JP3108189B2 - 核燃料集合体の上部ノズル - Google Patents
核燃料集合体の上部ノズルInfo
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- G—PHYSICS
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- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/06—Casings; Jackets
- G21C3/14—Means forming part of the element for inserting it into, or removing it from, the core; Means for coupling adjacent elements, e.g. to form a stringer
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、一般に、原子炉用の核燃料集
合体（以下、燃料集合体という）に関し、特に、空間を
より有効に利用して、燃料集合体の燃料棒のより大きな
熱膨張及び燃焼度を許容できるようにした上部ノズルに
関するものである。
合体（以下、燃料集合体という）に関し、特に、空間を
より有効に利用して、燃料集合体の燃料棒のより大きな
熱膨張及び燃焼度を許容できるようにした上部ノズルに
関するものである。
【０００２】
【先行技術の説明】大部分の原子炉においては、炉心は
多数の細長い燃料集合体からなり、これ等の燃料集合体
は、横方向に延びる上部及び下部炉心支持板により支持
され整列されている。上部及び下部の炉心支持板は、炉
心全体を囲み且つ炉心両端間に延在する炉心支持槽に直
接的に或は間接的に取り付けられている。
多数の細長い燃料集合体からなり、これ等の燃料集合体
は、横方向に延びる上部及び下部炉心支持板により支持
され整列されている。上部及び下部の炉心支持板は、炉
心全体を囲み且つ炉心両端間に延在する炉心支持槽に直
接的に或は間接的に取り付けられている。
【０００３】通常構造の燃料集合体は、複数の支持格子
により組織的な配列に保持された複数の燃料棒と制御棒
案内シンブルとを備えており、支持格子は、燃料集合体
の長手方向に沿って互いに離間され制御棒案内シンブル
に取り付けられている。案内シンブルは燃料棒の上端及
び下端からそれぞれ上方及び下方に僅かに突出してい
る。燃料集合体の両端において、上部ノズル及び下部ノ
ズルが案内シンブルに固定され、それにより、一体化さ
れた燃料集合体を形成している。燃料集合体は下部炉心
支持板上に垂直に載置された状態で配列される。燃料集
合体は、その取扱及び設置を容易にするために、下部炉
心支持板に固定されていないのが一般的である。
により組織的な配列に保持された複数の燃料棒と制御棒
案内シンブルとを備えており、支持格子は、燃料集合体
の長手方向に沿って互いに離間され制御棒案内シンブル
に取り付けられている。案内シンブルは燃料棒の上端及
び下端からそれぞれ上方及び下方に僅かに突出してい
る。燃料集合体の両端において、上部ノズル及び下部ノ
ズルが案内シンブルに固定され、それにより、一体化さ
れた燃料集合体を形成している。燃料集合体は下部炉心
支持板上に垂直に載置された状態で配列される。燃料集
合体は、その取扱及び設置を容易にするために、下部炉
心支持板に固定されていないのが一般的である。
【０００４】炉心内の温度は、時間によって、例えば冷
態停止状態から通常の運転状態まで、大きく変化する。
また、材料が異なると熱膨張特性も異なる。燃料集合体
の構成要素の材料は、一般に炉心支持槽に用いられてい
る材料と異なっており、炉心支持槽の材料よりも大きな
熱膨張を起こすので、結果的に生ずる燃料集合体の軸線
方向、即ち垂直方向の長さの増加を吸収しなければなら
ない。そのため、燃料集合体は通常、上部及び下部炉心
支持板には固定されず、両者間の幾らかの相対運動を許
容する形で支持されている。
態停止状態から通常の運転状態まで、大きく変化する。
また、材料が異なると熱膨張特性も異なる。燃料集合体
の構成要素の材料は、一般に炉心支持槽に用いられてい
る材料と異なっており、炉心支持槽の材料よりも大きな
熱膨張を起こすので、結果的に生ずる燃料集合体の軸線
方向、即ち垂直方向の長さの増加を吸収しなければなら
ない。そのため、燃料集合体は通常、上部及び下部炉心
支持板には固定されず、両者間の幾らかの相対運動を許
容する形で支持されている。
【０００５】従来、燃料集合体及び炉心支持槽の軸方向
の熱膨張差は、上部炉心支持板と下部炉心支持板との間
の軸方向の間隔を燃料集合体の軸方向長さよりもやや大
きくすることにより、許容できるようにしてきた。通
常、これは、燃料集合体の頂部と上部炉心支持板との間
に軸線方向の間隙を設けることで達成される。しかし、
この間隙の存在により、冷却材流によって燃料集合体に
上向きの水圧力がかかるため、燃料集合体が上方に持ち
上がることになる。そこで、燃料集合体は上部ノズルと
共に押え装置も用いており、冷却材の上向きの流力が燃
料集合体を持ち上げて上部炉心支持板に損傷を与えるほ
ど強く接触するのを防止し、同時に、炉心で生ずる熱膨
張等による燃料集合体の長さの変動を許容するようにし
ている。押え装置を有する従来の燃料集合体の例として
は、米国特許第４,７９２,４２９号及び第４,６８４,５
０２号明細書等に開示されたものがある。
の熱膨張差は、上部炉心支持板と下部炉心支持板との間
の軸方向の間隔を燃料集合体の軸方向長さよりもやや大
きくすることにより、許容できるようにしてきた。通
常、これは、燃料集合体の頂部と上部炉心支持板との間
に軸線方向の間隙を設けることで達成される。しかし、
この間隙の存在により、冷却材流によって燃料集合体に
上向きの水圧力がかかるため、燃料集合体が上方に持ち
上がることになる。そこで、燃料集合体は上部ノズルと
共に押え装置も用いており、冷却材の上向きの流力が燃
料集合体を持ち上げて上部炉心支持板に損傷を与えるほ
ど強く接触するのを防止し、同時に、炉心で生ずる熱膨
張等による燃料集合体の長さの変動を許容するようにし
ている。押え装置を有する従来の燃料集合体の例として
は、米国特許第４,７９２,４２９号及び第４,６８４,５
０２号明細書等に開示されたものがある。
【０００６】前述したように、燃料集合体の案内シンブ
ルは燃料棒の両端からそれぞれ上方及び下方に僅かに突
出している。従って、案内シンブルの両端に固定された
燃料集合体の上部ノズル及び下部ノズルは、同様に、燃
料棒の両端からそれぞれ上方及び下方に離隔されてい
る。燃料棒の両端と上部及び下部ノズルの隣接部分との
間の空間は、通常の原子炉運転中に燃料棒の燃焼が生じ
た際の熱膨張による燃料棒の長さの増加を許容する。
ルは燃料棒の両端からそれぞれ上方及び下方に僅かに突
出している。従って、案内シンブルの両端に固定された
燃料集合体の上部ノズル及び下部ノズルは、同様に、燃
料棒の両端からそれぞれ上方及び下方に離隔されてい
る。燃料棒の両端と上部及び下部ノズルの隣接部分との
間の空間は、通常の原子炉運転中に燃料棒の燃焼が生じ
た際の熱膨張による燃料棒の長さの増加を許容する。
【０００７】燃料集合体の構造を色々な面で改良したこ
とにより、燃料棒の燃焼度を許容範囲で上げることが可
能となってきた。燃焼度を上げることは、発電プラント
の運転停止の回数を減らし使用済み燃料の蓄積量も減ら
すので望ましい。しかし、燃料棒を更に高い燃焼度で使
用するためには、更に生ずる熱膨張により、燃料棒の長
さの増加は最低でも約１２.７ｍｍ（０.５ｉｎ）必要と
なる。このため、燃料棒のこの付加的な熱膨張を許容す
るために、上部及び下部ノズルのアダプタ板間の空間を
大きくする必要がある。同時に、上部炉心板と上部ノズ
ルのアダプタ板との間の空間は、取扱装置を上部ノズル
に挿入し係合させるのに十分な大きさでなければならな
い。
とにより、燃料棒の燃焼度を許容範囲で上げることが可
能となってきた。燃焼度を上げることは、発電プラント
の運転停止の回数を減らし使用済み燃料の蓄積量も減ら
すので望ましい。しかし、燃料棒を更に高い燃焼度で使
用するためには、更に生ずる熱膨張により、燃料棒の長
さの増加は最低でも約１２.７ｍｍ（０.５ｉｎ）必要と
なる。このため、燃料棒のこの付加的な熱膨張を許容す
るために、上部及び下部ノズルのアダプタ板間の空間を
大きくする必要がある。同時に、上部炉心板と上部ノズ
ルのアダプタ板との間の空間は、取扱装置を上部ノズル
に挿入し係合させるのに十分な大きさでなければならな
い。
【０００８】しかし、現在、上部ノズルのアダプタ板と
下部ノズルのアダプタ板との間にある空間では、燃料棒
の長さが更に約１２.７ｍｍ（０.５ｉｎ）程度伸びるの
を許容するには不十分である。従って、現在使用されて
いる炉心設備の取扱能力を損なうことなく、燃料棒のよ
り大きな熱膨張を許容するための手段が必要とされてい
る。
下部ノズルのアダプタ板との間にある空間では、燃料棒
の長さが更に約１２.７ｍｍ（０.５ｉｎ）程度伸びるの
を許容するには不十分である。従って、現在使用されて
いる炉心設備の取扱能力を損なうことなく、燃料棒のよ
り大きな熱膨張を許容するための手段が必要とされてい
る。
【０００９】
【発明の概要】本発明は、上述の必要性を満たように改
良された構成を有する上部ノズルを提供する。本発明に
よる上部ノズルは、その全高が従来の上部ノズルに比較
して約４４.５ｍｍ（１.７５ｉｎ）減少され、その結
果、燃料集合体がより長い燃料棒やより大きな熱膨張を
許容するので、原子炉は従来よりも高い燃焼率で運転で
きることとなる。上部ノズルの高さを減少することで付
加的に作られた空間は、燃料集合体の燃焼能力を向上さ
せるよう効果的に利用される。また、燃料棒のより大き
な熱膨張のために、或は、必要ならば、燃料棒をより大
きなプレナムを有する長いものとするために、この付加
的な空間を利用することができる。この付加的な空間が
約４４.５ｍｍ(１.７５ｉｎ）である場合、燃焼能力は
約２０,０００ＭＷＤ／ＭＴＵ増加すると評価されてい
る。
良された構成を有する上部ノズルを提供する。本発明に
よる上部ノズルは、その全高が従来の上部ノズルに比較
して約４４.５ｍｍ（１.７５ｉｎ）減少され、その結
果、燃料集合体がより長い燃料棒やより大きな熱膨張を
許容するので、原子炉は従来よりも高い燃焼率で運転で
きることとなる。上部ノズルの高さを減少することで付
加的に作られた空間は、燃料集合体の燃焼能力を向上さ
せるよう効果的に利用される。また、燃料棒のより大き
な熱膨張のために、或は、必要ならば、燃料棒をより大
きなプレナムを有する長いものとするために、この付加
的な空間を利用することができる。この付加的な空間が
約４４.５ｍｍ(１.７５ｉｎ）である場合、燃焼能力は
約２０,０００ＭＷＤ／ＭＴＵ増加すると評価されてい
る。
【００１０】従って、本発明は、燃料棒のより大きな熱
膨張及び燃焼度を許容することのできる核燃料集合体の
ための上部ノズルに向けられている。本発明による上部
ノズルは、（ａ）主中央部と、該主中央部を囲み且つ該
主中央部と一体となっている周囲部とを有する平らなア
ダプタ板と、（ｂ）該アダプタ板の前記周囲部に沿って
整列するよう該アダプタ板に複数組のばね組立体を直接
取り付ける際に用いられる第１組の穴を、前記周囲部に
ある第１の対の対角位置に画成する第１画成手段と、
(ｃ)前記上部ノズルを持ち上げるべく前記アダプタ板に
取扱装置を直接係合する際にに用いられる第２組の穴
を、前記周囲部にある第２の対の対角位置に画成する第
２画成手段とを備えている。第２組の穴を画成する第２
画成手段は、アダプタ板の上面の平面から上方に突出す
るように第２の対の対角位置のそれぞれに形成された受
け部であって、それぞれに１個の穴が貫設されているも
のをいう。第１の対の穴と第２の対の穴との間に延びる
アダプタ板の周囲部は一体構造である。更に、複数のば
ね組立体が、第１の対の対角位置に貫設された穴で、ア
ダプタ板に直接取り付けられる。
膨張及び燃焼度を許容することのできる核燃料集合体の
ための上部ノズルに向けられている。本発明による上部
ノズルは、（ａ）主中央部と、該主中央部を囲み且つ該
主中央部と一体となっている周囲部とを有する平らなア
ダプタ板と、（ｂ）該アダプタ板の前記周囲部に沿って
整列するよう該アダプタ板に複数組のばね組立体を直接
取り付ける際に用いられる第１組の穴を、前記周囲部に
ある第１の対の対角位置に画成する第１画成手段と、
(ｃ)前記上部ノズルを持ち上げるべく前記アダプタ板に
取扱装置を直接係合する際にに用いられる第２組の穴
を、前記周囲部にある第２の対の対角位置に画成する第
２画成手段とを備えている。第２組の穴を画成する第２
画成手段は、アダプタ板の上面の平面から上方に突出す
るように第２の対の対角位置のそれぞれに形成された受
け部であって、それぞれに１個の穴が貫設されているも
のをいう。第１の対の穴と第２の対の穴との間に延びる
アダプタ板の周囲部は一体構造である。更に、複数のば
ね組立体が、第１の対の対角位置に貫設された穴で、ア
ダプタ板に直接取り付けられる。
【００１１】また、本発明は、（ａ）互いに横方向に離
隔して配置され且つ上端部を有する一定配列の燃料棒
と、（ｂ）互いに及び燃料棒から横方向に離隔して配置
され且つ燃料棒の上端部よりも上方に延びる上端部を有
する一定配列の案内シンブルと、（ｃ）燃料棒の上端部
の上方に離隔関係で案内シンブルの上端部に取り付けら
れる上記の平らな矩形のアダプタ板だけで形成された上
部ノズルとを備える燃料集合体に関するものである。
隔して配置され且つ上端部を有する一定配列の燃料棒
と、（ｂ）互いに及び燃料棒から横方向に離隔して配置
され且つ燃料棒の上端部よりも上方に延びる上端部を有
する一定配列の案内シンブルと、（ｃ）燃料棒の上端部
の上方に離隔関係で案内シンブルの上端部に取り付けら
れる上記の平らな矩形のアダプタ板だけで形成された上
部ノズルとを備える燃料集合体に関するものである。
【００１２】本発明の上記及び他の特徴や利点は、本発
明の実施例が図示された図面に沿って、以下の本発明の
実施例の詳細な説明を読むことにより、当業者にとって
明らかになるであろう。
明の実施例が図示された図面に沿って、以下の本発明の
実施例の詳細な説明を読むことにより、当業者にとって
明らかになるであろう。
【００１３】
【実施例の詳細な説明】以下の説明において、同一の参
照符号は全図面を通して同一又は相当部分を示してい
る。また、以下の説明において、「前方」、「後方」、「左
方」、「右方」、「上方」、「下方」等の語は便宜上の言葉
であり、限定的な語として解釈されるべきものではな
い。
照符号は全図面を通して同一又は相当部分を示してい
る。また、以下の説明において、「前方」、「後方」、「左
方」、「右方」、「上方」、「下方」等の語は便宜上の言葉
であり、限定的な語として解釈されるべきものではな
い。
【００１４】
【全体的な説明】図面、特に図１を参照すると、燃料集
合体１０の側面図が垂直方向、即ち縦方向に短縮した形
で示されている。この燃料集合体１０は、基本的に、原
子炉（図示せず）の炉心領域における下部炉心支持板
（図示せず）上に燃料集合体１０を支持するための下端
構造体、即ち下部ノズル１２と、この下部ノズル１２か
ら上方に突出して縦方向に延びる多数の案内管、即ち案
内シンブル１４とを備えている。更に、燃料集合体１０
は、案内シンブル１４に沿って軸線方向に間隔をおいて
配置された複数の横向きの支持格子１６と、これ等の支
持格子１６により横方向に互いに離隔して支持された組
織的配列の細長い燃料棒１８とを備えている。また、燃
料集合体１０は、その中心に配置された計装管２０と、
案内シンブル１４の上端部に取り付けられた上端構造
体、即ち上部ノズル２２とを備えている。このように構
成部品を配置することで、燃料集合体１０は、その構成
部品を損傷させることなく普通に取り扱うことができる
一体ユニットを形成する。
合体１０の側面図が垂直方向、即ち縦方向に短縮した形
で示されている。この燃料集合体１０は、基本的に、原
子炉（図示せず）の炉心領域における下部炉心支持板
（図示せず）上に燃料集合体１０を支持するための下端
構造体、即ち下部ノズル１２と、この下部ノズル１２か
ら上方に突出して縦方向に延びる多数の案内管、即ち案
内シンブル１４とを備えている。更に、燃料集合体１０
は、案内シンブル１４に沿って軸線方向に間隔をおいて
配置された複数の横向きの支持格子１６と、これ等の支
持格子１６により横方向に互いに離隔して支持された組
織的配列の細長い燃料棒１８とを備えている。また、燃
料集合体１０は、その中心に配置された計装管２０と、
案内シンブル１４の上端部に取り付けられた上端構造
体、即ち上部ノズル２２とを備えている。このように構
成部品を配置することで、燃料集合体１０は、その構成
部品を損傷させることなく普通に取り扱うことができる
一体ユニットを形成する。
【００１５】前述したように、燃料集合体１０における
所定配列の燃料棒１８は、燃料集合体１０の長手方向に
沿って互いに離隔された複数の支持格子１６によって、
互いに一定間隔で保持されている。各燃料棒１８は核燃
料ペレット２４を含み、また、燃料棒１８を密封すべ
く、燃料棒１８の両端はそれぞれ上部端栓２６及び下部
端栓２８により閉じられている。一般に、燃料ペレット
２４を燃料棒１８内で密に積み重ねた状態に維持するた
めに、プレナムばね３０が上部端栓２６と燃料ペレット
２４との間に配置されている。核分裂物質からなる燃料
ペレット２４は、原子炉の核反応出力の発生を担うもの
である。炉心内で発生された熱を取り出して有用な仕事
をさせるために、水もしくはホウ素含有水のような液体
減速・冷却材が炉心の燃料集合体１０間を上方に圧送さ
れる。
所定配列の燃料棒１８は、燃料集合体１０の長手方向に
沿って互いに離隔された複数の支持格子１６によって、
互いに一定間隔で保持されている。各燃料棒１８は核燃
料ペレット２４を含み、また、燃料棒１８を密封すべ
く、燃料棒１８の両端はそれぞれ上部端栓２６及び下部
端栓２８により閉じられている。一般に、燃料ペレット
２４を燃料棒１８内で密に積み重ねた状態に維持するた
めに、プレナムばね３０が上部端栓２６と燃料ペレット
２４との間に配置されている。核分裂物質からなる燃料
ペレット２４は、原子炉の核反応出力の発生を担うもの
である。炉心内で発生された熱を取り出して有用な仕事
をさせるために、水もしくはホウ素含有水のような液体
減速・冷却材が炉心の燃料集合体１０間を上方に圧送さ
れる。
【００１６】核分裂過程を制御するために、多数の制御
棒３２が、燃料集合体１０の所定位置に配置された案内
シンブル１４内で、往復移動できるようになっている。
より詳細に述べるならば、上部ノズル２２は、内側に溝
が形成された円筒形部材３６を有する棒クラスタ制御機
構３４を備えており、この棒クラスタ制御機構３４の円
筒形部材３６は径方向に延びるフルークないしはアーム
３８を有している。各アーム３８は制御棒３２に連結さ
れ、それにより、棒クラスタ制御機構３４は、案内シン
ブル１４内で制御棒３２を垂直に動かして燃料集合体１
０の核分裂過程を制御するよう周知の態様で作動され得
る。
棒３２が、燃料集合体１０の所定位置に配置された案内
シンブル１４内で、往復移動できるようになっている。
より詳細に述べるならば、上部ノズル２２は、内側に溝
が形成された円筒形部材３６を有する棒クラスタ制御機
構３４を備えており、この棒クラスタ制御機構３４の円
筒形部材３６は径方向に延びるフルークないしはアーム
３８を有している。各アーム３８は制御棒３２に連結さ
れ、それにより、棒クラスタ制御機構３４は、案内シン
ブル１４内で制御棒３２を垂直に動かして燃料集合体１
０の核分裂過程を制御するよう周知の態様で作動され得
る。
【００１７】
【従来の上部ノズルの構造】次に、図１と共に図２及び
図３に沿って説明する。これ等の図から分かるように、
燃料集合体１０の従来の上部ノズル２２は、横方向に延
びる下部アダプタ板４２と上部環状フランジ４４とによ
り形成された囲いもしくはハウジング４０を備えてお
り、各周辺部において、直立側壁４６がアダプタ板４２
と上部環状フランジ４４との間に延在し、両者を一体的
に結合している。上部環状フランジ４４には、複数のば
ね組立体４８が適宜に締結されている。これ等のばね組
立体４８は燃料集合体１０の押え装置を構成するもので
ある。各ばね組立体４８は、積み重ねた状態で配置され
た１組の板ばね４８Ａから構成されている。ばね組立体
４８は、周知の態様で上部炉心板（図示せず）と協働
し、冷却材の上昇流により引き起こされる燃料集合体１
０の流体的な持ち上がりを防止すると共に、炉心で引き
起こされる熱膨張等による燃料集合体の長さの変動を許
容するようになっている。また、棒クラスタ制御機構
（図２には図示せず）は、上部環状フランジ４４により
画成された上部ノズル２２の中央上部開口５０内に配置
されている。流路穴５１及び案内シンブル取付用穴５２
が、上部環状フランジ４４の中央上部開口５０と整列す
る下部アダプタ板４２の主中央部４２Ａを貫通して、互
いに離隔関係で形成されている。
図３に沿って説明する。これ等の図から分かるように、
燃料集合体１０の従来の上部ノズル２２は、横方向に延
びる下部アダプタ板４２と上部環状フランジ４４とによ
り形成された囲いもしくはハウジング４０を備えてお
り、各周辺部において、直立側壁４６がアダプタ板４２
と上部環状フランジ４４との間に延在し、両者を一体的
に結合している。上部環状フランジ４４には、複数のば
ね組立体４８が適宜に締結されている。これ等のばね組
立体４８は燃料集合体１０の押え装置を構成するもので
ある。各ばね組立体４８は、積み重ねた状態で配置され
た１組の板ばね４８Ａから構成されている。ばね組立体
４８は、周知の態様で上部炉心板（図示せず）と協働
し、冷却材の上昇流により引き起こされる燃料集合体１
０の流体的な持ち上がりを防止すると共に、炉心で引き
起こされる熱膨張等による燃料集合体の長さの変動を許
容するようになっている。また、棒クラスタ制御機構
（図２には図示せず）は、上部環状フランジ４４により
画成された上部ノズル２２の中央上部開口５０内に配置
されている。流路穴５１及び案内シンブル取付用穴５２
が、上部環状フランジ４４の中央上部開口５０と整列す
る下部アダプタ板４２の主中央部４２Ａを貫通して、互
いに離隔関係で形成されている。
【００１８】図１〜図３に示すように、各ばね組立体４
８は、隅部クランプブロック５４とばね止め用ねじ５６
とからなるばねクランプ５３を用いることにより、その
基端部４８Ｂが上部ノズル２２の上部フランジ４４に締
結され、その使用位置で保持されている。２対のばね組
立体４８を保持するために、２つのばねクランプ５３が
ある。１つのばねクランプ５３は、上部ノズル２２の１
対の対角位置にある各隅部２２Ａに設けられる。各ばね
クランプ５３は、好ましくは、１個の隅部クランプブロ
ック５４と、１対のばね止め用ねじ５６とからなり、こ
れ等のばね止め用ねじ５６は、１対のばね組立体４８を
それぞれの基端部４８Ｂで締結するために同じ隅部クラ
ンプブロック５４を共用する。各ばね止め用ねじ５６
は、隅部クランプブロック５４に画成された隅部穴５８
と、ばね組立体４８の基端部４８Ｂに画成された穴６０
に挿入されて設置される。また、ばね止め用ねじ５６
は、上部環状フランジ４４に形成されたねじ穴６２にね
じ込まれる。ばね止め用ねじ５６は、締め付けられる
と、隅部クランプブロック５４と協働して、ばね組立体
４８の基端部４８Ｂを上部ノズル２２の周囲の上部環状
フランジ４４に締結する。ばね止め用ねじ５６が締め付
けられた後、隅部クランプブロック５４は溶接等（図示
せず）により上部ノズル２２のフランジ４４に固着され
る。更に、ばね止め用ねじ５６は、ロックピン（図示せ
ず）により回転しないように固定され、適所に保持され
る。尚、ロックピンは、隅部クランプブロック５４の隅
部穴５８の内側に溶着される。
８は、隅部クランプブロック５４とばね止め用ねじ５６
とからなるばねクランプ５３を用いることにより、その
基端部４８Ｂが上部ノズル２２の上部フランジ４４に締
結され、その使用位置で保持されている。２対のばね組
立体４８を保持するために、２つのばねクランプ５３が
ある。１つのばねクランプ５３は、上部ノズル２２の１
対の対角位置にある各隅部２２Ａに設けられる。各ばね
クランプ５３は、好ましくは、１個の隅部クランプブロ
ック５４と、１対のばね止め用ねじ５６とからなり、こ
れ等のばね止め用ねじ５６は、１対のばね組立体４８を
それぞれの基端部４８Ｂで締結するために同じ隅部クラ
ンプブロック５４を共用する。各ばね止め用ねじ５６
は、隅部クランプブロック５４に画成された隅部穴５８
と、ばね組立体４８の基端部４８Ｂに画成された穴６０
に挿入されて設置される。また、ばね止め用ねじ５６
は、上部環状フランジ４４に形成されたねじ穴６２にね
じ込まれる。ばね止め用ねじ５６は、締め付けられる
と、隅部クランプブロック５４と協働して、ばね組立体
４８の基端部４８Ｂを上部ノズル２２の周囲の上部環状
フランジ４４に締結する。ばね止め用ねじ５６が締め付
けられた後、隅部クランプブロック５４は溶接等（図示
せず）により上部ノズル２２のフランジ４４に固着され
る。更に、ばね止め用ねじ５６は、ロックピン（図示せ
ず）により回転しないように固定され、適所に保持され
る。尚、ロックピンは、隅部クランプブロック５４の隅
部穴５８の内側に溶着される。
【００１９】ばね組立体４８は、その使用状態において
は、上部ノズル２２のハウジング４０の外周縁内で、該
外周縁に沿って斜め上向き状態で延び、上部炉心板に接
する。各ばね組立体４８の上部の板ばね４８Ａから下方
に延びる舌状部６４は、フランジ４４に画成された細長
いスロット６５内に挿入され、各組の板ばね４８Ａをフ
ランジ４４に対して整列状態に維持すると共に、板ばね
４８Ａが棒クラスタ制御機構３４の動作を妨げる恐れの
ある上部環状フランジ４４により画成された中央上部開
口５０の上方で、板ばね４８Ａが偶発的に揺動しないよ
うになっている。
は、上部ノズル２２のハウジング４０の外周縁内で、該
外周縁に沿って斜め上向き状態で延び、上部炉心板に接
する。各ばね組立体４８の上部の板ばね４８Ａから下方
に延びる舌状部６４は、フランジ４４に画成された細長
いスロット６５内に挿入され、各組の板ばね４８Ａをフ
ランジ４４に対して整列状態に維持すると共に、板ばね
４８Ａが棒クラスタ制御機構３４の動作を妨げる恐れの
ある上部環状フランジ４４により画成された中央上部開
口５０の上方で、板ばね４８Ａが偶発的に揺動しないよ
うになっている。
【００２０】上部ノズル２２の他の対の対角位置にある
隅部２２Ｂは、フランジ４４に形成された上方に突出す
る受け部６６を有しており、この受け部６６には、上部
ノズル取扱装置の部材（図示せず）を受け入れる穴６７
が画成されている。上部ノズル２２のハウジング４０に
は、上部ノズル取扱装置の部材を穴６７に挿入して上部
ノズル２２のフランジ４４の下面に係合できるようにす
るために、上部環状フランジ４４と下部アダプタ板４２
との間に十分な空間が設けられている。
隅部２２Ｂは、フランジ４４に形成された上方に突出す
る受け部６６を有しており、この受け部６６には、上部
ノズル取扱装置の部材（図示せず）を受け入れる穴６７
が画成されている。上部ノズル２２のハウジング４０に
は、上部ノズル取扱装置の部材を穴６７に挿入して上部
ノズル２２のフランジ４４の下面に係合できるようにす
るために、上部環状フランジ４４と下部アダプタ板４２
との間に十分な空間が設けられている。
【００２１】
【本発明の改良型上部ノズルの構造】次に、図４及び図
５を参照すると、高さが減少した上部ノズルを提供する
という本発明に従った改良構造の上部ノズルが符号６８
で総括的に示されている。この低い上部ノズル６８は、
平らな矩形のアダプタ板７０のみを有する構造である。
アダプタ板７０自体は、以下で述べる特徴を除いて、従
来の上部ノズル２２の下部アダプタ板４２と実質的に同
等である。アダプタ板７０は、従来の下部アダプタ板４
２と同様に、所定の配列の流路穴７２及び案内シンブル
取付用穴７４を有する主中央部７０Ａを備えている。
５を参照すると、高さが減少した上部ノズルを提供する
という本発明に従った改良構造の上部ノズルが符号６８
で総括的に示されている。この低い上部ノズル６８は、
平らな矩形のアダプタ板７０のみを有する構造である。
アダプタ板７０自体は、以下で述べる特徴を除いて、従
来の上部ノズル２２の下部アダプタ板４２と実質的に同
等である。アダプタ板７０は、従来の下部アダプタ板４
２と同様に、所定の配列の流路穴７２及び案内シンブル
取付用穴７４を有する主中央部７０Ａを備えている。
【００２２】しかし、この高さが減少した上部ノズル６
８においては、従来の上部ノズル２２のハウジング４０
の上部環状フランジ４４と直立側壁４６とは設けられて
いない。実際には、この低い上部ノズル６８とアダプタ
板７０とは１つのものであり、同じ構成要素である。平
らなアダプタ板７０の主中央部７０Ａは周囲部７０Ｂに
より囲まれ、これ等の主中央部７０Ａ及び周囲部７０Ｂ
は、互いに一体化し且つ共通平面に配置される上面部分
を画成している。
８においては、従来の上部ノズル２２のハウジング４０
の上部環状フランジ４４と直立側壁４６とは設けられて
いない。実際には、この低い上部ノズル６８とアダプタ
板７０とは１つのものであり、同じ構成要素である。平
らなアダプタ板７０の主中央部７０Ａは周囲部７０Ｂに
より囲まれ、これ等の主中央部７０Ａ及び周囲部７０Ｂ
は、互いに一体化し且つ共通平面に配置される上面部分
を画成している。
【００２３】従来の上部ノズル２２の下部アダプタ板４
２と異なり、この低い上部ノズル６８のアダプタ板７０
は、１対の対角位置にある各隅部（第１画成手段）７０
Ｃを貫通して形成された１対の板ばね組立体取付用の穴
（第１組の穴）７６を有している。更に、このアダプタ
板７０の他の対の対角位置にある各隅部（第２画成手
段）７０Ｄには、上方に延びる受け部７７が形成されて
おり、この受け部７７には、各隅部７０Ｄを貫通する取
扱装置係合用の穴（第２組の穴）７８が画成されてい
る。従って、低い上部ノズル６８のアダプタ板７０の場
合、複数組の板ばね４８Ａの取り付けはアダプタ板７０
上に直接配置され、取扱装置の係合はアダプタ板７０の
下面に直接に行われる。かかる場合、複数組の板ばね４
８Ａは、アダプタ板７０の周囲部７０Ｂに沿って延び、
且つ、この周囲部７０Ｂ上に直接配置される。
２と異なり、この低い上部ノズル６８のアダプタ板７０
は、１対の対角位置にある各隅部（第１画成手段）７０
Ｃを貫通して形成された１対の板ばね組立体取付用の穴
（第１組の穴）７６を有している。更に、このアダプタ
板７０の他の対の対角位置にある各隅部（第２画成手
段）７０Ｄには、上方に延びる受け部７７が形成されて
おり、この受け部７７には、各隅部７０Ｄを貫通する取
扱装置係合用の穴（第２組の穴）７８が画成されてい
る。従って、低い上部ノズル６８のアダプタ板７０の場
合、複数組の板ばね４８Ａの取り付けはアダプタ板７０
上に直接配置され、取扱装置の係合はアダプタ板７０の
下面に直接に行われる。かかる場合、複数組の板ばね４
８Ａは、アダプタ板７０の周囲部７０Ｂに沿って延び、
且つ、この周囲部７０Ｂ上に直接配置される。
【００２４】各ばね組立体４８は、従来と同様に、隅部
クランプブロック５４とばね止め用ねじ５６とからなる
ばねクランプ５３を用いることにより、その基端部４８
Ｂがアダプタ板７０の隅部７０Ｃ上の使用位置に締結さ
れ保持される。２対のばね組立体４８を保持するため
に、２つのばねクランプ５３がある。各ばねクランプ５
３は、アダプタ板７０の１対の対角位置にある隅部７０
Ｃのそれぞれに設けられる。各ばねクランプ５３は、好
ましくは、１個の隅部クランプブロック５４と、１対の
ばね止め用ねじ５６とを備え、これ等のばね止め用ねじ
５６は同じ隅部クランプブロック５４を共用して１対の
ばね組立体４８の基端部４８Ｂを締結する。ばね止め用
ねじ５６は図５に示すように穴７６にねじ込まれる。
尚、このばね組立体４８には舌状部６４が設けられてい
ないことに注意されたい。
クランプブロック５４とばね止め用ねじ５６とからなる
ばねクランプ５３を用いることにより、その基端部４８
Ｂがアダプタ板７０の隅部７０Ｃ上の使用位置に締結さ
れ保持される。２対のばね組立体４８を保持するため
に、２つのばねクランプ５３がある。各ばねクランプ５
３は、アダプタ板７０の１対の対角位置にある隅部７０
Ｃのそれぞれに設けられる。各ばねクランプ５３は、好
ましくは、１個の隅部クランプブロック５４と、１対の
ばね止め用ねじ５６とを備え、これ等のばね止め用ねじ
５６は同じ隅部クランプブロック５４を共用して１対の
ばね組立体４８の基端部４８Ｂを締結する。ばね止め用
ねじ５６は図５に示すように穴７６にねじ込まれる。
尚、このばね組立体４８には舌状部６４が設けられてい
ないことに注意されたい。
【００２５】図３の従来の上部ノズル２２と、図５の低
い上部ノズル６８とを比較することにより、上部端栓２
６と上部ノズル６８の対応のアダプタ板７０の下面との
間の熱膨張用の間隙が従来の上部ノズル２２の場合より
も相当に大きくなっていることが、容易に理解されよ
う。上部ノズル６８の高さを減少したことは、燃料棒の
より大きな熱膨張に利用され、或は、より大きなプレナ
ムを有するより大きな燃料棒１８のために利用され、そ
の結果、燃料集合体の燃焼度を２０,０００ ＭＷＤ／Ｍ
ＴＵ程増加させることができる。尚、アダプタ板７０
は、変形や応力を小さくするために、必要ならば僅かに
厚くしても良い。
い上部ノズル６８とを比較することにより、上部端栓２
６と上部ノズル６８の対応のアダプタ板７０の下面との
間の熱膨張用の間隙が従来の上部ノズル２２の場合より
も相当に大きくなっていることが、容易に理解されよ
う。上部ノズル６８の高さを減少したことは、燃料棒の
より大きな熱膨張に利用され、或は、より大きなプレナ
ムを有するより大きな燃料棒１８のために利用され、そ
の結果、燃料集合体の燃焼度を２０,０００ ＭＷＤ／Ｍ
ＴＵ程増加させることができる。尚、アダプタ板７０
は、変形や応力を小さくするために、必要ならば僅かに
厚くしても良い。
【００２６】以上の説明から、本発明と、本発明に付随
する多くの利点とが理解されるであろう。また、本発明
の精神及び範囲を逸脱することなく、或はその実質的な
利点を犠牲にすることなく、形態、構成及び配列に関
し、種々の変更が可能であり、よって、以上に述べた形
態は、単に本発明の好適な実施例にすぎないことは明ら
かであろう。
する多くの利点とが理解されるであろう。また、本発明
の精神及び範囲を逸脱することなく、或はその実質的な
利点を犠牲にすることなく、形態、構成及び配列に関
し、種々の変更が可能であり、よって、以上に述べた形
態は、単に本発明の好適な実施例にすぎないことは明ら
かであろう。
【図１】上方に棒クラスタ制御機構が配置された従来の
燃料集合体を、明瞭化のために一部を切り欠き垂直方向
に短縮した形で示した側面図。
燃料集合体を、明瞭化のために一部を切り欠き垂直方向
に短縮した形で示した側面図。
【図２】図１の燃料集合体において、押え装置が取り付
けられた燃料集合体用の上部ノズルを示す拡大平面図。
けられた燃料集合体用の上部ノズルを示す拡大平面図。
【図３】図２の３−３線に沿って見た場合の燃料集合体
の部分側面図。
の部分側面図。
【図４】本発明の改良構造を有する燃料集合体の上部ノ
ズルを示す平面図。
ズルを示す平面図。
【図５】図４の５−５線に沿って見た場合の燃料集合体
の部分側面図。
の部分側面図。
１０…核燃料集合体、１４…案内シンブル、１８…燃料
棒、２６…上部端栓（上端部）、４８…板ばね組立体
（ばね組立体）、５３…ばねクランプ（取付手段）、５
４…クランプブロック、５６…ばね止め用ねじ（締結
具）、６８…上部ノズル、７０…アダプタ板、７０Ａ…
主中央部、７０Ｂ…周囲部、７０Ｃ…１対の対角位置に
ある隅部（第１画成手段）、７０Ｄ…１対の対角位置に
ある隅部（第２画成手段）、７２…流路穴、７４…案内
シンブル取付用の穴、７６…板ばね組立体取付用の穴
（第１組の穴）、７７…受け部、７８…取扱装置係合用
の穴（第２組の穴）。
棒、２６…上部端栓（上端部）、４８…板ばね組立体
（ばね組立体）、５３…ばねクランプ（取付手段）、５
４…クランプブロック、５６…ばね止め用ねじ（締結
具）、６８…上部ノズル、７０…アダプタ板、７０Ａ…
主中央部、７０Ｂ…周囲部、７０Ｃ…１対の対角位置に
ある隅部（第１画成手段）、７０Ｄ…１対の対角位置に
ある隅部（第２画成手段）、７２…流路穴、７４…案内
シンブル取付用の穴、７６…板ばね組立体取付用の穴
（第１組の穴）、７７…受け部、７８…取扱装置係合用
の穴（第２組の穴）。
フロントページの続き (72)発明者 スティーブン・ジョゼフ・ファーラン アメリカ合衆国、ペンシルベニア州、ピ ッツバーグ、リタ・ドライブ 895 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21C 3/30 G21C 3/33
Claims (14)
- 【請求項１】 核燃料集合体のための上部ノズルであっ
て、 （ａ）主中央部と、該主中央部を囲んで該主中央部と一
体となっている周囲部とを有する平らなアダプタ板と、 （ｂ）該アダプタ板の前記周囲部に沿って整列するよう
に同アダプタ板に複数組のばね組立体を直接取り付ける
際に使用するために、第１組の穴を、前記アダプタ板の
前記周囲部にある第１の対の対角位置に画成する第１画
成手段と、 （ｃ）前記上部ノズルを持ち上げるべく前記アダプタ板
に取扱装置を直接係合させる際に使用するために、第２
組の穴を、前記アダプタ板の前記周囲部にある第２の対
の対角位置に画成する第２画成手段と、 を備える核燃料集合体の上部ノズル。 - 【請求項２】 前記第２画成手段は、前記アダプタ板の
前記周囲部の面から上方に延びるように、前記対角位置
の各々のところに形成された受け部であり、前記第２組
の穴は該受け部を貫通して画成されている請求項１に記
載の上部ノズル。 - 【請求項３】 前記アダプタ板は方形の形状を有する請
求項１に記載の上部ノズル。 - 【請求項４】 前記アダプタ板の前記主中央部は、互い
に離間した関係で前記アダプタ板に貫通形成された複数
の案内シンブル取付用の穴と複数の冷却材流路穴とを含
む請求項１に記載の上部ノズル。 - 【請求項５】 前記第１組の穴と前記第２組の穴との間
に延在する前記アダプタ板の前記周囲部は、中実構造の
ものである請求項１に記載の上部ノズル。 - 【請求項６】 基端部を有する複数のばね組立体と、前
記第１組の穴のところで、前記アダプタ板の直上に前記
ばね組立体の前記基端部を直接取り付けるための取付手
段とを更に備える請求項１に記載の上部ノズル。 - 【請求項７】 前記取付手段は、前記第１組の穴と前記
ばね組立体の各基端部とを上方から覆って前記アダプタ
板上に直接載置された複数のクランプブロックと、前記
第１組の穴のところで前記クランプブロックを通って挿
入可能であると共に、前記アダプタ板に取着可能である
締結具とを含む請求項６に記載の上部 ノズル。 - 【請求項８】 燃料集合体であって、 （ａ）互いに横方向に離間した関係で配置されると共
に、上端部を有する燃料棒の列と、 （ｂ）互いにかつ前記燃料棒に対して横方向に離間した
関係で配置されると共に、前記燃料棒の前記上端部より
も上方に延びる上端部を有する案内シンブルの列と、 （ｃ）主中央部と、該主中央部を囲むと共に、該主中央
部と合体する周囲部とを有する平らな方形のアダプタ板
により専ら形成され、前記主中央部は、前記アダプタ板
を、前記燃料棒の前記上端部の上方で離間した関係で、
前記案内シンブルの前記上端部に取り付けるため、前記
案内シンブルの前記上端部を受ける複数の取付用穴を有
する、上部ノズルと、 （ｄ）前記アダプタ板の前記周囲部に沿って整列した状
態で該アダプタ板に直接にばね組立体を取り付ける際に
用いるため、該アダプタ板の一方の対の対角位置にある
隅部を貫通する第１組の穴を画成する手段と、 （ｅ）前記上部ノズルを持ち上げるため前記アダプタ板
に取扱装置を直接係合させる際に用いるため、該アダプ
タ板の他方の対の対角位置にある隅部を貫通する第２組
の穴を画成する手段と、 を備える燃料集合体。 - 【請求項９】 前記第２組の穴を画成する手段は、前記
アダプタ板の前記周囲部の面から上方に突出するように
前記対角位置にある隅部の各々に形成された受け部であ
り、前記第２組の穴は該受け部を貫通して画成される請
求項８に記載の燃料集合体。 - 【請求項１０】 前記アダプタ板は方形の形状を有する
請求項８に記載の燃料集合体。 - 【請求項１１】 前記アダプタ板の前記主中央部は、互
いに関しかつ前記取付用穴に関して離間した関係で前記
アダプタ板に貫通形成された複数の冷却材流路穴を含む
請求項８に記載の燃料集合体。 - 【請求項１２】 前記第１組の穴及び前記第２組の穴の
間に延在する前記ア ダプタ板の前記周囲部は、中実構造
のものである請求項８に記載の燃料集合体。 - 【請求項１３】 基端部を有する複数のばね組立体と、
前記第１組の穴のところで、前記アダプタ板の直上に前
記ばね組立体の前記基端部を直接取り付けるための取付
手段とを更に備える請求項８に記載の燃料集合体。 - 【請求項１４】 前記取付手段は、前記第１組の穴と前
記ばね組立体の各基端部とを上方から覆って前記アダプ
タ板上に直接載置された複数のクランプブロックと、前
記第１組の穴のところで前記クランプブロックを通って
挿入可能であると共に、前記アダプタ板に取着可能であ
る締結具とを含む請求項１３に記載の上部ノズル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/687148 | 1991-04-18 | ||
| US07/687,148 US5133926A (en) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | Extended burnup top nozzle for a nuclear fuel assembly |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05107378A JPH05107378A (ja) | 1993-04-27 |
| JP3108189B2 true JP3108189B2 (ja) | 2000-11-13 |
Family
ID=24759272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04094215A Expired - Lifetime JP3108189B2 (ja) | 1991-04-18 | 1992-04-14 | 核燃料集合体の上部ノズル |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5133926A (ja) |
| JP (1) | JP3108189B2 (ja) |
| GB (1) | GB2255669B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7224733B2 (ja) | 2019-06-03 | 2023-02-20 | ダイハツ工業株式会社 | ドアクローザ制御装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5490191A (en) * | 1994-09-29 | 1996-02-06 | Siemens Power Corporation | BWR nuclear fuel assembly |
| FR2744556B1 (fr) * | 1996-02-02 | 1998-04-24 | Framatome Sa | Assemblage de combustible nucleaire comportant un embout superieur ameliore |
| JP3546125B2 (ja) * | 1997-06-10 | 2004-07-21 | 三菱重工業株式会社 | 原子炉用燃料集合体の上部押さえばね構造 |
| EP2075829B1 (en) * | 2007-12-24 | 2011-10-12 | ISMECA Semiconductor Holding SA | A method and device for aligning components |
| KR101632182B1 (ko) * | 2014-12-11 | 2016-06-23 | 한전원자력연료 주식회사 | 상부노심판 가이드핀을 이용한 노내계측기 삽입 구조를 갖는 핵연료 상단고정체 |
| CN110993127B (zh) * | 2019-11-29 | 2021-08-27 | 广东核电合营有限公司 | 一种核燃料组件及变刚度压紧装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3366546A (en) * | 1965-12-02 | 1968-01-30 | Combustion Eng | Nuclear reactor |
| CA1003977A (en) * | 1972-07-19 | 1977-01-18 | Ralph A. Pugh | Locking means for fuel bundles |
| US4716016A (en) * | 1985-03-04 | 1987-12-29 | Westinghouse Electric Corp. | Universal fuel assembly construction for a nuclear reactor |
| US4671924A (en) * | 1985-05-02 | 1987-06-09 | Westinghouse Electric Corp. | Hold-down device of fuel assembly top nozzle employing leaf springs |
| US4684502A (en) * | 1985-06-19 | 1987-08-04 | Westinghouse Electric Corp. | Top nozzle alignment sleeve capture arrangement in a reconstitutable fuel assembly |
| JPS6291891A (ja) * | 1985-10-18 | 1987-04-27 | 原子燃料工業株式会社 | 燃料集合体 |
| JPS62102186A (ja) * | 1985-10-29 | 1987-05-12 | 三菱原子燃料株式会社 | 原子炉燃料集合体の上部ノズル |
| US4792429A (en) * | 1987-08-24 | 1988-12-20 | Combustion Engineering, Inc. | Spring retention cap |
| US4986959A (en) * | 1989-05-17 | 1991-01-22 | Westinghouse Electric Corp. | Nuclear fuel assembly with expandable top nozzle subassembly |
-
1991
- 1991-04-18 US US07/687,148 patent/US5133926A/en not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-04-14 JP JP04094215A patent/JP3108189B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1992-04-16 GB GB9208429A patent/GB2255669B/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7224733B2 (ja) | 2019-06-03 | 2023-02-20 | ダイハツ工業株式会社 | ドアクローザ制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05107378A (ja) | 1993-04-27 |
| GB9208429D0 (en) | 1992-06-03 |
| US5133926A (en) | 1992-07-28 |
| GB2255669B (en) | 1994-07-13 |
| GB2255669A (en) | 1992-11-11 |
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