KR102656311B1 - 연료 집합체 - Google Patents

Abstract

원자로용 연료 집합체 (1) 는 상류 단부 (1a) 를 규정하는 상류 마이너 부분 (3), 메인 부분 (5), 및 하류 단부 (1b) 를 규정하는 하류 마이너 부분 (4) 을 포함한다. 연료봉들 (2) 은 연료봉들과 접촉하게 연료 집합체를 통하여 냉각재의 유동을 허용하는 유동 인터스페이스 (6) 에서 연장된다. 2 개의 세장형 튜브들 (7) 은 연료봉들과 평행하게 연장되고 냉각재의 스트림을 둘러싸는 각각의 내부 통로를 형성한다. 각각의 세장형 튜브는 바닥, 상류 마이너 부분에서의 입구 (21) 및 하류 마이너 부분에서의 출구 (22) 를 포함한다. 각각의 세장형 튜브는 입구 단부 (24), 및 바닥으로부터 떨어져 내부 통로 내에 있어서 출구 단부와 바닥 사이에서 내부 통로 내에 공간을 형성하는 출구 단부 (25) 를 가지는 유입 파이프 (23) 를 포함한다.

Description

연료 집합체

본 발명은 수형 원자로 (nuclear water reactor), 특히 원자력 플랜트의 중수형 원자로 또는 경수형 원자로 (LWR), 예로 비등수형 원자로 (BWR), 또는 가압수형 원자로 (PWR) 에 위치결정되도록 구성된 연료 집합체에 관한 것이다.

보다 정확하게는, 본 발명은 수형 원자로에 위치결정되도록 구성된 연료 집합체에 관한 것으로, 이 연료 집합체는 상류 단부를 규정하는 상류 마이너 부분, 하류 단부를 규정하는 하류 마이너 부분, 상기 상류 부분과 상기 하류 부분을 연결하는 메인 부분, 상기 상류 단부와 상기 하류 단부를 통하여 연장되는 종방향 축선과 평행하게 배열된 복수의 세장형 연료봉들, 상기 상류 단부와 상기 하류 단부 사이의 유동 인터스페이스로서, 상기 유동 인터스페이스는 상기 연료봉들과 접촉하게 상기 상류 단부로부터 상기 하류 단부까지 유동 방향을 따라 상기 연료 집합체를 통하여 냉각재 유동을 허용하도록 구성되는, 상기 유동 인터스페이스, 및 상기 연료봉들과 평행하게 상기 메인 부분을 통하여 연장되는 내부 통로를 형성하고 상기 내부 통로를 통하여 냉각재의 스트림을 허용하는 적어도 하나의 세장형 튜브를 포함하고, 상기 세장형 튜브는 바닥, 상기 상류 부분에서의 상기 내부 통로로의 입구 및 상기 하류 부분에서의 상기 내부 통로로부터의 출구를 포함한다.

내부 통로를 통하여 냉각재의 스트림을 허용하는, 세장형 튜브의 목적은 연료 집합체에 비-비등 조절수를 제공하거나, 수형 원자로의 작동이 중단될 때 연료 집합체로 도입될 제어봉을 위한 가이드를 제공하는 것이다.

세장형 튜브는 상이한 단면 형상들, 예로 원형 형상, 타원형 형상, 다각형 형상, 십자형 형상 등을 가질 수도 있다.

US 2003/0128798 은 수형 원자로용 연료 집합체를 개시한다. 연료 집합체는 하부 타이 플레이트를 포함하고 스크리닝 플레이트는 하부 타이 플레이트 캐비티에서 네트워크 섹션 아래에 위치결정된다. 하부 타이 플레이트가 스크리닝 플레이트에 의해 상부 부분 및 하부 부분으로 나누어지도록 스크리닝 플레이트는 실질적으로 수평으로 배열된다. 관형 필터들이 스크리닝 플레이트 아래와 위에 개구들을 가지도록 관형 필터들은 스크리닝 플레이트에 부착된다. 관형 필터들의 상단 단부들이 폐쇄된다.

US 6,175,606 은 원자로용 연료 집합체를 개시하고, 상기 연료 집합체는 복수의 연료봉들, 및 상류 단부와 연료봉들 사이에 냉각재 유동에 제공되고 냉각재 유동에 파편 (debris) 입자들을 포착하도록 구성되는 파편 필터를 포함한다. 필터 기기는 냉각재를 위한 복수의 관통홀들을 포함한다.

수형 원자로에서 냉각재의 목적은 냉각 유체 및 감속재로서 기능하는 것이다. 연료의 적절한 냉각 및 중성자들의 적절한 감속을 보장하도록 연료 집합체를 통한 냉각재의 유동을 확보하는 것이 중요하다.

상기 검토된, 관형 필터들 및 파편 필터의 목적은, 냉각재 내 파편 입자들을 포착하여서, 연료 집합체의 더 높은 위치에서, 특히 파편 입자들이 연료봉들의 피복에 프레팅 (fretting) 을 유발할 수도 있는 스페이서들에서 포착되는 것을 방지하는 것이다. 프레팅은 일차 결함, 피복을 관통하는 작은 구멍을 유발할 수도 있고, 이후 스테이지에서 이차 결함, 즉 냉각재로 우라늄 누출을 초래할 수도 있는 연료봉의 파괴를 유발할 수도 있다. 이차 결함의 경우에, 원자로의 작동이 중단되어야 하고 파손 연료봉은 교체되어야 한다. 이러한 교체는 많은 시간이 걸리고 많은 비용이 든다. 냉각재 중 파편 입자들은 물론 또한 원자력 플랜트에서 다른 부품들, 예를 들어 펌프들에 결함을 유발할 수도 있다.

현재 시장에 나와 판매되는 연료 집합체들에 사용된 파편 필터들은, 임의의 크기, 예를 들어, 입자들이 와이어 입자들이라면 대략 7 ㎜ 를 초과하는 파편 입자들을 포착하도록 치수가 정해진다. 더 작은 파편 입자들은 무해한 것으로 간주되고 그리고/또는 스페이서들에 포착될 확률이 낮다. 문제점은, 이러한 더 작은 파편 입자들이 무기한 순환할 것이고 비록 포착될 확률이 낮지만, 파편 입자들은 포착될 수백 만의 가능성을 가질 것이라는 점이다. 원자로에서 이러한 순환하는 더 작은 파편 입자들을 위한 자연 싱크는 없다.

본 발명의 목적은 상기 검토된 문제점들을 개선하고 파편 입자들, 특히 파편 필터에 의해 포착되지 않는 작은 파편 입자들에 대한 자연 싱크를 제공하는 것이다.

상기 목적은 처음에 규정된 연료 집합체에 의해 달성되는데, 이 연료 집합체는 세장형 튜브는 입구를 형성하는 유입 파이프를 포함하고,

상기 유입 파이프는 입구 단부 및 출구 단부를 가지고,

상기 출구 단부는 바닥으로부터 거리를 두고 내부 통로 내부에 위치되어서, 상기 출구 단부와 상기 바닥 사이에서 상기 내부 통로 내에 공간을 형성하는 것을 특징으로 한다.

세장형 튜브로 연장되는 이러한 유입 파이프에 의해, 파편 입자들, 특히 냉각재에 의해 내부 통로로 이동되는 작은 파편 입자들은 세장형 튜브의 바닥 바로 위의 공간에 효율적으로 포착될 수도 있다.

유입 파이프의 출구 단부를 떠나 내부 통로로 들어갈 때, 웨이크, 또는 국부적 서브-압력이 내부 통로에 형성되어서 임의의 가능한 입자들이 냉각재 스트림으로부터 분리되고 그것들이 머무를 공간으로 바닥을 향해 가라앉을 수 있도록 허용한다. 따라서, 상기 입자들이 연료 집합체 및 원자력 플랜트의 임의의 추가 구성요소들에 대한 어떠한 결함도 유발하는 것을 방지할 것이다.

본 발명의 실시형태에 따르면, 세장형 튜브는 내부 직경을 가지고, 출구 단부에서 유입 파이프는 세장형 튜브의 내부 직경보다 작은 외부 직경을 갖는다. 결과적으로, 유입 파이프는 내부 통로의 유동 면적보다 작은 유동 면적을 가질 것이고, 따라서 냉각재가 내부 통로로 들어갈 때 냉각재 스트림의 속도가 감소하여서, 압력 강하를 유발할 것이다. 이런 식으로, 상기 웨이크 또는 국부적 서브-압력이 보장될 것이다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 입구 단부는 종방향 축선에 비평행한 평면을 따라 또는 상기 평면에 연장되는 개구를 형성한다. 따라서, 유입 파이프의 입구 단부의 개구는 냉각재 유동으로 향하게 될 것이고, 이것은 유입 파이프와 내부 통로 안으로 냉각재의 상당한 스트림의 진입을 보장한다. 유리하게도, 개구의 평면은 종방향 축선, 따라서 냉각재 유동에 횡단하여 연장될 수도 있다. 특히, 개구의 평면은 종방향 축선에 수직이거나, 실질적으로 수직일 수도 있다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 유입 파이프는 바닥을 통하여 연장된다. 이것은 제조의 관점에서 유리하다. 더욱이, 유입 파이프의 이러한 연장부는 세장형 튜브 외부에서 유입 파이프를 위해 요구되는 공간, 따라서 냉각재 유동에 대한 임의의 부정적인 영향을 최소화할 수도 있다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 공간은 유입 파이프 둘레의 환형 공간이다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 유입 파이프는 세장형 튜브와 동심을 이룬다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 세장형 튜브는 상기 바닥을 형성하는 바닥 단부 플러그를 포함하고, 유입 파이프는 바닥 단부 플러그를 통하여 연장된다. 따라서, 유입 파이프 및 바닥 단부 플러그는, 편리한 방법으로 세장형 튜브의 단부에 부착될 수도 있는 공통 요소를 형성할 수도 있다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 출구 단부는 상기 바닥 하류에서 적어도 0.2 m 의 거리에 위치된다. 따라서, 공간은 적어도 0.2 m 의 높이를 가질 것이고, 이것은 가능한 파편 입자들을 세장형 튜브의 바닥으로 가라앉힐 수 있도록 충분한 서브-압력을 조성하기에 충분한 것으로 간주된다. 바람직하게, 상기 거리는 적어도 0.3 m, 보다 바람직하게 적어도 0.4 m, 가장 바람직하게 적어도 0.5 m 이다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 세장형 튜브는 원통형이다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 세장형 튜브는 원형 단면을 가질 수도 있다. 하지만, 세장형 튜브는 임의의 가능한 단면, 예로 타원형 단면, 정사각형 또는 직사각형 단면, 삼각형 단면, 다각형 단면, 또는 십자형 단면을 가질 수도 있다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 세장형 튜브는 바닥을 향해 자기 재료를 끌어당기도록 제공된 적어도 하나의 자석을 포함한다. 이러한 적어도 하나의 자석은 영구 자석을 포함할 수도 있지만, 또한 전자석이 가능할 수도 있다.

추가 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 자석은 세장형 튜브의 바닥에 배열된 1 개, 2 개, 3 개, 4 개 또는 훨씬 더 많은 자석들을 포함할 수도 있다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 연료 집합체는 연료봉들 상류의 상류 마이너 부분에 또는 그 안에 파편 필터를 포함한다. 이러한 파편 필터는 특정 크기를 초과하는 모든 파편 입자들을 포착할 것이다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 입구 단부는 파편 필터 상류에 위치된다. 이 경우에, 유입 파이프는 따라서 파편 필터를 통하여 연장될 것이다. 따라서, 모든 파편 입자들이 세장형 튜브의 공간에 수집될 수도 있다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 입구 단부는 파편 필터 하류에 위치된다. 이 변형예에서, 파편 필터에 의해 포착되지 않은 단지 파편 입자들, 즉 비교적 작은 파편 입자들은 세장형 튜브의 공간에 수집될 것이다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 연료 집합체는 비등수형 원자로에 위치결정되도록 구성되고, 상기 세장형 튜브는 상기 내부 통로를 통하여 비-비등수 (non-boiling water) 를 운반하기 위한 워터 로드 (water rod) 를 포함한다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 연료 집합체는 적어도 2 개의 세장형 튜브들을 포함하고 각각의 튜브는 각각의 내부 통로를 통하여 비-비등수를 운반하기 위한 워터 로드를 포함한다. 예를 들어, 연료 집합체는 3 개의 세장형 튜브들을 포함할 수도 있고, 각각은 각각의 내부 통로를 통하여 비-비등수를 운반하기 위한 워터 로드를 포함한다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 연료 집합체는 가압수형 원자로에 위치결정되도록 구성되고, 상기 세장형 튜브는 제어봉을 수용하기 위한 가이드 튜브를 포함한다. 예를 들어, 연료 집합체는 복수의 세장형 튜브들을 포함할 수도 있고 각각은 각각의 제어봉을 수용하기 위해 가이드 튜브를 포함한다.

이제, 본 발명은 여기에 첨부된 도면들을 참조하여 다양한 실시형태들에 대한 설명을 통하여 보다 자세히 설명될 것이다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 따른 연료 집합체의 종단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 2 는 도 1 에서 연료 집합체의 세장형 튜브의 일부의 종단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 연료 집합체의 세장형 튜브의 일부의 종단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 4 는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 연료 집합체의 세장형 튜브의 일부의 종단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 5 는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 연료 집합체의 세장형 튜브의 일부의 종단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 6 은 본 발명의 제 6 실시형태 및 제 7 실시형태에 따른 연료 집합체의 종단면도를 개략적으로 나타낸다.

도 1 은 수형 원자로, 보다 정확하게는 비등수형 원자로 (BWR) 에 위치결정되도록 구성된 연료 집합체 (1) 의 제 1 실시형태를 나타낸다. 연료 집합체 (1) 는 세장형 형상을 가지고 연료 집합체 (1) 의 상류 단부 (1a) 와 하류 단부 (1b) 사이에 종방향 축선 (x) 을 따라 연장된다. 원자로에서 연료 집합체 (1) 의 정상적인 사용 동안, 상류 단부 (1a) 는 하단부를 형성하고, 반면에 하류 단부 (1b) 는 연료 집합체 (1) 의 상단부를 형성한다.

복수의 세장형 연료봉들 (2) 은 종방향 축선 (x) 과 평행하게 배열된다. 각각의 연료봉 (2) 은 피복 튜브 및 피복 튜브에 포함된, 예를 들어 연료 펠릿들 형태의, 핵 연료 (미도시) 를 포함한다.

연료봉들 (2) 은 전체 길이 연료봉들 및 부분 길이 연료봉들을 포함할 수도 있다. 부분 길이 연료봉들은 예를 들어 전체 길이 연료봉들의 길이의 1/3 및/또는 2/3 인 길이를 가질 수도 있다. 단지 전체 길이 연료봉들만 도 1 에 도시되어 있다.

연료 집합체 (1) 는 상류 단부 (1a) 를 규정하는 상류 마이너 부분 (3), 및 하류 단부 (1b) 를 규정하는 하류 마이너 부분 (4) 을 포함한다. 메인 부분 (5) 은 상류 마이너 부분 (3) 과 하류 마이너 부분 (4) 사이에 제공되어 그것들을 연결한다. 메인 부분 (5) 과 상류 마이너 부분 (3) 사이, 및 메인 부분 (5) 과 하류 마이너 부분 (4) 사이의 경계들은 도 1 에서 대시 횡단선들로 표시된다.

메인 부분 (5) 은 상류 마이너 부분 (3) 및 하류 마이너 부분 (4) 의 각각의 축선 방향 길이보다 긴 축선 방향 길이를 갖는다.

메인 부분 (5) 의 축선 방향 길이는 또한 상류 마이너 부분 (3) 및 하류 마이너 부분 (4) 의 축선 방향 길이들의 합보다 길수도 있다.

연료 집합체 (1) 는 상류 단부 (1a) 와 하류 단부 (1b) 사이에 유동 인터스페이스 (6) 를 규정한다. 유동 인터스페이스 (6) 는 연료봉들 (2) 과 접촉하게 상류 단부 (1a) 로부터 하류 단부 (1b) 로 유동 방향 (F) 을 따라 연료 집합체 (1) 를 통하여 냉각재의 유동을 허용하도록 구성된다.

제 1 실시형태에서, 연료 집합체 (1) 는 또한 연료봉들 (2) 과 평행하게 메인 부분 (5) 을 통하여 연장되는, 각각의 내부 통로 (8) 를 형성하는 2 개의 세장형 튜브들 (7) (도 2 참조) 을 포함한다. 세장형 튜브들 (7) 은 각각의 내부 통로 (8) 를 통한 냉각재의 스트림을 허용한다. 제 1 실시형태에서, 세장형 튜브들 (7) 은 냉각재, 특히 비-비등수의 스트림을 둘러싸는 소위 워터 로드들을 형성한다. 세장형 튜브들 (7) 의 개수는 2 개와 다를 수도 있는데, 예를 들어 1 개, 3 개, 4 개, 5 개, 6 개 이상일 수도 있음에 주목해야 한다.

제 1 실시형태에서, 세장형 튜브들 (7) 은 원통형이다. 특히, 세장형 튜브들 (7) 은 원형 단면을 가질 수도 있다.

연료봉들 (2) 은 스페이서들 (9) 에 의해 그 자체가 공지된 방식으로 유지된다. 제 1 실시형태에서, 스페이서들 (9) 은 세장형 튜브들 (7) 에 부착된다.

제 1 실시형태의 연료 집합체 (1) 는 또한 연료봉들 (2), 스페이서들 (9) 및 유동 인터스페이스 (6) 를 둘러싸는 케이싱 (10) 을 포함한다.

세장형 튜브들 (7) 은 연료봉들 (2) 아래에 제공된 바닥 플레이트 (11) 에 제공된다.

더욱이, 세장형 튜브들 (7) 은 또한 하류 단부 (1a) 에서 상단 플레이트 (12) 에 부착될 수도 있다. 상단 플레이트 (12) 는 핸들 (13) 을 포함한다. 바닥 플레이트 (11), 세장형 튜브들 (7), 상단 플레이트 (12) 및 스페이서들 (9) 은 지지 구조체를 형성한다. 지지 구조체는 핸들 (13) 을 통하여 리프트될 수도 있고 연료봉들 (2) 의 중량을 지지한다.

제 1 실시형태에서, 각각의 세장형 튜브 (7) 는 도 1 에서 볼 수 있듯이 바닥 플레이트 (11) 에 부착된 튜브 부분 (7a), 및 상단 플레이트 (12) 에 부착된 큰 로드를 형성하는 중실 부분 (7b) 을 포함한다.

연료 집합체 (1) 는 종종 전이 피스로서 표기된 바닥 피스 (14) 를 포함한다. 바닥 피스 (14) 는 상류 단부 (1a) 로 연장되고 냉각재 유동을 위해 입구 개구 (15) 를 규정한다. 바닥 피스 (14) 는 바닥 플레이트 (11) 또는 케이싱 (10) 에 부착될 수도 있다.

연료 집합체 (1) 는 연료봉들 (2) 상류에서 상류 마이너 부분 (3) 에 또는 그 안에 파편 필터 (16) 를 포함한다. 파편 필터 (16) 는 상류 단부 (1a) 와 연료봉들 (2) 사이에 제공된다. 제 1 실시형태에서, 파편 필터 (16) 는 상류 단부 (1a) 와 바닥 플레이트 (8) 사이에 제공된다. 파편 필터 (16) 는 바닥 피스 (11) 에 의해 지지되거나 부착될 수도 있다.

제 1 실시형태에서, 각각의 세장형 튜브 (7) 는 바닥 (20), 상류 마이너 부분 (3) 에서의 내부 통로 (8) 로의 입구 (21), 및 하류 마이너 부분 (4) 에서의 내부 통로 (8) 로부터 출구 (22) 를 포함한다. 출구 (22) 는 세장형 튜브 (7) 의 튜브 부분 (7a) 의 하류 단부에 위치된다.

세장형 튜브 (7) 는 또한 도 2 에서 볼 수 있듯이 내부 통로 (8) 로 입구 (21) 를 형성하는 유입 파이프 (23) 를 포함한다. 유리하게도, 입구 (21) 의 유동 면적은 출구 (22) 의 유동 면적보다 작다.

유입 파이프 (23) 는 입구 단부 (24) 및 출구 단부 (25) 를 갖는다. 출구 단부 (25) 는 바닥 (20) 으로부터 거리를 두고 내부 통로 (8) 내부에 위치된다. 이런 식으로, 공간 (26) 은 출구 단부 (25) 와 바닥 (20) 사이에서 내부 통로 (8) 내에 형성된다.

세장형 튜브 (7) 는 내부 직경 (D) 을 갖는다. 출구 단부 (25) 에서 유입 파이프 (23) 는, 세장형 튜브 (7) 의 내부 직경 (D) 보다 작은 외부 직경 (d) 을 갖는다.

유입 파이프 (23) 의 입구 단부 (24) 는 종방향 축선 (x) 에 비평행한 평면 (p) 을 따라 연장되는 개구를 형성한다. 제 1 실시형태에서, 평면 (p) 은 종방향 축선 (x) 에 수직이다.

제 1 실시형태에서, 유입 파이프 (23) 는 세장형 튜브 (7) 의 바닥 (20) 을 통하여, 특히 바닥 (20) 을 통하여 동심으로 연장된다.

제 1 실시형태에서, 위에서 언급된 공간 (26) 은 세장형 튜브 (7) 의 유입 파이프 (23) 둘레의 환형 공간이다.

세장형 튜브 (7) 는 바닥 (20) 을 형성하는 바닥 단부 플러그 (27) 를 포함한다. 따라서, 유입 파이프 (23) 는 바닥 단부 플러그 (27) 를 통하여 연장된다. 유입 파이프 (23) 및 바닥 단부 플러그 (27) 는, 예를 들어 삽입 및 용접됨으로써, 세장형 튜브 (7) 의 단부에 부착되는 공통 요소를 형성할 수도 있다.

유입 파이프 (23) 의 출구 단부 (25) 는 바닥 (20) 으로부터 거리를 두고 위치된다. 특히, 출구 단부 (25) 는 바닥 (20) 하류에서 0.2 m, 또는 적어도 0.2 m 에 위치된다.

보다 구체적으로, 바닥 (20) 하류의 거리는 적어도 0.3 m, 적어도 0.4 m 또는 적어도 0.5 m 일 수도 있다.

바닥 (20) 하류의 거리는 최대 1 m 일 수도 있다.

더욱이, 세장형 튜브 (7) 는 선택적으로 자기 재료, 즉 자기 파편 입자들을 바닥 (20) 을 향하여 끌어당기도록 제공된 적어도 하나의 자석 (28) 을 포함할 수도 있다. 제 1 실시형태에서, 2 개의 자석들 (28) 이 나타나 있지만, 1 개, 3 개, 4 개, 5 개 또는 훨씬 더 많은 자석들이 바닥 (20) 가까이에 제공될 수도 있다. 자석들은 공간 (26) 에 위치된다. 자석들 (28) 은 영구 자석들일 수도 있다.

자석 또는 자석들 (28) 은 임의의 적합한 형상을 가질 수도 있고, 예를 들어 유입 파이프 (28) 둘레에 제공된 1 개의 환형 자석이 가능할 것이다.

제 1 실시형태에서, 유입 파이프 (23) 의 입구 단부 (24) 는 파편 필터 (16) 의 상류에 위치된다. 이것은 도 1 의 우측의 유입 파이프 (23) 에 대해 도시된다.

제 2 실시형태에서, 유입 파이프 (23) 의 입구 단부 (24) 는 파편 필터 (16) 의 하류에 위치된다. 이것은 도 1 의 좌측의 유입 파이프 (23) 에 대해 도시된다. 제 2 실시형태에서, 입구 단부는 바닥 플레이트 (11) 의 상류 측에 위치될 수도 있다.

도 3 은, 유입 파이프 (23) 가 세장형 튜브 (7) 의 내부 공간 (8) 에 편심으로 연장된다는 점에서 제 1 실시형태와 상이한 제 3 실시형태를 도시한다. 더욱이, 유입 파이프 (23) 의 입구 단부 (24) 는 바닥 플러그 (27) 의 상류 표면에 위치된다. 따라서, 입구 단부 (24) 는 파편 필터 (16) 하류에, 가능하다면 또한 세장형 튜브 (7) 가 바닥 플레이트 (11) 에 어떻게 부착되는지에 따라 바닥 플레이트 (11) 하류에 위치된다.

도 4 는, 유입 파이프 (23) 가 곡선형이거나 구부러진다는 점에서 제 1 실시형태와 상이한 제 4 실시형태를 도시한다. 도 4 에서 볼 수 있듯이, 유입 파이프 (23) 는 세장형 튜브 (7) 측면을 통하여 내부 통로 (8) 로 연장된다. 따라서, 공간 (26) 은 환형이 아니다.

도 5 는, 유입 파이프 (23) 가 곡선형이거나 구부러진다는 점에서 제 1 실시형태와 상이한 제 5 실시형태를 도시한다. 하지만, 유입 파이프 (23) 는 바닥 (20) 을 통하여, 바닥 플러그 (27) 를 통하여 편심으로 연장된다. 더욱이, 유입 파이프 (23) 의 출구 단부 (25) 는 수직으로 연장되거나, 실질적으로 수직으로 연장된다.

유입 파이프 (23) 의 구성이 추가로 수정될 수도 있다는 점을 주목해야 한다. 특히, 제 1 내지 제 5 실시형태들에 도시된 유입 파이프 (23) 및 세장형 튜브 (7) 의 부착물의 모든 다양한 특징들이 상호 조합될 수도 있다.

도 6 은, 연료 집합체 (1) 가 가압수형 원자로에 위치결정되도록 구성된다는 점에서 제 1 실시형태와 상이한 제 6 실시형태를 도시한다.

동일한 도면 부호들은 개시된 모든 실시형태들에서 유사하거나 대응하는 요소들에 사용되었다는 점에 주목해야 한다.

또한, 제 6 실시형태에 따른 연료 집합체 (1) 는 세장형 형상을 가지고 연료 집합체 (1) 의 상류 단부 (1a) 와 하류 단부 (1b) 사이의 종방향 축선 (x) 을 따라 연장된다. 원자로에서 연료 집합체 (1) 의 정상적인 사용 중, 상류 단부 (1a) 는 하단부를 형성하고 하류 단부 (1b) 는 연료 집합체 (1) 의 상단부를 형성한다. 상류 단부 (1a) 와 하류 단부 (1b) 사이에 유동 인터스페이스 (6) 가 제공된다.

복수의 연료봉들 (2) 은 상류 단부 (1a) 와 하류 단부 (1b) 사이의 유동 인터스페이스 (6) 에 제공된다. 연료봉들 (2) 은 스페이서들 (9) 에 의해 유지된다. 제 6 실시형태에서, 스페이서들 (9) 은 다수의 세장형 튜브들 (37) 에 부착되고, 이 중 2 개는 도 6 에 도시되어 있다. 세장형 튜브들 (37) 은 연료봉들 (2) 과 평행하게 메인 부분 (5) 을 통하여 연장되고 내부 통로 (8) 를 통하여 냉각재의 스트림을 허용하는 각각의 내부 통로 (8) 를 형성한다. PWR 의 작동이 중단될 때 각각의 세장형 튜브 (37) 는 제어봉을 수용하도록 구성된 소위 가이드 튜브를 형성한다. 제어봉들은 하류 단부 (1b) 로부터, 즉 위에서부터 세장형 튜브들 (37) 로 도입된다.

BWR 용 연료 집합체 (1) 와 대조적으로, 제 6 실시형태에 따른 연료 집합체 (1) 는 케이싱을 가지지 않지만, 전술한 대로 유동 인터스페이스 (6) 를 여전히 포함한다.

세장형 튜브들 (37) 은 연료봉들 (2) 아래에 제공된 바닥 플레이트 (11), 및 하류 단부 (1a) 에서 상단 플레이트 (12) 에 부착된다. 바닥 플레이트 (11), 세장형 튜브들 (7), 상단 플레이트 (12) 및 스페이서들 (9) 은 연료봉들 (2) 의 중량을 지지하는 지지 구조체를 형성한다.

연료 집합체 (1) 는 또한 바닥 피스 (14) 를 포함한다. 바닥 피스 (14) 는 상류 단부 (1a) 로 연장되고 냉각재 유동을 위한 입구 (15) 를 규정한다. 바닥 피스 (14) 는 바닥 플레이트 (12) 에 부착될 수도 있다.

제 6 실시형태의 연료 집합체 (1) 는 또한 연료봉들 (2) 의 상류에서 상류 마이너 부분 (3) 에 파편 필터 (16) 를 포함한다.

선행 실시형태들과 관련되어 전술한 대로, 제 6 실시형태에 따른 각각의 세장형 튜브들 (37) 은 바닥 (20), 상류 마이너 부분 (3) 에서 내부 통로 (8) 로의 입구 (21) 및 하류 마이너 부분 (4) 에서 내부 통로 (8) 로부터 출구 (22) 를 포함한다.

도 2 에서 볼 수 있듯이, 세장형 튜브 (37) 는 또한 내부 통로 (8) 로의 입구 (21) 를 형성하는 유입 파이프 (23) 를 포함한다. 유리하게도, 입구 (21) 의 유동 면적은 출구 (22) 의 유동 면적보다 작다.

유입 파이프 (23) 는 입구 단부 (24) 및 출구 단부 (25) 를 갖는다. 출구 단부 (25) 는 바닥 (20) 으로부터 거리를 두고 내부 통로 (8) 안쪽에 위치된다. 이런 식으로, 공간 (26) 은 출구 단부 (25) 와 바닥 (20) 사이에서 내부 통로 (8) 내에 형성된다.

제 6 실시형태에서 유입 파이프 (23) 의 구성 및 세장형 튜브 (37) 에서 유입 파이프 (23) 의 배열은 도 2 내지 도 5 에 개시되고 상기 검토된 제 1 내지 제 5 실시형태들에서와 같을 수도 있음에 주목해야 한다.

본 발명은 개시된 실시형태들에 제한되지 않고, 다음 청구항의 범위 내에서 변형 및 수정될 수도 있다.

Claims (15)

1. 수형 원자로 (nuclear water reactor) 에 위치결정되도록 구성된 연료 집합체 (1) 로서,
   상류 단부 (1a) 를 규정하는 상류 마이너 부분 (3),
   하류 단부 (1b) 를 규정하는 하류 마이너 부분 (4),
   상기 상류 마이너 부분 (3) 과 상기 하류 마이너 부분 (4) 을 연결하는 메인 부분 (5),
   상기 상류 단부 (1a) 와 상기 하류 단부 (1b) 를 통하여 연장되는 종방향 축선 (x) 과 평행하게 배열된 복수의 세장형 연료봉들 (2),
   상기 상류 단부 (1a) 와 상기 하류 단부 (1b) 사이의 유동 인터스페이스 (6) 로서, 상기 유동 인터스페이스 (6) 는 상기 연료봉들 (2) 과 접촉하게 상기 상류 단부 (1a) 로부터 상기 하류 단부 (1b) 까지 유동 방향 (F) 을 따라 상기 연료 집합체 (1) 를 통하여 냉각재 유동을 허용하도록 구성되는, 상기 유동 인터스페이스 (6), 및
   상기 연료봉들 (2) 과 평행하게 상기 메인 부분 (5) 을 통하여 연장되는 내부 통로 (8) 를 형성하고 상기 내부 통로 (8) 를 통하여 냉각재의 스트림을 허용하는 적어도 하나의 세장형 튜브 (7; 37) 를 포함하고,
   상기 세장형 튜브 (7; 37) 는 바닥 (20), 상기 상류 마이너 부분 (3) 에서의 상기 내부 통로 (8) 로의 입구 (21) 및 상기 하류 마이너 부분 (4) 에서의 상기 내부 통로 (8) 로부터의 출구 (22) 를 포함하고,
   상기 세장형 튜브 (7; 37) 는 상기 입구 (21) 를 형성하는 유입 파이프 (23) 를 포함하고,
   상기 유입 파이프 (23) 는 입구 단부 (24) 및 출구 단부 (25) 를 가지고,
   상기 출구 단부 (25) 는 상기 바닥 (20) 으로부터 거리를 두고 상기 내부 통로 (8) 내부에 위치되어서, 상기 출구 단부 (25) 와 상기 바닥 (20) 사이에서 상기 내부 통로 (8) 내에 공간 (26) 을 형성하고,
   상기 출구 단부 (25) 는 상기 바닥 (20) 하류에서 적어도 0.2 m, 그리고 최대 1 m 의 거리에 위치되는 것을 특징으로 하는, 연료 집합체.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 세장형 튜브 (7; 37) 는 내부 직경 (D) 을 가지고 상기 출구 단부 (25) 에서 상기 유입 파이프 (23) 는 상기 세장형 튜브 (7; 37) 의 상기 내부 직경 (D) 보다 작은 외부 직경 (d) 을 가지는, 연료 집합체.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 입구 단부 (24) 는 상기 종방향 축선 (x) 에 비평행한 평면을 따라 연장되는 개구를 형성하는, 연료 집합체.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 유입 파이프 (23) 는 상기 바닥 (20) 을 통하여 연장되는, 연료 집합체.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 공간 (26) 은 상기 유입 파이프 (23) 둘레의 환형 공간인, 연료 집합체.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 세장형 튜브 (7; 37) 는 상기 바닥 (20) 을 형성하는 바닥 단부 플러그 (27) 를 포함하고, 상기 유입 파이프 (23) 는 상기 바닥 단부 플러그 (27) 를 통하여 연장되는, 연료 집합체.
7. 삭제
8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 세장형 튜브 (7; 37) 는 원통형인, 연료 집합체.
9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 세장형 튜브 (7; 37) 는 상기 바닥 (20) 을 향해 자기 재료를 끌어당기도록 제공된 적어도 하나의 자석 (28) 을 포함하는, 연료 집합체.
10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 집합체 (1) 는 상기 연료봉들 (2) 상류의 상류 마이너 부분 (3) 에서 파편 필터 (16; debris filter) 를 포함하는, 연료 집합체.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 입구 단부 (24) 는 상기 파편 필터 (16) 상류에 위치되는, 연료 집합체.
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 입구 단부 (24) 는 상기 파편 필터 하류에 위치되는, 연료 집합체.
13. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 집합체 (1) 는 비등수형 원자로에 위치결정되도록 구성되고, 상기 세장형 튜브 (7) 는 상기 내부 통로 (8) 를 통하여 비-비등수 (non-boiling water) 를 운반하기 위한 워터 로드 (water rod) 를 포함하는, 연료 집합체.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 연료 집합체 (1) 는 적어도 2 개의 세장형 튜브들 (7) 을 포함하고 각각의 튜브는 각각의 내부 통로 (8) 를 통하여 비-비등수를 운반하기 위한 워터 로드를 포함하는, 연료 집합체.
15. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 집합체 (1) 는 가압수형 원자로에 위치결정되도록 구성되고, 상기 세장형 튜브 (37) 는 제어봉을 수용하기 위한 가이드 튜브를 포함하는, 연료 집합체.

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