JP2004512534A

JP2004512534A - 耐擦過性ばね構造

Info

Publication number: JP2004512534A
Application number: JP2002538442A
Authority: JP
Inventors: エバンス，ポール，エム; ニュエン，クワン，エム; ルー，ジョン，シイ，ジュニア; リバーモア，グレゴリ，リー; バスケス，バージル，ジェイミー
Original assignee: Westinghouse Electric Co LLC
Current assignee: Westinghouse Electric Co LLC
Priority date: 2000-10-23
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2021-10-15
Also published as: US6310932B1; ES2331349T3; WO2002035550A3; KR100839269B1; KR20030045838A; DE60139957D1; EP1360697A2; EP1360697B1; WO2002035550A2; JP4014090B2; AU2002216626A1

Abstract

原子炉燃料集合体のグリッドに用いるストラップ用の新型ばね構造は、それぞれ保持プレートの自由部分に連結する一対の結合部を有する。結合部はそれぞれ、ストラップ本体のスロットの終点からある特定の等しい距離だけ離隔している。ばねはさらに、自由部分とばね結合部との接続部より広いばね接触プレートを具備するため、燃料棒に接触してそれを保持するばね接触プレートの表面積が増加し、それらの接触応力が減少する。ばね接触プレートはさらに、外方に突出して膨出するばね接触部材を有し、燃料棒及び／またはストラップにかかる摩擦応力を減少させる。

Description

【０００１】
【発明の背景】
【０００２】
【発明の分野】
本発明は、一般的に、原子炉の燃料集合体に係り、詳細には、原子炉燃料集合体のグリッド用ばね構造に係る。さらに詳細には、グリッドストラップの保持プレートの改良型ばね及びディンプル構造に係る。
【０００３】
【関連技術の説明】
大抵の加圧水型原子炉の炉心は、多数の細長い燃料集合体より成る。これら従来設計の燃料集合体では、複数の燃料棒が、燃料集合体の長さ方向に沿って軸方向に離隔し、燃料集合体の複数の細長いシンブル管に固着された複数のグリッドにより、整然としたアレイ状に保持されている。シンブル管は通常、制御棒または計測手段を受容する。燃料集合体の両端部にある上部及び下部ノズルは、燃料棒の端部のわずかに上方及び下方へ延びるこれらの案内シンブル管に固定されている。
【０００４】
当該技術において周知のように、グリッドは、炉心内における燃料棒の間隔を維持し、燃料棒の振動を防止し、燃料棒に横方向支持を与え、またある程度、燃料棒が縦方向に移動しないように摩擦保持する。従来設計のグリッドの１つのタイプは、複数のストラップを互いに差し込むことにより、それぞれが別個に燃料棒及びシンブル管を受容する、多数の、ほぼダイアモンド形のセルより成る鶏卵容器状の構成である。これら互いに差し込まれるストラップの構成は、各セルが、ストラップから外方に突出する、複数の比較的可撓性のばね及び複数の比較的剛性のディンプルを有するものである。各セルのばね及びディンプルは、セルを貫通する燃料棒と摩擦係合または接触する。さらに、外側のストラップが同士が固着されて内側のストラップを取囲むため、グリッドに強度及び剛性が付与される。
【０００５】
従来技術のストラップの１つを、図１の参照番号Ａ１及び図２のＡ２で総括的に示す。ストラップＡ１、Ａ２は同一のストラップを反転したものであり、それらは同一の構成要素を備えている。ストラップＡ１及びＡ２の特定部分には相違点はないが、ストラップＡ１はスロットが上向きであり、Ａ２はスロットが下向きである。
【０００６】
ストラップＡ１、Ａ２はそれぞれ、原子炉環境に適合するシート状金属の条片から形成される細長いストラップ本体Ｃを有する。ストラップ本体Ｃには、本体Ｃの中間部まで互いに平行に延びる複数のスロットＥが形成されている。各ストラップ本体Ｃは、隣接するスロットＥの間においてストラップ本体Ｃにより画定される複数の保持プレートＧを有する。各保持プレートＧには自由部分Ｉと、接続部分Ｋとがあり、自由部分ＩはスロットＥの両側で終端し、接続部分Ｋはストラップ本体Ｃ内においてスロットＥに整列する仮想側部で終端する。
【０００７】
各保持プレートＧにおけるばねＭ及びディンプルＯの形成は、適当な孔をストラップ本体Ｃに打抜き及び切断加工により形成するか、または他の公知の方法で行う。各ばねＭは、第１のばね結合部Ｑ、第２のばね結合部Ｓ及びばね接触プレートＵより成る。ばねＭは、ストラップ本体Ｃを貫通する、スロットＥに実質的に垂直な縦方向軸に関して約４５度の角度を有する。
【０００８】
第１のばね結合部Ｑは、接続部分Ｋとばね接触プレートＵとの間を延びる。第２のばね結合部Ｓは、ばね接触プレートＵと自由部分Ｉとの間を延びる。保持プレートＧはそれぞれ、ばねＭ、特にばね接触プレートＵが図１及び２の紙面から手前の方向に、ストラップ本体Ｃから外方に突出するように構成されている。同様に、ディンプルＯはそれぞれ、図１及び２の紙面に入る方向に、ストラップ本体Ｃから外方に延びるように構成されている。かくして、ばねＭは、ディンプルＯとは反対方向でストラップ本体Ｃから外方に突出する。
【０００９】
ストラップＡ１とＡ２とを、ストラップＡ１のスロットＥとストラップＡ２のスロットＥとが係合するように互いに差し込むと、一対のばねＭ及び二対のディンプルＯが各セル内に突出する。第１及び第２のばね結合部Ｑ及びＳより成るばねＭはディンプルＯよりも一般的に長いため、ばねＭのばね定数はディンプルＯよりも小さい。かくして、ばねＭは、比較的剛性のディンプルＯに比べると高い可撓性を有する。
【００１０】
燃料棒をセルに挿入して、セル内に突出するばねＭ及びディンプルＯが燃料棒を圧縮する状態にすると、ばねＭ、そしてある程度はディンプルＯは、燃料棒から離れる方向に撓むため、残留保持力が燃料棒に付与されて燃料棒が所与の位置に保持される。しかしながら、第１のばね結合部Ｑはストラップ本体Ｃの仮想線で終端する接続部分Ｋと連結しているが、第２のばね結合部ＳはスロットＥで終端する自由部分Ｉと連結しているため、第１のばね結合部Ｑは大きいばね定数を有し、第２のばね結合部Ｓに比べると小さい可撓性を有する。このような可撓性の違いにより、燃料棒に回転力が付与される傾向がある。かかる回転力は、燃料棒にトルクを加え、燃料棒を摩耗または擦過して燃料棒に孔を開ける効果がある。このように燃料棒が摩耗すると原子炉の一次冷却ループに放射性物質が流入する可能性があるため、回避するのが好ましい。
【００１１】
燃料棒の摩耗を減少させるには、ストラップ本体の縦方向軸に平行な方向と垂直な方向の両方において撓み特性が均等な改良型ばね構造を提供するのが望ましい。ばね接触プレートと燃料棒との界面における表面応力を減少させる改良型ばね構造を提供するのが望ましい。さらに、ストラップＡ１、Ａ２より成るグリッドに最初に燃料棒を挿入し、最後にこれから取外す際、燃料棒に生じる摩耗を最小限に抑えることが望ましい。
【００１２】
【発明の概要】
原子炉燃料集合体のグリッド用ストラップの新型ばね構造は、一対の結合部がそれぞれ保持プレートの自由部分と連結する。結合部はそれぞれ、ストラップ本体内のスロットの終端部からある特定の等距離離隔している。ばねはさらに、自由部分とばね結合部の接続部より広いばね接触プレートを有するため、燃料棒と接触してこれを保持するばね接触プレートの表面積が増加し、かくして、それらの間の接触応力が減少する。ばね接触プレートはさらに、外方に突出する膨出ばね接触部材を備えているため、燃料棒をセルに挿入するか取外す時、また燃料棒及び／またはストラップの振動時に燃料棒にかかる摩擦応力が減少する。
【００１３】
従って、本発明の１つの局面によると、以下に述べるような一般的な構成を有する、原子炉燃料集合体のグリッド用ストラップが提供される。このストラップは、縦方向軸を有し少なくとも第１の開いたスロット及び第２の開いたスロットが形成された細長いストラップ本体を有し、少なくとも第１の開いたスロットは第１のスロット軸に沿って延び、第２の開いたスロットは第２のスロット軸に沿って延び、第１及び第２のスロット軸は実質的に平行離隔関係にあって、縦方向軸に実質的に垂直であり、第１及び第２の開いたスロットはそれぞれストラップ本体の第１の端縁部から延びて、ストラップ本体の第１の端縁部から反対の第２の端縁部までの全長よりも少ない距離のところにある各々の終点で終端し、ストラップ本体は、自由部分と接続部分とを有する少なくとも第１の保持プレートを含み、自由部分は両側にある少なくとも第１及び第２の開いたスロットのところで終端し、接続部分は両側にあるストラップ本体の第１及び第２のスロット軸のところで終端し、少なくとも第１の保持プレートには、第１の閉じたばねスロット及び第２の閉じたばねスロットにより、少なくとも第１の保持プレートから第１の方向へ外方へ突出するばねが形成されており、少なくとも第１の保持プレートには、第１の対の閉じたディプルスロットにより少なくとも第１のディンプルが形成されており、少なくとも第１のディンプルは、少なくとも第１の保持プレートから第１の方向とは実質的に反対の第２の方向へ外方に突出し、ばねは、第１のばね結合部、第２のばね結合部及びばね接触プレートより成り、第１及び第２のばね結合部は、第１の端部にばね接触プレートとの第１の接続部を、また第２の端部に自由端部との第２の接続部を有し、第２の接続部は共に縦方向軸から同一距離にあり、第２の接続部は、縦方向軸に垂直な方向に沿うばね接続長さを有し、ばね接触プレートは縦方向軸に垂直な方向に沿うばね接触長さを有し、ばね接触長さは何れかの第２の接続部のばね接続長さより大きい。
【００１４】
本発明の別の局面によると、以下に述べるような一般的な構成の原子炉が提供される。この原子炉は、少なくとも第１の燃料集合体が少なくとも第１の燃料棒と、少なくとも第１のグリッドとを有し、少なくとも第１の燃料棒は少なくとも第１のグリッドに取付けられており、少なくとも第１のグリッドは複数のストラップより成り、ストラップのうち少なくとも１つは、縦方向軸を有し少なくとも第１の開いたスロット及び第２の開いたスロットが形成された細長いストラップ本体を有し、少なくとも第１の開いたスロットは第１のスロット軸に沿って延び、第２の開いたスロットは第２のスロット軸に沿って延び、第１及び第２のスロット軸は実質的に平行離隔関係にあって、縦方向軸に実質的に垂直であり、第１及び第２の開いたスロットはそれぞれストラップ本体の第１の端縁部から延びて、ストラップ本体の第１の端縁部から反対の第２の端縁部までの全長よりも少ない距離のところにある各々の終点で終端し、ストラップ本体は、自由部分と接続部分とを有する少なくとも第１の保持プレートを含み、自由部分は両側にある少なくとも第１及び第２の開いたスロットのところで終端し、接続部分は両側にあるストラップ本体の第１及び第２のスロット軸のところで終端し、少なくとも第１の保持プレートには、第１の閉じたばねスロット及び第２の閉じたばねスロットにより、少なくとも第１の保持プレートから第１の方向へ外方へ突出するばねが形成されており、少なくとも第１の保持プレートには、第１の対の閉じたディプルスロットにより少なくとも第１のディンプルが形成されており、少なくとも第１のディンプルは、少なくとも第１の保持プレートから第１の方向とは実質的に反対の第２の方向へ外方に突出し、ばねは、第１のばね結合部、第２のばね結合部及びばね接触プレートより成り、第１及び第２のばね結合部は、第１の端部にばね接触プレートとの第１の接続部を、また第２の端部に自由端部との第２の接続部を有し、第２の接続部は共に縦方向軸から同一距離にあり、第２の接続部は、縦方向軸に垂直な方向に沿うばね接続長さを有し、ばね接触プレートは縦方向軸に垂直な方向に沿うばね接触長さを有し、ばね接触長さは何れかの第２の接続部のばね接続長さより大きい。
【００１５】
【好ましい実施例の説明】
図４−８は、本発明によるストラップを参照番号４で示す。図４に示すストラップ４は、スロットが上向きである点を除き、スロットが下向きの図５に示すストラップ４と同一である。スロットが上向きのストラップ４とスロットが下向きのストラップ４とを複数個互いに差し込むことにより、原子炉８の燃料集合体に用いるグリッド６を形成する。グリッド６は各々が燃料棒１２、シンブル管（図示せず）または他の装置を収容する複数のセル１０（図８を参照）を有し、これらのセル１０はほぼダイアモンド形である。図８は４つのセル１０を有するグリッド６の一部を略示するが、原子炉８に使用する各グリッド６は、図８に示し図３のグリッド６のように構成されたものより実質的に多くのセル１０を有することがわかるであろう。
【００１６】
ストラップ４はそれぞれ、加圧水型原子炉の原子炉環境に特に適合するシート状金属または他の材料から製造した細長いストラップ本体１４を有する。ストラップ本体１４は、線１６で示す仮想の縦方向軸を有する。ストラップ本体１４には複数の開いたスロット２０が形成されており、各スロットは縦方向軸１６にほぼ垂直な仮想スロット軸２４に沿って延びる。
【００１７】
開いたスロット２０はそれぞれ、ストラップ本体１４の第１の端縁部２８から第２の端縁部３２の方へ延びるが、第１の端縁部と第２の端縁部３２との間にある終点３４で終端する。以下において詳述する理由により、終点３４は、少なくとも通常は、第１の端縁部２８より第２の端縁部３２に近い方が好ましい。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく、終点３４を第１及び第２の端縁部２８、３２から等距離のところに設けてもよい。
【００１８】
縦方向軸１６は、第１及び第２の端縁部２８、３２に対してほぼ平行である。複数の外側溶接タブ３６は、ストラップ本体１４の平面内で第１の端縁部２８から外方に突出し、複数の内側溶接タブ４０は、ストラップ本体１４の平面内で第２の端縁部３２から外方に突出する。図４及び５に最もよく示されるように、外側溶接タブ３６は開いたスロット２０の両側にあり、内側溶接タブ４０の中心はスロット軸２４に沿う位置にある。以下に詳述するように、スロットが上向きの複数のストラップ４とスロットが下向きの複数のストラップ４とを互いに差し込むと、内側溶接タブ４０は一対の外側溶接タブ３０の間に介在するため、ストラップ４を所望の差し込み構成に固定し保持するためには、内側及び外側溶接タブ４０、３６の会合場所にただ１つの溶接を施せばよい。
【００１９】
各ストラップ本体１４は、隣接するスロット軸２４の間に画定される複数の保持プレート４４を含む。各保持プレート４４は、ストラップ本体１４内において、両側が隣接する開いたスロット２０で終端する自由部分４８と、両側が隣接するスロット軸２４で終端する接続部分５２とを有する。
【００２０】
各保持プレート４４には、ばね５６、第１のディンプル６０及び第２のディンプル６４が形成されている。ばね５６及び第１のディンプル６０は自由部分４８に、また第２のディンプル６４は接続部分５２に位置することがわかる。
【００２１】
第１及び第２のディンプル６０、６４はそれぞれ、ストラップ本体１４に一対の閉じたディンプルスロット６８を切抜くことにより形成する。同様に、ばね５６は、ストラップ本体１４に第１の閉じたばねスロット７２と第２の閉じたばねスロット７６とを切抜くことにより形成する。第１の閉じたばねスロット７２はほぼＵ字形であり、連結スロット８８に接続された一対のコンプライアンススロット８０、８４を含む。連結スロット８８は、コンプライアンススロット８０、８４の一方の端部と連結している。第２の閉じたばねスロット７６は、第１の閉じたばねスロット７２とは構成が異なり、連結スロット９８により連結される一対のコンプライアンススロット９２、９４を含む。しかしながら、連結スロット９８は、コンプライアンススロット９２の一方の端部から延びて、コンプライアンススロット９４のほぼ中間点と連結することがわかるであろう。
【００２２】
ばね５６は、第１の結合部１０２、第２の結合部１０６及びばね接触プレート１０８を有する。第１の結合部１０２は、ばね接触プレート１０８と自由部分４８の第１の脚部１１０との間を延びる。第１の脚部１１０は縦方向軸１６に対してほぼ横方向に延び、一方の側が開いたスロット２０の１つと、またもう一方の側がコンプライアンススロット８０、９２と境界を接する。同様に、第２の接続部１０６はばね接触プレート１０８と自由部分４８の第２の脚部１１２との間を延び、第２の脚部は縦方向軸１６に対してほぼ横方向に延びて、開いたスロット２０の１つ及びコンパートメントスロット８４、９４と境界を接する。
【００２３】
第１及び第２の結合部１０２、１０６と第２の脚部１１０、１１２との接続部はそれぞれ、終点３４に近接する点１１４で始まり、終点３４から遠隔の点１１６で終端する。遠隔点１１６は終点３４から近接点１１４よりさらに離れたところにあり、近接点１１４と遠隔点１１６の距離が、縦方向軸１６にほぼ垂直な方向で測定されるばね接続長さ１１８である。
【００２４】
近接点１１４はそれぞれ、終点３４から同一距離だけ離れたところにあるのが好ましい。同様に、遠隔点１１６は終点３４から同一距離だけ離れたところにある。第１及び第２の結合部１０２、１０６にコンプライアンスを与えるためには終点３４と近接点１１４の距離をばね接続長さ１１８の少なくとも半分にするのが好ましいが、本発明の範囲から逸脱することなく、上述の距離は、特定の用途の特定のニーズに応じて半分より少ない場合がある。第１及び第２の結合部１０２、１０６と自由部分４８の第１及び第２の脚部１１０、１１２との接続部は同一であるため、第１及び第２の結合部１０２、１０６は、原子炉８内での燃料棒１２の使用時または振動若しくは他の運動発生時に撓む際、等しいばね定数を有する。この点について、第１及び第２の結合部１０２、１０６に用いる用語「ばね定数」は、ばね５６が撓む時の第１及び第２の結合部１０２、１０６の全体的な撓み特性のことであり、従って第１及び第２の脚部１１０、１１２と共に原子炉８の他の適当な構成要素の撓み特性をさらに含んだものであることを理解されたい。第１及び第２の結合部１０２、１０６と第１及び第２の脚部１１０、１１２との接続部が同一でないばね５６の他の構成も使用できるが、後述するように、縦方向及び横方向の両方で均一な撓み特性を得ると共に燃料棒１２に回転力が付与されないようにするためには、第１及び第２の結合部１０２、１０６が同一のばね定数を有するように構成するのが好ましい。
【００２５】
ばね接触プレート１０８はばね接触部材１２０を有し、このばね接触部材１２０はばね境界部２２２から外方に突出する膨出部である。ばね境界部１２２は、ばね接触部材１２０を形成するように外方に膨出していないばね接触プレート１０８の部分である。ばね接触部材１２０は、燃料棒１２と物理的接触関係にあるばね接触プレート１０８の部分である。かくして、ばね接触部材１２０は、縦方向軸１６にほぼ垂直な方向で測定されるばね接触長さ１２６を有する。
【００２６】
ばね接触長さ１２６はばね接続長さ１１８より大きいため、ばね接触部材１２０が燃料棒１２上に与える応力が減少する。詳述すると、ばね接続長さ１１８より大きいばね接触長さ１２６を有する拡張または拡大ばね接触部材１２０を具備するため、ばね５６が燃料棒１２へ付与する保持力は、ばね接触部材１２０と燃料棒１２との間の接触領域にわたって分布し、また、拡大されたばね接触長さ１２６から明らかなように、ばね接触部材１２０の面積が増加するため、ばね５６が燃料棒１２に付与する応力が比較的減少する。ばね接触部材１２０と燃料棒１２との間に作用する通常の力が比較的大きな領域にわたって分布するため、それに応じて通常の応力が減少するだけでなく、グリッド６に関する燃料棒１２の摺動または振動による摩擦力に起因する応力も同様に減少する。このように応力が減少するため、燃料棒１２が摩耗または擦過する可能性が減少し、その結果、燃料棒１２の擦過故障の可能性が減少して有利である。
【００２７】
ばね接触部材１２０は、セル１０への燃料棒１２の装填時または脱着時に燃料棒１２にばね接触プレート１０８の端縁部が押込まれないようにするため、湾曲した、またはアーチ状の上方及び下方端縁部を有するように膨出するのが好ましい（図７を参照）。さらに、ばね接触部材１２０の側方端縁部も同様に湾曲させて、原子炉８の振動時または他の運動現象発生時に端縁部により押込まれ、またはえぐられないようにする（図６を参照）。加えて、外方に膨出したばね接触部材１２０だけでなくばね境界部１２２を設けることにより、ばね境界部１２２は、縦方向軸１６に対して横方向及び平行な両方向における強度を付与することになる。これにより、燃料棒１２を横方向に最初に装填する時、また最後に原子炉８から取出す時、ばね接触部材１２０の撓曲または損傷が減少する。
【００２８】
第１及び第２のディンプル６０、６４はそれぞれ、一対のディンプル結合部１３０と、ディンプル接触プレート１３４とを有する。第１のディンプル６０のディンプル結合部１３０は、ディンプル接触プレート１３４と自由部分４８との間を延びる。同様に、第２のディンプル６４のディンプル結合部１３０は、関連のディンプル接触プレート１３４と接続部分５２との間を延びる。
【００２９】
第１のディンプル６０の一対のディンプル結合部１３０はそれぞれ第１の端縁部２８から等距離にあり、また自由部分４８とのディンプル接続長さ１３２が等しいため、縦方向及び横方向の両方向において等しいばね定数と、一定の撓み特性が得られる。同様に、第２のディンプル６４のディンプル結合部１３０はそれぞれ第２の端縁部３２から等距離にあり、また接続部分５２とのディンプル接続長さ１４２が等しいため、縦方向及び横方向の両方において等しいばね定数と、等しい撓み特性が得られる。
【００３０】
各ディンプル接触プレート１３４はディンプル接触部材１３８を有し、このディンプル接触部材１３８はディンプル境界部１４０から外方に突出する膨出部である。この膨出部は、ディンプル接触部材１３８を形成するために外方に突出していないディンプル接触プレート１３４の部分である。ディンプル接触部材１３８は、セル１０の燃料棒１２の装填及び取出し時にディンプル接触プレート１３４の端縁部が燃料棒１２をえぐらないようにするため、丸まった、またはアーチ状の上方及び下方端縁部を有するように構成するのが好ましい。ディンプル接触部材１３８は、燃料棒１２と物理的に接触するディンプル接触プレート１３４の部分であり、縦方向軸１６にほぼ垂直な方向で測定されるディンプル接触長さ１４６を有する。第１のディンプル６０のディンプル結合部１３０の接続部は、縦方向軸１６にほぼ垂直な方向で測定されるディンプル接続長さ１４２を有し、その長さはディンプル接触プレート１３４のディンプル接触長さ１４６より短い。同様に、第２のディンプル６４のディンプル結合部１３０は、縦方向軸１６にほぼ垂直な方向で測定されるディンプル接続長さ１４２を有し、この長さはディンプル接触プレート１３４のディンプル接触長さ１４６よりも小さい。
【００３１】
図６及び７からわかるように、ばね５６及び第１及び第２のディンプル６０、６４は、燃料棒１２と作動的に係合するため、ストラップ本体１４の平面から外方に突出している。詳述すると、図４及び５に示すばね５６は、図４及び５の紙面から出る方向に突出し、第１及び第２のディンプル６０、６４はばね５６とは反対方向に、従って図４及び５の平面に入る方向に突出する。
【００３２】
ばね５６がストラップ本体から第１の方向に突出し、第１及び第２のディンプル６０、６４がストラップ本体１４から反対の第２の方向に突出するため、任意所与の保持プレート４４のばね５６は、同じ保持プレート４４の第１及び第２のディンプル６０、６４が突出するセル１０とは異なるセル１０内に突出することが図８からわかる。図８に最もよく示すように、各セル１０はほぼダイアモンド形になるように４つの保持プレート４４により画定されており、セル１０内には２つのばね５６、２つの第１のディンプル６０、２つの第２のディンプル６４が突出する。任意の保持プレート４４に関して、そのばね５６は所与のセル１０内に突出し、その第１及び第２のディンプル６０、６４は隣接するセル１０内に突出する。
【００３３】
図４及び５に最もよく示すように、第１及び第２のディンプル６０、６４のディンプル接触プレート１３４は、縦方向軸１６にほぼ垂直なディンプル軸１５４に沿う位置にある。同様に、ばね接触プレート１０８は、縦方向軸１６にほぼ垂直なばね接触軸１５０に沿う位置にあると言うことができる。ばね接触軸１５０及びディンプル軸１５４は互いに平行離隔関係にある。従って、ばね接触プレート１０８は、縦方向軸１６に関して、第１及び第２のディンプル６０、６４のディンプル接触プレート１３４からオフセットしていることがわかる。ばね接触プレート１０８とディンプル接触プレート１３４との間のオフセット関係は、図６及び８にさらに示されている。
【００３４】
加えて、図６及び８からわかるように、ばね接触プレート１０８がディンプル接触プレート１３４からオフセットする関係にあるため、ばね接触部材１２０の平面の方向はストラップ４の残部の方向とは一般的に異なるようにしなければならない。同様に、ディンプル接触部１３８の平面は、ストラップ４の残部とは異なる方向に向いている。
【００３５】
かくして、本発明の保持プレート４４の改良型構成は、ばね５６、第１のディンプル６０及び第２のディンプル６４の改良型構成と相俟って、燃料棒１２にかかる応力の数を少なくし、またその大きさを減少するため有利であることがわかる。このように応力が減少すると、燃料棒１２にかかる捩り力がなくなるか、少なくとも実質的に減少して、燃料棒１２に対するばね５６及び第１及び第２のディンプル６０、６４の接触応力が減少するため、さらに、グリッド６への装填時または取出し時に燃料棒１２のえぐれが少なくなるため、燃料棒１２が擦過傷を受ける可能性が減少する。
【００３６】
ばねの第１及び第２の結合部１０２、１０６を第１の端縁部２８から垂直方向で等距離に形成することにより、また第１及び第２のディンプル６０、６４のディンプル結合部１３０をそれぞれ第１及び第２の端縁部２８、３２から等距離に構成することにより、さらにばね接続長さ１１８とディンプル接続長さ１４２とを等しくすることにより、ばね５６と、第１及び第２のディンプル６０、６４とが「水平」な構成になるため、ばね５６と、第１及び第２のディンプル６０、６４とはそれぞれ、縦方向軸１６に平行な方向と垂直な方向の両方向において均一な撓み特性を有することになり有利でディンプル接触長さ１４６をディンプル接続長さ１４２より大きくすることにより、ばね５６と、第１及び第２のディンプル６０、６４とが燃料棒１２に与える通常の接触応力、従って摩擦応力が比較的減少する。さらに、ばね接触部材１２０及びディンプル接触部材１３８の膨出部上方及び下方端縁部を湾曲させることにより、燃料棒１２が装填時及び取出し時にばね５６と第１及び第２のディンプル６０、６４とによりえぐられる可能性が減少する。
【００３７】
本発明を特定の実施例について説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変形例及び設計変更が可能であることがわかるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、スロットが上向きの従来型ストラップの前立面図である。
【図２】
図２は、スロットが下向きの従来型ストラップの前立面図である。
【図３】
図３は、本発明による複数のストラップを略示した原子炉内にほぼ六角形を形成するように組み込んだ燃料集合体のグリッドを示す上平面図である。
【図４】
図４は、本発明によるストラップの一部をスロットが上向きの状態で示す前立面図である。
【図４Ａ】
図４Ａは、図４の左中央部分の拡大図である。
【図４Ｂ】
図４Ｂは、図４の左上方部分の拡大図である。
【図４Ｃ】
図４Ｃは、図４の左下方部分の拡大図である。
【図５】
図５は、本発明によるストラップをスロットが下向きの状態で示す前立面図である。
【図６】
図６は、図４のストラップの一部を示す平面図である。
【図７】
図７は、図４の線７−７に沿う断面図である。
【図８】
図８は、複数の改良型ストラップを差し込んだグリッドの一部の平面図であり、１つのセル内にある燃料棒を示す。

Claims

原子燃料集合体のグリッド用ストラップにおいて、
縦方向軸を有する細長いストラップ本体は、少なくとも第１の開いたスロット及び第２の開いたスロットが形成されており、少なくとも第１の開いたスロットは第１のスロット軸に沿って延び、第２の開いたスロットは第２のスロット軸に沿って延び、第１及び第２のスロット軸は実質的に平行離隔関係にあって、縦方向軸に実質的に垂直であり、第１及び第２の開いたスロットはそれぞれストラップ本体の第１の端縁部から延びて、ストラップ本体の第１の端縁部から反対の第２の端縁部までの全長よりも少ない距離のところにある各々の終点で終端し、
ストラップ本体は、自由部分と接続部分とを有する少なくとも第１の保持プレートを含み、自由部分は両側にある少なくとも第１及び第２の開いたスロットのところで終端し、接続部分は両側にあるストラップ本体の第１及び第２のスロット軸のところで終端し、
少なくとも第１の保持プレートには、第１の閉じたばねスロット及び第２の閉じたばねスロットにより、少なくとも第１の保持プレートから第１の方向へ外方へ突出するばねが形成されており、
少なくとも第１の保持プレートには、第１の対の閉じたディプルスロットにより少なくとも第１のディンプルが形成されており、少なくとも第１のディンプルは、少なくとも第１の保持プレートから第１の方向とは実質的に反対の第２の方向へ外方に突出し、
ばねは、第１のばね結合部、第２のばね結合部及びばね接触プレートより成り、第１及び第２のばね結合部は、第１の端部にばね接触プレートとの第１の接続部を、また第２の端部に自由端部との第２の接続部を有し、第２の接続部は共に縦方向軸から同一距離にあり、
第２の接続部は、縦方向軸に垂直な方向に沿うばね接続長さを有し、
ばね接触プレートは縦方向軸に垂直な方向に沿うばね接触長さを有し、ばね接触長さは何れかの第２の接続部のばね接続長さより大きい原子燃料集合体のグリッド用ストラップ。
第２の接続部のばね接続長さは等しい請求項１のストラップ。
第２の接続部はそれぞれ自由部分に沿う近接点で始まって遠隔点で終端し、遠隔点は近接点と比べると少なくとも第１及び第２の開いたスロットの終点よりさらに離れており、第２の接続部の近接点と遠隔点との間の距離がばね接続長さであり、第１及び第２のスロット軸に沿う少なくとも第１及び第２の開いたスロットの各終点から第２の接続部の近接点までの距離はそれぞれのばね接続長さの少なくとも半分である請求項１のストラップ。
ばね接触プレートは外方に突出するばね接触部材を含み、ばね接触長さはばね接触部材によって測定される請求項１のストラップ。
ばね接触部材は膨出部である請求項４のストラップ。
少なくとも第１のディンプルは一対のディンプル結合部と、ディンプルプレートとより成り、一対のディンプル結合部はそれぞれ第１の端部にディンプルプレートとの第１のディンプル接続部を、また第２の端部に自由部分及び接続部分のうちの一方との第２のディンプル接続部を有し、第２のディンプル接続部は共に縦方向軸から同一距離にある請求項１のストラップ。
第２のディンプル接続部は縦方向軸に垂直な方向に沿うディンプル接続長さを有し、ディンプルプレートは縦方向軸に垂直な方向に沿うディンプル接触長さを有し、ディンプル接触長さは何れかの第２のディンプル接続部のディンプル接続長さより大きい請求項６のストラップ。
ディンプルプレートは外方に突出するディンプル接触部材を含み、ディンプル接触長さはディンプル接触部材に沿って測定される請求項７のストラップ。
少なくとも第１のディンプルの第２のディンプル接続部は自由部分と連結し、第２の対の閉じたディンプルスロットにより少なくとも第１の保持プレートに第２のディンプルが形成されており、第２のディンプルは第１の保持プレートから第２の方向へ外方に突出し、第２のディンプルは一対のディンプル結合部とディンプルプレートとより成り、第２のディンプルの一対のディンプル結合部はそれぞれ、第１の端部にディンプルプレートとの第１のディンプル接続部を、また第２の端部に接続部分との第２のディンプル接続部を有し、第２のディンプルの第２のディンプル接続部は縦方向軸から同一距離にある請求項６のストラップ。
ディンプル軸は少なくとも第１及び第２のディンプルの中心を貫通し、また縦方向軸に実質的に垂直であり、ばね接触軸はばね接触プレートの中心を貫通し、またディンプル軸に実質的に平行であり、ディンプル軸はばね軸から縦方向軸に沿って離隔している請求項９のストラップ。
少なくとも第１の保持プレートは、第１及び第２の端縁部から外方に延びる少なくとも第１の溶接タブを有する請求項１のストラップ。
第１及び第２の閉じたばねスロットのうちの少なくとも一方には少なくとも第１のコンプライアンススロットが形成され、各コンプライアンススロットは一般的に第１及び第２のばね結合部から離れる方向に延びる請求項１のストラップ。
第１及び第２の閉じたばねスロットにはそれぞれ、一対のコンプライアンススロットが形成されている請求項１２のストラップ。
第１のばね結合部は第１のばね定数を、第２のばね結合部は第２のばね定数を有し、第１及び第２のばね定数は等しい請求項１のストラップ。
少なくとも第１の燃料集合体が少なくとも第１の燃料棒と、少なくとも第１のグリッドとを有し、少なくとも第１の燃料棒は少なくとも第１のグリッドに取付けられている原子炉において、
少なくとも第１のグリッドは複数のストラップより成り、ストラップのうち少なくとも１つは、縦方向軸を有し少なくとも第１の開いたスロット及び第２の開いたスロットが形成された細長いストラップ本体を有し、少なくとも第１の開いたスロットは第１のスロット軸に沿って延び、第２の開いたスロットは第２のスロット軸に沿って延び、第１及び第２のスロット軸は実質的に平行離隔関係にあって、縦方向軸に実質的に垂直であり、第１及び第２の開いたスロットはそれぞれストラップ本体の第１の端縁部から延びて、ストラップ本体の第１の端縁部から反対の第２の端縁部までの全長よりも少ない距離のところにある各々の終点で終端し、
ストラップ本体は、自由部分と接続部分とを有する少なくとも第１の保持プレートを含み、自由部分は両側にある少なくとも第１及び第２の開いたスロットのところで終端し、接続部分は両側にあるストラップ本体の第１及び第２のスロット軸のところで終端し、
少なくとも第１の保持プレートには、第１の閉じたばねスロット及び第２の閉じたばねスロットにより、少なくとも第１の保持プレートから第１の方向へ外方へ突出するばねが形成されており、
少なくとも第１の保持プレートには、第１の対の閉じたディプルスロットにより少なくとも第１のディンプルが形成されており、少なくとも第１のディンプルは、少なくとも第１の保持プレートから第１の方向とは実質的に反対の第２の方向へ外方に突出し、
ばねは、第１のばね結合部、第２のばね結合部及びばね接触プレートより成り、第１及び第２のばね結合部は、第１の端部にばね接触プレートとの第１の接続部を、また第２の端部に自由端部との第２の接続部を有し、第２の接続部は共に縦方向軸から同一距離にあり、
第２の接続部は、縦方向軸に垂直な方向に沿うばね接続長さを有し、
ばね接触プレートは縦方向軸に垂直な方向に沿うばね接触長さを有し、ばね接触長さは何れかの第２の接続部のばね接続長さより大きい原子炉。
少なくとも第１の保持プレートには第２の対の閉じたディンプルスロットにより第２のディンプルが形成され、第２のディンプルは少なくとも第１の保持プレートから第２の方向に突出し、第１及び第２のディンプルはそれぞれ一対のディンプル結合部と、ディンプルプレートとより成り、各ディンプル結合部は第１の端部にディンプルプレートとの第１のディンプル接続部を有し、少なくとも第１のディンプルの一対のディンプル結合部は第２の端部に自由部分との第２のディンプル接続部を有し、少なくとも第１のディンプルの第２のディンプル接続部は共に縦方向軸から同一距離にあり、第２のディンプルの一対のディンプル結合部は第２の端部に接続部分との第２のディンプル接続部を有し、第２のディンプルの第２のディンプル接続部は共に縦方向軸から同一距離にある請求項１５の原子炉。
第２のディンプル接続部は縦方向軸に垂直な方向に沿うディンプル接続長さを有し、ディンプルプレートは縦方向軸に垂直な方向に沿うディンプル接触長さを有し、ディンプル接触長さは何れかの第２のディンプル接続部のディンプル接続長さより大きい請求項１６の原子炉。
ばね接触プレートは外方に突出するばね接触部材を有し、ばね接触長さはばね接触部材に沿って測定され、ディンプルプレートは外方に突出するディンプル接触部材を含み、ディンプル接触長さはディンプル接触部材に沿って測定される請求項１７の原子炉。
ばね接触部材及びディンプル接触部材はそれぞれ膨出部である請求項１８の原子炉。
第１及び第２の閉じたばねスロットのうちの少なくとも一方には少なくとも第１のコンプライアンススロットが形成され、各コンプライアンススロットは一般的に第１及び第２のばね結合部から離れる方向に延びる請求項１５の原子炉。