例如，在日本专利公开文本第平2-163695号中已公开了一种用 于沸水反应堆的燃料组件。这种燃料组件包括多根燃料棒和两根水 棒。燃料棒位于9排×10列的方格短阵中。构成燃料棒束的这些燃料 棒和水棒由在轴向上布置的多个燃料定位件以相互特定的间隔保持 不可移动。
燃料定位件包括很多圆筒形件；一个带件；多个环形弹簧；水棒 保持件，每个水棒保持件形成大致的Ω形横截面，用于保持水棒。许 多圆筒形件相互接合，形成束。每个圆筒形件设置在准备插入燃料棒 的点阵位置上，有关的一根燃料棒插入每个圆筒形件中。形成方形的 带件包围许多圆筒形件的束的外周。
带件具有突出件(浴缸形突出物)，它们在燃料槽箱内周侧突出 并与燃料槽箱的内表面接触。环形弹簧设置在一对相邻的圆筒形件的 接合部分上，用于压迫地支承插入相邻的圆筒形件中的燃料棒。另外， 环形弹簧的作用是在燃料棒插入相邻的圆筒形件中时产生压迫力。
水棒保持件接合在相邻于水棒的两个圆筒形件上。为了将燃料棒 保持在相邻于水棒的两个圆筒形棒中而布置环形弹簧的情形中，由于 从将弹簧布置在燃料定位件上的观点来看，该两个圆筒形件中不存在 配对的圆筒形件，因而不能实现弹簧功能。为了解决上述缺陷，一个 弹簧压迫突出件和一个弹簧固定突出件设置在水棒保持件和上述两 个圆筒形件中的每一个之间的接合部分上，因此，固定燃料棒所需要 的压力是通过弹簧固定突出件固定环形弹簧，以及通过弹簧加压突出 件压迫它而产生的。
另一方面，为了改善沸水反应堆的燃料组件的核特性，如日本专 利公开文本第平5-232273号所述，有一种设有多个燃料棒的结构， 一些燃料棒中的每根燃料棒的长度比其余燃料棒中每根燃料棒的长 度短。在上述专利文件所述的燃料组件中，为了改善由于减小空穴系 数而引起的反应性可控性，长度短的燃料棒设置在方形点阵的外周区 域，邻近于水棒。
如上所述，燃料定位件沿轴向设置在多个位置上。因此，用于上 述包括长度短的燃料棒的燃料组件的燃料定位件中的那些位于长度 短的燃料棒的上端以上的那些定位件在与长度短的燃料棒有关的点 阵位置上没有燃料棒。与此相关，已有人提出一种结构，在这种结构 中，在位于长度短的燃料棒上端以上的燃料定位件中，位于与长度短 的燃料棒有关的点阵位置上的圆筒形件被除去以减小压力损失。
但是，在日本专利公开文本第平5-232273号中所述的燃料组件 中，长度短的燃料棒布置在方形点阵的最外周区域，邻近于水棒，在 这种燃料组件中，如果想简单地除去在位于长度短的燃料棒的上端以 上的燃料定位件中的在与长度短的燃料棒有关的点阵位置上的圆筒 形件，那么会发生下述两个问题：
(1)与强度有关的问题
在通常的燃料定位件中，长度短的燃料棒位于方形燃料棒点阵的 内部区域(而非外周区域)。因此，即使除去位于与长度短的燃料棒 有关的点阵位置上的圆筒形件以减小压力损失，在最外区域中的圆筒 形件与包围燃料定位件的外周的带件相接触，因而整个燃料组件的结 构强度下降很小。
例如，如果在地震的情况下或在处置燃料组件时外力通过燃料槽 箱作用在燃料定位件上，那么，负荷首先传至设在带件上的突出件上。 其后，负荷通过带件传至接合于带件内侧的方形点阵最外周区域中的 圆筒形件，然后顺序传至布置在方形点阵列内周侧的圆筒形件。在带 件和圆筒形件基本连续地布置在负荷的上述传递路径上的情形中，带 件和圆筒形件的结合体，作为一个整体，具有保证强度的作用，因而 有效地保证了整个燃料定位件的结构强度。
与此相反，在位于与外周区域中长度短的燃料棒有关的点阵位置 上的圆筒形件被除去的情形中，在方形点阵的最外周区域中的圆筒形 件的布置在除去圆筒形件的位置上变得不连续。这使得由许多圆筒形 件构成的结合体的强度保证作用不足，因而减小了整个燃料定位件的 结构强度。
为了尽量减小强度下降，例如，日本专利文本第平6-3473号公 开了一种燃料定位件，在其结构中，8件主要用于接受来自燃料槽箱 的力的浴缸形突出件设置在方形带件上。更具体来说，在带件的每侧 设置两件浴缸形突出件，其面对于设置在带件的相对侧上的两件浴缸 形突出件；为了保证强度，圆筒形件必须设置在两件相面对的浴缸形 突出件之间的所有点阵位置上；位于其它点阵位置上的圆筒形件被除 去以减小压力损失。
但是，日本专利公开文本第平6-3473号所公开的燃料定位件会 引起另一个问题。
也就是说，在包括长度短的燃料棒的燃料组件结构中，长度短的 燃料棒的布置根据所需要的核特性变化。但是，在上述燃料定位件中， 设置在两件相面对的浴缸形突出件之间的所有点阵位置上的圆筒形 件不能被省略，因此，如果长度短的燃料棒布置在两件相面对的浴缸 形突出件之间的点阵位置之一上，那么，它就不能充分减小压力损失。 相反，在优先考虑充分减小压力损失的情形中，长度短的燃料棒不能 设置在两件相面对的浴缸形突出件之间的所有点阵位置上，因此，燃 料组件结构中的自由度受到限制。
(2)与弹簧布置有关的问题
在上述燃料组件中，长度短的燃料棒布置在最外周区域，相邻于 水棒，在这种燃料组件中，如果位于长度短的燃料棒组件上端以上的 燃料定位件中的设在与长度短的燃料棒有关的点阵位置上的圆筒形 件被简单地除去，那么就会出现另一个问题。
现在以(下文中将描述的)图2和3所示的燃料组件为例描述该 问题。上述燃料组件包括设置在9排×9列的方形点阵中的燃料棒， 两个设置在一个区域中的两根水棒，在该区域中可以布置7根燃料棒。 另外，在这种燃料组件中，四根长度短的燃料棒在方形点阵的最外周 的每侧的中点各布置一根，在燃料定位件的中央部分上3排×3列的 方形点阵的两个角部布置两根长度短的燃料棒，使其相邻于水棒。
假定在上述燃料组件中位于长度短的燃料组件的上端以上燃料定 位件中，位于与长度短的燃料棒有关的占阵位置上的栅元(cell)被除 去，这与现有技术方式相同，为了消除零件数目增加的现象，只使用 一种环形弹簧。在这种情形中，要求完全再考察在燃料定位件上的环 形弹簧的布置。在图24中表示作为对比实例的弹簧再布置。
现在参阅图24，在燃料定位件103中，作为圆筒形件的栅元104 被捆扎，相互结合。用于压迫式固定燃料棒2的环形弹簧105设置在 一对相邻栅元104之间的接合部分上。此时，在与短长度燃料棒2b1， 2b2有关的6个点阵位置106a，106b，106c，106d，106e和106f上省略了 栅元104的设置，以便减小压力损失。由于省略了栅元104，如图24 所示，环形弹簧105的布置完全不同于日本专利公开文本第平2- 163695号中所述的布置。
在图24所示的弹簧再布置中，两件环形弹簧105A和105B中每 个都是自由的，即，没有与其配对的配合栅元，这两件环形弹簧相邻 地存在于每个点阵位置106e和106f处，即，燃料定位件中央部分中3 排×3列方形点阵的两个角部，相邻于水棒3。为了使环形弹簧105A 和105B能够具有弹簧功能，需要形成弹簧加压结构，使环形弹簧105A 和105B同时在点阵位置106e和106f中的每一个上产生压力。
但是，迄今尚未公知用于在一个点阵位置上安装两个或更多自由 环形弹簧的弹簧加压结构。另外，也需要检查在弹簧加压结构和水棒 保持体108之间的连接机构，水棒保持件形成大致Ω形横截面，用于 保持水棒。

本发明的第一个目的是提供一种燃料组件，它能够充分减小位于 长度短的燃料棒的上端以上的燃料定位件的压力损失而与长度短的 燃料棒的布置无关，并且能够保证燃料定位件的结构强度。
本发明的第二个目的是提供一种燃料组件，它能够充分减小位于 长度短的燃料棒的上端以上的燃料定位件的压力损失而与长度短的 燃料棒的布置无关，并且能够合理地在燃料定位件上布置必要的最小 数目的一种类型的环形弹簧。
(1)为了实现上述第一个目的，按照本发明，提供一种燃料组件， 它包括：
多个位于方形点阵中的燃料棒，这些燃料棒包括多根长度短的燃 料棒，其中每一根的燃料有效长度短于其余那些燃料棒中的每一根的 燃料有效长度；
至少一根水棒，它布置在可布置一根或多根燃料棒的一个区域 中；以及
多个燃料定位件，其设置在沿轴向的多个位置上，用于固定多根 燃料棒和至少一根水棒，使其相互的径向间距保持不变；
其中，所述多根长度短的燃料棒包括至少一根第一长度短的燃料 棒，其布置在方形点阵的最外周区域中；
所述多个燃料定位件中的每一个包括多个相互连接的，在其中分 别插入燃料棒的圆筒形件，以及一个用于包围所述多个圆筒形件的最 外周的带件；以及
所述多个燃料定位件包括位于所述至少一根第一长度短的燃料 棒的上端以上的第一燃料定位件，以及所述第一燃料定位件中的至少 一个的结构使得位于与所述至少一根第一长度短的燃料棒有关的第 一点阵位置上的一个圆筒形件被省略，在所述第一点阵位置上，代之 以第一支承件，其用于将所述多个圆筒形件中的两个邻近于所述最外 周区域中所述第一点阵位置两侧的第一圆筒形件连接于带件。
当多个燃料定位件设置在沿轴向的多个位置上时，在位于所述至 少一根第一长度短的燃料棒的上端以上的第一燃料定位件中，与所述 至少一根第一长度短的燃料棒有关的第一点阵位置上不存在燃料棒。 因此，通过省略位于第一点阵位置的圆筒形件，可以减小在燃料组件 中向上流动的冷却剂的流动阻力，从而充分减小压力损失。
圆筒形件的省略使位于方形点阵最外周第一点阵位置上的圆筒 形件的布置不连续。但是，借助第一支承件将最外周区域中第一点阵 位置两侧上的两个第一圆筒形件连接于带件，使这两个第一圆筒形件 通过带件相互固定。由于这种结构，从带件传递的负荷可以被固定地 相互连接的两个第一圆筒形件和第一支承件组成的连接结构接受。
这使得第一燃料定位件的结构强度基本上相当于在第一点阵位 置上存在圆筒形件的燃料定位件的结构强度。第一支承件在布置时可 以不考虑浴缸形突出件的布置，因此，与现有技术的结构不同，即使 当第一长度短的燃料棒位于最外周区域中两个相对的浴缸形突出件 之间的位置时，在该位置上的圆筒形件也可被除去，在该位置代之以 第一支承件以充分减小压力损失。
如上所述，可以充分地减小位于第一长度短的燃料棒的上端以上 的第一燃料定位件的压力损失，同时象通常那样可以保证第一燃料定 位件的结构强度而与第一长度短的燃料棒的布置无关。
(2)为了实现上述的第一个目的，按照本发明，也提供一种燃料 组件，它包括：
多个位于方形点阵中的燃料棒，这些燃料棒包括多根长度短的燃 料棒，其中每一根的燃料有效长度短于其余那些燃料棒中的每一根的 燃料有效长度；
至少一根水棒，它布置在可布置一根或多根燃料棒的一个区域 中；以及
多个燃料定位件，其设置在沿轴向的多个位置上，用于固定多根 燃料棒和至少一根水棒，使其相互的径向间距保持不变；
其中，所述多根长度短的燃料棒包括至少一根第一长度短的燃料 棒，其布置在方形点阵的最外周区域中；
所述多个燃料定位件中的每一个包括多个相互连接的，在其中分 别插入燃料棒的圆筒形件，以及一个用于包围所述多个圆筒形件的最 外周的带件；以及
所述多个燃料定位件包括位于所述至少一根第一长度短的燃料 棒的上端以上的第一燃料定位件，以及所述第一燃料定位件中的至少 一个的结构使得位于与所述至少一根第一长度短的燃料棒有关的第 一点阵位置上的一个圆筒形件被省略，代之以第二支承件，其用于将 所述多个圆筒形件中的两个邻近于所述最外周区域中所述第一点阵 位置两侧的第一圆筒形件连接于所述多个圆筒形件中位于第一点阵 位置以内且与其邻近的一个第二圆筒形件。
当多个燃料定位件设置在沿轴向的多个位置上时，在位于所述至 少一根第一长度短的燃料棒的上端以上的第一燃料定位件中，与所述 至少一根第一长度短的燃料棒有关的第一点阵位置上不存在燃料棒。 因此，通过省略位于第一点阵位置的圆筒形件，可以减小在燃料组件 中向上流动的冷却剂的流动阻力，从而充分减小压力损失。
圆筒形件的省略使位于方形点阵最外周第一点阵位置上的圆筒 形件的布置不连续，但是，通过将在最外周区域中的第一点阵位置两 侧的两个第一圆筒形件借助第二支承件连接于第一点阵位置向内且 与其邻近的第二圆筒形件，使这两个第一圆筒形件通过第二支承件相 互固定。由于这种结构，使带件传递的负荷可以被相互固定连接的两 个第一圆筒形件、第二支承件和第二圆筒形件构成的连接结构接受。
这使得第一燃料定位件的结构强度基本上相当于在第一点阵位 置上存在圆筒形件的燃料定位件的结构强度。第二支承件在布置时可 以不考虑浴缸形突出件的布置，因此，与现有技术的结构不同，即使 当第一短长度燃料棒位于最外周区域中两个相对的浴缸形突出件之 间的位置时，在该位置上的圆筒形件也可被除去，在该位置代之以第 一支承件以充分减小压力损失。
如上所述，可以充分地减小位于第一长度短的燃料棒的上端以上 的第一燃料定位件的压力损失，同时象通常那样可以保证第一燃料定 位件的结构强度而与第一长度短的燃料棒的布置无关。
(3)在(1)和(2)所述的本发明的结构中，第一或第二支承件的横截 面最好小于圆筒形件的横截面。
(4)在(1)和(2)中所述的本发明的结构中，所述至少一个第一燃料 定位件最好在所述两个第一圆筒形件中的一个和第一或第二支承件 之间的连接部分上包括弹簧加压装置，其用于向一弹簧施加压力，该 弹簧用于固定两个圆筒形件中的所述一个中插入的燃料棒。由于这种 结构，可以增大在燃料定位件中布置燃料棒固定弹簧时的自由度。
(5)在(1)和(2)中所述的本发明的结构中，所述多个长度短的燃料 棒最好包括布置在邻近于所述至少一根水棒的一个区域中的至少一 根第二长度短的燃料棒。
每个所述多个燃料定位件包括一个水棒保持件，该水棒保持件与 所述多个圆筒形件中布置在方形点阵的最内周区域中的那些相连接， 以便固定所述至少一根水棒；以及
所述至少一个第一燃料定位件的结构使得一个位于与所述至少 一个第二长度短的燃料棒有关的第二点阵位置上的圆筒形件被省略， 代之以一个第三支承件，其用于将所述多个圆筒形件中的位于方形点 阵中所述第二点阵位置以外且与其邻近的两个第三圆筒形件连接于 所述水棒保持件。
(6)在(1)和(2)中所述的本发明的结构中，每个所述多个燃料定位 件最好包括多个设置在所述带件上的第一突出件，所述第一突出件在 方形点阵的最外周区域中两个相邻圆筒形件之间突出，以便引入冷却 剂流；以及
所述至少一个第一燃料定位件的结构使得可以省略至少一个邻 近于第一或第二支承件的突出件。
第一突出件在每个燃料定位件中的设置有效地将燃料组件中的 冷却剂流尽可能多地引向燃料棒侧，因而改善了燃料棒的冷却效果， 提高了临界功率特性。在位于长度短的燃料棒的上端以上的第一燃料 定位件中，在设置第一或第二支承件的第一点阵位置上不存在燃料 棒。因此，第一突出件在第一或第二支承件附近的设置不那么有效。 出于这个原因，通过省略邻近于第一或第二支承件的第一突出件，可 以增加由于其突出形状引起的压力损失，从而减小压力损失。
(7)在(6)中所述的本发明的结构中，所述至少一根第一长度短的 燃料棒最好布置在除了方形点阵四角以外的最外周区域中。改善临界 功率特性的效果在方形点阵的最外周区域中四角上最大，而在最外周 区域中的其它部分上变得较小。
因此，在除了最外周区域中的四个角以外，在与第一长度短的燃 料棒有关的点阵位置上设置第一或第二支承件的情形中，即使省略邻 近于支承件的突出件也不会显著减小改善临界功率特性的效果。也就 是说，在除了最外周区域中的四个角以外，与第一长度短的燃料棒有 关的点阵位置上设置第一或第二支承件的情形中，上述对突出件的省 略更为有效。
(8)为了实现上述第二个目的，按照本发明，提供一种燃料组件， 它包括：
多根位于方形点阵列中的燃料棒，所述燃料棒包括多根短长度燃 料棒，每根具有的燃料有效长度短于其余所述燃料棒中每一根的燃料 有效长度；
至少一根水棒，它设置在一个区域中，在所述区域中可布置一根 或多根所述燃料棒；以及
多个燃料定位件，它们设置在沿轴向的多个位置上，用于固定所 述多根燃料棒和所述至少一根水棒，使其相互的径向间隔保持不动；
其中，所述多根短长度燃料棒包括布置在所述方形点阵列最外周 区域中的至少一根第一短长度燃料棒；以及设置在相邻于所述至少一 根水棒的点阵位置上的至少一根第二长度短的燃料棒；
每个所述多个燃料定位件包括多个相互连接的，其中准备分别插 入燃料棒的圆筒形件，以及第一环形弹簧，每个第一环形弹簧设置在 一对所述多个圆筒形件之间的接合部分上，用于向插入所述相邻的圆 筒形件中的燃料棒加压；
所述多个燃料定位件包括位于第一和第二长度短的燃料棒的上 端以上的第一燃料定位件，以及第一燃料定位件中的至少一个的结构 使得所述多个圆筒形件中位于与第一和第二长度短的燃料棒有关的 第一和第二点阵位置上的那些被省略；
所述多个圆筒形件中位于邻近所述第二占阵位置的那些圆筒形 件中的每一个在第二点阵位置侧有一个第二环形弹簧，其用于压迫圆 筒形件中的燃料棒；以及
设置在邻近于第二点阵位置的点阵位置上的所述多个第二环形 弹簧受到一个设在第二点阵位置上的弹簧加压件的支承。
在位于第一和第二长度短的燃料棒的上端以上的至少一个第一 燃料定位件中，通过省略位于第一和第二点阵位置上的不必要的圆筒 形件可以减少压力损失。
由于除去了在第一燃料定位件中设置在第一和第二点阵位置上 的圆筒形件，因而可能要求重新考虑环形弹簧在燃料定位件上的布 置。在这种情形中，往往可以使第二环形弹簧与第一环形弹簧种类相 同，所述第一环形弹簧处于在邻近第二点阵位置的点阵位置上多个圆 筒形件中的每一个的第二点阵位置侧，用于压迫圆筒形件中的燃料 棒。
顺便讲一讲，环形弹簧的基本结构使得在燃料棒未插入其间装有 环形弹簧的相邻圆筒形件中的状态下，它不产生任何压力。与此相关， 由于在第二点阵位置侧不存在燃料棒，因而使所述多个第二环形弹簧 中的每一个在第二点阵位置侧都是自由的，因此，它并不产生压力。 为了克服这种缺陷，按照本发明，在第二点阵位置上设置弹簧加压件。 弹簧加压件支承所述多个自由的第二环形弹簧，使第二环形弹簧产生 对有关燃料棒的压力。
(9)在(8)中所述的本发明的结构中，在所述至少一个第一燃料定 位件中的弹簧加压件最好包括插入所述多个第二环形弹簧的环中的 多个弹簧固定部分，其用于分别固定所述多个第二环形弹簧，以及多 个弹簧加压部分，它们从外周侧与所述多个第二环形弹簧的环接触， 以便支承所述多个第二环形弹簧，使所述多个第二环形弹簧分别产生 对有关燃料棒的压力。
(10)在(9)中所述的本发明的结构中，所述多个弹簧固定部分最好 包括多个弹簧固定突出件，所述多个弹簧加压部分最好包括弹簧加压 突出件；以及
所述多个弹簧固定突出件全部沿一个方向突出，至少一个弹簧加 压突出件沿相反的方向突出。
弹簧固定突出件和弹簧加压件的弹簧加压突出件基本是通过将 弹簧加压件的底板部分切成舌形而形成的。使弹簧加压突出件从外周 侧接触第二环形弹簧的环，因而需要使弹簧加压突出件在弹簧加压件 的内侧比插入环形弹簧的环中的弹簧固定突出件突出得更多。因此， 如果使所有弹簧加压突出件的突出方向与弹簧固定突出件的突出方 向相同，那么，沿每个弹簧加压突出件两侧的切入量必须较大，因而 弹簧加压件的相当于弹簧加压突出件的未切的根部的一个部分的宽 度变得较小。这就难于保证反抗第二环形弹簧的压力的足够强度和刚 度。
为了克服这种问题，按照本发明，至少一个弹簧加压突出件的突 出方向与弹簧固定突出件的突出方向相反。这有效地克服了上述问 题，保证了足够的强度和刚度。
(11)在(9)中所述的本发明的结构中，所述多个弹簧固定部分最好 包括多个弹簧固定突出件，所述多个弹簧加压部分最好包括多个弹簧 加压突出件；以及
所述多个弹簧加压突出件中的至少一个的结构使得其前端连接 于弹簧加压件的底板部分的与弹簧加压突出件的前端相对的一个部 分。
由于至少一个弹簧加压突出件的结构使得其根部和前端与底板 部分连为整体，因而可以保证反抗第二环形弹簧的压力的足够强度和 刚度。
(12)在(8)中所述的本发明的结构中，至少一个第一燃料定位件最 好还包括一个水棒保持件，其用于将至少一根水棒保持在径向上；弹 簧加压件连接于水棒保持件。由弹簧加压件和水棒保持件构成的结合 体可以支承在第二点阵位置侧是自由的第二环形弹簧，使第二环形弹 簧产生对燃料棒的压力，它也可以将所述至少一根水棒保持在径向 上。
(13)在(8)中所述的本发明的结构中，所述至少一个第一燃料定位 件的弹簧加压件最好用作一个用于将所述至少一根水棒保持在径向 上的水棒保持件。
(14)在(8)中所述的本发明的结构中，所述多个第二环形弹簧最好 设置在所述多个圆筒形件的邻近排方向和列方向上的第二点阵的两 个圆筒形件的第二点阵侧上。
(15)为了实现上述第二个目的，按照本发明，提供一种燃料组件， 它包括：
多个位于9排×9列的方形点阵中的燃料棒，这些燃料棒包括多 根长度短的燃料棒，其中每根的燃料有效长度短于其余燃料棒中的每 一根的燃料有效长度；
两根水棒，它们布置在所述方形点阵的一个3排×3列的阵列中 的一个区域中，在该区域中可布置7根燃料棒；以及
多个燃料定位件，它们布置在沿轴向的多个位置上，用于固定所 述多根燃料棒和水棒，使其相互的径向间隔保持不动；
其中，所述多根长度短的燃料棒包括四个第一长度短的燃料棒， 每根布置在由方形点阵的最外周区域构成的方形的每边中点上，以及 两根第二长度短的燃料棒，它们布置在除去设置所述两根水棒的区域 以外的3排×3列的阵列的区域中；
每个所述多个燃料定位件包括多个相互连接的准备分别插入燃 料棒的圆筒形件，以及第一环形弹簧，每个第一环形弹簧设置在所述 多个圆筒形件中的一对相邻的圆筒形件之间的接合部分上，用于压迫 插入所述相邻圆筒形件中的两根燃料棒。
所述多个燃料定位件包括位于第一和第二长度短的燃料棒的上 端以上的第一燃料定位件，至少一个第一燃料定位件的结构使得位于 与四根第一长度短的燃料棒的四个第一点阵位置上的四个圆筒形件 和位于与两根第二长度短的燃料棒有关的两个第二点阵位置上的两 个圆筒形件被省略掉；
所述多个圆筒形件的设置在与沿排的方向和列的方向上每个第 二点阵位置相邻的两个圆筒形件中的每一个在第二点阵位置侧具有 一个环形弹簧，其用于压迫圆筒形件中的燃料棒；以及
设置在与第二点阵位置相邻的两个点阵位置上的两个第二环形 弹簧受到设置在第二点阵位置上的一个弹簧加压件的支承。
(16)在(15)中所述的本发明的结构中，弹簧加压件最好具有从弹 簧加压件的外周侧向外突出的至少一个第二突出件，其用于在第二突 出件的突出方向上引入冷却剂流。
在第二点阵位置上的弹簧加压件，由于其处于不存在燃料棒的高 度上，因而无需冷却。因此，为了尽可能多地将冷却剂流围绕点阵位 置通过弹簧加压件引向其它燃料棒，第二突出件设置在弹簧加压件 上。这样可有效地利用冷却剂，从而改善冷却燃料棒的效果。
附图说明
图1的顶视图表示在按照本发明第一实施例的燃料组件中位于 长度短的燃料棒上端以上的第一燃料定位件的结构；
图2的垂直剖视图表示使用图1所示的燃料定位件的燃料组件的 结构；
图3是沿图2中A-A线的横剖图；
图4的顶视图表示位于长度短的燃料棒上端以下的燃料定位件 的结构，其用于按照第一实施例的燃料组件中；
图5的立体图表示在图1所示的燃料定位件中的支承件的结构；
图6的顶视图表示图1所示的燃料定位件的变型，其中，与第一 长度短的燃料棒有关的点阵位置位于相对的两个浴缸形突出件之间；
图7的顶视图表示按照本发明第二实施例的燃料定位件的结构；
图8的顶视图表示图7所示的燃料定位件的变型，其中设置有支 承件，每个支承件大致为类似于栅元的圆筒形；
图9的顶视图表示按照本发明第三实施例的燃料定位件的结构；
图10的顶视图表示图9所示燃料定位件的变型，其中，支承件 设置在与第二长度短的燃料棒有关的点阵位置上，弹簧支承件从与第 一长度短的燃料棒有关的点阵位置上除去；
图11的顶视图表示图9所示的燃料定位件的变型，其中，连接 于水棒保持板的支承件被形成的形状类似于在与第一长度短的燃料 棒有关的点阵位置上的支承件的形状；
图12的顶视图表示按照本发明的第四实施例的燃料定位件的结 构；
图13的顶视图表示图1所示燃料定位件的变型，其用于包括方 形水棒的燃料组件；
图14的顶视图表示在按照本发明第五实施例的燃料组件中位于 长度短的燃料棒上端以上的燃料定位件；
图15的横剖图表示图14所示的燃料定位件的详细结构；
图16的立体图表示在图15所示燃料定位件中的水棒保持件和栅 元之间的接合部分附近的结构；
图17的立体图表示图14所示燃料定位件中的弹簧加压件和栅元 之间的接合部分附近的结构，图中零件部分地被切去；
图18的立体图表示对比实例中的弹簧加压件和栅元之间的接合 部分附近的结构，图中零件部分地被切去；
图19的立体图表示图17所示结构的第一变型中的弹簧加压件和 栅元之间的接合部分附近的结构，图中零件部分地被切去；
图20的立体图表示图17所示结构的第二变型中的弹簧加压件和 栅元之间的接合部分附近的结构，图中零件部分地被切去；
图21的放大剖视图表示图14所示结构的变型，其中在弹簧加压 件上设有流动阻力板；
图22的顶视图表示按照本发明第六实施例的燃料定位件的结 构；
图23的顶视图表示图14或22所示的燃料定位件的变形的基本 结构，其中，三个或更多的环形弹簧受到弹簧支承件的支承：
图24的顶视图用于说明在燃料组件中位于长度短的燃料棒上端 以上的燃料定位件中引起的问题。

下面对照附图描述本发明的实施例。
第一实施例
现在对照图1至6描述本发明的第一实施例。表示该实施例的燃 料组件结构的垂直剖视图表示在图2中，沿图2中A-A线的横剖图 表示在图3中。
现在对照图2和3，燃料组件1包括74根填装着燃料芯块(未画 出)的燃料棒2，它们位于9排×9列的方形点阵中；两根水棒3，其 布置在可以布置7根燃料棒2的区域中；燃料定位件4，其用于固定 燃料棒2和水棒3，使其相互的径向间距保持不动；一个上系板5和 一个下系板6，其用于分别固定由燃料棒2构成的燃料棒束的上端部 分和下端部分；以及一个燃料槽箱8，其用于覆盖上述结构的外周部 分。
燃料棒2包括标准长度的燃料棒2a，每根具有标准的燃料有效长 度(燃料芯块填装长度)；以及长度短的燃料棒2b，每根的有效长度 短于标准长度燃料棒2a的有效长度。长度短的燃料棒2b包括布置在 方形点阵的最外周区域中的四根第一长度短的燃料棒2b1，以及布置 在邻近于水棒3的区域中的两根第二长度短的燃料棒2b2。
燃料定位件4设置在沿轴向布置的多个位置上。如图3所示，74 根燃料棒2包括长度短的燃料棒2b，其燃料有效长度短，因而在燃料 组件1的下部上的燃料定位件4处填装长度短的燃料棒2b的点阵位 置，在燃料组件1的上部上的燃料定位件变得没有燃料棒。为了这个 原因，位于长度短的燃料棒2b上端以上的燃料定位件4b的结构设计 得与位于长度短的燃料棒2b上端以下的燃料定位件4a的结构稍有不 同。图4和1分别是上述燃料定位件4a和4b的结构的顶视图。
现在参阅图4和1，每个燃料定位件4a和4b包括大量圆筒形件 (栅元)9(定位件4a有74个，定位件4b有70个)，它们设置在相 应于燃料棒2的方形点阵的9排×9列的方形点阵中，并相互焊接起 来，燃料棒2分别插入其中；一个方形带件(带)11，其包围接合起 来的栅元9的外周；水棒保持件12，每个形成Ω形横截面，它们焊接 在栅元9中设置在最内周区域内的那些栅元上，用于在径向和在轴向 上保持水棒3，大致四分之一圆的水棒保持件13；以及水棒保持弹簧 14，其设置在水棒保持件13上，施加压力以保持水棒3。
大致形成圆筒形的栅元9包括两个用于固定燃料棒2的凸起9a； 和一个弹簧支承部分(未画出)，其设置在与相邻栅元9接合的部分 上，用于适当地支承环形弹簧10，以压迫插入栅元9中的燃料棒2。 应当注意的是，环形弹簧和弹簧支承部分的结构在图中虽未详细画 出，但是却公开于，例如，日本专利公开文本第平6-273560号中。
方形的带11，其四边相互焊接起来，包括许多流动阻力板15， 它们每个都是弯曲的，以便在方形点阵最外周区域中相邻栅元9之间 突出，从而引导冷却剂流；8个浴缸形突出件16在方形带16的每边 设置两个，每个突出件在燃料槽箱8侧突出，与燃料槽箱8接触。
本实施例的特征在于燃料定位件4b的结构。也说是说，位于与 第一长度短的燃料棒2b1相关的第一点阵位置7a上的栅元9被省略， 在点阵位置7a上代之以支承件17。支承件17将在方形点阵外周区域 中与第一长度短的燃料棒2b1有关的第一点阵位置7a的两侧相邻的 两个栅元9A和9B连接于带11。
图5的立体图表示支承件17的结构。现参阅图5，支承件17的 形状类似于垂向分开八边形柱体而得到的两个半部之一的形状。如图 1所示，虽然为清楚起见并未画出，但是支承件17在与相邻的栅元9A 的接合部分包括一个弹簧支承部分，其用于适当地支承环形弹簧10 以固定在栅元9A中插入的燃料棒2，向环形弹簧10施加一个压力。 应当注意的是，虽然在图中并未详细画出，但是弹簧支承部分的结构 公开在，例如，日本专利公开文本第平2-163695号中。
在燃料定位件4b中，设置在与第二长度短的燃料棒2b2有关的 点阵位置上的栅元9原样留置，但是，由于在栅元9中未插入燃料棒， 因而对栅元9是不必要的环形弹簧10被从栅元9除去。
具有上述结构的本实施例的燃料组件具有下述效果：
(1)降低压力损失
这个效果将对照一个对比实例描述，在对比实例中在燃料组件1 中位于第一短长度燃料棒2b1的上端以上设置燃料定位件，该定位件 具有与燃料定位件4a相同的结构，其中在图4所示的全部点阵位置上 都设置栅元9而并未省略。在这个对比实例中，由于在与第一长度短 的燃料棒2b1有关的点阵位置上不存在燃料棒而在这些点阵位置上不 必要设置的栅元9仍设置在这些点阵位置上，因此相应地增加了压力 损失。
与此相反，在本实施例中的燃料定位件4b中，在与第一长度短 的燃料棒2b1有关的第一点阵位置7a上的栅元9被省略，如图1所示， 在第一点阵位置7a上代之以支承件17，每个支承件形成半八边形柱 体形状。因此，在燃料组件1中向上流动的作为冷却剂的水的流动阻 力显著降低，从而可以显著降低压力损失。
(2)获得结构强度
这个效果将对照上述对比实例描述。如上所述，在对比实例的 燃料定位件(其结构与图4所示燃料定位件4a相同)中，所有与包围 定位件外周的带11接触的栅元9连续地相互接触，从而保持整个定位 件的结构强度。
例如，如果在地震的情况下或在处置燃料组件时外力通过燃料槽 箱8作用在燃料定位件上，那么，负荷首先传至设在带11上的8个浴 缸形突出件16上。其后，负荷通过带11传至方形点阵最外周区域中 与带11内侧接合的栅元9，然后顺序传至设置在方形点阵的内周侧的 栅元9(见图4)。这样，对于对比实例中的燃料定位件来说，由于 栅元9在负荷传递路径上相继布置而形成整体，从而得到保证整体结 构强度的效果，因而可以充分地保证整个燃料定位件的结构强度。
与此相反，对于本实施例的燃料定位件4b来说，如图1所示， 由于在方形点阵每边上的栅元9A和9B之间的一个栅元9被省略，因 而在最外周区域中的栅元9的布置在栅元9A和9B之间的位置上变得 不连续。但是，在本实施例中，由于两个栅元9A和9B借助支承件 17相互接合，因而栅元9A和9B通过带11相互刚性固定。因此，如 上所述，当负荷从带11传来时，负荷可以被固定的两个栅元9A和9B 及支承件17构成的接合结构接受，因此，燃料定位件4b可保证基本 上相当于对比实例中的燃料定位件的结构强度。在对比实例中在栅元 9A和9B之间的位置上设有栅元9。
(3)在设计长度短的燃料的布置时获得自由度
如(1)和(2)两段所述，本实施例的燃料定位件4b可以有效地降低 压力损失，同时保证整个定位件的结构强度。即使与第一长度短的燃 料棒2b1有关的点阵位置处于在方形点阵最外周区域中的任何位置 上，也可以取得这样的效果。换言之，按照本实施例，可以保证设计 中的自由度。
在包括长度短的燃料棒的燃料组件设计中，如上所述，根据燃料 组件所需要的核特性，可以考虑长度短的燃料棒的各种布置。因此， 例如，可以考虑在方形点阵最外周区域中两个相对的浴缸形突出件16 之间的一个位置上布置第一长度短的燃料棒2b1。
在这种情形中，例如，在日本专利公开文本第平6-3473号所公 开的现有技术结构中，由于在两个相对的浴缸形突出件16之间的所 有点阵位置上都不能省略栅元9，因而不能显著降低压力损失。另一 方面，如果要优先考虑降低压力损失，那么，长度短的燃料棒就不能 布置在两个相对的浴缸形突出件16之间的所有点阵位置上，因而使 燃料组件设计的自由度受到相应的限制。
与此相反，在这样的情形中，本实施例中的燃料定位件4b可以 按照与第一长度短的燃料棒2b1有关的点阵位置的布置情况改成如图 6所示的燃料定位件4bA，其中，位于两个相对的浴缸形突出件16之 间的点阵位置上的栅元9被省略，在该点阵位置上代之以支承件17。 因此，与具有现有技术结构的燃料定位件不同，即使与第一长度短的 燃料棒2b1有关的点阵位置处于方形点阵最外周区域中两个相对的浴 缸形突出件16之间，也可以显著降低压力损失，同时保证燃料定位 件的强度。
如(1)至(3)段所述，按照本实施例中的燃料定位件4b，可以显著 降低位于长度短的燃料棒上端以上的燃料定位件4b的压力损失，同 时又能象通常那样保证燃料定位件4b的结构强度而与第一长度短的 燃料棒2b1有关的点阵位置的布置无关。
(4)获得弹簧布置设计的自由度
如上所述，用于压迫燃料棒2的公知的环形弹簧10基本设置在 相邻的栅元9之间，其作用是在燃料棒2分别插入栅元9中时产生压 力。因此，如果用于施加弹簧压力的装置不设置在支承件17上(支 承件17则设置在与长度短的燃料棒2b1有关的点阵位置上)，那么， 设置在支承件17和相邻的栅元9A之间的接合部分上的环形弹簧10 的支承件17的那一侧就成为自由端，其后果是，环形弹簧10不能实 现压迫插在栅元9A中的燃料棒2的功能。
因此，为了压迫栅元9A中的燃料棒2，环形弹簧10必须设置在 栅元9A和邻近于栅元9A的与支承件17相对的一部分之间。因此， 在整个定位件中的弹簧布置必须作为整体重新加以考虑。这就相当大 地限制了设计工作。
但是，在本实施例中，在支承件17上设置的弹簧支承部分支承 用于压迫燃料棒2的环形弹簧10并且将压力施加在环形弹簧10上。 因此，使栅元9A中的环形弹簧10可以就象在图4所述燃料定位件4a 中那样发挥作用，从而可以提高布置环形弹簧10的自由度，保证设 计自由度相当于图4所示燃料定位件4a中的设计自由度。
第二实施例
现对照图7至8描述本发明的第二实施例。本实施例的特征在于， 在位于第一长度短的燃料棒2b1上端以上的燃料定位件中改变了弹簧 布置和支承件的形状。
图7的顶视图表示本实施例中燃料定位件204b的结构。在燃料 定位件204b中，与第一实施例中对照图1所示燃料定位件4b中的零 件共同的零件使用相同的标号，这里不再赘述。
图7所示的燃料定位件204b与图1所示的燃料定位件4b的不同 之处在于，在与第二长度短的燃料棒2b2有关的第二点阵位置7b上 的栅元9被省略，在第二点阵位置7b上代之以支承件218。支承件 218将方形点阵中第二点阵位置7b外侧且与其邻近的两个栅元9C和 9D连接于水棒保持件12。支承件218形成大致八边形柱体形状，就 结构而言不必要的侧向部分被切除，以便尽可能减小压力损失。
在燃料定位件204b中，支承件217用作将在与第一长度短的燃 料棒2b1有关的点阵位置两侧邻近的两个栅元9A和9B连接于带11 的支承件，在支承件217的结构中，弹簧支承部分被从图1所示的支 承件17上除去。对于这种结构，由于环形弹簧10不设置在支承件217 上，因而在整个燃料定位件中的弹簧布置得到改变，使支承件218具 有两个弹簧支承部分(未画出)，其适于支承两个环形弹簧10，以便 压迫插在栅元9C和9D中的燃料棒2，并且将压力施加在环形弹簧10 上。更具体来说，在支承件218的栅元9C和9D之间的接合部分上简 单地设置两个公知的弹簧支承部分，它们具有与用于栅元9的支承部 分相同的结构。本实施例的其它结构与第一实施例基本相同。
按照本实施例，除了与第一实施例相同的效果以外，还具有简化 结构的效果，这是由于支承件217没有弹簧支承部分的缘故。
虽然在第二实施例中采用形成八边形柱体形状的支承件217，但 是本发明并不限于此。例如，支承件217可以形成另一种形状，如半 圆筒体(一部分周长部分被切除)，该形状具有的厚度与栅元9的厚 度相同。这具有以下效果：
一般来说，栅元9是通过将具有一定外径和一定厚度的圆管切成 一定长度，并加工切出的坯件以形成凸起9a和弹簧支承部分的切口 而制成的。这里，如果所使用的支承件217形成具有与栅元9相同厚 度的半圆筒体形状，那么，这样的支承件217A可以使用用于形成栅 元9的圆管材料制造。通过使支承件217A和栅元9使用相同的圆管 材料，这可以降低制造成本。从降低压力损失的观点来看，支承件217A 的柱体形状的周长应尽可能地短，其长度范围应能无问题地将支承件 217A焊接在相邻的栅元9上。
另外，可以使用的支承件217A可形成类似栅元9的大致的圆筒 形状。图8的顶视图表示包括上述支承件217A的燃料定位件204bA 的结构。支承件217A将与第一长度短的燃料棒2b1有关的点阵位置 7a两侧邻近的栅元9A和9B连接于带11，支承件217A也连接于栅元 9E，该栅元设置在方形点阵中第一点阵位置7a以内且与其邻近。
另外，在燃料定位件结构强度允许的厚度范围内，支承件217制 得尽可能薄，以便使横截面积小于栅元9的横截面积，从而降低压力 损失。
大致形成圆筒形状的支承件217A利用具有一定厚度的圆管制 成，该管与形成栅元9的圆管不同，或者使用用于形成栅元9的圆管 制成，磨削管的内表面以加大内径(即，减小厚度)。在后一种情形 中，通过在支承件217A和栅元9之间共用圆管材料，可以获得降低 制造成本的效果。
应当注意的是，在本实施例中的支承件217A的横截面形状并不 限于圆筒形状，当然也可以为多边形形状，只要其满足支承件217A 的横截面小于栅元9的横截面的要求即可。
另外，支承件217A可以制成一种构件，该构件具有与支承件218 相同的横截面形状，只是不设置用于支承环形弹簧10的弹簧支承部 分。在制造支承件218时，具有与支承件218相同横截面形状的构件 217(替代支承件217A)可以通过冲压或弯曲与支承件218的厚材料 相同的厚材料制成。这样，在(替代支承件217A的)构件和支承件 218之间共用原材料，可以有效地降低制造成本。在这样共用原材料 时，支承件218的形状并不局限于多边柱体形状，当然也可以是薄圆 筒形或部分周边部分被切除的圆筒形状。
第三实施例
现在对照图9至11描述本发明的第三实施例。本实施例的特征 在于：在位于第一长度短的燃料棒2b1上端以上的燃料定位件中，支 承件的形状和支承结构有了进一步的变化。图9的顶视图表示本实施 例中的燃料定位件304b的结构。在燃料定位件304b中，与对照图1 描述的第一实施例的燃料定位件4b中零件相同的零件使用相同的标 号，这里不再赘述。
图9所示的燃料定位件304b与图1所示的燃料定位件4b的不同 之处在于：位于与第一长度短的燃料棒2b1有关的第一点阵位置(见 图3)的支承件17被支承件317所替代。支承件317将两个栅元9A 和9B及栅元9E相互连接，栅元9A和9B在方形点阵最外周区域中 与第一长度短的燃料棒2b1有关的第一点阵位置7a两侧相邻，栅元 9E在方形点阵中的第一点阵位置7a以内且与其邻近。总之，不接合 在带11上的支承件317接合于相互连接的栅元9A，9B和9E。
采用这种结构，整个燃料定位件具有图9所示的结构，其中，在 从方形点阵最外周算起的第二层中的每个栅元9在其周围间隔90°的 四个位置上固定地连接于四个相邻的栅元或三个相邻的栅元和一个 支承件317。与第一实施例中的支承件17一样，支承件317被形成下 述形状，即，通过垂向分开具有八边形横截面的柱体而得到的两个半 部中的一个的形状。虽然并未详细画出，与支承件17一样，支承件 317在与相邻栅元9A接合部分上包括一个弹簧支承部分，其用于适当 地支承环形弹簧10，以便固定插在栅元9A中的燃料棒2，以及将压 力作用在环形弹簧10上。其它结构与第一实施例一样。
与第一实施例的燃料组件一样，具有上述结构的本实施例的燃料 组件具有下述效果：
(1)降低压力损失
在本实施例的燃料定位件304b中，在与第一长度短的燃料棒2b1 有关的第一点阵位置7a上的栅元9被省略，在第一点阵位置上代之以 支承件317，每个支承件317形成半八边形柱体形状。因此，在燃料 组件1中向上流动的作为冷却剂的水的流动阻力显著降低，因而可以 显著降低压力损失。
(2)获得结构强度
在本实施例的燃料定位件304b中，如图9所示，由于在方形点 阵每边上的栅元9A和9B之间一个栅元9被省略，因而在栅元9A和 9B之间的位置上，在最外周区域中栅元9的布置变得不连续。但是， 在本实施例中，由于两个栅元9A和9B在内周侧借助支承件317连接 于相邻的栅元9E，因而两个栅元9A和9B通过栅元9E相互刚性地固 定。因此，当负荷从带11传来时，负荷可以被固定连接的两个栅元 9A和9B，支承件317及栅元9E组成的接合结构接受。因此，燃料定 位件304b可以保证与那种栅元9设在栅元9A和9B之间的点阵位置 上的燃料定位件基本相当的结构强度。
(3)获得在长度短的燃料棒布置的设计中的自由度
在本实施例的燃料定位件304b中，即使与第一长度短的燃料棒 2b1有关的点阵位置位于方形点阵最外周区域的任何位置上，在该点 阵位置上的栅元9都可以省略，而在该点阵位置上代之以支承件317。 因此，与日本专利公开文本第平6-3473号所公开的燃料定位件不同， 即使与第一长度短的燃料棒有关的点阵位置位于方形点阵最外周区 域中两个相对的浴缸形突出件16之间，也可以省略在上述点阵位置 上的栅元9，因而可以显著降低压力损失，同时保证燃料定位件的强 度。
(4)获得在弹簧布置的设计中的自由度
在本实施例的燃料定位件304b中，设在支承件317上的弹簧支 承部分支承环形弹簧10以压迫燃料棒2并将压力作用在环形弹簧10 上。因此可以保证弹簧布置中的自由度，使其相当于在与第一长度短 的燃料棒2b1有关的第一点阵位置7a上设有栅元9的燃料定位件中 的弹簧布置自由度。
应当注意的是，第三实施例可以有各种变型而并不背离其基本结 构。下面描述其中的一些变型。
图10的顶视图表示燃料定位件304bA的结构，其中，与第二实 施例一样，支承件318设置在与第二长度短的燃料棒2b2有关的点阵 位置上，另外，从支承件317除去弹簧支承部分。
如图10所示，两个栅元9C和9D相邻地设置在方形点阵中与第 二长度短的燃料棒2b2有关的第二点阵位置7b的外周侧上，为了将 这两个栅元9C和9D连接于水棒保持件12，设置了支承件318；它大 致形成圆筒形状。同样，由于支承件317A没有弹簧支承部分，因而 在整个定位件中的弹簧布置有所变化，支承件318具有两个弹簧支承 部分，其适于压迫插在栅元9C和9D中的燃料棒2而支承两个环形弹 簧10并将压力作用在环形弹簧10上(象第二实施例一样，简单地设 置两个公知的弹簧支承部分)。这种变型可简化结构，这是由于支承 件317没有弹簧支承部分的缘故。
在图10所示的变型中的燃料定位件中，支承件317A可以形成一 个(部分周边部分被切除的)半圆筒形形状，其厚度与栅元9的厚度 相同。在这种情形中，支承件317A可以使用用于形成栅元9的圆管 材料制造。这样通过在支承件317A和栅元9之间共用圆管材料，可 以降低制造成本。从降低压力损失的观点来看，在将支承件317A无 问题地焊接于邻近的栅元9所要求的长度范围内，支承件317A的圆 筒形状的长度最好尽可能地短。
支承件317A和318A的形状可以制得类似于支承件318的形状。 图11的顶视图表示包括具有上述结构的支承件317A和318A的燃料 定位件304bB的结构。如图11所示，支承件317B和318A，每个形 成部分周长部分被切除的圆筒形形状，其横截面形状相同。这些支承 件317B和318A相互基本相似，只是支承件317B没有用于支承环形 弹簧10以压迫插入栅元9C和9D中的燃料棒2的弹簧支承部分。因 此，在制造支承件318A时，在本变型中具有相同横截面形状的支承 件317B可以通过冲压或弯曲与支承件318A的原材料相同的原材料制 成，这样，在支承件317B和318A之间共用原材料，可以降低制造成 本。
第四实施例
下面对照图12描述本发明的第四实施例。本实施例的特征在于： 在位于第一长度短的燃料棒2b1上端以上的燃料定位件中，部分省略 流动阻力板。图12的顶视图表示本实施例的燃料定位件404b的结构。 在燃料定位件404b中，与对照图1描述的第一实施例的燃料定位件 4b中的零件相同的零件使用相同的标号。这里不再赘述。
图12所示的燃料定位件404b与图1所示的燃料定位件4b的不 同之处在于：在带11上形成的，用于引入冷却剂流的大量流动阻力 板15中，设在邻近于支承件17位置上的那些被省略，上述支承件17 用于在与第一长度短的燃料棒2b1有关的每个第一点阵位置7a上将 栅元9A和9B连接于带11。其它结构与第一实施例中的结构基本相 同。
具有上述结构的本实施例具有下述效果：
设在燃料定位件404b的带11上的流动阻力板15具有将燃料组 件1中的冷却剂流尽可能多地引向燃料棒2那一侧的作用，从而可改 善燃料棒2的冷却效果，提高临界功率特性。但是，流动阻力板15 的缺陷在于，由于流动阻力板15的突出形状阻挡冷却剂流动，因而 相应地增加压力损失。
顺便讲一讲，由于燃料定位件404b设置在长度短的燃料棒2b1 上端以上，因而在与长度短的燃料棒2b1有关的点阵位置上不存在燃 料棒，在这些点阵位置上代之以支承件17。因此，在这些点阵位置附 近设置流动阻力板15并不改善临界功率特性，而是引发压力损失增 加的问题。为此原因，邻近于每个支承件17的流动阻力板15可被省 略。这可以消除由于流动阻力板15的突出形状引起的压力损失的增 加，从而进一步降低了压力损失。
在第四实施例中，与第一长度短的燃料棒2b1有关的点阵位置处 于方形点阵外周区域四边上的中间位置上；与其邻近的流动阻力板15 被省略；但是，本发明并不限于此。例如，与第一长度短的燃料棒2b1 有关的点阵位置可以处于最外周区域的任何位置上，最好除去方形点 阵的四个角以外。其原因将在下文中描述。
由于流动阻力板15而对临界功率特性的改善效果在方形点阵最 外周区域中四个角上变得最大，而在最外周区域中的其它位置变得较 小。因此，在与第一长度短的燃料棒2b1有关的点阵位置处于除四个 角以外的最外周区域中，以及支承件设置在该点阵位置上的情形中， 即使邻近于支承件17的流动阻力板15被省略，改善临界功率特性的 效果并未减小那么多；而由于省略流动阻力板15引起的降低压力损 失的效果却与流动阻力板15布置无关地变大。因此，最好将与第一 长度短的燃料棒2b1有关的点阵位置设置在除四个角以外的最外周区 域，并省略设在与第一长度短的燃料棒2b1有关的点阵位置上的支承 件17附近的流动阻力板15。
在第四实施例外中，只是省略了在第一实施例结构中邻近于与第 一长度短的燃料棒2b1有关的点阵位置上的流动阻力板15；但是，本 发明并不局限于此。例如，在其它位置上的流动阻力板15可以省略， 只要由于流动阻力板15的省略对临界功率特性的作用可以接受即可。 在这种情形中，压力损失可进一步降低。另外，在第二和第三实施例 的各种结构中的流动阻力板15也可部分地省略。
在第一至第四实施例的每一个实施例中，本发明应用于燃料组 件，在燃料组件中，在可以布置7根燃料棒2的区域中布置两根水棒； 但是，本发明并不局限于此，而是可以应用于下述燃料组件，即，在 这种燃料组件中一根或三根或更多根水棒可设置在一个区域中，在该 区域可布置6根或更少根，或8根或更少根燃料棒2。
本发明也可应用于一种包括横截面为方形的方形水棒的燃料组 件。图13表示包括方形水棒的燃料组件的燃料定位件4bB，其中燃料 定位件4bB是图1所示燃料定位件4b的变型。图13所示燃料定位件 4bB与图1所示燃料定位件的不同之处在于：方形水棒保持件12A设 置在燃料定位件4bB的中央部分上，栅元9的数目相应地减少至64 个。其它结构与图1所示结构基本相同。燃料定位件4bB的效果类似 于燃料定位件4b的效果。
在第一至第四实施例中的每个实施例中，应用本发明的燃料组件 除第一长度短的燃料棒2b1以外还包括第二长度短的燃料棒2b2；但 是，本发明并不局限于此。例如，应用本发明的燃料组件中，具有标 准燃料有效长度的每根燃料棒都设置在第二点阵位置上替代第二长 度短的燃料棒，或者在第二点阵位置上不存在燃料棒。在这种情形中 可以取得相同的效果。
在第一至第四实施例中的每一个实施例中，第一长度短的燃料棒 分散地分布在方形点阵的最外周区域中，即，两个或更多第一长度短 的燃料棒在最外周区域中并不相互邻近，本发明并不局限于此。例如， 即使在两个或更多长度短的燃料棒如日本专利公开文本第平6-2373 号中所公开的那样布置在最外周区域中，在与长度短的燃料棒有关的 点阵位置上的栅元也可以被除去，在该点阵位置上代之以支承件，该 支承件类似于第一至第三实施例中的支承件17，217或317。即使在 这种情形中，所取得的强度保证效果也可以相当于上述各实施例中所 取得的强度保证效果。
第五实施例
下面对照图14至20描述本发明的第五实施例。本实施例的特征 在于：在整个燃料定位件上合理地布置必要的最少数目的一种类型的 环形弹簧。本实施例中，与第一实施例中零件相同的零件使用相同的 标号，这里不再赘述。
图14的顶视图表示本实施例中燃料定位件504b的结构。如图14 所示，本实施例的燃料定位件504b的结构使得在与第一长度短的燃 料棒有关的第一点阵位置和与第二长度短的燃料棒有关的第二点阵 位置上栅元9被除去，相应地，在燃料定位件504b上的环形弹簧10 的布置与图4所示燃料定位件4a中的情况相比完全改变了。也就是 说，相对于在同一排中与邻近水棒3的两个第二点阵位置7b之一相 邻的栅元9C及相对于在同列中与上述第二点阵位置7b相邻的栅元 9D来说，每个栅元9C和9D在第二点阵位置7b侧的一个部分上包括 公知的弹簧支承部分。在设置在栅元9C(9D)中的上述弹簧支承部 分中设有一个用于压迫插入栅元9C(9D)中的燃料棒2的环形弹簧 10A(10B)。
下面将要讲到，环形弹簧10A(10B)受到一个设在第二点阵位 置7b上的大致圆筒形的弹簧加压件19的支承，以便产生一个对插在 栅元9C(9D)中的燃料棒2的压力。在燃料定位件结构强度允许的 范围内，弹簧加压件19制得尽可能地薄。也就是说，为了降低压力 损失，弹簧加压件19的横截面制得小于栅元9的横截面。另外，弹簧 加压件19可以用与形成栅元9相同的圆管材料制成。这样通过在弹簧 加压件19和栅元9之间共用原材料可以降低制造成本。形成Ω形横截 面的水棒保持件12接合于两个弹簧加压件19中的每一个。
下面描述两个第二点阵位置7b附近的详细结构，其构成燃料定 位件504b和燃料定位件4a之间最大的区别。
(1)燃料定位件4a
图15的横剖图表示燃料定位件4a的两个第二点阵位置7b附近 的结构；图16的立体图表示在水棒保持件12和栅元9之间的接合部 分附近的结构。另外，为了描述方便，燃料棒2和水棒3另外表示在 图15中。
现在对照图15和16，水棒保持件12包括两个弹簧固定突出件 12a，其中每一个以舌状在环形弹簧10的环中突出，以便固定环形弹 簧10，以及一个弹簧加压突出件12b，它以舌状突出，以便从外周侧 接触环形弹簧10的环。
上述两个弹簧固定突出件12a和弹簧加压突出件都沿相同的方向 (在图16中向左)突出，两个弹簧固定突出件12a分别设置在弹簧加 压突出件12b的上、下方。上述弹簧固定突出件12a和弹簧加压突 出件12b是通过压力加工水棒保持件12的底部以形成相应于突出件 12a和12b的舌状件和两个窗口12c而制成的。从根部弯曲相应的舌 状件，然后对其进行矫正，从而最后制成弹簧加压突出件12b。设置 窗口12c是为了当安装环形弹簧10时提供插入环形弹簧10的空间。
准备接合于水棒保持件12的栅元9具有两个窗口9b(为简化只 画出一个)和一个突出件9c，其突出的方向与突出件12a的突出方向 相反。两个弹簧固定突出件12a与突出件9c接触。弹簧固定突出件 12a与栅元突出件9c的接触部分插入环形弹簧10的环中，因而可限 制环形弹簧10的垂向运动。另外，窗口12c和9b的两端构成防止取 出部分12c1和9b1(只是部分地画出)，以便防止环形弹簧10的脱 出。
弹簧加压突出件12b的作用是限制环形弹簧10由于其胀缩而引 起的水平位移，从而产生对插入栅元9中的燃料棒2的压力。此时， 如图15所示，在弹簧加压突出件12b和相邻的燃料棒2之间的距离 d1等于通常两根相邻燃料棒2之间的距离d2。由于这种结构，当弹 簧10受到弹簧加压突出件12b的压迫时产生的环形弹簧10的压力等 于当弹簧10固定在通常两根燃料棒2之间时产生的环形弹簧10的弹 簧压力。因此，燃料棒2可适当地固定在点阵位置7b上的栅元9中。
(11)燃料定位件504b
图17的零件部分切除的立体图表示弹簧加压件19和作为本实施 例中关键部分的燃料定位件504b中的栅元9之间的接合部分附近的 结构。现参阅图17，弹簧加压突出件19包括两个弹簧固定突出件19a 和两个弹簧固定突出件19b，它们分别用作以舌状插入环形弹簧10A 和10B的环中的弹簧固定部分，以便固定环形弹簧10A和10B；以及 两个弹簧加压突出件19C和19D，它们分别用作以舌状突出的弹簧加 压部分，以便从外周侧接触环形弹簧10A和10B的环。
上述突出件19a(19b)和19c(19d)的结构和功能分别类似于上述(1) 中描述的水棒保持件12的突出件12a和12b的结构和功能。更具体来 说，两个弹簧固定突出件19a分别设置在弹簧加压突出件19c的上、 下方；两个弹簧固定突出件19b分别设置在弹簧加压突出件19d的上、 下方。这些弹簧固定件19a和19b，以及弹簧加压突出件19c和19d 是通过下述方式制成的：压力加工弹簧加压件19的底部19g以形成相 应于突出件19a，19b和19c和19d的舌状件和四个窗口19e和19f。 通过从根部弯曲相应的舌状件，然后对其矫正，从而最后制成每个弹 簧加压突出件19c和19d。
此时，两个弹簧固定突出件19a(19b)接触在栅元9c(9D)上形成的 突出件9Cc(9Dc)，两者的接触部分插入环形弹簧10A(10B)。另外，为 防止环形弹簧10A(10B)脱出，环形弹簧10A(10B)的窗口19e的端部具 有防止脱出部分19e1(19f1)，栅元9C(9D)窗口具有防止脱出部分(为 简化而未画出)。
弹簧加压突出件19c(19d)的作用是限制环形弹簧10A(10B)由于 其胀缩引起的水平位移，以便产生对插入栅元9C(9D)中的燃料棒2的 适当压力(与上述(1)中的压力相同)。
这里，在突出件19a，19b，19c及19d和上述(1)中描述的水棒保持 件12的突出件12a和12b之间较大的结构差别是，弹簧固定突出件 19a和19b全部沿相同方向(图17中向左)突出，一个弹簧加压突出 件19d也沿相同方向突出；然而另一弹簧加压突出件19c沿相反的方 向(图17中向右)突出。
下面描述具有上述结构的本实施例的功能。
(1)反应性可控度的改善
在本实施例中的燃料组件1中，由于在9排×9列的方形点阵中 布置的燃料棒2中含有6根长度短的燃料棒2b，因而通过利用在长度 短的燃料棒2b的上侧形成的饱和水区域可以平衡比值H/U。此时， 通过在方形点阵最外周区域中的点阵位置上及在邻近于水棒的点阵 位置上布置长度短的燃料棒2b，可以象日本专利公开文本第平5- 232273号所述那样，降低空穴系数，从而更有效地改善反应性可控度。
(2)降低压力损失
由于省略了位于长度短的燃料棒2b上端以上的燃料定位件中的 第一和第二点阵位置7a和7b上的不必要的栅元9，因而可以相应降 低压力损失。另外，在每个第二点阵位置7b上设置弹簧加压件以代 替栅元9；但是，如上所述，弹簧加压件19的横截面制得小于栅元9 的横截面，因而可以降低压力损失。
(3)弹簧的合理布置
由于在燃料定位件504b中除去了栅元9以降低压力损失(见段 落(2))，因而在整个燃料定位件上环形弹簧10的布置需要改变，使 环形弹簧10A和10B分别设置在位于与两个第二点阵位置7b中每一 个的点阵位置上的栅元9C和9D的第二点阵位置7b侧的部分上，以 便压迫栅元9C和9D中的燃料棒2。通常的环形弹簧10的作用是当 燃料棒2插入一对相邻的栅元9时产生压力，因此，如果这种通常的 环形弹簧用于环形弹簧10A和10B，那么，环形弹簧10A和10B在第 二点阵位置侧上就是自由的，因而不能产生压力。
顺便讲一讲，一个一侧为自由的环形弹簧在一个点阵位置受到支 承，以便产生适当的压力的结构已经是公知的，例如，图16所示的 结构或日本专利公开文本第平6-273560号所公开的结构；但是，每 个在一侧为自由的两个环形弹簧10A和10B在一个点阵位置上受到支 承的上述结构尚未被公开。
与此相反，在本实施例中的燃料定位件504b中，由于在两个第 二点阵位置7b上设置弹簧加压件19，它包括四个弹簧固定突 出件19a及19b和两个弹簧加压突出件19c和19d，因而可以支承每 个在一侧为自由的环形弹簧10A和10B，因而产生适当的压力。这样 就可以在整个燃料定位件上合理地布置必要的最少数目(36个)的环 形弹簧10，更具体来说，只使用一种类型的弹簧。
(4)获得弹簧压力件对弹簧压力的刚度/强度
这个功能将对照对比实例来描述。图18的零件部分切除的立体 图表示在对比实例中弹簧加压件和栅元之间的接合部分附近的结构。 在图18中，与图17共同的零件使用相同的标号。
在图18所示的对比实例中，为了支承在一个第二点阵位置7b上 的一侧为自由的两个环形弹簧10A和10B。简单地设置图16所示的 两件式结构，每件都类似于日本专利公开文本第平6-273560号所公 开的结构。图18所示结构与图17所示结构的区别在于：弹簧固定突 出件19a和19b全部沿相同的方向(图18中向左)突出，两个弹簧加 压突出件19c和19d沿相同的方向(图18中向左)突出。
图18所示的这种结构具有下述缺陷，即，为了使弹簧加压突出 件19c和19d从外周侧接触环形弹簧10A和10B的环，弹簧加压突出 件19c和19d需要比插在环中的弹簧固定突出件19a和19b在弹簧加 压件19的内侧(图18中向前)更为突出。
因此，如果使全部弹簧加压突出件19c和19d的突出方向与弹簧 固定突出件19a和19b的突出方向相同，那么，弹簧加压突出件19c 和19d两侧的切出量必须较大，因而弹簧加压件19的底板部分19g 的相当于弹簧加压突出件19c的根部的桥接部19g1的宽度(或面积) 就会变小。这样就难于保证反抗环形弹簧10A的压力的足够强度和刚 度。
与此相反，按照图17所示本实施例的结构，由于一个弹簧加压 突出件19c的突出方向与弹簧固定突出件19a和19b的突出方向相反， 因而桥接部19g1的宽度(面积)就可以制得较大。这样就可以保证足 够的强度和刚度。
如上所述，按照本实施例，在燃料组件1的结构中，长度短的燃 料棒2b布置在9排×9列的方形点阵的最外周区域且邻近于水棒3， 在燃料定位件4b处，在与长度短的燃料棒2b有关的点阵位置7a和 7b上的栅元9被除去以降低压力损失。在该燃料组件1中，在一侧为 自由的两个环形弹簧10A和10B在一个第二点阵位置7b上由弹簧加 压件19支承，因而在整个燃料定位件上可以合理地布置必要的最少 数目的形状弹簧10而并不增加弹簧的类型。
由于环形弹簧10的数目选择为必要的最小值，因而可以获得进 一步降低压力损失的效果，而且由于桥接部19g1的宽度(面积)可制 得较大，因而可以获得保证反抗环形弹簧10A和10B的压力的足够强 度和刚度的效果。
在第五实施例中，弹簧固定突出件19a和19b全部沿相同方向(图 17中向左)突出，一个弹簧加压突出件19d也沿相同方向突出；而另 一个弹簧加压突出件19c沿相反方向(图17中向右)突出；但是突出 件的结构并不局限于此。
下面对照图19和20描述两种变型。图19的零件部分切除的立 体图表示按照第一种变型的在弹簧加压件和栅元之间的接合部分附 近的结构。在图19中，与图17的零件共同的零件使用相同的标号。 图19所示结构与图17所示结构的区别在于：弹簧固定突出件19a和 19b全部沿相同的方向(图19中向左)突出，而两个弹簧加压突出件 19c和19d沿相反方向(图19中向右)突出。
采用这种结构，由于桥接部19g1的宽度(面积)可以制得大于 图18所示对比实例中的桥接件，因而可以保证反抗环形弹簧10A和 10B的压力的足够的强度和刚度。也就是说，显然至少一个弹簧加压 突出件可以沿着与弹簧固定突出件的突出方向相反的方向突出。
图20的零件部分切除的立体图表示按照第二种变型的弹簧加压 件和栅元之间的接合部分附近的结构。在图20中，与图17中零件共 同的零件使用相同的标号。图20所示结构与图17所示结构的不同在 于：在图17所示结构中弹簧加压突出件19c和19d的两个相对的自由 端连接于弹簧加压件19的底板部分，即，如图19所示，突出件19c 和19d中每一个的右端和左端连接于整体成形的底板部分19g。
在第二个变型中，当环形弹簧10A和10B的压力作用于弹簧加 压突出件19c和19d时，它们可以受到连接于每个弹簧加压突出件19c 和19d两侧的底板部分19g的支承。这样就可以保证足够的强度和刚 度。
第二种变型具有另一个效果。如上所述，在图17和19所示的结 构中，弹簧加压突出件19c和19d是通过下述方式制成的：在弹簧加 压件19的底板部分19g上形成舌状件，从根部弯曲舌状件，然后矫正 舌状件。与此相反，在本实施例中，只要在弹簧加压件19的底板部 分19g上按照突出件19c和19d的两条侧线形成切割线，并压迫由切 割线包围的部分，使该部分从弹簧加压件19向内突出，这样就可以 简单地制成弹簧加压突出件19c和19d。这样就可以降低制造成本。
虽然在第五实施例中弹簧加压件19形成大致的圆筒形，但是， 本发明并不局限于此，例如，象第二实施例中的支承件218一样，弹 簧加压件19可以制成大致八边形形状，从其切除部分侧面部分以降 低压力损失。如图21所示，具有与设在带11上的流动阻力板15相同 功能的流动阻力板20可以设置在弹簧加压件19上。流动阻力板20 从弹簧加压件19的外周向外突出，以便在流动阻力板20的突出方向 上引入冷却剂流。包括流动阻力板20的结构具有下述效果。
在第二点阵位置7b上的弹簧加压件19处于不存在燃料棒2的高 度上，无需冷却。因此，为了尽可能多地将流过弹簧加压件19的冷 却剂流引向围绕点阵位置7b的其它燃料棒2，在弹簧加压件19上设 置流动阻力板20。这样可有效地利用冷却剂，从而改善燃料棒2的冷 却效果。
第六实施例
现在对照图22描述本发明的第六实施例。在本实施例中设有与 第五实施例的燃料定位件504b中的弹簧加压件不同的弹簧加压件。 与图1中的零件共同的零件使用相同的标号，并不再赘述。图22的顶 视图表示本实施例中的燃料定位件604b的结构。另外，为了使燃料 定位件604b的结构更清晰，在图中也画出水棒3。
与燃料定位件504b一样，图22所示的燃料定位件604b设置在 图2或3所示的燃料组件1中长度短的燃料棒2b上端以上。在燃料 定位件604b中，用形成伞状横截面的弹簧加压件619代替图14所示 燃料定位件504b的弹簧加压件19，因而与水棒保持件12的功能相结 合，具有弹簧加压件19的功能。
下面简述弹簧加压件619的结构。与图14所示的弹簧加压件19 一样，弹簧加压件619包括插入环形弹簧10A和10B的环中的弹簧固 定突出件(未画出)；以及从外周侧与环形弹簧10A和10B的环接触 的弹簧加压突出件619a和619b。弹簧加压件619也包括水棒固定部 分619c，其作用是在径向和轴向上固定水棒3，这与图14所示的水棒 保持件12一样。其它结构与第五实施例中的燃料定位件504b的结构 基本相同。
包括本实施例的燃料定位件604b的燃料组件，其效果相当于包 括第五实施例的燃料定位件504b的燃料组件的效果。另外，按照本 实施例，由于弹簧加压件19和水棒保持件12由弹簧加压件619取代， 因而可以减少零件数目，从而降低制造成本；也可以减小相邻于水棒 3的部分的横截面，从而进一步降低压力损失。
在第六实施例中，弹簧加压突出件619a及619b的结构和弹簧加 压突出件并不局限于图17所示的结构，而也可以类似于图19或20 所示的结构。
在第五和第六实施例中以燃料棒2位于9排×9列的方形点阵中 的燃料组件为例进行描述；但是，本发明也可应用于具有8排×8列 或10排×10列的方形点阵，或排数和列数不同的矩形点阵的燃料组 件中。即使在上述燃料组件中，如果在一个点阵位置上需要支承两个 环形弹簧，也可以应用本发明的构思，取得相同的效果。
在具有9排×9列方形点阵的燃料组件中，环形弹簧10的布置不 同于图14或22所示布置，如果需要在一个点阵位置支承两个环形弹 簧，那么可以采用本发明的构思，取得相同的效果。
即使在一个点阵位置上需要支承三个或更多环形弹簧10的情形 中，也可以应用本发明的构思。这样的变型表示在图23中。图23的 顶视图表示在该变型中的燃料定位件704b的关键部分的结构。象燃 料定位件504b和604b那样，图23所示燃料定位件704b位于图2或 3所示燃料组件1中长度短的燃料棒2上端以上。
在按照为减小压力损失除去栅元9而重新考虑环形弹簧10的布 置的情形中，可能出现的一种要求，即，在除去方形点阵最外周区域 中的那些点阵位置及相邻于水棒3的那些点阵位置以外的一个点阵位 置上支承四个自由环形弹簧710A和710D(每个具有与环形弹簧10 相同的结构)。为了满足上述要求，燃料定位件704b设置用于支承 弹簧704A至704D的圆筒形弹簧加压件719，使这些弹簧可产生适当 的压力。
下面简述弹簧加压件719的结构。象图19所示的弹簧加压件19 那样，弹簧加压件719包括四个弹簧固定突出件(未画出)，它们插 在包围弹簧加压件719的四个环形弹簧710A至710D的环中，以便固 定环形弹簧710A至710D；以及四个弹簧加压突出件719a至719d， 它们从外周侧接触环形弹簧710A至710D的环。在燃料定位件的结构 强度所允许的厚度范围内，弹簧加压件719制得尽可能地薄，以便使 其横截面小于栅元的横截面，从而降低压力损失。其它结构与第五实 施例中的燃料定位件504b基本相同。
象第五实施例那样，包括本实施例的燃料定位件704b的燃料组 件通过弹簧加压件719在一个点阵位置上支承四个自由环形弹簧 710A至710D，因而具有在燃料定位件上可合理地布置必要的最少数 目的环形弹簧710。
在上述变型中以设有四个自由环形弹簧710A至710D的情形为 例进行描述，但是，本发明并不局限于此，而也可应用于只设有三个 自由环形弹簧的情形。在该情形中，通过设置三组弹簧加压突出件 719a至719c和弹簧固定突出件可以取得与上面所述相似的效果。
通过使上述变型中的弹簧加压件719与第五和第六实施例中的弹 簧加压件19和619相结合，可以进一步增加环形弹簧允许的布置的变 化，因此，从降低压力损失的观点来看可能提供更为有效的燃料定位 件。
在第一至第六实施例的每一个实施例中，是以下述燃料组件为例 进行描述的，即，在所述燃料组件中，燃料棒2布置在9排×9列方 形点阵中；但是，本发明并不局限于此，而是可以应用于具有8排×8 列，10排×10列等方形点阵的其它燃料组件中。在这种情形中，可以 取得与上面所述相同的效果。
虽然使用专门术语已经描述了本发明的推荐实施例，但是，这样 的描述只是为了进行说明的目的而做的，显然可进行各种修改和变化 而并不超出本发明的范围。
本发明的申请号“99101799.4”、申请日“1999年2月10日”、 发明名称“燃料组件”的发明专利申请的分案申请。