KR100304602B1

KR100304602B1 - 경수로용냉각제배출연료봉

Info

Publication number: KR100304602B1
Application number: KR1019930003721A
Authority: KR
Inventors: 존-에프 패터슨; 조오지-시 쿠크
Original assignee: 로빈 엘. 포이에르바허; 지멘스 파워 코포레이션
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1993-03-12
Publication date: 2001-11-22
Also published as: EP0560169A1; JPH0611587A; JP3575549B2; FI931106A; KR930020484A; FI931106A0; US5384815A; US5375153A; US5345485A

Abstract

개선된 연료봉은 전형적인 연료봉에 비해서 이러한 시스템을 사용함으로써 수행되는 잇점을 감소시킴이 없이 제공된다. 즉, 연료 유용성을 증대시키고, 안전성을 증가시키며, 가동 정지시간을 감소시킨다. 본 발명은 부분적 길이의 연료봉과 확장관으로 구성되는 경수 핵 반응로에 알맞은 연료봉을 제공하며 상기 확장관은 밀폐된 유체 통로를 제공하는 적어도 하나의 벽부재를 구비하여, 상기 확장관은 상기 연료봉 일부와 결합되어서 상기 연료봉과 축상으로 정렬화 되고, 적어도 하나의 유입구를 포함하며, 유체가 상기 연료봉을 둘러싸도록 허용하며 유체는 증기와 액체의 두가지 상이 혼합되며, 상기 밀폐된 유체통로로 유입되고, 상기 유입구 위에는 적어도 하나의 배출구가 설치된다. 그리고 상기 확장관은 그 안에 함유된 액체로 부터 유체속에 존재하는 증기를 분리시키기 위한 수단을 포함한다. 상기 개선된 연료봉은 상기 연료조립체의 상부 활성부분을 통과하기 위한 증기를 허용한다.

Description

경수로용 냉각제 배출 연료봉

제1도는 본 발명에 따른 냉각제 배출관과 연료봉의 일부를 도시한 사시도.

제2도는 제1도에 도시된 냉각제 배출관을 중간 생략하여 도시한 확대 사시도.

제3도는 본 발명에 따른 냉각제 배출관의 다른 실시예를 도시한 확대 사시도.

제4도는 본 발명에 따른 냉각제 배출관의 또 다른 실시예를 중간 생략하여 도시한 사시도.

제5도는 제4도에 표시된 선 V-V 를 취하여 도시한 냉각제 배출관 단면도.

제6도는 본 발명에 따른 냉각제 배출관의 또 다른 실시예를 도시한 단면도.

제7도는 제6도에 표시된 선 VII-VII 을 취하여 도시한 냉각제 배출관 단면도.

제8도는 본 발명에 따른 냉각제 배출관의 또 다른 실시예를 도시한 사시도.

제9도는 제8도에 도시된 냉각제 배출관의 유입구부분을 도시한 확대 사시도.

제10도는 본 발명에 따른 변이편/연결편을 도시한 사시도.

제11도는 본 발명에 따른 변이편/연결편의 다른 실시예를 도시한 사시도.

제12도는 본 발명에 따른 변이편/연결편의 또 다른 실시예를 도시한 사시도.

제13도는 본 발명에 따른 변이편/연결편의 또 다른 실시예를 도시한 사시도.

제14도는 본 발명에 따른 변이편/연결편의 또 다른 실시예를 도시한 사시도.

제15도는 본 발명에 따른 변이편/연결편의 또 다른 실시예를 도시한 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 연료봉 20 : 연결부재

22 : 스페이서 23 : 냉각제 배출관

24 : 확장관 27 : 수평핀

28 : 변이부 29 : 단부

38 : 유입구 40 : 배출구

50 : 액체 전환 구조체

본 발명은 원자로에 사용하기에 알맞은 핵 연료 조립체에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 경수로(light water reactor)에 사용되기에 알맞은 냉각제 배출관에 관한 것이며, 특히 비등수형 원자로(boiling water reactor) 혹은 가압수형원자로(pressurized water reactor) 에 사용되기에 알맞은 냉각제 배출관에 관한 것이다.

원자로에서 핵분열에 의해서 막대한 양의 열과 에너지가 발생된다는 것은 이미 알려져 있다. 전형적으로, 핵 연료조립체는 이러한 핵 연료조립체를 형성하도록 일련의 그룹을 이루고 있는 다수의 핵 연료봉을 포함한다. 이와 같은 핵 연료 조립체는 상부 결착판(tie plate) 및 하부 결착판 사이에 지지되어 있는 다수의 종방향 핵 연료봉을 포함한다.

비등수형원자로(BWR)에서는 연료가 핵 연료 조립체내에 설치된 종방향 핵연료봉을 포함하도록 설계된다. 따라서, 다발형태로 설치되어 있는 일부 핵 연료봉의 끝부분은 원자로 내의 코어의 거의 중간높이에서 잘린다. 이에 따라서, 냉각제가 채워지지 않은 도관이 이러한 높이 위쪽으로 설치된다. 다발 형태의 핵 연료봉이 제공됨으로써, 몇가지 유익한 잇점이 있다. 예를들면, 원자로내의 코어의 상부와 비교해서 하부에서의 핵 연료의 양을 증가시킨다는 중성자적 잇점(neutronic advantage) 이 있다. 따라서, 물속에서의 연료비(fuel ratio) 에 대한 보다 증가된 축방향 균일성(axialuniformity)은 핵연료 주기비용(fuel cycle cost)의 개선, 가동 중지 마진(shut down margin)의 증가, 압력강하의 감소(이는 대체로 유동면적이 증가되기 때문이지만, 물에 적셔진 표면적 감소에 의해서도 압력강하를 감소시킬 수 있음,), 그리고 두상의 압력강하(two phase pressure drops)가 중요시되는 핵연료봉 다발체의 상부에서 발생하는 압력강하감소 때문에 원자로 코어의 안전성을 증가시킨다.

잠재적으로, 상기 핵 연료조립체의 종방향 핵연료봉은 상기 핵 연료봉 다발체의 상부에서 중량유속(mass flux)이 감소되기 때문에 임계 열 유속(critical heat flux)잇점을 작게한다. 이러한 핵연료봉의 잠재능력은 일반적으로 수행되지 않는다. 고려되어야 할 중요한 요소는 상기 종방향 핵 연료봉의 단순한 상부 절단 방법의 결과, 다발체내 부도관(subchannels)보다 전력 밀도(power density)가 낮은 크게 개방된 부도관이 생긴다는 점이다. 이것은 부도관 엔탈피증가의 심각한 비균일성을 발생시킨다.

효과적으로, 다른 정규의 부도관내에서의 유동은 종방향 핵 연료봉 다발체의 상부이상의 위치에서 발생하는 유속면적이 상기 다발체 내에서 증가되기 때문에 기대되는 것보다 더욱 큰 요소에 의해서 감소된다. 혼합장치 및 플로우 스트립퍼(flow stripper)는 압력강하가 증가되어서 발생되는 문제점을 해결하기 위하여 사용된다.

종래에도, 다수의 종방향 핵 연료봉이 사용되었다.

미합중국특허 제 4,664,882 호에는, 비등수형원자로에 알맞은 분절된 핵 연료봉과 조절봉 및 연료조립체가 개시되어 있다. 상기 분절된 핵연료봉은 상기 비등수형원자로내의 일반적으로 조절가능한 코어의 상부를 냉각수가 관통하기에 알맞은 상부 조절구역과 하부 연료구역을 갖는다. 상기 분절된 핵 연료봉은 핵연료봉 다발체로 하나 이상의 종래의 연료봉을 대체한다.

미합중국특허 제 2,998,367 호에는 원자로 코어의 길이보다 짧은 길이의 핵원료봉, 상기 코어 길이의 중간정도 길이인 핵원료봉 그리고 상기 코어의 길이 정도인 핵연료봉들이 경수에 잠겨져 있는 것을 개시하고 있다.

미합중국특허 제 4,789,520 호에는, 6개의 연료봉을 포함하는 연료조립체를 개시하고 있으며, 상기 연료봉 각각은 상기 연료 조립체 내에서의 압력강하를 감소시키기 위하여 포함되어 있는 연료봉과 비교하여 길이가 짧다.

미합중국특허 제 4,957,698 호에는, 더 이상의 불필요한 냉각수가 상기 연료조립체의 상부구역으로 유입되는 것을 선별하는 연료디자인이 개시되어 있다. 이것은 상기 연료조립체의 하부구역에 상당히 많은 연료를 대체하는 것을 허용한다. 상기 배열체는 하부구역에서 상당히 큰 부피의 연료를 저장하는 반면에 조립체의 상부구역에 어느 정도의 중성자를 허용하도록 설계된다. 상기 하부구역에서 사용될 수 있는 상당히 많은 연료봉들은 상기 조립체내에서 선형 열 발생(전력피킹)을 감소시킨다.

1991년 7월 30일에 출원되고, 발명의 명칭이 “물을 가열하기 위한 원자로용 개선된 연료조립체”인 미합중국특허출원 제 07/737,859 호에도 부분적으로 연료조립체를 개시하고 있다.

본 발명은 본 시스템을 사용함으로써 얻어질 수 있는 이익을 상당히 감소시키지 않고, 즉, 연료의 효율을 증가시키고, 안전성을 증대시키며, 그리고 가동 중지시간을 줄이는 전형적인 일부분 길이의 연료봉에 대해서 임계열흐름(CHF)을 개선시키는 일부분 길이의 연료봉 상에 설치된 냉각제 배출관 구조체를 제공한다. 본 발명은 이러한 봉에 인접한 부통로에 알맞은 다발의 상부에 부통로 파워와 부통로 유압 저항의 보다 나은 매칭을 제공함으로서 CHF 성능을 개선시킨다. 다발의 상부에서의 활성 유동통로 엔탈피의 감소 즉 보이드 플랙션(void fraction)은 본 발명의 구조체에 의해서 수행된다. 본 발명의 냉각제 배출관은 연료봉의 상부에 사용되는 것에 한정되지는 않는다. 즉 수봉 혹은 수/냉각봉 위에 사용될 수 있다.

상기 목적은 수행하기 위하여, 한 실시예에서, 본 발명은 비등수형 원자로 연료조립체의 연료봉에 기계적으로 연결되고 그위에 설치된 중공형 관부를 제공하는 관 구조체를 제공한다. 상기 관 구조체는 유체가 관통할 수 있는 밀폐된 통로를 형성하는 적어도 하나의 벽부재를 갖는 확장관을 포함할 수 있고, 상기 확장관은 상기 연료봉의 일부와 연결되어서, 상기 연료봉과 축방향으로 정렬 되도록 하며, 적어도 하나의 유입구를 포함하며, 상기 연료봉 주위에 유체가 감싸도록 허용하며, 초기에 증기와 액체의 두 가지 상이 혼합되어서 상기 밀폐된 유체통로로 유입되고 상기 유입구상에 설치된 적어도 하나의 배출구를 포함하며, 상기 확장관은 상기 액체에서 분리된 유체속에 함유된 증기의 일부를 분리시키기 위한 수단을 포함할 수 있다. 상기 구조체는 증기가 상기 연료조립체의 상부 활성부분을 통과하도록 허용한다.

이러한 분리를 수행하기 위하여, 상기 수단을 유입구로부터 액체수를 직접 안내하는 반면에 증기가 유입되도록 허용하며, 혹은 상기 수단은 상기 관에서 물을 전적으로 제한하는 반면에 상기 증기가 상기 관의 내부를 향해서 계속적으로 흐르도록 한다.

한 실시예에서, 상기 관은 변이부와 상부를 포함하며, 상기 상부는 연료봉하부의 외경보다 더욱 큰 외경을 갖는다. 상기 유입구는 상부 혹은 변이부 혹은 둘다에 설치될 수 있다. 상기 상부는 둥글 필요는 없으나 둥근 형상이 바람직하고 지름도 상기 연료봉 하부보다 큰 것이 바람직하다.

하나의 형태에서, 상기 관은 구멍이 관통되어서 형성된 원형 튜브이며 상기 변이부는 단지 상기 연료봉의 하부와 상부 확장관의 기계적 연결을 제공한다. 이러한 배열은 유입 구멍을 향해서 상향으로 흐르는 액적들이 보다 큰 관성에 의해서 증기처럼 쉽게 구멍으로 유입되지 않기 때문에 액체에서 증기를 분리시키기 위한 능력을 구비한다. 특히 작은 양의 유체가 상기 확장관으로 유입될 때의 결함은 상기 봉위의 표면상에 있는 액체막이 쉽게 상기 구멍으로 유입되어서 원하는 것보다 적게 분리작업을 수행하는 것이다.

한 실시예에서, 증기에서 액체를 분리시키기 위한 수단은 상기 유입구 혹은 구멍들에 맞추어지는 상기 밀폐된 영역의 외부 벽의 외부상에 설치된다. 상기 분리수단은 유입구로부터 액체를 떼어내어 유입구로 들어가는 유체가 많은 양의 증기를 포함하도록 한다. 예를 들면, 상기 수단은 상기 외부벽 상류에서 연장되어 있고 유입구에 인접한 V자 부재로 구성될 수 있다.

연료 다발과 본 발명의 조립을 위해서 유입구로부터 액체막과 방울들을 전환시키기 위한 V자 부재 혹은 다른 수단의 방사방향의 크기를 제한할 수 있다. 예를 들면, 상기 다발의 조립체는 전형적으로 하부 결착판, 결착봉, 그리고 모든 스페이스로 구성되는 골격으로 시작한다. 본 발명에 따른 구조체로 구성되는 나머지 연료봉은 상기 스페이서내 개구를 통해서 삽입된다. 본 발명에 따른 이러한 셀에 알맞은 개구의 너비는 상기 상부관의 외경보다 약간 크다. 그래서, 액체를 상기 구멍에서 전환시키기 위한 수단의 크기는 상기 상부 스페이서에 개구의 정사각형 외피에 맞추어지도록 한다. 본 발명의 수단은 일단 스페이서를 통해서 삽입된 후, 주변의 부통로에 대해서 유입구의 임의적인 정렬에 알맞도록 회전될 수 있다.

하나의 실시예에서 돌출부재에 방사형 크기에 대한 유동성은 유입구를 중공형 변이편(바닥부는 중공형이 아님)에 위치시킴으로써 얻어질 수 있고 돌출 부재는 상기 상부관의 직경보다 작은 직경을 갖는다.

예시된 실시예는 층분한 분리 수행을 성취하는 다른 수단을 나타낸다. 액체 전환기는 유입구의 그룹의 상류에 위치되고 상기 유입구의 그룹내의 모든 유입구로부터 액체를 전환시키도록 작용한다. 간단히 하기 위하여, 상기 유입구는 상기 관에 형성되고 변이 연결편은 전환자로서 작용한다. 일반적으로, 상기 연결자가 상기 상부관의 지름까지 연장될 때 상부에 적어도 하나의 돌출부가 존재한다. 효율적으로 상기 돌출부는 그들의 표면상에 상당히 날카로운 브레이크를 구비하여서 상기 돌출부의 표면을 따라서 외부로 방사형으로 흐르는 상기 액체막이 상기 표면을 떠나고 계속적으로 상기 변이 연결편으로부터 멀리 방사형으로 이동되도록 한다.

액체와 증기의 분리를 증대시키기 위하여 다수의 기하학적 특성을 갖는 이중으로 돌출된 변이 연결편이 사용될 수 있다· 상기 기하학적 특성은 다음과 같다. 즉,

(1) 상기 변이연결편을 따라서 바닥 단부로부터 상부방향으로 축방향을 따라서 직경이 점차로 감소한다. 상기 직경은 감소되어서 연속적인 돌출 표면들이 축에서 방사형 방향까지 모든 흐름을 보다 크게 전환시킨다. 상기 직경 감소는 점진적으로 이루어지므로 상기 액체막이 첫번째 돌출부의 상류면에 부착되어서 머무른다.

(2) 상기 첫번째 돌출부는 상기 액체막이 방사형 성분을 갖도록 흐름 방향이 변할 때 부드럽게 곡선된 아크통로를 따르도록 형상화된다.

(3) 상기 첫번째 돌출부는 날카로운 브레이크에서 끝나고 작은 축적용량을 가진다. (즉, 상기 변이편 직경은 다시 감소된다.) ; 상기 두번째 직경감소는 분리막 뒤의 재순환 유동이 부드러운 접선방식으로 상기 분리막과 결합하는 재순환 유동을 제공함으로써 방사방향 분리를 진보시키도록 작용한다. ; 상기 막은 액적과 증기의 축방향 흐름이 충돌하는 연속적인 액체의 흐름으로서 분리된다. ; 상기 충돌은 하류의 유입구로부터 방사방향으로 액체를 이동시키기 위하여 축방향으로 흐르는 액적에 방사 외향의 모멘텀을 제공한다.

(4) 상기 두번째 돌출부는 상기 변이 연결편이 상기 상부관의 직경을 갖도록 외부로 플레어(불쑥 나오게)된다.

본 실시예에서, 상기 첫번째 돌출부는 상기 변이 연결편의 작은 직경부 주위에 위치된 테이퍼링 디스크 형상의 링형태를 취한다. 다른 방법은 어떤 한 위치에서 완전히 300°범위로 축방향으로 이동되지 않은 부분적 혹은 파편적 링을 사용할 수 있다. 이러한 방법은 증기가 액체막 시이트의 단부 둘레로 유동함으로써 유입구를 향해 보다 쉽게 통과할 수 있지만, 이와 반대로, 방울로 파괴되기 시작할 때 시이트를 관통해야 한다.

유입구 앞의 증기에서 액체를 분리시키기 위한 다른 방법은 축성분에 부가하여 유동에 아즈마샬(azmathal) 혹은 원형 성분을 제공하기 위하여 회전베인을 사용하는 것이다. 유체쪽으로 스윙 혹은 트위스팅 성분을 부가하면, 상기 액체가 증기 보다는 원심력에 따라서 외부로 이동하려는 경향이 더욱 많으므로 증기로부터 액체를 분리할 수 있다.

다른 실시예에서, 분리 기구는 관의 밀폐 구역내에 설치된다. 예를들면, 분리기구는 원심력을 두 가지 상의 혼합물에 제공하기 위한 수단을 구성한다. 필요하다면, 적어도 두 개의 분리기구가 제공될 수 있고, 이중 하나의 분리기구는 관의 밀폐구역 내에 설치되고 다른 분리기구는 상기 관의 외부벽부상에 설치되어서 액체에서 증기를 효과적으로 분리시킬 수 있다.

본 발명에 따른 부가적인 특징 및 잇점들을 바람직한 실시예를 도면들은 참조로 하여 기재함으로써 명백해진다.

본 발명은 다발로 사용될 수 있거나, 하부수봉과 결합하여서 사용되거나, 수봉과 원료봉을 결합한 것이 결합하여서 사용되거나 혹은 원료봉과 결합하여서 사용될 수 있는 냉각제 배출관을 제공한다.

후자에 경우에, 배열체는 CHF 성능을 개선시키는 반면에 연료봉의 잇점을 간직하는 특별한 잇점이 있다. 냉각제 배출관은 그래서 연료봉 상에 설치된다. 냉각제 배출관은 상부에 하나 이상의 배출구와 바닥부에 하나이상의 유입구를 갖는 중공형 확장관을 포함할 수 있다. 따라서, 원자로 냉각제의 일부는 두 가지 상의 혼합물이며 중공형 확장관을 통과한다. 냉각연료봉의 구조 때문에, 적어도 두 가지 냉각상의 증기 및 액체의 부분적 분리는 중공형 확장관에 의해서 수행된다. 이것은 더욱 많은 증기를 포함하는 냉각제가 연료 조립체의 상부 활성부분을 통과하도록 허용한다.

본 발명에 따른 구조체는 관없이 일부분 길이의 연료봉의 경우에 보다더 더욱 작은 냉각제 배출관의 외부에 근접해 있는 활성 유동 부통로를 제공함으로써 나쁜 문제점을 일으키는 엔탈피를 감소시킨다. 냉각제 배출관은 또한 연료봉에서 발생하는 압력감소의 중요한 부분을 유지하기 위하여 관의 내부를 절연된 비활성의 유동통로를 제공한다. 냉각제 배출관은 일부분 길이의 연료봉으로 얻을 수 있는 것 보다 많은 유동면적 이득을 제공하기 때문에 일부분 길이의 연료봉 압력 감소의 중요한 부분을 얻는다. 냉각제 배출관은 증기 배출 장치로서 기능을 할 수 있다. 특히, 냉각제 배출관의 유입구의 기하학적 형상은 물에서 증기를 많이 분리시키도록 형상화 될 수 있어서 중공형 확장관의 내부에서는 많은 양의 증기를 포함하는 냉각제가 흐르는 반면에 나머지 액체성분이 증가된 냉각제는 계속적으로 활성유동 통로로 흐른다. 액체 성분이 증가된 냉각제는 일반적으로 핵연료봉을 효율적으로 냉각시킬 수 있고 그래서 CHF성능을 개선시킬 수 있다.

연료봉 혼자 혹은 본 발명에 따른 냉각제 배출관과 함께, 완전한 길이의 연료봉을 가지는 것에 대한 압력감소의 개선은 연료봉의 수와 봉의 연료 부분의 길이를 통해서 조절될 수 있다. 수나 길이를 조정하는 것은 바람직한 중성자 성능을 위하여 행해진다. 본 발명에 따른 냉각제 배출관은 냉각제 배출관으로 유입되는 유체의 양을 측정하기 위하여 냉각제 배출관에 유입구를 형성함으로써 압력감소를 보상할 수 있도록 한다.

이제 첨부된 도면들을 참조하면, 제1도 및 제2도에는 본 발명의 냉각제 배출관(coolant vent duct) 및 일부분 길이의 연료봉이 결합된 결합체(10)가 도시되어 있다. 도시된 것처럼, 일부분 길이의 연료봉(12)은 연료봉의 피복(cladding)(16) 내에 설치된 연료부(14)를 포함하도록 설계된다. 일부분 길이의 연료봉(12)의 상부단부는 Al₂O₃로 제작된 디스크형 절연체(18)를 포함한다.

부가적으로, 일부분 길이의 연료봉(12)(이후 간단히 연료봉이라 칭함)은 연료봉(12)의 단부(29)에 의해서 수용되고 단부(29)로부터 연장하고 있는 연결부재(20)를 포함한다. 연결부재(20)는 연료봉(12)과 결합되고 연료봉(12)의 축방향으로 설치된 확장 상부관(24)을 구비하고 있는 냉각제 배출관(23)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 수평핀(27)은 적절한 수평정렬에 알맞도록 제공된다.

냉각제 배출관(23)은 제1도에 도시된 상부 스페이서(22)의 근처 및 상부공간 위의 어떤 위치(제8도 참조)로 수직하게 확장되고 있다. 냉각제 배출관(23)은 상부단부 캡(41) 및 고정핀(42)(제8도 참조)과 같이 상부단부를 고정시키기 위한 수단이 되는 상부 결착판(도시 생략)까지 확장되고 있다. 연결부재(20)는 작은 조각들의 조립체로 될 수 있다. 다른 기능들 가운데, 연결부재(20)는 그 아래에서는 연결봉(12)에 대해 상단부 캡으로 작용할 수 있고 연료봉(12)과 냉각제 배출관(23)사이에 역학적 연결부로 작용할 수 있다.

확장관(24)은 냉각수 유동통로를 제공하는 중공형 내부(26)를 포함한다. 냉각제 배출관(23)은 변이부(28)와 상부(30)가 서로 결합된 형상으로 된다. 상부(30)는 연료봉(12)의 외경보다 큰 외경 혹은 직경이 된다. 상부(30)와 확장관(24)의 외경이 연료봉(12)의 외경보다 크기 때문에, 실제 유동통로 중보다 방사적 균일한 엔탈피 분배가 수행된다.

변이부(28)는 실질적으로 일정한 외경인 하부(32)와 그 위에 테이퍼된 부분(34)을 구비한다. 테이퍼된 부분(34)과 하부(32)는 함께 형성되거나 부착된다. 하부(32)의 외경은 연료봉의 외경과 거의 비슷하다. 변이부(28)의 외경은 테이퍼된 부분(34)에서 상부(30)가 시작되는 위치까지 증가된다. 바람직하게는, 변이부(28)의 단부에는 냉각제 배출 연료봉(10)의 외부면의 액체막을 제거하는 기능의 날카로운 브레이크(36)가 설치되어 있다.

제2도에 도시된 것처럼, 냉각제 배출관(23)은 변이부(28)에 설치된 다수의 유입구(38)를 포함할 수 있다. 유입구(38)를 통해서 확장관(24)의 내부(26)로 유체가 유입된다. 바람직한 실시예에서, 4개의 유입구(38)가 제공되며 한 유입구(38)는 냉각제 배출 연료봉(10) 결합부를 둘러싸는 4개의 부통로 중 하나와 정렬된다.

확장관(24)의 상부에는 여러 배출구(40)가 제공되어 있다. 배출구(40)들은 제8도에 도시된 것처럼, 관주위를 둘러싸는 배출구들의 그룹으로 될 수 있다. 배출구(40)들을 통해서 확장관(24)에 의해서 형성된 밀폐된 내부(25)로부터 유체가 배출된다.

상부 확장관(24)의 주요 부분을 내부가 개방되어 있는 원형, 사각형 혹은 다른 형상으로 할 수 있다. 확장관의 표면은 스페이서(22, 25)와 기계적으로 접속을 용이하게 하고 상부(30) 혹은 존재한다면 상부 단부 캡(41)와의 짝맞춤(mating)을 용이하도록 국부 만곡부(45)를 가질 수 있다.

본 발명은 확장관(24)이나 변이부(28)에 유입구(38)들을 제공하고 있고 배출구도 설치되어서 냉각제 배출관(23)을 통해서 원자로 냉각수가 상부로 흐르도록 한다. 냉각제 배출관의 길이 방향으로 부가적인 유입구가 설치되어서 냉각제 배출관의 내부(26)에서 흐름이 배출되도록 한다. 유입구들은 제1도에 도시된 바와 같이 확장관(24)의 상방부분(48)과 같은 단순한 개방단부가 될 수도 있다.

연료봉(12)이 하부에 놓이고 확장관(24)이 상부에 연결된 기계적 연결은 바람직한 특징이지 본 발명의 필수적인 현상은 아니다. 연결되지 않은 경우 중공 확장관(24)은 연료봉 위에 설치되고 바닥에서 관의 내측 영역으로 흐름을 유입하고 상부에서 흐름을 배출하기 위한 약간의 수단을 가진다. 스페이스는 본 발명이 연료봉의 일부에 연결되거나 연결되지 않을 때 측면 저항을 제공한다. 연료봉의 일부에 연결되지 않을 때 본 발명의 수직 저항은 스페이서나 상부결착판(tieplate)에 의해서 제공된다. 예를 들면, 결합탭은 냉각제 배출관의 외측면에 추가 될 수 있거나, 냉각제 배출관이 45°각도로 회전될 때 한 장소에 결합되어서 다시 회전하지 않는다면 수직으로 이동 될 수 없도록 하나 이상의 스페이서 높이에서 국부적으로 비틀어진다. 간단한 형태로, 중공관은 연료봉의 길이 방향에 축방향으로 설치되고 그렇지 않으면 대형 개방 부통로가 될 수 있는 구역에 유압저항을 부가한다. 유압성 저항의 부가는 부통로의 흐름을 제한시키고 이에 의해서 종래의 기술(즉 연료봉 길이의 관다발)에서 발생되는 비틀림을 상승시켜 엔탈피를 정정하는 수단을 제공한다. 본 발명에 따른 간단한 중공형 관부는 냉각제 배출관의 상부 혹은 바닥(혹은 양쪽) 단부가 냉각제 배출관으로 유입되는 액체 및 증기의 흐름의 양을 조절하는 방법으로 변형될 수 있다. 냉각제 배출관의 측면의 변이편 및 변이 구멍들은 존재할 수도 존재하지 않을 수도 있다.

제2도에 도시된 실시예에서, 액체 전환 구조체(50)가 설치되어 있다. 제2도에서, 액체 전환 구조체(50)는 변이부(28)에서 외부방향으로 유입구(38)에 맞추어지도록 연장한다. 바람직한 실시예에서, 액체전환 구조체(50)는 “V”형상이다. 물론, 다른 형상 및 구조체도 액체를 전환시키기 위하여 사용 될 수 있다.

예시된 것처럼, 액체 전환 구조체(50)는 표면상의 액체막뿐만 아니라 표면 근처에 있는 두 가지 상이 혼합된 방울과 같은 액체를, 유입구(38)에서 전환하고 증기(54)를 유입구(38)로 유입하도록 구조화되고 배열된다. “V”자 형상(50)은 유입구(38)근처 및 이격되어서 연료봉(12)의 길이방향의 표면위를 액체막이 흐르도록 전환시킨다. 이것은 또한 유입구로 향하고 있는 냉각제 배출관의 표면 근처로 증기 및 액적 하강 흐름의 방해물로 작용한다. 방해물은 액적보다는 증기에 의해서 쉽게 통과된다. 이것은 확장관(24)의 내부로 유입되는 증기양을 최대화시킨다. 그러므로 확장관(24)으로 증기를 유입시킴으로써, 확장관(24)의 배출구(40혹은 48)에서 배출시키고, 하나는 활성 연료봉을 냉각시키기 위하여 액체 양을 최대화시키고 반면에 원하는 감소 및 다발 압력감소를 수행하도록 확장관(24) 내부로 충분히 흐르도록 유지시킨다.

액체 전환 구조체(50)는 확장관(24)의 유입구(38)에서 액체로 부터 증기의 분리를 제공한다. 이것은 두 가지 상이 연료봉의 길이부분의 연료분리 후에 분리되도록 한다.

변이부(28)에 비해서 확장관(24)의 직경 혹은 상부의 크기를 증가시키면, 이 또한 다발로 연료 장입능력에 구애됨이 없이 유입구(38)로 흐름 근처에 위치된 다른 돌출부나 액체 전환 구조체(50)를 허용함으로써 유입설계를 용이하게 한다. 예를 들면, 제2도에 예시된 것처럼, V 자 형상의 액체전환 구조체(50)는 확장관(24)의 외부원주를 넘어서 돌출하지 않는다. 그래서, 냉각제 배출관의 설치는 불필요하다.

한 것처럼, 본 발명에 따르면, 변이부(28)는 연료봉의 외부면상의 액체막을 제거하도록 상부로 갈수록 직경이 증가되고 날카로운 브레이크(36)에서 끝난다. 부가적인 막 제거 수단을 표면상에서 액체 유동을 최소화시키기 위하여 중공형 확장관(24)의 길이 위에 포함될 수 있다. 확장관(24)은 상부 스페이서에서 절단될 수 있거나 마지막 스페이서 이상의 다수 외부 구멍을 가진 상부 결착판에 연속되어서 냉각제 배출 연료봉(10)을 떠나는 유체의 유동의 유압저항을 최소화한다.

제3도를 언급하면, 본 발명에 따른 냉각제 배출관의 실시예가 예시되어 있다. 본 실시예에서, 유입구(138)는 본 발명에 따른 변이부(128)에 설치된다. 본 실시예에서, 유입부(138)들은 변이부(128)의 테이퍼 부분(134) 하부(132)에 위치된다. 예시된 것처럼, 본 실시예에서, 여러 유입구(138)는 서로 연달아서 설치된다. 각각의 유입부(138)는 유입부에 맞추어지도록 설치된 액체 전환 구조체(150)를 포함한다. 다시, 구조체는 개방부(138)로 유입되는 액체의 양을 제한시킨다. 다른 관점에서, 냉각제 배출관(110)은 제1도 및 제2도에 예시된 실시예와 비슷하다.

여러 유입구(138)들이 서로 연달아서 설치됨으로써, 유입구들은 필요한 감소와 다발 압력감소를 수행하기 위하여 냉각 연료봉의 내부로 충분한 흐름을 유지하기 위하여 필요하다면 더욱 넓은 전체적인 유입구 면적을 제공한다.

제4도 및 제5도를 언급하면, 본 발명에 따른 냉각제 배출관(210)의 다른 실시예가 예시되어 있다. 본 실시예에서, 확장관(224)으로 형성된 밀폐된 내부(226)내에서, 구조체(227)가 두 가지 혼합물에서 증기를 물방울로 분리시키기 위하여 설치된다. 일단 분리되면, 적어도 분리된 물의 일부는 임계열 유동(CHF) 능력을 증가시키는 인접한 연료봉 표면에 전송될 수 있다. 이것을 수행하기 위하여, 구멍(240)들은 인접한 연료봉에 분리되는 물의 전송을 용이하게 하기 위하여 확장관(224)의 길이를 따라서 제공된다.

증기에서 물을 분리시키기 위한 구조체(227)는 제5도에 도시된 것처럼 두 가지 혼합물에 원심력을 부과시키기 위한 장치이다. 제5도에 예시된 실시예에서, 장치는 확장관의 벽에 형성된 라우버(louver)(227)를 포함한다.

제6도 및 제7도를 언급하면, 냉각제 배출관(310)의 다른 실시예가 예시되어 있다. 본 실시예에서, 액체에서 증기를 분리시키기 위한 구조체(327)는 확장관(324)에 의해서 형성된 내부(326)에 설치된 뒤틀린 리본(327)이다. 제4도에 도시된 것처럼, 분리된 물은 인접된 연료봉으로의 전송을 용이하도록 다수의 관을 통해서 배출된다.

제4도 내지 제7도에 예시된 원심력을 부과시키기 위한 내부장치에 부가적으로, 물방울의 응집을 일으키는 다른 장치 및 표면이 사용될 수 있다. 예를 들면, 스페이서가 사용될 수 있다. 방향을 갑자기 변화시키는 표면 또는 형상은 또한 중력, 표면장력, 및 다른 자연력을 통해서 분리를 용이하게 한다.

제8도 및 제9도를 참조하면, 냉각제 배출관의 다른 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에서, 연결편/변이편(414)은 중심의 플레어 부분(415)을 갖도록 제공된다. 연료봉(412)은 냉각제 배출관의 축방향으로 장착된다. 유입구(427)는 확장관(416)의 바닥 단부에 설치된다. 연결편/변이편(414)은 물과 증기를 분리시키는 곳에 설치된다. 액체막(462)은 연료봉(412) 길이 표면위와 연결편/변이편(414) 표면위로 안내하도록 도시된다. 일단 변이편(414)상에서, 액체막(465)은 변이편 직경(464a)을 감소시킴으로써 내부방향으로 옮겨지고 방사형으로 외부방향으로 급히 재조정된다. 외형표면에서 날카로운 브레이크(466)는 막을 분리시키고 얇은 액체막(468)으로서 방사 외향으로 계속해서 흐른다. 액체막(468)과 접근하는 액적(470)은 응집되고 방사 외향 모멘텀은 액적에 가해져 분리장치의 아래방향으로 흐르는 액체(481)는 방사 외향으로 움직이는 반면에 증기(482)는 유입구(427)를 향하여 내부로 흐른다. 변이편(414)의 외부로 플레어 부분(415) 위에서 도면 부호 474에서 직경이 다시 감소되므로 액체의 분리막(468)뒤에 자연스럽게 형성된 소용돌이 흐름(476)은 막이 분리하는 위치 즉 브레이크(466)에서 보다 수직 형상인데 반하여, 보다 평행한 형상으로 교차한다. 변이 연결편(414)의 두번째 플레어 부분(478)은 어떤 잔류 액체를 위해서 공정을 되풀이 한다. 초기의 플레어 부분(415)이 존재하지 않는다면, 두번째 플레어 부분(478)은 액체를 유입구에서 떨어지도록 외부로 안내하는 주요수단이 된다.

변이 연결편의 바닥 단부에 있는 초기의 직경 감소부(464a)는 부드럽게되어 있어, 액체막이 의도된 분리점 즉, 브레이크(466)에 도달할 때까지 액체막을 표면에 부착시키고 있다. 직경은 플레어된 부분의 앞부분이 감소되어 있으므로 플레어된 부분이 주요 유동 증기에 보다 큰 전방 면적을 가지며 그에 따라서 더욱 큰 상호작용을 나타낸다. 플레어된 표면은 직선원추형 혹은 테이퍼된 표면과 반대로, 둥글거나 곡선되어서 유동막을 어떤 날카로운 오목 코너 즉 의도된 분리점(466)의 상류의 트랩핑에 의해서 방해 받지 않도록 한다. 제9도에 도시된 것처럼, 변이 연결편은 배출관 아래의 수직축 둘레의 선회 표면이다. 반면에 이것은 둥근부분과 다른부분, 예를 들면, 정사각형으로 쉽게 제조할 수 있고 만족스러운 방법으로 작용될 수 있다. 또한 플레어 부분은 서로 축방향으로 이동되어지는 여러 편으로 분리될 수 있다.

실질적인 방법으로서, 제1도 내지 제3도, 제8도 및 제9도에 예시된 실시예에 대하여, 냉각제 배출관 유입구에서 물로부터 증기가 분리하는 양은 100%미만이다. 즉 100% 증기는 냉각제 배출관의 내부로 유입되지 않는다. 그러므로, 원한다면, 제1도 내지 제3도, 제8도 및 제9도 그리고 제4도 내지 제7도에 예시된 개념들은 결합될 수 있다.

연결편/변이편의 다른 실시예는 제10도 내지 제15도에 도시되어 있다. 이러한 실시예들은 냉각제 배출관 근처에 장착될 수 있도록 사용되거나 제8도에 도시된 것처럼 연료봉(12)의 냉각제 배출관(416)을 장착하도록 사용된다. 이러한 모든 실시예는 냉각제 배출관(416)을 수봉에 장착하거나 수봉/연료봉 등에 장착하는데 사용될 수 있다.

제10도는 실질적으로 고체 연결부(506)위에 축방향으로 장착된 중공형 관부(504)를 갖는 변이부/연결자(500)가 도시되어 있다. 중공형 관부(504)는 냉각제 배출관(416) 내부에 맞추어지는 상부 소켓부(510)가 형성되도록 한다. 소켓부(510)는 개방 단부(512)를 가진다. 연결부(506)는 바로 아래에 있는 봉에 기계적으로 삽입되거나 연결시키기 위한 하부 소켓부(510)가 형성되어 있다. 변이부(500)는 상방향의 테이퍼부(520)와, 중공형 관부(504)와 교차하는 위치에서 날카로운 브레이크(526)가 형성된 날카로운 확장부(524)에서 끝나는 긴 목부(522)를 가진다. 연결자(506)는 제9도에 도시된 바와 같이 연결자(414)의 하부 절반과 비슷하게 작용된다.

제10도에는 다수의 구멍(530)들이 형성된 중공형 관부(504)가 도시되어 있다. 구멍들은 원통형 관벽의 주위에 단순히 개방될 수 있다. 선택적으로, 구멍들은 원통형 돌출림(534) 혹은 베벨형 돌출림(536)을 갖는다. 이러한 돌출림(534, 536) 혹은 이들의 변형은 필요하다면 어떠한 실시예에도 사용될 수 있다.

제11도에 도시된 변이연결부(600)는 나선형핀이 부착되고 연결부(604)주위를 감는다는 것을 제외하고는 제10도에 도시된 변이 연결부(500)와 실질적으로 동일하다. 연결부(604)는 첫번째 테이퍼부(608), 목부(610) 및 날카로운 확장부(612)를 제공해서 연결부(604)와 중공형 관부(620) 사이에서 교차하는 지점의 날카로운 브레이크(614)에서 끝난다. 변이부/연결부(600)는 제10도에 도시된 소켓(510)에 비슷한 개방형 상부 소켓(622)을 제공한다. 하부 소켓부(626)는 봉에 연결을 시키기 위하여 아래에 제공된다.

변이부/연결부의 다른 실시예는 제12도에 도시된 변이부/연결부로 나타낼 수 있다. 본 실시예는 제10도 및 제11도와 비슷하며 상부 단부에 개방형 상부 소켓(704)과 바닥 단부에 기계적 연결용 소켓(706)이 제공된다. 변이 연결부는 실질적으로 중공형이다. 나선형 패드(708)는 변이부/연결부(700)의 늘어진 목부(710) 주위에 형성되거나 감겨진다. 나선형 패드(708)를 따라서 구멍(712)들이 형성된다. 늘어진 목부(710)는 날카로운 팽창부(720)의 상부 단부와 테이퍼부(722)의 하부단부에서 끝난다. 구멍(712)은 중공형 목부(710)에 연결되어서 증기가 늘어진 목부(710)를 통해서 상부방향으로 전송될 수 있고 개방형 상부 소켓(704)에서 그 위에 배열된 냉각제 배출관(416)(도시되어 있지 않음)으로 전송될 수 있다.

변이부/연결자(800)의 다른 실시예는 제13도에 도시되어 있다. 본 실시예에서, 실질적으로 중공형 목부(802)는 개방형 상부 소켓부(804)를 구비하고 그 위에 형성된 냉각제 배출관(416)(도시되어 있지않음)에 맞추어 지도록 한다. 하부 소켓(806)은 하부의 봉과 기계적으로 상호 연결되도록 제공된다. 하부 소켓(806)에 인접된 것은 날카로운 팽창부(808)이고 날카로운 브레이크(810)는 중공헝 목부(802)에 인접된다. 다수의 구멍(816)들이, 본 실시예에서는 사각형으로 도시되어 제공된다. 각각의 구멍위에는 늘어진 목부(802)의 표면에 상부 방향으로 아래로 테이퍼진 콘 형상의 함몰부(820)가 있다.

변이부/연결부(900)의 다른 실시예는 제14도에 도시되어 있다. 본 실시예에서, 개방 상부(904)를 갖는 상부 소켓이 형성된 중공형 관부(902)는 테이퍼된 목부(910)로부터 돌출하여 배열된 다수의 나선형 베인(908)을 갖는 연결부(906) 위에 축방향으로 장착된다. 테이퍼된 목부는 바닥에서 부터 중심 영역까지 내부로 테이퍼되고 계속해서 외향으로 중공형관부(902)까지 테이퍼 된다. 부착 소켓(914)은 목부(910)아래에 제공된다. 중공형 관부(902)에는 증기가 관부(902)의 내부로 전송되도록 구멍(920)이 제공되고, 또한 상부소켓(904) 위에 장착된 냉각제 배출관(416)(도시되어 있지 않음)으로 전송되도록 제공된다.

연결부(950)의 다른 실시예는 제15도에 도시되어 있다. 본 실시예에서, 제9도에 도시된 연결부(414)는 연장되고 상부방향으로 흐르는 액체 표면막을 분리시키기 위한 수단은 리지(952)이다.

제10도 내지 제15도에 도시된 연결부/변이편의 실시예들은 제4도 내지 제7도의 실시예와 결합하여 사용될 수 있으며, 그래서 액체 전환수단들을 변이편/연결편의 외부 및 내부상에 제공하거나 냉각제 배출관에 제공한다.

본 발명의 냉각제 배출관은 연료봉과 결합될 필요는 없다. 이것은 수봉 혹은 수봉과 연료봉의 결합체와 연결되어 사용될 수 있다. 하나 이상의 냉각제 배출관을 포함하는 다발은 수봉, 물통로 등과 같은 것에 연결된 관을 사용할 수 있다. 냉각제 배출관의 유입부 높이는 액체 냉각제에서 분리될 수 있는 유용가능한 증기가 존재하는 다발뭉치의 활성 길이부를 따라서 어느 정도까지 높게할 수 있다. 냉각제 배출관 다발은 전부다 동일하지는 않지만 하나이상의 개별적인 냉각제 배출관을 포함할 수 있다. 예를 들면, 다발뭉치 내 각각의 냉각제 배출관은 상이한 유입부 위치를 가질 수 있다. 유입구 및 배출구의 형상은 다양화될 수 있다. 관의 표면은 액체로부터 증기의 분리를 향상시키기 위하여 유입구 근처에서 비틀려질 수 있고 혹은 압력을 감소시키기 위하여 비틀려질 수 있다.

이제까지 기재된 바람직한 실시예에 다양한 변화 및 수정은 당업자에게 있어서는 당연하다. 이러한 변화 및 수정은 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 수행가능하고 본 발명에 따른 잇점을 감소시킴이 없이도 가능하다. 그러므로, 이러한 변화 및 수정은 첨부된 청구범위로도 해결 가능하다.

Claims

증기와 액체의 2상 유체 혼합물로 둘러싸인, 경수로용 냉각제 배출 연료봉에 있어서, 축방향으로 관통하는 밀폐된 유체 통로를 형성하고 있는 벽 부재로서, 소정량의 유체를 유입시키기 위한 하나의 이상의 유입구, 및 상기 유입구 위에 축방향으로 설치된 하나 이상의 배출구를 포함하고 있는 벽 부재와, 그리고 상기 배출구로부터 배출되는 상기 소정량의 유체의 액체 성분을 감소시키도록 상기 배출구의 상류에 있는 상기 벽 부재에 장착되어 있는 수단을 포함하며, 상기 수단은 상기 벽 부재 아래에 축방향으로 장착된 변이부를 포함하며, 상기 변이부는 중공형 관부, 및 상기 변이부를 따라서 상향으로 통과하는 유체에 원심력을 부과하기 위한 하나 이상의 나선형 베인을 포함하며, 상기 나선형 베인은 상기 변이부 주위에 감겨져 있으며, 상기 중공형관부안으로 연통하는 다수의 구멍을 가지며, 상기 다수의 구멍은 상기 중공형 관부와 유통하고, 상기 중공형 관부는 상기 벽 부재의 하나 이상의 유입구와 흐름 연통하는 것을 특징으로 하는 냉각제 배출 연료봉.
경수로용 냉각제 배출 연료봉에 있어서, (a) 일부분 길이의 연료봉 부분과, (b) 상기 일부분 길이의 연료봉 부분위에 배치되어 있고, 유체가 관통하여 흐를 수 있도록 밀폐된 유체 통로를 형성하고 추가로 배출구를 형성하는 벽부재를 가진 관과, (c) 상기 일부분 길이의 연료봉 부분과 상기 관사이에 배치되고, 상기관의 하단부에 축방향으로 장착되어 결합되어 있으며, 상기 일부분 길이의 연료봉 부분의 외경과 거의 같은 외경을 가지고 여기에 축방향으로 결합된 제 1외경과, 추가로 제 2외경을 가지는 변이 연결부를 포함하며, 상기 변이 연결부는 하나가 다른 하나 위에 정렬되도록 두 개 이상의 유입구를 형성하는 외부벽과 상기 두 개 이상의 유입구로 2상의 유체를 들어보내고 상기 변이 연결부를 통과시켜 상기 관의 폐쇄된 유체 통로로 흘려보내는 중공부를 가지도록 되어 있으며, 상기 변이 연결부는 추가로 상기 2상의 유체내에 포함된 유체의 적어도 일부분을 상기 유입구로부터 분리하기 위해 상기 변이 연결부의 외부벽으로부터 연장하는 두 개 이상의 실질적으로 V자 형상 표면 부재를 포함하며, 상기 두 개 이상의 표면 부재중 제 1표면 부재의 일부가 제 1유입구 아래에 배치되도록 위치되며, 제 2표면 부재의 일부가 제 2유입구 아래에 배치되도록 위치되는 경수로용 냉각제 배출 연료봉.
경수로용 냉각제 배출 연료봉에 있어서, (a) 일부분 길이의 연료봉 부분과, (b) 상기 일부분 길이의 연료봉 부분위에 배치되어 있고, 유체가 관통하여 흐를 수 있도록 밀폐된 유체 통로를 형성하고 추가로 배출구를 형성하는 벽부재를 가진 관과, (c) 상기 일부분 길이의 연료봉 부분과 상기 관사이에 배치되고, 상기 관의 하단부에 축방향으로 장착되어 결합되어 있으며, 상기 일부분 길이의 연료봉 부분의 외경과 거의 같은 외경을 가지고 여기에 축방향으로 결합된 제 1외경과, 추가로 제 2외경을 가지는 변이 연결부를 포함하며, 상기 관과 상기 변이 연결부중 하나 이상은 2상의 유체를 상기 관내의 폐쇄된 유동 통로로 들어보내기 위한 유입구를 가지며, 상기 변이 연결부는 추가로 상기 2상의 유체내에 포함된 유체의 적어도 일부분을 상기 유입구로부터 분리하기 위한 수단을 포함하며, 상기 분리하기 위한 수단은 상기 일부분 길이의 연료봉 부분으로부터 감소된 직경으로 상향으로 테이퍼링하고 그후 제 2직경으로 플레어링하는 제 1직경을 가지도록 되어 있는 상기 변이 연결부이며, 상기 테이퍼링과 플레어링은 상기 변이 연결부로부터 방사내향으로 그리고 나서 방사외향으로 흐르는 액체를 추진하기 위해서 상기 일부분 길이의 연료봉 부분의 주변으로부터 상기 제 2직경까지 부드러운 유동 통로를 형성하는 경수로용 냉각제 배출 연료봉.
제3항에 있어서, 상기 제 2직경으로의 테이퍼링과 플레어링은 날카로운 브레이크에서 끝나는 경수로용 냉각제 배출 연료봉.
제4항에 있어서, 상기 유입구는 상기 관내에 있는 경수로용 냉각제 배출 연료봉.
제5항에 있어서, 상기 분리하기 위한 수단은 추가로 상기 감소된 직경의 표면상에 배치된 리지를 포함하는 경수로용 냉각제 배출 연료봉.
제4항에 있어서, 상기 유입구는 상기 변이 연결부내에 있는 경수로용 냉각제 배출 연료봉.
제7항에 있어서, 상기 유입구는 원통형 돌출 림인 경수로용 냉각제 배출 연료봉.
제7항에 있어서, 상기 유입구는 베벨형 돌출 림인 경수로용 냉각제 배출 연료봉.
제7항에 있어서, 상기 유입구는 다수의 개구이며 상기 다수의 개구중 하나 이상은 원통형 돌출 림을 가지며, 다른 하나 이상은 베벨형 돌출 림인 경수로용 냉각제 배출 연료봉.
제7항에 있어서, 상기 변이 연결부는 나선형 베인을 가지는 경수로용 냉각제 배출 연료봉.
제7항에 있어서, 상기 분리하기 위한 수단은 추가로 하나 이상의 나선형 핀을 포함하는 경수로용 냉각제 배출 연료봉.
제12항에 있어서, 상기 변이 연결부내의 상기 유입구는 상기 나선형 핀상에 배치되어 있는 경수로용 냉각제 배출 연료봉.
경수로용 냉각제 배출 연료봉에 있어서, (a) 일부분 길이의 연료봉 부분과, (b) 상기 일부분 길이의 연료봉 부분위에 배치되어 있고, 유체가 관통하여 흐를 수 있도록 밀폐된 유체 통로를 형성하고 추가로 배출구를 형성하는 벽부재를 가진 관과, (c) 상기 일부분 길이의 연료봉 부분과 상기 관사이에 배치되고, 상기 관의 하단부에 축방향으로 장착되어 결합되어 있으며, 상기 일부분 길이의 연료봉 부분의 외경과 거의 같은 외경을 가지고 여기에 축방향으로 결합된 제 1외경과, 추가로 제 2외경을 가지는 변이 연결부를 포함하며, 상기 관과 상기 변이 연결부중 하나 이상은 2상의 유체를 상기 관내의 폐쇄된 유동 통로로 들어보내기 위한 유입구를 가지며, 상기 변이 연결부는 추가로 상기 2상의 유체내에 포함된 유체의 적어도 일부분을 상기 유입구로부터 분리하기 위한 수단을 포함하며, 상기 분리하기 위한 수단은 상기 일부분 길이의 연료봉 부분으로부터 감소된 직경으로 상향으로 테이퍼링하고 그후 제 2직경을 가지는 제 1플레이된 링 섹션으로 플레어링하는 제 1직경을 가지도록 되어 있는 상기 변이 연결부이며, 상기 테이퍼링과 플레어링은 상기 변이 연결부로부터 방사내향으로 그리고 나서 방사외향으로 흐르는 액체를 추진하기 위해서 상기 일부분 길이의 연료봉 부분의 주변으로부터 상기 제 2직경까지 부드러운 유동 통로를 형성하며, 상기 제 1플레어된 링 섹션은 그 후 감소된 직경으로 상향으로 테이퍼링하고 제 3직경을 가진 제 2플레어된 링 섹션으로 플레어링하는 경수로용 냉각제 배출 연료봉.
제14항에 있어서, 상기 제 2직경으로의 테이퍼링과 플레어링은 날카로운 브레이크에서 끝나는 경수로용 냉각제 배출 연료봉.
제15항에 있어서, 상기 유입구는 상기 관내에 있는 경수로용 냉각제 배출 연료봉.