KR20080111409A

KR20080111409A - 원자로 연료 집합체 그리드

Info

Publication number: KR20080111409A
Application number: KR1020080057217A
Authority: KR
Inventors: 리차드 피. 브로더스; 폴 엠. 에반스
Original assignee: 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨
Priority date: 2007-06-18
Filing date: 2008-06-18
Publication date: 2008-12-23
Also published as: US20100020916A1

Abstract

긴 형상의 관통-그리드 개방형 슬리브는 연료 집합체 내의 핵연료 조립체 스페이서 그리드를 축상으로 고정하기 위해 사용된다. 개방형 슬리브는, 제어봉 가이드 딤블이 셀 벽 위 아래에서 슬리브를 연장한 전체 축 크기를 가지는 슬리브와 함께 관통하여 연장된 셀 벽의 높이와 동일한 축 크기를 따라 연장된 윈도우를 가진다. 슬리브는 개방형 슬리브를 밀어내어 그 직경이 개구에 고정되도록 변형하여, 슬리브는 용접된 스페이서 그리드 집합체의 가이드 딤블 튜브 개구내로 삽입된다. 그 후, 변형된 슬리브는 개구내로 삽입되어 그 위치에서 완화되어서 그리드내의 위치에서 고정된다. 그 후, 스페이서 그리드 집합체는 연료 집합체 골격 구조로 조립되어 가이드 딤블 튜브에 개방형 슬리브를 용접하여 그 위치에서 고정된다.

관통-그리드 개방형 슬리브, 윈도우, 원자로, 그리드, 가이드 딤블, 갭, 개방형 링

Description

원자로 연료 집합체 그리드{NUCLEAR REACTOR FUEL ASSEMBLY GRID}

본 발명은 핵 연료 집합체 그리드(grid)에 관한 것이며, 특히, 연료 집합체 그리드 스트랩과 제어봉 가이드 딤블 사이의 연결에 관한 것이다.

일반적인 원자로에서, 노심은 상하 노즐 및 상하 노즐 사이에서 기다랗게 형성되어 횡방향으로 이격된 복수의 가이드 딤블과, 그리고 축의 방향으로 이격되어 가이드 딤블에 부착된 복수의 횡방향 지지 그리드를 갖춘 연료 집합체를 포함한다. 또한, 각 연료 집합체는, 서로 횡방향으로 이격되어 있으며 가이드 딤블과 이격되어있는 복수의 기다란 연료 소자 또는 봉으로 구성되며, 상하 노즐 사이의 횡방향 그리드로 지지된다. 각 연료봉은 핵분열성 물질을 수용하며, 고속의 핵 분열과 그에 따른 다량의 열 에너지가 방출되도록 하는데 충분한 노심의 중성자속을 제공하도록 구성된 어레이에 그룹의 형태로 배치된다. 유용한 작업의 생산을 위해 노심에서 발생되는 열을 끌어내기 위해 액체 냉각제가 위로 펌핑된다. 원자로 노심의 열발생율이 원자핵 분열율에 비례하고, 이는 노심에서의 중성자속에 의해 결정되기 때문에, 원자로 작동 개시와 동작 동안 그리고 가동 정지시에, 열 발생의 제어는 중성자속을 변경함으로써 획득된다. 대개, 중성자 흡수 물질을 포함하는 제어봉을 사용하여 초과된 중성자를 흡수함으로써 이러한 처리가 실행된다. 연료 집합체의 구조적 부재에 부가하여, 가이드 딤블이 원자로 노심 내에서 중성자 흡수기 제어봉의 삽입을 위한 경로를 제공한다. 중성자속의 수준, 그리고 그에 따른 노심의 열출력은 대개 제어봉의 가이드 딤블 안과 밖으로의 이동을 통해 조정된다. 가이드 딤블은 상하 노즐 각각에 견고하게 연결되어 있으며, 그리드는 가이드 딤블이 관통하는 셀 위치에서 가이드 딤블에 부착되어 고정된다. 상부 노즐, 하부 노즐, 가이드 딤블 및 그리드는 연료 집합체 골격으로 알려진 연료 집합체의 구조적 부재를 형성한다.

그리드는 원자로 노심의 연료봉 사이의 간격을 정확하게 유지하고, 봉의 진동을 방지하며, 연료봉에 횡방향 지지를 제공하기 위해 사용된다. 그리드는, 조사 동안 그리드의 부식과 구조적 일체성이 상실되는 것을 최소화하기 위하여, 낮은 중성자 흡수 단면을 가지는 물질, 예를 들면, 스테인레스강, 인코넬 및 지르칼로이(zircaloy) 등의 지르코늄 합금 등으로 만들어진다. 핵 연료 집합체의 그리드에 대한 종래의 설계는, 연료봉 및 가이드 딤블을 수용하는 셀을 형성하는 계란박스 구조에 내삽된(interleaved) 복수의 내부 그리드 스트랩을 포함한다. 각각의 내부 그리드 스트랩의 단부는 외부 그리드 스트랩과 맞물려, 그리드의 외부 셀을 형성한다. 연료봉이 관통하는 각 셀은 다양한 형태의 탄성 스프링의 사용을 통해, 축방향의 위치에서 하나의 연료봉에 대한 지지를 제공한다. 연료봉이 횡방향으로 위치되는 것을 최소화하고, 집합체의 특성을 개선하기 위하여, 다수의 그리드가 연료 집합체의 길이에 걸쳐 이격된다. 가압수형 원자로에서는, 대개 각 그리드는 연료 집 합체에 걸쳐 제어봉 가이드 딤블에 부착함으로써 제자리에 유지된다.

계란박스형으로 서로 맞물려 있는 그리드의 내부 스트랩은 서로 교차하는 위치에서 용접 또는 납땜 결합에 의해 제자리에 유지된다. 그리드 스트랩의 단부는 외연부 스트랩에 유사한 방식으로 부착되고 용접이나 납땜 결합에 의해 그것들을 둘러싼다. 스트랩이 지르칼로이 또는 스테인레스강으로 만들어지는 경우, 용접이 가능하다. 인코넬 또는 니켈 도금된 인코넬이 사용된 경우, 일반적으로 납땜이 행해진다. 스페이서 그리드 집합체를 가이드 딤블에 위치 및 고정시키기 위한 다수의 부착방식이 사용될 수 있다. 이러한 부착방식에는 그리드를 튜브에 용접하는 방식과, 납땜하는 방식과, 그리드에 부착되는 슬리브에 관을 벌지형으로 만드는 방식, 그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 그리드 스트랩(42)의 바로 위와 아래의 가이드 딤블(18)에 개방형 링(40)을 용접하는 방식 등이 있다. 가이드 딤블을 그리드 스트랩에 연결하는 후자의 2 가지 기술적 접근은, 그리드 스트랩과 가이드 딤블에 서로 다른 물질이 채용된 경우, 예를 들면, 인코넬 그리드와 지르칼로이 가이드 딤블과 같은 경우에 필요하다. 그리드 스트랩(42)의 양 측에 사용된 개별적인 개방형 링(40)은, 링(40)과 그리드 스트랩(42) 사이의 갭의 크기로 인하여, 링(40)이 고르지 못하게 안착되고, 동일면상에 위치시키지 못하며, 그리드 갭까지 링을 점검하기 어려운 문제가 발생한다.

그리드 및 연료 집합체 골격의 제조를 개선하기 위한 설계안들이 지속적으로 도출되고 있으며, 이는 제조의 수고로움을 덜고, 그리드의 차원적 변수에서 엄격한 설계조건 또는 허용오차를 충족하는 것을 포함한다. 또한, 연료 집합체 골격의 구조적 강성함을 보유하는 것을 포함한다. 특히, 그러한 요구는, 서로 다른 물질로 만들어진 그리드 스트랩 및 가이드 딤블의 사용을 허용할 수 있는 그리드 스트랩 및 가이드 딤블 사이의 개선된 연결을 위해 필요하다. 지르칼로이가 인코넬보다 낮은 중성자 흡수 단면을 가지는 반면, 인코넬은 좀 더 강하고, 지르칼로이보다 낮은 이완률을 가지기 때문에, 그리드 스트랩 물질로서 좀 더 적합하다.

본 발명은 목적은 가이드 딤블이 관통하는 셀을 둘러싸는 그리드 스트랩과 가이드 딤블 사이의 개선된 연결을 제공하여, 핵 연료 집합체의 제조를 개선하는 것이다.

이러한 개선에는 그리드 스트랩의 위로부터 그리드 스트랩의 아래까지의 거리만큼 연장된 관통 그리드 개방형 슬리브를 포함된다. 슬리브의 압축되지 않은 직경은 가이드 딤블이 연장되는 셀의 직경과 같거나 크다. 바람직하게는, 슬리브는 가이드 딤블과 동일한 또는 유사한 탄성재로 만들어진다. 슬리브는 압축되며, 압축된 상태에서, 슬리브의 일부가 그리드 스트랩의 위와 아래로 연장되며 그리드의 상응하는 셀에 삽입된다. 그리드는 압축되지 않은 상태로 연장되어, 슬리브를 가이드 딤블 셀 내에 고정시킨다. 슬리브 그리드 스트랩의 재료가 호환가능한 경우, 슬리브는 그리드 스트랩에 용접될 수 있다. 슬리브가 셀 내에 고정될 때, 가이드 딤블은 슬리브의 어느 한 단부에 또는 슬리브의 양 단부에 삽입되어 용접 또는 납땜된다.

바람직한 실시예에서, 본 발명의 개방형 슬리브는 그리드 스트랩과 동일한 높이의 개구를 가지며 슬리브에 각인된 윈도우를 포함한다. 개방형 슬리브가 상응하는 가이드 딤블 셀로 삽입되어, 팽창될 때, 슬리브의 윈도우의 상부 및 하부 수평 레지(ledge)가, 슬리브를 축의 위치로 고정시키는 그리드 스트랩의 상부 및 하부 단부위에 놓여진다. 그리드의 축방향 위치가 고정된 이후, 가이드 딤블은 해당 위치로 삽입되어 용접된다.

대안적인 실시예에서, 슬리브의 축방향 슬릿은, 슬리브를 그리드의 가이드 딤블 셀 개구로 삽입하는데 필요한 직경의 감소 크기에 따라, 하나의 윈도우의 단부에서, 또는 하나의 윈도우의 내에서 완전히, 윈도우들 사이에 형성될 수 있다. 바람직하게는, 그리드 스트랩에 대하여 슬리브를 축방향으로 고정시키기 위해 윈도우를 채용하는 본 실시예서는, 팽창된 슬리브가 고정될 그리드 스트랩에 대하여 횡방향 힘이 거의 0이 된다.

본 발명의 관통-그리드 개방형 슬리브(56)의 바람직한 실시예는 도 1에서 도시되고, 설계와 제조 및 생산품 보장에 대해 그리드(20)에 위 아래 고정된 현재의 개방형 링(40) 설계에 대해 많은 이점을 제공한다.

설계 관점으로부터, 슬리브에서 개구 또는 "윈도우"는 조립된 그리드(20)의 측과 축 고정 모두를 제어하기 위해 크기가 변할 수 있다. 윈도우(60)의 높이를 제어하여, 슬리브 윈도우와 그리드의 내부 스트랩(42) 사이의 축 갭은 그리드(20) 위 아래에서 각각의 개방형 링(40)보다 실질적으로 더 단단하게 유지될 수 있다. 이 방식으로 갭을 최소화함은 슬리브의 동일 평면을 개선시켜서 가이드 딤블 튜브(18)에 관련된 그리드(20)의 각도 정렬(angular alignment)을 개선시킨다. 또 다른 설계 이점은, 어느 방향으로 적재될 시, 그리드의 양 측에 가이드 딤블 튜브와 관통-그리드 개방형 슬리브(56) 사이의 용접은 부착강도에 기여한다는 점이다.

제조 관점으로부터, 윈도우를 사용하는, 용접된 그리드 집합체(20)에 설치된 관통-그리드 개방형 슬리브(56)는 가이드 딤블이 삽입되고 그리드가 축 상에 위치되면 용접용 준비로, 자동적으로 적소에 위치된다.

생산품 보장 관점으로부터, 용접 후에 필요한 검사는, 관통-그리드 개방형 슬리브(56)의 윈도우(60)가 그리드 갭에 대해 슬리브를 제어하여 갭의 검사가 요구되지 않기 때문에, 관통-그리드 개방형 슬리브(56) 설계로 감소화 및 간단화된다.

설명의 단순화를 위해, 본 발명은 가압수형 원자로에 대하여 설명되지만, 본 발명은 지지 셀 구조 내에서 유사한 가이드 튜브를 채용하는 다른 원자로 설계와 함께 사용될 수도 있다. 따라서, 가압수형 원자로에 대한 언급이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

도면에 도시된 부재를 위치를 설명하기 위해 사용된 상부, 하부, 상, 저, 좌, 우 및 그 파생어들의 사전적 어구는 본 발명의 청구를 제한하는 것은 아니다. 여기에서 사용된 바와 같이, 2 개 이상의 부분이 함께 "연결됨(coupled)"은 상기 부분이 직접적으로 결합되거나 또는 하나 이상의 중간 부분을 통해 결합되었다는 것을 의미한다. 게다가, 여기서 사용된 바와 같이 "수(number)"의 용어는 하나 이 상, 즉 복수로 언급된다.

연료집합체( Fuel Assembly )

도면, 특히 도 2를 참조하여, 원자로 연료 집합체의 정면도가 도시되며, 여기서 핵 연료 집합체는 참조 부호 10으로 표시된다. 연료 집합체(10)는 대개 가압수형 원자로에 사용되며, 원자로(미도시)의 노심 영역에서 하부 노심 지지판(14) 상에서 그 하단부에 연료 집합체를 지지하기 위한 노즐(12)과, 그 상단부의 상부 노즐(16)과, 그리고 길이 방향으로 연장되고 하부 및 상부 노즐(12,16)의 대향 단부에서 견고하게 결합되어 있는 다수의 가이드 튜브 또는 딤블(18)을 가진 구조적 골격을 포함한다.

연료 집합체(10)는, 가이드 딤블 튜브(18)에 걸쳐 축의 방향으로 이격되어 장착된 복수의 횡그리드(20) 및 횡방향으로 이격되며 그리드(20)로 지지되는 기다란 연료봉(22) 어레이를 포함한다. 집합체(10)는 그 중심에 위치하며, 하부 및 상부 노즐(12,16) 사이에서 연장되어 장착된 설치 튜브(24)를 포함한다. 상술한 부재들의 배치를 고려하여, 연료 집합체(10)는 부재들의 조립을 손상하지 않고 편리하게 다룰 수 있는 일체화된 부재를 형성하는 것으로 이해되어야 한다.

상술한 바와 같이, 연료 집합체(10)의 연료봉(22) 어레이는 연료 집합체 길이에 걸쳐 이격된 그리드(20)에 의해 서로 이격되어 있는 관계를 유지된다. 각 연료봉(22)은 연료 펠릿(26)을 포함하며, 상단부 및 하단부 플러그(28,30)에 의해 대향단부에서 폐쇄된다. 펠릿(26)은 상단부 플러그(28)와 펠릿 스택의 상부 사이에 구비된 플레넘 스프링(32)에 의해 스택에 유지된다. 핵분열 물질로 이루어진 연료 펠릿(26)은 원자로의 반응력을 생성하는데 기여한다. 보론을 포함하는 물 등의 액체 감속재/냉각제가 하부 노심판(14)의 복수의 유동 개구를 통해 연료 집합체로 상향 펑핑된다. 유용한 작업의 생산을 위해 발생되는 열을 추출하기 위해, 연료 집합체(10)의 하부 노즐(12)은 가이드 튜브를 통해 집합체의 연료봉(22)을 따라 냉각재를 위로 통과시킨다. 핵분열 처리를 제어하기 위해, 다수의 제어봉(34)이 연료 집합체(10)의 소정의 위치에 있는 가이드 튜브(18)에서 역방향으로 이동한다. 상부 노즐(16)의 위에 위치한 스파이더 어셈블리(spider assembly)(39)가 제어봉(34)을 지지한다.

도 3은 17 개의 셀 어레이를 도시한다. 단, 본 발명의 요지가 연료 집합체(10)의 연료봉(22)의 수에 의해 영향을 받는 것은 아니다. 도 3에 도시된 직교 부재(44,46)를 형성하는 그리드 스트랩은 설계상에서 실질적으로 동일하다. 그리드 스트랩(44,46)이 실질적으로 동일한 반면, 가이드 딤블(18)을 수용하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 일부 스트랩(44)의 설계는 다른 그리드 스트랩(44)과 다르며, 일부 스트랩(46)의 설계 또한 다른 그리드 스트랩(46)과 다르다. 도 3에서, 딤블 튜브(18)를 수용하는 딤블 셀(48)의 위치가 도시된다.

원자로 연료 집합체(10)용 그리드(20)의 종래 설계에서의 내부 그리드 작업은, 연료봉(22)을 수용하는 셀을 형성하는 계란상자형 구조에 형성되는 내삽된 복수의 내부 스트랩(44,46)을 포함한다. 내삽형 설계는, 종래에 알려진 바와 같이, 계란상자형 구조를 형성하기 위해 맞물려지는 교차점에서 내부 스트랩(44,46)의 대향 슬롯을 수직으로 절단하여 가능하다. 내부 그리드 스트랩(44,46)의 단부는 외부 그리드 스트랩(50)에 연결되어 그리드(20)의 주변 셀을 형성한다. 그리드(20)의 개별적인 셀 대부분은 다양한 형태의 딤블(54)과 탄성 스프링(52)의 조합을 사용하여, 축의 위치에서 하나의 연료봉(22)을 위한 지지를 제공한다. 외부 그리드 스트랩(50)은, 그리드(20)에 견고함을 더하기 위하여, 내부 그리드 스트랩(44,46)을 둘러싼다. 도 2에서, 가이드 딤블이 관통하여 연장되는 셀(48)은 딤블 또는 스프링이 없는 셀로서 도시된다.

본 발명에 따라, 도 4에 도시된 하나의 실시예에서, 관통-그리드 개방형 슬리브(56)를 수용하는 셀(48)을 둘러싸는 그리드 스트랩(44,46)이 제어봉 가이드 딤블 에 부착된다. 슬리브(56)의 슬릿(58)은, 그리드 셀(48)에 삽입될 때마다, 슬리브를 압축되도록 한다. 개방형 슬리브를 밀어내어 그 직경이 개구에 고정되도록 변형하여, 슬리브는 용접된 스페이서 그리드 집합체(20)의 가이드 딤블/설치 튜브 개구내로 삽입된다. 그 후, 변형된 슬리브는 개구내로 삽입되어 그 위치에서 완화되어서 슬리브는 그리드 스트랩(44 및 46) 위 아래에서 동일한 간격으로 팽창된다. 바람직한 하나의 실시예에서, 슬리브는 그리드 스트랩(44 및 46)의 폭과 동일한 높이로 연장된 윈도우(60)에 구비된다. 슬리브(56)가 셀(48) 내에 팽창한 경우, 윈도우(60)의 상부 레지는 그리드 스트랩(42)의 상부 에지에 놓여 있고, 윈도우(60)의 하부 레지는 슬리브를 축방향으로 고정하는 위치에서 그리드 스트랩의 하부 에지에 놓여 있다. 이 구성에서 바람직하게는, 슬리브의 비압축된 직경은 실질적으로 셀(48)의 폭과 같거나 약간 더 커서, 측방력(lateral force)은 실질적으로 셀(48)의 벽을 대향하여 가해지지 않는다. 대안적으로, 관통 그리드 개방형 슬리브(56)는 윈도우없이 구비될 수 있으며, 호환가능한 재료가 슬리브(56)와 그리드 스트랩(42)용으로 사용되고, 슬리브는 슬리브(56)와 일치하는 스트랩(42)의 상부 및/또는 하부 에지에서 그리드 스트랩에 용접될 수 있거나 납땜될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 그리드 스트랩은 셀(48)내에 축방향으로 슬리브(56)를 고정하도록 그 상부 및 하부 크기에서 윈도우(60)를 포획하는 셀(48) 내부로 뻗은 딤블에 구비될 수 있다. 또한, 슬리브의 비압축된 직경은 셀(48)의 폭보다 다소 커서 마찰력에 의해 셀내의 슬리브를 고정할 수 있는 반면, 제조를 용이하게 하기 위해 슬리브는 용접되거나 납땜될 수 있다. 슬리브(56)가 그리드 셀(48)내에 고정된 후, 스페이서 그리드 셀 집합체(20)는 연료 집합체(10)의 골격 구조로 조립될 수 있고, 가이드 딤블/설치 튜브에 개방형 슬리브를 용접한 위치에서 고정될 수 있다. 도 5는 관통-그리드 개방형 슬리브(56)를 통하여 삽입된 가이드 딤블 튜브(18)와 개구된 그리드(48)와 함께 그리드 셀(48) 내에 위치된 관통-그리드 관통형 슬리브(56)를 도시한 것이다.

본 발명의 관통-그리드 개방형 슬리브(56)의 바람직한 실시예는 도 1에서 도시되고, 설계와 제조 및 생산품 보장에 대해 그리드(20)에 위 아래 고정된 현재의 개방형 링(40) 설계에 대해 많은 이점을 제공한다. 설계 관점으로부터, 슬리브에서 개구 또는 "윈도우"는 조립된 그리드(20)의 측과 축 고정 모두를 제어하기 위해 크기가 변할 수 있다. 윈도우(60)의 높이를 제어하여, 슬리브 윈도우와 그리드의 내부 스트랩(42) 사이의 축 갭은 그리드(20) 위 아래에서 각각의 개방형 링(40)보다 실질적으로 더 단단하게 유지될 수 있다. 이 방식으로 갭을 최소화함은 슬리브의 동일평면을 개선시켜서 가이드 딤블 튜브(18)에 관련된 그리드(20)의 각도 정 렬(angular alignment)을 개선시킨다. 또 다른 설계 이점은, 어느 방향으로 적재될 시, 그리드의 양 측에 가이드 딤블 튜브와 관통-그리드 개방형 슬리브(56) 사이의 용접은 부착강도에 기여한다는 점이다. 현재의 개방형 링(40)과 함께, 부착 강도는 그리드의 한 측에만 용접에 의한 것이다. 제조 관점으로부터, 윈도우를 사용하는, 용접된 그리드 집합체(20)에 설치된 관통-그리드 개방형 슬리브(56)는 가이드 딤블이 삽입되고 그리드가 축 상에 위치되면 용접용 준비로, 자동적으로 적소에 위치된다. 현재의 개방형 링(40)과 함께, 각 개별적 링은 그리드와 관련되어 유지될 필요가 있으며, 제조 경험은 갭 크기가 제어하기 어려운 점이 있었다. 생산품 보장 관점으로부터, 용접 후에 필요한 검사는, 관통-그리드 개방형 슬리브(56)의 윈도우(60)가 그리드 갭에 대해 슬리브를 제어하여 갭의 검사가 요구되지 않기 때문에, 관통-그리드 개방형 슬리브(56) 설계로 감소화 및 간단화된다. 현재의 개방형 링(40)과 함께, 각 링과 그리드 스트랩(42) 사이의 갭은 검사되어야 한다. 이는 작은 갭 요구조건과 갭을 얻기 위한 조건으로 인해 어려움이 있으며 검사에 소비되는 시간도 걸린다.

도 4는 설계 제안으로 인하여 관통-그리드 개방형 슬리브(56)의 바람직한 실시예와 이점을 제시한다. 관통-그리드 개방형 슬리브 설계의 2 개의 대안 구성은 도 6a 및 6b에서 제시되고, 개방형부(58)는 윈도우(60)의 에지로 이동되거나 윈도우(60) 내로 완전히 이동된다. 이러한 대안 구성은 여러 경우에 있어서 바람직할 수 있으며, 그리드의 가이드 딤블 개구로 슬리브를 삽입시키기 위해 요구된 직경 감소에 따라 달라진다.

본 발명의 특정 실시예를 상세하게 기술하였지만, 기술 분야의 당업자라면 이러한 기술을 다양하게 변형하고 대체함은 본 명세서의 전반적인 설명의 관점에서 개시될 수 있음을 이해할 수 있다. 따라서, 기술된 특정 실시예는, 첨부된 청구항과 그에 대한 여러 또는 모든 균등성의 전체 관점으로 주어질 수 있는 본 발명의 기술 사상에 국한 없이, 단지 설명을 위한 것임을 의미한다.

명세서의 일부를 구성하며 여기에 병합된 첨부 도면들은 본 발명의 실시예들을 도시하며, 위에서의 일반적인 설명 및 이하의 실시예의 상세한 설명과 함께, 본 발명의 요지를 설명하기 위하여 제공된다.

도 1은 가이드 딤블과 연료 그리드 셀의 개방형 링의 연결을 도시하는 사시도이고;

도 2는 일부가 미도시된 상태로, 집합체를 수직적으로 축소하여 도시하는 연료 집합체의 정면도이고;

도 3은 외연부 스트랩 내로 제한된 일반적인 그리드 스트랩을 도시하는 본 발명의 그리드 지지 집합체의 평면도이고;

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 관통 그리드 개방형 슬리브 제어봉 가이드 딤블과 그리드 셀과의 연결을 도시하는 사시도이고;

도 5는 연료 집합체 그리드의 가이드 딤블 튜브 셀 내로 삽입되는 본 발명의 관통 그리드 개방형 슬리브의 사시도이고; 그리고

도 6a 및 6b는 본 발명의 관통 그리드 개방형 슬리브 내의 윈도우에 대한 2 가지의 실시예의 사시도이다.

● 해당 부재의 참조번호

10 : 연료 집합체 18 : 가이드 딤블

26 : 연료 펠릿 40 : 개방형 링

42 : 그리드 스트랩 48 : 그리드 셀

56 : 관통-그리드 개방형 슬리브 60 : 윈도우

Claims

원자로용 연료 집합체로서:

상단 고정부;

하단 고정부;

상기 상단 고정부와 상기 하단 고정부 양 단에서 그 사이에 각각 연장되고 연결된 긴 형상의 복수의 가이드 딤블; 및

상기 상단 고정부와 상기 하단 고정부 사이에서 간격이 나란한 어레이로 배열된 복수의 횡형의 그리드를 포함하며, 그리고

상기 그리드의 적어도 일부는 각 4 개의 근접한 스트랩의 교차점에서 셀을 정하는 복수의 직교 교차 스트랩으로부터 형성되고, 상기 가이드 딤블 각각은 상기 셀의 적어도 일부를 통해 연장되어 고정적으로 연결되고,

상기 가이드 딤블의 적어도 일부와 상기 가이드 딤블이 관통하여 상응하는 셀의 적어도 일부 사이에서 연결부는 탄성 물질로 이루어진 긴 튜브형의 슬리브를 가지고,

상기 슬리브는 상기 슬리브의 전체 축 길이에 걸쳐 축 크기를 따라 상기 슬리브의 표면을 통하여 연장된 슬릿을 지닌 축 크기를 가지며, 상기 가이드 딤블이 상응하고 관통하는 상기 셀의 상기 그리드 스트랩의 축 방향에서, 상기 슬리브의 길이는 폭보다 길고,

상기 슬리브는 상기 가이드 딤블이 상응하고 관통하는 상기 셀의 축상의 횡 폭 이상인 비압축된 직경을 가지고,

긴 튜브형의 상기 슬리브는 상기 가이드 딤블이 상응하고 관통하는 상기 셀의 위 아래를 통해 연장되고, 긴 튜브형의 상기 슬리브는 상기 가이드 딤블이 상응하고 관통하는 상기 셀의 적어도 하나의 벽에서 기계적으로 또는 야금학적으로 고정되고,

상기 가이드 딤블은, 상기 슬리브에 상응하고 관통하여 연장되고, 상기 슬리브의 상하단에서 상기 슬리브에 야금학적으로 또는 기계적으로 고정됨을 특징으로 하는 원자로용 연료 집합체.
제 1 항에 있어서,

상기 슬리브에서 윈도우가 형성되고,

상기 윈도우는 상부 레지 및 하부 레지를 가지고,

상기 상부 레지와 상기 하부 레지 사이의 간격은, 상기 슬리브가 상기 셀로 삽입되는 경우, 축 방향에 있어서 상기 슬리브를 둘러싼 상기 그리드 스트랩의 폭과 동일함을 특징으로 하는 원자로용 연료 집합체.
제 2 항에 있어서,

상기 상부 레지의 적어도 일부는 상기 슬리브를 둘러싼 상기 그리드 스트랩의 상부 에지 상에 위치함을 특징으로 하는 원자로용 연료 집합체.
제 3 항에 있어서,

상기 하부 레지의 적어도 일부는 상기 슬리브를 둘러싼 상기 그리드 스트랩의 하부 에지에 대향하여 위치함을 특징으로 하는 원자로용 연료 집합체.
제 2 항에 있어서,

상기 윈도우는 상기 슬리브의 벽에 압인됨을 특징으로 하는 원자로용 연료 집합체.
제 2 항에 있어서,

상기 윈도우는 축 상의 상기 슬릿으로부터 갈라져 나온 상기 슬리브의 벽에 형성됨을 특징으로 하는 원자로용 연료 집합체.
제 2 항에 있어서,

상기 윈도우는 축 상의 상기 슬릿에 걸친 상기 슬리브의 벽에 형성됨을 특징으로 하는 원자로용 연료 집합체.
제 1 항에 있어서,

상기 슬리브는, 압축된 슬리브에 의해 방사상으로 가해진 스프링 힘으로 인하여 팽창되어 상기 셀의 벽에 기계적으로 부착됨을 특징으로 하는 원자로용 연료 집합체.
제 2 항에 있어서,

상기 윈도우는 상기 슬리브에 형성되고, 그리고 상기 슬리브가 위치된 상기 셀의 벽 상에 형성된 돌출부는 상기 윈도우로 팽창되어 상기 윈도우를 축 상으로 포획하여서, 상기 슬리브가 상기 그리드에 대해 축 상으로 이동할 수 없음을 특징으로 원자로용 연료 집합체.
제 1 항에 있어서,

상기 슬리브는 상기 그리드 스트랩에 용접되거나 납땜됨을 특징으로 하는 원자로용 연료 집합체.
제 1 항에 있어서,

비압축된 상기 슬리브는 상기 슬리브가 팽창되는 상기 셀의 벽 외부로 축상의 제로 횡방향 힘을 가함을 특징으로 하는 원자로용 연료 집합체.
핵 연료 집합체용 그리드로서:

각 4 개의 근접한 스트랩의 교차점에서 셀을 정하는 복수의 직교 교차 스트랩을 포함하며, 그리고

상기 셀의 적어도 일부는 각각 그에 관통하는 상응하는 수의 가이드 딤블에 연결되도록 형성되고,

상기 가이드 딤블의 적어도 일부와 상기 가이드 딤블이 관통하도록 형성된 상응하는 셀의 적어도 일부 사이에서 연결부는 탄성 물질로 이루어진 긴 튜브형의 슬리브를 가지고,

상기 슬리브는 상기 슬리브의 전체 축 길이에 걸쳐 축 크기를 따라 상기 슬리브의 표면을 통하여 연장된 슬릿을 지닌 축 크기를 가지며, 상기 가이드 딤블이 관통하도록 형성된 상응하는 상기 셀의 상기 그리드 스트랩의 축 방향에서, 상기 슬리브의 길이는 폭보다 길고,

상기 슬리브는 상기 가이드 딤블이 관통하도록 형성된 상응하고 상기 셀의 축상의 가로폭 이상인 비압축된 직경을 가지고,

긴 튜브형의 상기 슬리브는 상기 가이드 딤블이 관통하도록 형성된 상응하는 상기 셀의 위 아래를 통해 연장되고, 긴 튜브형의 상기 슬리브는 상기 가이드 딤블이 관통하도록 형성된 상응하는 상기 셀의 적어도 하나의 벽에서 기계적으로 또는 야금학적으로 고정됨을 특징으로 하는 핵 연료 집합체용 그리드.