KR20040040432A - 원자로의 연료집합체용 감소된 압력강하 파편 필터 하부노즐 - Google Patents
원자로의 연료집합체용 감소된 압력강하 파편 필터 하부노즐 Download PDFInfo
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Abstract
원자로의 연료집합체에 사용하기 위한 감소된 압력강하 파편 필터 하부노즐은, 다수의 제 1플로우홀 및 다수의 제 2플로우홀이 형성되는 판부재를 포함한다. 제 1플로우홀은 단면상에서 직사각형인데 타원형상으로 구성될 수도 있다. 제 1플로우홀 각각은 단면상에서 주축과 보조축을 가지는데, 주축은 상기 보조축보다 길다. 제 2플로우홀은 단면상에서 원형이고 제 1플로우홀의 보조축과 실질적으로 동일한 직경을 가질 수도 있다. 또한 하부노즐은, 제 1플로우홀 사이에 뻗어있고 상기 연료집합체 내의 연료봉에 축선방향으로 정렬되는 지지편을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
원자로 냉각수 순환 시스템을 포함하는 구성요소의 생산, 후속 설비 및 수리를 하는 동안, 다양한 작동 상태하에서 관통하여 흐르는 냉각재를 순환시키는 상기 원자로 용기 및 그에 관련된 시스템으로부터의 모든 파편을 확실히 제거하도록 하기 위해 많은 노력이 시도되고 있다. 정밀한 공정이 파편 제거를 확실히 하도록 수행된다 하더라도, 이러한 제거를 달성하기 위해 사용되는 안전장치에도 불구하고 일부 칩과 금속의 일부는 여전히 상기 시스템에 숨겨진 채 잔존한다. 상기 파편의 대부분은, 아마도 증기 발생기의 수리 및 교체후의 최초의 시스템에 남아있는 금속 부스러기로 구성된다.
특히, 최하부의 격자에 걸린 파편에 의한 연료집합체의 손상은 원자로에서 주목되어진다. 플랜트가 가동될 때 파편은 노심 지지판의 냉각재 유동구로부터 연료집합체의 하부노즐의 플로우홀을 통하여 진입한다. 파편은, 격자의"달걀상자(egg-crate)" 형상의 셀 벽 및 연료봉 튜브 사이의 공간내에 있는 연료집합체의 지지 격자에 박히게 되는 경향이 있다. 손상은, 튜브의 외부와 접촉하는 파편의 부식에 의해 발생하는 연료봉 튜브의 관통으로 이루어진다. 흐르는 냉각재는 연료봉을 절단하는 경향이 있는 파편을 선회하게 한다.
여러가지 다른 접근이 원자로로부터 파편의 제거를 수행하기 위하여 제안되고 시도되고 있다. 하나의 접근은 하부노즐의 판부재에 상당히 많은 노즐 홀을 형성하는 것으로, 여기서 홀은 격자를 통해 노즐의 하방으로 흐르는 유동 통로를 가로지르는 최대 치수보다 작게 한다. 이러한 파편 필터 하부노즐은 하방 유동의 격자에 박히게 되는 많은 양의 파편을 걸리게 한다. 파편 필터 하부노즐을 통하여 지나는데 충분히 작은 파편은 격자에 부착되거나 연료봉 손상을 발생시키지 않고 격자의 통로를 통하여 계속적으로 관통한다.
하부노즐의 파편 필터링 효과는 최하부의 격자에서 향상되어진다. 최하부의 보호격자는, 각 연료봉와 딤블 튜브 둘레로 장방형 셀을 형성하는 맞물린 스트랩을 가진, 다른 연료집합체 구조의 격자와 유사하게 형성된다. 보호격자는, 하부노즐에 근접하여 연료집합체의 하부에 위치된다. 하부노즐의 플로우홀은, 홀의 단면상 중심이 한 쌍의 맞물린 스트랩 사이의 교차점에 축선방향으로 정렬되거나 셀의 일측에 있는 스트랩의 중간점에 위치되도록 보호격자 스트랩에 정렬된다. 이러한 방식에서, 스트랩 교차점에 중심이 위치되는 홀은 4분할되고 스트랩 중간점에 정렬되는 것들은 양분된다. 따라서 이러한 하부노즐/보호격자 조합을 통과하여 지날 수 있는 최대 파편 크기는 감소된다.
이러한 파편 필터 하부노즐은 그들의 의도된 목적에 효과적인 반면에, 이러한 노즐이 한계를 가지지 않은 것은 아니다. 예를 들면, 하부노즐의 홀을 통과하여 흐르는 물의 압력강하를 감소시키는 것이 바람직하다. 따라서, 하부노즐의 파편 필터링 효과를 크게 손상시키지 않으면서도 감소된 압력강하를 갖는 향상된 파편 필터 하부노즐이 필요한 것이다.
본 발명은 일반적으로 원자로에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 원자로의 연료집합체를 위한 감소된 압력강하 파편 필터 하부노즐에 관한 것이다.
본 발명에 대한 충실한 이해는, 첨부된 도면과 결합하여 읽어질 때 바람직한 실시예의 이하의 설명으로부터 얻어질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연료 셀을 포함하는 원자로의 개략적으로 단축된 정면도이다;
도 2는 본 발명에 따른 감소된 압력강하 파편 필터 하부노즐의 평면도이다;
도 3은 보호격자의 일부 및 거기에 배열되는 다수의 연료봉을 추가적으로 포함하는, 도 2의 부분 확대도이다;
도 4는 도 3의 4-4선에 의한 단면도이다; 그리고,
도 5는 제 1플로우홀 및 제 2플로우홀이 형성되는 노즐의 일 부분에 대한 확대 평면도이다.
유사한 숫자는 본 명세서 전체를 통하여 유사한 부분을 나타낸다.
상기에서 언급한 점을 고려하여, 원자로의 연료집합체에 사용하기 위한 감소된 압력강하 파편 필터 하부노즐은, 다수의 제 1플로우홀 및 다수의 제 2플로우홀이 형성되는 판부재를 포함한다. 제 1플로우홀은 단면상에서 직사각형이고 타원형상으로 구성될 수도 있다. 제 1플로우홀 각각은 단면상에서 주축과 보조축을 가지는데, 상기 주축은 상기 보조축보다 길다. 제 2플로우홀은 단면상에서 원형이고 제 1플로우홀의 보조축과 실질적으로 동일한 직경을 가질 수도 있다. 또한 하부노즐은, 제 1플로우홀 사이에 뻗어있고 연료집합체 내의 연료봉에 축선방향으로 정렬되는 지지편을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면은, 단면상에서 직사각형인 다수의 제 1플로우홀을 갖는 원자로의 연료집합체를 위한 하부노즐을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은, 노즐을 가로지를 때 감소된 압력강하를 갖는 원자로의 연료집합체를 위한 파편 필터 하부노즐을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 연료집합체의 보호격자와 협력하여, 연료집합체의 격자의 통로에 머물기에 충분하게 클 수 있는 파편의 통로를 저지하는 다수의플로우홀이 형성되는 원자로의 연료집합체를 위한 파편 필터 하부노즐을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 하부노즐을 가로지를 때 압력강하를 감소시킬 뿐만 아니라, 연료 셀에 머물게 되기에 충분히 큰 파편이 연료 셀로 진입하는 것을 막는 플로우홀이 형성되는 파편 필터 하부노즐을 갖는 원자로에 사용하기 위한 연료집합체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 격자 및 다수의 연료봉를 갖는 타입의 원자로의 연료집합체에 사용하기 위한 파편 필터링 노즐을 제공하는 것으로, 격자는, 서로간에 정렬된 다수의 제 1스트랩 및 서로간에 정렬된 다수의 제 2스트랩을 포함하고, 그리고 노즐의 일반적인 특징은, 실질적으로 평면인 제 1면 및 이에 대면하는 실질적으로 평면인 제 2면을 가지고, 제 1 및 제 2면 사이에 뻗어있는 다수의 제 1플로우홀 및 다수의 제 2플로우홀을 갖도록 형성되는 판부재를 포함하고, 다수의 제 1플로우홀은 단면에서 직사각형을 이루며, 제 1면은 상기 격자에 인접하여 배치되도록 구성되는 것으로 설명될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 원자로의 연료집합체를 제공하는 것으로, 연료집합체의 일반적인 특징은, 다수의 연료봉, 연료봉이 수반되는 다수의 셀을 함께 한정하기 위한 서로간에 정렬된 다수의 제 1스트랩 및 서로간에 정렬된 다수의 제 2스트랩을 가지는 격자, 실질적으로 평면인 제 1면 및 이에 대면하는 실질적으로 평면인 제 2면을 가지고, 제 1면은 상기 격자에 인접하여 배치되며, 제 1 및 제 2면 사이에 뻗어있는 다수의 제 1플로우홀 및 다수의 제 2플로우홀을 갖도록 형성되고,다수의 제 1플로우홀은 단면에서 직사각형을 이루는 판부재를 포함하는 파편 필터링 노즐을 포함하고, 적어도 하나의 제 1 및 제 2스트랩은 제 1플로우홀중 적어도 하나를 가로질러 뻗어있는 것으로 설명될 수 있다.
개략적으로 도시된 원자로(4)에 설치된 연료집합체(10)는 일반적으로 도 1로 도시된다. 연료집합체(10)는 도 1 내지 도 5에 도시된 감소된 압력강하 파편 필터 하부노즐(12)을 포함한다. 좀 더 상세히 설명하자면, 하부노즐(12)은, 연료집합체(10) 내부로 주어진 크기보다 큰 파편의 유입을 막는데 유리하도록 형성되어 있음에도 불구하고, 종래에 알려진 하부노즐들 보다 압력강하는 덜 하다.
하부노즐(12)은 원자로(4)의 노심부에 있는 하부 노심 지지판(14) 위에서 연료집합체(10)를 지탱한다. 원자로(4)는 노심 지지판(14)에 배열된 다수의 연료집합체(10)를 포함하는 가압수형 경수로이다. 하부노즐(12)에 추가하여, 연료집합체(10)의 구조적인 골격은, 상부의 상부노즐(16)과, 하부 및 상부노즐(12, 16)사이에서 세로로 뻗어있고 양단은 하부 및 상부노즐(12, 16)에 연결되는 많은 연장된 안내관 또는 딤블 튜브(18)를 또한 포함한다.
연료집합체(10)는 딤블 튜브(18)에 축의 방향을 따라 간격을 띄워서 설치된 다수의 횡방향 격자(20) 및 횡방향으로 일정간격을 유지하고 격자(20)에 의해 지지되는 연장된 연료봉(22)의 조직화된 배열을 포함한다. 또한, 연료집합체(10)는 중앙에 위치되는 계측관(24)을 가지고 있는데, 튜브는 하부 및 상부노즐(12, 16)사이에 뻗어있다. 이런 부분들이 배열로 인해, 연료집합체(10)는 집합체 부분들을 손상을 입히지 않고 편리하게 다루어질 수 있는 필수의 구성단위를 형성한다.
상기에서 언급한 바와 같이, 연료집합체(10)의 그것에 관한 배열에서 연료봉(22)은 연료집합체(10)의 길이를 따라 일정 간격으로 배열되는 격자(20)에 의해 서로 일정간격을 갖는 관계가 유지된다. 각각의 연료봉(22)은 다수의 핵연료 펠릿을 포함하고, 양단에 상단 플러그 및 하단 플러그(28, 30)에 의해서 닫혀진다. 연료 펠릿은 핵분열성 물질로 구성되어져 있고 원자로(4)의 반응전력을 생성하게 된다.
물, 또는 붕소를 포함한 물과 같은 액체 감속재/냉각재가 노심지지판(14)에있는 다수의 유동구를 통해서 연료집합체(10)를 향해 위쪽으로 펌핑되어진다. 연료집합체(10)의 하부노즐(12)은 유용한 작업을 위해 거기에서 발생된 열을 추출하기 위해 냉각재의 유동을 딤블 튜브(18)를 통해서 위쪽으로, 그리고 집합체의 연료봉(22)을 따라서 통과시킨다.
분열 과정을 제어하기 위해서, 많은 제어봉(34)이 연료집합체(10)의 소정 위치에 배치되는 딤블 튜브(18) 내에서 상호 이동할 수 있다. 특히, 상부노즐(16) 위에 위치된 봉 클러스터 제어 메카니즘(36)은 제어봉(34)을 지탱한다. 제어 메카니즘(36)은 다수의 방사상으로 확장되는 아암(38)을 가진 내부적으로 나사산이 형성된 원통형의 부재(37)를 가진다. 제어 메카니즘(36)은 딤블 튜브(18)에서 제어봉(34)을 수직적으로 이동시키고, 그것에 의해서 연료집합체(10)에서 분열 과정을 모두에게 잘 알려진 방법으로 제어할 수 있도록 각각의 아암(38)은 제어봉(34)과 서로 연결된다. 그러나 하부노즐(12)은, 본 발명의 개념에서 벗어나지 않는, 특정하게 상기에 언급된 것과는 다른 형상을 가진 원자로에 채용될 수도 있다고 이해되어야 한다.
상기에서 언급한 바와 같이, 격자(20)에서 또는 그 아래에서 유동이 막힌 파편에 의한 연료집합체(10)의 손실은, 그러한 파편의 유동을 막고 연료집합체(10) 안으로의 유입을 막기 위해 하부노즐(12)에 홀을 형성함에 의해 피해지는 것이 바람직하다. 보다 상세히 설명하면, 하부노즐(12)은 그러한 파편의 유입을 막을 뿐만 아니라, 종래의 하부노즐들에 비해서 그곳을 가로지르는 압력강하도 줄이도록 형성된 홀을 포함하는 것이 바람직하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 하부노즐(12)은 노심 지지판(14)에 받쳐져 있는 다수의 다리(42) 상에 지지되는 판부재(46)를 포함한다. 다리(42)는 용접, 볼팅, 또는 다른 부착 방법에 의해서 판부재(46)에 고정될 수도 있고, 또는 다리(42)와 판부재(46)는 주조 또는 단조와 같은 단일 구조로서 완전하게 형성될 수도 있다.
도 2 및 도 3에서 가장 잘 보여지듯이, 판부재(46)는 단면상에서 비원형으로 형성된 다수의 제 1플로우홀(50) 및 단면상에서 실질적으로 원형으로 형성된 다수의 제 2플로우홀(54)을 포함한다. 판부재(46)는 분포된 위치에 형성된 다수의 딤블 부착홀(62) 뿐만 아니라, 일반적으로 중앙에 형성된 계기장비 안내공(58)을 더 포함한다.
도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1플로우홀(50)은 대체로 장방형이고, 보다 상세하게는 단면상에서 직선 면과 연결되는 반원형의 양단을 가진 대체로 타원형으로 이루어진다. 이런 타원형은 또한 "변형된 원형"이라고도 불려지는데, 그것은 제 1점과 상기 제 1점으로부터 이동되는 제 2점 사이에서 원형의 변형 기간 동안에 원형에 의해서 점유되어진 공간을 언급한다. 그러나, 제 1플로우홀(50)은 본 발명의 개념에 벗어남이 없는, 타원형의 단면 또는 다른 아치형이나 다각형의 단면 모양과 같은 다른 장방형의 단면이 될 수도 있다고 이해되어야 한다.
계기장비 안내공(58)은 알려진 방식으로 하부노즐(12) 위에 계기장비 튜브(24)를 설치하기 위해 제공된다. 유사하게, 딤블 부착홀(62)은 알려진 방식으로 딤블 튜브(18)를 하부노즐(12)에 설치하기 위해 제공된다. 계기장비 안내공(58)과 딤블 부착홀(62)은 더 이상 논의되지 않을 것이다.
도 3은, 격자(20)중 하나의 일부분 및 판부재(46)상에 배열된 하단 플러그(30)를 가진 많은 연료봉(22)의 일부분이 포함된, 판부재(46)의 일부분에 대한 확대도이다. 도 3의 배열은 도 4의 입면도로써 일반적으로 묘사된다. 연료집합체(10)의 최하부 격자(20)는 전형적으로 보호격자(66)라고 불리워지고, 본 발명에 따라서 보호격자(66)는 연료집합체(10) 안으로 들어오는 주어진 크기보다 큰 파편의 유입을 막기 위해서 제 1 및 제 2플로우홀(50, 54)과 함께 연동적으로 작동한다. 명료함을 위해서, 보호격자(66)가 도 1에 도시되지 않았음을 주의해야 한다.
도 3에서 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 보호격자(66)는 다수의 제 1스트랩(70) 및 다수의 제 2스트랩(74)을 포함한다. 제 1스트랩(70)은, 서로 간에 실질적으로 평행하거나 정렬되어 일방향을 향하는, 재료의 연장된 좁은 시트이다. 유사하게, 제 2스트랩(74)은 유사한 형상이고 서로 간에 실질적으로 평행하게 또는 정렬되어 일방향을 향한다. 제 1 및 제 2스트랩(70, 74)은, 제 1 및 제 2스트랩(70, 74) 사이의 다수의 셀(76)을 한정하기 위하여 하나의 격자 또는 격자 패턴으로 서로간에 교차된다. 연료봉(22)은 셀(76)안에 배치되고, 알려진 방식으로 제 1 및 제 2스트랩(70, 74)상에 형성된 스프링(80) 및 오목부(84)에 의해 지탱된다.
판부재(46)는 서로 대향되는 일반적으로 평면인 제 1면(78) 및 일반적으로 평면인 제 2면(82)을 포함한다. 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 제 1면(78)은 보호격자(66)에 인접하여 배치된다. 관련된 기술에서 알려진 바와 같이, 액체 감속재/냉각재는 도 4에 관하여 수직방향으로 흐르는데, 이것은 제 2면(82)으로부터 제1면(78)을 향하여 지나는 방향으로 제 1 및 제 2플로우홀(50, 54)을 통하여 흐르는 것을 의미한다.
도 3 및 도 5에 잘 도시된 바와 같이, 단면상에서 각각의 제 1플로우홀(50)은 주축(86)과 보조축(90)을 포함하는데, 주축(86)은 보조축(90)보다 길다. 하부노즐(12)에 대한 본실시예에서, 각 제 1플로우홀(50)의 주축(86) 및 보조축(90)은 서로 간에 실질적으로 직각을 이루지만, 제 1플로우홀(50)은 이러한 직각을 이루는 관계가 존재하지 않는 다른 형상으로 구성될 수도 있음이 이해되어져야 한다.
제 1플로우홀(50) 전부가 첨부된 도면에서, 동일한 크기 및 형상인 것으로 도시되고, 제 2플로우홀(54) 전부도 동일한 크기 및 형상인 것으로 유사하게 도시되지만, 특정한 응용제품에 대한 특별한 필요에 따라 제 1플로우홀(50)은 단일의 판부재(46)상에 다양한 크기 및 형상으로 구성될 수 있고, 제 2플로우홀(54)도 유사하게 변경될 수 있다.
제 2플로우홀(54) 각각은 단면상에서 소정 직경(94)으로 구성되는 것을 도 5로부터 알 수 있다. 제 1플로우홀(50)의 보조축(90)은 제 2플로우홀(54)의 직경(94)와 실질적으로 동일한데, 직경은 일반적으로 약 0.175 ~ 0.225 inch 범위이다. 주축(86)은 약 0.250 ~ 0.300 inch 범위 내의 크기이다. 그러나, 주축 및 보조축(86, 90) 사이, 그리고 제 1 및 제 2플로우홀(50, 54) 사이의 상기와 같은 관계는 특정한 응용에 따른 특별한 필요에 따라 다른 크기 관계로도 가능하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제 1플로우홀(50)은, 보조축(90)이 제 1스트랩(70)중 어느 하나 또는 제 2스트랩(74)중 어느 하나에 접합하도록판부재(46)상에 배열된다. 이러한 상황에서, "접합하는" 것은 보조축(90)이 제 1스트랩(70) 또는 제 2스트랩(74)에 정렬되거나 붙여지는 것을 나타낸다. 그러나, 제 1플로우홀(50)은, 주축(86)의 일부 또는 전부가 보조축(90) 대신에 또는 이것에 추가하여 제 1스트랩(70) 및/또는 제 2스트랩(74)에 접합하도록 판부재(46)상에 배열될 수도 있음이 이해되어야 한다. 또한, 제 1플로우홀(50)은 제 1 및 제 2플로우홀(70, 74)과 또 다른 공간적인 관계를 가질 수도 있다.
따라서, 도 3으로부터, 제 1 및 제 2스트랩(70, 74)은 보조축(90)을 따라 각 제 1플로우홀(50)을 양분하는 것을 알 수 있다. 상기에서 지적한 바와 같이, 보호격자(66)의 제 1 및 제 2스트랩(70, 74)은 주어진 크기의 파편에 대한 연료집합체(10)로의 진입을 저지하기 위해 제 1 및 제 2플로우홀(70, 74)과 협력한다. 따라서, 제 1플로우홀(50)을 통해 연료집합체(10)으로 지나갈 수 있는 파편 입자의 최대 단면상 크기는, 보조축(90)을 따라 제 1 및 제 2스트랩(70, 74)에 의해 양분되는 제 1플로우홀(50)중 하나의 양분된 부분을 통해 지나갈 수 있는 크기라는 것을 알 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제 2플로우홀(54) 각각은 단면상 중심(98)을 포함한다. 도 3에 도시된 하부노즐(12)에 대한 실시예에서, 단면상 중심(98)은 제 1스트랩(70)중 어느 하나 및 제 2스트랩(74)중 어느 하나 사이의 교차점(100)과 각각 축방향으로 정렬된다. 따라서, 하부노즐(12)에 대한 도시된 실시예에서, 제 2플로우홀(54)은 제 1스트랩(70) 및 제 2스트랩(74)에 의해 각각 4분할되는 것을 도 3으로부터 알 수 있다. 달리 말한다면, 제 2플로우홀(54)의 단면상 중심(98)은교차점(100)에 접합된다. 그러나, 전술한 사항에 의해 이해되어질 수 있는 바와 같이, 특정한 응용제품에 대한 특별한 필요에 따라 제 2플로우홀(54)이 제 1 및 제 2스트랩(70, 74)에 의해 단순히 양분 또는 접합되거나 접합되지 않는 것과 같은 다른 방식으로 판부재(46)에 배열될 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 보호격자(66)와 협력하는 제 2플로우홀(54)을 통해 수용될 수 있는 단면상 최대 입자 크기는 단면상에서 제 2플로우홀(54)의 4분면을 통해 흐를 수 있는 크기일 것이다. 한편 보다 큰 파편이 잠재적으로는 양분된 제 1플로우홀(50)을 통해 흐를 수 있다고 생각되어지므로, 바람직하게는 이러한 보다 큰 파편이 연료집합체(10) 내부에 머물게 되는 크기보다 충분히 크지 않도록 제 1플로우홀(50)이 형성되는 것이다.
또한, 제 1 및 제 2플로우홀(50, 54)은, 제 1 및 제 2플로우홀(50, 54)과 제 1 및 제 2스트랩(70, 74) 사이에 다른 관계가 존재하도록 판부재(46) 상에 다른 방식으로 배열될 수 있다는 것이 전술한 사항으로부터 이해될 수 있을 것이다. 이를 테면, 제 1플로우홀(50)은 교차점중 어느 하나에 접합하는 단면상 중심을 각각 가질 수 있을 것이다. 마찬가지로, 제 2플로우홀(54)은 제 1 및 제 2스트랩(70, 74)에 의해 양분될 수 있을 것이다. 이와 같이, 수많은 다른 형상이 판부재(46)에 적용가능함을 알 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 1플로우홀(50) 각각은, 제 1플로우홀(50)을 통과하여 흐르는 액체 감속재/냉각재에 압력 감소를 보다 줄이기 위해 제 2면(82)에 인접한 챔퍼(102)를 갖도록 형성된다. 특별하게 도시되지는 않았다 하더라도, 제 2플로우홀(54) 각각은 제 2면(82)에 인접한 챔퍼를 갖도록 유사하게 형성된다. 특정한 응용제품에 대한 특별한 필요에 따라, 제 1 및 제 2플로우홀(50, 54)중 하나 이상은 본 발명의 개념에 벗어나지 않은 상태에서 챔퍼없이 형성될 수도 있다.
첨부된 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 판부재(46)는 제 1플로우홀(50)들 사이에 다수의 지지편(106)을 포함한다. 보다 상세하게는, 각 지지편(106)은 제 1플로우홀(50)(및/또는 다른 실시예에서 제 2플로우홀(54))이 판부재(46)에 형성된 이후 잔존하는 판부재(46) 재료이다. 도 3에 도시된 실시예에서, 지지편(106) 각각은 제 1플로우홀(50)중 네 개의 합류점 사이에 뻗어 있다.
또한 각 지지편(106)은 판부재(46)의 제 1면(78) 상에 한정되는 중심점(110)을 포함하는 것을 알 수 있다. 도 3에 도시된 판부재(46)에 대한 실시예에서, 각 지지편(106)의 둘레에 배치된 제 1플로우홀(50)의 주축(86)은 중심점(110)에 정렬되고, 중심점(110)으로부터 방사상 외곽으로 뻗어 있다. 아울러, 제 1 및 제 2플로우홀(50, 54)의 배열에 따라, 지지편(106)은, 제 1플로우홀(50)의 주축 및 보조축(86, 90)에 대하여 다른 배열을 가질 수도 있다.
도 3 및 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 지지편(106) 각각은, 원자로(4)의 계속된 사용 이후에 종종 발생하는, 연료봉(22)이 셀(76)내의 스프링(80) 및 오목부(84)로부터 풀려지는 경우 연료봉(22)의 하단 플러그(30)중 하나가 놓이는 제 1면(78) 상에 한정되는 지지면(114)을 제공한다. 이 점에 있어서, 지지편(106)의 중심점(110)은 연료봉(22) 및 하단 플러그(30)에 접합하는데, 이것은 이것들이 축방향으로 배열되거나 또는 어느 하나가 다른 하나에 붙여진 것을 의미한다.
이 점에 있어서, 제 1플로우홀(50) 전부의 주축(90)은 서로 간에 일직선으로 배열되지 않음을 알 수 있다. 보다 정확히 말하자면, 제 1구획의 주축(86)은 서로간에 일직선으로 배열되고, 제 2구획의 주축(86)은 서로 간에 일직선으로 배열된다. 보다 상세하게는, 제 1플로우홀(50)의 다른 관계가 본 발명의 개념을 벗어나지 않은 상태에서 가능하다는 것이 이해되어진다 하더라도, 제 1구획의 주축(86)은 제 2구획의 주축(86)과 직각을 이룬다는 것을 알 수 있다. 하부노즐(20)의 다른 실시예에서, 주축(86)은 서로 간에 다른 관계를 가질 수도 있다.
또한 제 1 및 제 2스트랩(70, 74)과 제 1 및 제 2플로우홀(50, 54)의 협력은 연료집합체(10)를 통과하는 액체 감속재/냉각재의 유동의 분산을 균형잡히게 하는 유리한 효과가 있다. 보다 상세하게는, 상기 연장된, 그리고 원형의 제 1 및 제 2플로우홀(50, 54)의 균형잡힌 배열은 연료봉(22)을 지나는 액체 감속재/냉각재의 유동을 균등하게 분산하게 하는 유리한 효과가 있다. 이러한 균등한 유동 패턴은 연료봉(22)의 불안 및 진동의 잠재성을 효율적으로 경감하도록 하지만, 그렇지 않다면 바람직하지 않은 불균등한 유동 패턴에서 연료봉(22)와 격자(20) 사이를 마멸시키는 유해한 접촉이 발생할 수 있다.
관련 기술에서 알 수 있는 바와 같이, 유동 채널의 물의 직경은 유동 채널의 단면상 주변에 의해 구분되는 유동 채널의 단면상 영역으로서 정의된다. 유동 채널이 단면에서 원형이라면, 원형의 유동 채널의 물의 직경은, 정의에 의해, 유동 채널의 통상적인 직경과 동일하다. 이로서, 제 1플로우홀(50)의 물의 직경은 제 2플로우홀(54)의 그것보다 크다는 것을 알 수 있다. 따라서, 제 1플로우홀(50)을 통하여 흐르는 액체 감속재/냉각재에 의해 경험되는 압력강하는 제 2플로우홀(54)을 통과하여 흐를 때보다 덜하다. 이로서, 도 3에 도시된 판부재(46)의 압력강하는, 직경(94)으로된 원형 홀을 가진 판부재의 압력강하보다 덜하다. 이로서, 판부재(46)는 파편 필터 구조일 뿐 아니라, 형성되는 원형의 홀만을 가진 다른 알려진 하부노즐보다 낮은 압력 강하를 갖게 된다.
본 발명에 따른 특정한 실시예는 여기에 설명되어졌지만, 다양한 변경, 추가, 수정 및 응용이, 이하의 청구항에서 설명되는 것과 같은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 이루어질 수 있다.
Claims (20)
- 서로간에 정렬된 다수의 제 1스트랩 및 서로간에 정렬된 다수의 제 2스트랩을 포함하는 격자 및 다수의 연료봉을 갖는 형태의 원자로의 연료집합체에 사용하기 위한 파편 필터링 노즐에 있어서,실질적으로 평면인 제 1면 및 이에 대면하는 실질적으로 평면인 제 2면을 가지고, 상기 제 1 및 제 2면 사이에 뻗어있는 다수의 제 1플로우홀 및 다수의 제 2플로우홀을 갖도록 형성되는 판부재를 포함하고, 상기 다수의 제 1플로우홀은 단면에서 직사각형을 이루며, 상기 제 1면은 상기 격자에 인접하여 배치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 파편 필터링 노즐.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1플로우홀 각각은, 단면에서 주축 및 보조축을 포함하고, 상기 주축은 보조축보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 파편 필터링 노즐.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제 1플로우홀은, 제 1구획에 있는 상기 제 1플로우홀의 주축이 제 2구획에 있는 상기 제 1플로우홀의 주축과 정렬되지 않도록 상기 판부재에 배열되는 것을 특징으로 하는 파편 필터링 노즐.
- 제 3 항에 있어서, 상기 제 1구획에 있는 상기 제 1플로우홀의 주축은, 상기제 2구획에 있는 상기 제 1플로우홀의 주축과 실질적으로 직각을 이루도록 향해지는 것을 특징으로 하는 파편 필터링 노즐.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제 1플로우홀은, 적어도 일 구획에 있는 상기 제 1플로우홀의 상기 주축 및 상기 보조축 중 하나가 상기 제 1 및 제 2스트랩 중 하나에 접합되게 구성되도록 상기 판부재에 배열되는 것을 특징으로 하는 파편 필터링 노즐.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제 1플로우홀은, 상기 제 1스트랩에 접합되도록 구성되는 제 1구획에 있는 상기 제 1플로우홀의 보조축 및 상기 제 2스트랩에 접합되도록 구성되는 제 2구획에 있는 상기 제 1플로우홀의 보조축을 갖도록 상기 판부재에 배열되는 것을 특징으로 하는 파편 필터링 노즐.
- 제 2 항에 있어서, 상기 판부재는 다수의 지지편을 포함하고, 적어도 일 구획에 있는 상기 지지편 각각은 적어도 한 쌍의 제 1플로우홀에 인접하여 배열되며, 각 지지편은 상기 연료봉중 하나와 실질적으로 축선방향을 따라 정렬되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 파편 필터링 노즐.
- 제 7 항에 있어서, 적어도 일 구획의 상기 지지편은, 네 개의 상기 제 1플로우홀 사이에 각각 끼워지는 것을 특징으로 하는 파편 필터링 노즐.
- 제 8 항에 있어서, 각 지지편은 상기 제 1면 상에 한정되는 중심점을 포함하고, 상기 각 지지편이 끼워지는 상기 네 개의 제 1플로우홀의 주축은 상기 지지편의 중심점에 방사상으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 파편 필터링 노즐.
- 제 1 항에 있어서, 각 제 1플로우홀은 한 쌍의 아치형의 끝단을 갖는 것을 특징으로 하는 파편 필터링 노즐.
- 제 10 항에 있어서, 단면에서의 상기 제 1플로우홀은 타원 형상인 것을 특징으로 하는 파편 필터링 노즐.
- 제 1 항에 있어서, 적어도 일 구획에 있는 상기 다수의 제 1플로우홀 및 상기 다수의 제 2플로우홀 중 적어도 하나는, 상기 제 2면에 인접한 챔퍼를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 파편 필터링 노즐.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2플로우홀은, 상기 제 2플로우홀중 적어도 하나의 단면상 중심이 상기 제 1스트랩 중 하나 및 상기 제 2스트랩 중 하나 사이의 교차점에 실질적으로 축선방향을 따라 정렬되게 구성되도록 상기 판부재에 배열되는 것을 특징으로 하는 파편 필터링 노즐.
- 원자로의 연료집합체에 있어서,다수의 연료봉;상기 연료봉이 수반되는 다수의 셀을 함께 한정하기 위한 서로간에 정렬된 다수의 제 1스트랩 및 서로간에 정렬된 다수의 제 2스트랩을 가지는 격자;실질적으로 평면인 제 1면 및 이에 대면하는 실질적으로 평면인 제 2면을 가지고, 상기 제 1면은 상기 격자에 인접하여 배치되며, 상기 제 1 및 제 2면 사이에 뻗어있는 다수의 제 1플로우홀 및 다수의 제 2플로우홀을 갖도록 형성되고, 상기 다수의 제 1플로우홀은 단면에서 직사각형을 이루는 판부재를 포함하는 파편 필터링 노즐;을 포함하고,적어도 하나의 상기 제 1 및 제 2스트랩은 상기 제 1플로우홀중 적어도 하나를 가로질러 뻗어있는 것을 특징으로 하는 연료집합체.
- 제 14 항에 있어서, 단면상의 상기 제 1플로우홀 각각은, 주축 및 보조축을 포함하고, 상기 주축은 상기 보조축보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 연료집합체.
- 제 15 항에 있어서, 적어도 일 구획에 있는 상기 제 1플로우홀의 주축 및 보조축 중 하나는, 상기 제 1 및 제 2스트랩 중 하나에 접합되는 것을 특징으로 하는 연료집합체.
- 제 15 항에 있어서, 제 1구획에 있는 상기 제 1플로우홀의 보조축은 상기 제 1스트랩에 접합되고, 제 2구획에 있는 상기 제 1플로우홀의 보조축은 상기 제 2스트랩에 접합되는 것을 특징으로 하는 연료집합체.
- 제 15 항에 있어서, 상기 판부재는 다수의 지지편을 포함하고, 적어도 일 구획의 지지편은 적어도 한 쌍의 상기 제 1플로우홀에 인접하여 배치되며, 각 지지편은 상기 연료봉중 하나와 축선방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 연료집합체.
- 제 18 항에 있어서, 각 지지편은 상기 제 1면에 한정되는 중심점을 포함하고, 각 지지편에 인접한 상기 제 1플로우홀의 주축은 상기 지지편의 중심점에 방사상으로 정렬되며, 각 지지편의 중심점은 상기 연료봉 중 하나와 실질적으로 축선방향을 따라 정렬되는 것을 특징으로 하는 연료집합체.
- 제 14 항에 있어서, 상기 제 2플로우홀 중 적어도 하나의 단면상 중심은, 상기 제 1스트랩 중 하나 및 상기 제 2스트랩 중 하나 사이의 교차점과 실질적으로 축선방향을 따라 정렬되는 것을 특징으로 하는 연료집합체.
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