KR20080060795A - Anti-fretting wear spacer grid with integrated tubular spring and dimple - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 핵연료 집합체를 나타내는 개략도1 is a schematic representation of a typical fuel assembly
도 2는 일반적인 지지격자를 나타내는 평면도2 is a plan view showing a general support grid
도 3은 일반적인 지지격자를 나타내는 절개사시도3 is a cutaway perspective view showing a general support grid
도 4는 종래의 선접촉 방식 연료봉 지지격자를 나타내는 사시도Figure 4 is a perspective view showing a conventional line contact type fuel rod support grid
도 5a는 종래의 면접촉 방식 연료봉 지지격자를 나타내는 사시도Figure 5a is a perspective view showing a conventional surface contact type fuel rod support grid
도 5b는 종래의 면접촉 방식 연료봉 지지격자를 나타내는 평면도Figure 5b is a plan view showing a conventional surface contact type fuel rod support grid
도 6a는 일반적인 지지격자의 스트립을 나타내는 정면도6A is a front view showing a strip of a general support grid
도 6b는 일반적인 지지격자에 있어서 회전변형을 나타내는 개략도6B is a schematic view showing rotational deformation in a general support grid
도 7a는 본 발명에 의한 지지격자 스트립을 나타내는 사시도Figure 7a is a perspective view showing a support grid strip according to the present invention
도 7b는 본 발명에 의한 실시예 1의 원통클립형스프링을 나타내는 사시도Figure 7b is a perspective view showing a cylindrical clip spring of Example 1 according to the present invention
도 7c는 본 발명에 의한 실시예 1의 원통클립형스프링과 지지격자의 결합을 나타내는 사시도Figure 7c is a perspective view showing the coupling of the cylindrical clip spring and the support grid of Example 1 according to the present invention
도 7d는 본 발명에 의한 실시예 1의 원통클립형스프링과 지지격자의 결합을 나타내는 평면도Figure 7d is a plan view showing the coupling of the cylindrical clip spring and the support grid of Example 1 according to the present invention
도 8a는 본 발명에 의한 실시예 2의 원통클립형스프링을 나타내는 사시도Figure 8a is a perspective view showing a cylindrical clip spring of Example 2 according to the present invention
도 8b는 본 발명에 의한 실시예 2의 원통클립형스프링과 지지격자의 결합을 나타내는 사시도Figure 8b is a perspective view showing the coupling of the cylindrical clip spring and the support grid of Example 2 according to the present invention
도 9a는 본 발명에 의한 실시예 3의 원통클립형스프링을 나타내는 사시도Figure 9a is a perspective view showing a cylindrical clip spring of Example 3 according to the present invention
도 9b는 본 발명에 의한 실시예 3의 원통클립형스프링과 지지격자의 결합을 나타내는 사시도Figure 9b is a perspective view showing the coupling of the cylindrical clip spring and the support grid of Example 3 according to the present invention
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
63: 원통클립형스프링 232: 스프링수용부63: cylindrical clip spring 232: spring receiving portion
631: 고정홈 633: 스프링절개부631: fixing groove 633: spring cutout
642: 강성조절슬롯642: rigidity control slot
본 발명은 핵연료집합체의 연료봉을 지지하는 지지격자체에 관한 것으로서, 구체적으로는 프레팅 마모에 의한 연료봉 손상을 방지하는데 특징이 있는 스프링과 딤플을 구비한 지지격자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
원자로란 핵분열성 물질의 연쇄핵분열반응을 인공적으로 제어하여 열을 발생시키거나 방사성 동위원소 및 플루토늄의 생산, 또는 방사선장 형성 등의 여러 목적에 사용할 수 있도록 만들어진 장치를 말한다.A nuclear reactor is a device made to be used for various purposes such as generating heat by producing artificial fission reaction of fissile material, producing radioisotopes and plutonium, or forming a radiation field.
일반적으로 경수로 원전에서는 우라늄-235의 비율을 2~5%로 높인 농축우라늄을 사용한다. 원자로에서 사용되는 핵연료로 가공하기 위하여 우라늄을 5g 정도 무게의 원통형 펠렛(Pellet)으로 만드는 성형가공을 한다. 이 펠렛들을 수백개씩 다발 형태로 묶어서 지르칼로이 피복관에 진공상태에서 장입하고 여기에 스프링과 헬륨기체를 넣은 후 상부봉단마개를 용접하여 연료봉을 제조한다. 상기 연료봉은 최종적으로 핵연료 집합체를 구성하여 원자로 내에서 핵반응을 통하여 연소하게 된다.In general, light water reactors use enriched uranium with an increased ratio of uranium-235 to 2-5%. In order to process the nuclear fuel used in nuclear reactors, uranium is molded into cylindrical pellets weighing about 5g. Hundreds of these pellets are bundled in bundles, charged in a vacuum in a zircaloy cladding tube, spring and helium gas are placed therein, and the upper rod stopper is welded to produce fuel rods. The fuel rods finally form a fuel assembly and are burned through a nuclear reaction in the reactor.
상기 핵연료 집합체 및 그 구성요소를 [도 1] 내지 [도 3]에 도시하였다. [도 1]은 일반적인 핵연료집합체의 모습을 나타내는 개략도이고, [도 2]는 지지격자를 위에서 바라본 평면도이며, [도 3]은 상기 지지격자를 상세히 나타내기 위한 절개사시도이다.The fuel assembly and its components are shown in [FIG. 1] to [FIG. 3]. FIG. 1 is a schematic view showing a general fuel assembly, FIG. 2 is a plan view of a support grid from above, and FIG. 3 is a cutaway perspective view showing the support grid in detail.
[도 1]을 참조하여 설명하면 상기 핵연료 집합체는 상단고정체(4), 하단고정체(5), 지지격자(2), 안내관(3) 및 지지격자(2)로 이루어지는 골격체와 상기 지지격자(2) 내에 장입되어 상기 지지격자(2)내에 형성된 스프링(6; [도 2] 및[도 3]참조) 및 딤플(7; [도 2] 및[도 3]참조)에 의하여 지지되는 상기 연료봉(1)으로 구성된다. 집합체 조립시 연료봉(1) 표면의 흠집을 방지하고 지지격자내 스프링(6)의 손상을 방지하기 위해 연료봉의 표면에 락커를 도포하여 골격체에 장입한 다음 상 ㅇ하단 고정체를 부착하여 고정시킴으로써 원자력연료 집합체의 조립이 끝나고 완성된 집합체의 락커를 제거한 후 연료봉간의 간격, 뒤틀림, 전장, 치수 등을 검사하는 것으로 집합체 제조공정이 마무리된다.Referring to FIG. 1, the nuclear fuel assembly includes a
[도 2] 및 [도 3]을 참조하여 설명하면 지지격자(2)는 다수의 연료봉(1)이 각각 장입될 수 있는 공간부를 구획하도록 스트립(얇은 금속판)이 각각 일정간격으로 형성된 슬롯(21; [도 6a]참조)을 상호 결합하여 격자상으로 형성된다. 상기 지지격자는 상하 10개 내지 13개 정도로 배열되며 4m 길이의 안내관(3)과 용접된다. 지지격자(2)에 의하여 구획되는 각각의 공간부에는 스프링(6) 및 딤플(7)이 규칙적으로 형성되어 있으며 상기 스프링(6) 및 딤플(7)이 연료봉(1; [도 1]참조)과 접촉함으로써 연료봉(1; [도 1]참조)들 간의 간격을 유지하고 정해진 위치에 배열되도록 하며 스프링(6)의 탄성에 의하여 연료봉(1)이 연고정 되도록 한다.Referring to FIGS. 2 and 3, the
한편 오늘날 핵연료의 개발은 고연소도 및 무결성을 목표로 추진되고 있다. 고연소도 핵연료를 개발하기 위해서 핵연료봉으로부터 냉각수로의 열전달을 촉진시키는 방법들이 제안되고 있다. 이러한 열전달 촉진 방법으로는 혼합날개의 부착 및 이의 설계 변경 또는 유로채널의 효율적인 구성 등 핵연료봉 주변을 흐르는 원자로 냉각수의 흐름을 개선하는 것이 주가 되고 있다.Meanwhile, the development of nuclear fuel is being pursued with the aim of high combustion and integrity. In order to develop high-combustion fuels, methods for promoting heat transfer from fuel rods to cooling water have been proposed. The heat transfer promotion method is mainly to improve the flow of the reactor coolant flowing around the nuclear fuel rod, such as the attachment of the mixing wing and the design change thereof or the efficient configuration of the flow channel.
그러나 이러한 열전달 촉진을 위한 방법은 주로 핵연료봉 주변을 흐르는 냉각수가 더욱 큰 난류가 되도록 하는 것이어서 핵연료봉을 진동하게 하는 유체유발 진동의 원인이기도 하다.However, the method for promoting heat transfer mainly causes the coolant flowing around the fuel rods to become more turbulent, which is also the cause of the fluid-induced vibration that causes the fuel rods to vibrate.
핵연료봉의 유체유발 진동은 핵연료봉이 지지격자 스프링 또는 딤플과의 접촉면에서 서로 상대적으로 미끄럼 운동을 하게하며 이로부터 연료봉의 접촉면에 국부적인 마모가 발생하게 하여 핵연료봉이 점진적으로 손상되는 프레팅 마모현상을 일으킨다. 즉 고연소 핵연료 개발을 위해 열적 성능을 향상시키는 방법이 한편으로는 핵연료봉의 손상을 촉진시키는 결과를 가져오는 것이다. Fluid-induced vibration of the fuel rod causes the fuel rod to slide relative to the support grid spring or dimple relative to each other, causing local wear on the contact surface of the fuel rod, resulting in fretting wear, in which the fuel rod is gradually damaged. . In other words, the method of improving thermal performance for the development of high-combustion fuels, on the one hand, promotes damage to the fuel rods.
한편 연소가 진행됨에 따라 지지격자는 횡방향으로 조사성장을 하게 된다. 또한 연료봉은 원자로 내에서의 연소과정에서 반경방향의 크립, 즉 원자로 내의 냉각수 등의 높은 압력에 의하여 오그라드는 현상과 소결체의 팽창에 따른 반경방향의 확장 현상이 반복적으로 발생함에 따라 연료봉의 외경이 불규칙한 방향성을 갖게 되어 지지격자의 스프링/딤플과 연료봉간에 간극이 발생될 수 있는데 이러한 현상에 의하여 프레팅 마모현상은 더욱 심화된다.On the other hand, as the combustion progresses, the support grid grows in the lateral direction. In addition, fuel rods have irregular outer diameters due to repeated creep in the radial direction during combustion in the reactor, that is, gradual phenomena due to high pressure of cooling water in the reactor and radial expansion due to expansion of the sintered body. The directionality may cause a gap between the spring / dimple of the support grid and the fuel rod, which intensifies the fretting wear.
이러한 프레팅 마모현상을 최소화하기 위하여 연료봉과 스프링/딤플간의 종방향 접촉길이를 길게 하거나 면접촉이 발생하도록 하여 프레팅 마모가 발생하더라도 동일 마모체적하에서 마모깊이를 최소화하는 방법들이 제안된 바 있다.In order to minimize the fretting wear phenomenon, methods for minimizing the wear depth under the same wear volume have been proposed even if fretting wear occurs by increasing the longitudinal contact length between the fuel rod and the spring / dimple or by making surface contact.
[도 4]에 종방향으로 선접촉의 길이가 늘어나도록 형성한 종래의 스프링을 구비한 지지격자를 개략적으로 나타냈다. 4 schematically shows a support grid with a conventional spring formed such that the length of the line contact in the longitudinal direction is increased.
상기 지지격자에 형성된 스프링(61)의 경우 유체유발진동이 발생하고 지지격 자(21)의 조사성장 및 연료봉(1)의 진원도 변화(고압에 의한 불규칙 방향성 축소현상)로 인하여 연료봉(1)과 지지격자(21)사이에 간극이 발생되어 연료봉(1)의 진동이 발생하는 경우, 연료봉(1)과 스프링(61)의 종방향 접촉길이가 늘어난다 하더라도 연료봉(1)이 횡방향으로 자유롭게 진동할 수 있기 때문에 프레팅마모를 최소하기에는 비효율적이다. 오히려 연료봉(1)이 횡방향으로 일정한 폭만큼 자유진동을 함에 따라 스프링(21)과의 접촉이 일어나는 지지점으로부터의 연료봉 진동 진폭이 증가되고 이에 따라 접촉 또는 충격하중이 증가하게 되어 마모가 가속될 수 있다.In the case of the
한편 연료봉과 면접촉이 발생하도록 하여 프레팅 마모를 최소화하려는 방법으로는 2002년 3월 6일에 출원된 '미합중국 등록특허 US6606369' 『Nuclear reactor with improved grid』(이하 선행기술이라 한다.)가 있다.Meanwhile, a method of minimizing fretting wear by causing surface contact with a fuel rod is disclosed in US Patent No. US6606369, `` Nuclear reactor with improved grid '' (hereinafter referred to as prior art), filed March 6, 2002. .
상기 선행기술은 [도 5a] 및 [도 5b]에 도시된 바와 같이 스프링(62)과 연료봉(1)의 접촉에 있어서 면접촉이 되도록 스프링(62)에 곡면을 형성하여 종래의 점접촉이나 선접촉 방식보다 유체유발진동에 의한 연료봉의 축방향 및 횡방향의 흔들림을 방지하는 것을 특징으로 한다.5A and 5B, the prior art forms a curved surface on the
그러나 상기 선행기술은 스프링(62) 및 딤플(72)이 연료봉(1)과 접촉하는 면을 연료봉의 곡률반경과 동일하게 형성하여 면접촉을 할 수 있도록 의도하였으나, 실제로는 지지격자(22)의 제조공차 및 고압의 냉각수에 의한 연료봉(1)의 진원도 변화 등에 의해 정확한 면접촉을 성립 또는 유지시키거나 연료봉의 연소과정 전체를 통하여 일정한 진원도 및 곡률반경을 유지시키는 것은 불가능하다.However, the prior art is intended to form a surface contacting the
또한 상기 스프링(62)의 접촉부분이 이론상의 완전한 곡면을 이루지 못하는 경우 연료봉(1)과 불규칙한 선접촉 내지는 점접촉 등을 형성하게 되어 예측하지 못한 마모가 발생할 수도 있다.In addition, when the contact portion of the
한편 일반적으로 지지격자의 스프링은 높은 온도환경에서 응력이 발생하면 약 72시간 이내에 스프링의 탄성이 40~50% 정도 이완되는 것으로 알려져 있으며, 원자로 내에서도 중성자 조사에 의해 스프링의 탄성이 더 이완된다.On the other hand, in general, the spring of the support grid is known to loosen the elasticity of the spring by about 40 to 50% within about 72 hours when the stress occurs in a high temperature environment, and the elasticity of the spring is further relaxed by neutron irradiation in the reactor.
연료봉의 유체유발진동이 발생하면 이러한 스프링의 탄성의 이완이 클수록 프레팅 마모가 가속되는 것으로 알려져 있다. 이러한 스프링의 탄성의 이완을 줄이기 위해서는 스프링의 탄성을 증가시키거나 스프링의 소성변형량을 줄여야 한다.It is known that the fretting wear is accelerated when the fluid rod vibration of the fuel rod occurs. In order to reduce the relaxation of the spring elasticity, it is necessary to increase the spring elasticity or reduce the plastic deformation of the spring.
한편 지지격자 스프링의 강성이 너무 높으면 연료봉의 장입시에 과도한 긁힘이나 피복관에 국부응력을 가하여 연료봉 응력기준을 초과할 수 있으며, 스프링 강성이 너무 낮으면 연료봉의 휨이 발생하거나 과도한 연료봉 유체유발진동이 발생할 수 있다.On the other hand, if the stiffness of the support grid spring is too high, it may exceed the fuel rod stress standard by applying excessive scratches or local stresses to the cladding when the fuel rod is charged.If the spring stiffness is too low, the fuel rod will bend or excessive fuel rod fluid induced vibration may occur. May occur.
이러한 이유에서 최근 개발된 지지격자 스프링은 비교적 낮은 스프링 강성을 유지시키면서 스프링의 탄성변위를 증가시키는 경향을 띄고 있다.For this reason, the recently developed support grid springs tend to increase the spring's elastic displacement while maintaining relatively low spring stiffness.
스프링을 길게 형성함으로써 이상에서 살펴본 문제점, 즉 지지점의 길이를 길게 형성하여 마모 깊이를 줄이는 동시에 스프링의 강성을 낮출 수 있다. 그러나 스프링을 길게 하기 위해서는 한정된 지지격자의 높이에서 스프링과 딤플을 동시에 형성하여야 하므로 지지격자판 전체 높이를 증가시켜 재질의 증가에 의한 제조비의 상승이 유발되며 원자로에서의 연소시에도 중성자가 지지격자에 의하여 불필요하게 흡수되는 양이 늘어나 비경제적인 문제가 생기게 된다.By forming the spring long, it is possible to reduce the wear depth and reduce the rigidity of the spring by forming a long length of the support point, that is, the support point described above. However, in order to lengthen the spring, it is necessary to simultaneously form the spring and dimple at the height of the limited support grid, so that the overall height of the support grid is increased to increase the manufacturing cost due to the increase of the material. Unnecessarily absorbed amount is increased, which leads to an uneconomic problem.
한편 연료봉 프레팅 마모는 스프링 뿐만 아니라 딤플에서도 발생하게 된다. 딤플은 설계특성상 연료봉 간의 최소간격을 유지해야 하기 때문에 스프링보다 3~5배 수준의 강성을 유지하도록 설계된다. 또한 위에서 설명한 바와 같이 지지격자판 한 면에 스프링과 딤플이 공존해야 하므로 딤플의 접촉길이를 길게 하는 데는 공간적 제약이 따른다.Fuel rod fretting wear, on the other hand, occurs in dimples as well as springs. Dimples are designed to maintain three to five times the stiffness of springs because of their design characteristics that require minimum spacing between fuel rods. In addition, as described above, since the spring and the dimple must coexist on one side of the support grid plate, the contact length of the dimple is lengthened, resulting in a space limitation.
또한 [도 6a] 및 [도 6b]를 참조하여 설명하면, 지지격자판(2)은 서로 직각으로 끼워져야 하므로 상부 또는 하부에 반드시 한 개의 슬롯(201)이 형성되어야 한다. 따라서 스프링(6)을 기준으로 상하 대칭으로 위치하고 있는 딤플(7)은 서로 다른 지지조건을 가지게 된다. 즉 슬롯(201)이 형성된 쪽에 위치한 딤플(7)은 슬롯(201)이 없는 쪽에 형성된 딤플(7)에 비하여 슬롯(201)으로 인한 지지격자(2) 자체의 탄성 때문에 지지조건이 유연하게 된다. 이러한 이유로 인해 연료봉(미도시)이 지지격자내에 장입되면 상하 딤플(7)에 서로 다른 반력이 발생하며 특히 슬롯(201)이 형성된 쪽의 딤플(7)에서 회전변형(A2)이 발생하게 된다. 이러한 회전변형(A2)이 발생하면 단단한 딤플의 모서리(P2)에 의해 연료봉(미도시)에 국부적인 마모가 발생하여 관통손상이 발생할 가능성이 높아지게 된다.6A and 6B, since the
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서,As to solve the above problems,
본 발명의 과제는 열 또는 조사에 의한 스프링의 탄성이완을 원인으로 하는 스프링의 지지력 상실을 최대한 방지하는데 있다.An object of the present invention is to prevent the loss of the bearing capacity of the spring caused by the elastic relaxation of the spring by heat or irradiation.
또한 본 발명의 과제는 안정적인 선접촉에 의하여 핵연료봉을 지지하되, 한정된 지지격자의 종방향 길이 내에서 선접촉에 의한 지지길이를 최대한 길게 형성하는데 있다.In addition, an object of the present invention is to support the nuclear fuel rod by a stable line contact, to form the support length by the line contact as long as possible within the longitudinal length of the limited support grid.
또한 본 발명의 과제는 지지격자에 형성된 격자형성을 위한 슬롯의 영향으로 슬롯 쪽의 딤플에서 회전변형이 일어남으로써 딤플의 모서리에 의해 연료봉의 관통손상이 발생하는 것을 최대한 방지하는데 있다.In addition, an object of the present invention is to prevent as much as possible through the damage of the fuel rod through the edge of the dimple caused by the rotational deformation in the dimple on the slot side under the influence of the slot for forming the grid formed on the support grid.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the above technical problem, the present invention,
종횡으로 일정한 간격으로 배열된 스트립을 구비하고 상기 스트립에 일정 간격으로 형성된 슬롯을 상호 삽입하여 구획된 다수의 단위 격자셀에 핵연료봉이 장입되고 지지되는 지지격자에 있어서,A support grid having nuclear fuel rods loaded and supported in a plurality of unit grid cells partitioned by mutually inserting slots formed at regular intervals in the strip, the strips being arranged at regular intervals in the longitudinal and horizontal directions,
상기 종횡으로 교차하는 지지격자의 교차점에 해당하는 금속판의 중앙 각각을 사각으로 절개하여 형성한 스프링수용부; 상기 스프링수용부에 수용되도록 중공원통형으로 형성하되 외주면의 일부를 축방향을 따라 절개한 원통클립형스프링; 을 구비하는 것을 특징으로 한다.A spring accommodating part formed by cutting each of the centers of the metal plates corresponding to the intersection points of the support lattice crossing longitudinally and horizontally in a square; Cylindrical clip-shaped spring is formed in a hollow cylindrical shape so as to be accommodated in the spring accommodating portion and cut a portion of the outer circumferential surface along the axial direction; It characterized by having a.
또한 상기 원통클립형스프링은 상기 지지격자에 끼워 고정될 수 있도록 상하부에 고정홈을 구비할 수 있다.In addition, the cylindrical clip spring may be provided with a fixing groove in the upper and lower parts to be fixed to the support grid.
또한 상기 원통클립형스프링은 외주면 일부를 절개한 강성조절슬롯을 형성할 수 있다.In addition, the cylindrical clip spring may form a stiffness control slot in which a portion of the outer peripheral surface is cut.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 '상하좌우' 등 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Unless otherwise defined or mentioned, terms indicating directions such as 'up, down, left and right' used in the present description are based on the states indicated in the drawings. In addition, the same reference numerals throughout the embodiments indicate the same member.
한편, 지지격자의 격자구조에 의하여 구획된 개개의 공간부를 단위 격자셀이라 하고, 그 격자셀 내부의 일면을 격자면이라고 정의한다. 또한 어느 한 격자면을 종방향이라 정의한다면 그와 평행한 모든 격자면은 종방향 격자면이 되고, 상기 종방향의 격자면과 직각을 이루는 격자면은 횡방향의 격자면이라 한다. 또한 축방향이란 단위 격자셀의 길이 방향으로서 핵연료봉이 장입되는 방향을 말한다.On the other hand, each space part divided by the lattice structure of the support grid is called a unit lattice cell, and one surface inside the lattice cell is defined as a lattice plane. If one lattice plane is defined as the longitudinal direction, all lattice planes parallel to the lattice plane become longitudinal lattice planes, and the lattice plane perpendicular to the longitudinal lattice plane is referred to as a transverse lattice plane. The axial direction refers to the direction in which the nuclear fuel rod is charged as the longitudinal direction of the unit cell.
이하 [도 7a] 내지 [도 7d]를 참조하여 본 발명의 실시예 1을 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예 1은 스프링수용부(232)가 형성된 지지격자(23)와 원통클립형스프링(63)이 그 주요구성 요소이다.Hereinafter,
[도 7a]는 본 실시예 1에 의한 지지격자를 나타내며, [도 7b]는 본 실시예 1에 의한 원통클립형스프링을 나타내고, [도 7c]는 상기 지지격자에 상기 원통클립 형스프링이 수용되어 결합한 모습을 나타내며, [도 7d]는 상기 지지격자와 원통클립형스프링이 결합된 것을 위에서 바라본 모습을 나타낸 것이다.7A shows the support grid according to the first embodiment, FIG. 7B shows the cylindrical clip spring according to the first embodiment, and FIG. 7C shows the cylindrical clip spring received in the support grid. Figure 7d shows the combined state, and the support grid and the cylindrical clip-shaped spring is shown from above seen.
[도 7a]를 참조하여 지지격자(23)을 설명한다.The
앞서 설명한 바와 같이 지지격자(23)는 상호 삽입ㅇ결합하기 위한 슬롯(231)을 구비한 스트립을 종횡방향에 대하여 각각 일정간격으로 배치한 후 상기 슬롯(231)을 각각 삽입하는 방식으로 격자구조의 지지격자체(23)를 형성한다.As described above, the
본 발명에 의한 실시예 1의 지지격자(23)는 상기 지지격자(23)의 교차점에 해당하는 중앙부를 사각으로 절개하여 스프링수용부(232)를 형성한다.The
[도 7b]를 참조하여 원통클립형스프링(63)을 설명한다.A
본 실시예 1에 의한 원통클립형스프링(63)은 전체적으로 얇은 철판으로 된 중공원통형, 즉 중앙이 축방향으로 관통되어 있는 원통형상을 하고 있으며 외주면의 임의의 일부분이 축방향을 따라 절개한 스프링절개부(633)가 형성되어 원통클립형모양을 하고 있다. 또한 상기 원통클립형스프링(63)의 끝부분에는 상기 원통클립형스프링(63)을 지지격자(23)에 끼워 고정하기 위한 고정홈(631)을 형성한다.Cylindrical clip-type spring (63) according to the first embodiment has a hollow hollow cylindrical shape of a thin iron plate as a whole, that is, a cylindrical shape in which the center thereof is axially penetrated, and a spring cutout portion in which any part of the outer circumferential surface is cut along the axial direction. 633 is formed and has a cylindrical clip shape. In addition, the end of the cylindrical clip-type spring (63) forms a fixing groove (631) for fixing the cylindrical clip-type spring (63) to the support grid (23).
[도 7c] 및 [도 7d]를 참조하여 지지격자(23)와 원통클립형스프링(63)의 연결관계 및 작용을 설명한다.With reference to FIG. 7C and FIG. 7D, the connection relationship and operation | movement of the
상기 원통클립형스프링(63)은 격자구조로 형성된 지지격자(23)의 스프링수용부(232)에 수용되며 상기 원통클립형스프링(63)의 고정홈(631)이 지지격자(23)에 끼워짐으로써 고정된다. 상기 원통클립형스프링은 4개의 단위 격자셀에 걸치게 되고 단위 격자셀의 4개 모서리 부분에서 돌출된다. 이후 연료봉(1)이 장입되면 상기 연료봉(1)의 바깥부분이 상기 원통클립형스프링(63)의 외주면에 닿고 원통클립형스프링(63)의 탄성에 의하여 지지된다.The
[도 8a] 및 [도 8b]를 참조하여 실시예 2를 설명한다.
[도 8a]는 본 실시예 2에 의한 원통클립형스프링(64)을 나타내며 [도 8b]는 상기 원통클립형스프링(64)이 지지격자(23)와 결합한 모습을 나타낸다.8A shows the
실시예 2는 실시예 1과 구성면에서 거의 동일하지만 연료봉이 접촉하는 부분을 제외한 원통클립형스프링(64)의 외주면 중 일부를 사각으로 절개하여 강성조절슬롯(642)을 형성하는 점에 차이가 있다.Example 2 is substantially the same as the configuration of Example 1, but there is a difference in that the
상기 강성조절슬롯(64)의 넓이를 크게 하면 원통클립형스프링(64)의 강성이 줄어들어 좀 더 유연한 지지조건을 갖게 된다.Increasing the width of the
[도 9a] 및 [도 9b]를 참조하여 실시예 3을 설명한다.
[도 9a]는 본 발명의 실시예 3에 의한 원통클립형스프링(65)을 나타내며 [도 9b]는 상기 원통클립형스프링(65)이 지지격자(23)와 결합한 모습을 나타낸다.9A illustrates a
본 발명에 의한 실시예 3은 실시예 2의 경우와 마찬가지로 스프링의 강성을 조절하기 위한 구성을 구비하는 것으로서 또 다른 절개방법을 보여주고 있다. 연료봉이 접촉하는 부분을 제외한 원통클립형스프링(64)의 외주면 중 일부를 절개하는 면에서 실시예 2와 동일하지만 연료봉(1)과의 접촉부분은 유지하되 원통클립형스프링(65)의 강성을 유지하기 위한 비절개부(656)의 길이를 더욱 줄일 수 있어 실시예 2에 의한 스프링(64; [도 8a] 참조)에 비하여 더욱 유연한 지지조건을 구현할 수 있다.Example 3 according to the present invention has a configuration for adjusting the stiffness of the spring as in the case of Example 2 shows another cutting method. Same as Example 2 in terms of cutting off a portion of the outer circumferential surface of the
이하 [도 7c] 및 [도 7d]를 참조하여 본 발명에 의한 지지격자체의 작용을 설명한다.Hereinafter, the operation of the support grid according to the present invention will be described with reference to FIGS. 7C and 7D.
연료봉(1)이 지지격자(23)로 장입되면 연료봉(1)의 외주면이 상기 단위 격자셀의 4개 모서링에서 돌출되는 원통클립형스프링(63)의 외주면에 닿고 원통형스프링(63)의 탄성에 의하여 지지된다. 이 경우 [도 7d]에 도시된 것처럼, 지지격자(23)에 의하여 4부분으로 구분되는 원통클립형스프링(63) 중 P5 및 P6는 스프링절개부(633; [도 7a]참조)가 형성되어 있어 강성이 스프링절개부(633)이 형성되어 있지 않은 P3 및 P4에 비하여 작다. 따라서 상기 P5 및 P6는 스프링으로 작용하게 되고 상기 P3 및 P4는 딤플의 역할을 하게 된다.When the
또한 상기 원통클립형스프링(63)은 원통형으로 형성되어 일반적인 스프링에 비하여 반경방향의 강성이 커서 스프링의 유효 탄성범위 즉 스프링이 눌리는 깊이가 작다. 본 발명에 의한 원통클립형스프링(63)은 소성변형량은 매우 적어 탄성이 이완되는 현상은 최소화하였으나 상기와 같이 강성이 커서 탄성을 갖는 유효범위가 적으므로 실시예 2의 원통클립형스프링(64) 또는 실시예 3의 원통클립형스프링(65)와 같이 스프링 자체의 강성을 줄이는 수단을 제공하였다.In addition, the cylindrical clip-
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 지지격자로 구현될 수 있다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the technical idea of the present invention is not limited to the above-described preferred embodiment, and implemented with various support grids within the scope not departing from the technical idea of the present invention specified in the claims. Can be.
본 발명에 의한 스프링은 스프링과 딤플을 일체형으로 구성한 원통클립형스프링 및 상기 원통클립형스프링의 강성조절수단을 구비함으로써 적은 스프링 변위에서도 연료봉의 지지가 가능하도록 하여 열 또는 조사에 의한 스프링의 탄성이완과 이를 원인으로 하는 스프링의 지지력 상실을 최소화하였다.Spring according to the present invention is provided with a cylindrical clip spring consisting of a spring and a dimple integrally and the rigidity adjusting means of the cylindrical clip spring to support the fuel rod even at a small spring displacement, thereby loosening the elasticity of the spring by heat or irradiation and The loss of bearing capacity of the spring as a cause was minimized.
또한 본 발명에 의한 스프링은 스프링과 딤플을 일체형으로 구성하여 한정된 지지격자의 종방향 길이 내에서 최대한의 지지길이를 확보할 수 있도록 하였다.In addition, the spring according to the present invention was configured to integrally constitute the spring and the dimple to ensure the maximum support length within the longitudinal length of the limited support grid.
또한 본 발명은 독립적인 딤플을 구비하지 않음으로써 딤플의 회전변형에 의한 연료봉 마모 현상을 최소화 하도록 하였다.In addition, the present invention does not have an independent dimple to minimize fuel rod wear due to the rotational deformation of the dimple.
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