JPH08211177A - 核燃料棒バンドル・スペーサを形成するために単位セルを互いに対して整列させる固定装置 - Google Patents

核燃料棒バンドル・スペーサを形成するために単位セルを互いに対して整列させる固定装置

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JPH08211177A
JPH08211177A JP7252113A JP25211395A JPH08211177A JP H08211177 A JPH08211177 A JP H08211177A JP 7252113 A JP7252113 A JP 7252113A JP 25211395 A JP25211395 A JP 25211395A JP H08211177 A JPH08211177 A JP H08211177A
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JP
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axis
central region
unit cells
sleeve
fixing device
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JP7252113A
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Eric B Johansson
エリック・バーティル・ジョハンソン
David G Smith
デイビッド・グレイ・スミス
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Original Assignee
General Electric Co
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    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/34—Spacer grids
    • G21C3/3424—Fabrication of spacer grids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 核燃料棒バンドル・スペーサを正確且つ容易
に形成するために単位セルを互いに整列させる固定装置
を提供する。 【解決手段】 固定装置は、軸方向の円形開口を有する
中央領域４４と、中央領域の両端の各々から突出した４
つの板ばね４６とを有しているスリーブを含んでいる。
中央領域は断面が十字形であり、十字の突起４８の間に
円弧状側面が形成されている。単位セルは、開口を有す
る基部７０上に配列されており、開口はスペーサの最終
組み立て時のセルの中心位置に対応している。固定装置
はセル内に自由にゆとりをもって配設されており、ピン
が固定装置に部分的に挿入されて、セルと係合するよう
に板ばね４６を伸張させる。固定装置及び部分的に挿入
されたピンを収容したセルが基部の開口上に中心合わせ
されたら、ピンは開口内に前進して、セルの各々を互い
に正確に整列させ、隣接したセルを互いに最終的に溶接
することを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、核燃料棒バンドル用の
スペーサを作製するための装置及び方法に関し、具体的
には、スペーサの単位セルを互いに整列させると共に固
定するための装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】スペーサは、核燃料バンドル内で直立し
て横方向に間隔をあけて並んだ核燃料棒の間の要求され
た間隔を保つために、核燃料バンドル内で利用されてい
る。周知のように、核燃料バンドルは所定数の燃料棒の
配列、例えば８×８、９×９又は１０×１０の燃料棒配
列を含んでいる。燃料棒は下部タイプレートに支持され
ていると共に上方へ上部タイプレートまで伸びており、
沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）では、燃料バンドル・チャン
ネル内に配置されている。スペーサの主要な機能は、燃
料棒を、その垂直方向の全長にわたって互いに正確な並
列関係に整列させることにある。
【０００３】スペーサは通常、２つの構成部品を有して
構成されている。第１の部品は、独立した単位セルの配
列で形成された内部格子を含んでいる。単位セルの各々
は燃料棒を取り巻いており、これらのセルは典型的に
は、互いに溶接されて格子を形成している。第２の構成
部品はスペーサの周囲のバンドを含んでおり、このバン
ドは、沸騰水型原子炉内の燃料バンドル・チャンネルの
内部でスペーサを位置決めしている。典型的な単位セル
は２つのばね脚を含んでいる。これらのばね脚は、互い
に隔たって設けられており、その上部で燃料棒包囲アー
ムによって連結されていると共にその下部で他の燃料棒
包囲アームによって連結されている。ばね脚の各々は内
向きに偏位されていると共に、そのばね脚の中央部でそ
れぞれの燃料棒接触部を画定している。この一対のばね
脚は、直交した関係にあると共に、上部包囲アーム及び
下部包囲アームにばね脚に対向して形成されたストップ
に対して棒を偏圧している。ストップは、上部包囲アー
ム及び下部包囲アームのうち、ばね脚に対向して円弧状
に内側に向いた部分によって形成されているが、これら
の包囲アームは全体的に八角形の構造を有している。
【０００４】完全なスペーサを作製するためには、単位
セル及びバンドは典型的には、固定具（fixture) に配
置される。固定具は単位セル及びバンドを正しい溶接位
置に固定する。溶接は、隣接したセルが当接する地点、
即ち、上部包囲アーム及び下部包囲アームの各々の直線
を成して直交した関係にある４つの側の各々の地点に形
成される。しかしながら、この作製手順は時間を要し、
労働集約的であって、自動化に向かない。基本的な問題
点は、個々の単位セルがすぐ簡単に損傷を受けることで
ある。例えば、上部包囲アーム及び下部包囲アームは、
垂直に伸びているばねから事実上、水平に片持ち梁形式
で設けられている。従って、これらの包囲アームは組み
立て中に、簡単に屈曲し得る。典型的な組み立て手順
は、基板と、この板から上方に突出しているピンとで構
成されているジグを用いる。溶接の前に単位セルを整列
させるためには、単位セルを、ピンの上を軸方向に摺動
させることにより、単位セルはピン上に配置される。従
って、単位セルの上部アーム及び下部アームは、この挿
入工程中に屈曲され易い。これらのアームは又、隣接し
たセルに引っ掛かることもある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、核燃料
棒スペーサ用の単位セルの組み立てに関連した上述の問
題点及びその他の問題点を最小限に減少させるか又は解
消する作製装置及び作製方法が提供されると共に、核燃
料棒バンドル用のスペーサを形成するための単位セルを
組み立てる新規で改良された装置及び方法が提供され
る。具体的には、特殊化された固定装置が提供され、こ
の装置は、他のピンと、孔の配列を有している基部と共
に、単位セルを互いに対して整列させて、セル同士の溶
接を容易にするために用いられている。各々の固定装置
は、軸と、この軸の周囲の中央領域と、この中央領域か
ら相対向する方向に突出している複数の板ばねとを有し
ている細長いスリーブを含んでおり、この装置は好まし
くは、金属又はプラスチックで一体形成されている。ス
リーブの中央領域は好ましくは、スリーブの軸に一致し
た円形の開口を有していると共に、スリーブの軸に垂直
な平面では全体的に十字形状を有している。板ばねは、
中央領域の両端の各々から突出しており、互いに横方向
に隔たっていると共にスリーブの軸に関して対称に設け
られている。これらの板ばねは末端部で、横方向に外向
きに伸びている突起として終端している。好適な実施例
では、４つの板ばねが、中央領域の両端の各々から全体
的に軸方向に突出しており、横方向に外側を向いた突起
で終端している。ばねは、スリーブの軸に関して対称に
設けられていると共に、好ましくは軸に向かってわずか
に内向きに屈曲されている。固定装置が金属で形成され
ている場合には、ばねを無応力状態で内向きに屈曲させ
て保つように、この装置は熱処理される。ばねを内向き
に屈曲させることによって、組み立て手順中にスリーブ
がセルに挿入されるときに、突起と単位セルの内側との
間に間隙が形成される。このことについては以下に述べ
る。
【０００６】単位セルを整列させると共に究極的には組
み立ててスペーサを形成するためには、スペーサを形成
する最終組み立て時の単位セルの軸に全体的に一致した
複数の開口を有している基部の上に、個々の単位セルは
配列される。次に、スリーブが単位セルの内側に配設さ
れる。スリーブの横方向の寸法は単位セルの内径よりも
わずかに小さいので、スリーブはセル内に容易に挿入さ
れると共にセルに対して自由に摺動する。スリーブを単
位セルに挿入することにより、全体的に十字形を成した
スリーブの中央領域によって形成されている横方向の窪
みが、単位セルの側面のばねの内向きに突出している中
央部を収容して、スリーブはスリーブ及び単位セルの共
通軸の周囲の回転に関して適切に整列し得ることが認め
られよう。スリーブを単位セル内に配置した後に、スリ
ーブの各々にピンが途中まで挿入される。ピンを部分的
に挿入することによって、上部の板ばねは外向きに偏圧
されて、その末端部の突起が単位セルの上部アームの直
線的に伸びている側と係合する。ピンが部分的に挿入さ
れたスリーブを含んでいる単位セルは次に、水平に移動
して互いに近付き、基部の孔の上に近似的に中心合わせ
される。このことは、最終組み立て時のスペーサの外径
よりもわずかに大きな正方形を成した４つのバーの組に
よって達成され得る。一旦整列したら、ピンは前進し
て、完全にスリーブを貫いて基板の孔内に挿入される。
その結果、ピン及びスリーブは、単位セルを適正な溶接
位置に互いに対して整列させることが認められよう。加
えて、スペーサの作製が完了した後に、ピンは直ちにス
リーブから引き抜かれて、ばねは無応力状態に復帰する
ことができ、続いてスリーブは単位セルから容易に引き
抜かれることができる。
【０００７】本発明による好適な実施例では、核燃料棒
バンドル・スペーサを形成するために単位セルを互いに
対して整列させる固定装置が提供される。この固定装置
は、細長い軸と、この軸の周囲の中央領域と、中央領域
から相対向する方向に突出していると共に軸の周囲に互
いから横方向に隔たって設けられている複数の板ばねと
を有している細長い一部品のスリーブを含んでいる。こ
れらの板ばねの各々は、単位セルと係合するように横方
向に外向きに伸びている突起を含んでいる末端部を有し
ており、中央領域は、全体的に十字形状の外面を有して
いる。
【０００８】本発明による他の好適な実施例では、核燃
料棒バンドル・スペーサを形成するために、単位セルを
互いに固定するために整列させる方法が提供される。こ
の方法は、スペーサの最終組み立て時の単位セルの中心
位置に対応している中心上に孔の配列を有している基部
を形成する工程と、軸と、軸の周囲の複数のばねとを有
しているスリーブで構成された固定装置を各々の単位セ
ルに配設する工程と、ばねを単位セルと係合する状態に
偏位させるように、ピンを各々の固定装置を貫いて全体
的に軸方向に挿入する工程と、単位セルを互いに対して
整列させるように、ピンを基部の孔と係合させる工程と
を含んでいる。
【０００９】従って、本発明の主要な目的は、核燃料棒
バンドル用のスペーサを作製するための新規で改良され
た装置及び方法を提供することにある。
【００１０】
【実施例】ここで図１及び図２を参照すると、同図に
は、核燃料棒バンドル用のスペーサの形成時に他の単位
セルと共に使用される単位セルが示されている。まとめ
て参照番号１０を付した単位セルは、一対のばね脚１２
及び１４を含んでいる。これらのばねは互いに隔たって
設けられており、上部で燃料棒包囲アーム１６によって
連結されていると共に下部で燃料棒包囲アーム１８によ
って連結されている。図１には燃料棒の一部が破線で示
されている。ばね脚１２及びばね脚１４の各々は、内向
きにそれぞれ偏位されていると共に中央部２０及び２２
をそれぞれ含んでいる。これらの中央部は、燃料棒と弾
力的に係合するように内向きに突出している半球部２４
及び２６を有している。上部包囲アーム１６及び下部包
囲アーム１８は、平面図では同一であって、各々のアー
ムは、水平な八角形構造を有する金属バンドを本質的に
は含んでいる。板ばね１２及び板ばね１４は、アームの
直角に関係した一対の側２８及び３０の間に伸びてお
り、一方、側２８及び３０にそれぞれ対向する側３２及
び３４は、円弧状の構造を成して燃料棒のストップを形
成している。
【００１１】図３に示すように、単位セルは互いに隣接
して配設されており、そのセルの直線的に伸びている側
は、板ばねをアームに連結している側及びストップを有
している側を除いて、隣接した単位セルに溶接されて、
まとめて参照番号３６を付したスペーサを形成してい
る。周囲バンド３８が、溶接された単位セルによって形
成されている格子パターンの周囲に配設されて、スペー
サ３６が完成する。
【００１２】前に示したように、溶接を行ってスペーサ
を形成するために単位セルを最終的な構成に整列させる
従来の手順は、労働集約的であり、極めて多くの時間を
要する上、自動化に向かない。単位セルを互いに整列さ
せることを容易にし、従って、スペーサ３６を形成する
単位セルの最終組み立てを容易にするために、本発明
は、固定装置を提供する。この装置はピン及び基部と共
に、溶接のための単位セルの整列をより迅速に且つ効率
的に行うことを可能にする。ここで図８（Ａ）を参照す
ると、同図には固定装置がまとめて参照番号４０を付し
て図示されている。固定装置４０は、軸Ａ−Ａと、中央
領域４４と、中央領域４４から相対向する方向に突出し
ている複数の板ばね４６とを有している細長いスリーブ
４２を含んでいる。中央領域４４の両側のスリーブ４２
の両端は、互いに対して対称であるので、一端でのばね
に関する記述は他端でのばねに関する記述としても十分
である。ばね４６は板ばねで構成されており、これらの
板ばねは好ましくは、一体形成されていると共に中央領
域４４から突出して、末端では単位セルと係合するよう
に横方向に又は半径方向外向きに伸びている突起４８と
して終端している。これについては後述する。突起４８
の軸方向外側の面は、参照番号５０の位置で面取りされ
ている。加えて、図１１を見るとわかるように、突起４
８を画定している側壁５２には、テーパが付けられてお
り、その理由については後述する。好適な形態では、４
つの板ばね４６が、中央領域４４の両端の各々から突出
している。ばね４６は軸Ａ−Ａに向かって内向きに屈曲
されていると共に、ばねの無応力状態ではその位置に存
在している。
【００１３】中央領域４４は全体的に十字形の断面、即
ち図８（Ｂ）に示すような断面を本質的に有していると
共に、中央の円形開口５３を有している。好ましくは、
十字形の断面の側面は、参照番号５４の位置でのように
円弧状であり、スペーサを形成するために固定装置が単
位セルに挿入されると共に単位セルを整列させるのに用
いられるときに、単位セル１０の内側に向いたばね１２
及び１４と突起２４及び２６とを収容する。
【００１４】固定装置４０は好ましくは、一体型の一部
品構造で形成されていると共に、金属又はプラスチック
材料で形成され得る。固定装置４０を形成する好適な方
法は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、断面が
正方形であり、長さが最終的な単位セルの高さよりもわ
ずかに長い固形材料のバー６０で開始する。図５（Ｂ）
に示すように、バー６０の軸に沿ってバー６０に中央円
形孔６１をドリルで開ける。孔６１は究極的には、中央
領域４４の中央開口５３を形成する。更に、角の材料を
取り除いて、４つの半径方向（放射状）突起６２と、こ
れらの半径方向突起を相互連結する円弧状に内側に向い
た表面６３とを有している全体的に十字形の断面を形成
する。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、半径方
向突起は固定装置４０の最上部及び最下部を除いて切除
されて、突起４８が残る。又、以前には円弧状表面６３
の一部であった、中央領域４４に沿った円弧状の部分５
４も残される。突起６２で面取り５０を切除すると、装
置が挿入されるときにセルに当たる鋭利な縁がなくなる
と共に、突起は、溶接が行われる単位セルのアーム１６
及びアーム１８に接触しなくなる。次に、図７（Ａ）及
び図７（Ｂ）に示すように垂直なスロットをスリーブの
両端に切り込んで、板ばね４６を形成する。出発材料と
して金属材料が用いられる場合、板ばね４６は内向きに
屈曲されて、突起と単位セルの内側との間に間隙を形成
する。その後に装置を熱処理して、高い降伏強さを付与
すると共に、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように板
ばねをわずかに内向きに屈曲させた構造に保つ。
【００１５】固定装置４０に加えて、基部７０（図９及
び図１０）も形成される。基部７０は複数の孔７２を有
しており、これらの孔の軸は、スペーサの最終組み立て
時の単位セルの軸方向の位置に対応している。更に、複
数のピン７４が形成される。ピン７４は、固定装置４０
の中央領域４４を通る開口５３の直径に対応する直径を
有していると共に、基部７０の孔７２に受け入れられ得
る。ピンの下端には、参照番号７６の位置でテーパが付
けられている。
【００１６】隣接したセルを互いに溶接するように単位
セルを集合体として整列させるために、単位セルは基部
７０の頂部にゆとりをもって配列され、スリーブ４２は
セル内に緩く挿入される。次にピン７４が、上方の板ば
ね４６が伸張して単位セルの側面と係合するように、ス
リーブ４２内に部分的に挿入される。次に、セル、スリ
ーブ及びピンは、水平に近付き合って配設されて、基板
７０の孔７２上に近似的に中心合わせされる。このこと
は、スペーサの最終的な外径よりもわずかに大きな正方
形を成している４つのバーの組によって実現され得る。
各々の単位セルが基部７０の対応する開口７２の上に近
似的に中心合わせされた状態で、図９及び図１０に示す
ように、ピン７４が固定装置を完全に貫いて基板に挿入
される。ピン７４は、突起４８が八角形の上部アーム１
６及び下部アーム１８のそれぞれの直線的に伸びている
内側と係合するように、固定装置の板ばねを単位セルの
内径まで伸張させることが認められよう。一旦ピン７４
が孔７２内を貫通したら、ピンは孔７２に関して固定装
置４０を中心合わせし、続いて単位セルの各々を中心合
わせすることが更に認められよう。隣接したセルのセル
軸Ａ−Ａに関する配向は、隣接したセルの直線的な側を
互いに対して整列させる結果として生ずる。このように
して単位セルは、最終的な位置に、隣接した単位セルを
互いに溶接することを可能にする形式で互いに対して正
確に整列される。
【００１７】現時点で最も実用的で好適な実施例である
と考えられる事柄と関連させて本発明を記載してきた
が、本発明は、ここに開示した実施例に限定されるもの
ではなく、逆に、特許請求の範囲の要旨に包含される種
々の改変及び均等構成を網羅しているものと理解された
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】その作製時に本発明の固定具が使用されるよう
な核燃料バンドル・スペーサの一部を形成している単位
セルの遠近図である。
【図２】図１の単位セルの側面図である。
【図３】核燃料棒スペーサの一部の断片的な上方平面図
であって、スペーサの最終組み立て時の図１及び図２の
複数の単位セルを示す図である。
【図４】図４（Ａ）はスペーサの作製時に単位セルを整
列させるのに使用される固定装置の形成における様々な
工程を示す図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示す装
置の線４Ａ−４Ａの付近で切断した断面の平面図であ
る。
【図５】図５（Ａ）はスペーサの作製時に単位セルを整
列させるのに使用される固定装置の形成における様々な
工程を示す図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）に示す装
置の線５Ａ−５Ａの付近で切断した断面の平面図であ
る。
【図６】図６（Ａ）はスペーサの作製時に単位セルを整
列させるのに使用される固定装置の形成における様々な
工程を示す図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）に示す装
置の線６Ａ−６Ａの付近で切断した断面の平面図であ
る。
【図７】図７（Ａ）はスペーサの作製時に単位セルを整
列させるのに使用される固定装置の形成における様々な
工程を示す図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）に示す装
置の線７Ａ−７Ａの付近で切断した断面の平面図であ
る。
【図８】図８（Ａ）はスペーサの作製時に単位セルを整
列させるのに使用される固定装置の形成における様々な
工程を示す図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）に示す装
置の線８Ａ−８Ａの付近で切断した断面の平面図であ
る。
【図９】本発明による固定装置の断片的な側面図であっ
て、スペーサ構造として整列させるための、固定装置の
基部への取り付けを示す図である。
【図１０】本発明による固定装置の断片的な側面図であ
って、スペーサ構造として整列させるための、固定装置
の基部への取り付けを示す図である。
【図１１】作製工程中の単位セル内の固定装置及びピン
の断片的な上方平面図であって、４つの固定装置、ピン
及び単位セルのみを示す図である。
【符号の説明】
１０ 単位セル １２、１４ ばね脚 １６ 上部包囲アーム １８ 下部包囲アーム ２０、２２ ばね脚の中央部 ２４、２６ ばね脚の半球部 ２８、３０ 包囲アームの直交関係にある側 ３２、３４ 側２８及び３０にそれぞれ対向する側 ３６ スペーサ ３８ 周囲バンド ４０ 固定装置 ４２ スリーブ ４４ 中央領域 ４６ 板ばね ４８ 突起 ５０ 面取り位置 ５２ 側壁 ５３ 円形開口 ５４、６３ 円弧状表面 ６０ バー ６１ 円形孔 ６２ 放射状突起 ７０ 基板 ７２ 孔 ７４ ピン ７６ テーパ位置

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 核燃料棒バンドル・スペーサを形成する
    ために単位セルを互いに対して整列させる固定装置であ
    って、 細長い軸と、該軸の周囲の中央領域と、該中央領域から
    相対向する方向に突出していると共に前記軸の周囲に互
    いから横方向に隔たっている複数の板ばねとを有してい
    る細長い一部品のスリーブを備えており、 前記板ばねの各々は、前記単位セルと係合するように横
    方向外向きに伸びた突起を含んでいる末端部を有してお
    り、前記中央領域は、全体的に十字形状の外面を有して
    いる核燃料棒バンドル・スペーサを形成するために単位
    セルを互いに対して整列させる固定装置。
  2. 【請求項２】 前記板ばねは、前記中央領域から前記軸
    に向かって内向きに伸びている請求項１に記載の固定装
    置。
  3. 【請求項３】 前記中央領域は、前記スリーブの軸に一
    致した軸を有する円形開口を有している請求項１に記載
    の固定装置。
  4. 【請求項４】 前記突起は、該突起の軸方向外側の面に
    沿って面取りされている請求項１に記載の固定装置。
  5. 【請求項５】 前記スリーブは、金属で形成されてお
    り、前記板ばねは、前記軸の周りに対称に設けられてい
    る請求項１に記載の固定装置。
  6. 【請求項６】 前記スリーブは、プラスチック材料で形
    成されており、前記板ばねは、前記軸の周りに対称に設
    けられている請求項１に記載の固定装置。
  7. 【請求項７】 前記板ばねは、前記中央領域から前記軸
    に向かって内向きに伸びており、前記中央領域は、前記
    スリーブの軸に一致した軸を有する円形開口を有してお
    り、前記突起は、該突起の軸方向外側の面に沿って面取
    りされている請求項１に記載の固定装置。
  8. 【請求項８】 前記スリーブは、金属で形成されてお
    り、前記板ばねは、前記軸の周りに対称に設けられてい
    る請求項７に記載の固定装置。
  9. 【請求項９】 前記スリーブは、プラスチック材料で形
    成されており、前記板ばねは、前記軸の周りに対称に設
    けられている請求項７に記載の固定装置。
JP7252113A 1994-10-04 1995-09-29 核燃料棒バンドル・スペーサを形成するために単位セルを互いに対して整列させる固定装置 Pending JPH08211177A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/317,731 US5519747A (en) 1994-10-04 1994-10-04 Apparatus and methods for fabricating spacers for a nuclear fuel rod bundle
US08/317731 1994-10-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08211177A true JPH08211177A (ja) 1996-08-20

Family

ID=23235028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7252113A Pending JPH08211177A (ja) 1994-10-04 1995-09-29 核燃料棒バンドル・スペーサを形成するために単位セルを互いに対して整列させる固定装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5519747A (ja)
JP (1) JPH08211177A (ja)
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