KR101731915B1 - 핵연료봉 또는 원통형 관을 지지하는 지지격자체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 핵연료봉의 지지격자체에 관한 것으로, 복수의 격자판을 포함하고, 상기 격자판은, 상부 판체; 하부 판체; 상기 상부 판체 및 하부 판체의 사이에 배치된 지지격자 스프링; 상기 지지격자 스프링에 이격하여 배치되고 상기 상부 판체 및 하부 판체를 연결하는 제1 지지대 및 제2 지지대; 상기 지지격자 스프링의 측면으로 연장되어 상기 제1 지지대와 연결되는 제1 스프링 지지대; 및 상기 지지격자 스프링의 측면으로 연장되어 상기 제1 지지대와 연결되는 제2 스프링 지지대;를 포함한다.

Description

핵연료봉 또는 원통형 관을 지지하는 지지격자체{SUPPORTING SPACER GRID FOR NUCLEAR FUEL RODS OR CYLINDRICAL TUBES}
본 발명은 핵연료봉 또는 원통형 관을 지지하는 지지격자체에 관한 것이다.
일반적으로, 지지격자는 원자로의 핵연료집합체 구성 부품 중 하나로서, 지지격자 스프링과 딤플을 갖는 내부격자판과 외부격자판으로 구성되어 있으며 격자형태로 다수 개의 내부격자판을 상호 연결하고 외곽에 지지격자 스프링과 딤플을 갖고 있는 외부격자판으로 둘러 쌓여서 형성한다. 이러한 내부 및 외부 지지격자판의 집합체를 지지격자체라고 하며, 지지격자체는 핵연료봉을 정해진 위치에 배열시키고 핵연료봉의 외주 표면에 밀착되게 접촉되어 핵연료봉을 지지하는 역할을 수행한다.
지지격자체가 적용되는 핵연료집합체는 상단고정체와 하단고정체 사이에 다수개의 안내관이 배치되는 구성으로 이루어진다. 핵연료봉들을 지지하는 지지격자체는, 안내관의 길이방향으로 일정한 간격을 두고 상기 안내관과의 용접 혹은 기계적 체결을 통해 핵연료집합체를 형성하고 있다.
한편, 상기 지지격자체는 핵연료봉들을 지지하는 핵연료봉셀과 안내관이 삽입되는 안내관셀들이 있으며, 통상적으로 핵연료봉은 핵연료봉셀에 있는 2개의 지지격자 스프링과 상기 핵연료봉셀에서 상기 지지격자 스프링의 맞은편에 형성된 딤플과의 접촉에 의해서 지지된다.
이에 따라 핵연료봉이 핵연료봉셀에서 지지되고 있을 경우 지지격자 스프링은 변형을 받게 되고, 상기 지지격자 스프링과 핵연료봉의 접촉부위는 스프링력에 의한 접촉압력을 받게 된다. 지지된 핵연료봉의 진동이나 미끄러짐에 의해 상기 핵연료봉이 지지격자 스프링의 접촉부에서 미소하게 상대운동을 할 경우에 발생하는 핵연료봉 프레팅 마멸 현상은 스프링력에 의한 접촉압력의 크기와 밀접하게 관련되어 있다. 따라서 접촉면적이 클 수록 스프링력에 의한 접촉압력의 크기는 줄어들어서 프레팅 마멸의 정도가 적게 일어나기 때문에 접촉면적을 크게 하는 지지격자 스프링 형상의 개발이 필요하며, 특히 핵연료봉 외주를 감싸는 형상인 등각(Conformal) 면접촉 형상으로 지지격자 스프링 접촉부 형상을 개발하는 것은 무결함 핵연료 개발을 위해 필요한 기술이다.
또한 근래의 핵연료 개발은 열적 성능 제고와 무결함을 달성할 수 있는 방향으로 추진되고 있는데, 특히 열적 성능이 제고된 고성능 핵연료를 개발하기 위하여 핵연료봉 주변을 흐르는 원자로 냉각수의 흐름을 개선하여 핵연료봉으로부터 냉각수로의 열전달을 촉진시키려는 시도가 이루어지고 있다.
여기서, 핵연료봉 주변을 흐르는 원자로 냉각수의 흐름을 개선하는 방법의 일 예로 지지격자체 상단에 혼합날개의 부착 혹은 냉각수 유로방향 개선을 위한 지지격자판 내부 형상의 설계변경 등을 들수 있다. 그러나, 이러한 열적 성능 제고를 위한 방법은 핵연료봉 주변의 냉각수 흐름을 큰 난류유동(Turbulent Flow) 즉, 높은 레이놀드 수(Reynolds number)의 유동이 되도록 하는 것을 토대로 하는 것이 대부분이며, 이는 핵연료봉 주변의 냉각수 흐름의 난류화로 인해 핵연료봉의 유동유발진동(Flow Induced Vibration)을 일으키는 주원인이 된다. 이러한 핵연료봉의 유동유발진동은 핵연료봉이 지지격자 스프링 또는 딤플과의 접촉면에서 미끄러지는 상호 상대운동을 발생시키는 요인으로 작용하며, 이로 인해 핵연료봉의 접촉면에 국부적인 마모가 발생하여 점진적으로 핵연료봉 프레팅 마멸 손상을 초래하게 된다. 즉, 핵연료봉과 지지격자 스프링 또는 딤플 사이의 접촉면 사이에 프레팅 마멸이 지속되면 이로 인해 핵연료봉 두께가 얇아져서 핵연료봉의 기계적 강도가 취약해지게 되고, 이러한 프레팅 마멸이 더욱 심해질 경우 핵연료봉 표면이 관통되는 손상까지 발생하여 핵연료봉 내부의 방사능 물질이 원자로 냉각수로 누출되는 사고도 발생할 수 있다. 따라서, 고성능 핵연료 개발을 위한 열적 성능 제고 방법이 핵연료봉의 손상을 촉진시키는 결과를 가져오는 경우가 발생될 수 있다.
상술한 바와 같이, 핵연료봉을 지지하는 역할을 수행하는 지지격자체는 핵연료봉의 수명 기간 동안 격자 내에서 핵연료봉을 건전하게 지지하는 상태를 유지할 수 있어야 하며, 핵연료봉의 프레팅 마멸 손상 가능성을 낮추어야 한다.
그러나, 원자로 운전 중 지지격자 스프링은 중성자 조사에 의해 핵연료봉에 작용시킨 초기 스프링력을 점진적으로 상실하는 방향으로 진행되며, 이로 인해 일부 지지격자 스프링에서는 핵연료봉을 지지하지 못할 정도로 스프링력을 상실하거나, 심할 경우에는 핵연료봉과 지지격자 스프링 사이에 간극(Gap)이 발생될 수 있어서, 핵연료봉의 지지 건전성을 크게 상실시킬 수 있고, 또한 냉각수 유동에 의해서 발생한 핵연료봉의 유동기인진동으로 인하여 핵연료봉의 프레팅 마멸 손상이 용이하게 발생될 수 있는 문제점이 있었다.
한국특허공개공보 제10-2010-0004317호
본 발명은 상기 기술한 종래 기술의 문제점을 해결하고 한다.
또한, 본 발명은 핵연료봉의 프레팅 마멸 손상 가능성을 낮추어서 핵연료봉의 지지 건전성을 향상시키고, 핵연료봉 사이의 수로를 따라 흐르는 원자로 냉각수 흐름이 막히는 현상을 최소화하며 지지격자체의 측면충격강도를 제고시키고, 또한 지지격자체 제조에 소요되는 재료의 양을 절감함으로서 지지격자체 제조 비용을 감소시키고, 사용후 핵연료의 고방사능 폐기물의 양을 줄일 수 있고, 원자로심 내의 냉각수 압력 강하 수두를 감소할 수 있으며, 냉각수 펌프의 부하 감소 및 냉각수 펌프의 소요에 따른 전력 소비를 줄일 수 있는 핵연료봉의 지지격자체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본발명은 유체가 흐르는 원통형 관을 건전하게 지지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예를 따르는 핵연료봉의 지지격자체는, 복수의 내부 및 외부격자판을 포함하는 핵연료봉의 지지격자체이며, 상기 격자판은, 상부 판체; 하부 판체; 상기 상부 판체 및 하부 판체의 사이에 배치된 지지격자 스프링; 상기 지지격자 스프링에 이격하여 배치되고 상기 상부 판체 및 하부 판체를 연결하는 제1 지지대 및 제2 지지대; 상기 지지격자 스프링의 측면으로 연장되어 상기 제1 지지대와 연결되는 제1 스프링 지지대; 및 상기 지지격자 스프링의 측면으로 연장되어 상기 제1 지지대와 연결되는 제2 스프링 지지대;를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예를 따르는 핵연료봉의 지지격자체는, 제1 격자판; 및 상기 제1 격자판과 직교 결합하는 제2 격자판을 포함하고, 상기 제1 격자판은, 상부 판체, 하부 판체 및 상기 상부 판체 및 하부 판체의 사이에 배치된 스프링 판체를 포함하고, 상기 스프링 판체는, 상기 상부 판체와의 사이에 배치된 제1 홈, 상기 하부 판체와의 사이에 배치된 제2 홈, 상기 상부 판체 및 하부 판체와 양 끝이 연결되도록 배치된 제1 지지대 및 제2 지지대, 상기 제1 지지대 및 제2 지지대 사이에 배치되고 상기 제1 지지대 및 제2 지지대에 이격하여 배치된 지지격자 스프링, 상기 지지격자 스프링 및 상기 제1 지지대 사이에 배치된 제3 홈, 상기 지지격자 스프링 및 상기 제2 지지대 사이에 배치된 제4 홈, 상기 지지격자 스프링 및 제1 지지대를 연결하는 제1 스프링 지지대 및 상기 지지격자 스프링 및 제2 지지대를 연결하는 제2 스프링 지지대를 포함하고, 상기 지지격자 스프링은, 상기 제1 홈에 접하는 상면, 상기 제2 홈에 접하는 하면, 상기 제3 홈에 접하는 좌면 및 상기 제4 홈에 접하는 우면을 포함하고, 상기 제1 지지대는, 상기 제3 홈에 접하는 우면을 포함하고, 상기 제2 지지대는, 상기 제4 홈에 접하는 좌면을 포함하고, 상기 제1 스프링 지지대는, 상기 지지격자 스프링의 좌면으로부터 연장되어 상기 제1 지지대의 우면에 연결되도록 형성되고, 상기 제2 스프링 지지대는, 상기 지지격자 스프링의 우면으로부터 연장되어 상기 제2 지지대의 좌면에 연결되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 좌면 및 제1 지지대의 우면 사이에서 사선 또는 직선을 이루도록 연결되고, 상기 제2 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 우면 및 제2 지지대의 좌면 사이에서 사선 또는 직선을 이루도록 연결될 수 있다.
상기 제1 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 좌면의 상부에 배치된 제1 제1 스프링 지지대 및 하부에 배치된 제2 제1 스프링 지지대를 포함하고, 상기 제2 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 우면의 상부에 배치된 제1 제2 스프링 지지대 및 하부에 배치된 제2 제2 스프링 지지대를 포함하고, 상기 제1 제1 스프링 지지대 및 제2 제1 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 좌면 및 제1 지지대의 우면 사이에서 사선 방향으로 배치되고, 상기 제1 제1 스프링 지지대, 제2 제1 스프링 지지대, 상기 지지격자 스프링의 좌면 및 제1 지지대의 우면 사이에 사다리꼴 형상의 공간이 형성되고, 상기 제1 제2 스프링 지지대 및 제2 제2 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 우면 및 제2 지지대의 좌면 사이에서 사선 방향으로 배치되고, 상기 제1 제2 스프링 지지대, 제2 제2 스프링 지지대, 상기 지지격자 스프링의 우면 및 제2 지지대의 좌면 사이에 사다리꼴 형상의 공간이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 좌면의 상부에 배치된 제1 제1 스프링 지지대 및 하부에 배치된 제2 제1 스프링 지지대를 포함하고, 상기 제2 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 우면의 상부에 배치된 제1 제2 스프링 지지대 및 하부에 배치된 제2 제2 스프링 지지대를 포함하고, 상기 제1 제1 스프링 지지대 및 제2 제1 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 좌면 및 제1 지지대의 우면 사이에서 평행하게 연장되어 배치되고, 상기 제1 제1 스프링 지지대, 제2 제1 스프링 지지대, 상기 지지격자 스프링의 좌면 및 제1 지지대의 우면 사이에 직사각형 형상의 공간이 형성되고, 상기 제1 제2 스프링 지지대 및 제2 제2 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 우면 및 제2 지지대의 좌면 사이에서 평행하게 연장되어 배치되고, 상기 제1 제2 스프링 지지대, 제2 제2 스프링 지지대, 상기 지지격자 스프링의 우면 및 제2 지지대의 좌면 사이에 직사각형 형상의 공간이 형성될 수 있다.
상기 상부 판체 및 하부 판체는 적어도 일면에 돌출되도록 배치된 딤플을 더 포함할 수 있고, 상기 지지격자 스프링은 상기 상부 판체 및 하부 판체에 대하여 돌출되도록 배치되고, 상기 딤플이 돌출된 방향은 상기 지지격자 스프링이 돌출된 방향과 반대일 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 핵연료봉의 지지격자체는, 핵연료봉의 지지 건전성을 향상시키고, 핵연료봉 사이의 냉각수 흐름이 막히는 현상을 최소화하며 지지격자체의 측면충격강도를 제고시키고, 또한 지지격자체 제조에 소요되는 재료를 절감함으로서 지지격자체 제조 비용을 감소시키고, 사용후 핵연료의 고방사능 폐기물의 양을 줄일 수 있고, 원자로심 내의 냉각수 압력 강하 수두를 감소할 수 있으며, 냉각수 펌프의 부하 감소 및 냉각수 펌프의 소요에 따른 전력 소비를 줄일 수 있다.
또한 본발명은 유체가 흐르는 원통형 관을 건전하게 지지하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 핵연료봉의 지지격자체에 포함된 지지격자 스프링을 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 2를 AA'를 따라 절단한 면을 도시한 것이다.
도 4는 도 2를 BB'를 따라 절단한 면을 도시한 것이다.
도 5는 도 2를 CC'를 따라 절단한 면을 도시한 것이다.
도 6 은 핵연료집합체를 도시한 것이다.
도 7은 핵연료봉의 지지격자체를 도시한 것이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 핵연료봉의 지지격자체에 포함된 지지격자 스프링을 도시한 것이다.
도 11은 종래의 격자판을 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 실시 예를 따르는 지지격자체에 포함되는 격자판을 도시한 것이다.
도 13은 종래의 지지격자 스프링을 도시한 것이다.
도 14는 본 발명의 실시 예를 따르는 지지격자 스프링의 경우, 핵연료봉에 의한 지지격자 스프링의 변형을 도시한 것이다.
도 15는 종래의 지지격자 스프링의 경우, 핵연료봉에 의한 지지격자 스프링의 변형을 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.　 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.　 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 핵연료봉의 지지격자체에 포함된 지지격자 스프링(131)을 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 평면도이고, 도 3은 도 1을 AA'를 따라 절단한 면을 도시한 것이고, 도 4는 도 1을 BB'를 따라 절단한 면을 도시한 것이고, 도 5는 도 1을 CC'를 따라 절단한 면을 도시한 것이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예를 따르는 핵연료봉의 지지격자체는, 복수의 격자판(100)을 포함하는 핵연료봉의 지지격자체이며, 상기 격자판(100)은, 상부 판체(110); 하부 판체(120); 상기 상부 판체(110) 및 하부 판체(120)의 사이에 배치된 지지격자 스프링(131); 상기 지지격자 스프링(131)에 이격하여 배치되고 상기 상부 판체(110) 및 하부 판체(120)를 연결하는 제1 지지대(133a) 및 제2 지지대(133b); 상기 지지격자 스프링(131)의 측면으로 연장되어 상기 제1 지지대(133a)와 연결되는 제1 스프링 지지대(132a); 및 상기 지지격자 스프링(131)의 측면으로 연장되어 상기 제2 지지대(133b)와 연결되는 제2 스프링 지지대(132b);를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 핵연료봉의 지지격자체는, 제1 격자판(100); 및 상기 제1 격자판(100)과 직교 결합하는 제2 격자판(100)을 포함하고, 상기 제1 격자판(100)은, 상부 판체(110), 하부 판체(120) 및 상기 상부 판체(110) 및 하부 판체(120)의 사이에 배치된 스프링 판체(130)를 포함하고, 상기 스프링 판체(130)는, 상기 상부 판체(110)와의 사이에 배치된 제1 홈(134a), 상기 하부 판체(120)와의 사이에 배치된 제2 홈(134b), 상기 상부 판체(110) 및 하부 판체(120)와 양 끝이 연결되도록 배치된 제1 지지대(133a) 및 제2 지지대(133b), 상기 제1 지지대(133a) 및 제2 지지대(133b) 사이에 배치되고 상기 제1 지지대(133a) 및 제2 지지대(133b)에 이격하여 배치된 지지격자 스프링(131), 상기 지지격자 스프링(131) 및 상기 제1 지지대(133a) 사이에 배치된 제3 홈(134c), 상기 지지격자 스프링(131) 및 상기 제2 지지대(133b) 사이에 배치된 제4 홈(134d), 상기 지지격자 스프링(131) 및 제1 지지대(133a)를 연결하는 제1 스프링 지지대(132a) 및 상기 지지격자 스프링(131) 및 제2 지지대(133b)를 연결하는 제2 스프링 지지대(132b)를 포함하고, 상기 지지격자 스프링(131)은, 상기 제1 홈(134a)에 접하는 상면, 상기 제2 홈(134b)에 접하는 하면, 상기 제3 홈(134c)에 접하는 좌면 및 상기 제4 홈(134d)에 접하는 우면을 포함하고, 상기 제1 지지대(133a)는, 상기 제3 홈(134c)에 접하는 우면을 포함하고, 상기 제2 지지대(133b)는, 상기 제4 홈(134d)에 접하는 좌면을 포함하고, 상기 제1 스프링 지지대(132a)는, 상기 지지격자 스프링(131)의 좌면으로부터 연장되어 상기 제1 지지대(133a)의 우면에 연결되도록 형성되고, 상기 제2 스프링 지지대(132b)는, 상기 지지격자 스프링(131)의 우면으로부터 연장되어 상기 제2 지지대(133b)의 좌면에 연결되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
격자판(100)은 핵연료봉에 일정한 압력을 가하여 지지하도록 하는 지지격자 스프링(131)을 포함하는 복수의 격자판(100)을 포함한다. 상기 격자판(100)은 일반적으로 서로 수직하게 배열되어 격자 무늬를 형성할 수 있다.
상기 격자판(100) 중 일 방향으로 배치된 것이 제1 격자판(100), 타 방향으로 배치된 것이 제2 격자판(100)일 수 있다. 상기 격자판(100)에 의해 형성된 격자 무늬의 공간에 핵연료봉이 삽입된다.
상기 격자판(100)은 핵연료봉을 안정적으로 지지하기 위하여 핵연료봉과 접하도록 형성된다. 이를 위해 상기 격자판(100)은 핵연료봉에 일정한 압력을 가하면서 접하는 역할을 하는 지지격자 스프링(131)을 포함한다. 이때, 상기 지지격자 스프링(131)은 핵연료봉에 등각으로 접힐 수 있다.
상기 지지격자 스프링(131)은 격자판(100)의 중앙에 위치할 수 있다. 이는 핵연료봉을 안정적으로 지지하기 위함이다. 상기 격자판(100)은 상부 판체(110) 및 하부 판체(120)를 포함할 수 있으며, 상기 지지격자 스프링(131)은 상기 상부 판체(110) 및 하부 판체(120) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 상부 판체(110) 및 하부 판체(120) 사이에 스프링 판체(130)가 배치될 수 있으며, 상기 지지격자 스프링(131)은 상기 스프링 판체(130)에 포함될 수 있다.
상기 스프링 판체(130)는 제1 지지대(133a) 및 제2 지지대(133b)를 포함하며, 상기 제1 지지대(133a)의 일단은 상부 판체(110)와 연결되고, 상기 제1 지지대(133a)의 타단은 하부 판체(120)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2 지지대(133b)의 일단은 상부 판체(110)와 연결되고, 상기 제2 지지대(133b)의 타단은 하부 판체(120)와 연결될 수 있다. 상기 지지격자 스프링(131)은 상기 제1 지지대(133a) 및 제2 지지대(133b) 사이에 배치되고, 상기 상부 판체(110) 및 하부 판체(120) 사이에 배치된다.
상기 지지격자 스프링(131)은 핵연료봉에 등각으로 접하도록 핵연료봉의 형상을 따라 굴곡진 형상일 수 있다. 또한, 상기 지지격자 스프링(131)은 핵연료봉에 등각으로 접하기 위해 상기 상부 판체(110) 및 하부 판체(120)에 비하여 일면으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 핵연료봉이 상기 지지격자 스프링(131)에 등각으로 접하는 경우, 지지격자 스프링(131) 및 스프링 지지대가 변형하여 지지격자 스프링(131)이 핵연료봉의 표면에 안정적으로 접할 수 있다. 상기 지지격자 스프링(131)은 딤플의 돌출 방향에 대향하는 방향으로 돌출될 수 있으며, 핵연료봉과 직접 접촉되는 등각의 굴곡부를 포함할 수 있다. 상기 지지격자 스프링(131)의 등각의 굴곡부는 그 상단부 및 하단부가 중심을 향하여 내측으로 반원 형상의 곡면부가 형성될 수 있다. 즉, 상기 등각의 굴곡부는 핵연료봉과의 등각 접촉이 가능하기 위하여 핵연료봉과 동일한 중심점에서 곡룰 반경을 구비하도록 핵연료봉과 접촉하는 중심부가 원형 또는 타원형의 곡면으로 형성되고, 그 상, 하단부가 중심을 향하여 내측으로 반원 형상의 곡면부가 형성됨으로써 핵연료봉과의 접촉면적을 확장하고, 접촉 압력 분포를 균일하게 유지하게 함으로써 상기 스프링의 등각 곡면부와 접촉하는 핵연료봉 접촉부위에서 첨두 응력의 크기를 감소시킬 수 있다.
도시되지 않았으나, 상기 지지격자 스프링이 핵연료봉과 접하는 면은 복수의 오목부를 포함할 수 있다. 이를 통해, 상기 지지격자 스프링은 핵연료 운전조건인 수윤활 조건에서 냉각수의 저장 및 재공급을 하는 역할과 유체 역학적 동압력 포켓 현상(Hydrodynamic pressure pocket phenomenon)을 통하여 마찰 및 마모를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도시되지 않았으나, 지지격자 스프링이 핵연료봉과 접하는 면은 중심부에 형성된 홈을 포함할 수 있다. 이와 같은 특징을 통하여, 지지격자 스프링은 면 접촉된 핵연료봉 표면의 국부적인 열점(hot spot) 형성 및 국부 부식을 방지할 수 있다.
상기 지지격자 스프링(131)을 지지하고, 지지격자 스프링(131)이 핵연료봉을 안정적으로 지지할 수 있도록 하기 위해, 상기 지지격자 스프링(131)의 측면으로 연장되어 상기 제1 지지대(133a)와 연결되는 제1 스프링 지지대(132a) 및 상기 지지격자 스프링(131)의 측면으로 연장되어 상기 제2 지지대(133b)와 연결되는 제2 스프링 지지대(132b)가 배치된다.
도 1 내지 도 5에서 상기 제1 스프링 지지대(132a)는 상기 지지격자 스프링(131)의 좌면의 상부에 배치된 제1 제1 스프링 지지대 및 하부에 배치된 제2 제1 스프링 지지대를 포함하고, 상기 제2 스프링 지지대(132b)는 상기 지지격자 스프링(131)의 우면의 상부에 배치된 제1 제2 스프링 지지대 및 하부에 배치된 제2 제2 스프링 지지대를 포함하고, 상기 제1 제1 스프링 지지대 및 제2 제1 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링(131)의 좌면 및 제1 지지대(133a)의 우면 사이에서 사선 방향으로 배치되고, 상기 제1 제1 스프링 지지대, 제2 제1 스프링 지지대, 상기 지지격자 스프링(131)의 좌면 및 제1 지지대(133a)의 우면 사이에 사다리꼴 형상의 공간이 형성되고, 상기 제1 제2 스프링 지지대 및 제2 제2 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링(131)의 우면 및 제2 지지대(133b)의 좌면 사이에서 사선 방향으로 배치되고, 상기 제1 제2 스프링 지지대, 제2 제2 스프링 지지대, 상기 지지격자 스프링(131)의 우면 및 제2 지지대(133b)의 좌면 사이에 사다리꼴 형상의 공간이 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 핵연료봉의 지지격자체의 격자판(300) 및 그에 포함된 지지격자 스프링(331)을 도시한 것이다. 도 8을 참조하면, 상기 제1 스프링 지지대(332a)는 상기 지지격자 스프링(331)의 좌면의 상부에 배치된 제1 제1 스프링 지지대 및 하부에 배치된 제2 제1 스프링 지지대를 포함하고, 상기 제2 스프링 지지대(332b)는 상기 지지격자 스프링(331)의 우면의 상부에 배치된 제1 제2 스프링 지지대 및 하부에 배치된 제2 제2 스프링 지지대를 포함하고, 상기 제1 제1 스프링 지지대 및 제2 제1 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링(331)의 좌면 및 제1 지지대(333a)의 우면 사이에서 평행 방향으로 배치되고, 상기 제1 제1 스프링 지지대, 제2 제1 스프링 지지대, 상기 지지격자 스프링(331)의 좌면 및 제1 지지대(333a)의 우면 사이에 직사각형 형상의 공간이 형성되고, 상기 제1 제2 스프링 지지대 및 제2 제2 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링(331)의 우면 및 제2 지지대(333b)의 좌면 사이에서 평행 방향으로 배치되고, 상기 제1 제2 스프링 지지대, 제2 제2 스프링 지지대, 상기 지지격자 스프링(331)의 우면 및 제2 지지대(333b)의 좌면 사이에 직사각형 형상의 공간이 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 핵연료봉의 지지격자체에 포함된 지지격자 스프링(431)을 도시한 것이다. 도 9를 참조하면, 지지격자 스프링(431)의 스프링 좌면의 상하부에 각각 배치된 제1 지지대(432a) 외에 추가적인 지지대(432a')를 더 포함할 수 있다. 또한, 지지격자 스프링(431)의 스프링 우면의 상하부에 각각 배치된 제2 지지대(432b) 외에 추가적인 지지대(432b')를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 추가적인 지지대를 포함함으로써 지지격자 스프링(431)이 핵연료봉을 보다 안정적으로 지지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 핵연료봉의 지지격자체에 포함된 지지격자 스프링(531)을 도시한 것이다. 도 11을 참조하면, 지지격자 스프링(531)의 상부에 배치된 제1 지지대(532a) 및 제2 지지대(532b)의 측면 중 상부 홈(534a)와 접하는 면이 사선을 이루고 있어 상부 홈(534a)이 아래 방향으로 열린 U자 형상을 할 수 있다. 또한, 지지격자 스프링(531)의 하부에 배치된 제1 지지대(532a) 및 제2 지지대(532b)의 측면 중 하부 홈(534b)와 접하는 면이 사선을 이루고 있어 하부 홈(534b)이 U자 형상을 할 수 있다.
도 1 내지 도 5, 도 8 및 도 9에서 상부 판체(110, 310, 410) 및 하부 판체(120, 320, 420)는 적어도 일면에 돌출되도록 배치된 딤플(111, 311, 411, 121, 321, 421)을 더 포함할 수 있다. 상기 딤플(111, 311, 411, 121, 321, 421)은 상기 상부 판체(110, 310, 410) 및 하부 판체(120, 320, 420) 보다 돌출되도록 형성될 수 있다. 상기 딤플(111, 311, 411, 121, 321, 421)은 핵연료봉(25)과 동일한 곡률반경을 형성함에 따라 초기에 접촉이 등각(Conformal) 면접촉을 형성할 수 있다. 상기 딤플(111, 311, 411, 121, 321, 421)은 상기 지지격자 스프링(131, 331, 431)과 함께 핵연료봉을 지지하는 역할을 할 수 있다.
상기 격자판(100, 300, 400)의 지지격자 스프링(131, 331, 431) 및 딤플(111, 311, 411, 121, 321, 421)의 스프링력이 너무 작을 경우에는 핵연료봉(25)을 정해진 위치에 배열할 수 없어 핵연료봉(25)의 지지 건전성이 상실될 가능성이 있고, 너무 클 경우에는 핵연료봉(25)을 지지격자체로 삽입할 때 과도한 마찰 저항력으로 인하여 핵연료봉(25)의 표면에 긁힘과 같은 흠이 발생될 수 있으며, 원자로 운전 중 중성자 조사에 의한 핵연료봉의 길이방향 성장(Growth)을 적절히 수용할 수 없어 연료의 휨 현상을 유발시키는 문제점이 발생할 수 있다. 상기 딤플(111, 311, 411, 121, 321, 421)의 형상 및 돌출 정도는 이러한 문제점을 고려하여 설계될 수 있다. 상기 딤플(111, 311, 411, 121, 321, 421)이 돌출된 방향은 상기 지지격자 스프링(131)이 돌출된 방향과 반대일 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 핵연료봉의 지지격자체는 상기 스프링 지지대를 포함하기 때문에 핵연료봉의 지지 건전성을 향상시키고, 핵연료봉 사이의 냉각수 흐름이 막히는 현상을 최소화하고, 제조 비용을 감소시키고, 사용후 핵연료의 고방사능 폐기물의 양을 줄일 수 있고, 원자로심 내의 냉각수 압력 강하 수두를 감소할 수 있으며, 냉각수 펌프의 부하 감소 및 냉각수 펌프의 소요에 따른 전력 소비를 줄일 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 핵연료봉의 지지격자체를 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 도 6 및 도 7은 핵연료봉의 지지격자체를 도시한 것이다.
도 6 및 7에서 도시하고 있는 바와 같이, 지지격자체가 적용되는 핵연료집합체(2)는 상단고정체(11)와 하단고정체(12) 사이에 다수개의 안내관(13)이 배치되어 연결되는 구성으로 이루어질 수 있다. 여기서, 핵연료봉(25)들을 지지하는 지지격자체(10)는, 안내관(13)의 길이방향으로 일정한 간격을 두고 상기 안내관(13)과의 용접이나 기계적 체결을 통해 핵연료집합체(2)를 형성할 수 있다.
한편, 상기 지지격자체(10)는 핵연료집합체에서 통상 지르칼로이나 인코넬 합금으로 이루어질 수 있다. 상기 지지격자체(10)는 핵연료봉(25)들을 지지하는 핵연료봉셀과 안내관(13)이 삽입되는 안내관셀들이 포함될 수 있으며, 통상적으로 핵연료봉(25)은 핵연료봉셀에 있는 2개의 지지격자 스프링(131)과 상기 핵연료봉셀에서 상기 지지격자 스프링의 맞은편에 형성된 딤플과의 접촉에 의해서 지지된다.
이에 따라 핵연료봉(25)이 핵연료봉셀에서 지지되고 있을 경우 지지격자 스프링(131)은 변형을 받게 되고, 상기 지지격자 스프링(131)과 핵연료봉(25)의 접촉부위는 스프링력에 의한 접촉압력을 받게 된다. 지지된 핵연료봉의 진동이나 미끄러짐에 의해 지지격자 스프링의 접촉부에서 미소하게 상대운동을 할 경우에 발생하는 핵연료봉 프레팅 마멸 현상은 스프링력에 의한 접촉압력의 크기와 밀접하게 관련되어 있다. 따라서 접촉면적이 클 수록 스프링력에 의한 접촉압력의 크기는 줄어들어서 프레팅 마멸의 정도가 적게 일어나기 때문에 접촉면적을 크게 하는 지지격자 스프링 형상의 개발이 필요하며, 특히 핵연료봉 외주를 감싸는 형상인 등각(Conformal) 면접촉 형상으로 지지격자 스프링 접촉부 형상을 개발하는 것은 무결함 핵연료 개발을 위해 필요한 기술이다.
도 11은 종래의 격자판을 도시한 것이고, 도 12는 본 발명의 실시 예를 따르는 지지격자체에 포함되는 격자판을 도시한 것이다.
종래의 스프링 지지대는 지지격자 스프링으로부터 수직 방향으로 뻗어져 나가는 형상을 하고 있다. 즉, 스프링 지지대가 지지격자 스프링의 상부 및 하부에서 연장되어 상부 판체 및 하부 판체에 연결되었다. 이와 같은 구조에서는 핵연료봉을 지지하는 접촉부위의 크기(L)가 제한적이다. 상기 접촉부위의 크기(L)는 최대 크기(M)에 비하여 작은 값을 갖게 된다. 반면, 본원 발명의 실시 예를 따르는 핵연료봉의 지지격자체에 포함되는 스프링 지지대는 이와 달리, 지지격자 스프링(131)으로부터 수평 방향으로 연장되도록 배치됨으로써 핵연료봉을 지지하는 접촉부위(L')를 최대크기(M')까지 근접하게 확장시킬 수 있다. 지지격자 스프링의 상부면이 상부 판체의 하부면과 일치하도록 배치하면 L'=M' 까지 확장시킬 수 있고, 핵연료봉을 안정적으로 지지할 수 있다. 결국, L'≥L가 되기 때문에, 본 발명의 실시 예를 따르는 지지격자체는 종래의 지지격자체의 형상보다 더 넓은 접촉면적을 갖게 할 수 있다. 또한 이와 같이, 본 발명의 실시 예를 따르는 지지격자체는 유효높이를 증가시킬 수 있어서 지지격자체의 측면 충격강도를 획기적으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 지지격자 스프링으로 지지되는 핵연료봉의 지지건전성과 기타 성능을 향상시키는 장점이 있다.
상기 기재한 유효높이에 대하여 도 11 및 도 12를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 11에서 종래 지지격자체의 높이를 h1, 지지격자체의 중간에 위치하는 지지격자체의 결합 홈에서부터 지지격자 스프링의 측면에 형성된 홈의 일단까지 길이를 h2, 딤플의 상부에 있는 홈의 평면상에서 폭을 h3, 딤플의 하부에 있는 홈의 평면상에서 폭을 h4로 정의한다. 이 때, 종래 지지격자체의 유효높이 H1은 아래의 식으로 도출된다.
H1 = h1/2 - h2 - h3 - h4
도 12에서 본 발명의 실시 예를 따르는 지지격자체의 높이를 h1', 지지격자체의 중간에 위치하는 지지격자체의 결합 홈에서부터 지지대까지 길이를 h2', 딤플의 상부에 있는 홈의 평면상에서 폭을 h3', 딤플의 하부에 있는 홈의 평면상에서 폭을 h4'로 정의한다. 이 때, 본 발명의 지지격자체의 유효높이 H2 는 아래의 식으로 돌출된다.
H2 = h1'/2 - h2' - h3' - h4'
여기서 종래 및 본 발명의 지지격자체 높이 및 홈의 폭 등이 같다고 하면 즉, h1=h1', M=M', h3=h3', h4=h4'이면 h2가 h2'보다 크기 때문에 종래의 지지격자체의 유효높이 H1에 비하여 본 발명의 실시 예를 따르는 지지격자체의 유효높이 H2이 크다(H1 < H2). 따라서 본 발명의 지지격자체는 종래의 지지격자체에 비해서 핵연료봉 접촉면적이 월등히 크면서도(L < L') 지지격자체의 유효높이도 커서 결국은 지지격자체의 측면 충격강도도 향상되는 효과가 있어서 궁극적으로 핵연료집합체의 구조 건전성이 제고될 수 있다.
또한, 도 11 및 도 12를 참조하면, 종래의 지지격자체의 지지격자 스프링이 핵연료봉에 접촉하는 부위의 접촉 길이는 L인 반면, 본원 발명의 실시 예를 따르는 지지격자 스프링의 접촉 길이는 L'이고, 상기 L'는 L 비하여 월등히 긴 것을 알 수 있다. 종래의 지지격자체에서는 스프링 지지대가 지지격자 스프링의 상부에 배치되므로 지지격자 스프링의 최대 접촉 길이는 M에서 스프링 지지대의 길이를 뺀 거리에 해당하는 값을 최대 값으로 가질 수 있다. 반면, 본 발명의 실시 예를 따르는 지지격자체는 스프링 지지대가 지지격자 스프링의 측면에 배치되므로 지지격자 스프링의 길이 L'를 M'와 거의 동일한 정도까지 만들 수 있다. 따라서, 본 발명의 지지격자 스프링의 접촉 길이의 최대 값은 M'와 거의 동일할 수 있다(M' ≥ L' > L).
이와 같이, 본원 발명의 실시 예를 따르는 핵연료봉의 지지격자체는 원통형의 핵연료봉 표면을 더 넓은 접촉 면적으로 지지할 수 있다. 따라서 지지격자 스프링(131) 및 핵연료봉의 접촉부위에서 첨두 접촉응력 크기 감소하고, 지지격자 스프링(131)과 접촉하는 핵연료봉의 표면에서 마찰과 상대운동으로 인한 프레팅 마멸 저항성이 높아져서, 즉 프레팅 마멸이 적게 일어날 수 있다. 본 발명은 지지격자체 높이(h1 혹은 h1')를 증가시키지 않으면서도 종래 지지격자체에 비해 핵연료봉 접촉면적을 동등 혹은 우위(L'≥ L)에 있게 하고 동시에 지지격자체 유효높이도 동등 혹은 우위(H2 ≥ H1)이 있는 설계가 가능함으로써, 핵연료봉의 지지 건전성 및 핵연료집합체의 구조 건전성이 제고될 수 있다.
또한, 본원 발명의 실시 예를 따르는 핵연료봉의 지지격자체는 지지격자 스프링(131)의 측면에서 연장되므로, 스프링 지지대의 개수 및 위치를 보다 다양하게 설계할 수 있다. 이는 지지격자 스프링(131)의 측면의 길이를 상면 및 하면의 길이에 비해 길게 설계할 수 있기 때문이다. 따라서, 원통형인 핵연료봉을 안정적으로 지지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링(131)의 일 측면에 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 2 이상을 포함할 수 있다. 또한, 스프링 지지대의 형상도 도 1 내지 도 5에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.
또한, 본원 발명의 실시 예를 따르는 핵연료봉의 지지격자체는 제 1홈, 제 2홈으로 인하여 원통형인 핵연료봉의 길이 방향을 따라 외부로 흐르는 유체의 유로 막힘을 최소화할 수 있다. 이는 핵연료봉 길이 방향을 따라 외부로 흐르는 유체의 압력강하 수두(pressure drop head)를 낮게 하며, 핵연료 열수력 설계에서는 설계여유도(design margin)를 제고시킬 수 있다. 또한, 지지격자 스프링(131)이 형성된 곳의 수직 방향 및 수평 방향의 개구부가 있어서 지지격자 스프링(131)으로 지지되는 핵연료봉의 외부로 흐르는 유체(냉각수)의 흐름을 방해하지 않고 원활하게 흐르게 함으로서 스프링 구조물의 설치로 인한 유체의 흐름을 방해함으로써 발생하는 압력강하 수두를 줄일 수 있다.
또한 본 발명은 종래 지지격자체에 비하여 핵연료봉 접촉길이 및 격자판 유효높이를 동등 우위에 있게 하면서도 지지격자체 높이를 줄일 수 있다. 따라서, h1'< h1 원자로심내에서 지지격자체로 인한 냉각수 압력강하 수두를 낮출 수 있다. 이것은 원자로의 냉각수 기동펌프의 부하(load)를 줄여주어 원자로심의 냉각수 펌프 가동에 소요되는 전력소비를 줄일 수 있어서 원자력발전소의 경제성을 제고시킬 수 있다. 또한 상기와 같이 지지격자체 높이를 줄이게 되면 지지격자체 제조에 소요되는 재료의 양을 줄여서 핵연료 제조비를 낮출 수 있을 뿐 아니라 사용후 핵연료의 고방사능 물질의 배출 양도 줄일 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링(131)의 측면으로부터 연장되어 제1 지지대(133a) 및 제2 지지대(133b)와 연결되도록 배치되며, 상기 스프링 지지대는 사선 방향으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 스프링 지지대(132a)는 상기 지지격자 스프링(131)의 좌면 및 제1 지지대(133a)의 우면 사이에서 사선을 이루도록 연결되고, 상기 제2 스프링 지지대(132b)는 상기 지지격자 스프링(131)의 우면 및 제2 지지대(133b)의 좌면 사이에서 사선을 이루도록 연결될 수 있다.
도 13은 종래의 격자판(1100)에 포함되는 지지격자 스프링(1131)을 도시한 것이고, 도 14는 본 발명의 실시 예를 따르는 지지격자 스프링(131)의 경우, 핵연료봉에 의한 지지격자 스프링(131)의 변형을 도시한 것이고, 도 15는 종래의 지지격자 스프링(1131)의 경우, 핵연료봉에 의한 지지격자 스프링(1131)의 변형을 도시한 것이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 본원 발명의 실시 예를 따르는 핵연료봉의 지지격자체에 포함되는 지지격자 스프링(131)은, 종래의 지지격자 스프링(1131)에 비하여 접촉길이가 커짐으로써 핵연료봉을 넓은 면적으로 지지할 수 있고, 따라서 보다 안정적으로 접할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 핵연료봉의 지지격자체는 복수의 제1 격자판(100)이 일방향으로 연속하여 배치될 수 있다. 이 때, 이웃하여 형성된 제1 격자판(100)에 형성된 지지격자 스프링(131)은 서로 대향하는 방향으로 돌출될 수 있다. 이와 같이 형성함으로써 핵연료봉을 보다 안정적으로 지지할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100, 200, 300, 400, 500: 격자판
110, 310, 410, 510: 상부 판체
111, 311, 411, 511: 상부 판체의 딤플
120, 320, 420, 520: 하부 판체
121, 321, 421, 521: 하부 판체의 딤플
130, 330, 430, 530: 스프링 판체
131, 331, 431, 531: 지지격자 스프링
132a, 332a, 432a, 532a: 제1 스프링 지지대
132b, 332b, 432b, 532b: 제2 스프링 지지대
133a, 333a, 433a, 533a: 제1 지지대
133b, 333b, 433b, 533b: 제2 지지대
134a, 334a, 434a, 534a: 제1 홈
134b, 334b, 434b, 534b: 제2 홈
134c, 334c, 434c, 534c: 제3 홈
134d, 334d, 434d, 534d: 제4 홈
2: 핵연료집합체
10: 지지격자체
11: 상단고정체
12: 하단고정체
13: 안내관
25: 핵연료봉

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 제1 격자판; 및
    상기 제1 격자판과 직교 결합하는 제2 격자판을 포함하고,
    상기 제1 격자판은, 상부 판체, 하부 판체 및 상기 상부 판체 및 하부 판체의 사이에 배치된 스프링 판체를 포함하고,
    상기 스프링 판체는, 상기 상부 판체와의 사이에 배치된 제1 홈, 상기 하부 판체와의 사이에 배치된 제2 홈, 상기 상부 판체 및 하부 판체와 양 끝이 연결되도록 배치된 제1 지지대 및 제2 지지대, 상기 제1 지지대 및 제2 지지대 사이에 배치되고 상기 제1 지지대 및 제2 지지대에 이격하여 배치된 지지격자 스프링, 상기 지지격자 스프링 및 상기 제1 지지대 사이에 배치된 제3 홈, 상기 지지격자 스프링 및 상기 제2 지지대 사이에 배치된 제4 홈, 상기 지지격자 스프링 및 제1 지지대를 연결하는 제1 스프링 지지대 및 상기 지지격자 스프링 및 제2 지지대를 연결하는 제2 스프링 지지대를 포함하고,
    상기 지지격자 스프링은, 상기 제1 홈에 접하는 상면, 상기 제2 홈에 접하는 하면, 상기 제3 홈에 접하는 좌면 및 상기 제4 홈에 접하는 우면을 포함하고,
    상기 제1 지지대는, 상기 제3 홈에 접하는 우면을 포함하고,
    상기 제2 지지대는, 상기 제4 홈에 접하는 좌면을 포함하고,
    상기 제1 스프링 지지대는, 상기 지지격자 스프링의 좌면으로부터 연장되어 상기 제1 지지대의 우면에 연결되도록 형성되고,
    상기 제2 스프링 지지대는, 상기 지지격자 스프링의 우면으로부터 연장되어 상기 제2 지지대의 좌면에 연결되도록 형성된 것을 특징으로 하는 핵연료봉의 지지격자체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 좌면 및 제1 지지대의 우면 사이에서 사선을 이루도록 연결되고, 상기 제2 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 우면 및 제2 지지대의 좌면 사이에서 사선을 이루도록 연결된 것을 특징으로 하는 핵연료봉의 지지격자체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 좌면의 상부에 배치된 제1 제1 스프링 지지대 및 하부에 배치된 제2 제1 스프링 지지대를 포함하고,
    상기 제2 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 우면의 상부에 배치된 제1 제2 스프링 지지대 및 하부에 배치된 제2 제2 스프링 지지대를 포함하고,
    상기 제1 제1 스프링 지지대 및 제2 제1 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 좌면 및 제1 지지대의 우면 사이에서 사선 방향으로 배치되고, 상기 제1 제1 스프링 지지대, 제2 제1 스프링 지지대, 상기 지지격자 스프링의 좌면 및 제1 지지대의 우면 사이에 사다리꼴 형상의 공간이 형성되고,
    상기 제1 제2 스프링 지지대 및 제2 제2 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 우면 및 제2 지지대의 좌면 사이에서 사선 방향으로 배치되고, 상기 제1 제2 스프링 지지대, 제2 제2 스프링 지지대, 상기 지지격자 스프링의 우면 및 제2 지지대의 좌면 사이에 사다리꼴 형상의 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 핵연료봉의 지지격자체.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 좌면의 상부에 배치된 제1 제1 스프링 지지대 및 하부에 배치된 제2 제1 스프링 지지대를 포함하고,
    상기 제2 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 우면의 상부에 배치된 제1 제2 스프링 지지대 및 하부에 배치된 제2 제2 스프링 지지대를 포함하고,
    상기 제1 제1 스프링 지지대 및 제2 제1 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 좌면 및 제1 지지대의 우면 사이에서 평행하게 연장되어 배치되고, 상기 제1 제1 스프링 지지대, 제2 제1 스프링 지지대, 상기 지지격자 스프링의 좌면 및 제1 지지대의 우면 사이에 직사각형 형상의 공간이 형성되고,
    상기 제1 제2 스프링 지지대 및 제2 제2 스프링 지지대는 상기 지지격자 스프링의 우면 및 제2 지지대의 좌면 사이에서 평행하게 연장되어 배치되고, 상기 제1 제2 스프링 지지대, 제2 제2 스프링 지지대, 상기 지지격자 스프링의 우면 및 제2 지지대의 좌면 사이에 직사각형 형상의 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 핵연료봉의 지지격자체.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 지지격자 스프링이 핵연료봉과 접하는 면은 핵연료봉에 등각으로 접하도록 형성된 것을 특징으로 하는 핵연료봉의 지지격자체.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 지지격자 스프링이 핵연료봉과 접하는 면은 복수의 오목부를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료봉의 지지격자체.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 지지격자 스프링이 핵연료봉과 접하는 면은 중심부에 형성된 하나의 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료봉의 지지격자체.
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