KR101769179B1 - 최적화된 플라워 튜브 및 최적 향상된 그리드 구성 - Google Patents

최적화된 플라워 튜브 및 최적 향상된 그리드 구성 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직경을 갖는 일반적으로 원통형 연료봉(28)을 갖는 핵 연료 어셈블리(20)를 위한 지지 그리드(26)에 관한 것이고, 지지 그리드(26)는 복수의 외부 스트랩(44) 및 복수의 튜블러 부재(50) 및/또는 나선형 프레임 부재(70)를 갖는 프레임 어셈블리(40)를 포함한다. 튜블러 부재(50)/나선형 프레임 부재(70)는 인접한 나선형 프레임 부재(70) 및 더 작은 직경을 갖는 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)와 접촉하도록 구조화된 접촉부(54, 55)를 가진다. 더 작은 직경은 일반적으로 연료봉(28) 직경에 상응하고, 그래서 나선형 프레임 부재(70)가 배치된 연료봉이 나선형 연료봉 접촉부(52)에서 내부 나선형 프레임 부재(70)에 맞물릴 수 있다. 나선형 연료봉 접촉부(52)는 가변 피치를 가질 수 있다.

Description

최적화된 플라워 튜브 및 최적 향상된 그리드 구성{OPTIMIZED FLOWER TUBES AND OPTIMIZED ADVANCED GRID CONFIGURATIONS}
이것은 '나선형으로 홈이 새겨진 튜블러 연료봉 지지부'(HELICALLY FLUTED TUBULAR FUEL ROD SUPPORT)로 명명된 2005년 1월 11일에 출원된 미국특허출원 제 11/033,434호에 대한 35 U.S.C §119(e) 하의 우선권을 주장하는 부분 계속 출원이다.
본 발명은 핵 원자로 연료 어셈블리 그리고 더 구체적으로 연료봉을 지지하기 위한 어레이에 관한 것이고, 어레이, 또는 지지 어셈블리는 그리드와 같은 프레임 어셈블리를 형성하는 실질적으로 평평한 부재의 매트릭스 및 복수의 나선형으로 홈이 새겨진 튜블러 부재로 구성되고 나선형 부분은 가변 피치를 가질 수 있다.
일반적인 가압수형 원자로(PWR)에서, 원자로 노심은 다수의 일반적으로 수직으로, 연신된 연료 어셈블리로 구성된다. 연료 어셈블리는 복수의 연료봉을 지지하도록 구조화된 지지 그리드를 포함한다. 연료 어셈블리는 상부 노즐, 바닥 노즐, 복수의 지지 그리드 및 중간 플로우 믹싱 그리드, 및 복수의 딤블 튜브를 포함한다. 지지 그리드는 상부 노즐과 바닥 노즐 사이에 수직으로 연장하는 복수의 연신된 딤블 튜브에 부착된다. 딤블 튜브는 일반적으로 제어봉, 플러깅 디바이스, 또는 계장(instrumentation)을 그 안에 수용한다. 연료봉은 일반적으로 원통형 금속 튜브로 덮인 핵 연료를 포함한다. 일반적으로, 물은 바닥 노즐을 통해 연료 어셈블리로 들어가고 연료 어셈블리를 통해 수직으로 위로 통과한다. 물이 연료봉을 지나감에 따라서, 물은 매우 상승된 온도로 상부 노즐을 빠져나갈 때까지 가열된다.
지지 그리드는 원자로 노심에 연료봉을 위치시키고, 연료봉 진동에 저항하고, 연료봉을 위한 측면 지지를 제공하고, 그리고 어느 정도까지, 종방향 움직임에 대해서 연료봉을 수직으로 억제하도록 사용된다. 종래의 지지 그리드 설계의 하나의 유형은 그 안에 연료봉을 개별적으로 수용하는 복수의 거친 사각형 셀을 갖는 에그-크레이트(egg-crate) 구성을 함께 형성하는 복수의 개재된 스트랩을 포함한다. 딤블 튜브의 구성에 따라서, 딤블 튜브는 그 안에 연료봉을 수용하는 이들과 동일하게 크기화된 셀에 수용될 수 있거나, 또는 개재된 스트랩에 형성된 상대적으로 더 큰 딤블 셀에 수용될 수 있다.
스트랩은 평평한 부재의 양 측면 중 어느 하나로부터 수직으로 연장하는 복수의 상대적으로 순응하는 스프링 및 상대적으로 강성인 딤플을 갖는 일반적으로 평평하고, 연신된 부재이다. 스트랩에서 슬롯은 인접한 스트랩과의 인터록킹 맞물림에 영향을 미치고, 그로써 일반적으로 사각형 셀을 형성하는 "수직" 스트랩 및 "수평" 스트랩의 그리드를 생성하도록 사용된다. 스프링 및 딤플의 위치는 각각의 셀이 일반적으로 두 개의 인접한 측면의 각각 상에 스프링을 가지도록 구성된다. 스프링에 대향하는 셀의 측면의 각각 상에는, 일반적으로 두 개의 딤플이 있다. 스프링은 연료봉이 스프링에 의해 딤플에 대해 바이어스되도록 딤플에 대향해서 배치되어야만 한다. 각각의 셀의 스프링 및 딤플은 셀을 통해 연장하는 각각의 연료봉에 맞물리고 그로써 각각의 셀에서의 여섯 개의 포인트(두 개의 스프링 및 네 개의 딤플)에서 연료봉을 지지한다. 바람직하게, 각각의 스프링 및/또는 딤플은 일반적으로 연료봉과 동일한 반경을 갖는 아치형의, 오목한 플랫폼을 포함한다. 이러한 오목한 플랫폼은 연료봉의 측면 상의 방사상 하중을 분산시키는 것을 돕는다. 외주변(perimeter) 스트랩은 하나의 측면으로부터 연장하는 스프링 또는 딤플을 갖고 그리드에 힘 및 강성을 전하도록 그리드의 내부 스트랩을 주변적으로 둘러싼다. 조립 동안, 스트랩은 각각의 셀이 적합한 위치에서 스프링 및 딤플을 갖는 것을 보장하도록 소정 구성으로 조립되어야만 한다. 그러한 바와 같이, 선행 기술 프레임 어셈블리의 조립은 시간 소모적인 작업이다. 더 쉽게 구조화되는 지지 어셈블리를 갖는 것이 유리할 수 있다.
스트랩은 연료봉과 물 사이의 대류 열 교환을 촉진하도록 원자로 내의 물의 믹싱을 용이하게 하는 그 위에 형성된 하나 이상의 믹싱 베인을 포함할 수 있다. 원자로 노심 내의 상승된 온도, 압력, 및 다른 플루이드 속도에 따른 이러한 모션은 그리드와 연료봉 사이에 진동을 야기하는 경향이 있다. 스트랩의 적합한 포지셔닝과 함께, 믹싱 베인이 적합한 위치에 배치되는 것을 보장하도록 케어가 사용되어야만 한다. 부가적으로, 믹싱 베인에 영향을 미치는 수류의 작용은 압력 용기에서 압력 강하를 야기하고 프레임 어셈블리에 토크를 생성하지만, 둘 중 어느 것도 바라는 바가 아니다.
그리드가 연료 셀 내의 연료봉을 지지하기 때문에, 그들 사이의 그러한 진동은 연료봉의 프렛팅(fretting)을 초래할 수 있다. 그러한 프렛팅은, 만일 충분히 심각하다면, 원자로 내의 물의 결과적인 핵 오염물로 연료봉 클래딩의 브리치(breach)를 초래할 수 있다.
그리드와 연료봉 사이의 프렛팅 마모를 최소화하는 한편 원자로 노심을 통한 물의 혼류(mixed flow)를 유지하도록 설계된 개선된 그리드를 제공하는 것이 요구된다. 쉽게 조립되는 지지 어셈블리를 갖는 것 역시 요구된다.
본 발명의 목적은 앞서 언급된 선행기술이 지닌 문제를 극복하는 핵 연료 어셈블리를 위한 지지 그리드를 제공하는 것이다.
이들 요구 그리고 다른 것들이 핵 연료 어셈블리를 위한 지지 그리드를 제공하는 본 발명에 의해 충족되고, 여기서 연료봉은 일반적으로 직경을 갖는 원통형 연료봉이고, 지지 그리드는 각각의 셀이 적어도 하나의 측벽과 폭을 갖는 복수의 일반적으로 균일한 셀을 갖는 프레임 어셈블리, 및 적어도 하나의 일반적으로 원통형 튜블러 부재 또는 나선형 프레임 부재를 포함한다. 튜블러 부재/나선형 프레임 부재는 더 큰 직경을 갖는 셀 접촉부 및 더 작은 직경을 갖는 적어도 하나의 홈이 새겨진 나선형 연료봉 접촉부를 가진다. 여기에 사용된 바와 같은, "연료봉 접촉부"는 일반적으로 연료봉인 실린더 주위로 적어도 부분적으로 연장하는 아치형 라인이나 그것으로 한정되지 않는다. 셀 접촉부 및 연료봉 접촉부는 트랜지션부에 의해 연결된다. 더 큰 직경은 일반적으로 셀 폭에 상응하고, 더 작은 직경은 일반적으로 연료봉 직경에 상응한다. 이러한 구성에서, 튜블러 부재에 배치된 연료봉은 내부 직경에 맞물릴 수 있다. 셀 접촉부가 적어도 하나의 측벽에 맞물리도록 튜블러 부재는 복수의 일반적으로 사각형 셀 중 하나의 셀에 배치된다. 이 방식으로, 연료봉은 나선형 연료봉 접촉부에 의해 홀딩되고 튜블러 부재는 프레임 어셈블리에 의해 홀딩된다.
바람직한 실시예에서, 나선형 연료봉 접촉부가 연료봉에 인접한 측면 및 셀 벽에 인접한 측면 모두 상에 나선형 형상을 갖는 통로를 형성하도록 튜블러 부재는 균일한 두께의 벽을 가진다. 이들 나선형 형상 통로는 믹싱 베인이 요구되지 않도록 물을 혼합하는 역할을 한다. 나선형 형상 통로를 사용하는 적어도 두 개의 이점이 있다; 첫째로, 수류가 형성된 통로에 영향을 미치지 않고, 그래서 믹싱 구조에 의해 생성되는 최소 압력 강하가 있다. 두 번째로, 선택된 셀에서 나선형 통로의 방향에 역행하는 것에 의해, 프레임 어셈블리 상에 가해지는 토크의 양이 제어될 수 있다.
나선형 연료봉 접촉부는 다양한 구성으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 360도의 각의 변위를 갖는, 즉, 튜블러 부재 주위로 360도 연장하는 단일(또는 다중) 나선형 연료봉 접촉부를 가질 수 있다. 그러나, 일반적인 셀의 상대적으로 짧은 높이를 고려할 때, 나선형 연료봉 접촉부의 피치(방사상 거리/높이)는 너무 클 수 있고 그로써 통로의 나선형 부분을 통한 수류을 제한할 수 있다. 대안적으로, 각각이 튜블러 부재 주위로 180도 연장하는 적어도 두 개의 나선형 연료봉 접촉부가 있을 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 각각이 튜블러 부재 주위로 90도 연장하는 네 개의 나선형 연료봉 접촉부가 있다. 이들 예시들이 나선형 핵 연료봉 접촉부의 수(N) 및 360과 등가인 각의 변위(A)를 사용하는 반면에(N*A=360), 이것은 요구되지 않는다. 즉, 사실상 나선형 연료봉 접촉부(들)의 임의의 수가 임의의 각의 변위와 함께 사용될 수 있다. 대칭적인 나선형 접촉부가 바람직하지만, 나선형 접촉부는 비대칭 나선일 수 있다는 것이 더 언급된다; 즉 피치는 튜블러 부재에 따라서 변할 수 있다. 예를 들어, 튜블러 부재, 또는 나선형 프레임 부재는 제 1의 축 부분 및 제 2의 축 부분을 가질 수 있다. 나선형 접촉부는 축 부분 둘 모두에 걸쳐 연장한다. 나선형 접촉부는 제 1 축 부분에서 제 1 피치 및 제 2 축 부분에서 제 2 피치를 가질 수 있다.
튜블러 부재는, 바람직하게, 셀 접촉부와 나선형 연료봉 접촉부 사이에 평활한 트랜지션을 가진다. 네 개의 나선형 연료봉 접촉부가 있고, 튜블러 부재의 형상은 네 개의 꽃잎을 갖는 꽃의 외주변과 유사하다. 대안적으로, 튜블러 부재는 프레임 어셈블리의 벽 및/또는 연료봉에 맞물리도록 구조화된 연장된 플랫폼 단면을 포함할 수 있다. 플랫폼이 있고, 트랜지션 단면은 일반적으로 날카로운 커브일 것이다. 또 다른 실시예에서, 트랜지션부의 길이의 더 큰 부분은 일반적으로 평평하고 단부는 날카롭게 각이 있다.
프레임 어셈블리는 일반적으로 핵 연료봉을 포함하도록 구조화되는 복수의 셀을 포함한다. 위에 언급된 바와 같이, 일부 셀은 딤블 봉 또는 다른 디바이스를 포함하도록 적응된다. 그러나, 비(non)-연료봉 셀은 본 발명과 무관하므로, 언급되었지만, 이후에 논의되지 않을 것이다. 바람직한 실시예에서, 프레임 어셈블리는 두 개의 인터록킹된 세트, "수직" 세트 및 "수평" 세트에 배치된 복수의 실질적으로 평평하고, 연신된 스트랩 부재로 구성된다. 스트랩 부재의 수직 세트는 수평 스트랩 부재에 대해 일반적으로 수직 배치된다. 또한, 각각의 세트에서 스트랩 부재는 일반적으로 균등하게 이격된다. 이러한 구성에서, 셀은 일반적으로 사각형이다. 대안적인 실시예에서, 프레임 어셈블리는 바람직하게 90도 간격으로 함께 용접되는 나선형 프레임 부재로 구성된다.
본 발명은 그리드와 연료봉 사이의 프렛팅 마모를 최소화하는 한편 원자로 노심을 통한 물의 혼류를 유지하도록 설계된 개선된 핵 연료 어셈블리를 위한 지지 그리드를 제공한다. 또한 본 발명의 지지 어셈블리는 쉽게 조립될 수 있다.
본 발명의 또 다른 이해는 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때 바람직한 실시예에 관한 다음의 설명으로부터 얻어질 수 있고, 여기서:
도 1은 종래의 핵 연료 어셈블리의 입면도이다.
도 2는 "수직" 스트랩 및 "수평" 스트랩을 나타내는 프레임 어셈블리의 평면도이다.
도 3은 프레임 어셈블리의 등측도이다.
도 4는 지지 그리드의 상세도이다.
도 5는 네 개의 연료봉 접촉부를 갖는 튜블러 엘리먼트의 등측도이다.
도 6은 연료봉을 갖는 셀에 배치된 네 개의 연료봉 접촉부를 갖는 튜블러 엘리먼트의 등측도이다.
도 7은 셀에 인접한 단일 접촉부를 갖는 튜블러 엘리먼트의 등측도이다.
도 8은 두 개의 연료봉 접촉부를 갖는 튜블러 엘리먼트의 등측도이다.
도 9는 두 개의 연료봉 접촉부를 갖는 튜블러 엘리먼트의 대안적인 등측도이다.
도 10은 튜블러 프레임 부재로 구성된 프레임 어셈블리의 일부의 평면도이다.
도 11은 정렬된 튜블러 프레임 부재로 구성된 프레임 어셈블리의 일부의 평면도이다.
도 12는 튜블러 프레임 부재에서 튜블러 부재의 상세 평면도이다.
도 13은 나선형 프레임 부재로 구성된 프레임 어셈블리의 상세 평면도이다.
도 14는 셀 접촉부에서 플랫폼을 갖는 튜블러 부재의 상세 평면도이다.
도 15는 연료봉 접촉부에서 플랫폼을 갖는 튜블러 부재의 상세 평면도이다.
도 16은 셀 접촉부와 연료봉 접촉부에서 플랫폼을 갖고, 평평한 트랜지션부를 갖는 튜블러 부재의 상세 평면도이다.
도 17은 나선형 접촉부가 가변 피치를 갖는 튜블러 부재의 도식화된 측면도이다.
도 18은 튜블러 부재가 프레임 어셈블리보다 더 짧은 지지 그리드의 횡-단면도이다.
도 19a 및 도 19b는 두 개의 튜블러 부재의 등측도로서, 여기서 나선형 접촉부의 트위스트는 도 19a에서 시계방향이고 도 19b에서는 반시계방향이다.
도 20은 프레임 어셈블리가 스트랩 부재와 튜블러 프레임 부재를 포함하는 대안적인 실시예의 평면도이다.
도 21은 동일하게 각지게 배치된 나선형 접촉부를 갖는 튜블러 부재의 등측도이다.
여기에 사용된 바와 같은, "상부(upper)" 및 "하부(lower)"와 같은, 그러나 그것으로 한정되지 않는 방향성 용어는 도면에 도시된 바와 같은 컴포넌트에 관한 것이고 청구항에 대해 한정하지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 핵 원자로를 위한 연료 어셈블리(20)가 있다. 연료 어셈블리(20)는 바닥에 입구 및 상부에 출구를 갖는 물 용기(미도시)에 배치된다. 연료 어셈블리(20)는 원자로(미도시)의 노심 영역에서 하부 노심 플레이트(미도시) 상의 연료 어셈블리(20)를 지지하기 위한 하부 단부 구조 또는 바닥 노즐(22); 바닥 노즐(22)로부터 상향 돌출하는, 다수의 종방향으로 연장하는 제어봉 가이드 튜브, 또는 딤블(24); 가이드 딤블(24)을 따라 축방향으로 이격된 복수의 횡방향 지지 그리드(26); 그리드(26)에 의해 횡방향으로 이격되고 지지되는 연신된 연료봉(28)의 조직화된 어레이; 어셈블리의 중심에 위치된 계장 튜브(30); 및 어셈블리 컴포넌트를 손상시키지 않고 종래적으로 핸들링되는 것이 가능한 일체형 어셈블리를 형성하도록 종래의 방법으로 가이드 딤블(24)의 상부 단부에 부착된 상부 단부 구조 또는 상부 노즐(32)을 포함한다. 바닥 노즐(22) 및 상부 노즐(32)은 그로부터 열 에너지를 수용하도록 다양한 연료봉(28)을 따라서 위로 통과하도록 물과 같은 유체 냉각재의 상향 종방향 흐름을 위한 흐름 개구부(미도시)를 갖는 단부 플레이트(미도시)를 가진다. 연료봉(28) 가운데 냉각재의 믹싱을 촉진하기 위해서, 일반적으로 도면부호(34)에 의해 나타나는 믹싱 베인 그리드 구조가 한 쌍의 지지 그리드(26) 사이에 배치되고 가이드 딤블(24) 상에 장착된다.
상부 노즐(32)은 인클로저 또는 하우징을 형성하는 그것의 주변 에지에 고정되는 직립(upstanding) 측벽을 갖는 횡방향으로 연장하는 어댑터 플레이트(미도시)를 포함한다. 환형 플랜지(미도시)가 측벽의 상부에 고정된다. 상향 냉각재 흐름에 의해 야기된 연료 어셈블리의 유압식 리프팅을 방지하는 한편, 노심 유도된 열 팽창 및 그와 유사한 것으로 인한 연료 어셈블리 길이에서의 변경을 허용하도록 종래의 방법으로 상부 노심 플레이트(미도시)와 협력하는 판 스프링(36)(도 1에 도시된 것 중 하나뿐임)이 이러한 플랜지에 적합하게 클램핑된다. 방사상으로 연장하는 플루크(flukes)를 갖는 종래의 봉 클러스터 제어 어셈블리(38)가 상부 노즐(32)의 측벽에 의해 형성된 개구부 내에 배치되고, 공지된 방법으로 제어봉 가이드 딤블(24)에서 제어봉을 수직으로 이동시키도록 제어봉의 상부 단부에 연결된다. 연료 어셈블리(20)를 형성하기 위해, 지지 그리드(26) 및 믹싱 베인 그리드 구조(34)가 미리결정된 축방향으로 이격된 위치에서 종방향으로 연장하는 가이드 딤블(24)에 부착된다. 바닥 노즐(22)이 가이드 딤블(24)의 하부 단부에 적절하게 부착되고 그런 후에 상부 노즐(32)이 가이드 딤블(24)의 상부 단부에 부착된다. 그런 후에 연료봉(28)이 그리드(26) 및 그리드 구조(34)를 통해 삽입된다. 연료봉(28)은 일반적으로 직경을 갖는 연신된 실린더이다. 연료 어셈블리(20)에 관한 더 구체적인 설명을 위해, 미국 특허 제 4,061,536에 대한 참조가 이루어져야 한다.
도면에 묘사된 연료 어셈블리(20)는 연료봉 어레이 내에 전략적으로 배열된 제어봉 가이드 딤블(24)을 갖는 연료봉(28)의 사각형 어레이를 갖는 유형이다. 또한, 바닥 노즐(22), 상부 노즐(32), 및 그와 유사한 지지 그리드(26)는 일반적으로 횡단면에서 사각형이다. 도면에 나타나는 소정 연료 어셈블리(20)가 도시의 목적만을 위해서라는 점에서, 노즐 또는 그리드의 형상, 또는 연료봉(28)과 가이드 딤블(24)의 수와 구성 중 어느 것도 한정해서는 안 되며, 본 발명이 구체적으로 도시된 것들과는 다른 형상, 구성, 및 배열에 동일하게 적용가능하다는 것이 이해되어야만 한다.
예를 들어, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 지지 그리드(26)는 프레임 어셈블리(40) 및 일반적으로 원통형 튜블러 부재(50)인 적어도 하나의 연료봉 지지부(51)를 포함한다. 프레임 어셈블리(40)는 셀 벽(43)에 의해 형성된 복수의 셀(42)을 포함한다. 각각의 셀(42)은 문자 "w"에 의해 나타나는 바와 같이 폭을 가진다. 하나의 실시예에서, 셀(42)과 셀 벽(43)은 두 개의 인터록킹된 세트, 수직 세트(46) 및 수평 세트(48)에 배치된 복수의 실질적으로 평평하고, 연신된 스트랩 부재(44)로부터 형성된다. 스트랩 부재(44)의 수직 및 수평 세트(48)에서 스트랩 부재(44)는 서로에 대해 일반적으로 수직이다. 부가적으로, 각각의 세트에서 스트랩 부재(44)는 일반적으로 균등하게 이격된다. 이러한 구성에서, 스트랩 부재(44)는 일반적으로 사각형 셀(42A)을 형성한다. 따라서, 각각의 셀(42A)은 서로에 대해 수직이고 셀(42A)의 중심을 통해 연장하며 셀 벽(43)과 수직으로 교차하는 두 개의 정상 축 "n1" 및 "n2"는 물론, 서로에 대해 수직이고 셀(42A)의 모서리를 통해 연장하는 두 개의 대각선 축 "d1" 및 "d2"를 가진다. 두 개의 정상 축이 통과하는 셀 벽(43) 상의 포인트는 셀 벽(43)과 셀(42)의 중심 사이의 가장 가까운 포인트, "cp"이다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 프레임 어셈블리(40)는 또한 문자 "h"에 의해 나타나는 높이를 갖고, 그 높이는 프레임 어셈블리(40)의 폭 또는 길이보다 실질적으로 작다. 또한, 프레임 어셈블리(40)는 상부 측면(47) 및 바닥 측면(49)을 가진다. 본 발명의 스트랩 부재(44)는 선행 기술의 스트랩 부재가 그러한 바와 같이 스프링 및 딤플과 같은 돌기를 포함하지 않는다는 것이 주목할만 하다. 추가적인 지지 구조의 생략은 프레임 어셈블리(40)의 구조를 매우 쉽게 한다.
지지 그리드(26)의 튜블러 부재(50)가 도 4 및 도 5에 도시된다. 튜블러 부재(50)는 적어도 하나의 나선형의 홈이 새겨진 부분 또는 연료봉 접촉부(52), 셀 접촉부(54), 및 그들 사이에 배치된 트랜지션부(56)를 포함한다. 도 4-6에 도시된 바와 같이, 튜블러 부재(50)는 네 개의 연료봉 접촉부(52)를 갖고, 그것은 바람직한 실시예이다. 다른 구성은 아래에 논의된다. 셀 접촉부(54)는 일반적으로 언급된 셀 폭에 상응하는 더 큰 직경을 갖고 셀(42)에 적절하게 맞물리도록 구조화된다. 연료봉 접촉부(52)는 일반적으로 언급된 연료봉(28) 직경에 상응하는 더 작은 직경을 가진다. 따라서, 튜블러 부재(50)는 셀(42)에 배치될 수 있고 연료봉(28)은 튜블러 부재(50)에 배치될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 튜블러 부재(50)는 균일한 두께를 갖는 소재로 구성된다. 따라서, 나선형 연료봉 접촉부(52)는 튜블러 부재(50)의 외부 측면과 셀 벽(43) 사이에 외부 통로(60)를 형성한다. 부가적으로, 연료봉(28)으로부터 이격된 셀 접촉부(54)는 내부 통로(62)를 형성한다. 외부 또는 내부 통로(60, 62)를 통해 흐르는 물이 나선형 연료봉 접촉부(52)의 형상에 의해 영향받고 물이 혼합된다.
튜블러 부재(50)는 임의의 정도의 피치를 가질 수 있는 임의의 수의 나선형 연료봉 접촉부(52)로 구조화될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 튜블러 부재(50)는 튜블러 부재(50) 주위로 360도 연장하는 단일 나선형 연료봉 접촉부(52)를 가진다. 도 8에 도시된 바와 같이, 튜블러 부재(50)는 각각이 튜블러 부재(50) 주위로 180도 연장하는 두 개의 나선형 연료봉 접촉부(52)를 가진다. 도 9에 도시된 바와 같이, 튜블러 부재(50)는 각각이 튜블러 부재(50) 주위로 360도 연장하는 두 개의 나선형 연료봉 접촉부(52)를 가진다. 위에 언급된 바와 같이, 도 5는 각각이 튜블러 부재(50) 주위로 90도 연장하는 네 개의 나선형 연료봉 접촉부(52)를 갖는 튜블러 부재(50)를 나타낸다. 바람직하게, 나선형 연료봉 접촉부(52)는 튜블러 부재(50) 주위로 균등하게 이격되지만, 이것은 요구되지 않는다. 피치는 바람직하게 0.001 내지 20.0이다.
이들 실시예는 나선형 연료봉 접촉부(52)의 수(N) 및 360도 또는 복수의 360도와 등가인 각의 변위(A)를 사용한다. 이러한 구성은 특히 사각형 셀(42A)에서의 사용을 위해 적응된다. 즉, 셀 접촉부(54)는 셀 벽(43) 상의 가장 가까운 포인트에서만 셀 벽(43)에 접촉할 것이다. 다른 포인트, 예를 들어, 셀(42A)의 모서리에서, 셀 접촉부(54)인 더 큰 직경의 튜블러 부재(50)는 셀 벽(43)에 접촉하지 않을 것이다. 따라서, 도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 각각이 튜블러 부재(50) 주위로 90도 연장하는 네 개의 균등하게 이격된, 나선형 연료봉 접촉부(52)가 있고, 각각이 나선형 연료봉 접촉부(52) 사이에 배치되는 네 개의 상응하는 셀 접촉부(54)가 있다. 튜블러 부재(50)와 셀 벽(43) 사이의 최대량의 표면 영역 접촉을 보장하기 위해, 튜블러 부재(50)에는 일반적으로 셀의 상부 측면(47)에 대각선 축을 따라 정렬되는 그리고 셀의 바닥 측면(49)에 다른 대각선 축을 따라 정렬되는 각각의 나선형 연료봉 접촉부(52)가 배치된다. 이 방향으로, 셀 접촉부(54)가 상부 측면(47)에 그리고 바닥 측면(49)에 셀 벽(43) 가장 가까운 포인트를 따라 정렬된다. 유사한 구성이 임의의 형상의 셀(42)로 구성될 수 있다. 즉, 나선형 연료봉 접촉부(52)의 수(N)는 바람직하게 셀(42)에 대한 측면(S)의 수와 등가이고, 각의 변위(A)는 바람직하게 360 도(degrees)/S이다. 따라서, 튜블러 부재에는 일반적으로 셀의 상부 측면(47)에 셀(42)의 모서리를 통과하는 축을 따라 정렬되고 셀의 바닥 측면(49)에 셀(42)의 모서리를 통과하는 다른 축을 따라 정렬되는 각각의 나선형 연료봉 접촉부(52)가 위치될 수 있다. 따라서, 셀 접촉부(54)는 상부 측면(47)에 그리고 바닥 측면(49)에 셀 벽(43) 가장 가까운 포인트를 따라 정렬된다.
또 다른 실시예에서, 프레임 어셈블리(40)는 복수의 연결된 튜블러 프레임 부재(70)에 의해 형성된 복수의 원통형 셀(42B)을 포함한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 프레임 어셈블리(40)는 복수의 밀도있게 팩킹된 튜블러 프레임 부재(70)를 가질 수 있으나, 도 11에 도시된 바와 같이, 정렬된 튜블러 프레임 부재(70)의 패턴이 바람직하다. 즉, 튜블러 프레임 부재(70)가 각각의 튜블러 프레임 부재(70)의 외주변 주위로 90도 간격으로 서로에 결합된다. 튜블러 부재(50)가 원통형 셀(42B) 내에 배치된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 튜블러 부재(50)와 원통형 셀(42B)의 조합은 연료봉(28)과 튜블러 부재(50) 사이의 내부 통로(62) 및 튜블러 부재(50)와 튜블러 프레임 부재(70) 사이의 외부 통로(60)를 재생성한다. 튜블러 프레임 부재(70)의 원통형 셀(42B)은 전체 셀 접촉부(54)가 셀 벽(43)에 인접하는 추가적인 이점을 가진다. 즉, 원통형 셀(42B)의 직경은 셀 폭과 동일하고, 이것은 또한 가장 가까운 포인트와 동일하며, 그러한 바와 같이, 셀 접촉부(54)는 셀 벽(43)의 전체 높이를 따라서 셀 벽(43)에 맞물릴 것이다. 이것은 셀 접촉부(54)가 모서리에서 셀 벽(43)과 접촉하지 않는 사각형 셀(42A)과 다르다.
도 13에 도시된 또 다른 실시예에서, 튜블러 부재(50)와 튜블러 프레임 부재(70)의 기능이 나선형 프레임 부재(80)에서 조합된다. 즉, 프레임 어셈블리(40)는 매트릭스 패턴에 배치된 복수의 나선형 프레임 부재(81)를 포함한다. 튜블러 부재(50)와 같은 나선형 프레임 부재(80)는 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)를 포함하나, 셀 접촉부(54) 대신에, 나선형 프레임 부재(80)의 외부 측면은 인접한 나선형 프레임 부재(80)의 접촉부(55)에 직접 결합되도록 구조화된 접촉부(55)이다. 프레임 어셈블리(40)의 튜블러 프레임 부재(70) 실시예와 함께, 나선형 프레임 부재(80)는 각각의 나선형 프레임 부재(80)의 외주변 주위로 90도 간격으로 서로에 결합된다. 부가적으로, 본 실시예에서 프레임 어셈블리(40)는 바람직하게 복수의 나선형 프레임 부재(81)의 외주변 주위로 연장하도록 구조화된 복수의 외부 스트랩(82)을 포함한다. 외부 스트랩(82)은 복수의 나선형 프레임 부재(81)의 외부 에지에 배치된 나선형 프레임 부재(80)의 접촉부(55)에 결합된다. 연료봉(28)이 적어도 하나의 나선형 프레임 부재(80)를 통해 배치된다.
도 12에 가장 잘 도시된 바와 같이, 횡단면으로서 볼 때, 튜블러 부재(50) 컴포넌트, 즉, 나선형 연료봉 접촉부(52), 셀 접촉부(54), 및 트랜지션부(56)는 바람직하게 평활한 커브로서 형성된다. 이러한 구성은 튜블러 부재(50)에 압축가능한, 스프링과 같은 성질을 부여한다. 그러나 도 14에 도시된 바와 같이, 셀 접촉부(54)는 연장된 평면 길이 또는 플랫폼(90)을 포함할 수 있다. 플랫폼(90)은 셀 벽(43)에 맞물리는 더 큰 표면 영역을 제공하도록 구조화된다. 플랫폼(90)의 더 큰 길이는 날카로운 커브를 갖는 트랜지션부(56)를 필요하게 할 것이다. 유사하게, 도 15에 도시된 바와 같이, 나선형 연료봉 접촉부(52)는 연료봉(28) 주위로 방사상으로 연장하도록 적응된 오목한 플랫폼(92)을 포함할 수 있다. 이전과 같이, 오목한 플랫폼(92)의 더 큰 길이는 날카로운 커브를 갖는 트랜지션부(56)를 필요하게 할 것이다. 튜블러 부재(50)는 또한 셀 접촉부(54)에서 플랫폼(90) 및 나선형 연료봉 접촉부(52)에서 오목한 플랫폼(92) 모두를 포함할 수 있다. 최종으로, 튜블러 부재(50)는 또한 각진 단부(94)를 갖는 일반적으로 평평한 트랜지션부(56)로 구조화될 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 트랜지션부(56)는 횡단면 평면도에서 일반적으로 평면이다. 연료봉 접촉부(52)의 나선형 성격으로 인해, 트랜지션부(56)는 프레임 어셈블리(40)의 높이의 방향에서 평평하지 않다는 것을 알 수 있다.
위에 언급된 바와 같이, 나선형 접촉부(52)의 피치는 튜블러 부재(50)에 따라서 변할 수 있다. 예를 들어, 튜블러 부재(50) 및/또는 튜블러 프레임 부재(70), 하부 에지(100)(아래 논의됨)에서 나선형 접촉부(52)는 제 1 피치를 가질 수 있고 동일한 나선형 접촉부(52)는 튜블러 부재(50), 및/또는 튜블러 프레임 부재(70), 상부 에지(102)(아래에 논의됨)에서 다른 피치를 가질 수 있다.
명백함을 위해 선으로서 도시된 나선형 접촉부(52)를 갖는 개략적인 도 17에 도시된 바와 같이, 각각의 튜블러 부재(50), 및/또는 각각의 튜블러 프레임 부재(70)는 물의 흐름에 대해서 리딩 에지를 갖고, 그것은 하부 에지(100)이다. 유사하게, 각각의 튜블러 부재(50), 및/또는 각각의 튜블러 프레임 부재(70)는 물의 흐름에 대해서 트레일링 에지를 갖고, 그것은 상부 에지(102)이다. 튜블러 부재(50), 및/또는 튜블러 프레임 부재(70)가 프레임 어셈블리(20)에 배치될 때, 튜블러 부재 하부 에지(100)는 상부 측면(47)보다 프레임 어셈블리 바닥 측면(49)에 더 가깝게 배치된다. 반대로, 튜블러 부재 상부 에지(102)는 바닥 측면(49)보다 프레임 어셈블리 상부 측면(47)에 더 가깝게 배치된다. 각각의 튜블러 부재(50), 및/또는 각각의 튜블러 프레임 부재(70)가 높이를 가진다는 것이 더 언급된다.
따라서, 적어도 하나의 나선형 접촉부(52)는 튜블러 부재 하부 에지(100)에서 제 1 피치를 가질 수 있고 튜블러 부재 상부 에지(102)에서 제 2 피치로 변경할 수 있다. 하나의 실시예(미도시)에서, 변경은 점진적이다. 이러한 구성에서, 적어도 하나의 나선형 접촉부(52)는 핵심적으로 튜블러 부재(50)의 높이에 걸친 각각의 상승에서 다른 피치를 가진다.
그러나 바람직한 실시예에서, 튜블러 부재(50), 및/또는 튜블러 프레임 부재(70)는 두 개 이상의 부분(106, 108)을 갖고, 각각의 부분은 축방향 부분이며, 여기서 나선형 접촉부(52)는 다른 피치를 가진다. 즉, 튜블러 부재(50)는 튜블러 부재가 핵 원자로에서 연료 어셈블리(20)에 위치될 때 일반적으로 수직으로 연장하는 실린더 축(110)을 가진다. 도시된 바와 같이, 제 1 축 부분(106)은 튜블러 부재(50)의 하부, 업스트림 부분이다. 두 개 이상의 축방향 부분, 이후로 제 1 및 제 2 축방향 부분(106, 108)이 튜블러 부재 실린더 축(110)에 대해 일반적으로 수직 연장하는 가상 평면 또는 선(112)의 양 측면 상에 위치된다. 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 제 1 축 부분(106)과 제 2 축 부분(108) 모두에 걸쳐 연장 즉, 트래블링한다. 제 1 축 부분(106) 상의 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 제 1 피치를 갖고 제 2 축방향 부분(108) 상의 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 제 2 피치를 가진다. 바람직하게, 제 1 축 부분(106) 상의 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)의 피치는 평활하거나(즉, 일반적으로 수직인 물의 흐름 경로에 관련해서) 또는 하부, 나선형 경사를 갖는 것으로 설명될 수 있다. 반대로, 제 2 축 부분(108) 상의 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)의 피치는 더 날카로운 피치 또는 더 높은 나선형 경사를 가진다. 도 17에 도시되는 바와 같이, 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)의 피치는 명백함을 위해 확대된다. 위에 언급된 바와 같이, 나선형 연료봉 접촉부(52)는 튜블러 부재(50) 주위로 균등하게 이격될 수 있으나, 이것은 요구되지 않는다. 즉, 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 복수의 나선형 연료봉 접촉부(53)이고, 나선형 연료봉 접촉부(52)가 튜블러 부재 하부 에지(100) 및 튜블러 부재 상부 에지(102) 각각에서 시작하고 종료하는 포인트는 튜블러 부재(50)의 외주변 주위로 균등하게 이격된다. 이것 역시 복수의 나선형 연료봉 접촉부(53)에서 각각의 나선형 연료봉 접촉부(52)가 튜블러 부재(50) 주위로 "균등하게 각지게" 배치되는 것으로서 설명될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 180도 떨어져 이격될 수 있고, 세 개의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 120도 떨어져 이격될 수 있으며, 네 개의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 90도 떨어져 이격될 수 있고, 다섯 개의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 72도 떨어져 이격될 수 있고, 여섯 개의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 60도 떨어져 이격될 수 있고, 여덟 개의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 도 21에 도시된 바와 같이 45도 떨어져 이격될 수 있으며, 그리고 그와 같이 계속된다. 나선형 연료봉 접촉부(52)의 동일한 스페이싱이 바람직하지만, 그것이 요구되지 않는다는 점이 다시 언급된다. 예를 들어, 튜블러 부재(50)는 90도 떨어져 배치되고 각각이 축방향 길이 즉, 튜블러 부재(50)의 높이에 걸쳐 180도 연장하는 두 개의 나선형 연료봉 접촉부(52)를 가질 수 있다. 이러한 구성에서, 튜블러 부재의 4분의 1(외주변 주위로 약 90도 연장하는 아크)은 튜블러 부재 하부 에지(100)로부터 튜블러 부재 상부 에지(102)까지 일반적으로 평활할 수 있다.
위에 언급된 바와 같이, 프레임 어셈블리(40)는 높이를 가진다. 달리 말하면, 각각의 스트랩 부재(44)는 높이를 가진다. 일반적으로, 각각의 스트랩 부재(44)의 높이는 동일하지만, 외부 스트랩(82)은 내부 스트랩 부재(44)에 관련해서 증가된 높이를 가질 수 있다. 튜블러 부재(50)(및/또는 튜블러 프레임 부재(70))는 프레임 어셈블리(40), 스트랩 부재(44), 및/또는 외부 스트랩(82)과 실질적으로 유사한 축방향 길이, 또는 높이를 가질 수 있다. 도 18에 도시된 또 다른 실시예에서, 튜블러 부재(50)(및/또는 튜블러 프레임 부재(70))는 프레임 어셈블리(40)와는 다른 높이를 가진다. 예를 들어, 튜블러 부재(50)는 프레임 어셈블리(40)보다 더 클 수 있고 튜블러 부재(50)의 일부는 프레임 어셈블리(40)(미도시) 위로 및/또는 아래로 연장한다. 바람직한 실시예에서, 튜블러 부재(50)는 도 18에 도시된 프레임 어셈블리(40) 높이보다 작은 높이를 가진다. 이러한 구성에서, 튜블러 부재 상부 에지(102)는 프레임 어셈블리 상부 측면(47)과 바람직하게 대략 평행하다.
위에 언급된 바와 같이, 선택된 셀(42)에서 나선형 통로(60, 62)의 방향에 역행하는 것에 의해, 프레임 어셈블리(40) 상에 가해지는 토크의 양이 제어될 수 있다. 즉, 축방향으로 볼 때, 튜블러 부재(및/또는 튜블러 프레임 부재(70))는 트위스트를 가진다. 트위스트는 도 19에 나타나는 바와 같이 시계방향 또는 반시계방향일 수 있다. 다른 트위스트를 갖는 튜블러 부재(및/또는 튜블러 프레임 부재(70))가 프레임 어셈블리(40)에 배치될 때, 프레임 어셈블리(40) 상에 가해지는 토크의 양이 제어될 수 있다.
튜블러 부재(50) 및 프레임 어셈블리(40)의 다수의 진동은 위에 설명되었다. 일 실시예에서, 프레임 어셈블리(40)에서 모든 튜블러 부재(및/또는 튜블러 프레임 부재(70))는 실질적으로 유사한 튜블러 부재(50)(및/또는 튜블러 프레임 부재(70))이다. 즉, 모든 튜블러 부재(50)(및/또는 튜블러 프레임 부재(70))는 실질적으로 동일한 특성을 가진다. 또 다른 실시예에서, 단일 프레임 어셈블리(40) 또는 지지 그리드(26)에 배치된 선택된 튜블러 부재(50)(및/또는 튜블러 프레임 부재(70))는 다른 특성을 가진다. 위에 언급된 바와 같이, 다른 트위스트를 갖는 튜블러 부재(50)(및/또는 튜블러 프레임 부재(70))가 단일 프레임 어셈블리(40)에 배치될 수 있다. 또한, 예시로서만, 하나의 지지 그리드에서 네 개의 나선형 연료봉 접촉부(52)를 갖는 선택된 수의 튜블러 부재(50)를 갖는 한편, 나머지 튜블러 부재(50)는 여덟 개의 나선형 연료봉 접촉부(52)를 갖는 것이 요구될 수 있다. 대안적으로, 또 다른 예시로서만, 하나의 지지 그리드에서 가변 피치를 갖는 나선형 연료봉 접촉부(52)를 갖는 선택된 수의 튜블러 부재(50)를 갖는 한편, 나머지 튜블러 부재(50)는 일정한 피치를 갖는 나선형 연료봉 접촉부(52)를 갖는 것이 요구될 수 있다. 더 또 다른 실시예로서, 지지 그리드(26)는 프레임 어셈블리(40)의 조합을 가질 수 있다. 즉, 도 20에 도시된 바와 같이, 프레임 어셈블리(40)는 외부 스트랩(82) 및 제한된 수의 내부 스트랩 부재, 즉, 완전하고 균일한 그리드를 형성하도록 불충분한 스트랩 부재(44)를 포함할 수 있다. 프레임 어셈블리(40)가 제한된 수의 스트랩 부재(44)를 가질 때, 제한된 수의 셀(42)만이 형성될 수 있다. 그러한 구성에서 스트랩 부재(44)는 균등하게 이격되지 않고 바람직하게 외부 스트랩(82)에 상대적으로 인접해서 배치된다. 이러한 구성에서, 프레임 어셈블리(40)의 내측(medial) 부분은 비어있다. 위에 설명된 튜블러 프레임 부재(70)가 그러한 열린 내측 부분에 설치될 수 있다. 따라서, 지지 그리드(26)는 스트랩 부재(44) 사이의 셀(42)보다 더 큰 열린 영역(120)에 배치된 튜블러 프레임 부재(70)는 물론 셀(42)에 배치된 튜블러 부재(50) 모두를 포함할 수 있다.
위에 설명된 변형의 조합이 가능하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 특성(예, 접촉부(52)의 수, 높이, 접촉부(52)의 가변 피치 등)의 믹스를 갖는 엘리먼트를 갖는 지지 그리드(26)를 설명하기 위해, "튜블러 부재(50) 중 적어도 하나", 또는 "나선형 프레임 부재(70) 중 적어도 하나"는 소정 특성(들)을 가진다고 말할 수 있다. 그러한 설명은 다른 튜블러 부재(50) 및/또는 튜블러 프레임 부재(70)가 동일한 소정 특성(들)을 가질 수 있거나, 가질 수 없다는 것을 의미한다. 예를 들어, 지지 그리드(26)는 "실린더 축(110) 및 적어도 제 1 축 부분(106) 및 제 2 축 부분(108)을 갖는 복수의 나선형 프레임 부재(81) 중 적어도 하나"를 갖는 것으로 설명될 수 있다. 이것은 다른 튜블러 부재(50) 및/또는 튜블러 프레임 부재(70)가 "제 1 축 부분(106) 및 제 2 축 부분(108)"을 가질 수 있거나, 가질 수 없다는 것을 의미한다. 또 다른 예로서, 지지 그리드(26)는 시계방향 트위스트를 갖는 적어도 하나의 튜블러 부재(50) 및 반시계방향 트위스트를 갖는 적어도 하나의 튜블러 부재(50)를 갖는 것으로 설명될 수 있다. 따라서, 백 개의 튜블러 부재(50) 중 지지 그리드(26)에서, (1) 시계방향 트위스트를 갖는 오십 개의 튜블러 부재(50) 및 반시계방향 트위스트를 갖는 오십 개의 튜블러 부재(50), 또는 (2) 시계방향 트위스트를 갖는 하나의 튜블러 부재(50) 및 반시계방향 트위스트를 갖는 아흔아홉 개의 튜블러 부재(50), 또는 그들의 임의의 다른 조합이 있을 수 있다.
본 발명의 소정 실시예가 구체적으로 설명되는 반면에, 이들 세부사항에 대한 다양한 수정 및 대안이 개시의 전체 교시의 관점에서 전개될 수 있다는 것이 해당 기술분야의 당업자에 의해 인지될 것이다. 따라서, 개시된 특정 배열은 첨부된 청구항 및 임의의 그리고 모든 그것의 등가물의 전체 사상이 주어지는 본 발명의 범위로 한정하지 않고 도시하도록만 의도된다.

Claims (24)

  1. 프레임 어셈블리(40) 및 복수의 다른 연료봉 지지부를 갖는 핵 연료 어셈블리(20)를 위한 지지 그리드(26)에서 연신된, 원통형 연료봉(28)을 지지하도록 구조화된 연료봉 지지부(51)로서, 상기 연료봉 지지부(51)는:
    접촉부(54, 55), 트랜지션부(56), 및 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)를 갖는 튜블러 부재(50);
    상기 트랜지션부(56)에 의해 연결된 상기 접촉부(54, 55) 및 상기 나선형 연료봉 접촉부(52);
    인접한 연료봉 지지부(51) 또는 상기 프레임 어셈블리(40) 중 하나와 접촉하도록 구조화된 더 큰 직경을 갖는 상기 접촉부(54, 55); 및
    상기 연료봉(28)이 상기 튜블러 부재(50)에 배치된다면, 상기 나선형 연료봉 접촉부(52)가 상기 연료봉(28)에 맞물릴 수 있도록, 상기 연료봉(28) 직경에 상응하는 더 작은 직경을 갖는 상기 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)를 포함하고,
    상기 튜블러 부재(50)는 실린더 축(110) 및 적어도 제 1 축 부분(106) 및 제 2 축 부분(108)을 갖고;
    상기 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 상기 제 1 축 부분(106) 및 상기 제 2 축 부분(108) 모두에 걸쳐 연장하고; 그리고
    상기 제 1 축 부분(106) 상의 상기 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 제 1 피치를 갖고 상기 제 2 축 부분(108) 상의 상기 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 제 2 피치를 갖는 것을 특징으로 하는 연료봉 지지부.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 가변 피치를 갖는 것을 특징으로 하는 연료봉 지지부.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 일정한 피치를 갖는 것을 특징으로 하는 연료봉 지지부.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 복수의 나선형 연료봉 접촉부이고; 그리고
    상기 복수의 나선형 연료봉 접촉부에서 각각의 상기 나선형 연료봉 접촉부(52)는 상기 튜블러 부재(50) 주위로 동일하게 각지게 배치되는 것을 특징으로 하는 연료봉 지지부.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 나선형 연료봉 접촉부의 수 및 스페이싱은: 180도 떨어져 이격된 두 개의 나선형 연료봉 접촉부(52), 120도 떨어져 이격된 세 개의 나선형 연료봉 접촉부(52), 90도 떨어져 이격된 네 개의 나선형 연료봉 접촉부(52), 72도 떨어져 이격된 다섯 개의 나선형 연료봉 접촉부(52), 60도 떨어져 이격된 여섯 개의 나선형 연료봉 접촉부(52), 및 45도 떨어져 이격된 여덟 개의 나선형 연료봉 접촉부(52)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 연료봉 지지부.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 프레임 어셈블리(40)는 높이를 갖는 복수의 나선형 프레임 부재(80)를 포함하고 상기 튜블러 부재(50)는 상기 나선형 프레임부재(80) 높이와는 다른 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 연료봉 지지부.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 튜블러 부재(50) 높이는 상기 나선형 프레임부재(80) 높이보다 작은 것을 특징으로 하는 연료봉 지지부.
  9. 직경을 갖는 원통형 연료봉(28)을 지지하도록 구조화된 핵 연료 어셈블리(20)를 위한 지지 그리드(26)로서, 상기 지지 그리드(26)는:
    프레임 어셈블리(40) 및 복수의 튜블러 부재(50)를 포함하고;
    각각의 상기 튜블러 부재(50)는 접촉부(54, 55), 트랜지션부(56), 및 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)를 갖고, 상기 접촉부(54, 55)와 상기 나선형 연료봉 접촉부(52)는 상기 트랜지션부(56)에 의해 연결되며, 더 큰 직경을 갖는 상기 접촉부(54, 55)는 인접한 튜블러 부재(50) 또는 상기 프레임 어셈블리(40) 중 하나를 접촉하도록 구조화되고, 상기 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 연료봉(28)이 상기 튜블러 부재(50)에 배치될 때 상기 나선형 연료봉 접촉부(52)가 상기 연료봉(28)에 맞물릴 수 있도록 상기 연료봉(28) 직경에 상응하는 더 작은 직경을 갖고; 그리고
    상기 복수의 튜블러 부재(50)는 상기 프레임 어셈블리(40)의 외주변 내에 배치되고,
    상기 복수의 튜블러 부재(50)는 매트릭스 패턴에 배치된 복수의 나선형 프레임부재(80)를 포함하고;
    상기 프레임 어셈블리(40)는 복수의 외부 스트랩(82)을 포함하고;
    상기 외부 스트랩(82)은 나선형 프레임부재(80)의 외주변 주위로 연장하며; 그리고
    각각의 나선형 프레임 부재 접촉부(54, 55)는 인접한 나선형 프레임부재(80) 또는 적어도 하나의 상기 외부 스트랩(82) 중 하나와 접촉하도록 구조화되며,
    복수의 나선형 프레임 부재(80) 중 적어도 하나는 실린더 축(110) 및 적어도 제 1 축 부분(106) 및 제 2 축 부분(108)을 갖고;
    나선형 프레임 부재(80) 중 적어도 하나는 적어도 제 1 축 부분(106) 및 제 2 축 부분(108)을 갖고, 상기 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 상기 제 1 축 부분(106) 및 상기 제 2 축 부분(108)에 걸쳐 연장하며; 그리고
    상기 제 1 축 부분(106) 상의 상기 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 제 1 피치를 갖고 상기 제 2 축 부분(108) 상의 상기 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 제 2 피치를 갖는 것을 특징으로 하는 핵 연료 어셈블리를 위한 지지 그리드.
  10. 삭제
  11. 제 9항에 있어서,
    나선형 프레임 부재(80) 중 적어도 하나는 가변 피치를 갖는 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)를 갖는 것을 특징으로 하는 핵 연료 어셈블리를 위한 지지 그리드.
  12. 제 9항에 있어서,
    나선형 프레임 부재(80) 중 적어도 하나는 일정한 피치를 갖는 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)를 갖는 것을 특징으로 하는 핵 연료 어셈블리를 위한 지지 그리드.
  13. 삭제
  14. 제 9항에 있어서,
    나선형 프레임 부재(80) 중 적어도 하나는 복수의 나선형 연료봉 접촉부(52)를 갖고; 그리고
    상기 복수의 나선형 연료봉 접촉부에서 각각의 상기 나선형 연료봉 접촉부(52)는 상기 나선형 프레임 부재(80) 중 적어도 하나 주위로 동일하게 각지게 배치되는 것을 특징으로 하는 핵 연료 어셈블리를 위한 지지 그리드.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 프레임 어셈블리(40)는 높이를 갖는 복수의 평평한 스트랩 부재(44)를 포함하고; 그리고
    상기 나선형 프레임 부재(80) 중 적어도 하나는 상기 스트랩 부재(44) 높이와는 다른 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 핵 연료 어셈블리를 위한 지지 그리드.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 프레임 어셈블리(40)는 상부 측면(47)을 갖고;
    프레임 어셈블리와는 다른 높이를 갖는 상기 나선형 프레임 부재(80) 중 적어도 하나는 상기 프레임 어셈블리의 높이보다 작은 높이를 갖고;
    상기 스트랩 부재(44)와는 다른 높이를 갖는 상기 나선형 프레임 부재(80) 중 적어도 하나는 상부 에지(102)를 더 갖고; 그리고
    상기 스트랩 부재 상부 에지(102)와는 다른 높이를 갖는 상기 나선형 프레임 부재(80) 중 적어도 하나는 상기 프레임 어셈블리 상부 측면(47)과 평행한 것을 특징으로 하는 핵 연료 어셈블리를 위한 지지 그리드.
  17. 제 9항에 있어서,
    각각의 상기 나선형 프레임 부재(80)는 시계방향 트위스트 또는 반시계방향 트위스트를 가질 수 있고;
    적어도 하나의 나선형 프레임 부재(80)는 시계방향 트위스트를 갖고; 그리고
    적어도 하나의 나선형 프레임 부재(80)는 반시계방향 트위스트를 갖는 것을 특징으로 하는 핵 연료 어셈블리를 위한 지지 그리드.
  18. 제 9항에 있어서,
    상기 프레임 어셈블리(40)는 두 개의 인터록킹된 세트, 수직 세트와 수평 세트에 배치된 복수의 평평한, 연신된 스트랩 부재(44)를 포함하고, 상기 스트랩 부재(44)의 상기 수직 세트와 상기 수평 세트는 서로에 대해 수직이고, 각각의 세트에서 상기 스트랩 부재(44)는 균등하게 이격되어 상기 스트랩 부재(44)가 사각형 셀(42A)을 형성하며;
    각각의 튜블러 부재 접촉부(55)는 셀 접촉부(54)이고;
    각각의 상기 튜블러 부재(50)는 프레임 어셈블리 셀(42)에 배치되며; 그리고
    상기 튜블러 부재 중 적어도 하나는 가변 피치를 갖는 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)를 갖는 것을 특징으로 하는 핵 연료 어셈블리를 위한 지지 그리드.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 튜블러 부재(50) 중 적어도 하나는 실린더 축(110) 및 적어도 제 1 축 부분(106) 및 제 2 축 부분(108)을 갖고;
    상기 튜블러 부재(50) 중 적어도 하나는 적어도 제 1 축 부분(106) 및 제 2 축 부분(108)을 갖고, 상기 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 상기 제 1 축 부분(106) 및 상기 제 2 축 부분(108) 모두에 결쳐 연장하며; 그리고
    상기 제 1 축 부분(106) 상의 상기 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 제 1 피치를 갖고 상기 제 2 축 부분(108) 상의 상기 적어도 하나의 나선형 연료봉 접촉부(52)는 제 2 피치를 갖는 것을 특징으로 하는 핵 연료 어셈블리를 위한 지지 그리드.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 튜블러 부재(50) 중 적어도 하나는 복수의 나선형 연료봉 접촉부를 갖고; 그리고
    상기 복수의 나선형 연료봉 접촉부에서 각각의 상기 나선형 연료봉 접촉부(52)는 상기 튜블러 부재(50) 주위로 동일하게 각지게 배치되는 것을 특징으로 하는 핵 연료 어셈블리를 위한 지지 그리드.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 복수의 나선형 연료봉 접촉부의 수 및 스페이싱은: 180도 떨어져 이격된 두 개의 나선형 연료봉 접촉부(52), 120도 떨어져 이격된 세 개의 나선형 연료봉 접촉부(52), 90도 떨어져 이격된 네 개의 나선형 연료봉 접촉부(52), 72도 떨어져 이격된 다섯 개의 나선형 연료봉 접촉부(52), 60도 떨어져 이격된 여섯 개의 나선형 연료봉 접촉부(52), 및 45도 떨어져 이격된 여덟 개의 나선형 연료봉 접촉부(52)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 핵 연료 어셈블리를 위한 지지 그리드.
  22. 제 18항에 있어서,
    상기 프레임 어셈블리(40)는 높이를 갖는 복수의 평평한 스트랩 부재(44)를 포함하고; 그리고
    상기 튜블러 부재(50) 중 적어도 하나는 상기 프레임 어셈블리 부재(44) 높이와는 다른 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 핵 연료 어셈블리를 위한 지지 그리드.
  23. 제 18항에 있어서,
    상기 프레임 어셈블리(40)는 상부 측면(47)을 갖고;
    상기 프레임 어셈블리 부재(44)와는 다른 높이를 갖는 상기 튜블러 부재(50) 중 적어도 하나는 상기 프레임 어셈블리 부재(44) 높이보다 작은 높이를 갖고;
    상기 스트랩 부재(44)와는 다른 높이를 갖는 상기 튜블러 부재(50) 중 적어도 하나는 상부 에지(102)를 더 갖고; 그리고
    상기 스트랩 부재 상부 에지(102)와는 다른 높이를 갖는 상기 튜블러 부재(50) 중 적어도 하나는 일반적으로 상기 프레임 어셈블리 상부 측면(47)과 평행한 것을 특징으로 하는 핵 연료 어셈블리를 위한 지지 그리드.
  24. 제 18항에 있어서,
    각각의 상기 튜블러 부재(50)는 시계방향 트위스트 또는 반시계방향 트위스트를 가질 수 있고;
    적어도 하나의 튜블러 부재(50)는 시계방향 트위스트를 갖고; 그리고
    적어도 하나의 튜블러 부재(50)는 반시계방향 트위스트를 갖는 것을 특징으로 하는 핵 연료 어셈블리를 위한 지지 그리드.
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