KR20220032690A - Bottom spacer grid of a nuclear fuel assembly - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 판금 가공 및 용접 가공을 배제하고 설계 자유도가 높은 3D 프린팅을 이용하여 제작이 가능한 이물질 여과 기능을 갖는 핵연료 집합체의 하부 지지격자에 관한 것이다.The present invention relates to a lower space grid of a nuclear fuel assembly having a foreign material filtering function that can be manufactured using 3D printing with a high degree of design freedom while excluding sheet metal processing and welding processing.
원자로에서 사용되는 핵연료는 농축된 우라늄을 일정한 크기의 원통형 소결체(pellet)로 성형된 후에 다수의 소결체들을 피복관 내에 장입하여 연료봉으로 제조되며, 이러한 다수의 연료봉들은 핵연료 집합체를 구성하여 원자로의 노심에 장전된 후에 핵반응을 통해 연소된다.Nuclear fuel used in nuclear reactors is manufactured into fuel rods by charging enriched uranium into cylindrical pellets of a certain size, and then charging a plurality of sintered bodies in a cladding tube. It is then combusted through a nuclear reaction.
일반적으로 핵연료 집합체는 축방향으로 배치되는 다수의 연료봉과, 이 연료봉의 횡방향으로 마련되어 연료봉을 지지하게 되는 다수의 지지격자와, 지지격자와 고정되어 집합체의 골격을 구성하는 다수의 안내관과, 안내관의 상하단을 각각 지지하게 되는 상단고정체 및 하단고정체로 구성된다.In general, a nuclear fuel assembly includes a plurality of fuel rods disposed in the axial direction, a plurality of spacer grids provided in the transverse direction of the fuel rods to support the fuel rods, a plurality of guide tubes fixed to the spacer grid to constitute the skeleton of the assembly; It consists of an upper fixture and a lower fixture that support the upper and lower ends of the guide tube, respectively.
지지격자는 연료봉의 횡방향 움직임을 구속하고 축방향 움직임을 마찰력으로 억제하여 연료봉의 배열을 유지하게 되는 핵연료 집합체의 중요 부품 중에 하나이다. 이러한 지지격자는 원자로 타입과 설계에 따라서 모양과 개수가 차이가 있으나, 연료봉과의 조립 위치에 따라서 보호 지지격자, 하부 지지격자, 상부 지지격자, 및 중간 지지격자로 구분되며, 수직으로 교차하게 조립되는 다수의 격자판으로 이루어져 연료봉이 삽입 위치하게 되는 격자 셀을 제공하게 되는 구조는 동일하다.The spacer grid is one of the important parts of the nuclear fuel assembly that maintains the arrangement of the fuel rods by restraining the lateral movement of the fuel rod and suppressing the axial movement by frictional force. These spacer grids have different shapes and numbers depending on the type and design of the reactor, but are divided into a protective spacer grid, a lower spacer grid, an upper spacer grid, and an intermediate spacer grid according to the assembly position with the fuel rod, and assembled vertically crosswise. The structure for providing a grid cell in which a fuel rod is inserted is the same as that of a plurality of grid plates.
특히 하부 지지격자는 지지격자들 중에서 최하단에 위치하여 하단고정체와 바로 인접하여 배치되며, 냉각수의 순환과정에서 냉각수와 함께 원자로 내로 유입된 이물질을 여과하는 기능이 요구될 수 있다. In particular, the lower spacer grid is located at the bottom of the spacer grids and is disposed immediately adjacent to the lower fixed body, and a function of filtering foreign substances introduced into the reactor together with the coolant in the cooling water circulation process may be required.
원자로를 순환하게 되는 냉각수는 다양한 종류의 이물질이 혼입될 수 있으며, 이러한 이물질은 하단고정체의 유로를 통과하여 연료봉과 지지격자 사이에 고착되어 진동 및 프레팅 마모에 의한 연료봉의 손상을 유발할 수 있다. The coolant circulating in the reactor may contain various kinds of foreign substances, and these foreign substances pass through the flow path of the lower fixture and adhere between the fuel rod and the spacer grid, causing damage to the fuel rod due to vibration and fretting wear. .
냉각수에 혼입된 이물질을 여과하는 방법으로는 하부 지지격자에 이물질을 여과할 수 있는 기능을 부가하거나 하단고정체의 유로의 크기를 제한할 수 있으며, 또는 하단고정체의 유로와 이물질 여과 구조를 갖는 하부 지지격자를 복합적으로 사용하는 방법들이 사용되고 있다.As a method of filtering foreign substances mixed in the cooling water, a function to filter foreign substances can be added to the lower space grid, or the size of the flow path of the lower fixture can be limited, Methods using a combination of lower space grids are being used.
하단고정체의 유로의 크기를 제한하는 방법은 유로 면적의 감소로 인하여 냉각수의 압력강하가 증가하며, 이러한 냉각수의 압력강하는 핵연료 집합체의 수력 들림력(hydraulic uplift force)을 증가시켜 상단고정체의 눌림력을 크게 해야 하고 연료봉의 진동을 심화시킬 수 있으며, 냉각수의 횡방향 흐름을 유발시켜 프레팅 마모를 촉진하고 연료봉의 열을 충분히 흡수하지 못하는 여러 가지의 문제점이 발생될 수 있다.The method of limiting the size of the flow path of the lower fixture increases the pressure drop of the coolant due to the reduction of the flow passage area. The pressing force must be increased, the vibration of the fuel rod can be intensified, the lateral flow of the coolant is induced to promote fretting wear, and various problems can occur in that the heat of the fuel rod is not sufficiently absorbed.
하부 지지격자 자체에 이물질을 여과할 수 있는 필터링 기능을 추가하는 방법은 이물질 여과 성능을 높이면서도 상대적으로 압력 강하량을 줄일 수 있는 장점이 있으나, 구조가 복잡하고 제작이 어려워진다.The method of adding a filtering function capable of filtering foreign substances to the lower space grid itself has the advantage of increasing the foreign material filtering performance and relatively reducing the pressure drop, but the structure is complicated and manufacturing is difficult.
일반적으로 필터링 기능을 갖는 하부 지지격자는 격자 셀 내에서 연료봉을 탄성 지지하게 되는 격자 스프링과 연료봉의 수평 거동을 제한하기 위한 딤플과, 냉각수 중에 혼입된 이물질을 여과할 수 있는 이물질 여과부를 포함한다. In general, the lower spacer grid having a filtering function includes a grid spring that elastically supports the fuel rod in the grid cell, a dimple for limiting the horizontal movement of the fuel rod, and a foreign material filtering unit capable of filtering foreign substances mixed in the coolant.
일반적으로, 격자 스프링, 딤플, 및 이물질 여과부는 각 격자 셀을 구성하는 지지격자 판재를 판금 가공하여 형성되며, 일반적으로 4면의 격자 셀 중에서 서로 대면하거나 이웃하는 두 면에 각각 격자 스프링이 마련되고 나머지 두 면에 복수 개의 딤플이 마련된다.In general, the grid spring, the dimple, and the foreign material filtering unit are formed by sheet metal processing the space grid plate constituting each grid cell, and in general, the grid spring is provided on two surfaces facing each other or adjacent to each other among the grid cells of four sides, A plurality of dimples are provided on the other two surfaces.
구체적으로, 지지격자의 제조 과정은 판금 가공된 각각의 내부 격자판과 외부 격자판을 별도로 마련된 용접지그에 조립하여 고정한 후에 내부 격자판의 교차용접부와 내부/외부 격자판의 접합부 및 슬리브 접합부를 레이저 용접(Laser Welding) 또는 용가재를 이용한 경남땜(Brazing)에 의해 접합하며, 이후 외부 격자판의 용접 과정에서 발생된 용접 비드를 연삭 가공하는 일렬의 과정을 거쳐 제작된다.Specifically, the manufacturing process of the spacer grid is performed by assembling and fixing each sheet metal-processed inner grid and outer grid to a separately provided welding jig, and then laser welding (Laser Welding) the cross welding of the inner grid, the joint of the inner/outer grid, and the sleeve joint. ) or by brazing using filler metal, and then it is manufactured through a series of processes of grinding and processing the weld bead generated during the welding process of the external grid.
이와 같이 종래의 지지격자의 제조과정은 판금 공정과 용접 공정 등의 일련의 공정들이 많으며, 또한 하부 지지격자는 이물질 여과를 위한 구조가 적용되므로 형상설계 기술이 상당히 까다로우며, 설계 자유도에 많은 제약이 발생한다.As described above, in the conventional manufacturing process of the spacer grid, there are many series of processes such as the sheet metal process and the welding process, and since the structure for filtering foreign substances is applied to the lower spacer grid, the shape design technology is quite difficult, and there are many restrictions on the degree of design freedom. This happens.
일반적으로, 노심수명의 말기(end of life, EOL) 조건에서 지지격자의 충격강도가 매우 저하됨이 보고된 바가 있으며, 따라서 미래형 핵연료 개발 및 고연소, 장주기를 고려한 유효연료영역길이 14ft의 핵연료 개발에서도 EOL 조건에서의 핵연료 내진성능 및 기계적 건전성 확보 기술이 필연적으로 요구되며, 이에 종래의 하부 지지격자의 제조방법은 앞서 설명한 것과 같이, 형상 설계에 많은 제약을 갖고 있으므로 EOL 조건에서 충분히 안정적이고 높은 강도를 가진 하부 지지격자를 구현하는데 한계가 있다.In general, it has been reported that the impact strength of the spacer grid is very low at the end of life (EOL) condition. A technology for securing nuclear fuel seismic performance and mechanical soundness in the EOL condition is inevitably required. As described above, the conventional method for manufacturing the lower space grid has many restrictions on shape design, so it is sufficiently stable and high strength under the EOL condition. There is a limit to realizing a lower space grid with
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 개선하고자 하는 것으로, 판금 및 용접 공정을 배제하고 설계 자유도를 높이고 제작 공정을 단순화할 수 있는 3D 프린팅을 활용하여 제작이 가능한 이물질 여과 기능을 갖는 핵연료 집합체의 하부 지지격자를 제공하고자 하는 것이다.The present invention is to improve the problems of the prior art, and the lower support of a nuclear fuel assembly having a foreign material filtering function that can be manufactured using 3D printing that can exclude sheet metal and welding processes, increase design freedom, and simplify the manufacturing process It is intended to provide a grid.
특히 본 발명은 이물질을 격자 모서리로 유도하여 격자 모서리에서 이물질의 포획이 집중될 수 있는 이물질 여과 구조를 포함하여 이물질에 의한 손상을 최소화할 수 있는 핵연료 집합체의 하부 지지격자를 제공하고자 하는 것이다.In particular, an object of the present invention is to provide a lower space grid of a nuclear fuel assembly capable of minimizing damage caused by foreign substances by including a foreign material filtering structure in which the trapping of foreign substances can be concentrated at the grid edges by guiding foreign substances to the grid edges.
또한 본 발명은 연료봉을 탄성 지지하게 되는 스프링과 이물질 여과 구조를 동일 높이에 배치하거나 이물질 여과 구조를 스프링 하부에 배치하고 별도의 딤플을 배제함으로써 지지격자의 높이를 줄일 수 있는 핵연료 집합체의 하부 지지격자를 제공하고자 하는 것이다.In addition, the present invention provides a lower space grid of a nuclear fuel assembly that can reduce the height of the spacer grid by arranging a spring for elastically supporting the fuel rod and a foreign material filtering structure at the same height or by arranging the foreign material filtering structure under the spring and excluding a separate dimple. is intended to provide.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 핵연료 집합체의 하부 지지격자는, 내측 격자 면을 갖는 사각의 격자 셀들이 정방형 격자(square lattice)를 이루며, 상기 격자 셀은, 4개의 내측 격자 면 각각에 종방향으로 돌출 형성되어 상기 연료봉을 지지하도록 형성된 스프링과; 각 코너에서 서로 교차하는 두 개 이상의 리브로 이루어진 이물질 여과부를 포함한다.In order to achieve this object, in the lower space lattice of the nuclear fuel assembly according to the present invention, square lattice cells having inner lattice planes form a square lattice, and the lattice cells are arranged on each of the four inner lattice planes. a spring protruding in the direction to support the fuel rod; and a foreign matter filtering unit composed of two or more ribs intersecting each other at each corner.
바람직하게는, 상기 이물질 여과부는, 연료봉과 동심원을 이루어 각 코너에 마련된 복수 개의 제1리브와; 4개의 내측 격자 면의 각 코너에서 방사 방향으로 돌출되어 상기 제1리브와 교차되는 제2리브를 포함한다.Preferably, the foreign material filtering unit comprises: a plurality of first ribs provided at each corner to form a concentric circle with the fuel rod; and a second rib protruding in a radial direction from each corner of the four inner lattice surfaces and intersecting the first rib.
보다 바람직하게는, 상기 제2리브에서 경사를 갖고 돌출 형성된 복 수개의 제3리브를 더 포함한다.More preferably, it further includes a plurality of third ribs protruding from the second ribs with an inclination.
바람직하게는, 상기 이물질 여과부는 각 격자 셀의 하측 개구단과 인접하여 각 코너에 형성되되, 상기 격자 셀과 함께 각 코너는 냉각수 흐름의 하류 방향으로 경사를 갖는 경사 단부를 갖는다.Preferably, the foreign matter filtering unit is formed at each corner adjacent to the lower open end of each grid cell, and each corner together with the grid cell has an inclined end having an inclination in the downstream direction of the cooling water flow.
바람직하게는, 상기 이물질 여과부는, 상기 스프링이 형성된 수직 구간 이내에 형성된다.Preferably, the foreign material filtering unit is formed within the vertical section in which the spring is formed.
본 발명에 따른 핵연료 집합체의 하부 지지격자는, 내측 격자 면을 갖는 사각의 격자 셀들이 정방형 격자(square lattice)를 이루며, 상기 격자 셀은, 4개의 내측 격자 면 각각에 종방향으로 돌출 형성되어 상기 연료봉을 지지하도록 형성된 스프링과; 하측 개구단의 각 모서리가 만곡 형성되되, 각 코너에서 서로 교차하는 두 개 이상의 리브로 이루어진 이물질 여과부를 포함하여, 판금 가공 및 용접 가공을 배제하고 설계 자유도가 높은 3D 프린팅을 활용하여 연료봉을 격자 셀의 중앙에서 강하고 균등하게 노심 수명말기(EOL)까지 유지할 수 있으며, 또한 각 격자 셀의 코너에 이물질이 집중되어 종래기술에서 하부 지지격자에서 발생되는 연료봉과 지지격자 사이에 고착된 이물질 프레팅에 의한 연료봉 손상(파단) 현상을 방지한다.In the lower space lattice of the nuclear fuel assembly according to the present invention, square lattice cells having inner lattice surfaces form a square lattice, and the lattice cells are formed to protrude in the longitudinal direction from each of the four inner lattice surfaces. a spring formed to support the fuel rod; Each corner of the lower open end is curved, and includes a foreign material filtering unit composed of two or more ribs that cross each other at each corner. It can be maintained strongly and evenly at the center until the end of the core life (EOL), and foreign substances are concentrated at the corners of each grid cell. Prevents damage (breaking) phenomenon.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 핵연료 집합체의 하부 지지격자의 사시 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 핵연료 집합체의 하부 지지격자의 단위 격자 셀의 사시 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 핵연료 집합체의 하부 지지격자의 단위 격자 셀의 저면 사시 구성도,
도 4는 도 2의 A-A 선을 따라서 절개된 핵연료 집합체의 하부 지지격자의 단면 구성도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 핵연료 집합체용 지지격자의 단위 격자셀의 저면 구성도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 핵연료 집합체의 하부 지지격자의 단위 격자 셀의 사시 구성도,
도 7은 도 6의 B-B 선의 단면에 대한 사시 구성도,
도 8은 도 6의 B-B 선의 단면도.1 is a perspective configuration diagram of a lower space grid of a nuclear fuel assembly according to an embodiment of the present invention;
2 is a perspective configuration diagram of a unit lattice cell of a lower space grid of a nuclear fuel assembly according to an embodiment of the present invention;
3 is a bottom perspective view of a unit lattice cell of a lower space grid of a nuclear fuel assembly according to an embodiment of the present invention;
4 is a cross-sectional configuration view of the lower spacer grid of the nuclear fuel assembly cut along the line AA of FIG. 2;
5 is a bottom configuration view of a unit grid cell of a spacer grid for a nuclear fuel assembly according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective configuration diagram of a unit grid cell of a lower space grid of a nuclear fuel assembly according to another embodiment of the present invention;
7 is a perspective configuration diagram of a cross-section taken along line BB of FIG. 6;
Fig. 8 is a cross-sectional view taken along line BB of Fig. 6;
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Specific structural or functional descriptions presented in the embodiments of the present invention are only exemplified for the purpose of describing embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms. In addition, it should not be construed as being limited to the embodiments described herein, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
한편, 본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.On the other hand, the terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate the existence of an embodied feature, number, step, action, component, part, or combination thereof, one or more other features or numbers, It should be understood that the existence or addition of steps, operations, components, parts or combinations thereof is not precluded in advance.
본 발명은 하부 지지격자의 제조 공정 중의 판금가공 및 용접 공정을 배제하고 금속 3D 프린팅으로 제작이 가능한 하부 지지격자를 제공하고자 하는 것이며, 종래의 판금가공 및 용접 공정에 의해 제작되던 하부 지지격자의 형상 설계상에 제한을 해소하고 제조 공정을 단축할 수 있다.The present invention is to provide a lower spacer grid that can be manufactured by metal 3D printing by excluding the sheet metal processing and welding process during the manufacturing process of the lower spacer grid, and the shape of the lower spacer grid produced by the conventional sheet metal processing and welding process It can eliminate design limitations and shorten the manufacturing process.
일반적으로 다양한 금속 3D 프린팅 장치가 나와 있으며, 예를 들어, 독일의 CONPCEPTLASER사의 3D 프린팅 장비는 제품의 최대 제작 가능한 사이즈가 250×250×280㎣ 로서 풀사이즈(full-size)의 지지격자의 제작이 가능하며, 분말 공급 장치에서 일정한 면적을 갖는 분말 베드에 수십 ㎛의 분말층을 깔고 레이저 또는 전자빔을 설계도면에 따라서 선택적으로 조사한 후에 한층 한층씩 용융시켜 적층하는 방식으로 제품 제조가 이루어지는 PBF(Powder Bed Fusion) 방식이 사용되고 있다. 한편 본 발명의 지지격자는 일반 금속 3D 프린팅에서 채용하고 있는 일반 금속 적층제조 방식이 채용될 수 있으며 특정 방식에 한정되는 것은 아니다.In general, various metal 3D printing devices are available, and for example, Germany's CONPCEPTLASER's 3D printing equipment has a maximum production size of 250 × 250 × 280 ㎣, which makes it difficult to manufacture a full-size spacer grid. PBF (Powder Bed) in which a product is manufactured in a way that a powder layer of several tens of μm is laid on a powder bed having a certain area in a powder supply device, a laser or electron beam is selectively irradiated according to a design drawing, and then melted layer by layer and laminated Fusion) method is used. On the other hand, the space grid of the present invention may be employed in a general metal additive manufacturing method employed in general metal 3D printing, and is not limited to a specific method.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 핵연료 집합체의 하부 지지격자의 사시 구성도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 핵연료 집합체의 하부 지지격자의 단위 격자 셀의 사시 구성도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 핵연료 집합체의 하부 지지격자의 단위 격자 셀의 저면 사시 구성도이며, 도 4는 도 2의 A-A 선을 따라서 절개된 핵연료 집합체의 하부 지지격자의 단면 구성도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 핵연료 집합체용 지지격자의 단위 격자셀의 저면 구성도이다.1 is a perspective configuration diagram of a lower space grid of a nuclear fuel assembly according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective configuration diagram of a unit grid cell of a lower space grid of a nuclear fuel assembly according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a bottom perspective view of a unit lattice cell of a lower spacer grid of a nuclear fuel assembly according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the lower spacer grid of the nuclear fuel assembly cut along line AA of FIG. 5 is a bottom configuration diagram of a unit grid cell of a spacer grid for a nuclear fuel assembly according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 실시예의 핵연료 집합체용 하부 지지격자(100)는, 내측 격자 면(111)을 갖는 사각의 격자 셀(110)들이 정방형 격자(square lattice)(n×n) 구조를 갖는다. 각 격자 셀(110)은, 4개의 내측 격자 면(111) 각각에 종방향으로 돌출 형성되어 연료봉(10)을 지지하도록 형성된 스프링(120)과; 하측 개구단의 각 모서리가 만곡 형성되되, 각 코너에서 서로 교차하는 두 개 이상의 리브로 이루어진 이물질 여과부(130)를 포함한다.1 to 5 , in the
격자 셀(110)의 각 내측 격자 면(111)은 종방향으로 돌출 형성된 스프링(120)이 구비된다. 도 2에서 단위 격자 셀(110)은 4면의 격자 면(111)의 내측 면과 외측 면 모두에 스프링(120)을 보여주고 있으며, 각 격자 면(111)의 외측 면은 해당 단위 격자 셀(110)과 바로 인접한 격자 셀의 내부 격자 면에 해당됨을 이해하여야 한다. 또한 본 실시예에서 격자 셀(110)을 구성하는 각 격자 면은 한 쌍의 스프링(120)을 사이로 관통 형성된 윈도우가 형성될 수 있으나, 바람직하게는, 각 격자 셀(110)을 구성하는 4개의 격자 면은 전체가 폐쇄된 평면의 판상(solid plain plate)일 수 있다. 이와 같이 폐쇄된 평면 구조의 격자 면은 충격 강도를 높을 수 있으며 내진 성능을 향상시킬 수 있다.Each
스프링(120)은 각 격자 면(111)의 종방향(z축)으로 상하 양단이 고정되고 중앙에서 돌출 형성되어 연료봉(10)을 탄성 지지하게 되며, 바람직하게는, 각 격자 면(111)의 가운데에 마련된다. 이러한 스프링(120)은 종방향(z축)으로 연료봉의 표면과 면접촉이 이루어지도록 곡면을 갖는 접촉부를 포함하며, 이 접촉부는 연료봉(10)의 하부에 인입 형성된 연료봉 들림방지 홈(11)과 접촉한다. 이와 같은 접촉부는 연료봉 들림방지 홈(11)과 접촉이 이루어져 수력에 의한 연료봉 부양 시에 연료봉 들림을 방지한다.The
참고로, 종래기술에서는 연료봉을 탄성 지지하기 위한 스프링 이외에 딤플의 위치를 규제하기 위하여 별도의 구조물(딤플)이 요구되었으나, 본 발명은 3D 프린팅에 의해 제작이 이루어지므로, 단위 격자 셀을 구성하는 4개의 내부 격자 면 모두에 스프링이 마련된다. 따라서 본 발명은 연료봉을 4방향에서 스프링이 균등하게 견고히 지지가 가능하여 조심수명의 말기(EOL)까지 연료봉(10)을 격자 셀(110)의 중앙에 견고히 위치시킬 수 있다.For reference, in the prior art, a separate structure (dimple) was required to regulate the position of the dimple other than the spring for elastically supporting the fuel rod. Springs are provided on both inner lattice planes of the dog. Therefore, in the present invention, the
또한 이러한 구조를 갖는 본 발명의 하부 지지격자는 균등하게 4방향에서 스프링이 연료봉을 지지할 수 있으므로, 종래기술에서와 같은 딤플 구조를 배제할 수 있는 장점이 있다.In addition, the lower spacer grid of the present invention having such a structure has the advantage that the dimple structure as in the prior art can be excluded because the spring can support the fuel rod equally in four directions.
다음으로, 이물질 여과부(130)는 하측 개구단에서 종방향(z축)으로 일정 구간(h1) 범위 내에서 하측 개구단의 각 모서리(112)가 코너에서 냉각수 흐름의 하류 방향으로 경사를 갖는 경사 단부(112a)가 형성된다. 이러한 경사 단부(112a)는 직선 또는 곡선의 경사일 수 있다.Next, the foreign
바람직하게는, 각 코너에서 서로 교차하게 되는 두 개 이상의 리브(131)(132)(133)를 포함한다. 한편, 도 4에 도시된 것과 같이, 이물질 여과부(130)는 하측 개구단으로부터 스프링(120) 보다는 아래 구간까지만 형성될 수 있다.Preferably, it comprises two or
바람직하게는, 이물질 여과부(130)는, 연료봉(10)과 동심원을 이루어 각 코너에 마련되는 복수 개의 제1리브(131)와, 3개의 내측 격자면의 각 코너에서 방사 방향으로 돌출되어 제1리브(131)와 교차하는 복수 개의 제2리브(132)를 포함한다.Preferably, the foreign
동심원으로 구성되는 제1리브(131) 사이의 간격과, 방사형을 갖는 복수 개의 제2리브(132) 사이의 간격은 압력 강하 감소와 여과 이물질의 사이즈를 고려하여 적절히 결정될 수 있다. 바람직하게는, 제2리브(132)에서 경사를 갖고 돌출 형성된 복수 개의 제3리브(133)를 더 포함한다.The spacing between the
이와 같이 각 격자 셀(110)의 하단 개구부의 각 코너에 마련된 이물질 여과부(130)는 서로 교차하는 복수 개의 리브로 구성됨으로써, 하단 고정체를 통과한 이물질이 각 격자 셀(110)의 코너에 집중되어 종래기술에서 하부 지지격자에서 발생하는 문제점인 연료봉과 지지격자 사이에 고착된 이물질 프레팅에 의한 연료봉 손상(파단) 현상을 방지한다.As described above, the foreign
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 핵연료 집합체의 하부 지지격자의 단위 격자 셀의 사시 구성도이며, 도 7은 도 6의 B-B 선의 단면에 대한 사시 구성도이며, 도 8은 도 6의 B-B 선의 단면도이다.6 is a perspective configuration diagram of a unit lattice cell of a lower space grid of a nuclear fuel assembly according to another embodiment of the present invention, FIG. 7 is a perspective configuration diagram taken along line BB of FIG. 6 , and FIG. 8 is BB of FIG. It is a cross section of a line.
도 6 내지 도 8에 도시된 것과 같이, 본 실시예의 하부 지지격자(210)는 내측 격자 면(211)을 갖는 사각의 격자 셀(210)들이 정방형 격자(square lattice)를 구성하는 복수의 격자 셀(210)로 구성되며, 각 격자 셀(210)은 4개의 내측 격자 면(211) 각각에 종방향으로 돌출 형성되고 각 코너에 서로 교차하는 두 개 이상의 리브로 구성된 이물질 여과부(230)를 포함하는 것은 앞서의 실시예와 동일하다.6 to 8, in the
본 실시예에서 이물질 여과부(230)의 수직 구간(h2)은 스프링(220)이 형성된 수직 구간(L1) 범위 이내에서 형성된다(h2<L1). 이와 같이 이물질 여과부(230)를 스프링(220)의 수직 구간(h2) 이내에서 마련함으로써, 전체적으로 하부 지지격자의 높이의 축소에 의한 압력강하 감소 효과가 있으며, 연료봉의 내부 길이를 증가시킬 수 있어서 봉내압(Rod Inner Pressure: RIP)의 마진 확보에 유리하다.In the present embodiment, the vertical section h2 of the foreign
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the technical field to which the present invention pertains that various substitutions, modifications and changes can be made within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those who have the knowledge of
100 : 하부 지지격자
110, 210 : 격자 셀
111 : 격자 면
120, 220 : 스프링
130, 230 : 이물질 여과부
131 : 제1리브
132 : 제2리브
133 : 제3리브100:
111:
130, 230: foreign matter filtering unit 131: first rib
132: second rib 133: third rib
Claims (5)
내측 격자 면을 갖는 사각의 격자 셀들이 정방형 격자(square lattice)를 이루며,
상기 격자 셀은,
4개의 내측 격자 면 각각에 종방향으로 돌출 형성되어 상기 연료봉을 지지하도록 형성된 스프링과;
각 코너에서 서로 교차하는 두 개 이상의 리브로 이루어진 이물질 여과부를 포함하는 핵연료 집합체의 하부 지지격자.In the lower spacer grid to support the fuel rod of the nuclear fuel assembly,
Square lattice cells with an inner lattice plane form a square lattice,
The grid cell is
a spring protruding from each of the four inner lattice surfaces in the longitudinal direction to support the fuel rod;
A lower spacer grid of a nuclear fuel assembly comprising a foreign material filter consisting of two or more ribs that intersect each other at each corner.
연료봉과 동심원을 이루어 각 코너에 마련된 복수 개의 제1리브와;
4개의 내측 격자 면의 각 코너에서 방사 방향으로 돌출되어 상기 제1리브와 교차되는 제2리브를 포함하는 핵연료 집합체의 하부 지지격자.According to claim 1, wherein the foreign matter filtering unit,
a plurality of first ribs provided at each corner to form a concentric circle with the fuel rod;
A lower space grid of a nuclear fuel assembly including a second rib that protrudes in a radial direction from each corner of the four inner grid planes and intersects the first rib.
The lower space grid of claim 1, wherein the foreign material filtering unit is formed within a vertical section in which the spring is formed.
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