KR100893997B1 - 원자로의 격자에 일체로 고정되는 스페이서 및 관련 방법 - Google Patents

Abstract

원자로의 연료집합체의 보호격자와 함께 사용되기 위한 스페이서는 대체적으로 상호 대항하는 물림면과 유지면을 갖는 재질로 이루어진 와셔-형상의 판이다. 보호격자는 내부에 스페이서를 수용하도록 노치 가공된 딤블셀에 인접한 스트랩을 가지며, 복수의 연료봉 셀들과 복수의 딤블셀들을 정의하기 위한 복수의 스트랩들로 이루어진다. 스페이서의 유지면은 노치를 향해 배치되며, 스페이서의 물림면은 보호격자로부터 외곽으로 돌출된다. 스페이서의 물림면이 원자로의 연료집합체의 하부노즐을 향해 물릴 때, 스페이서는 보호격자를 하부노즐로부터 이격시킨다. 스페이서는 단일 배열 및 용접 동작으로 보호격자와 일체로 용접된다.

스페이서, 격자, 원자로, 핵, 연료봉, 셀, 딤블, 노즐, 용접

Description

원자로의 격자에 일체로 고정되는 스페이서 및 관련 방법{Integrally fastened spacer for grid of a nuclear reactor with associated method}

본 발명은 일반적으로 원자로에 관한 것으로 보다 상세하게는 원자로의 연료집합체의 노즐로부터 보호격자를 이격시키는데 사용되는 스페이서에 관한 것이다.

당해 기술분야에서 많은 형태의 원자로가 알려져 이해되고 있다. 원자로의 한 형태는 가압된 물이 흐르는 재킷내에 설치된 다수의 연료집합체를 포함하는 가압 경수형 원자로이다. 이러한 물은 대개 고속으로 원자로의 용기를 통하여 흐르고, 이로서 물속에 존재할 수 있는 모든 파편들은 결국 파편들이 접촉하게 되는 원자로부품들에 대해 심각한 마모를 일으킬 수 있다.

각 연료 집합체는 대개 연료봉을 서로 이격시키고 원자로의 운전중에 연료봉의 진동을 견디도록 하는 복수의 격자내에 설치된 복수의 연료봉들을 포함한다. 격자는 대략 상부격자, 바닥격자 및 상기 상부격자와 바닥격자 사이에서 이격되어진 복수의 중간격자들을 포함한다. 격자들은 대개 중공형상이고 계측기구(instrumentation) 및/또는 제어봉을 내부에서 운반할 수 있는 연장된 딤블(thimble) 튜브상에 설치된다. 원자로내의 원하는 위치에 연료봉, 격자 및 딤블 튜브가 유지되도록 하기 위해 연료봉, 격자 및 딤블 튜브는 상부노즐과 하부노즐 사이에 함께 설치된다. 연료봉, 격자, 딤블 튜브 및 노즐들은 연료집합체를 이룬다.

파편이 연료집합체의 부품들을 손상시킬 잠재성 때문에, 파편으로부터 연료봉을 보호하기 위하여 바닥격자와 하부노즐 사이에 설치되는 보호격자를 추가적으로 구비하는 것이 알려져 있다. 보호격자를 하부노즐을 향해 확실하게 배열하고, 하부노즐과 조립된 스트랩의 가장자리 상의 요철들 사이의 원치않는 접촉을 피하기 위하여 보호격자를 하부노즐로부터 이격시키는 것이 또한 알려져 있다. 이러한 요철들의 일예로는 용접 탭과 같은 돌출물 및 격자가 조립된 채로 스트랩이 상호 연결된 교차점에서 나머지 스트랩 물질의 모든 형태가 포함될 것이다.

보호격자를 포함하여, 원자로의 연료집합체중 모든 격자들은 대체로 격자 또는 격자창 형태로 배열된 복수의 스트랩으로 만들어지고, 복수의 셀을 정의하기 위하여 서로 엮여져 있다. 셀들은 딤블셀과 연료봉 셀을 포함한다. 상부격자, 바닥격자 및 중간격자들은 전형적으로 딤블셀내에 배치된 딤블 튜브에 기계적으로 또는 그 밖의 방식으로 묶여져 있다. 연료봉은 전형적으로 격자의 스트랩상에 형성된 각 연료봉 셀내의 복수의 스프링 및/또는 오목부(dimple)에 의해 보호격자를 포함하는 격자의 연료봉 셀내에 유지된다.

보호격자는 대체로 용접되거나 그 밖의 방법으로 묶이고, 그 내부에 딤블 튜브의 끝단을 수용하고, 연료집합체가 조립되었을 때 바닥노즐을 향해 보호격자를 확실히 배치하는 스페이서 부재를 추가적으로 포함한다. 이와 같이 알려진 보호격자와 스페이서 부재들은 그들의 의도된 목적에 일반적으로 효과적이지만 한계를 지니고 있다.

이미 알려진 보호격자는 보호격자의 딤블셀내에서 점용접되고 딤블 튜브의 끝단을 수용하면서 동시에 보호격자를 하부노즐로부터 이격시키도록 구성되어진 엔드플러그를 가진 채 구부러진 금속 삽입물 또는 관형 슬리브의 용접물중 하나의 형태인 스페이서 부재를 채용한다. 이러한 스페이서 부재의 크기는 딤블 튜브의 직경 및 딤블셀의 폭과 적절히 맞추기 위하여 정밀해야 한다. 요구되는 작은 오차 및 용접 또는 굽힘 동작은 상대적으로 비싼 스페이서 부재를 초래한다. 따라서, 자체의 필요한 용접이나 복잡한 성형이 없는 단순화된 스페이서 부재의 제공이 요구된다.

이러한 슬리브 및 삽입물들은 보호 격자의 딤블셀내에 배치되기 때문에, 배열과 용접 동작에서 보호격자의 스트랩을 우선 완전히 배열하여 상호 연결한 뒤 그 후 슬리브와 삽입물들을 딤블셀내로 수용시키고 그리고 그들 사이의 제 2 용접작업을 수행하는 것이 필요했다. 배치 작업과 용접 작업을 포함하는 이러한 다단계 조립과정은 상대적으로 비용이 많이 들었다. 따라서, 단일 배열 및 용접 단계로 조립되는, 일체로 용접된 스페이서를 보호격자와 함께 제공하는 것이 요구된다.

많은 연료집합체에서, 딤블셀들 및 연료봉 셀들은 거의 같은 크기이다. 이와 같음에도 불구하고 일부 연료집합체들은 딤블셀들이 연료봉셀 크기의 4배가 되도록 설계된다. 이와 같이 확대된 딤블셀들은 연료봉셀의 2 ×2 집합의 크기인 격자의 개방영역이다. 슬리브 또는 삽입물을 적용하는 알려진 보호격자에서, 슬리브 또는 삽입물은 슬리브 또는 삽입물이 딤블셀의 스트랩과 접촉하는 지점에서 딤블셀의 측면에 대해 용접되어지는 것이 바람직했다. 그러나, 2개의 연료봉 셀 크기에 의해 딤블셀들이 2개의 연료봉 셀에 해당되는 상황에서, 슬리브 또는 삽입물과 스트랩 사이의 접촉점들은 다른 스트랩들이 끝나는 영역이다. 따라서, 접촉 영역들은 스트랩 끝의 간섭으로 인해 용접이 극히 어렵다. 따라서, 딤블셀이 2개의 연료봉 셀의 구성으로 인해 2개의 연료봉 셀에 해당되어지는 보호 격자에 신뢰성 있게 용접될 수 있는 개선된 스페이서를 제공하는 것이 요구된다.

이상과 같은 관점에서, 원자로의 연료집합체의 보호격자와 함께 사용되기 위한 스페이서는 대체적으로 상호 대항하는 물림면과 유지면을 갖는 재질로 이루어진 와셔-형상의 판이다. 보호격자는 내부에 스페이서를 수용하도록 노치 가공된 딤블셀에 인접한 스트랩을 가지며, 복수의 연료봉 셀들과 복수의 딤블셀들을 정의하기 위한 복수의 스트랩들로 이루어진다. 스페이서의 유지면은 노치를 향해 배치되며, 스페이서의 물림면은 보호격자로부터 외곽으로 돌출된다. 스페이서의 물림면이 원자로의 연료집합체의 하부노즐를 향해 물릴 때, 스페이서는 보호격자를 하부노즐로부터 이격시킨다. 스페이서는 단일 배열 및 용접 작업으로 보호격자와 일체로 용접된다.

본 발명의 관점은 가압 경수형 원자로의 연료집합체의 보호격자와 함께 사용되는 스페이서를 제공하는 것이고, 상기 스페이서는 단일 배열 및 용접작업으로 보호격자와 일체로 용접된다.

본 발명의 또 다른 관점은 대략적으로 판상의 구성을 갖는 스페이서를 제공하는 것이고, 상기 스페이서는 상대적으로 저렴한 가격에 요구되는 정밀도를 갖고 대량으로 생산될 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점은 보호격자를 가압 경수형 원자로의 연료집합체의 하부노즐로부터 이격시키기 위하여 스페이서가 보호격자로부터 외곽으로 돌출된 물림면을 포함하고 보호격자와 결합하는 스페이서를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 관점은 각 딤블셀들이 연료봉 셀 크기의 4배가 되는 복수의 딤블셀과 연료봉 셀로 이루어진 보호격자이고, 스페이서가 상기 딤블셀에 인접한 스트랩에 신뢰성있게 용접될 수 있는 그런 스페이서와 결합된 보호격자를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 관점은 하부노즐로부터 보호격자를 이격시키고, 사이에 끼워진 스페이서를 갖는 원자로용 연료집합체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 관점은 원자로의 연료집합체에 사용하기 위한 스페이서와 격자의 결합 장치를 제공하는 것이다. 여기서 상기 연료집합체는 노즐, 딤블 튜브 및 파스너를 갖고, 상기 파스너는 상기 딤블 튜브에 협력적으로 연결될 수 있도록 구성되고, 그리고 상기 결합 장치의 일반적인 특성은 적어도 하나의 제 1 딤블셀을 정의하기 위하여 상호 연결된 복수의 스트랩을 포함하는 격자를 포함한다고 말할 수 있고, 상기 스트랩은 각각 모서리를 갖고, 내부를 관통하여 연장된 홀과 함께 이루어진 판상의 스페이서, 상기 판은 상호 대항하며 실질적으로 평면인 물림면과 실질적으로 평면인 유지면을 갖고, 상기 판은 격자로부터 외곽으로 돌출된 물림면을 이용하여 격자상에 고정적으로 설치되고, 상기 물림면은 격자를 노즐로부터 이격시키기 위하여 노즐을 향해 배치되는 구성을 갖고, 상기 홀은 내부를 관통하는 파스너의 적어도 일부분을 수용하도록 구성되고, 그리고, 파스너가 홀을 통해 수용되고 딤블 튜브와 협력적으로 연결될 때, 상기 유지면은 이에 대항하여 딤블 튜브의 끝단을 수용할 수 있도록 구성됨으로서 상기 판은 노즐과 딤블 튜브의 끝단 사이에 놓이게 된다. 적어도 첫번째 딤블셀을 정의하는 적어도 하나의 스트랩은 모서리에 형성된 노치를 포함하고, 노치내에 적어도 일부가 노출되는 판을 갖는다.

본 발명의 또 다른 관점은 원자로용 연료집합체를 제공하는 것으로서, 연료집합체의 대략적인 특성은 적어도 첫번째 딤블셀을 정의하기 위하여 상호 연결된 복수의 스트랩을 포함하는 격자, 상기 각 스트랩은 모서리를 포함하고, 상기 모서리는 격자의 격자면을 정의하는 면을 따라 대체적으로 배열되고, 실질적으로 평면인 물림면과 실질적으로 평면인 유지면을 갖는 제 1 판의 형태인 제 1 스페이서, 상기 제 1 판은 격자면으로부터 외곽으로 돌출된 물림면을 이용하여 격자상에 고정적으로 설치되고, 일단을 갖는 딤블 튜브, 상기 딤블 튜브의 적어도 일부분은 적어도 제 1 딤블셀내에 수용되고, 노즐은 적어도 제 1 개구를 갖도록 형성된 노즐, 및 상기 딤블 튜브와 물리는 파스너, 상기 파스너의 적어도 일부분은 노즐의 적어도 제 1 개구를 통해 연장되고, 상기 파스너의 적어도 일부분은 제 1 판의 홀을 통해 연장되고, 상기 제 1 판은 노즐과 딤블 튜브의 끝단 사이에 배치되고, 상기 물림면은 노즐을 향해 배치되고 유지면은 딤블 튜브의 끝단을 향해 배치됨으로서 격자면이 노즐로부터 이격되는 것을 포함하는 것이라고 말할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점은, 격자에 스페이서를 조립하는 방법을 제공하는 것으로서, 대략적인 특성은, 복수의 제 1 스트랩과 복수의 제 2 스트랩내에 노치를 형성하는 단계, 각 노치는 노치베이스와 적어도 하나의 제 1 노치면을 포함하고, 적어도 제 1 딤블셀을 정의하기 위한 격자 형상내에 제 1 및 제 2 스트랩을 배치하는 단계, 상기 제 1 및 제 2 스트랩은 모서리를 포함하고, 상기 모서리는 격자면을 정의하는 면을 따라 대략적으로 배열되고, 상기 노치내에 스페이서를 수용하는 단계, 상기 스페이서는 실질적으로 평면인 물림면과 실질적으로 평면인 유지면을 갖는 판 형상이고 그 내부를 통해 연장된 홀을 갖도록 형성되고, 상기 스페이서의 물림면을 격자면으로부터 외곽으로 돌출시키는 단계, 및 제 1 및 제 2 스트랩을 스페이서로 실질적으로 한번의 붙임동작으로 고정되게 붙이는 단계를 포함하는 것이라고 말할 수 있다.

본 발명에 대한 추가적인 이해는 이하의 첨부된 도면과 함께 바람직한 실시예의 상세한 설명을 읽을 때 얻어질 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 보호격자와 복수의 스페이서들의 하부를 도시한 등각투상도,

도 2는 도 1의 일부에 대한 확대도,

도 3은 도 2에서 스페이서가 제거된 상태의 부분 확대도,

도 4는 1점쇄선으로 둘러진 도 3의 일부에 대한 확대도,

도 5는 스페이서와 보호격자의 일부에 대한 저면도,

도 6은 도 5의 6-6 선을 따라 절개한 단면도,

도 7은 본 발명에 따라 보호격자와 스페이서가 결합된 원자로의 개략적인 정면도이다.

본 발명에 따른 스페이서(4)는 도 1-7에 전반적으로 도시된다. 스페이서(4)는 보호격자(8)에 일체로 용접되고 원자로(16)의 연료집합체(14)를 형성하기 위하여 보호격자(8)를 하부노즐(12)로부터 이격시키는 것이 바람직하다(도 7). 여기서 원자로(16)는 가압 경수형 원자로를 도시하였으나 여기서 설명하는 스페이서(4)와 보호격자(8)는 본 발명의 요지로부터 벗어남이 없이 다른 원자로 응용분야에도 잠재적으로 채택할 수 있을 것이다.

관련 기술분야에서 이해하는 바와 같이, 원자로(16)는 전형적으로 용기(미도시)내에 설치되는 복수의 연료집합체(14)를 포함하고, 그리고 가압 수 또는 그 밖의 냉각재가 용기를 통해 고속으로 펌핑된다. 각 연료집합체(14)는 이격된 복수의 격자상에 설치된 복수의 연료봉(미도시)을 포함하고, 상부격자(미도시), 하나 또는 그 이상의 중간 격자(미도시) 그리고 바닥격자(20)를 포함한다(도 7). 상부격자, 중간격자, 및 바닥격자(20)는 전형적으로는 용접 또는 그 밖의 부착방법에 의하여 기다란 복수의 딤블 튜브(24)(도 7)상에 설치된다. 상부격자, 중간격자, 바닥격자(20), 보호격자(8), 연료봉 및 딤블 튜브는 연료집합체(14)를 형성하기 위하여 상부노즐(미도시)과 하부노즐(12) 사이에 구비된다. 딤블 튜브(24)는 상부격자, 중간격자, 및 바닥격자(20)을 이격시킨 상태로 지지하고, 상기 상부격자, 중간격자 및 바닥격자(20)는 상호 이격되어진 관계에서 연료봉을 유지하는 것으로 이해된다.

도 1-6으로부터 이해되는 바와 같이, 보호격자(8)는 격자 또는 격자상으로 배열된 복수의 스트랩(28)으로 이루어졌고, 복수의 셀(32)을 정의하기 위하여 상호 묶여진다. 셀(32)은 복수의 연료봉 셀(34)과 복수의 딤블셀(36)을 포함한다. 비록 상부격자, 중간격자 및 바닥격자(20)의 구체적인 구성이 더 이상 논의되지 않더라도, 상부격자, 중간격자 및 바닥격자(20)는 복수의 셀들을 정의하기 위하여 복수의 스트랩으로부터 유사하게 형성되어진다.

딤블 튜브(24) 및 스페이서(4) 뿐만 아니라 스트랩(28)들은 원자로(16)의 고온과 방사환경을 견디기에 적합한 물질로 만들어진다. 일예로서, 비록 그 밖의 적당한 물질들이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 이들 구조를 생산하기 위해 적용될 수 있겠으나, 앞서 설명한 구조들은 지르코늄과 같은 금속합금으로부터 생산될 수 있다.

도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 스트랩(28)은 보호격자(8)상에 연료봉 셀(34)과 딤블셀(36)을 정의하기 위해 배치된다. 도 1-3에 도시된 바와 같이, 각 딤블셀(36)은 실질적으로 4개의 연료봉 셀(34)에 해당하는 공간을 차지한다. 이를 고려하여, 딤블 튜브(24)는 딤블셀(36)내에 수용되고, 연료봉(미도시)은 연료봉 셀(34)내에 수용되는 것으로 이해된다. 각 연료봉 셀(34)은 대표적으로 스트랩(28)상에서 형성되고 그리고 연료봉을 연료봉 셀(34)내에 유지시키는 복수의 스프링 및/또는 오목부를 포함한다.

도 3에서 추가적으로 보여지는 바와 같이, 각 딤블셀(36)은 연료봉 셀(34)의 2 ×2 영역과 같은 면적을 차지함으로서, 각 딤블셀(36)은 대략적으로 연료봉 셀(34)들 보다 더 크다. 각 딤블셀(36)에 대하여 스트랩(28)은 각 딤블 셀(36)에 관한 4개의 끝단 교차점(38)에서 다른 수직 스트랩(28)에서 끝나고 이와 연결된다. 이러한 각 끝단 교차점(38)에서, 끝나는 스트랩(28)은 작은 탭(46)을 가지고 있고, 이는 수직한 스트랩(28)내에 형성되고 대응되는 형상을 갖는 슬롯(42)내에 수용된다. 그 다음, 각 교차점(38)에서 결합되는 탭(46)과 슬롯(42)은 용접되거나 그렇지 않으면, 딤블셀(36)의 내부로부터 고정된다.

그러나, 원자로(16)의 그 밖의 다른 구성에서, 딤블셀(36)이 아무런 끝단 교차점(38)을 포함하지 않도록 하기 위해 딤블셀(36)이 연료봉 셀(34)과 같은 크기를 갖도록 보호격자(8)를 구성할 수도 있다. 이와 같은 구성에서, 스페이서(4)는 이와 같이 상대적으로 작은 크기의 딤블셀들과 맞추어져 고정될 수 있도록 재구성되어야 한다.

첨부된 도면들에서 도시된 바와 같이, 각 스페이서(4)는 단면이 대체적으로 원형이고 대략적으로 평면인 물림면(40)과 그 반대쪽에 대략적으로 평면인 유지면(44)을 포함하는 와셔 형상의 판재이다. 추가적으로, 스페이서(4)는 그 내부 중앙에 형성되고, 물림면(40)과 유지면(44) 사이에서 연장된, 실질적으로 원형인 홀(48)을 갖고 있다. 스페이서(4)는 물림면(40)과 유지면(44) 사이에서 스페이서(4)의 둘레를 따라 연장된 아치형 원주면(52)을 더 포함한다. 그러나, 스페이서(4)는 본 발명의 요지로부터 벗어남이 없이 특정 응용제품의 특정 요청에 따라 비원형의 단면이 될 수 있다는 것으로 이해될 수 있다.

딤블셀(36)에 인접한 스트랩(28)은 그 내부에서 스페이서(4)중 하나를 수용하도록 구성된 노치(56)를 갖는다. 각 스트랩(28)은 모서리(60)를 갖고, 보호격자(8)중 스트랩(28)의 모서리(60)는 대체적으로 격자면(64)을 정의하는 평면을 따라 배열된다. 도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 각 노치(56)는 노치베이스(68)와 적어도 하나의 노치면(72)을 포함하고, 각 노치베이스(68)는 모서리(60)로부터 이격되어진다. 이에 관하여, 끝단 교차점(38)에서 끝나는 스트랩(28)은 하나의 노치면(72)만을 포함하는 반면, 끝나지 않는 수직 스트랩(28)은 한쌍의 노치면(72)을 포함한다.

스트랩(28)내의 노치(56)는 유지면(44)이 노치베이스(68)를 향하도록 배치되고, 그 내부에 스페이서(4)를 수용하도록 배열된다. 노치(56)는 스페이서(4)에 작은 끼워맞춤을 제공하도록 구성됨으로서, 원주면(52)은 노치면(72)과 맞물리게 된다.

스페이서(4)가 노치(56)내에 수용된 채로, 용접 또는 그 밖의 적합한 부착방법을 이용하여 스페이서(4)는 스트랩(28)에 고정된다. 이에 관하여, 용접(76)은 원주면과 각 노치면(72) 사이에 형성된 것을 볼 수 있고, 이러한 각 용접(76)은 스트랩(28)이 보호격자(8)를 형성하기 위하여 상호 용접될 때와 같은 용접작업중에 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서는 보호격자(8)가 용접에 의해 조립된 상태로 묘사되는 반면, 본 발명의 요지로부터 벗어남이 없이 스트랩(28)을 상호 고정하고 스페이서(4)에 고정하기 위하여 브레이징 용접, 접착 등등과 같은 다른 부착방법들도 사용될 수 있다.

일체로 용접된 스페이서(4)를 갖는 보호격자(8)를 조립할 때, 복수의 제 1 스트랩(28)과 복수의 제 2 스트랩(28)은 스트랩(28)이 격자 또는 격자상의 구성을 유지하도록 하는 적합한 설비(미도시)내에 배열된다. 그러나, 스트랩(28)의 용접에 앞서, 스페이서(4)는 노치(56)내에 위치되고, 스트랩(28)을 격자 또는 격자상의 구성으로 유지하는 동일 설비에 의해 제위치에 놓이게 된다. 설비에 의해 스트랩(28)과 스페이서(4)가 한번 고정되면, 스트랩(28)은 상호 용접되고, 스페이서(4)는 실질적으로 한번의 용접작업으로 인한 용접(76)으로 스트랩(28)의 노치면들에 용접된다. 비록 다른 형태의 용접기기 및 부착방법들이 적용될 수 있는 것으로 이해될지라도 발명의 요지로부터 벗어남이 없이, 이와 같은 용접작업은 컴퓨터로 구동되고 레이저 용접을 포함하는 용접기기에 의하여 수행된다.

한번의 용접작업으로 스트랩(28)이 상호 고정되고 그리고 스페이서(4)에 고정된 후, 일체로 용접된 스페이서(4)를 갖는 조립된 보호격자(8)는 설비로부터 제거된다. 따라서, 완성된 보호격자(8)에 형성된 딤블셀(36)내에 배치되는 것 대신에 스트랩(28)의 노치(56)들내에 배치된 스페이서(4)를 제공함에 의하여, 스트랩(28)과 스페이서(4)는 한번의 배열작업과 한번의 용접 또는 묶음작업으로 조립될 수 있는 것으로 볼 수 있다.

스페이서(4)들이 한번 노치(56)내에 수용되면, 스페이서(4)의 모서리는 끝단 교차점(38)을 가로질러 연장되는 것으로 볼 수 있다. 이와 같이 과대하고 겹치는 형태의 스페이서(4)는 용접(76)이 스페이서(4)와 스트랩(28) 사이에서 형성될 수 있고, 셀(32)내에 수용되어지는 연료봉(미도시)과 아직 간섭을 일으키지 않는 것과 같은 많은 점들을 제공한다. 그러나, 다른 실시예(미도시)에서, 스페이서(4)가 상기와 같은 겹침이나 과대한 면을 포함하지 않도록 더 작아질 수 있는 것으로 이해된다.

도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 노치(56)들은 모서리(60)와 노치베이스(68) 사이에서 측정된 각각의 깊이(80)이다. 스페이서(4)는 깊이(80)보다 더 큰 물림면(40)과 유지면(44) 사이에서 측정된 두께(84)를 갖는 것으로도 볼 수 있다. 이로서, 노치(56)내에 수용된 스페이서(4)로 인해 유지면(44)은 노치베이스(68)를 향해 놓여지고, 물림면(40)은 보호격자(8)의 격자면(64)을 넘어 외곽으로 돌출된다. 그러나, 깊이(80)와 두께(84) 사이의 특정관계와 상관없이, 물림면(40)은 격자면(64)을 넘어 밖으로 돌출한다.

스페이서(4)를 노치(56)들내에 설치함으로서, 그리고 원주면(52)을 스트랩(28)의 평평한 표면 대신에 노치면(72)에 용접함으로서, 본 장치는 스페이서(4)를 끝단 교차점(38)에 용접해야 하는, 매우 어려운 요구를 피한다. 이로서, 본 장치의 구성은 연료봉 셀의 2 ×2 집합 또는 이전부터 알려진 슬리브 또는 삽입물을 적용했던 것에 대응되는 딤블셀을 갖는 이전 보호격자의 단점들을 극복한다.

도 7에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 각 딤블 튜브(24)는 딤블셀(36)들중 하나에 수용가능한 끝단(88)에서 끝난다. 딤블 튜브(24)는 끝단(88)에서 내부적으로 나사가공되고, 이는 스페이서(4)내의 홀(48)을 통해 수용 가능한, 나사 가공된 파스너(92)와 함께 동작될 수 있는 나사들을 갖는다. 파스너(92)는 노즐(12)을 통해 연장된 개구(104)와 인접한 노즐(12)상에 형성된 상대구멍면(100)과 맞물릴 수 있고, 반경방향 외곽으로 연장된 숄더(96)를 갖는다.

연료집합체(14)는 딤블셀(36)내에서 유지면(44)을 향해 딤블 튜브(24)의 끝단(88)을 수용함으로서 그리고, 개구(104)와 홀(48)을 통해 파스너(92)를 수용하고 파스너(92)를 딤블 튜브(24)와 나사물림함으로서 조립된다. 파스너(92)가 딤블 튜브(24)에 대하여 단단하게 결합될 때, 숄더(96)는 상대구멍면(100)에 맞물림으로서, 딤블 튜브(24)의 끝단(88)이 스페이서(4)를 향해 맞물리고, 스페이서(4)가 끝단(88)과 노즐(12) 사이에 놓이게 된다. 스페이서(4)의 물림면(40)이 보호격자(8)의 격자면(64)으로부터 외곽으로 돌출된 까닭에, 격자면(64)과 보호격자(8)는 노즐(12)로부터 이격된다. 이와 같은 설치방법은 연료집합체(14)의 각 딤블 튜브(24)에 대해 사용된다.

따라서, 스페이서(4)는 바람직하게는 연료 집합체(14)내에서 보호격자(8)를 노즐(12)로부터 이격시키는 것으로 볼 수 있다. 이점에 관해서는, 스페이서(4)는 실질적으로 가격 절감을 일으키는 단일 배치작업과 단일 용접작업으로 보호격자(8)에 대해 일체로 용접되거나 또는 그 밖의 방법으로 고정된다. 덧붙여, 원주면(52)을 끝단 교차점(38)을 향해 스트랩(28)의 평평한 면에 용접하려는 시도 대신에 스페이서(4)의 원주면(52)을 용접(76)으로 노치면(72)에 용접함으로서, 스페이서(4)는 최소의 노동력과 비용으로 보호격자(8)에 신뢰성 있게 용접된다. 이 점에 관하여, 스페이서(4)는 보호격자(8)가 (스페이서(4)와 함께) 하부노즐(12)을 향해 확실하게 배치되는 것을 허용하도록 구성되는 것이 바람직하고, 이 때, 스페이서(4)는 보호격자(8)와 스페이서(4) 사이의 강하고 튼튼한 연결의 생산가능성을 최대로 하는 설계를 가진다.

앞서 지적한 바와 같이, 스페이서(4)는 보호격자(8)의 구성과 특정 응용제품의 요청에 따라 여기에서 설명하는 것과 다른 형상으로 될 수 있다. 보호격자(8)외에 다른 격자들도 하부노즐(12)을 받치고 이로부터 이격시키기 위하여 스페이서(4)와의 연결에 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 특정 실시예가 여기서 설명되었으나, 이하의 특허청구범위에서 나타나는 것과 같은 본 발명의 요지로부터 벗어남이 없이 다양한 변화, 추가, 수정 및 적용이 이루어질 수 있다고 이해되어야 한다.

Claims (20)

1. 삭제
2. 원자로의 연료집합체에 사용하기 위한 격자와 스페이서의 결합 장치에서, 상기 연료집합체는 노즐, 딤블 튜브 및 상기 딤블 튜브와 협동적으로 연결되도록 구성된 파스너를 포함하고, 상기 결합 장치는,

   적어도 제 1 딤블셀을 한정하기 위하여 상호 연결되는 복수의 스트랩을 포함하고 각각의 상기 스트랩은 모서리를 포함하고, 상기 모서리는 격자의 격자면을 한정하는 면을 따라 배열된 격자;

   내부를 통해 연장되는 홀을 갖도록 형성된 판의 형상이고, 상기 판은 평면인 물림면과 상호 대항하며 평면인 유지면을 갖는 스페이서;

   상기 판은 격자면을 넘어 외곽으로 돌출된 물림면 및 격자면 뒤의 유지면을 갖고 상기 격자 상에서 고정적으로 설치됨으로서,

   노즐이 상기 물림면을 향해 배치될 때, 딤블 튜브의 일단은 상기 유지면을 향해 수용되고,

   그리고 파스너의 적어도 일부분은 홀을 통해 수용되고 그리고 상기 딤블 튜브와 협동적으로 연결되고, 상기 판은 상기 노즐과 상기 딤블 튜브의 끝단 사이에 끼워지고, 그리고 상기 격자면은 상기 노즐로부터 이격되도록 구성되며;

   제 1 딤블셀을 한정하는 적어도 하나의 스트랩은 상기 모서리에 형성된 노치를 포함하고, 상기 판은 적어도 부분적으로는 상기 노치내에 배치되는 격자와 스페이서의 결합 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 노치는 노치베이스와 적어도 하나의 상기 스트랩 상에 제 1 노치면을 한정하고, 상기 판은 물림면과 유지면 사이의 원주면을 포함하고, 상기 결합 장치는 상기 노치베이스에 맞물리는 유지면과 적어도 제 1 노치면에 맞물리는 원주면중 적어도 하나를 포함하는 격자와 스페이서의 결합 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 유지면은 노치베이스를 향해 배치되고, 상기 스트랩들중 적어도 하나의 노치는 모서리와 노치베이스 사이에서 측정된 깊이를 갖고, 상기 노치의 깊이는 상기 물림면과 유지면 사이에서 한정되는 상기 판의 두께 보다 작은 것을 특징으로 하는 격자와 스페이서의 결합 장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 유지면은 상기 노치베이스를 향해 배열되고, 그리고 상기 원주면은 적어도 제 1 노치면에 용접되어지는 격자와 스페이서의 결합 장치.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 판은 원형의 형상이고, 상기 홀은 그 단면이 원형이며, 상기 홀은 상기 판의 중심에 놓여지는 격자와 스페이서의 결합 장치.
7. 제 2 항에 있어서, 상기 물림면은 격자면과 평행한 격자와 스페이서의 결합 장치.
8. 삭제
9. 원자로에 사용하는 연료집합체에 있어서,

   적어도 제 1 딤블셀을 한정하기 위하여 상호 연결되는 복수의 스트랩을 포함하고, 각각의 상기 스트랩은 모서리를 포함하고, 상기 모서리는 격자의 격자면을 한정하는 평면을 따라 배열된 격자;

   내부를 통해 연장된 홀을 갖는 제 1 판의 형상이고, 상기 제 1 판은 평면인 물림면과 상호 대항하며 평면인 유지면을 갖고, 상기 제 1 판은 격자면을 넘어 외곽으로 돌출된 물림면 및 격자면 뒤의 유지면을 갖고 상기 격자 상에서 고정적으로 설치되는 제 1 스페이서;

   끝단을 갖고, 적어도 일부분이 제 1 딤블셀내에 수용되어지는 딤블 튜브;

   적어도 제 1 개구를 갖도록 형성된 노즐; 및

   상기 딤블 튜브와 맞물리고, 적어도 일부분이 상기 노즐의 제 1 개구를 통해 연장되고, 적어도 일부분이 상기 제 1 판의 홀내로 연장되는 파스너; 및

   상기 제 1 판은 상기 물림면을 향해 배치된 노즐과 상기 유지면을 향해 배치된 딤블 튜브의 끝단을 갖고 상기 노즐과 상기 딤블 튜브의 끝단 사이에 끼워 넣어짐으로서, 상기 격자면이 상기 노즐로부터 이격되도록 구성되며;

   제 1 딤블셀을 한정하는 적어도 하나의 스트랩은 상기 모서리에 형성된 노치를 포함하고, 상기 제 1 판은 적어도 부분적으로는 상기 노치내에 배치되는 연료 집합체.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 노치는 노치베이스와 적어도 하나의 상기 스트랩 상에 제 1 노치면을 한정하고, 상기 제 1 판은 물림면과 유지면 사이의 원주면을 포함하고, 상기 결합 장치는 상기 노치베이스에 맞물리는 적어도 하나의 유지면과 제 1 노치면에 맞물리는 원주면을 포함하는 연료 집합체.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 유지면은 노치베이스를 향해 배치되고, 상기 스트랩들중 적어도 하나의 노치는 모서리와 노치베이스 사이에서 측정된 깊이이고, 상기 노치의 깊이는 상기 물림면과 유지면 사이에서 한정되는 상기 제 1 판의 두께 보다 작은 것을 특징으로 하는 연료 집합체.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 유지면은 상기 노치베이스를 향해 배열되고, 그리고 상기 원주면은 적어도 제 1 노치면에 용접되는 연료 집합체.
13. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 스페이서는 원형의 형상이고, 상기 홀은 그 단면이 원형이며, 상기 홀은 상기 제 1 판의 중심에 놓여지는 연료 집합체.
14. 제 9 항에 있어서, 상기 물림면은 격자면과 평행한 연료 집합체.
15. 제 9 항에 있어서, 평면인 물림면과 상호 대항하며 평면인 유지면을 갖는 제 2 판의 형상인 제 2 스페이서를 더 포함하고, 상기 제 2 판은 상기 격자면을 넘어 외곽으로 돌출된 물림면에 의해 격자상에 고정적으로 설치되고, 상기 제 1 및 제 2 판의 물림면은 동일 평면인 것을 특징으로 하는 연료 집합체.
16. 각각의 노치는 노치베이스와 적어도 제 1 노치면을 갖으며, 복수의 제 1 스트랩과 복수의 제 2 스트랩내에 노치를 형성하는 단계;

    각각의 제 1 및 제 2 스트랩은 모서리를 포함하고, 상기 모서리는 격자면을 한정하는 평면을 따라 정렬되며, 적어도 제 1 딤블셀을 한정하기 위하여 격자 형상내에 제 1 및 제 2 스트랩을 배치하는 단계;

    내부를 통해 연장하는 홀을 갖도록 형성되고 평면인 물림면과 격자면의 뒤로 있는, 평면인 유지면을 갖는 판의 형상인 스페이서이며, 상기 노치내에 상기 스페이서를 수용하는 단계;

    상기 격자면을 넘어 외곽으로 상기 스페이서의 물림면을 돌출시키는 단계; 및

    한번의 결합동작에 의해 상기 제 1 및 제 2 스트랩을 상기 스페이서로 서로 고정적으로 부착시키는 단계;로 구성되는 스페이서를 격자에 조립하는 방법.
17. 제 16 항에 있어서, 한번의 결합동작에 의해 상기 제 1 및 제 2 스트랩을 상기 스페이서로 서로 고정적으로 부착시키는 단계는 상기 스페이서를 상기 노치의 노치면에만 결합시키는 단계를 포함하는 방법.
18. 제 17 항에 있어서, 한번의 결합동작에 의해 상기 제 1 및 제 2 스트랩을 상기 스페이서로 서로 고정적으로 부착시키는 단계는 용접단계를 포함하는 방법.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 용접단계는 레이저 용접단계를 포함하는 방법.
20. 삭제

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