KR101010552B1 - Ｐｗｒ 원자로용 연료 집합체 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 제어봉을 가압 고정시키는 냉각재 횡방향의 흐름을 안정적으로 형성할 수 있어, 제어봉의 진동을 억제하여, 제어봉의 외면 또는 제어봉 안내관의 내면으로의 마모를 억제할 수 있는 PWR 원자로용 연료 집합체를 제공하는 것에 있다.

연료 집합체의 상방에 배치되는 상부 노즐이, 그 상부 노즐의 하부 구조를 형성하는 어댑터 플레이트 (6) 와, 그 어댑터 플레이트의 주위부를 따라 연장되는 측벽과, 그 측벽의 상부에 어댑터 플레이트의 상방 공간을 향하여 연장되는 오버행과, 상기 어댑터 플레이트의 유로면에 복수 형성된 제어봉 안내관 장착 개구 및 유로 구멍을 구비한 본 발명의 PWR 원자로용 연료 집합체 (1) 에 있어서, 상기 유로 구멍 중 적어도 상기 오버행에 냉각재가 충돌하는 위치에 형성된 유로 구멍 (15A, 15B, 15C) 을, 상기 유로면의 대각선 (Q) 을 대칭축으로 하여 원칙적으로 선대칭으로 배치함과 함께, 상기 장착 개구 중 외주측에 존재하는 장착 개구 (11a) 에 대해 이것보다 외측 및 내측에 위치하는 유로 구멍 주변의 리가멘트 (21, 23) 를, 그 장착 개구의 양 횡측에 위치하는 유로 구멍 주변의 리가멘트 (22) 보다 커지도록 구성하였다.

Description

ＰＷＲ 원자로용 연료 집합체 {PWR REACTOR FUEL ASSEMBLY}

본 발명은 경수로, 특히 가압수형 원자로 (PWR 원자로) 에 사용되는 연료 집합체에 관한 것으로서, 특히 연료 집합체에 있어서의 제어봉 집합체측 제어봉의 외면 및 연료 집합체측 제어봉 안내관의 내면에 있어서의 마모를 억제하는 구조를 구비한 PWR 원자로용 연료 집합체에 관한 것이다.

일반적으로, 가압수형 원자로에서 사용되는 연료 집합체는 다수의 연료봉을 다발로 한 구조의 연료 집합체의 형태를 채용하고 있다. 그 개략적인 구성은, 냉각재용 입구 노즐 및 출구 노즐을 구비한 원자로 용기 중에 노심조가 수직 지지되고, 그 안에 다수의 연료봉을 다발로 한 연료 집합체가 다수 장하(裝荷)되어 있다. 연료 집합체는 서로 떨어져 대향 배치되는 상부 노즐 및 하부 노즐을 갖고, 이들은 복수의 제어봉 안내관에 의해 연결되며, 여기에 복수의 지지 격자가 장착되어 있다. 그 지지 격자의 셀의 일부에는 상기 제어봉 안내관이 삽입 통과되고, 다른 셀에는 다수의 연료봉이 탄성적으로 지지되어 있다 (특허 문헌 1, 2 참조).

연료 집합체의 구체적인 구성을 도 10 ∼ 도 13 에 나타낸다. 도 10 을 참조하여, 가압수형 원자로에서 사용되고 있는 제어봉 집합체는, 도시하지 않은 제 어봉 구동 장치에 의해 구동되는 스파이더 (52) 에 복수 개의 제어봉 (51) 을 매달아 형성한 구성이다. 이러한 제어봉 집합체에서는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 상기 제어봉 구동 장치로 제어봉 (51) 을 구동시켜, 원자로에 장하되어 있는 연료 집합체의 제어봉 안내관 (53) 내에서 상기 제어봉 (51) 을 깊게 삽입하거나 얕게 빼냄으로써, 노심의 반응도를 제어하고 있다.

그러나, 제어봉 (51) 은, 원자로 운전 중에 제어봉 구동 장치에 의해 구동되면서, 연료 집합체 내의 제어봉 안내관 (53) 내에 삽입된 상태에서 사용되기 때문에, 원자로 운전시의 냉각재의 흐름에 의해 제어봉 (51) 이 진동하여 제어봉 안내관 (53) 과의 접촉으로 인하여 제어봉의 외면이 마모될 우려가 있다. 또한, 제어봉 안내관 (53) 의 내면도 제어봉 (51) 의 진동에서 기인하여 내면이 마모될 가능성이 있다.

이것은 냉각재 흐름에서 기인하여 제어봉 (51) 이 진동하는 영향으로 일어나는 것으로서, 제어봉 집합체를 제어봉 구동 장치에 의해 구동시키기 위한 가이드의 역할을 하는 제어봉 안내관 (54) (이하, G/T 라고 한다) 과 상부 노심판 (55) (이하, UCP 라고 한다) 의 갭 및 UCP (55) 와 그 하측에 위치하는 연료 집합체의 상부 노즐 (56) 의 갭 (도 12 참조) 에 냉각재 유수 (하방에서 상방으로 흐르는 노심류) 가 횡방향으로 흐르고, 이 횡방향으로의 흐름으로 인하여 제어봉이 진동하여, 마모는 서서히 진행되어 간다고 생각된다.

여기에서, 특히 G/T (54) 의 횡방향의 이동을 방지하는 지지핀 (57) (좌우 대칭 2 개) 의 장착 위치측 부근에 위치하는 제어봉 (51) 에 비해 지지핀 (57) 이 없는 쪽에 위치하는 제어봉 (51) 은, 냉각재의 흐름을 보다 크게 받을 것으로 생각되어, 지지핀 (57) 이 없는 쪽에 있는 제어봉 (51) 에 국부적으로 마모가 크게 발생할 것으로 생각된다. 또한, 이러한 제어봉 (51) 이 삽입되어 있는 상대측 연료 집합체측 제어봉 안내관 (53) 의 내면에도 마모가 크게 생길 우려가 있다.

도 13 에 나타내는 바와 같이 연료 집합체의 상부 노즐 (56) 의 하부를 구성 하는 부재인, 어댑터 플레이트 (58) 에 개구되어 있는 유로 구멍의 길이 방향이 마모의 크기에 영향을 줄 것으로 생각된다. 즉, 상기 유로 구멍 (58A) 은 모두 동일한 방향으로 개구 (유로 구멍 (58A) 의 길이 방향이란, 도 13 에서는 화살표 B 의 방향) 되어 있으며, 연료 집합체의 아래 방향 (도 13 중 지면을 이면에서 표면측으로 관통하는 방향) 으로부터 흐르는 냉각재 유수는 상부 노즐 (56) 의 유로 구멍 (58A) 을 통과한 후, 유로 구멍 형상을 따라 상부 노즐 (56) 내로 분출될 것으로 생각된다. 지지핀 (57) 측에 위치하는 A 측 측벽 부근과 여기에 인접하는 측벽인 B 측 측벽 부근에서는, 유로 구멍 면적은 A 측이 커지기 때문에, A 측에서의 분출이 현저해진다. 측벽 부근의 흐름은 상부 노즐 (56) 의 상단에 형성된 오버행에 충돌한 후에 어댑터 플레이트 (58) 의 중심 방향으로 흐르기 때문에, 상기한 바와 같이 A 측과 B 측의 분출이 상이한 것으로 인하여 중심 방향 흐름의 언밸런스가 발생할 우려가 있다.

또한, 상기 냉각재의 중심 방향으로의 흐름의 언밸런스에 의한 흐름의 불안정성에 수반하여, 제어봉 (51) 이 삽입되어 있는 상대측의 연료 집합체측 제어봉 안내관 (53) 의 내면에도 마모가 크게 생길 우려가 있다. 이상은, 지지핀 (57) 이 없는 방향과 상부 노즐 (56) 의 유로 구멍 (58A) 의 방향이 일치한 경우, 상기와 같이 마모가 커지는 요인이 2 개 중복되어 있다는 과제가 있다.

그래서, 특허 문헌 3 (일본 공개특허공보 2003－98285호) 에서는, 상기 상부 노즐의 하부 구조를 이루는 어댑터 플레이트를, 유로 구멍의 길이 방향과, 제어봉 안내관에 장착하고, 상부 노심판에 삽입되어 제어봉 안내관이 횡방향으로 이동하는 것을 방지하기 위한 지지핀이 존재하지 않는 변의 방향이 직교하도록 상기 유로 구멍을 배치 형성한 구성을 제안하고 있다. 또한, 상기 상부 노즐의 하부 구조를 이루는 어댑터 플레이트를, 상기 지지핀이 존재하지 않는 변의 방향으로 유로 구멍의 길이 방향이 향해 있는 유로 구멍의 수를 그 총수에 비해 적게 한 구성, 그리고, 상기 어댑터 플레이트의 유로면에, 상기 유로면의 중심 및 대각을 통과하는 서로 직교하는 2 개의 직선에 의해 구획되는 4 개 영역에 있어서의 유로 면적이 균일해지도록 유로 구멍이 배치 형성되어 있는 구성이 개시되어 있다. 이로써, 냉각재 유수의 영향에 의한 제어봉의 진동이 균등화되어, 국부적인 마모를 억제할 수 있다.

이와 같이, 종래의 연료 집합체의 제어봉은, 냉각재의 횡방향으로의 흐름에 의해 제어봉이 진동하여, 제어봉의 외면 및 제어봉 안내관의 내면으로의 마모가 문제가 될 가능성이 있었다.

특허 문헌 3 에 의하면, 이 마모가 어느 정도는 개선되지만, 본 발명에서는 한층 더 제어봉의 진동을 작게 하여, 마모를 최소한으로 억제하는 기술을 제안한다.

[특허 문헌 1] 일본 공개특허공보 소62－46292호

[특허 문헌 2] 일본 공개특허공보 평2－6784호

[특허 문헌 3] 일본 공개특허공보 2003－98285호

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 감안하여, 제어봉을 가압 고정시키는 냉각재 중심 방향의 흐름을 안정적으로 형성할 수 있어, 제어봉의 진동을 억제하여 제어봉의 외면 또는 제어봉 안내관의 내면에 대한 국부적인 마모가 생기기 어려운 PWR 원자로용 연료 집합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그래서, 본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해, PWR 원자로용 연료 집합체 로서, 그 연료 집합체의 상방에 배치 형성되는 상부 노즐이, 그 상부 노즐의 하부 구조를 형성하는 어댑터 플레이트와, 그 어댑터 플레이트의 주위부를 따라 연장 형성되는 직립상의 측벽과, 그 측벽의 상부에 어댑터 플레이트의 상방 공간을 향하여 연장되는 오버행과, 상기 어댑터 플레이트의 유로면에 복수 형성된 제어봉 안내관 장착 개구 및 유로 구멍을 구비한 PWR 원자로용 연료 집합체에 있어서,

상기 유로 구멍 중 적어도 상기 오버행에 냉각재가 충돌하는 위치에 형성된 유로 구멍을, 상기 유로면의 중심 및 대각을 통과하는 서로 직교하는 2 개의 직선을 대칭축으로 하여 원칙적으로 선대칭으로 배치함과 함께, 상기 장착 개구 중 외주측에 존재하는 장착 개구에 대해 이것보다 외측 및 내측에 위치하는 유로 구멍 주변의 리가멘트를, 그 장착 개구의 양 횡측에 위치하는 유로 구멍 주변의 리가멘트보다 크게 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 유로 구멍으로부터의 냉각재가, 상기 오버행에 충돌한 후에 중심 방향으로 변향된 중심 방향의 흐름이, 어댑터 플레이트의 긴 구멍으로부터의 분출에 방해받지 않고, 넓은 리가멘트 상을 흐르기 쉬워지고, 게다가 오버행 충돌시의 압력 상승이 리가멘트 상에서 전파되어, 상기 장착 개구 내에 설치된 제어봉에 대해 상부 노즐 중심측으로의 가압력이 커져, 제어봉 선단의 진동을 억제할 수 있게 된다. 따라서, 제어봉의 진동을 억제함으로써, 제어봉 안내관 내면의 마모와 제어봉 외면의 마모를 억제할 수 있다.

또한, 상기 유로 구멍의 배치를 대칭축을 중심으로 한 선대칭으로 하고, 그 대칭축으로 구획된 4 개 영역의 유로 구멍을 동일한 배치로 했기 때문에, 외주부에 존재하는 제어봉의 선단부 진동을 4 영역 공통으로 억제할 수 있게 된다.

또한, 상기 대칭축 상을 따라 존재하는 장착 개구의 근방에, 냉각재 흐름을 정류화(整流化)하는 유로 구멍을 배치 형성한 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 상기 냉각재 흐름을 정류화하는 유로 구멍을 배치 형성함으로써, 제어봉으로 향한 횡방향 흐름이 형성되어, 그 제어봉이 고정화되기 때문에 제어봉의 진동을 억제하여, 제어봉 안내관 내면의 마모와 제어봉 외면의 마모를 억제할 수 있게 된다.

또한, 상기 유로면의 중심부 근방에, 냉각재 흐름을 정류화하는 긴 구멍 형상의 유로 구멍을 배치 형성한 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의해, 유로면 중심부의 냉각재 흐름의 확산을 방지하여, 제어봉을 가압하는 냉각재 흐름을 형성할 수 있게 된다.

게다가 또한, 상기 유로 구멍 중 상기 오버행에 냉각재가 충돌하는 위치에 형성된 유로 구멍을, 상기 유로면의 내측에 위치하는 유로 구멍보다 길이가 긴 긴 구멍 형상으로 형성한 것을 특징으로 한다.

이로써, 상기 냉각재 흐름에 의한 제어봉에 대한 가압력이 커지기 때문에, 한층 더 제어봉의 진동을 억제할 수 있게 된다.

또한, 상기 연료 집합체는, 원자로의 노심 내에 일률적으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 복수의 연료 집합체를 원자로의 노심 내에 일률적으로 배치함으로써, 노심 내의 제어봉의 진동을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

이상의 기재와 같이 본 발명에 의하면, 상기 유로 구멍 주위의 리가멘트의 크기를 상이하게 함으로써, 제어봉에 대해 중심측으로의 가압력이 작용하여, 제어봉 선단의 진동을 억제할 수 있게 되고, 나아가서는 제어봉의 진동을 억제하여 제어봉 안내관 내면의 마모와 제어봉 외면의 마모를 억제할 수 있게 된다.

또한, 상기 유로 구멍의 배치를 대칭축을 중심으로 한 선대칭으로 하고, 그 대칭축으로 구획된 4 개 영역의 유로 구멍을 동일한 배치로 했기 때문에, 외주부에 존재하는 제어봉의 선단부 진동을 4 영역 공통으로 억제할 수 있게 된다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 PWR 원자로용 연료 집합체의 사시도이다.

도 2 는 본 발명의 실시예 1 에 관련된 상부 노즐의 횡단면을 나타내는 개략 도이다.

도 3 은 본 발명의 실시예 2 에 관련된 상부 노즐의 횡단면을 나타내는 개략도이다.

도 4 는 본 발명의 실시예 3 에 관련된 상부 노즐의 횡단면을 나타내는 개략도이다.

도 5 는 본 발명의 실시예 4 에 관련된 상부 노즐의 횡단면을 나타내는 개략도이다.

도 6 은 도 2 에 대응하는 실시예 5 에 관련된 상부 노즐의 개략도이다.

도 7 은 도 3 에 대응하는 실시예 6 에 관련된 상부 노즐의 개략도이다.

도 8 은 도 4 에 대응하는 실시예 7 에 관련된 상부 노즐의 개략도이다.

도 9 는 도 5 에 대응하는 실시예 8 에 관련된 상부 노즐의 개략도이다.

도 10 은 일반적으로 가압수형 원자로에서 사용되고 있는 제어봉 집합체의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 11 은 종래의 연료 집합체 및 제어봉 집합체의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 12 는 연료 집합체의 상부 노즐과의 갭에 있어서의 냉각재 유수의 통류 방향을 개념적으로 나타내는 도면이다.

도 13 은 종래의 상부 노즐 및 어댑터 플레이트의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 상세하게 설명한다. 단, 이 실시예에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것에 한정하는 취지가 아니라, 단순한 설명예에 불과하다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 PWR 원자로용 연료 집합체의 사시도, 도 2 ∼ 도 9 는 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 8 에 관련된 연료 집합체의 상부 노즐을 설명하는 도면이다.

먼저, 도 1 을 참조하여, 본 발명의 PWR 원자로용 연료 집합체의 개략을 설명한다. 상기 도면에 있어서, PWR 원자로에 사용되는 연료 집합체 (1) 는, 상하로 이간되어 대향 배치된 상부 노즐 (5) 및 하부 노즐 (도시하지 않음) 을 구비하고 있으며, 그 상부 노즐 (5) 과 하부 노즐은 복수의 냉각재 유로를 가지고, 복수의 제어봉 안내관 (3) 에 의해 연결되어 있다. 복수의 지지 격자 (도시하지 않음) 가 연료 집합체 (1) 의 길이 방향으로 간격을 두고 제어봉 안내관 (3) 에 고정되어, 이 지지 격자가 다수의 연료봉 (2) 을 서로 평행해져 연장되도록 지지하고 있다.

상기 제어봉 안내관 (3) 은 제어봉 (4) 을 제어봉 구동 장치에 의해 구동시키기 위한 가이드로서의 기능을 갖는다. 상기 상부 노즐 (5) 은, 그 노즐의 하부 구조를 형성하는 평판상의 어댑터 플레이트 (6) 와, 그 어댑터 플레이트 (6) 의 주위부를 따라 연장 형성되는 직립상의 측벽 (7) 과, 그 측벽 (7) 의 상부에 어댑터 플레이트의 상방 공간을 향하여 연장되는 오버행 (8) 으로 구성된다.

또한, 상기 어댑터 플레이트의 유로면에는, 상기 제어봉 안내관 (3) 을 장착하는 제어봉 안내관 장착 개구가 복수 형성됨과 함께, 마찬가지로 복수의 냉각재 유로 구멍이 배치 형성되어 있다. 그 장착 개구와 냉각재 유로 구멍의 구성에 대해서는, 후술하는 실시예 1 내지 실시예 10 에서 상세하게 설명한다.

상기 제어봉 (4) 이 제어봉 구동 장치에 의한 구동으로, 상기 제어봉 안내관 (3) 내에 삽입/발출됨으로써 노심의 반응도가 제어된다. 또한, 상기 연료 집합체 (1) 의 하방에서 상방을 향하여 냉각재가 흘러, 상기 연료봉 (2) 을 냉각시킨 후에 상기 어댑터 플레이트 (6) 의 유로 구멍에서 상방으로 흘러나오도록 되어 있다.

［실시예 1］

도 2 에 기초하여, 본 실시예 1 에 관련된 연료 집합체의 어댑터 플레이트 (6) 에 천공된 제어봉 안내관 장착 개구 및 유로 구멍 (15) 의 배치를 설명한다.

본 실시예에서는, 상기 어댑터 플레이트 (6) 의 유로면의 중심 및 대각을 통과하는 서로 직교하는 2 개의 직선을 대칭축 (대각선 ; Q) 으로 하여 원칙적으로 선대칭으로 배치하는 구성으로 되어 있기 때문에, 도 2 에는 상기 어댑터 플레이트 (6) 를 각각 유로 면적이 동일한 사각 형상으로 4 분할한 것 중의 1 영역만을 나타낸다. 상기 도면에 나타나는 파선 (R) 은 상기 오버행 (8) 에 대응하는 위치를 나타낸다.

상기 어댑터 플레이트 (6) 는, 유로 구멍 (15) (A ∼ H, J, N ∼ P) 이 상기 대칭축 (Q) 에 대해 선대칭으로 배치되어 있다. 또한, 본 실시예에서는, 적어 도 상기 오버행 (8) 에 냉각재가 충돌하는 위치에 형성된 유로 구멍 (15A, 15B, 15C, 15D) 이 선대칭으로 배치되어 있으면, 다른 유로 구멍에 대해서는 선대칭인 것은 필수 구성은 아니다.

또한, 상기 오버행 (8) 에 냉각재가 충돌하는 위치에 형성된 유로 구멍 (15A, 15B, 15C) 은, 그 오버행 (8) 에 평행으로 한 긴 구멍 형상인 것이 바람직하다.

상기 어댑터 플레이트 (6) 에는, 제어봉 안내관 장착 개구 (10a, 10b, 11a, 11b, 12, 13a, 13b, 14) 가 천공되어 있다.

본 실시예에서는, 상기 장착 개구 중, 상기 어댑터 플레이트 외주측에 위치 함과 함께 그 플레이트 중심을 통과하여 그 플레이트의 한 변에 평행한 선 상에 배치된 장착 개구 (11a, 11b) 에 있어서, 그 장착 개구 (11a, 11b) 의 외주측에 위치하는 유로 구멍 주변의 리가멘트 (21) 가, 상기 장착 개구 (11a, 11b) 의 양 횡측에 위치하는 유로 구멍 주변의 리가멘트 (22) 보다 커지도록 한다. 즉, 상기 외주측 리가멘트 (21) 를 넓게 하고, 상기 양 횡측의 리가멘트 (22) 를 최대한 좁게 한다.

이러한 구성으로 함으로써, 상기 유로 구멍 (15A, 15B, 15C, 15D) 으로부터의 냉각재의 횡방향 흐름이 넓은 리가멘트 (21) 로 모여, 좁은 리가멘트 (22) 측으로는 흐르기 어려워진다. 따라서, 장착 개구 (11a, 11b) 내에 설치된 제어봉 에 대해 상부 노즐 중심측으로의 가압력이 커져, 제어봉 선단의 진동을 억제할 수 있게 된다. 따라서, 제어봉의 진동을 억제함으로써 제어봉 안내관 내면의 마모 와 제어봉 외면의 마모를 억제할 수 있게 된다.

이 효과는, 유로 구멍 배치를 Q 축을 대칭축으로 한 선대칭으로 했기 때문에, 어댑터 플레이트 (6) 의 I 측, II 측의 양방의 제어봉에도 적용된다.

또한, 상기 장착 개구 (10a, 10b) 의 외주측에 위치하는 유로 구멍 주변의 리가멘트 (21) 에서도, 상기 장착 개구 (10a, 10b) 의 양 횡측에 위치하는 유로 구멍 주변의 리가멘트 (22) 보다 커지도록 구성한다. 이로써, 제어봉이 마찬가지로 진동하기 어려워진다.

또한, 상기 오버행 (8) 에 냉각재가 충돌하는 위치에 형성된 유로 구멍 (15A, 15B, 15C) 을 그 오버행 (8) 에 평행으로 한 긴 구멍 형상으로 함으로써, 그 유로 구멍 (15A, 15B, 15C) 으로부터의 냉각재 흐름에 의한 가압력이 커지기 때문에, 한층 더 제어봉의 진동을 억제할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에 있어서, 복수의 연료 집합체를 원자로의 노심 내에 일률적으로 배치하는 것이 바람직하고, 이로써 노심 내의 제어봉의 진동을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

［실시예 2］

도 3 에 본 실시예 2 에 관련된 연료 집합체의 어댑터 플레이트 (6) 에 천공된 제어봉 안내관 장착 개구 및 유로 구멍 (15) 의 배치를 설명한다. 또한, 도 3 내지 도 9 에 나타낸 실시예 2 내지 실시예 8 에 있어서, 상기 실시예 1 과 동일한 구성에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3 에는, 상기 실시예 1 과 마찬가지로 상기 어댑터 플레이트 (6) 를 4 분 할한 것 중의 1 영역만을 나타낸다. 본 실시예 2 에서는, 상기 장착 개구 중, 상기 어댑터 플레이트의 외주측에 위치함과 함께, 도시되는 영역을 다시 Q 축에 의해 2 분할한 영역 중에서 중심 근방에 위치하는 장착 개구 (10a) 에 있어서, 그 장착 개구 (10a, 10b) 의 외주측에 위치하는 유로 구멍 주변의 리가멘트 (21) 가, 상기 장착 개구 (10a, 10b) 의 양 횡측에 위치하는 유로 구멍 주변의 리가멘트 (22) 보다 커지도록 한다. 즉, 상기 외주측의 리가멘트 (21) 및 상기 내주측의 리가멘트 (23) 를 넓게 하고, 상기 양 횡측의 리가멘트 (22) 를 최대한 좁게 한다. 이로써, 본 실시예 2 에서도 상기 실시예 1 과 동일한 효과가 얻어진다.

［실시예 3］

도 4 는 본 실시예 3 에 관련된 연료 집합체의 어댑터 플레이트 (6) 에 천공된 제어봉 안내관 장착 개구 및 유로 구멍 (15) 의 배치를 나타낸다. 본 실시예 3 은, 상기 실시예 1 과 마찬가지로 상기 어댑터 플레이트 (6) 를 4 분할한 것 중의 1 영역만을 나타낸다. 본 실시예 3 에서는, 상기 장착 개구 중, 상기 어댑터 플레이트의 외주측에 위치함과 함께, 대칭축 (Q) 상에 존재하는 장착 개구 (12) 를 대상으로 한다. 여기에 위치하는 장착 개구 (12) 의 근방은, 플레이트 모서리부이기 때문에 냉각재 흐름이 복잡화된다. 따라서, 그 장착 개구 (12) 의 근방에, 냉각재 흐름을 정류화하는 유로 구멍 (15K) 을 배치하고, 이로써 제어봉의 진동을 억제하여 안정시킬 수 있게 된다. 또한, 본 실시예에서는 유로 구멍 (15N) 의 배치를 실시예 1 과는 상이하게 하여, 상기 오버행 (8) 에 평행해지도록 했기 때문에, 상기 장착 개구 (12) 로의 냉각재 흐름이 더욱 안정화되어, 제어 봉의 진동을 한층 더 억제할 수 있다. 게다가 또한, I 측과 II 측의 유로 구멍 (15C) 의 형상을 비대칭으로 하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, I 측의 유로 구멍 (15C) 을 II 측의 유로 구멍 (15C) 보다 장경이 커지도록 하고 있다. 이로써, 냉각재 흐름의 복잡화를 방지하는 효과가 얻어진다.

［실시예 4］

도 5 는 본 실시예 4 에 관련된 연료 집합체의 어댑터 플레이트 (6) 에 천공된 제어봉 안내관 장착 개구 및 유로 구멍 (15) 의 배치를 나타낸다. 본 실시예 4 는, 상기 실시예 1 과 마찬가지로 상기 어댑터 플레이트 (6) 를 4 분할한 것 중의 1 영역만을 나타낸다. 본 실시예 4 에서는, 상기 어댑터 플레이트의 유로면의 중심부 근방에, 냉각재 흐름을 정류화하는 긴 구멍 형상의 유로 구멍을 배치 형성하고 있다. 구체적으로는, 상기 중심을 둘러싸듯이 긴 구멍 형상 유로 구멍 (15P, 15P) 을 형성함과 함께, 그 유로 구멍 (15P, 15P) 사이를 매립하듯이 소경의 원형상 유로 구멍 (15L) 을 형성하고 있다. 이 구성에 의해, 유로면 중심부의 냉각재 흐름의 확산을 방지하여, 제어봉을 가압하는 냉각재 흐름을 형성할 수 있게 된다. 또한, I 측과 II 측의 유로 구멍 (15C) 의 형상을 비대칭으로 하는 것이 바람직하다. 이로써, 냉각재 흐름의 복잡화를 방지하는 효과가 얻어진다.

［실시예 5 ∼ 8］

도 6 내지 도 9 에는, 상기 실시예 1 내지 실시예 4 에 대응한 배치의 응용 예를 나타낸다. 도 6 에 나타내는 실시예 5 는 상기 실시예 1 에 대응한 배치도, 도 7 에 나타내는 실시예 6 은 상기 실시예 2 에 대응한 배치도, 도 8 에 나타 내는 실시예 7 은 상기 실시예 3 에 대응한 배치도, 도 9 에 나타내는 실시예 8 은 상기 실시예 4 에 대응한 배치도를 각각 나타내고, 모든 경우에, 상기 오버행 (8) 에 냉각재가 충돌하는 위치에 형성된 유로 구멍 (15A, 15B, 15C) 을 연결하여, 상기 유로면의 내측에 위치하는 유로 구멍보다 길이가 긴 긴 구멍 유로 구멍 (15A') 으로 하였다. 본 실시예에서는 3 개의 유로 구멍을 연결하여 1 개의 유로 구멍으로 한 예를 나타냈는데, 이것에 한정되는 것은 아니며, 상기 오버행 (8) 에 냉각재가 충돌하는 위치에 형성된 유로 구멍이, 그 내측에 위치하는 유로 구멍보다 길이가 긴 긴 구멍 형상이 되도록 하면 된다.

이들 실시예에 의하면, 그 유로 구멍 (15A') 으로부터의 냉각재 흐름에 의한 가압력이 커지기 때문에, 한층 더 제어봉의 진동을 억제할 수 있게 된다.

본 발명은 제어봉의 진동을 억제할 수 있어, 제어봉 외면 또는 제어봉 안내관 내면으로의 국부적인 마모가 생기기 어려운 구성으로 했기 때문에, 가압수형 원자로에 바람직하게 적용할 수 있다.

Claims (5)

1. PWR 원자로용 연료 집합체로서, 그 연료 집합체의 상방에 배치되는 상부 노즐이, 그 상부 노즐의 하부 구조를 형성하는 어댑터 플레이트와, 그 어댑터 플레이트의 주위부를 따라 연장 형성되는 직립상의 측벽과, 그 측벽의 상부에 어댑터 플레이트의 상방 공간을 향하여 연장되는 오버행과, 상기 어댑터 플레이트의 유로면에 복수 형성된 제어봉 안내관 장착 개구 및 유로 구멍을 구비한 PWR 원자로용 연료 집합체에 있어서,

   상기 유로 구멍 중 적어도 상기 오버행에 냉각재가 충돌하는 위치에 형성된 제 1 유로 구멍을, 상기 유로면의 중심 및 대각을 통과하는 서로 직교하는 2 개의 직선을 대칭축으로 하여 원칙적으로 선대칭으로 배치함과 함께, 상기 장착 개구 중 외주측에 존재하는 장착 개구에 대해, 상기 측벽으로부터 연장된 오버행이 완전히 덮이고 또한 상기 장착 개구 외측에 위치하는 제 1 유로 구멍 주변의 리가멘트 (21) 를, 상기 오버행이 덮이는 위치보다 내측이고 또한 상기 장착 개구의 양 횡측에 위치하는 제 2 유로 구멍 주변의 리가멘트 (22) 보다 크게 한 것을 특징으로 하는 PWR 원자로용 연료 집합체.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 대칭축 상을 따라 존재하는 장착 개구의 근방에, 냉각재 흐름을 정류화하는 유로 구멍을 배치 형성한 것을 특징으로 하는 PWR 원자로용 연료 집합체.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 유로면의 중심부 근방에, 냉각재 흐름을 정류화하는 긴 구멍 형상의 유로 구멍을 배치 형성한 것을 특징으로 하는 PWR 원자로용 연료 집합체.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 유로 구멍 중 상기 오버행에 냉각재가 충돌하는 위치에 형성된 유로 구멍을, 상기 유로면의 내측에 위치하는 유로 구멍보다 길이가 긴 긴 구멍 형상으로 형성한 것을 특징으로 하는 PWR 원자로용 연료 집합체.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 연료 집합체는 원자로의 노심 내에 일률적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 PWR 원자로용 연료 집합체.

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