特許 7199176 原子燃料集合体用のデブリフィルタおよびその使用方法

(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】

(24)【登録日】2022-12-22

(45)【発行日】2023-01-05

(54)【発明の名称】原子燃料集合体用のデブリフィルタおよびその使用方法

(51)【国際特許分類】

   G21C 3/30 20060101AFI20221223BHJP

【ＦＩ】

G21C3/30 130

【請求項の数】 7

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2018155156

(22)【出願日】2018-08-22

(65)【公開番号】P2019070636

(43)【公開日】2019-05-09

【審査請求日】2021-08-20

(31)【優先権主張番号】15/687,712

(32)【優先日】2017-08-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】301068310

【氏名又は名称】グローバル・ニュークリア・フュエル・アメリカズ・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110002516

【氏名又は名称】弁理士法人白坂

(74)【代理人】

【識別番号】100186831

【弁理士】

【氏名又は名称】梅澤 崇

(74)【代理人】

【識別番号】100137545

【弁理士】

【氏名又は名称】荒川 聡志

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100113974

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 拓人

(72)【発明者】

【氏名】ブランドン・ピー・スミス

(72)【発明者】

【氏名】カールトン・ダブリュー・クラーク

(72)【発明者】

【氏名】リチャード・シー・ロングレン

(72)【発明者】

【氏名】ジェラルド・エム・ラター

【審査官】大門 清

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１１７９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１８９４３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５１９０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－１２０９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２７９６４２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｃ ３／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原子炉で使用可能なデブリフィルタ（２００）であって、
下部セクション（２０２）であって、
横方向に交互する複数の山（２３１）および谷（２３２）を有する第１のプレートと、
横方向に交互する複数の山（２３１）および谷（２３２）を有する第２のプレートとを含み、
前記第１のプレートの前記山（２３１）は、前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間に複数のチャンネル（２５０）を形成するように、前記第２のプレートの前記谷（２３２）に接触し、
前記第１のプレートと前記第２のプレートとのうちの少なくとも１つが、流体冷却材が前記チャンネル（２５０）間を流れ、デブリを捕捉することを可能にする切り欠き形状（２４１、２４２）を含む、下部セクション（２０２）と、
上部セクション（２０１）であって、
横方向に交互する複数の山（２３１）および谷（２３２）を有する第３のプレートと、
横方向に交互する複数の山（２３１）および谷（２３２）を有する第４のプレートとを含み、
前記第３のプレートの前記山（２３１）は、前記第３のプレートと前記第４のプレートとの間に複数のチャンネル（２５０）を形成するように、前記第４のプレートの前記谷（２３２）に接触する、上部セクション（２０１）と、
隙間セクション（２１１）内の前記上部セクション（２０１）と前記下部セクション（２０２）との間に垂直に延びる複数のリガメント（２１０）であって、前記リガメント（２１０）は、それらの輪郭に捻れ（２１２）を含み、軸方向に延びると回転し、前記捻れ（２１２）は、前記上部セクション（２０１）と前記下部セクション（２０２）との間の流体冷却剤の流れに渦巻きを与える、リガメント（２１０）と、
を備える、デブリフィルタ（２００）。

【請求項2】

前記切り欠き形状（２４１、２４２）は、前記チャンネル（２５０）の最低末端縁部から各々切り欠かれた複数のノッチ（２４１）と、前記チャンネル（２５０）の下半分から各々切り欠かれた複数の窓（２４２）とのうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載のデブリフィルタ（２００）。

【請求項3】

前記ノッチ（２４１）の各々は、前記山（２３１）の各々と前記谷（２３２）の各々との間に単一のノッチ（２４１）または単一の窓（２４２）のいずれかを用いて前記窓（２４２）の各々と交互する、請求項２記載のデブリフィルタ（２００）。

【請求項4】

前記切り欠き形状（２４１、２４２）は、前記チャンネルへの延在がない、請求項１記載のデブリフィルタ（２００）。

【請求項5】

前記切り欠き形状（２４１、２４２）のいずれも、前記山（２３１）または谷（２３２）のいずれにも存在せず、前記山（２３１）および谷（２３２）はすべて、前記フィルタ（２００）の垂直終端部で中実かつ連続している、請求項１記載のデブリフィルタ（２００）。

【請求項6】

原子炉用の燃料集合体であって、
少なくとも１つの燃料棒（１４）と、
前記少なくとも１つの燃料棒（１４）を受け取るように構成された下部タイプレート（１０）とを備え、前記下部タイプレート（１０）は、
流体冷却材が前記燃料集合体に流入し、通過することを可能にするように構成された冷却材入口（１１）と、
請求項１に記載の前記フィルタ（２００）とを含む、原子炉用の燃料集合体。

【請求項7】

前記切り欠き形状（２４１、２４２）は、前記チャンネル（２５０）の下半分から各々切り欠かれた複数の窓（２４２）を含み、前記切り欠き形状（２４１、２４２）はさらに、前記チャンネル（２５０）の最低末端縁部において、前記チャンネル（２５０）から各々切り欠かれた複数のノッチ（２４１）を含む、請求項６記載の燃料集合体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、原子燃料集合体用のデブリフィルタ、その使用方法、および原子燃料集合体に関する。

【背景技術】

【0002】

図１は、従来技術に係る原子燃料下部タイプレート１０の斜視図である。図１において見られるように、下部タイプレート１０は、燃料集合体の底部において原子燃料棒を支持して固定するために、原子燃料棒の下部軸終端に、原子燃料棒を受け入れるためのいくつかの開口部１７を含むことができる。下部タイプレート１０は、運転中に原子炉冷却材４１が流入できる流体入口１１を備えた下部ノズルを含む。下部ノズルおよび流体入口１１は、原子炉炉心内におけるすべての燃料集合体を支持する燃料支持構造に嵌合するように成形され得る。下部タイプレート１０は、一般に、中空であるか、または少なくとも内部流路を含み、流体冷却材４１が、燃料棒間の空間において、下部タイプレート１０および流れ出口１５を上方に流れ、燃料集合体内を上方に流れることができる。デブリフィルタ２は、設置時に下部タイプレート１０にフィルタ２を保持するシーリングプレート１８を備えたコンソール位置などの内部流路に設置することができる。

【0003】

図２は、タイプレート１０の開口部１７内に着座した複数の燃料棒１４を有する燃料集合体に設置された下部タイプレート１０の側断面図である。外部チャンネル１２は、すべての燃料棒１４を取り囲み、流体が、燃料棒１４間を、燃料集合体内を上方に流れるように導く。１つまたは複数のスペーサ１９は、様々な軸方向位置において燃料棒１４を位置決めおよび整列させることができる。燃料棒１４は、下部タイプレート１０に着座し、燃料棒１４を下部タイプレート１０と軸方向および径方向に位置決めする下部エンドプラグ１６を含むことができる。さらなる開口部または流れ出口１５は、流体冷却材が、下部タイプレート１０を出た後、燃料棒１４間を、燃料集合体内を上方に流れることを可能にする。

【0004】

図２において見られるように、流体冷却材４１は、下部流体入口１１を介して下部タイプレート１０へ流入し、下部タイプレート１０に設置されたフィルタ２を通過する内部流れ４２となる。したがって、冷却材流れ４２は、燃料棒１４に達する前に、濾過され得る。流れ４２内のデブリは、デブリが、燃料棒１４に損傷を与える可能性がある、燃料棒１４またはスペーサ１９への流入がないように、フィルタ２によってブロックされ得、フィルタ２に保持され得る。フィルタ２は、一般に、完全に閉鎖された流れチャンネルを有する均質の固体金属フィルタであり、流体冷却材およびその中のデブリを濾過する。原子燃料集合体では、原子炉循環ポンプなどによって、流体冷却材４１が下部タイプレート１０を介して上昇されるので、フィルタ２の閉鎖されたチャンネルのサイズが制限されていることにより、デブリが、冷却材とともに燃料集合体内を流れることを防ぐことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００５６３９７号明細書

【発明の概要】

【0006】

例示的な実施形態は、デブリフィルタを通過する流体を濾過するために、燃料集合体下部タイプレートにおけるように、原子炉において使用可能なデブリフィルタを含む。例示的なフィルタは、プレートからプレートまで整列された極小値および極大値を有するいくつかのプレートを含み、これらプレートをともに接合することができる。このように、２つのプレートの間に流路またはチャンネルが画定され得、２つ以上のプレートを使用して、複数のこのような流路が、フィルタにわたって形成され得る。プレートは、デブリが流体冷却材とともにチャンネルへ入ると、デブリを捕捉するために、チャンネルに沿ってプレート内を垂直に延びるディボットまたはホールのような小さなサブトラクションを有し不規則状であってもよい。欠落部分は、大部分、流体がフィルタに最初に到達するフィルタの下部縁部または下部部分であり得る。プレートが接近または接触してチャンネルを画定する場合、プレートは、単一の切り欠き形状が、極小値と極大値との間のチャンネルの壁面上にあるように、中実であってもよい。このように、例示的な実施形態のフィルタにおける各チャンネルは、複数の交互する切り欠きを有することができる。例示的な実施形態のプレートは、チャンネル内へ延在する余分なピースまたはフレアを伴わずに打ち抜きによって形成され得る。各プレートは、任意の切り欠き形状および入口／出口を除いて、閉鎖されたチャンネルを形成するように、連続して接合されてもよいし、または、直接隣接するプレートに付勢さえされてもよい。例示的な実施形態のフィルタでは、各ステージについて異なるチャンネルを備えた複数の垂直ステージが使用され得る。プレートから打ち抜かれた一連のリガメントは、各ステージを次のステージへ固定することができ、相互混合を可能にするために、ステージ間に隙間を有することができる。

【0007】

例示的な実施形態は、添付図面を詳細に説明することにより、より明らかになるであろう。添付図面では、同一要素は、同一参照番号によって示されているが、これらは単に例示のみとして与えられており、これらが描写する用語を限定しない。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】従来技術のフィルタを備えた原子燃料下部タイプレートの斜視図である。

【図2】従来技術のフィルタを備えた原子燃料下部タイプレートの断面図である。

【図3】原子燃料集合体に使用可能な例示的な実施形態のデブリフィルタの側面図である。

【図4】例示的な実施形態のデブリフィルタの断面図である。

【図5】例示的な実施形態のデブリフィルタの断面の底面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

これは特許文献であるので、一般に、本書を読むときには広い解釈のルールが適用されるべきである。この文献に説明され、図示されているすべては、以下に添付される特許請求の範囲内に入る主題の例である。本明細書に開示された任意の特定の構造的および機能的詳細は、単に例を作成および使用する方法を説明するためのものに過ぎない。本明細書において具体的に開示されていないいくつかの異なる実施形態および方法は、特許請求の範囲に含まれ得るので、特許請求の範囲は、多くの代替形態で具体化されてもよく、本明細書に記載された例のみに限定されると解釈されるべきではない。

【0010】

「第１」、「第２」などの序文用語は、本明細書では様々な要素を説明するために使用することができるが、これら要素はこれら用語によるいかなる順序にも限定されるべきではないことが理解される。これら用語は、ある要素を別の要素と区別するためのみに使用され、「第２」以上の序数がある場合、必ずしも差異や他の関係がなくても、多数の要素が存在していなければならない。たとえば、第１の要素は第２の要素と称され得、同様に、第２の要素は、例示的な実施形態または方法の範囲から逸脱することなく、第１の要素と称され得る。本明細書で使用される場合、「および／または」という用語は、関連付けられた列挙された項目のうちの１つまたは複数のすべての組合せを含む。「など」の使用は、「エトセトラ」として定義され、先行する項目の同じグループに属する他のすべての要素の包含を、任意の「および／または」の組合せで示す。

【0011】

ある要素が、別の要素に「接続されている」、「接合されている」、「結合されている」、「取り付けられている」、「固定されている」などと称される場合、ある要素は、他の要素へ直接接続され得るか、または介在要素が存在してもよいことが理解されるであろう。対照的に、ある要素が、別の要素に「直接接続されている」、「直接接合されている」などと称される場合、介在要素は存在しない。要素間の関係を説明するために使用される他の用語は、同様の手法で（たとえば、「の間に」対「の間に直接的に」、「隣接する」対「直接隣接する」など）解釈されるべきである。同様に、「通信可能に接続された」などの用語は、無線で接続されているか否かに関わらず、介在するデバイス、ネットワークなどを含む２つの電子デバイス間の情報交換およびルーティングのすべてのバリエーションを含む。

【0012】

本明細書で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、明示的にそうではないことを示さない限り、単数形および複数形の両方を含むことが意図される。「ａ」や「ａｎ」のような不定冠詞は、以前に紹介されたものと、紹介されていないものとの両方である、任意の修正された用語を紹介または称する一方、「ｔｈｅ」のような定冠詞は、以前に紹介された同じ用語を称する。「備える」、「備えている」、「含む」、および／または「含んでいる」という用語は、本明細書で使用される場合、述べられた特徴、特性、ステップ、動作、要素、および／または、構成要素の存在を特定するが、それら自身が、１つまたは複数の他の特徴、特性、ステップ、動作、要素、構成要素、および／または、それらのグループの存在または追加を排除するものではないことがさらに理解されるであろう。

【0013】

以下に議論される構造および動作は、図面において記載および／または言及された順序外で生じることがある。たとえば、連続して図示された２つの動作および／または図面は、実際には同時に実行されることがあってもよく、または、関係する機能／動作に応じて、逆の順序で実行されてもよい。同様に、以下に説明する例示的な方法内の個々の動作は、以下に説明する単一の動作以外のループまたは他の一連の動作を提供するように、個別にまたは逐次的に繰り返し実行されてもよい。任意の実施可能な組合せで、以下に説明される特徴および機能を有する任意の実施形態または方法は、例示的な実施形態の範囲内に入ると推測されるべきである。

【0014】

発明者らは、従来の原子燃料フィルタが、流体冷却材中のデブリがそこを流れることを防ぐために、より大きなフローチャンネルを使用し、それにより、幾何学的制約、および／または、チャンネルへの運動量の変化によって、流れから大きなデブリ破片を保持することを確認した。発明者らは、このような大きなチャンネルは、より大きなデブリの破片に対して有効であるが、ミリメートルまたはそれよりも小さなスケールの金属および他の剛性材料からなる、より小さな小片およびスクラップを濾過しないことを発見した。これらのより小さな破片は、燃料棒に引っ掛かり、燃料棒を腐食させる可能性が最も高い。発明者らは、これら新たに認識された問題および他の問題を克服するために、以下に説明する例示的な実施形態および方法を開発し、例示的な実施形態によって有効化されるユニークな解決手段を用いて、発明者によって認識されたこれら問題および他の問題に対処する。

【0015】

本発明は、デブリフィルタおよび原子燃料集合体およびそれらの使用方法である。本発明とは対照的に、以下で議論されるいくつかの例示的な実施形態および例示的な方法は、本発明としておよび／または本発明に関連して使用することができる様々な異なる構成の単なる一部を例示する。

【0016】

図３は、フィルタ２の代わり、または、フィルタ２と組み合わせた、下部タイプレート１０（図１および図２）におけるような、原子燃料集合体に使用可能な例示的な実施形態のデブリフィルタ２００の側面図である。図３に図示されるように、例示的な実施形態のデブリフィルタ２００は、隙間セクション２１１内のリガメント２１０によって接合された上部セクション２０１および下部セクション２０２を含む。上部セクション２１０は、各々が、交互する一連の山２３１および谷２３２を形成する波形、段階状、または波状の断面を有する複数のプレートを含むことができる。上部セクション２０１内のプレートは、１つのプレートの谷２３２が、横方向に（図３のページ内に）次のプレートの山２３１に直接接触し、複数のチャンネル２５０を形成するように、互いに隣接して配置されてもよい。たとえば、上部セクション２０１は、デブリフィルタに関するＥｌｋｉｎｓらに共同所有された米国特許出願公開第２００６／０２８３７９０号公報のデブリフィルタと同様の構成を有することができ、その全体が参照により本明細書に援用される。さらなる例として、上部セクション２０１は、援用された’７９０号公報における第２のフィルタ２０４と同じであってもよい。

【0017】

下部セクション２０２はまた、開放または閉鎖された流体チャンネル２５０を形成するいくつかの隣接するプレートから形成されてもよい。プレートは、山２３１および谷２３２と、これらの間に形成され、上部セクション２０１のチャンネルの角度とは異なり得る１つの角度で延在するチャンネル２５０とを有することができる。たとえば、下部セクション２０２における山２３１と谷２３２との角度２２０は、上部セクション２０１と下部セクション２０２との間の軸線の周りに鏡映されてもよい。あるいは、チャンネル２５０がセクション間で平行および／または連続するように、角度２２０はセクション間で連続され得る。１つのセクションにおけるチャンネル２５０は、１対１ベースで他のチャンネルと整列してもよく、または、１つのチャンネルが、別のセクション内の複数のチャンネルへ開いていてもよい。下部セクション２０２と上部セクション２０１は、直接接合されていてもよいし、または、図３に図示されるように、下部セクション２０２と上部セクション２０１が分離していてもよい。たとえば、隙間セクション２１１は、セクション２０１とセクション２０２との間に開放された流れ空間を提供することができる。図３における切れ目は、隙間セクション２１１を形成する例示的な構造を例示する図４の斜視図を例示する。

【0018】

図４は、下部セクション２０２の単一のプレートの終端部から見た断面図である。図４において見られるように、１つまたは複数のリガメント２１０は、下部セクション２０２を形成する任意のプレートの末端縁部および／または上部セクション２０１のプレートの末端縁部に形成され得る（図３）。たとえば、リガメントは、隣接する部分のプレートを打ち抜き、成形し、下部セクション２０２および上部セクション２０１の間にリガメント２１０を保持している間に形成された下部セクション２０２および上部セクション２０１と連続し得る（図３）。リガメント２１０は、山２３１と谷２３２との間の変曲点において、たとえば、下部セクション２０２および上部セクション２０１の各山２３１と谷２３２との間の各変曲点において、形成され得る（図３）。このように、リガメント２１０は、下部セクション２０２の１つのチャンネルが、上部セクション２０１の複数のチャンネルへ開いているように、セクション間の１対１の関係と、互い違いの関係との両方で、チャンネル２５０を整列させることができる（図３）。

【0019】

リガメント２１０は、それらの輪郭に捻れ２１２を有し、軸方向に延びると回転する。そのような捻れ２１２は、隙間２１１内のセクション２０１とセクション２０２との間の流れに、渦巻き、または、ある乱気流を与え、デブリがフィルタセクション間の流れを残すことを可能にする。隙間セクション２１１内のフィルタセクション間に異なる角度が使用される場合、下部セクション２０２と上部セクション２０１における流れの間の運動量の変化はさらに、捻れ２１２によって引き起こされるわずかな流れの外乱と組み合わされて、隙間セクション２１１におけるフィルタ間でデブリを排出させる。さもなければ、リガメント２１０は、セクション２０１とセクション２０２とを堅固に接合している間に、例示的な実施形態のフィルタを介して、流れチャンネル２５０を塞ぐことがないように、および／または、圧力降下を引き起こさないように、小さくてもよく、チャンネル２５０にさらに突出していなくてもよい。

【0020】

下部セクション２０２は、隣接するプレート間にチャンネル２５０を形成する山２３１および谷２３２を有する上部セクション２０１に類似し得る。しかしながら、図３に図示されるように、下部セクション２０２は、下部セクション２０２の縁部および下部部分に、複数の切り欠き形状を含むことができる。たとえば、チャンネル２５０内に開口部を形成するために、下部セクション２０２は、チャンネル２５０内の下部縁部に複数のノッチ２４１、および／または、プレート内に窓２４２を含むことができる。図３に図示するように、１つのノッチ２４１は、山２３１の一方の側の下部セクション２０２の最底末端縁部にあってもよく、たとえば、１つの窓は、山２３１の他方側の下部セクション２０２の下半分を中心に配置されてもよい。このように、窓２４２およびノッチ２４１は、山２３１および谷２３２のいずれかの側に交互に、および、離れて、各チャンネル２５０に存在し得る。窓２４２およびノッチ２４１は、各プレート上の下部セクション２０２の底縁部全体にわたって連続的に形成され、各チャンネル２５０に２つのノッチ２４１および２つの窓２４２を形成する。ノッチ２４１および窓２４２は、下部部分において、および、下部セクション２０２の最低縁部において図示されているが、セクション２０２の中央部分および上部部分、ならびに、セクション２０２の最高縁部を含む他の場所に配置されてもよいことが理解される。

【0021】

下部セクション２０２の下面に直交する軸方向上向きに見えるように、図３における視線は、図５の底部斜視図を例示する。図５において見られるように、複数のチャンネル２５０が、隣接する山２３１と谷２３２との間に形成され、角度２２０のような角度で、垂直方向へ（ページ内へ）進む（図３）。複数のノッチ２４１が、チャンネル２５０の最低位置または入口位置において提示される。窓２４２はさらに、チャンネル２５０間に開口部を提供するチャンネル２５０内に見られる。ノッチ２４１および窓２４２は、ノッチ２４１および窓２４２に遭遇したデブリを捕捉するために、最長寸法で１ｃｍ未満のダイヤモンド形状のような予期されたデブリサイズに厳密に一致するような大きさとされ得る。窓２４２およびノッチ２４１は、圧力降下または閉塞に対する効果を制限するために、任意のチャンネル２５０に横方向に延在することはできない。

【0022】

ノッチ２４１および／または窓２４２は、たとえば、下部部分２０２の下部領域または入口領域に配置されている場合、このような切り欠き形状をデブリと幾何学的に一致させ、チャンネル２５０に押し込まれた流体と、より密度が高く、したがってリダイレクトが遅くなるデブリとの間の運動量の差を利用することによって、デブリを冷却材流体から効果的に捕捉し得る。下部セクション２０２への入口では、デブリは、それらが生成する流れの外乱、および／または、デブリおよび流れがチャンネル２５０においてともに変わることなく移動する時間を有していないために、下部ノッチ２４１および／または窓２４２に接触して、溜まる可能性がより高くなる。ノッチ２４１および／または窓２４２は、たとえば、下部セクション２０２を形成する個々のプレートから、打ち抜きまたは切り欠きによって形成することができる。ノッチ２４１および／または窓２４２は、チャンネル２５０の流路内に延在またはフレアがない打ち抜き中のサブトラクションによって形成され得るため、冷却材流体の過度の圧力降下または乱れを生じさせず、ロバストであるが濾過された、燃料集合体への冷却材流入および通過を可能にする。

【0023】

直接隣接するプレート上の隣接する山２３１および谷２３２は、接合点２３５において接触するが、これは図５において、これらの存在を例示するために、誇張して図示されている。接合点２３５におけるスポット溶接、接着剤、ろう付け、浸漬などを用いて、隣接するプレートを接合することができる。連続溶接または浸漬接着剤のような連続接合が使用される場合、またはバイアス付ボルト締め、またはスポット溶接が使用される場合、接合点２３５が、チャンネル２５０を閉鎖させ、（使用され得るあらゆる窓２４２を超えた）異なるチャンネル２５０間における流体流れを許容しない。あるいは、離散的な接合点２３５、または、いくつかの山および谷のみでの使用は、山および谷における小さな分離によって、チャンネル２５０間で流体が流れることを可能にすることができる。

【0024】

例示的な実施形態のデブリフィルタ２００が、互いに異なり、隙間セクション２１１によって分離される単一の上部セクション２０１および単一の下部セクション２０２を用いて図示されているが、これらセクションは、異なる組合せで使用され得ることが理解される。たとえば、２つの同一の下部セクション２０２は、２つの下部セクション２０２間で異なる角度２２０のみで使用され得、隙間セクション２１１なしで直接接合され得る。同様に、下部セクション２０２のみを有するシングルステージフィルタが使用され得る。さらに、３つ以上の上部セクション２０１が、隙間セクション２１１、および、各ステージ間のリガメント２１０とともに繰り返されるマルチステージフィルタが使用され得る。

【0025】

例示的な実施形態のデブリフィルタ２００は、実質的に放射性になり、溶融し、脆くなり、および／または、放射性粒子を保持／吸着するなど、物理的特性を実質的に変化させることなく原子炉環境に適合する弾性材料で製作され得る。たとえば、オーステナイト系ステンレス鋼３０４または３１６、ＸＭ－１９、ジルコニウム合金、ニッケル合金、合金６００などを含むいくつかの公知の構造材料が、例示的な実施形態のデブリフィルタの構成要素の任意の要素のために選択され得る。接合構造および直接接触要素は、汚れを避けるために、異なる適合材料から選択され得る。上部セクションおよび下部セクションに及ぶ各プレート、さらには例示的な実施形態のデブリフィルタ２００全体でさえも、打ち抜き、鋳造、および／または塑造などによるような単一部品として製造され得、複雑さを低減する。さらに、例示的な実施形態のデブリフィルタは、各構成要素を最も簡単な中央構成要素から順次構築し、追加の外側構成要素を中央構成要素へ溶接することによって、付加的な製造によって製造され得る。

【0026】

例示的な実施形態のデブリフィルタ２００は、動作後に、関連するデブリフィルタ２を交換できるなどのように、既存の下部タイプレート１０（図１）に、または同じ手法で、新たな燃料集合体に設置され得る。動作後、例示的な実施形態のデブリフィルタ２００は、シーリングプレート１８を除去することによって下部タイプレート１０から除去され、新たなフィルタ２００と交換されることが可能である。このようにして、燃焼済みの燃料集合体は、各サイクルで新たなフィルタ２００を使用することができ、捕捉されたデブリを収容できる古いフィルタ２００が、安全に廃棄され、このように、原子炉からそのようなデブリを除去する。代替的に、例示的な実施形態の燃料フィルタは、非モジュール式であってもよく、燃料集合体または他の原子炉冷却材流れ空間内に永久に封止され得る。

【0027】

このように、例示的な実施形態および方法が説明されたが、例示的な実施形態は、以下の特許請求の範囲内にありながら、ルーチン的な実験によって変形および置換され得ることが、当業者によって理解されるであろう。たとえば、波形状のプレートを有するデブリフィルタが図示されているが、例示的な実施形態の適切な形成によって、階段状、波状、または格子状のプレートが簡単に使用され得、特許請求の範囲内にある。そのような変形は、これら特許請求の範囲から逸脱していると見なされるべきではない。

【0028】

最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
原子炉で使用可能なデブリフィルタ（２００）であって、
横方向に交互する複数の山（２３１）および谷（２３２）を有する第１のプレートと、
横方向に交互する複数の山（２３１）および谷（２３２）を有する第２のプレートとを備え、
前記第１のプレートの前記山（２３１）は、前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間に複数のチャンネル（２５０）を形成するように、前記第２のプレートの前記谷（２３２）に接触し、
前記第１のプレートと前記第２のプレートとのうちの少なくとも１つが、流体冷却材が前記チャンネル（２５０）間を流れ、デブリを捕捉することを可能にする切り欠き形状（２４１、２４２）を含む、デブリフィルタ（２００）。
［実施態様２］
前記切り欠き形状（２４１、２４２）は、前記チャンネル（２５０）の最低末端縁部から各々切り欠かれた複数のノッチ（２４１）を含む、実施態様１記載のデブリフィルタ（２００）。
［実施態様３］
前記切り欠き形状（２４１、２４２）は、前記チャンネル（２５０）の下半分から各々切り欠かれた複数の窓（２４２）を含む、実施態様１記載のデブリフィルタ（２００）。
［実施態様４］
前記切り欠き形状（２４１、２４２）は、前記チャンネル（２５０）の最低末端縁部において前記チャンネル（２５０）から各々切り欠かれた複数のノッチ（２４１）をさらに含む、実施態様３記載のデブリフィルタ（２００）。
［実施態様５］
前記ノッチ（２４１）の各々は、前記山（２３１）の各々と前記谷（２３２）の各々との間に単一のノッチ（２４１）または単一の窓（２４２）のいずれかを用いて前記窓（２４２）の各々と交互する、実施態様４記載のデブリフィルタ（２００）。
［実施態様６］
前記切り欠き形状（２４１、２４２）は、前記第１のプレートおよび前記第２のプレートを打ち抜き、前記チャンネル（２５０）への延在なく材料を除去することによって形成される、実施態様４記載のデブリフィルタ（２００）。
［実施態様７］
前記切り欠き形状（２４１、２４２）のいずれも、前記山（２３１）または谷（２３２）のいずれにも存在せず、前記山（２３１）および谷（２３２）はすべて、前記フィルタの垂直終端部で中実かつ連続している、実施態様１記載のデブリフィルタ（２００）。
［実施態様８］
前記複数のチャンネル（２５０）は、前記切り欠き形状（２４１、２４２）の上方の垂直位置で横方向に閉鎖され、流体冷却材は、前記切り欠き形状（２４１、２４２）を越えて前記チャンネル（２５０）間を流れることができない、実施態様１記載のデブリフィルタ（２００）。
［実施態様９］
前記第１のプレートおよび前記第２のプレートは、下部セクション（２０２）に配置され、前記デブリフィルタ（２００）はさらに、
前記下部セクション（２０２）へ接合された上部セクション（２０１）を備え、前記上部セクション（２０１）は、
横方向に交互する複数の山（２３１）および谷（２３２）を有する第３のプレートと、
横方向に交互する複数の山（２３１）および谷（２３２）を有する第４のプレートとを含み、前記第３のプレートの前記山（２３１）は、前記第３のプレートと前記第４のプレートとの間に複数のチャンネル（２５０）を形成するように、前記第４のプレートの前記谷（２３２）に接触する、実施態様１記載のデブリフィルタ（２００）。
［実施態様１０］
前記上部セクション（２０１）は、隙間セクション内の前記第１のセクションと前記第２のセクションとの間に垂直に延びる複数のリガメント（２１０）によって、前記下部セクション（２０２）へ接合される、実施態様９記載のデブリフィルタ（２００）。
［実施態様１１］
前記複数のリガメント（２１０）は、前記上部セクション（２０１）および前記下部セクション（２０２）の前記プレートのうちの少なくとも１つから打ち抜かれる、実施態様１０記載のデブリフィルタ（２００）。
［実施態様１２］
原子燃料集合体下部タイプレート（１０）のコンソールに嵌合するように成形されたデブリフィルタ（２００）であって、前記デブリフィルタ（２００）は、流体冷却材が前記フィルタを通過して前記原子燃料集合体へ流入することを可能にするように構成され、前記デブリフィルタ（２００）は、
前記フィルタの面に垂直な垂直線から第１の角度で延びる複数のチャンネル（２５０）を画定する第１のセクションと、
前記垂直線から第２の角度で延びる複数のチャンネル（２５０）を画定する第２のセクションであって、前記第１の角度と前記第２の角度とは異なる、第２のセクションと、
前記第１のセクションと前記第２のセクションとを垂直に接合する隙間セクションとを備える、デブリフィルタ（２００）。
［実施態様１３］
前記第１のセクションおよび前記第２のセクションは各々、前記チャンネル（２５０）を画定する複数のプレートを含み、前記隙間セクションは、各々が前記下部セクション（２０２）における前記プレートのうちの少なくとも１つの間を、前記上部セクション（２０１）における前記プレートのうちの少なくとも１つへ延びる複数のリガメント（２１０）を含む、実施態様１２記載のデブリフィルタ（２００）。
［実施態様１４］
前記下部セクション（２０２）の前記複数のプレートは、前記フィルタの面上のノッチ（２４１）、および、前記下部セクション（２０２）の前記チャンネル（２５０）間の窓（２４２）のうちの少なくとも１つを含む、実施態様１３記載のデブリフィルタ（２００）。
［実施態様１５］
前記下部セクション（２０２）および前記上部セクション（２０１）における前記複数のプレートは、前記下部セクション（２０２）における前記プレートのうちの少なくとも１つ、前記上部セクション（２０１）における前記少なくとも１つのプレート、および前記リガメント（２１０）の間に、材料を連続して打ち込まれた、実施態様１４記載のデブリフィルタ（２００）。
［実施態様１６］
前記ノッチ（２４１）および前記窓（２４２）が打ち抜きによって形成され、前記チャンネル（２５０）内に材料が延在しない、実施態様１５記載のデブリフィルタ（２００）。
［実施態様１７］
原子炉用の燃料集合体であって、
少なくとも１つの燃料棒（１４）と、
前記少なくとも１つの燃料棒（１４）を受け取るように構成された下部タイプレート（１０）とを備え、前記下部タイプレート（１０）は、
流体冷却材が前記燃料集合体に流入し、通過することを可能にするように構成された冷却材入口（１１）と、
複数の隣接するプレートを有するフィルタとを含み、前記複数のプレートの各々は、複数の交互する山（２３１）および谷（２３２）を有し、前記複数の隣接するプレートの第１のプレートの前記山（２３１）と、前記複数の隣接するプレートの隣接する第２のプレートの前記谷（２３２）とは、前記第１のプレートの各山（２３１）と、前記第２のプレートの関連付けられた谷（２３２）とが、閉鎖されたチャンネル（２５０）を画定するように平行して整列され、前記チャンネル（２５０）は、いずれのチャンネル（２５０）にも延在していない各チャンネル（２５０）の下部垂直終端部において、切り欠き形状（２４１、２４２）を有し、前記チャンネル（２５０）は、前記冷却材入口（１１）の流路に対してある角度を成し、前記第１のフィルタは、前記流路からの前記冷却材が、前記フィルタの前記チャンネル（２５０）へ入り、前記フィルタの前記チャンネル（２５０）の前記角度で流れ、前記切り欠き形状（２４１、２４２）から垂直により高い位置で、前記第１のフィルタの前記チャンネル（２５０）間を流れず、前記第１のフィルタを出た後、前記少なくとも１つの燃料棒（１４）を通過するように成形され、前記下部タイケーシング内に配置される、原子炉用の燃料集合体。
［実施態様１８］
前記切り欠き形状（２４１、２４２）は、前記チャンネル（２５０）の下半分から各々切り欠かれた複数の窓（２４２）を含み、前記切り欠き形状（２４１、２４２）はさらに、前記チャンネル（２５０）の最低末端縁部において、前記チャンネル（２５０）から各々切り欠かれた複数のノッチ（２４１）を含む、実施態様１７記載の燃料集合体。
［実施態様１９］
前記ノッチ（２４１）の各々は、前記山（２３１）の各々と、前記谷（２３２）の各々との間に単一のノッチ（２４１）または単一の窓（２４２）のいずれかを用いて前記窓（２４２）の各々と交互する、実施態様１８記載の燃料集合体。
［実施態様２０］
前記第１のプレートおよび前記第２のプレートは、前記山（２３１）および前記谷（２３２）において、中実かつ連続している、実施態様１８記載の燃料集合体。

【符号の説明】

【0029】

２ デブリフィルタ
１０ 下部タイプレート
１１ 流体入口
１４ 燃料棒
１５ 流れ出口
１６ エンドプラグ
１７ 開口部
１８ シーリングプレート
１９ スペーサ
４１ 冷却材
２００ 例示的な実施形態のデブリフィルタ
２０１ 上部セクション
２０２ 下部セクション
２０４ 第２のフィルタ
２１０ リガメント
２１１ 隙間セクション
２１２ 捻れ
２２０ 角度
２３１ 山
２３２ 谷
２３５ 接合点
２４１ ノッチ
２４２ 窓
２５０ チャンネル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】