KR100285032B1 - 핵연료 집합체에 사용되는 저압 강하 스페이서 - Google Patents

Abstract

저합 강하 스페이서는 핵연료 집학체의 연료봉을 위치시키고 보유하는데 사용되는데, 핵연료 집합체는 다수의 상부 및 하부 스프링 포오크를 갖추고 있다. 상부 및 하부 스프링 포오크는 스페이서의 측벽에 제공된 구멍을 통해서 핵연료 집합체내로 뻗어 있고, 핵연료 집합체를 분할하는 그리드 부재에 제공된 구멍을 통과한다. 스프링 포오크, 측벽 및 그리드 부재가 교차하고 겹쳐져서 연료봉이 연장하여 통과하는 연료봉 통로가 형성된다.

Description

핵연료 집합체에 사용되는 저압 강하 스페이서

제1도는 본 발명에 따른 저압 강하 스페이서가 제공되어 있는 통상적인 비등수형 원자로 핵연료 집합체의 종단면도.

제2도는 제1도에 도시된 저압 강하 스페이서 그리드를 연료봉이 제거된 상태로 위에서 내려다본 분해사시도.

제3도는 제2도에 도시된 저압 강하 스페이서 그리드 조립체의 일부를 형성하는 제1 스프링 포오크의 평면도.

제4도는 제2도의 선 4A를 따라 도시한 저압 강하 스페이서 그리드 및 핵연료 집합체의 단면도로서, 모든 연료봉 및 상부 스프링 포오크가 제위치에 삽입된 상태를 보여주는 도면.

제5도는 제2도의 4B를 따라 도시한 저압 강하 스페이서 그리드 및 핵연료 집합체의 단면도로서, 모든 연료봉 및 하부 스프링 포오크가 제 위치에 삽입된 상태를 보여주는 도면.

제6도는 제2도의 선 4A를 따라 도시한 저압 강하 스페이서 그리드 및 핵연료 집합체를 내려다 본 도면으로서, 연료봉, 상부 스프링 포오크 및 하부 스프링 포오크가 제 위치에 삽입된 상태를 보여주는 도면.

제7도는 하나의 스프링 포오크 일부분을 삽입되지 않은 상태에서 내려다본 분해 사시도.

제8도는 제7도에 도시된 스프링 포오크의 분해사시도로서, 연료봉이 삽입된 상태를 보여주는 도면.

제9도는 연료봉이 삽입된 또 다른 스프링 포오크의 일부분을 내려다본 분해사시도.

제10도는 제8도에 도시된 스프링 포오크의 일부분을 올려다본 분해사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 핵연료 집합체 12 : 연료봉

14 : 하부 결합판 16 : 상부 결합판

20a,20b,20c,20d : 스트립 벽 20 : 주변 스트립

21 b : 상류 모서리 22,24 : 그리드 부재

22a, 24a : 하류 모서리 34 : 상부 스프링 포오크

36 : 하부 스프링 포오크 38a,38b,38c : 스프링 스트립

본 발명은 원자로 핵연료 집합체에서 사용하기 위한 스페이서 그리드(Spacer grid)에 관한 것이며, 특히 경수형 원자로에서 사용되는 스페이서 그리드에 관한 것이다. 스페이서 그리드는 핵 연료봉을 적절한 위치에 고정시키고, 핵연료 집합체 내에서 열전달에 유리한 열-수력(thermal-hydraulic) 특성을 제공하며, 연료봉의 하중을 증가시키고 최적의 연료분배를 달성하여 연료순환 비용을 절감시킨다.

전력을 발생시키기 위한 원자로에 있어서, 핵연료 집합체는 통상적으로 막대형상을 갖추고 있으며, 사각형 형태의 평행배열로 간격이 좁게 배치되어 있다. 통상적으로 사각형 형상의 외부채널이 핵연료 집합체를 형성하도록 사각형 형태로 배치된 연료봉을 둘러싸고 있다. 연료봉들을 이격시키는 수단은 통상적으로 스페이서 그리드의 형태를 취한다.

비등수형 원자로에서 발생하는 일반적인 문제는 핵연료 집합체의 중심지역에서 핵분열이 완화되고, 핵연료가 과농축되는 것이다. 일반적으로 물인, 감속재의 유동을 증가시키고 중성자의 감속 및 경제성을 개선하기 위해서, 길게 느린 중앙수로가 제공된다. 이 수로는 감속재 또는 냉각제가 유동할 수 있도록 연료봉의 길이를 따라서 중앙에 배치된 통로로서 형성되며, 연료봉으로부터 이격되어 있다. 중앙수로는 외부채널내에서 중앙에 대칭적으로 위치하거나 또는 중앙축으로부터 비대칭적으로 배치된 단면형상 또는 다른 형상을 가질 수 있으며, 핵연료 집합체의 길이를 따라 연장된 수로의 벽이 외부채널의 벽에 대하여 평행하거나 또는 평행하지 않도록 중앙축에 대한 방향을 가질 수 있다. 중앙수로는 사각형상의 관 또는 원형관이 될수 있으며, 이러한 관들은 핵연료 집합체의 길이를 따라서 연장된다. 사각형상 중앙수로의 일 실시예가 미합중국특허 제4,913,876호에 개시되어 있다. 액상에 풍부하게 또는 완벽하게 포함된 냉각제를 유지시키기 위하여 충분한 양의 액체 냉각제가 중앙채널 또는 관들을 통해서 순환된다. 핵연료 집합체의 중앙지역에서 가스상태의 감속재에 비해 액체의 감속재는 많은 수의 수소원자들을 제공함으로써 핵연료 집합체의 성능을 증대시키는데, 수소원자는 부분적으로 중성자의 속도를 떨어뜨리는 기능을 수행하며, 이것에 의하여 핵분열이 더 오래 진행된다. 감속재의 밀도가 변호하는 경우에 일어나는 원자로 반응도의 변화인 반응도의 감속재 계수는 핵연료 집합체의 중앙지역에서 가스상태의 감속재와 비교하여 액체 감속재를 유지시킴으로써 영향을 받게 된다.

공지된 바와 같이, 수냉식의 비등수형 원자로에 사용되는 각각의 핵연료 집합체는 사각형의 외부채널에 의해서 둘러싸인다. 외부채널은 냉각제가 원자로 노심의 상부에서 핵연료 집합체로부터 배출될 때까지 핵연료 집합체에 유입되는 것을 제한한다. 핵연료 집합체를 통과하는 냉각제는 물 및 증기의 혼합물로 구성된다. 핵연료 집합체의 하부 입구에서, 냉각제인 물은 임의의 온도를 나타내거나 또는 포화온도와 거의 비슷한 온도를 나타낸다. 냉각제가 핵연료 집합체를 통해서 윗쪽으로 유동함에 따라서, 동력이 연료봉에 의해서 냉각제로 전달되고, 증기가 발생하며, 냉각제를 구성하는 증기의 분율이 증가된다. 핵연료 집합체의 상부에서, 연료봉에 의해 가열되어진 냉각제는 주로 증기가 될 것이다. 원자로 노심의 상부지역에서 증기의 부피분율이 높아짐에 따라, 노심의 상부지역은 핵분열 가능한 우라늄 또는 플루토늄 원자들의 수에 비하여 수소원자의 수가 적기 때문에 핵분열이 완화되고, 핵연료가 과농축된다. 이에 따라, 적절한 우라늄을 이용할 때보다 못한 결과가 얻어진다. 중성자의 효율은 원자로 노심의 상부지역에서 연료의 양을 감소시킴에 따라 개선될 것이다. 이것을 달성하기 위한 한가지 방법은 노심의 상부지역내로 뻗어있는 하나 또는 그 이상의 연료봉 지름을 줄이는 것이다.

현재의 원자로 및 핵연료 집합체의 형상 때문에 핵연료 집합체 상부로부터 연료를 조립하는 동안에 연료봉들의 삽입될 수 있게 된다. 만약, 통상적인 형상을 갖춘 핵연료 집합체가 이용되고, 노심의 상부지역에서 감소된 지름을 갖는 연료봉이 핵연료 집합체내로 삽입되면, 연료봉은 바닥으로부터 집합체내로 삽입되어야만 한다. 원자로의 작동 후에, 파손된 연료봉은 마찬가지로 집합체의 바닥으로부터 제거되어야 한다. 파손된 핵연료집합체는 먼저 세워져야 한다. 왜냐하면, 파열된 연료펠렛 조각들이 파손되지 않은 연료봉 내에서 재배치될 수 있기 때문이다. 파손되지 않은 연료봉내에서 파열된 연료조각들의 그와 같은 이동은 연료봉 피복의 파손을 초래할수 있다. 정상적인 절차로부터 벗어나서 핵연료 집합체를 세우게 되며, 상부 및 하부 결합판, 및 연료봉의 형상이 복잡해지고, 핵연료 집합체의 제작비용뿐만 아니라 부수적인 작동비용이 증가하게 되며, 파손된 연료봉의 이동과 관련된 위험성을 수반하게 된다.

패터슨(Patterson)등의 미합중국 특허 제5,084,237호에는 삽입이 가능한 측면 스페이서가 개시되어 있는데, 이 스페이서는 조사된(irradiated) 핵연료 집합체의 신속한 수리가 가능하도록 고안되었다. 삽입이 가능한 측면 스페이서는 파손된 연료봉을 제거하기 위해서 핵연료 집합체를 세울 필요가 없는 장치의 일 실시예이다. 그러나, 삽입이 가능한 측면 스페이서는 통상적인 스페이서 및 결합판과 연결하여 사용되어야 한다.

공지된 바와 같이, 연료 순환 비용의 절감은 핵연료 집합체에서 연료의 정량(net amount)을 증가시킴으로서 달성될 수 있다. 연료봉의 지름을 크게 하면 그와 같은 증가를 이루어낼 수 있지만, 이와 함께 집합체내에서의 냉각제 유동에 대한 저항 및 압력강하가 크게 일어난다. 스페이서 그리드는 또한 냉각제 유동에 대한 저항성에 상당히 기여한다. 또한 수개의 연료봉 스페이서가 핵연료 집합체의 길이를 따라서 소정의 간격으로 위치해 있기 때문에, 냉각제 유동에 대한 저항성에 끼치는 총 기여도는 특정한 설계의 핵연료 집합체에 사용될 핵연료의 최대량에 영향을 끼친다. 그러므로, 스페이서 그리드가 냉각제 유동에 대하여 낮은 저항성을 제공하도록 종래기술에 따른 설계를 개선시키는 것이 바람직하며, 이러한 개선을 통해서 핵연료봉의 지름이 증가될 수 있고, 이에 따라 핵연료 집합체내에서 핵연료의 총량이 증가된다.

일단, 최대량의 핵연료가 연료집합체내에 위치하게 되면, 핵연료 집합체 내에서 안전하게 만들어지는 동력의 양이 증가됨에 따라 원자로 작동이 보다 개선된다. 원자로 동력의 수준이 핵연료 집합체를 통해서 유동하는 냉각제의 양, 및 연료봉의 표면에 존재하는 국부적인 열 전달조건에 의해서 제한되기 바문에, 스페이서 그리드가 냉각제 유동에 대한 작은 저항성을 가지면서 제공될 수 있다. 그러므로, 스페이서 그리드가 제공되거나 또는 연료봉 표면상에 수믹(water film)이 유지되면 종래기술보다 우월한 장점이 얻어진다. 유동에 대하여 낮은 저항성을 제공하면서 연료봉 주위로 냉각수 순환이 가능한 스페이서 또는 혼합 그리드의 일 실시예가 미합중국 특허 제4,725,926호에 개시되어 있는데, 이 특허는 패터슨(Pattsrson)등이 획득한 것으로, 혼합 그리드에 관한 것이다.

연료봉의 표면상에 수막을 유지시키기 위해서는 운반용 물이 외부채널의 내벽, 및 연료봉의 표면에 대한 내부수로의 외벽에 존재하는 것이 바람직하다. 외부채널을 연료봉 다발에 걸쳐서 적절한 위치에 삽입하기 위해서 스페이서 그리드의 외부표면 및 외부채널의 내부표면 사이에 상당한 크기의 틈새가 제공되어 있다. 이러한 틈새에 의하여 외부채널의 내벽 및 스페이서 그리드의 외곽주변부 사이에서 냉각제가 유동할 수 있게 된다. 그와 같은 바이패스 유동은 스페이서 그리드를 통과하는 유동과 같이 채널벽으로부터 연료봉 표면으로의 액체막 운반에 있어서 비효과적이기 때문에 바람직스럽지 못하다. 바이패스 유동은 스페이서 그리드 및 채널벽 사이에 제공되는 틈새를 제한하거나 또는 이 틈새를 밀봉함으로써 감소될 수 있다. 스페이서 그리드는 삽입하는 동안이나 또는 외부채널을 제거하는 동안에 손상받기 쉽다. “연료봉 스페이서 배열을 갖춘 비등수형 원자로 연료봉 집합체(Boiling Water Rector Fuel Rod Assembly With Fuel Rod Spacer Arrangement)”라는 제목으로 공동 출원된 미합중국 특허출원 제 07/747,088호는 연료집합체내로 쉽게 삽입될 수 있는 연료봉들을 갖춘 연료봉 스페이서 배열에 관하여 설명하고 있다. 스페이서 그리드 및 채널사이에 적당한 틈새를 유지하면서 주위의 채널에 집중되어 있는 액체를 연료봉 표면으로 쉽게 이동시킬 수 있도록 고안한 것이 미합중국 특허 제4,749,543호에 개시되어 있다. 그러나, 이 고안은 복잡하고, 채널로부터 모든 액체가 제거되지 않고 바이패스 유동될 수 있기 때문에 제한을 받는다. 그러므로, 바이패스 유동을 보다 효과적으로 제거하고, 외부채널의 내벽에 존재할 뿐만아니라 바이패스 유동을 보다 효과적으로 제거하고, 외부채널의 내벽에 존재할 뿐만아니라 연료봉 표면쪽을 향하는 모든 액체를 사실상 제거할 수 있도록 종래기술에 따른 장치를 개선시키는 것이 바람직하다.

스페이서 그리드는 자체의 형상에 관계없이 외부채널의 내벽 및 중앙채널의 외벽에 집중되어 있는 물중 일부를 제거하여 연료봉 표면으로 이동시킨다. 이것에 의하여 연료봉에 입혀지는 수막의 두께가 증가된다. 또한, 스페이서 그리드에 의해서 냉각제 유동에 존재하는 작은 액적들이 큰 액적들로 합쳐지게 되며, 연료봉 표면상의 수막두께를 증가시키도록 많은 양의 큰 액적들이 연료봉 표면쪽을 향하게 된다. 그러므로, 추가의 스페이서 그리드가 유동 스트리퍼로서 기능하고 액체 냉각제를 연료봉 표면으로 운반하도록 핵연료 집합체의 길이를 따라서 소정지점에 위치할 수 있다. 그러나, 추가의 스페이서 그리드를 사용하게 되면 압력강하가 크게 일어난다. 그러므로, 저압 강하 스페이서 그리드를 제공하고, 스페이서 사이의 거리를 줄이도록 적어도 하나의 추가적인 저압 강하 스페이서 그리드를 위치시키는 것이 바람직하며, 이것에 의하여 핵연료 집합체를 가로질러서 압력강하의 커짐이 없이 연료봉상에 수막의 형성을 향상시키는 것이 바람직하다.

종래 기술에 따른 핵연료 집합체 및 스페이서 그리드 설계보다 개선되기 위해서는 핵연료집합체의 길이를 따라서 각각의 연료봉 지름에 있어서의 변화를 수용하는 반면에 저압 강하가 일어나고 국부적인 열전달이 개선된 스페이서 그리드가 필요한데, 이 스페이서 그리드는 또한 최대 연료하중을 제공한다.

본 발명의 목적은 경수형 원자로에 사용되는 저압 강하 스페이서를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 연료봉에서의 국부적인 열적조건을 개선시킴에 따라서 핵연료 집합체 동력의 가능출력을 개선시키도록 저압 강하 스페이서 그리드를 이용하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 핵연료집합체내로 삽입되는 연료의 양이 증가될수 있는 저압 강하 스페이서를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 노심의 상부내로 뻗어있고 지름이 줄어드는 연료봉들을 수용함으로써, 노심의 상부지역에 증가된 중성자의 감속재가 존재할 수 있는 저압 강하 스페이서를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 바이패스 유동의 양을 감소시키는 스페이서 그리드를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 원자로 연료 순환비용에 있어서 증가된 효율을 갖는 저압 강하 스페이서를 제공하는데 있다.

핵연료 집합체의 연료봉을 위치시키고 보유하는데 사용되는 저압 강하 스페이서가 설명되었다. 핵연료집합체는 평행하게 연장된 연료봉으로 형성된다. 스페이서는 주변 스트립을 갖추고 있는데, 이 스트립은 연료봉이 연장되어 통과하는 집합체내에서 한지역을 형성하며, 상류 가장자리 및 하류 가장자리를 갖추고 있고, 상류 가장자리쪽으로 위치된 제1 구멍, 및 하류 가장자리쪽으로 위치된 제2 구멍을 형성하기에 적합하다. 스페이서는 한 지역을 부지역(subregion)으로 분할하도록 한 지역내에 배치되어 뻗어 있는 그리드부재를 더 갖추고 있다. 그리드부재는 주변 스트립에 고착되어 있다. 각각의 그리드 부재는 상류 가장자리 및 하류 가장자리를 갖추고 있으며, 주변 스트립의 상류 가장자리쪽으로 위치된 제1 구멍, 및 하류 가장자리쪽으로 위치된 제2 구멍을 형성하기에 적합하다. 스페이서는 제1 단부 스트립을 포함하는 제1 스프링 포오크, 및 제1 단부 스트립을 포함하는 제1 스프링 포오크, 및 제1 단부 스트립에 고착된 한쌍의 평행한 제1 스프링 스트립을 더 갖추고 있다. 각각의 평행한 한쌍의 제1 스프링 스트립은 주변 스트립에서 대응하는 하나의 제1 구멍, 및 그리드부재에서 대응하는 하나의 제1 구멍을 지나서 뻗어 있다. 제1 포오크는 제1 평면에 위치해 있는데, 제1 평면은 다수의 제1 스프링 스트립쌍들에 의해서 정의되는 제1 방향쪽으로 뻗어 있다. 스페이서는 제2 단부 스트립을 포함하는 제2 스프링 포오크, 및 제2 단부 스트립에 고착된 행한 한쌍의 제2 스프링 스트립을 더 갖추고 있다. 각각의 평행한 제2 스프링 스트립쌍들은 주변 스트립에 제공되어 있는 대응하는 하나의 제2 구멍, 및 그리드부재에 제공되어 있는 대응하는 하나의 제2 구멍을 지나서 뻗어 있다. 제2 평면에 위치된 제2 스프링 포오크는 제1 평면에 대하여 사실상 평행하다. 제2 평면은 다수의 제2 스프링 스트립쌍에 의해서 정의되는 제2 방항쪽으로 뻗어 있고, 이에 따라 제2 스프링 포오크는 연료봉이 연장되어 관통하는 연료봉 통로를 형성하도록 제1 스프링 포오크 위에 겹쳐진다.

이하, 첨부된 도면들을 참조로 하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도를 참조하면, 경수형 원자로의 핵연료 집합체(10)는 핵연료 펠렛을 포함하는 길게 느린 연료봉(12)을 갖추고 있다. 연료봉은 하부결합판(14) 및 상부 결합판(16) 사이에서 지지된다. 연료봉(12)은 저압 강하 스페이서 그리드(18)를 통과하고 있다. 2개의 스페이서 그리드가 분해도에 도시되어 있다. 본 발명에 따른 원자로에서는 9 내지 10개의 저압 강하 스페이서 그리드가 사용될 수 있다. 저압 강하스페이서 그리드(18)는 핵연료 집합체(1)의 길이에 걸쳐서 연료봉(12)의 중간 지지부를 제공하며, 로드의 측면진동을 제한하는 동안에 로드를 이격되게 유지한다. 직각사각형의 중앙수로(44)는 연료봉(12) 배열의 중앙에 위치한다. 외부 직사각형 채널(11)은 연료봉(12) 및 스페이서 그리드(18) 주위를 감싸고 있다.

제2도는 제1도에 도시된 핵연료 집합체(10)를 측면에서 아랫쪽으로 내려다본 투시분해도로서, 외부채널(11)이 부분적으로 제거된 상태의 저압 강하 스페이서 그리드(18)중 하나를 나타낸다. 핵연료 집합체(10)는 9 × 9 연료배열을 수용하지만, 제2도에 있어서는 명확한 설명을 위해서 대부분의 연료봉(12)들을 도시하지 않았다. 비록, 명세서에서는 9×9 연료봉 배열을 참조로 하고 있지만, 그러한 배열은 설명을 목적으로 하여 선택한 것이다. 본 발명은 8×8, 10×10 및 11×11등의 다른 배열을 사용할 수 있다.

제2도를 참조하면, 저압 강하 스페이서 그리드(18)는 4개의 벽(20a),(20b),(20c) 및 (20d)을 형성하는 밴드인 주변 스트립(20)을 포함한다. 각각의 벽(20a),(20b),(20c) 및 (20d)은 리딩(leading) 또는 상류 모서리(21b), 및 트레일링(trailing) 또는 하류 모서리(21a)를 갖추고 있다. 핵연료 집합체를 통과하는 냉각제 유동의 방향이 제2도에 화살표 F로 도시되어 있다. 그리드부재(22) 및 (24)는 서로에 대하여 직각으로 배열되어 있고, 주변 스트립내의 지역을 9개의 부지역(subregion)으로 분할한다. 그리드부재(22) 및 (24)는 주변스트립(20)에 고착되어 있다. 그리드부재(22),(24)는 상류 모서리(도시되어 있지 않음) 뿐만 아니라 하류 모서리 (22a),(24a)를 각각 갖추고, 있다. 벽(20a),(20b),(20c),(20d)뿐만 아니라 그리드부재(22) 및 (24)의 상류 및 하류 모서리는 냉각제 유동에 대한 저항을 감소시키기 위해서 볼록하게 만곡될 수 있다. 8개의 부지역은 연료봉(12)을 수용하며, 중앙 지역은 수로벽(40)에 의해서 형성된 중앙수로(44)를 수용한다. 제2도에 있어서, 대부분의 연료봉들은 명확한 설명을 위해서 도시되지 않았다. 제2도에 도시된 사각형의 중앙수로(44) 이외에 다른 형상들이 공지되어 있으며 사용될 수 있다. 핵연료 집합체(10)의 길이를 따라 뻗어 있는 중앙 수로 벽(10)에 의해서 물이 중앙수로(44)를 통해서 핵연료 집합체의 바닥으로부터 상부로 유동할 수 있게 된다.

주변 스트립벽(20a),(20b),(20c),(20d) 및 그리드부재(22,24)는 제4도에 도시된 달걀상자 구조를 형성한다. 지르코늄 합금인 지르칼로이는 낮은 중성자 흡수성때문에 달걀상자 구조에 바람직한 재료가 된다. 2개의 가장 잘 알려진 형태의 지르칼로이는 지르칼로이 2 및 지르칼로이 4인데, 에이에스팀엔 스탠다드 비 350-91(ASTM standard B 350-91)(1991)에 성분 R 60802 및 R 60804로 각각 개시되어 있으며, 여기에서 참조로 인용되고 있다.

각각의 저압 강하 스페이서(18)는 4개의 스프링 포오크를 포함하고 있는데, 이것들중 2개는 하부스프링 포오크(36)이며, 2개는 상부 스프링 포오크(34)이다. 각각의 스프링 포오크는 제3도에 도시된 바와 같이 3개의 각기 다른 길이(38a),(38b) 및 (38c)를 갖는 6쌍의 스프링 스트립으로 형성된다. 이 스트립은 단부지지부(39)에 부착된다.

상부 스프링 포오크(34)는 구멍(40)을 통해서 달걀상자 구조의 스페이서내로 뻗어 있는데, 구멍(40)은 상부 주변부 스트리벽(20a),(20c)및 그리드부재(24)에 제공되어 있다. 제2도에는 스프링 스트립쌍(38a)을 갖추고 있는 상부 스프링 포오크(34)의 일부가 도시되어 있는데, 스프링 스트립쌍은 측벽(20a)에 제공된 구멍(40)을 통해서 뻗어 있다. 스프링 스트립(38a)은 그리드부재(24)에 제공된 구멍(40)을 통해서 인접한 부지역(subregion)내로 또한 뻗어 있다. 스프링 스트립쌍(38a)의 길이는 인접한 부재역내로 뻗어 있지만 완벽하게 지나고 있지는 않다. 상부 스프링 포오크(34)의 스프링 스트립(38b)은 측벽(20a)에 형성된 구멍(40)을 통과하여 중간 부지역내로 뻗어 있다. 명확한 설명을 위해서 제2도에는 도시되어 있지 않지만, 상부 스프링 포오크(34)의 스프링 스트립(38c)은 측벽(20a)에 형성된 구멍(40)을 통과하여 스트립벽(20a) 및 (20b)에 의해서 부분적으로 형성된 구석의 부지역내로 비슷하게 뻗어 있고, 이 지역을 지나서 그리드부재(24)에 형성된 구멍(40)을 통과하여 다음의 인접한 부지역내로 더 뻗어 있다.

제2 상부 스프링 포오크(34)(명확한 설명을 위해서 제2도에서는 도시되지 않았음)는 주변부 스트립벽(21c)에 형성된 구멍(40)을 통과하여 달걀상자 구조내로 비슷하게 연장된다. 2개의 상부 스프링 포오크(34)가 제5도에 도시되어 있다. 한쌍의 스프링 스트립(38a),(38b) 및 (38c)은 측벽(20c)에 인접한 부지역내로 연장된다. 제5도에 도시된 바와 같이, 2개의 상부 스프링 포오크(34)는 그들의 스트립 쌍들이 연장되는 동일 평면에서 핵연료 집합체에 위치하고 있다.

상부 스프링 포오크(34)에 추가로 하부 스프링 포오크(30)가 제공되어 있는데, 하부 스프링 포오크는 상부 스프링 포오크 아래에 위치해 있다. 히부 스프링 포오크(36)의 한쌍의 스프링 스트립(38a),(38b) 및 (38c)은 스트립벽(20b)의 하부 또는 상부, 및 그리드부재(22)에 위치해 있는 구멍(42)을 통해서 뻗어 있다. (제2도 및 제5도) 스트립벽(20a),(20c) 및 그리드부재(24)에 형성된 구멍(40)은 스트립벽(20b),(20d) 및 그리드부재(22)에 형성된 구멍(42)보다 높은 축방향 지점에 위치한다. 명확한 설명을 위해서 제2도에는 도시되어 있지 않지만, 제2 하부 스프링 포오크(36)는 스트립벽(20d)에 형성된 구멍(42) 및 그리드부재(22)에 형성된 구멍(42)을 통해서 달걀상자 구조내로 연장된다(제5도). 2개의 상부 스프링 포오크(34) 및 2개의 사부 스프링 포오크(36)의 각각의 스프링 스트립쌍은 연료 집합체 내로 연장된다.

2개의 하부 스프링 포오크(36)는 상부 스프링 포오크가 위해 있는 평면에 대하여 평행한 평면에 위치한다. 제2도, 제5도 및 제6도에 도시된 바와 같이, 하부 스프링 포오크의 스프링 스트립은 상부 스프링 포오크의 스프링 스트립 방향에 대하여 수직한 방항으로 연장된다.

스프링 포오크(34,36), 그리드부재(22,24) 및 주변스트립(20)이 교차하고 겹쳐져서 연료봉 통로(55)(제6도)가 형성되며, 연료봉(12)이 이 통로를 통해서 뻗어 있다. 제2도에 도시된 바와 같이, 9×9핵연료집합체에 대하여 72개의 연료봉 통로(55)가 구성되어 있다. 연료봉이 완전하게 삽입된 핵연료집합체에서 연료봉은 각각의 통로(55)를 차지하고 있지만, 본 발명을 설명하기 위해서 8개의 부지역으로부터 연료봉을 제거한 상태로 도시하였다. (제6도에 도시됨).

각각의 스프링 포오크(34,36)의 스프링 스트립(38)은 연료봉(12)에 마주하여 작용하는 스프링부재(41)를 갖추고 있다. 제3도는 스프링 포오크의 평면도로서, 각각의 스프링 스트립에 있는 스프링부재(41)의 위치를 보여준다.

각각의 상부 스프링 포오크(34) 및 하부 스프링 포오크(38)로부터 뻗어 나온 적어도 하나의 스프링부재(41)는 서로에 대하여 수직한 적어도 2개의 다른 방향으로 반응하중을 제공하고, 연료봉통로(55)내에서 연료봉이 측면진동을 하지 못하게 한다(제6도), 각각의 연료봉(12)은 통로(55)내에서 단지 스프링부재(41)에 의해서 사방으로 제한되거나 또는 딤플(43a,43b) 및 스프링부재(41)에 의해서 사방으로 제한되는데, 딤플(43a, 43b)은 주변스트립(20) 및 그리드부재(22,24)(제2도 및 제6도)에 형성되어 있다. 딤플(43b)은 주변 스트립(20)의 상류 모서리 및 그리드부재(22,24)를 향하여 위치하고, 반면에 딤플(43a)은 주변스트립(20)의 하류모서리 및 그리드부재(22,24)를 향하여 위치한다. 딤플(43a) 및 (43b)은 딤플쌍을 형성한다. 각각의 딤플쌍은 연료집합체에서 동일한 방사상 지점에 위치한다. 딤플(43a,43b)은 유동이 흐르는 형식, 즉, 압력 강하를 줄이도록 상부 및 하부가 개방된 형식을 갖추는 것이 바람직하다.

제6도를 참조하면, 핵연료집합체내에 있는 각긱의 연료봉(12)은 2개의 스프링부재(41) 및 2개의 딤플쌍, 3개의 스프링부재 및 하나의 딤플쌍, 또는 4개의 스프링부재의 공동작용에 의해서 통로(55)내에 제한되다. 비록, 정사각형의 9×9 핵연료 집합체를 예로 하여 본 발명을 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자들은 정사각형 또는 직사각형 배열이외의 연료배열이 이루어질 수 있고 통로(55) 내에서 각각의 연료봉을 제한하는 스프링 부재 및 딤플의 수가 변할 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

제7도 제10도는 제3도에 도시된 스프링 포오크의 한쌍의 스프링 스트립(38a)을 나타낸다. 제7도 내지 제10도에는 한쌍의 스프링 스트립(38a)을 명확하게 나타내기 위해서 스프링 스트립(38b) 및 (38c)이 생략되어 있지만, 스프링 스트립(38b) 및 (38c)은 스프링 스트립(38a) 보다 조급 짧고 스프링부재(41)를 적게 갖추고 있다는 점외에는 스프링스트립(38a)과 동일한 구조를 갖는다.

제7도를 참조하면, 스프링 스트립(37a)은 스프링부재(38a)와 동일한 구조를 갖는다.

제7도를 참조하면, 스프링 스트립(38a)은 스프링부재(41)를 갖추고 있는데, 스프링부재(41)는 반대방향으로 엇갈리는 콘벌류우션(convolutions)(58)으로 형성된다. 스프링부재(41) 및 콘벌류우션(58)은 3개면의 홈 또는 채널을 형성하도록 수직으로 뻗어 있다. 일단, 연료봉들의 삽입되며, 콘벌류우션(58)은 연료봉에 보유력(retaining force)을 발휘한다.

제7도에 도시된 바와같이, 한쌍의 스프링 스트립(38a)은 장애물이 없는 유동공간(62)을 형성하는 마주보는 콘벌류우션과 엇갈려서 인접하고 있는 콘벌류우션(58)사이에서 점용접(60)에 의해 연결된다. 콘벌류우션(58)에 의해서 형성된 장애물이 없는 유동공간(62)은 육면체의 형상을 가지며, 이 유동공간(62)을 통해서 냉각제가 저압 강하스페이서(18)로 유동할 수 있다. 점용접되지 않은 한쌍의 콘벌류우션(58)은 스프링 스트립(38a)의 안내 또는 상류 모서리(68)는 인접모서리(70)를 형성한다(제10도). 본 발명에 따른 바람직한 실시예에서, 안내 또는 상류 모서리(68)의 인접모서리들은 서로 용접된다. 스프링 포오크에 사용되는 바람직한 재료는 인코우넬 및 니켈인데, 이 재료는 고강도를 가지고 있으며, 조사(irradiation)하는 동안에 보다 적은 스프링의 이완성(relaxation)을 나타낸다. 스트립재료는 냉각제 유동에 대한 저항을 최소화하고 중성자 흡수성 물질의 질량 및 부피를 감소시기키 위해서 8 내지 12 밀리미터의 얇은 두께를 갖는 것이 바람직하다.

연료봉이 삽입되지 않은 조건에서, 콘벌류우션(5a)은 일렬로 정렬되기보다는 스프링 스트립(38a)에 의해서 제공된 일체의 스프링력에 따라 배치되어 기울어진다. 제8도에 도시된 바와 같이, 연료봉(12)이 통로(55)내에 위치하는 경우에, 콘벌류우션(58)은 연료봉(12)에 보유력(retaining force)을 가하며, 간격(64)이 페쇄된다.

각각의 스프링 스트립(38)의 상류 모서리(68) 및 하류 모서리(69)는 냉각제 유동에 대한 저항을 최소화하고 압력강하를 줄이기 위해서 볼록하게 만곡될 수 있다. 인접모서리(70)는 압력강하를 더욱더 줄이기 위해서 볼록하게 만곡될 수 있다. 중성자 흡수성 물질의 부피를 줄이도록 스프링 스트립(38a)에 창(window)(72)이 형성될 수 있다. 각각의 스프링 스트립쌍은 점용접(73)에 의해서 단부지지부(38)에 부착된다. 단부 지지부(39)는 수직하게 연장되고, 바람직한 실시예에서, 밀봉표면(82)을 제공하도록 만곡되어 있다. 단부지지부(39)의 높이는 스프링 스트립(38a)의 높이보다 높게 뻗어 있고, 바이패스 유동이 제거되지 않는 경우에, 이 유동을 줄이도록 외부채널의 내벽에 마주하여 위치된 밀봉표면(82)을 유지시키는 스프링 탄성력을 제공한다. 각각의 저압 강하 스페이서(18)에 대하여 상부 스프링 포오크(34) 및 하부 스프링 포오크(36)가 서로에 대해 약간 다른 높이로 위치한다. 스페이서(l8)의 주변 스트립벽(20a),(20b),(20c),(20d) 및 외부채널(11)이 내벽사이를 통상적으로 통과하는 바이패스 유동이 감소된다.

그러나, 4개의 구석연료봉의 지역에서는 바이패스 유동이 일어날 수 있는 것이 바람직하다. 핵연료 집합체의 구석 연료봉은 통상적으로 냉각상태하에 있게 된다. 왜냐하면, 핵연료 집합체의 구석지역을 통과하는 냉각제 유동속도가 일반적으로 느리기 때문이다. 이와 같이 느린 유동속도를 보상하기 위해서, 구석연료봉의 농축도가 연료봉의 과열을 방지하도록 통상적으로 감소된다. 만약, 바이패스 유동이 구석연료봉에 선택적으로 제공되면, 연료봉에 대한 직선형 전력량에 있어서 순수한 증가를 초래하는 만큼, 이와 같은 연료봉의 농축도는, 감소될 필요가 없다. 핵연료 집합체의 전체 나비를 증가시키지 않는 밀봉표면을 갖추고 있는 스프링 포오크를 이용함에 따라서, 구석의 연료봉들에 대하여 선택적으로 제한된 바이패스 유동을 얻을수 있고, 집합체의 구석부지역에서 최적의 유동이 얻어질 수 있다. 그러한 최적의 유동은 구석연료봉 뿐만 아니라 집합체내의 다른 연료봉으로부터의 전력 생산을 최대화한다.

스프링 포오크(34,36)는 달걀상자(egg-crate) 구조를 형성하는 그리드 부재(22,24) 및 주벽스트립벽(20a,20b,20c,20d)보다 더 강한 재료로 만드는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 스프링 포오크(34,36) 및 달걀상자 구조사이에서 제한된 상대운동이 일어날 수 있기 때문에, 채널(11)의 설치 또는 제거에 따른 저압 강하 스페이서(18)의 손상 기능성이 감소된다. 채널(11)의 설치 또는 제거에 따른 스페이서의 손상가능성은 강한 재료를 사용하여 스프링 포오크를 제조함에 따라 더 감소되고, 조사(irradiation)뿐만 아니라 달걀상자 구조의 재료보다 더 나은 탄성에 의해서 줄어들게된다. 외부 채널의 설치 또는 제거에 기인하는 스페이서의 손상가능성은 밀봉 및 외부채널 사이의 상대운동 뿐만 아니라 스프링 포오크 및 연료봉 사이의 상대운동이 허용되기 때문에 더한층 감소된다.

상기한 바와 같이, 우라늄의 개선뿐만 아니라 원자로 노심의 상부지역에서 감속재가 증가될 수 있는 한가지 방법은 원자로 노심의 상부 절반의 위치에서 연료봉의 지름을 감소시키는 것이다. 원자로가 작동하는 동안에 하나 이상의 연료봉이 파손되면, 원자로에서부터 전체 연료집합체의 조기 배출을 피하기 위해서 파손된 연료봉을 교체하는 것이 바람직하다. 핵연료 집합체를 원자로로부터 빼낸 후에, 핵연료 집합체를 수리하는 과정은 핵연료 집합체를 상부 결합판으로부터 제거하고, 파손된 연료봉을 윗쪽으로 빼낸후에 교체하며, 결합판을 제자리에 위치시키는 것으로 이루어진다. 상단부에서 지름이 작아지는 연료봉들을 수용하도록 고안된 스페이서 그리드를 이용하는 핵연료 집합체는 파손된 연료봉을 교체하는 종래의 방법을 사용하여 수리할 수 없다. 왜냐하면, 연료봉 하부외 지름이 크기 때문에 상부 스페이서 그리드를 통해서 제거될 수 없기 때문이다. 이와 같이 가변지름을 갖는 연료봉들을 이용하는 핵연료 집합체의 수리방법은 핵연료 집합체를 세우는 단계와 상부 결합판대신에 하부결합판을 제거하는 단자를 포함한다. 핵연료 집합체를 세우는 것은 어렵고 비용이 많이 들며, 핵연료 집합체의 재설계가 필요하고 부수적인 작동위험성을 초래한다.

스프링 포오크(34,36)는 저압 강하 스페이서의 다른 요소들에 용접 또는 보울트 연결되지 않으며, 쉽게 제거될 것이다. 단일지름 또는 다중지름을 갖는 연료봉은 스프링 포오크가 우선적으로 제거됨이 없이 스프링 포오크(34,36)의 탄성 때문에 핵연료집합체의 상부로부터 제거될 것이다. 원자로 작동의 결과로서 하나 또는 그이상의 연료봉이 핵연료 집합체로부터의 제거가 방지되는 물리적인 변화 또는 변형을 하게 되면, 본 발명은 감소되는 연료봉 지름을 갖거나 또는 갖지 않는 핵연료 집합체에 대하여 종래의 수리방법을 사용할 수 있게 한다. 제2도를 참조로 하면, 파손된 연료봉들을 제한하는 스프링 포오크(34,36)는 달걀상 구조로부터 제거된다. 파손된 연료봉들로부터 스프링 포오크를 제거하면 핵연료 집합체 또는 스페이서 그리드에 손상을 입히지 않으면서 파손된 연료봉을 윗쪽으로 빼낼 수 있게 된다. 연료봉을 재위치시킨 후에, 스프링 포오크(34,36)는 달걀상자 구조내로 재 삽입된다.

저압 강하 스페이서 그리드(18)는 종래의 방법에 의해서 중앙수로에 고착된다. 바람직한 실시예에서, 리테이너 스트립(86)은 점용접(88)에 의해서 스페이서 그리드(18)의 바람직한 축방향 위치 바로 아래 및 위의 위치로 중앙 수로벽(46)에 고정된다. 4개의 리테이너 스트립(86)은 스페이서그리드(18) 바로 위에 위치하면 (2개는 제2도에 도시됨), 냉각제 흐름내로 뻗어 있는 유동탭(90)을 갖추고 있는데, 이 유동탭은 중앙 수로벽(46)에 집중되는 액체를 연료봉(12)쪽으로 향하게 하는 추가의 기능을 수행한다. 연료봉(12)에서 액체는 연료봉상의 수막으로서 수집될 수 있고, 이것에 의하여 국부적인 열 전달이 개선된다. 마찬가지로 리테이너 스트립들은 스페이서 그리드(18)의 축방향 위치 바로 아래에 제공되어 고정된다.

상기한 바와같이, 본 발명은 몇 가지 장점을 가지고 있다. 저압 강하 스페이서는 연료 순환비용을 절감시키는 큰 지름의 연료봉들을 사용할 수 있게 한다. 연료집합체의 감속재는 노심상부에서 연료봉 지름을 감소시킴으로써 증가하고, 이에따라 약 $ 20/kg의 연료순환비용이 절감된다. 연료집합체 상부지역에서 지름이 줄어드는 연료봉에 통합된 집합체내에 통상적인 연료봉들을 재배치하는 것은 스페이서 또는 다른 연료봉에 손상을 끼침이 없이 이루어진다. 핵연료 집합체의 가능출력은 주변의 외부채널 및 중앙수로에서부터 연료봉 표면으로 농축된 액체상태의 물의 운반을 개선시킴으로써 증가된다. 핵연료 집합체내에 설치될 수 있는 적어도 하나의 여분 스페이서의 감소된 압력강하는 노심이 상부지역에서 스페이서 그리드 사이의 간격을 감소시키고, 그 결과, 냉각제에 대한 열전달이 더한층 개선된다.

상기한 설명 및 도면들을 본 발명의 바람직한 실시예를 나타냈지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자들은 본 발명의 사상 및 영역에서 이탈됨이 없는 다양한 수정 및 변경이 가능함을 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

Claims (48)

1. 평행하게 연장된 다수의 연료봉으로 형성되는 핵연료 집합체의 상기 연료봉을 위치시키고 보유하는데 사용되는 저압 강하 스페이서로서, a) 상기 핵연료 집합체내에서 상기 연료봉이 연장하여 통과하는 지역을 에워싸는 주변 스트립으로서, 상류 모서리 및 하류 모서리를 갖추고 있고, 상기 상류 모서리쪽으로 위치된 다수의 제1 구멍 및 상기 하류 모서리쪽으로 위치된 다수의 제2 구멍을 형성하기에 적합한 주변 스트립과, b) 상기 연료봉이 연장하여 통과하는 지역내에서 연장되고 상기 지역을 다수의 부지역(subregion)으로 분할하도록 배치되어 있는 다수의 그리드부재로서, 상기 주변 스트립에 고착되고, 그리드 상류 모서리 및 그리드 하류 모서리를 각각 갖추 고있으며, 상기 주변 스트립의 상류 모서리쪽으로 위치된 다수의 제1 구멍 및 상기 주변 스트립의 하류 모서리쪽으로 위치된 다수의 제2 구멍을 형성하기에 적합한 그리드 부재와, c) 제1 단부 스트립, 및 이에 고착된 다수의 평행한 제1 스프링 스트립쌍을 포함하는 제1 스프링 포오크로서, 다수의 상기 제1 스프링 스트립쌍에 의해서 정의되는 제1 방향으로 제1 평면에 위치하고 있으며, 각각의 상기 제1 스프링 스트립쌍이 상기 연료봉이 연장하여 통과하는 지역내로 연장되고 상기 주변 스트립에 제공된 다수의 상기 제1 구멍 중 대응하는 하나의 구멍을 통과하며, 상기 그리드부재에 제공된 다수의 제1 구멍중 하나의 구멍을 통과하여 더욱 연장되는 제1 스프링 포오크와, 그리고 d) 제2 단부 스트립, 및 이에 고착된 다수의 평행한 제2 스프링 스트립쌍을 포함하는 제2 스프링 포오크로서, 상기 제1 평면에 대하여 대체로 평행한 제2 평면에 위치하고 있으며, 각각의 상기 제2 스프링 스트립쌍이, 상기 연료봉이 연장하여 통과하는 지역내로 연장되고 상기 주변 스트립에 제공된 다수의 상기 제2 구멍중 대응하는 하나의 구멍을 통과하며, 상기 그리드부재에 제공된 다수의 제2 구멍중 대응하는 하나의 구멍을 통과하여 더욱 연장되고, 상기 제2 평면이 다수의 상기 제2 스프링 스트립쌍에 의해서 정의되는 제2 방향으로 연장됨으로써, 상기 연료봉이 연장하여 통과하는 연료봉 통로를 형성하도록 상기 제2 스프링 포오크가 상기 제1 스프링 포오크상에 겹쳐지는 제2 스프링 포오크를 포함하는 스페이서.
2. 제1 항에 있어서, 상기 평행한 한쌍의 제1 스트립이 상기 연료봉 통로내에서 상기 연료봉에 마주하여 작용하는 제1 스프링 부재를 갖추고 있는 스페이서.
3. 제2 항에 있어서, 상기 평행한 한쌍의 제2 스프링 스트립이 상기 연료봉 통로내에서 상기 연료봉에 마주하여 작용하는 제2 스프링 부재를 갖추고 있는 스페이서.
4. 제3항에 있어서, 상기 주변 스트립이 제1 주변 딤플 및 제2 주변 딤플로 이루어진 다수의 주변 스트립 딤플쌍을 갖추고 있으며, 상기 제1 주변 딤플이 상기 주변 스트립의 상류 모서리쪽으로 위치해 있고, 상기 제2 주변 딤플이 상기 주변 스트립의 하류 모서리쪽으로 위치해 있는 스페이서.
5. 제4항에 있어서, 상기 그리드 부재가 제1 그리드 딤플 및 제2 그리드 딤플로 이루어진 다수의 그리드부재 딤플쌍을 갖추고 있으며, 상기 제1 그리드 딤플이 상기 그리드부재의 상류 모서리쪽으로 위치해 있고, 상기 제2 그리드 딤플이 상기 그리드 부재의 하류 모서리쪽으로 위치해 있는 스페이서.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1 주변딤플, 제2 주변딤플, 제1 그리드 딤플 및 제2 그리드 딤플중 적어도 하나가 냉각제의 통로가 되는 개구부를 형성하기에 적합한 스페이서.
7. 제6항에 있어서, 2개의 제1 스프링 포오크를 갖추고 있는 스페이서.
8. 제6항에 있어서, 2개의 제2 스프링 포오크를 갖추고 있는 스페이서.
9. 제6항에 있어서, 2개의 제1 스프링 포오크 및 2개의 제2 스프링 포오크를 갖추고 있는 스페이서.
10. 제9항에 있어서, 각각의 상기 제1 스프링 포오크가 6쌍의 스프링 스트립을 갖추고 있는 스페이서.
11. 제10항에 있어서, 각각의 상기 제2 스프링 포오크가 6쌍의 스프링 스트립을 갖추고 있는 스페이서.
12. 제11항에 있어서, 각각의 상기 스프링 스트립쌍의 직각으로 단부 스트립에 부착되는 스페이서.
13. 제12항에 있어서, 상기 제1 스프링 부재 과 제2 스프링 부재중 적어도 하나가 인접하여 반대방향으로 엇갈리는 콘벌류우션을 갖추고 있므며, 상기 콘벌류우션이 냉각제의 방해받지 않는 유동을 위한 육각형의 채널을 형성하도록 연장되어 있는 스페이서.
14. 제13항에 있어서, 각각의 평행한 제1 스프링 스트립쌍 및 평행한 제2 스프링 스트립쌍이 엇갈리게 인접하고 있는 콘벌류우션에 함께 고착되어 있는 스페이서.
15. 제14항에 있어서, 상기 스프링 스트립이 탄력있는 재료로 제조되는 스페이서.
16. 제15항에 있어서, 상기 스프링 스트립이 절개부를 갖추고 있는 스페이서.
17. 제15항에 있어서, 제1 스프링 포오크의 제1 단부스트립이, 연료봉이 연장하여 통과하는 지역의 외부로부터 상기 지역내로 냉각제를 향하게 하는 밀봉수단을 더 포함하는 스페이서.
18. 제1 7항에 있어서, 제2 스프링 포오크의 제2 단부 스트립이 상기 연료봉이 연장하여 통과하는 지역의 외부로부터 상기 지역내로 냉각제를 향하게 하는 밀봉수단을 더 포함하는 스페이서.
19. 제1 8항에 있어서, 상기 밀봉수단이 만곡된 밀봉표면을 갖기에 적합한 제1 단부 스트립인 스페이서.
20. 제1 9항에 있어서, 상기 밀봉수단이 만곡된 밀봉표면을 갖기에 적합한 제2 단부스트립을 더 포함하는 스페이서.
21. 제2 0항에 있어서, 주변 스트립이 지르칼로이를 재료로하여 제조되는 스페이서.
22. 제2 1항에 있어서, 그리드부재가 지르칼로이를 재료로하여 제조되는 스페이서.
23. 제2 2항에 있어서, 스프링 포오크가 인코우넬을 재료로하여 제조되는 스페이서.
24. 비등수형 원자로에 사용되는 핵연료 집합체로서, 상기 핵연료 집합체의 하부쪽으로 위치된 하부 결합판 및 상기 핵연료 집합체의 상부쪽으로 위치된 상부 결합판 사이에서 지지되는 다수의 연장된 연료봉과, 상기 핵연료 집합체의 하부로부터 상부쪽으로 상기 연료봉 주위에 냉각제 또는 감속재를 전도하기 위하여 다수의 상기 연료봉을 에워싸고 있는 외부채널과, 냉각제 또는 감속재를 전도하기 위하여 적어도 하나의 벽을 갖추고 있는 내부채널로서, 냉각제 또는 감속재가 내부채널 통해서 상기 핵연료 집합체의 하부로부터 상부쪽으로 전도되는 내부채널과, 그리고 상기 연료봉을 위치시키고 보유하기 위해서 적어도 하나의 저압 강하 스페이서를 포함하고 있으며, 상기 스페이서가 a) 상기 핵연료 집합체내에서 상기 연료봉이 연장하여 통과하는 지역을 에워싸는 주변 스트립으로서, 상류 모서리 및 하류 모서리를 갖추고 있으며, 상기 상류모서리를 향하여 위치된 다수의 제1 구멍 및 상기 하류 모서리를 향하여 위치된 다수의 제2 구멍을 형성하기에 적합한 주변 스트립과, b) 상기 연료봉이 연장하여 통과하는 지역내에서 연장되고 상기 지역을 다수의 부지역으로 분할하도록 배치되어 있는 다수의 그리드부재로서, 상기 주변 스트립에 고착되고, 그리드 상류 모서리 및 그리드 하류 모서리를 각각 갖추고 있으며, 상기 주변 스트립의 상류 모서리쪽으로 위치된 다수의 제1 구멍 및 상기 주변 스트립의 하류 모서리쪽으로 위치된 다수의 제2 구멍을 형성하기에 적합한 그리드 부재와, c) 제1 단부 스트립, 및 이에 고착된 다수의 평행한 제1 스프링 스트립쌍을 포함하는 제1 스프링 포오크로서, 다수의 상기 제1 스프링 스트립쌍에 의해서 정의된 제1 방향으로 제1 평면에 위치하고 있으며, 각각의 상기 평행한 제1 스프링 스트립쌍이 상기 연료봉이 연장하여 통과하는 지역내로 연장되고 상기 주변 스트립에 제공된 다수의 상기 제1 구멍중 대응하는 하나의 구멍을 통과하며, 상기 그리드부재에 제공된 다수의 제1 구멍중 대응하는 하나의 구멍을 통과하여 더욱 연장되는 제1 스프링 포오크와, 그리고 d) 제2 단부 스트립, 및 이에 고착된 다수의 평행한 제2 스프링 스트립쌍을 포함하는 제2 스프링 포오크로서, 상기 제1 평면에 대하여 대체로 평행한 제2 평면에 위치하고 있으며, 각각의 평행한 제2 스프링 스트립쌍이, 상기 연료봉이 연장하여 통과하는 지역내로 연장되고 상기 주변 스트립에 제공된 다수의 상기 제2 구멍중 대응하는 하나의 구멍을 통과하며, 상기 그리드 부재에 제공된 다수의 제2 구멍중 대응하는 하나의 구멍을 통과하여 더욱 연장되고, 상기 제2 평면이 다수의 상기 제2 스프링 스트립쌍에 의해서 정의되는 제2 방향으로 연장됨으로써, 상기 연료봉이 연장하여 통과하는 연료봉 통로를 형성하도록 상기 제2 스프링 포오크가 상기 제1 스프링 포오크상에 겹쳐지는 제2 스프링 포오크를 포함하고 있는 핵연료집합체.
25. 제2 4항에 있어서, 상기 평행한 제1 스트립쌍이 상기 연료봉 통로내에서 상기 연료봉에 마주하여 작용하는 제1 스프링 부재를 갖추고 있는 핵연료 집합체.
26. 제2 5항에 있어서, 상기 평행한 제2 스프링 스트립쌍이 상기 연료봉 통로내에서 상기 연료봉에 마주하여 작용하는 제2 스프링 부재를 갖추고 있는 핵연료 집합체.
27. 제2 6항에 있어서, 주변 스트립이 제1 주변딤플 및 제2 주변딤플로 구성되는 다수의 주변 스트립 딤플쌍을 갖추고 있으며, 상기 제1 주변딤플이 상기 주변 스트립의 상류 모서리쪽을 향하여 위치하고, 상기 제2 주변딤플이 상기 주변스트립의 하류 모서리쪽을 향하여 위치하는 핵연료 집합체.
28. 제2 7항에 있어서, 그리드부재가 제1 그리드 딤플 및 제2 그리드 딤플로 구성되는 다수의 그리드부재 딤플쌍을 깆후고 있으며, 상기 제1 그리드 딤플이 상기 그리드부재의 상류 모서리쪽을 향하여 위치하고, 상기 제2 그리드 딤플이 상기 그리드부재의 하류 모서리쪽을 향하여 위치하는 핵연료 집합체.
29. 제2 8항에 있어서, 상기 제1 주변딤플, 제2 주변딤플, 제1 그리드딤플 및 제2 그리드딤플중 적어도 하나가 냉각제의 통로가 되는 개구부를 형성하기에 적합한 핵연료 집합체.
30. 제2 9항에 있어서, 2개의 제1 스프링 포오크를 갖추고 있는 핵연료 집합체.
31. 제2 9항에 있어서, 2개의 제2 스프링 포오크를 갖추고 있는 핵연료 집합체.
32. 제2 9항에 있어서, 2개의 제1 스프링 포오크 및 2개의 제2 스프링 포오크를 갖추고 있는 핵연료 집합체.
33. 제32항에 있어서, 각각의 상기 제1 스프링 포오크가 6쌍의 스프링 스트립을 가지는 핵연료 집합체.
34. 제33항에 있어서, 각각의 상기 제2 스프링 포오크가 6쌍의 스프링 스트립을 갖추고 있는 핵연료 집합체.
35. 제34항에 있어서, 각각의 상기 스트립쌍이 직각으로 단부스트립에 부착되는 핵연료 집합체.
36. 제35항에 있어서, 제1 스프링 부재 및 제2 스프링 부재중 적어도 하나가 콘벌류우션을 더 갖추고 있으며, 상기 콘벌류우션이 서로 인접하여 반대 방향으로 엇갈리고, 냉각제의 장애 없는 유동을 위한 육각형 채널을 형성하도록 연장되는 핵연료 집합체.
37. 제36항에 있어서, 평행한 각각의 제1 스프링 스트립쌍 및 제2 스프링 스트립쌍이 엇갈리게 인접하고 있는 콘벌류우션에서 서로 고착되는 핵연료 집합체.
38. 제37항에 있어서, 상기 스프링 스트립이 탄력있는 재료로 제조되는 핵연료 집합체.
39. 제38항에 있어서, 상기 스프링 스트립이 절개부를 갖추고 있는 핵연료 집합체.
40. 제39항에 있어서, 제1 스프링 포오크의 제1 단부 스트립이 외부채널및 주변 스트립 사이에 존재하는 유동공간을 밀봉하기 위한 제1 밀봉수단을 더 포함하는 핵연료 집합체.
41. 제40항에 있어서, 제2 스프링 포오크의 제2 단부 스트립이 상기 외부 채널 및 주변 스트립 사이에 존재하는 유동공간을 밀봉하기 위한 제2 밀봉수단을 더 포함하는 핵연료 집합체.
42. 제41항에 있어서, 상기 제1 밀봉수단이 상기 제1 단부 스트립으로부터 형성된 만곡표면인 핵연료 집합체.
43. 제42항에 있어서, 상기 제2 밀봉수단이 상기 제2 단부스트립으로부터 형성된 만곡표면인 핵연료 집합체.
44. 제43항에 있어서, 주변 스트립이 지르칼로이를 재료로하여 제조되는 핵연료 집합체.
45. 제44항에 있어서, 그리드 부재가 지르칼로이를 재료로하여 제조되는 핵연료 집합체.
46. 제45항에 있어서, 스프링 포오크가 인코우넬을 재료로하여 제조되는 핵연료 집합체.
47. 제46항에 있어서,적어도 하나의 저압 강하 스페이서가 내부채널을 고정시키기 위한 리테이너 스트립 수단을 더 포함하는 핵연료 집합체.
48. 제47항에 있어서, 상기 리테이너 스트립 수단이 내부채널벽 유동 탭 수단을 더 포함하며, 상기 탭 수단이 내부채널벽에 농축된 액체를 연료봉쪽으로 향하도록 하기 위하여 상기 연료봉이 연장하여 통과하는 지역내로 뻗어 있는 핵연료 집합체.