JP2014062896A - 核燃料集合体用のたわみが制限されたロッド接点を備えたスペーサおよびそれを作成する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料棒に一定の弾性力を与え、その後たわみが制限されるロッド接点を含む核燃料集合体用のスペーサを提供する。
【解決手段】核燃料スペーサは、たわみが制限された弾性ロッド接点１４６を含む。スペーサは、付加的に弾性機能を持たない剛性の接点を含むことができる。たわみの程度は、可塑的変形の閾値、最大限の燃料棒の動き、検査、操作、移送、運転、事故を含めた燃料集合体に関連する予測される横方向の負荷および／または任意の他の動作特性に基づいて選択することができる。スペーサは、たわみが制限された弾性接点４６１ａおよび／または剛性接点を複数の配置でスペーサ内および／または単独の燃料棒に接触するように含んでいる。スペーサは、簡素な作製方法に適合可能であり、この方法は、１枚の基板から剛性、たわみ制限および弾性構成要素を形成する。核燃料スペーサは、複数の燃料集合体のタイプと共に利用可能である。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃料スペーサおよび核燃料集合体に関する。

図１は、従来の原子炉燃料集合体１０の断面図であり、これは典型的には商業的な軽水型原子炉において使用され、世界中で発電に使われている。複数の燃料集合体１０が、原子炉に輸送され、その中に近接した状態で配置されることで核連鎖反応を維持している。流体減速剤および／または冷却剤が従来式に燃料集合体１０の中を軸方向に通過することで、核連鎖反応を高めるおよび／または集合体１０から熱を運び去る。

図１に示されるように燃料集合体１０は、複数の燃料棒１４を含んでおり、これらは核分裂性物質を包含しており、集合体１０内に軸方向に延在している。燃料棒１４は、集合体１０の外側を形成するチャネル１２によって境界が定められており、流体の流れを集合体１０の中で集合体１０の軸方向の長さにわたって維持している。従来式の燃料集合体１０はまた、１つまたは複数の従来式の燃料スペーサ１８を種々の軸方向の位置に含んでいる。燃料スペーサ１８によって、燃料棒１４がスペーサ１８内の格子状の開口部を通過することで、燃料棒１４を整列させ離間させることが可能になる。１つまたは複数のウォーターロッド１６または他の集合体の機能が、スペーサ１８を通過する場合もあり、格子のサイズおよび形状ならびにスペーサ１８の全体の形状は、種々の集合体１０の設計にわたって変わる可能性がある。

図２は、軸方向からの従来技術の燃料スペーサ１８の図である。図２に示されるように、従来式のスペーサ１８は、複数の格子開口部４１を含んでおり、これらは、複数の合体した内部スパン４２によって形成することができる。外周バンド４９がスペーサ１８を囲んでおり、これは、チャネル１２（図１）に接触する１つまたは複数の浴槽４４を含むことができる。図２に示されるように、複数の燃料棒１４は、１つの集合体において使用される際、対応する格子開口部４１を介してスペーサ１８を通過することができる。格子開口部４１は、図２に示されるものとほぼ同様のサイズのものであり、直線を成すように位置決めされる場合、あるいは他の燃料設計を収容するように、それとは異なるように位置決めされサイズが決められる場合もある。例えばウォーターロッド１６用の格子開口部４１は、これより小さい燃料棒１４用の格子開口部４１より大きい可能性がある。あるいは、全ての格子開口部４１が同一のサイズである場合もあり、格子開口部４１が燃料棒１４の直径より大きい場合、１つまたは複数のロッド接点４６を使用することで、燃料棒１４をスペーサ１８と剛性に接触させることもできる。例えばロッド接点４６を格子開口部４１の１つまたは複数の側壁４５に装着させ、これが内向きに延在することで燃料棒１４に接触し、横方向にスペーサ１８に燃料棒１４を剛性に接続することができる。

米国特許出願公開第２００６／００５６５７４号明細書

例示の実施形態は、燃料集合体の軸方向の位置に沿って位置する核燃料スペーサを含んでおり、これは、その中を通過する燃料棒を取り囲み／整列させている。例示の実施形態のスペーサは、特殊なロッド接点を含んでおり、弾性構成要素と、この弾性構成要素のたわみを制限する関連する制限構成要素とを備えている。弾性構成要素は、複数の多様な方法で具現化することができ、これには燃料棒に最小限に接触する長さを備えた湾曲した突起などが含まれる。制限構成要素も同様に多様であり、弾性構成要素より短い長さを有する湾曲した突起を含むことで、たわみ構成要素との接触などにより止められるまでの燃料棒の弾性構成要素に対する若干の移動を可能にすることができる。許可される移動の範囲はおおよそ、弾性構成要素の可塑的変形の閾値あるいは任意の他の所望の判定基準であってよい。弾性およびたわみ制限構成要素は、例示の実施形態では複数の異なる方法で配置され、関連付けることができ、２つの軸方向の端部においてスペーサに接続する中央の軸方向に延在する弾性構成要素と、いずれかの軸方向の端部にたわみ制限器を備える場合が含まれる。例示の実施形態の燃料スペーサは、剛性止め具をさらに含む場合があり、いかなる対応する弾性構成要素も含まない。例示の実施形態の燃料スペーサは、燃料集合体の設計、所望される作動特性ならびに予測される負荷および衝撃に基づいて任意の数およびパターンで特殊なロッド接点を含むことができる。例示の実施形態の燃料スペーサは、正方形の格子開口部を備えた直線から成るものであってよく、この開口部は、例えば各々の開口部のそれぞれの内壁から４つ延出する特殊なロッド接点を有する。このような一例において、特殊なロッド接点は、各々の燃料棒を囲むように位置決めされた剛性止め具と、弾性構成要素の組み合わせを含む場合がある。例示の実施形態は、スペーサを備えた核燃料集合体を含んでおり、このスペーサを複数のロッドが通過し、各々のロッドは、各ロッドの周りの異なる地点でのたわみが制限された接点と剛性の接点の所望される組み合わせによって接触している。

例示の方法は、核燃料集合体、およびたわみが制限された弾性構成要素を有するスペーサを作製するステップと、これを利用するステップとを含んでいる。例示の方法は、スペーサの内側の部分を打ち抜き加工することで、この部分と、弾性および／または剛性／たわみ制限部分を一緒に形成するステップを含むことで、簡素化された作製方法を実現し、スペーサの内部は、一体式であり切れ目がない。種々の構成要素は、さらに打ち抜き加工される、または薄くされることで、必要な燃料に基づいて剛性および所望されるレベルの弾性を実現することができる。

例示の実施形態は、添付の図面を詳細に記載することによってより明らかになると思われ、この図面では同様の要素は、同様の参照番号によって表されており、これらは単なる例示のために提供されているため、それらが表す用語を限定するものではない。

従来の核燃料集合体の断面の図である。 軸方向からの従来技術の燃料スペーサの図である。 軸方向からの一例の実施形態の燃料スペーサの図である。 一例の実施形態の特殊なロッド接点の図である。 一例の実施形態の特殊なロッド接点の詳細を示す、軸方向からの一例の実施形態の燃料スペーサの断面図である。

これは特許文書であり、これを読み理解する際には、一般的で広範な規則の構成を適用すべきである。この文書に記載され示される全てのものは、添付の特許請求の範囲内にある一例の主題である。本明細書に開示されるいずれの特定な構造上および機能上の詳細も、一例の実施形態をどのように作成し利用するかを記述することを目的としているだけである。本明細書に具体的に開示されない複数の種々の実施形態も、この請求項の範囲内にあり、例えば請求項は、多くの代替の形態において具現化することができ、本明細書に記載される一例の実施形態にのみ限定されるものと解釈すべきではない。

第１、第２などの用語は、本明細書では種々の要素を記載するのに使用されている場合があり、このような要素は、これらの用語によって限定されるべきではないことを理解されたい。これらの用語は、ある要素を別の要素から区別するために使用されているだけである。例えば、第１の要素が、第２の要素と呼ばれる場合もあり、同様に第２の要素が第１の要素と呼ばれる場合もあり、これは一例の実施形態の範囲から逸脱していない。本明細書で使用されるように、用語「および／または」は、１つまたは複数の関連する列記される要素の一部のおよび全ての組み合わせを含んでいる。

特定の要素が別の要素に「接続される」、「結合される」、「合致する」、「装着される」または「固定される」と称される場合、それは、他の要素に直接接続または結合することができる、あるいは介入する要素が存在する場合があることを理解されたい。対照的に、特定の要素が別の要素に「直接接続される」または「直接結合される」と称される場合、介在する要素は存在しない。要素同士の関係を記述するのに使用される他の用語も、同様のやり方で解釈されるべきである（例えば「〜の間」と「直接〜の間」、「隣接する」と「直接隣接する」など）。同様に例えば「伝達式に接続される」などの用語は、２つのデバイス間の情報交換ルートの全ての変形形態を含んでおり、このようなデバイスには、無線で接続された、またはそうでない中間デバイス、ネットワークなどが含まれる。

本明細書で使用される場合、単数形態「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、この言い回しが、用語「〜のみ」、「単一」および／または「１つの」などの単語によってそうでないことがはっきりと指摘されない限り、単数と複数の形態の両方を含むことが意図されている。用語「備える」、「備えている」、「含む」および／または「含んでいる」は、本明細書で使用される際、記載される特徴、ステップ、動作、要素、概念および／または構成要素の存在を特定するものであるが、それ自体は、１つまたは複数の他の特徴、ステップ、動作、要素、構成要素、概念および／またはその集合体の存在または追加を除外するものではないことをさらに理解されたい。

以下で考察される構造および動作は、図面に記載されるおよび／または指摘される順番以外で生じる場合もあることに留意されたい。例えば連続して示される２つの動作および／または図面は、実際には同時に行なわれるか、あるいは時として逆の順番で行なわれる場合もあり、これは関連する機能／作用に左右される。同様に、以下に記載される一例の方法における個々の動作は、繰り返し、個別にまたは順次行なわれる場合もあり、これにより以下に記載される単独の動作とは別に、動作のルーピングまたは他の一連の動作を実現することができる。以下に記載される特徴および機能を有するいずれの実施形態も、いずれの実行可能な組み合わせにおいても一例の実施形態の範囲内にあると考えるべきである。

出願人らは、燃料集合体が、その寿命にわたって様々な衝撃や歪みを受けることを認識しており、これには輸送、設置、操作、震動事象および発電が含まれ、これらは、集合体に対する多彩な横方向の力の特性を網羅している。そういうものとして、流体流れ、核特性および操作の目的のために、燃料棒を燃料集合体の中の特定の位置に維持することが望ましいが、スペーサと燃料棒が剛性かつ直接的に接触することにより、集合体が特定の横方向の負荷、例えば急な衝突事象や強度の振動などを受けた場合、スペーサまたは燃料棒が損傷するリスクが大きくなる可能性がある。さらに出願人らは、スペーサと燃料棒が剛性に接続されることによって、燃料の組み立ておよび解体工程においてスペーサが燃料棒に対して軸方向に動く際に損傷が生じる可能性があること、および／または特定の横方向の負荷事象において、内部のスペーサ機構もしくは燃料棒の可塑的変形が生じる可能性があり、場合によっては集合体を損傷させる恐れもあることを認識している。一方、スペーサと燃料棒を純粋に弾性式に接続した場合、集合体が特定の横方向の負荷を受けたときに燃料棒の予想外の離間が生じ、これによりこのような弾性接続部の可塑的変形および／または燃料棒の位置決めの精度が欠ける可能性がある。弾性式の接続はまた、必要な弾性力を提供するために許容できない大きな横方向の断面を有する場合があり、冷却剤の流れおよびロッド冷却剤の熱伝達が低下することもある。以下に記載される一例の実施形態は、一例の実施形態によって可能になる独自の解決法を使用して、出願人らによって認識されるこのようなおよび他の問題に対処している。

本発明は燃料スペーサ、スペーサを有する燃料集合体およびこれを形成し利用する方法であり、この場合スペーサは、ロッド接点を含んでおり、これは、燃料棒に一定の弾性力を与え、その後たわみが制限される。これにより弾性部材の永続的な変形を回避し、所望の燃料棒の間隔を実現し、作製するのを簡素化し、および／または複数の他の所望される特性を実現することができる。どのようにこれを行なうことができるかの例を示す特定の一例の実施形態を以下で考察する。

図３は、一例の実施形態の燃料スペーサ１００の外形の断面の図である。図３に示されるように一例の実施形態の燃料スペーサ１００は、図１および図２に示されるものなどの関連する燃料スペーサの複数の特徴を含み、それと共にまたはその代わりに利用可能であり得る。燃料スペーサは、複数の内部の格子開口部１４１を含んでおり、これらは外側の外周バンド１４９の中で内部スパン１４２によって形成される。燃料棒１４は、格子開口部１４１を通って一例の実施形態の燃料スペーサ１００を通過することができ、格子開口部１４１の１つまたは複数の内壁１４５は、対応する燃料棒１４に直接接触していない。一例の実施形態の燃料スペーサ１００の示されない部分は、図３に示される部分と同様であってよく、これによりいかなる任意の数の格子開口部１４１や燃料棒１４を備えた全ての一例の実施形態の燃料スペーサ１００を搬送することができる。図３の特定の例は、直線を成す形状であり、図１および図２の従来技術のスペーサと同様の配置で示されているが、一例の実施形態として他の幾何学形状、サイズおよび格子開口部の配置が理解され、利用可能であることが理解される。一例の実施形態の燃料スペーサ１００は、他の機構、例えば流量タブ、旋回羽根ミキサー、破片フィルタ、浴槽などを含む場合があり、これらによって適切なまたは既知の変形形態によって、スペーサを複数のタイプの燃料集合体と共に利用することを可能にすることができる。

図３に示されるように例示の実施形態の燃料スペーサ１００は、例示の実施形態のロッド接点１４６を含んでおり、これは格子開口部１４１の内壁１４５から横方向（図３の例では水平方向または垂直方向）に延在することによって燃料棒１４に接触している。例示の実施形態のロッド接点１４６は、少なくとも１つの剛性止め具４６２と、たわみが制限された弾性接点４６１とを含む。剛性止め具４６２によって概ね、剛性止め具４６２が延出する最も近い内壁１４５に対する接触する燃料棒１４の相対的な移動が阻止される。たわみが制限された弾性接点４６１は、可撓性であり、たわみが制限された弾性接点４６１が延出する最も近い内壁１４５に対する接触する燃料棒１４の動きを全面的にではないが、その一部を可能にする。すなわち、たわみが制限された弾性接点４６１は、燃料棒１４が内壁１４５に向かって動くことができる距離または遊びを提供する一方で、単に復元的な弾性力を受けているだけであるが、これ以上に燃料棒１４は剛性の封鎖力を受けている。この遊びまたは動きの範囲は、たわみが制限された弾性接点４６１のばね定数、燃料棒１４と内壁１４５の間の所望される最小限の距離、燃料集合体が遭遇すると予測される衝撃力に基づいて選択することができ、この衝撃力には、移送中、利用中または事故における衝撃力ならびに／もしくはたわみが制限された弾性接点４６１の可塑性の閾値が含まれる。

任意の数の特殊なロッド接点１４６を格子開口部１４１の中に配置することができる。例えば格子開口部１４１が４つの内壁１４５を有するならば、１つの特殊なロッド接点１４６が、各々の壁１４５から延出することで、４つの特殊なロッド接点１４６が燃料棒１４に接触することになる。あるいは複数の特殊なロッド接点１４６が任意の所与の内壁１４５上に存在するか、あるいは特殊なロッド接点１４６が任意の所与の内壁１４５上に全く存在しない場合もあり、単独の、円形の口輪状の内壁１４５を含めた任意の数の内壁１４５が例示の実施形態のスペーサ内で使用される場合もある。そういうものとして、単独の格子開口部１４１内の単独の特殊なロッド接点１４６が、例示の実施形態のスペーサ内に存在する場合もあり、他の例示の実施形態では数十に達する特殊なロッド接点１４６が全ての格子開口部１４１まで存在する場合もある。

特殊なロッド接点１４６は、燃料棒１４に所望される減衰特性を与えるように配置することができる。例えば図３に示されるように、２つのたわみが制限された弾性接点４６１が、２つの直交する壁１４５から延出する場合があり、その一方で２つの剛性止め具４６２が所与の格子開口部１４１内に対向する直交する壁１４５から延出する場合もある。したがって図３の例示の構成は、２つの直交する横方向においてたわみが制限された弾性力を提供し、２つの他方の直交する方向においては剛性力を提供することができる。当然のことながら、一方向または全ての方向においてたわみが制限された弾性接点４６１からの全てのたわみが制限された弾性抵抗力、単独方向からの単独の剛性の接点、および／または弾性、剛性および／または種々の格子開口部１４１にわたって任意の数の側壁から接点がないなどをそれぞれ組み合わせたものなどを含めた他の構成を例示の実施形態のスペーサにおいて利用することができる。核燃料技術者らは、例示の実施形態のスペーサを可変の剛性および弾性ロッド接点と共に使用することで、広範な範囲の支持を実現し、例示の実施形態によって間隔が空けられた燃料棒に応じて所望のレベルの支持および／またはスペーサ、バンドルまたは炉心内でのロッドの位置に基づく、予測される動作ならびに輸送衝撃の大きさおよび方向に基づく、定常状態の振動条件などに基づく減衰作用を実現することができる。

特殊なロッド接点１４６が２つの対向する接点を使用する場合、例えば図３に示されるようにたわみが制限された弾性接点４６１と、剛性止め具４６２の両方を使用する場合、特殊なロッド接点１４６は、内部スパン１４２の両側に延在する異なる格子開口部１４１内の複数の燃料棒１４に接触することができる。図３の例では、特殊なロッド接点は、一方の格子開口部１４１内の一方の燃料棒１４に対する剛性の接触を実現する剛性止め具４６２と、隣接する格子開口部１４１内の他方の燃料棒１４に対する可撓性の復元的な接触を実現する対向するたわみが制限された弾性接点４６１とを含んでいる。

特殊なロッド接点１４６は、いくつかの方法で具現化されることで、これにより支持される燃料棒に対して、所望の剛性および／またはたわみが制限された弾性接触特性を与えることができる。図４は、隣接する燃料棒に対して剛性接触と、たわみが制限された弾性接触の両方を実現する特殊なロッド接点１４６に関する特定の構成を示す例示の一実施形態である。図４に示されるように例示の実施形態の特殊なロッド接点１４６は、弾性接点４６１ａを含んでおり、これはばねまたは延長部であってよく、特殊なロッド接点１４６を有するセル内に位置決めされた燃料棒に接触するのに十分な横方向の長さを有する。弾性接点４６１ａは、丸められた縁部を有し、相対的に薄い外形を有することで、最小限の破片の取り込みならびに／またはロッドおよび特殊なロッド接点１４６にわたって軸方向に流れる流体に対する最小限の封鎖効果を有することができる。弾性接点４６１ａはさらに成形されることで、例示のスペーサの水力学上の外形を最小限にすることができ、このスペーサ内でそれは、軸方向に（図４の例では垂直方向）薄くて細長く、同時に横方向（図５の例では水平方向）に最小限に延出することによって使用可能であり、そのため流体の流れの封鎖を最小限にし、同時に所望の抵抗力をなお提供することができる。

弾性のロッド接点４６１ａは、運転中の原子炉環境に適合するいずれの材料でも形成することができ、これにはジルカロイ、アルミニウム合金、ステンレス鋼および／またはＸ−７５０などのニッケル合金が含まれる。弾性接点４６１ａは、厚みのない他の寸法で形成されることで、所望のばね定数および／または可塑的変形の閾値を実現し、これらは炉心内の位置、燃料棒の特性、予測される負荷および振動などを含む任意の数の判定基準に基づいている。弾性接点４６１ａは、接触する燃料棒に対して可撓性の復元力を提供し、相対的に狭い／薄い湾曲した接触領域のみを有するため、弾性接点４６１ａと、燃料棒の間のファウリング、腐食および／または破片の取り込みの可能性を最小限にすることができる。

例示の実施形態の特殊なロッド接点１４６はまた、内部スパン１４２から横方向に延在するたわみ制限器４６１ｂを含んでいる。たわみ制限器４６１ｂは、比較的剛性であり、燃料棒に接触するように押されたならば、それが使用されるスペーサの内壁１４５（図３）に対する燃料棒のいかなるさらなる動きも大幅に阻止するであろう。図５に示されるようにたわみ制限器４６１ｂは、対応する弾性接点４６１ａより短い距離を燃料棒に向かって延在している。この方法において、たわみ制限器４６１ｂは、燃料棒１４が例示の実施形態のスペーサの内壁１４５に向かって移動することができる遊びｄを提供する一方で、弾性の抵抗接点４６１ａの復元力のみを受けている。遊びｄは、弾性接点４６１ａのばね定数、例示の実施形態のスペーサと燃料棒１４との所望される最小限の距離、燃料集合体が遭遇すると予測される衝撃力（これには移送中、使用中または事故におけるものが含まれる）および／または弾性接点４６１ａの可塑的変形の閾値に基づいて選択されてよい。

例えばｄが、弾性接点４６１ａの可塑的変形の閾値より短い距離であることにより、例えば弾性接点４６１ａは、十分なばね定数と長さ、ならびにこれにより機能性を維持し、さらにはたわみ制限器４６１ｂを燃料棒１４に直接接触させる同じ方向の激しい横方向の力を維持する。代替のまたは付加的な態様において、例えばｄが、例示の実施形態のスペーサ内の内部スパン１４２と、燃料棒１４の内面の間の最大限の距離であることにより、所望される流量のレベルまたはそれを包含する燃料集合体のその他の熱と水力の特性を保つことができる。図４に示されるように、弾性接点４６１ａの各々の軸方向の側に１つずつ複数のたわみ制限器４６１ｂが使用される場合もある。全てのこのようなおよび他の方法において、たわみ制限器４６１ｂによって、スペーサ要素と燃料棒１４間の許容される相対的な移動（弾性接点４６１ａによって抵抗され逆向きにさせられる）を備えた所望の組み合わせにおいて、それらの間のさらなる相対的な移動を厳密に阻止することができる。

例示の実施形態の特殊なロッド接点１４６はさらに、燃料棒に対する剛性の安定した接触を実現する剛性止め具４６２を含んでいる。図４および図５に示されるように、剛性止め具４６２は、たわみ制限器４６１ｂと同様であってよいが、同一の燃料棒に接触するいずれの弾性部材とも組にならない。例えば剛性止め具４６２はまた、横方向の長さの薄い、丸められた延長部であることにより、これにより接触する燃料棒１４に剛性の支持を与えることができる。この方法において、剛性止め具４６２はまた、最小限の流れの封鎖および／または破片取り込み外形を提示する一方で、燃料棒１４の最小限の領域に接触している。例えば図５に示されるように、剛性止め具４６２、弾性接点４６１ａおよびたわみ制限器４６１ｂの横方向の幅は、およそ０．１インチ以下であってよい。剛性止め具４６２と、たわみ制限器４６１ｂが、相対的に対向する横方向に延在することで、隣接する格子開口部１４１内の燃料棒１４の間にそれぞれ最小限の必要な間隔を与えることができる。剛性止め具４６２と、たわみ制限器４６１ｂは、相対的に弾性接点４６１ａより厚みがあり、内部スパン１４２からより直接的に支持されることで、相対的により小さな弾性力を有し、所望される剛性と、動きの制限を与えることができる。同様に剛性止め具４６２および／またはたわみ制限器４６１ｂは、例示の実施形態の特殊なロッド接点１４６の他の部分と共に、運転中の原子炉環境に適合するいかなる材料からも作製することができ、これにはジルカロイ、アルミニウム合金、ステンレス鋼および／またはＸ−７５０などのニッケル合金が含まれる。

特殊なロッド接点１４６は、打ち抜きまたは鋳造作製工程を介して内部スパン１４２から形成することができ、これらの工程は、付加的な部品や内部スパン１４２に対する接続部を必要としないため、簡素化された軽量の例示の実施形態のスペーサ１００を形成する。例えば内部スパン１４２は、打ち抜き工程を介して作製される場合があり、この工程によって、一定量の材料を提供し、内部スパン１４２の厚さを例えばおよそ０．０１０インチか、それ以上の厚さに設定する。弾性接点４６２は、その後内部スパン１４２の所望の部分の拡張、打ち抜きおよび／または薄くする作用によって、ならびに／もしくは例えば図４および５に示される弾性接点４６２の周りが除去された内部スパン１４２の一部を有する例示の実施形態の特殊なロッド接点１４６の場合などのように内部スパン１４２の一部を除去することによって形成される場合がある。あるいは例えば弾性接点４６１ａは、板ばねを内部スパン１４２に溶接することによって形成される場合や、それ以外の方法で内部スパン１４２に装着される場合もある。例示の実施形態の燃料スペーサ１００の特殊なロッド接点１４６および他の要素は、熱処理されるか、または時効硬化された後に作製される場合もある。

たわみ制限器４６１ｂおよび弾性接点４６１ａなどの剛性止め具４６２は、例示の実施形態のスペーサの製造中に、内部スパン１４２を打ち抜きまたは鋳造することによって形成することができる。この方法において、製造工程は簡素化され、追加の部品やコネクタを必要とせずに、特殊なロッド接点を使用することで例示の実施形態のスペーサの重量を最小限にすることができる。たわみ制限器４６１ｂと、剛性止め具４６２は、内部スパン１４２の形成と共に打ち抜かれることで、材料をほとんどまたは全く薄くせずに元の厚さを維持することができる。あるいはたわみ制限器４６１ｂと、剛性止め具４６２は、溶接された別個の剛性の部品である場合、あるいはそれ以外の方法で内部スパン１４２に装着される場合もある。

図４および図５の特殊な構成に示され、図３の例示の実施形態の燃料スペーサ１００内での配置において示されるが、たわみが制限された弾性接点４６１は、いくつかの異なる構成で配置された弾性のたわみ制限部材を有する場合があり、例示の実施形態の特殊なロッド接点４６２は、いくつかの異なるやり方において位置決めされ配向され、異なる構成要素を含む場合がある。例えば例示の実施形態のスペーサは、弾性接点４６１を取り囲むリングタイプのたわみ制限器４６２、内部スパン１４２上の弾性接点４６１ａの間に規則的な間隔で離間されたたわみ制限器４６２などを含む場合がある。したがって、所望される内壁１４５が、一緒に作動可能な弾性接点４６１ａと、たわみ制限器４６１ｂを含むことで、弾性接点４６１ａの可塑的な変形を阻止する限り、スペーサは、たわみが制限された弾性ロッド接点１４６を含んでいる。

例示の実施形態および方法は、このように記載されているが、当業者は、例示の実施形態が変更され、日常的な実験によって代用される場合もあり、それでもなお以下の特許請求の範囲の範囲内にあることを理解するであろう。例えば一部の例示の実施形態は、対向する直線を成す格子開口部内に剛性および弾性の機構を備えた特定の位置における特殊なロッド接点によって記載されているが、例示の実施形態のスペーサは、弾性部材とたわみ制限器の任意の組み合わせおよび配置を含む可能性があることが理解される。さらに例示の実施形態および方法は、いずれのタイプの燃料および原子炉とも併せて使用することができ、この場合、軸方向のスペーサを使用して燃料棒を整列させることが理解される。このような変形形態は、以下の特許請求の範囲の範囲から逸脱するものとみなすべきではない。

１０ 燃料集合体
１２ チャネル
１４ 燃料棒
１６ ウォーターロッド
１８ スペーサ
４１ 開口部
４２ 内部スパン
４４ 浴槽
４５ 側壁
４６ ロッド接点
４７ 外周バンド
１００ スペーサ
１４１ 格子開口部
１４２ 内部スパン
１４５ 内壁
１４６ ロッド接点
１４９ 外周バンド
４６１ たわみが制限された弾性接点
４６１ａ 弾性接点
４６１ｂ たわみ制限器
４６２ 剛性止め具
ｄ 遊び

Claims (20)

1. 核燃料集合体で使用するための燃料スペーサであって、
   燃料棒を収容し、前記燃料棒を前記スペーサ内に固定するように構成された内部開口部を形成する少なくとも１つの内部部材と、
   前記内部部材から延出し、前記開口部の中を通過する前記燃料棒に接触する横方向の長さを有するロッド接点とを備え、前記ロッド接点が、弾性抵抗部材と、対応するたわみ制限器を含む、燃料スペーサ。
2. 前記弾性抵抗部材が、湾曲した突起を含み、前記突起が、前記曲線の頂点のみにおいて前記燃料棒に接触するように構成される、請求項１記載の燃料スペーサ。
3. 前記たわみ制限器が、前記弾性抵抗部材より短い横方向の長さを有することで、前記燃料棒および弾性抵抗部材は、前記たわみ制限器に接触するのに前記内部部材に向かって横方向に移動する必要がある、請求項１記載の燃料スペーサ。
4. 前記たわみ制限器の横方向の長さと、前記弾性抵抗部材の横方向の長さの差が、前記弾性抵抗部材の可塑的変形の閾値にほぼ等しい、請求項３記載の燃料スペーサ。
5. 前記たわみ制限器が、前記弾性抵抗部材の各々の軸側で横方向に延出する２つの湾曲した延長部を含む、請求項３記載の燃料スペーサ。
6. 弾性抵抗部材が、２つの軸方向の端部においてのみ前記内部部材に接続される、請求項１記載の燃料スペーサ。
7. 前記内部部材から延出し、前記開口部の中を通過する前記燃料棒に接触する横方向の長さを有する少なくとも１つの剛性止め具をさらに備える、請求項１記載の燃料スペーサ。
8. 複数の内部部材をさらに備え、前記内部部材が、前記燃料スペーサの長さまたは幅に延在する内部スパンであり、複数の前記開口部を形成するように合体される、請求項１記載の燃料スペーサ。
9. 前記合体した内部スパンが直角に交わり、正方形の格子開口部である複数の開口部を形成する、請求項８記載の燃料スペーサ。
10. 前記開口部のそれぞれの中にある前記内部スパンから延出する複数のロッド接点と、
    前記ロッド接点の対応する１つと対向してそれぞれの前記開口部内の前記内部スパンから延出する複数の剛性止め具であり、前記剛性止め具のそれぞれが、前記開口部の中を通過する前記燃料棒に接触する横方向の長さを有する、複数の剛性止め具とをさらに備える、請求項８記載の燃料スペーサ。
11. 核燃料を包含し、軸方向に延在する複数の燃料棒と、
    前記燃料棒が中を通過するスペーサとを備える核燃料集合体であって、前記スペーサが、
    複数の内部開口部を形成し、前記燃料棒がそれぞれ前記内部開口部の対応する１つを通過する複数の内部部材と、
    前記内部開口部の１つの中に延出し、前記開口部の中を通過する前記燃料棒に接触する横方向の長さを有する少なくとも１つのロッド接点とを含み、前記ロッド接点が、弾性抵抗部材と、対応するたわみ制限器とを含む、核燃料集合体。
12. 前記スペーサがさらに、複数のロッド接点を含み、前記ロッド接点が、複数の前記内部開口部へと延出する、請求項１１記載の燃料集合体。
13. 前記ロッド接点のそれぞれがさらに、剛性止め具を含み、前記剛性止め具が、前記弾性抵抗部材と、前記対応するたわみ制限器が中へと延出する開口部に隣接する開口部の中へと延出する、請求項１２記載の燃料集合体。
14. 前記燃料棒のそれぞれが、第１の地点において前記弾性抵抗部材の一方によって接触され、第２の地点において弾性抵抗部材の他方によって接触され、第３の地点において前記剛性止め具の一方によって接触され、第４の地点において剛性止め具の他方によって接触されており、前記第１、第２、第３および第４の地点は、前記燃料棒の周りに９０度の間隔で分散されており、前記第１の地点は、前記燃料棒上で前記第３の地点と対向している、請求項１３記載の燃料集合体。
15. 各々の弾性抵抗部材、剛性止め具およびたわみ制限器が、前記内部部材のものと材料が中断していない、請求項１３記載の燃料集合体。
16. 前記弾性抵抗部材が、湾曲した突起を含み、前記突起が、前記曲線の頂点のみにおいて前記燃料棒に接触するように構成される、請求項１１記載の燃料集合体。
17. 前記たわみ制限器が、前記弾性抵抗部材より短い横方向の長さを有することで、前記燃料棒および弾性抵抗部材は、前記たわみ制限器に接触するのに前記内部部材に向かって横方向に移動する必要がある、請求項１１記載の燃料スペーサ。
18. 前記たわみ制限器の横方向の長さと、前記弾性抵抗部材の横方向の長さの差が、前記弾性抵抗部材の可塑的変形の閾値にほぼ等しい、請求項１７記載の燃料スペーサ。
19. 核燃料集合体を作製する方法であって、
    燃料ロッドを収容するための開口部を形成する複数の内部スパンと、前記スペーサを囲むように延在する外周バンドとを有する燃料スペーサを形成するステップを含んでおり、
    前記形成するステップが、弾性抵抗部材および対応するたわみ制限器を同一の内部スパン上に設けるステップを含んでおり、
    前記弾性抵抗部材が、横方向に弾性式に移動し、
    前記対応するたわみ制限器が前記横方向に剛性である、方法。
20. 前記設けるステップが、１枚の基板を打ち抜き加工することで前記内部スパン、前記弾性抵抗部材および前記たわみ制限器を形成するステップを含む、請求項１９記載の方法。