒が配されている、項目２１の燃料集合体。

【0122】

３５．上記応力は、曲げ応力、引張応力、軸方向応力、圧縮応力、及びたが応力の少なくとも１つを含む、項目２１の燃料集合体。

【0123】

３６．燃料と、
複数の燃料要素と、
内部に上記複数の燃料要素が配された、複数の燃料ダクトと、を備え、
上記複数の燃料ダクトの少なくとも１つは、
第１の断面の幾何学形状を有する第１の中空構造と、
第２の断面の幾何学形状を有する第２の中空構造と、を含み、
上記第２の中空構造は上記第１の中空構造の外部に配置され、
上記第２の断面の幾何学的形状は、上記第１の断面の幾何学的形状と異なる、燃料集合体。

【0124】

３７．上記第１の中空構造は、応力下で少なくとも１つの寸法が変動するように適応されており、上記第２の中空構造は、該第２の中空構造を通して上記第１の中空構造の応力の少なくとも一部を分散するように適応されている、項目３６の燃料集合体。

【0125】

３８．上記複数の燃料ダクトの少なくとも１つは、さらに、上記第１の中空構造の上記第１の断面の幾何学形状の辺上の一点と、上記第２の中空構造の上記第２の断面の幾何学形状の一角とを連結する、少なくとも１つの構造部材を含む、項目３６の燃料集合体。

【0126】

３９．上記複数の燃料要素は、上記第１の中空構造内部に配されている、項目３６の燃料集合体。

【0127】

４０．上記複数の燃料ダクトは、複数の燃料ダクト間に隙間の空間を規定しており、上記隙間の空間に、冷媒、不活性ガス、燃料材料、及び監視デバイスの少なくとも１つが配されている、項目３６の燃料集合体。

【0128】

４１．応力下で少なくとも１つの寸法が変動するように適応された第１の中空構造、及び上記第１の中空構造の応力の少なくとも一部を第２の中空構造を通じて分散するように適応された第２の中空構造を形成する工程と、
燃料ダクトを形成するために、上記第１の中空構造と上記第２の中空構造との間に空間が規定されるように上記第２の中空構造内部に上記第１の中空構造を配置する工程と、を含む、燃料集合体の製造方法。

【0129】

４２．上記形成する工程は、さらに、圧伸及びピルガ圧延から選択される少なくとも１つのプロセスを含む、項目４１の方法。

【0130】

４３．さらに、少なくとも１つの構造部材とともに上記第１の中空構造を上記第２の中空構造に連結する工程を含む、項目４１の方法。

【0131】

４４．上記形成する工程は、金属板を多角形形状に形成する工程と、継ぎ目を溶接すること、リベット締め、継ぎ目を形成しタック溶接すること、継ぎ目を形成し継ぎ目を静水圧圧縮すること、及び拡散接合することから選択される少なくとも１つのプロセスを行うことにより、該多角形形状を閉じる工程と、を含む、項目４１の方法。

【0132】

４５．上記第１の中空構造及び上記第２の中空構造は、断面の幾何学的形状が異なる、項目４１の方法。

【0133】

４６．第１の断面の幾何学形状を有する第１の中空構造を形成する工程と、
上記第１の断面の幾何学形状と異なる第２の断面の幾何学形状を有する第２の中空構造を形成する工程と、
燃料ダクトを形成するために、上記第２の中空構造内部に上記第１の中空構造を配置する工程と、を含む、燃料集合体の製造方法。

【0134】

４７．上記形成する工程は、圧伸及びピルガ圧延から選択される少なくとも１つのプロセスを含む、項目４６の方法。

【0135】

４８．上記形成する工程は、金属板を多角形形状に形成する工程と、継ぎ目を溶接すること、リベット締め、継ぎ目を形成しタック溶接すること、継ぎ目を形成し継ぎ目を静水圧圧縮すること、及び拡散接合することから選択される少なくとも１つのプロセスを行うことにより、該多角形形状を閉じる工程と、を含む、項目４６の方法。

【0136】

４９．さらに、上記第１の中空構造の一部と上記第２の中空構造の一部とを接合する工程を含む、項目４６の方法。

【0137】

５０．さらに、上記第１の中空構造の内部を軸方向に区画化する工程を含む、項目４６の方法。

【0138】

５１．第１の中空構造内に配された複数の燃料要素とともにエネルギーを生成しており、上記第１の中空構造は第２の中空構造内に配されている工程と、
上記第１の中空構造に応力を受けさせる工程と、
上記第１の中空構造の応力を上記第２の中空構造を通して分散させる工程と、を含む、燃料集合体の使用方法。

【0139】

５２．上記応力を分散させる工程は、上記第１の中空構造の一部を上記第２の中空構造の一部に物理的に接触させる工程を含む、項目５１の方法。

【0140】

５３．上記第２の中空構造は、第１の中空構造の応力の分散中に、寸法及び幾何学的形状の少なくとも１つを実質的に維持するように構成されている、項目５１の方法。

【0141】

５４．上記第２の中空構造は、第１の中空構造の応力の分散中に、寸法及び幾何学的形状の少なくとも１つが変動するように構成されている、項目５１の方法。

【0142】

５５．上記複数の燃料要素は、ウラン及びプルトニウムの少なくとも１つを含む燃料材料を含んでいる、項目５１の方法。

【図面の簡単な説明】

【0143】

【図1a】例示された一実施形態に係る核燃料集合体を示す部分断面透視図である。

【図1b】例示された一実施形態に係る燃料要素を示す部分断面透視図である。

【図2a】例示的な一実施形態に係る原子炉における燃料集合体の圧力分布及び膨張の挙動を示す概略図である。

【図2b】例示的な一実施形態に係る原子炉における燃料集合体の圧力分布及び膨張の挙動を示す概略図である。

【図3a】例示的な一実施形態に係る燃料集合体における、６角ダクトの構成を示す概略図である。

【図3b】例示的な一実施形態に係る燃料集合体における、１２角ダクトの構成を示す概略図である。

【図4】例示的な一実施形態に係る燃料集合体の多壁ダクト設計を示す概略図である。

【図5】例示的な一実施形態に係るダクト内の張力調整装置として用いられる内部構造部材を示す概略図である。

【図6a】例示的な一実施形態に係る燃料集合体における、内側中空構造及び外側中空構造（並びにいくつかの例では構造部材）を有する、多壁ダクト設計の様々な変形例を示す。

【図6b】例示的な一実施形態に係る燃料集合体における、内側中空構造及び外側中空構造（並びにいくつかの例では構造部材）を有する、多壁ダクト設計の様々な変形例を示す。

【図6c】例示的な一実施形態に係る燃料集合体における、内側中空構造及び外側中空構造（並びにいくつかの例では構造部材）を有する、多壁ダクト設計の様々な変形例を示す。

【図6d】例示的な一実施形態に係る燃料集合体における、内側中空構造及び外側中空構造（並びにいくつかの例では構造部材）を有する、多壁ダクト設計の様々な変形例を示す。

【図7a】例示的な一実施形態に係る燃料集合体の第１及び／または第２の中空構造における、通過度合いを示す概略図である。

【図7b】例示的な一実施形態に係る燃料集合体の第１及び／または第２の中空構造における、通過度合いを示す概略図である。

【図7c】例示的な一実施形態に係る燃料集合体の第１及び／または第２の中空構造における、通過度合いを示す概略図である。

【図7d】例示的な一実施形態に係る燃料集合体の第１及び／または第２の中空構造における、通過度合いを示す概略図である。

【図8a】燃料集合体の製造プロセスのフローチャートであり、例示的な一実施形態のプロセスの詳細を示す。

【図8b】燃料集合体の製造プロセスのフローチャートであり、例示的な一実施形態のプロセスの詳細を示す。

【図8c】燃料集合体の製造プロセスのフローチャートであり、例示的な一実施形態のプロセスの詳細を示す。

【図8d】燃料集合体の製造プロセスのフローチャートであり、例示的な一実施形態のプロセスの詳細を示す。

【図9a】燃料集合体の燃料ダクトの製造プロセスのフローチャートであり、例示的な一実施形態のプロセスの詳細を示す。

【図9b】燃料集合体の燃料ダクトの製造プロセスのフローチャートであり、例示的な一実施形態のプロセスの詳細を示す。

【図9c】燃料集合体の燃料ダクトの製造プロセスのフローチャートであり、例示的な一実施形態のプロセスの詳細を示す。

【図9d】燃料集合体の燃料ダクトの製造プロセスのフローチャートであり、例示的な一実施形態のプロセスの詳細を示す。

【図9e】燃料集合体の燃料ダクトの製造プロセスのフローチャートであり、例示的な一実施形態のプロセスの詳細を示す。

【図10(a)】本願明細書に記載された燃料集合体の利用方法を含むプロセスを記述したフローチャートであり、例示的な一実施形態のプロセスの詳細を示す。

【図10(b)】本願明細書に記載された燃料集合体の利用方法を含むプロセスを記述したフローチャートであり、例示的な一実施形態のプロセスの詳細を示す。

【図1a】

【図1b】

【図2a-2b】

【図3a】

【図3b】

【図4】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図6c】

【図6d】

【図7a-7d】

【図8a】

【図8b】

【図8c】

【図8d】

【図9a】

【図9b】

【図9c】

【図9d】

【図9e】

【図10(a)】

【図10(b)】