KR20230050267A - 멀티-피치 와이어 랩을 구비한 핵연료 어셈블리 - Google Patents

멀티-피치 와이어 랩을 구비한 핵연료 어셈블리 Download PDF

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Abstract

와이어 랩핑되어 있고 연료 어셈블리 덕트 내에 육각형 링으로 배치되어 있는 연료 어셈블리 구성요소들로 핵연료 어셈블리가 구성된다. 연료 어셈블리의 최외측 링에 배치된 연료 어셈블리 구성요소는, 연료 어셈블리의 내측 링에 배치된 연료 어셈블리의 구성요소보다 짧은 피치로 와이어 랩핑되어 있다. 연료 어셈블리의 외측 링에서 피치를 더 짧게 함으로써, 에지 및 코너의 서브 채널에서 냉각제 유체의 압력 강하가 증가되어, 연료 어셈블리 전반에 걸쳐서 온도 구배가 감소되고, 이는 연료 클래딩의 피크 온도를 실질적으로 증가시키는 일 없이, 더 높은 원자로의 출구 온도를 제공한다.

Description

멀티-피치 와이어 랩을 구비한 핵연료 어셈블리
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 "MODULAR MANUFACTURE, DELIVERY, AND ASSEMBLY OF NUCLEAR REACTOR"라는 제목으로 2020년 8월 17일자로 출원된 미국 가특허출원 제63/066,778호의 이익을 청구하는데, 이 가특허출원의 내용은 그 전체가 본원에 참조로 인용되어 있다.
핵연료 어셈블리는, 미리 정해놓은 서브 채널 크기를 제공하고, 핀 대 핀 상호 작용을 감소시키며, 열-수력 성능을 향상시키도록, 통상적으로 와이어-랩핑되어 있는 연료 핀을 포함한다. 통상적으로, 핵연료 핀이 원형 와이어에 의해 나선형 패턴으로 랩핑되어 있다. 와이어의 직경은 인접한 핵연료 핀들 사이의 그리고 연료 핀들과 인접한 덕트 벽 사이의 이격 거리가 된다.
냉각제가 서브 채널에서 유동할 때, 통상적으로 에지의 서브 채널과 비교하여 내부의 서브 채널에서 압력 강하가 더 크다. 결과적으로, 냉각제는 에지의 서브 채널을 통해 보다 빠른 속도로 유동할 수 있고, 이에 따라 연료 어셈블리의 중앙에 더 가까이 위치해 있는 연료 핀들보다는 덕트 벽에 인접한 연료 핀들로부터 보다 효율적으로 그리고 보다 신속하게 열을 제거한다.
이러한 열역학적 결과는 연료 핀들 전반에 걸친 온도 구배인데, 이 온도 구배에서 연료 어셈블리의 중앙에 더 가까운 연료 핀들은 연료 어셈블리의 에지에 가까운 연료 핀들보다 높은 온도를 갖고, 이는 열역학적 응력 및 스트레인을 야기할 수 있다.
연료 핀들 전반에 걸쳐 온도 구배를 감소시켜, 연료 성능을 향상시키고, 핀 대 핀 상호 작용을 감소시키며, 출구 온도를 증가시키는 것이 유리할 것이다. 이러한 특징과 그 밖의 특징은 이하의 설명과 도면을 참조하면 쉽게 명백해질 것이다.
일부 실시형태에 따르면, 원자로용 연료 어셈블리는 제1 피치를 갖는 제1 와이어 랩핑을 구비하는 제1 연료 핀; 및 제1 피치와는 다른 제2 피치를 갖는 제2 와이어 랩핑을 구비하는 제2 연료 핀을 포함한다. 물론, 와이어 랩핑은, 예를 들어 중성자 반사체, 제어봉, 핵원료성 연료 등과 같은 다른 연료 어셈블리 구성요소에 동등하게 적용될 수 있다.
몇몇 경우에, 제2 피치는 제1 피치보다 짧고, 예를 들어 제2 피치는 제1 피치의 절반이거나, 제1 피치의 1/4이거나, 또는 다른 곱셈 인수일 수 있다.
제1 연료 핀과 제2 연료 핀은 연료 덕트 내에 위치될 수 있고, 제2 연료 핀은 제1 연료 핀보다 연료 덕트의 벽에 더 가깝게 배치될 수 있다. 몇몇 경우에, 제2 연료 핀의 링이 제1 연료 핀의 링보다 연료 덕트의 벽에 더 가깝게 배치된다.
일부 실시형태에서는, 원자로의 출구 온도를 증가시키도록 제2 연료 핀은 연료 덕트 내에 배치된다.
일부 실시형태에 따르면, 제1 연료 핀은 제1 클락킹 각도를 갖고, 제2 연료 핀은 제1 클락킹 각도와 다른 제2 클락킹 각도를 갖는다. 몇몇 경우에, 다양한 연료 핀의 클락킹 각도는 인접한 연료 핀들 사이의 와이어 대 와이어 간섭을 피하도록 선택된다.
경우에 따라, 연료 어셈블리는 핵분열성 연료를 포함한다. 몇몇 경우에, 연료 어셈블리는 핵원료성 연료를 포함한다.
일부 실시형태에서, 연료 어셈블리는 중성자 흡수체를 포함하고, 중성자 흡수체는 제2 피치를 갖는 제2 와이어 랩핑을 구비한다. 중성자 흡수체는 연료 핀 또는 제어봉과 교환 가능한 형상으로 이루어질 수 있다.
에지의 서브 채널에서 핵연료 어셈블리 내의 냉각제 유체의 압력 강하를 증가시키는 방법에 따르면, 상기 방법은, 제1 피치로 와이어 랩핑되어 있는 제1 연료 어셈블리 구성요소를 연료 어셈블리의 내측 링 내에 배치하는 단계; 및 제1 피치보다 작은 제2 피치로 와이어 랩핑되어 있는 제2 연료 어셈블리 구성요소를 연료 어셈블리의 최외측 링 내에 배치하는 단계를 포함한다.
몇몇 경우에, 제2 연료 어셈블리 구성요소를 연료 어셈블리의 최외측 링 내에 배치하는 단계는, 복수의 제2 연료 어셈블리 구성요소를 연료 어셈블리의 최외측 링 내에 배치하는 것을 포함하는데, 상기 복수의 제2 연료 어셈블리 구성요소의 각각은 제2 피치로 와이어 랩핑되어 있다.
상기 방법은, 제2 피치로 와이어 랩핑되어 있는 제3 연료 어셈블리 구성요소를 연료 어셈블리의 끝에서 두 번째 링 내에 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 제2 피치는 제1 피치보다 두 배의 랩(wrap)의 수를 포함한다. 몇몇 경우에, 제2 피치는 제1 피치보다 네 배의 랩의 수를 포함할 수 있다.
제1 연료 어셈블리 구성요소는 제1 클락킹 각도를 가질 수 있고, 제2 연료 어셈블리 구성요소를 배치하는 단계는, 제1 클락킹 각도와 다른 제2 클락킹 각도를 갖도록 제2 연료 어셈블리 구성요소를 배치하는 것을 더 포함한다.
몇몇 경우에, 상기 방법은 제2 피치로 제2 와이어 랩을 갖는 제2 연료 어셈블리 구성요소를 사용하는 것을 더 포함한다.
상기 방법의 몇몇 예에 따르면, 제1 연료 어셈블리 구성요소는 핵분열성 연료, 핵원료성 연료, 중성자 흡수체, 또는 중성자 반사체 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
몇몇 경우에, 제1 연료 어셈블리 구성요소는 제1 직경을 갖는 제1 와이어로 랩핑되어 있고, 제2 연료 어셈블리 구성요소는 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 제2 와이어로 와이어 랩핑되어 있다. 몇몇 경우에, 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 제2 와이어로 와이어 랩핑되어 있는 제2 연료 어셈블리 구성요소는, 보다 큰 직경을 갖는 와이어로 랩핑되어 있는 제1 연료 어셈블리 구성요소의 단면 치수보다 큰 단면 치수를 갖는다. 다시 말하자면, 제2 연료 어셈블리 구성요소는 제1 연료 어셈블리 구성요소보다 더 두꺼울 수 있고, 몇몇 경우에는 크기의 차이는 와이어 직경의 차이에 상응할 수 있다.
상기 방법은, 제2 피치로 와이어 랩핑되어 있는 제3 연료 어셈블리 구성요소를 연료 어셈블리의 끝에서 두 번째 링 내에 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 일부 실시형태에 따른 와이어-랩핑된 연료 핀의 개략도이고;
도 2는 일부 실시형태에 따른 핵연료 어셈블리 또는 핵분열 모듈의 횡단면도이며;
도 3은 일부 실시형태에 따른 복수의 인접한 육각형 핵분열 모듈의 횡단면도이고;
도 4는 일부 실시형태에 따른 복수의 봉의 횡단면을 도시하며;
도 5는 일부 실시형태에 따른 향상된 열-수력 특성을 보여주는 전산 유체 역학의 결과를 도시한다.
본 개시 내용은 일반적으로 핵연료 핀, 핵연료 핀 번들, 핵연료 어셈블리, 및 핵연료 핀들이 핵연료 어셈블리 내에서의 각각의 위치에 따라 상이한 피치의 와이어 랩핑을 갖는 원자로 코어에 관한 것이다.
와이어-랩핑된 연료 번들은 소듐-냉각 고속로(SFR)에 사용될 수 있는 핵연료 어셈블리의 한 가지 타입이다. 대부분의 경우, SFR은 중성자의 감속과 손실을 줄이기 위해 조밀한 삼각형 어레이의 집합체 형태를 사용한다. 연료 핀 주위의 와이어 랩핑은 서브 채널들 사이에서의 냉각제의 혼합을 향상시키는 데 사용되고, 연료 핀들 사이에서 지지와 간격을 제공한다.
도 1을 참조해 보면, 원형 단면을 갖는 연료 핀(100)이 도시되어 있다. 연료 핀(100)은, 그 제조 동안의 어느 시점에서, 그 안에 핵연료가 배치될 것이다. 와이어-랩핑된 연료 핀을 형성하기 위해, 와이어(102)가 연료 핀의 주위에 나선형 방식으로 랩핑된다. 와이어는 직경 d (104)와 피치 H(106)를 갖는다. 몇몇 경우에, 피치(106)는 1:1이고, 또는 다시 말하자면, 와이어(120)는 연료 핀의 길이를 따라 연료 핀의 주위로 한 바퀴 돈다. 피치는 와이어가 한 바퀴 도는 데 필요한 연료 핀을 따라서의 길이로서 특징지어질 수 있다. 예를 들어, 15 ㎝의 피치는 와이어가 나선형으로 한 바퀴 도는 데 필요한 연료 핀을 따라서의 길이를 나타낸다. 피치는 또한 연료 핀의 길이를 따라서의 완전한 와이어 회전의 수로서 특징지어질 수 있다.
도 2를 참조해 보면, 다수의 연료핀(100a, 100b, 100n)이 연료 덕트(202) 내에 위치되어 있는 핵연료 어셈블리(200)가 개략적으로 도시되어 있다. 통상적으로, 연료 핀들은 중앙 핀의 주위에 링 형태로 배치된다. 연료 핀(100)은 제1 링(204), 제2 링(206), 제3 링(208), 및 추가적인 링으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도시된 연료 어셈블리(200)는 3개의 링으로 배치되어, 37-핀 연료 번들을 형성한다. 물론, 예를 들어 19-핀 연료 번들, 61-핀 연료 번들, 91-핀 연료 번들, 127-핀 연료 번들, 169-핀 연료 번들, 217-핀 연료 번들, 271-핀 연료 번들, 331-핀 연료 번들 및 그 밖의 배치 구성 등과 같은 다른 연료 번들 아키텍처가 본원에서 고려된다.
연료 핀(100)의 삼각형 패킹은 연료 핀들 사이에 서브 채널을 생성하여 냉각제가 그 안에서 유동하는 것을 허용한다. 내부의 서브 채널(210)은 3개의 연료 핀에 의해 정해지는 경계를 갖는다. 에지의 서브 채널(212)은 2개의 연료 핀과 어셈블리 덕트에 의해 정해지는 경계를 갖는다. 코너의 서브 채널(214)은 1개의 연료 핀과 연료 덕트(202)의 코너에 의해 정해지는 경계를 갖는다.
와이어 랩은 서브 채널에서의 냉각제 혼합을 증가시키고 연료 클래딩의 피크 온도를 낮추며, 또한 연료 어셈블리 전반에 걸쳐 온도 구배를 생성하고 연료 어셈블리의 압력 손실을 증가시킨다.
연료 번들에서의 온도 분포량은 서브 채널 영역에 비례한다. 에지의 서브 채널(212)은 통상적으로 내부의 서브 채널(210)보다 큰 단면적을 갖고, 이에 따라, 보다 많은 양의 냉각제가 제한을 덜 받으면서 에지의 서브 채널을 통해 유동할 수 있으므로, 통상적으로 더 낮은 온도를 가질 것이다. 그 결과는, 핀이 위치되어 있는 링에 따라 핀마다 달라지는 연료 어셈블리에 있어서의 열역학적 효과이다. 예를 목적으로, 육각형 연료 어셈블리가 도시되고 설명될 것이지만, 상기 현상과 개념은 다른 단면과 배치 구성을 갖는 연료 어셈블리에 동등하게 적용 가능하므로, 본원에 제시된 개념은 육각형 연료 어셈블리에 제한되지 않는다. 추가적으로, 예를 들어, 소듐-냉각 고속로가 설명될 것이지만; 상기 개념은, 열 스펙트럼과 고속 스펙트럼 양자 모두에 있어서 다른 타입의 원자로에, 그리고 다른 타입의 냉각제를 이용하는 원자로에 적용 가능하므로, 본원에 설명된 개념과 기술은 소듐 고속로에 제한되지 않는다.
도 3은 핵분열성 연료, 핵원료성 연료, 또는 그 조합을 포함하는 핵연료 핀; 제어봉; 및/또는 중성자 반사체 중의 하나 이상 등과 같은 연료 어셈블리 구성요소를 포함하는 복수의 핵분열 모듈을 도시한다. 핵분열 모듈 내의 임의의 구성요소가 와이어 랩핑될 수 있음에도 불구하고, 설명의 편의를 위해, 와이어 랩핑은 연료 핀과 관련하여 설명될 것이지만, 와이어-랩핑된 연료 핀을 언급할 때, 그 설명은 다른 연료 어셈블리 구성요소에도 또한 적용될 수 있고 연료 핀을 식별하는 설명 부분이 예로서 설명하는 것으로 이해되어야 한다.
원자로 코어에 대해 선택된 구성과는 상관없이, 복수의 이격되고 종방향으로 연장되며 종방향으로 이동 가능한 제어봉(302)이, 제어봉 가이드 튜브 또는 클래딩(도시 생략) 내에 대칭적으로 배치될 수 있어, 소정 개수의 핵분열 모듈(304)의 길이를 연장시킨다. 소정 개수의 육각형 핵분열 모듈(304)에 배치된 것으로 도시된 제어봉(302)은, 핵분열 모듈(304)에서 발생하는 중성자 분열 반응을 제어한다. 제어봉(302)은 허용 가능하게 높은 중성자 흡수 단면을 갖는 적절한 중성자 흡수체 재료를 포함한다. 이와 관련하여, 흡수체 재료는, 실질적으로 리튬, 은, 인듐, 카드뮴, 붕소, 코발트, 하프늄, 디스프로슘, 가돌리늄, 사마륨, 에르븀, 유로퓸 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 금속 또는 준금속일 수 있다. 대안적으로, 흡수체 재료는, 실질적으로 은-인듐-카드뮴, 탄화붕소, 이붕화지르코늄, 이붕화티타늄, 이붕화하프늄, 가돌리늄 티타네이트, 디스프로슘 티타네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 화합물 또는 합금일 수 있다. 제어봉(302)은 원자로 코어에 대한 부반응도를 제어 가능하게 공급할 것이다. 따라서, 제어봉(302)은 원자로 코어에 대한 반응도 관리 능력을 제공한다. 다시 말하자면, 제어봉(302)은 원자로 코어 전반에 걸친 중성자속 프로파일을 제어할 수 있거나 또는 제어하도록 구성되어 있고, 이에 따라 원자로 코어 전반에 걸친 온도 프로파일에 영향을 미칠 수 있다. 제어봉은 본원에 기술된 바와 같이 와이어 랩핑될 수 있고, 제1 제어봉이 제1 피치로 와이어-랩핑될 수 있으며, 제2 제어봉이 제2 피치로 와이어-랩핑될 수 있다.
핵분열 모듈(304)이 중성자적으로 활성일 필요가 없는 것으로 이해되어야 한다. 다시 말하자면, 핵분열 모듈(304)은 어떠한 핵분열성 물질도 포함할 필요가 없다. 예를 들어, 핵분열 모듈(304)은 순수 반사 어셈블리 또는 순수 핵원료 어셈블리 또는 양자의 조합일 수 있다. 이와 관련하여, 핵분열 모듈(304)은 핵 증식 물질을 포함하는 증식 핵분열 모듈 또는 반사 물질을 포함하는 반사성 핵분열 모듈일 수 있다. 이러한 경우에, 핵분열 모듈(304)은 일정한 피치 및 클락킹 각도로 와이어 랩핑되어 있는 핵분열 모듈 구성요소를 포함할 수 있다. 대안적으로, 일 실시형태에서, 핵분열 모듈(304)은 핵 증식 봉 또는 반사체 봉과 함께 연료 핀(306)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 핵원료성 핵 증식 봉은 연료 핀(306)과 함께 핵분열 모듈(304)에 배치될 수 있다. 제어봉(302)도 또한 존재할 수 있다. 핵 증식 봉에 있어서의 핵원료성 핵 증식 물질은 토륨-232 및/또는 우라늄-238, 또는 임의의 다른 적절한 핵원료성 증식 물질일 수 있다. 이러한 방식으로, 핵분열 모듈(304)은 핵원료성 핵 증식 어셈블리를 형성할 수 있다. 몇몇 경우에는, 복수의 중성자 반사체 봉이 연료 핀(306)과 함께 핵분열 모듈(304)에 배치된다. 제어봉(302)도 또한 존재할 수 있다. 반사체 재료는, 실질적으로 베릴륨(Be), 텅스텐(W), 바나듐(V), 감손 우라늄(U), 토륨(Th), 납 합금 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재료일 수 있다. 또한, 반사체 봉은 다양한 강철 합금에서 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 핵분열 모듈(304)은 중성자 반사체 어셈블리를 형성할 수 있다. 또한, 원자력 노심내 연료 관리의 분야에 있어서의 당업자라면, 핵분열 모듈(304)이 핵연료 핀(306), 제어봉(302), 증식 봉 및 반사체 봉의 임의의 적절한 조합을 포함할 수 있다는 것을 인식할 수 있다. 개시된 핵연료 어셈블리 구성요소들의 임의의 조합에서, 개별 봉은 본원에 개시된 바와 같이 와이어 랩핑될 수 있다. 봉들의 조합은 육각형 매트릭스로 형성될 수 있고, 여러 봉들 사이에 공간을 형성하기 위해 적어도 부분적으로 와이어 랩핑에 의존할 수 있다. 연료 어셈블리 구성요소들 상의 와이어 랩핑은 제1 피치, 제2 피치, 제3 피치, 제4 피치, 또는 다른 형태로 랩핑될 수 있다.
핵분열 모듈 전반에 걸쳐 압력이 변화함에 따라, 온도도 그에 비례하여 변화한다. 매끄러운 파이프를 따라서의 유동 마찰로 인한 압력 손실은 다음과 같이 산출될 수 있다:
Figure pct00001
여기서, ρ는 밀도, v는 냉각제의 평균 속도, L은 튜브 길이, d_h는 유동 채널의 수력학적 직경이다. 마찰 계수는 레이놀즈수의 함수로서 산출될 수 있지만, 보다 낮은 와이어 랩의 피치 값이 서브 채널을 따라서의 보다 높은 마찰과 관련이 있을 것으로 일반적으로 받아들여지고 있다. 따라서, 피치 값을 줄이면 마찰 계수가 증가할 것이다.
연료 핀과 스페이서 와이어 사이의 접촉 영역에서는, 냉각제 유속이, 특히 스페이서 와이어로 인하여, 현저히 감소된다. 이러한 위치에서, 연료 핀 표면은 냉각제의 증기 온도 이상으로 가열될 수 있고, 이는 중성자속에 영향을 미칠 수 있다. 관련 문헌에 따르면, 혼합 장치를 이용하지 않는 경우, 핵비등 이탈은 초기에는 중앙 연료 핀에서 발생하고 그 후에는 인접한 연료 핀들에 방위각 방향으로 면하는 위치들에서 우선적으로 발생하는 것으로 받아들여지고 있다. 랩핑된 와이어 등과 같은 혼합 장치를 이용하는 경우, 임계 열유속은 더 높지만; 핵비등 이탈의 위치는 적어도 냉각제의 압력 및 질량 속도에 따라 좌우된다. 일부 실시형태에 따르면, 핵비등 이탈의 영향을 경감시키고 임계 열유속을 증가시키기 위해, 에지의 서브 채널로부터 내부의 서브 채널을 향해 냉각제를 유동시킨다.
핵분열 모듈에 있어서의 냉각제 유동은 기본적으로는, 서브 채널에서 2차 유동을 갖는 축방향의 지향성 유동이다. 상기 지향성 유동은 스페이서 와이어에 의해 방해될 수 있고, 이로써 유동은 연료 핀 주위에서의 스페이서 와이어의 회전을 따르게 되며 스페이서 와이어로 인해 난류가 야기된다. 많은 이전 사례에서, 와이어 랩의 클락킹은 연료 어셈블리의 연료 핀들 전반에 걸쳐 일정하게 유지되었다. 클락킹 또는 클락킹 각도는 연료 핀에 있어서의 와이어 랩의 시작점과 관련이 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 연료 핀들은 일정한 시작 클락킹 각도를 갖는데, 여기서 와이어 랩은 2:00 위치로 도시되어 있다. 또한, 와이어 대 와이어 간섭 접촉점을 방지하는 육각 메시를 생성하기 위해, 와이어 랩의 피치는 모든 연료 핀들에 걸쳐 일정하다.
상기한 파라미터들의 관점에서, 연료 핀은 국부 최대 온도 Tmax를 경험할 수 있고, 연료 어셈블리는 평균 출구 온도 Tavg를 경험한다. 일반적으로, 연료 핀이 경험하는 Tmax는, 연료 핀의 열기계적 응력 및 스트레인을 초과하지 않도록, 또한 반경방향 팽창, 축방향 변형, 굽힘 등에 의해 야기되는 핀 대 핀 상호 작용을 관리하도록, 제어되어야 한다.
전체적으로 연료 어셈블리는, 바람직하게는 연료 어셈블리의 구성요소들의 열기계적 한계 미만으로 유지되도록 억제되는 Tmax를 특정 핫스팟에서 추가적으로 경험한다. 연료 어셈블리의 Tmax와 Tavg 사이의 온도차(ΔT)를 줄이는 것이 유리할 것이며, 이는 순 효과로서, Tmax를 열기계적 설계 한계 내에서 유지하면서 실질적으로 연료 핀 클래딩의 피크 온도를 증가시키지 않고 전체 출구 온도를 증가시킬 것이다.
이러한 이점을 달성하기 위해, 일부 실시형태에 따르면, 연료 어셈블리 내의 연료 어셈블리 구성요소들(예를 들어, 연료 핀, 제어봉 등) 중의 적어도 일부는 다른 연료 어셈블리 구성요소들과는 상이한 피치로 와이어 랩핑될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들에 따르면, 와이어 랩핑된 연료 어셈블리 구성요소의 최외측 링이 연료 어셈블리 구성요소의 내측 링보다 짧은 피치를 갖는다. 이와 유사하게, 와이어 랩핑된 연료 어셈블리 구성요소의 끝에서 두 번째 링이 연료 어셈블리 구성요소의 내측 링보다 짧은 피치를 가질 수 있다. 특히, 와이어 랩핑된 연료 어셈블리 구성요소의 끝에서 두 번째 링은 연료 어셈블리 구성요소의 외측 링과는 다른 피치를 가질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 연료 어셈블리 구성요소는 광의의 용어이고, 연료 어셈블리 내에 배치될 수 있는 임의의 구성요소를 지칭하며, 핵분열성 연료봉, 핵원료성 연료봉, 중성자 반사체, 제어봉을 제한 없이 포함하고, 대부분의 경우에, 이들 연료 어셈블리 구성요소들 각각은 다른 연료 어셈블리 구성요소들과 교환 가능한 형상으로 이루어질 수 있다. 설명에서는 연료 핀과 예시적인 연료 어셈블리 구성요소가 주로 사용될 것이지만, 예로서 연료 핀을 사용하는 설명은, 특히 연료 핀들이 다른 연료 어셈블리 구성요소와 교환 가능한 크기 및 형상으로 이루어진 경우들에, 제한되어서는 안 되는 것으로 이해되어야 한다.
몇몇 예에서, 인접한 연료 어셈블리 구성요소들 사이의 피치의 차이는 절반-피치 차이이다. 예컨대, 연료 어셈블리 구성요소의 내측 링은, 예를 들면 50 ㎝의 피치를 가질 수 있다. 다시 말하자면, 와이어 랩핑은 연료 핀의 축방향 길이를 따라 50 ㎝마다 한 바퀴 돈다. 연료 어셈블리 구성요소의 끝에서 두 번째 링이 25 ㎝(50 ㎝의 절반)의 피치를 가질 수 있고, 연료 어셈블리 구성요소의 외측 링은 12.5 ㎝(25 ㎝의 절반)의 피치를 가질 수 있다. 물론, 본원에는 다른 피치로서, 3개의 상이한 피치 또는 2개의 상이한 피치에 제한되지 않는 상이한 피치의 개수가 고려된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 멀티-피치 와이어 랩을 구현하는 도시된 연료 어셈블리(200)가, 전체적인 압력 강하를 증가시키지 않고서 또는 연료 어셈블리(200)의 Tmax 열기계적 설계 한계를 초과하지 않고서, 출구 온도의 증가를 허용한다.
일부 실시형태에 따르면, 중앙 연료 핀(400)과 연료 핀의 제1 링(402)에는 제1 클락킹 각도 및 제1 피치를 갖는 와이어 랩핑이 형성될 수 있다. 연료 핀의 외측 링(410)이 형성될 수 있는데, 연료 핀의 외측 링 중의 하나 이상은 제2 피치로 와이어-랩핑되어 있다. 몇몇 경우에는, 연료 핀의 외측 링(410) 중의 하나 이상은 제1 클락킹 각도와 다른 클락킹 각도를 갖는다. 통상적인 와이어 랩핑된 연료 어셈블리에서, 와이어는 연료 핀의 주위에 일정한 피치 및 일정한 클락킹 각도로 나선형으로 랩핑되어 있어, 와이어 대 와이어 간섭을 간단히 방지한다. 그러나, 와이어 랩의 피치 또는 클락킹 각도를 서로 다르게 할 경우, 와이어 대 와이어 간섭을 방지하기가 더 어려워진다. 이와 유사하게, 연료 핀의 끝에서 두 번째 링(404)에 있어서의 하나 이상의 연료 핀은 제2 피치 또는 제3 피치를 가질 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 클락킹 각도를 서로 다르게 함으로써, 2 이상의 피치를 이용하면서 와이어 대 와이어 간섭을 방지하는 해결책이 제시된다. 이러한 해결책이 38-핀 예의 연료 번들과 관련하여 도 4에 도시되어 있다. 몇몇 경우에, 내부의 서브 채널을 형성하기 위해 협조하는 다수 또는 대부분의 연료 핀은, 연료 핀의 길이를 따라서 1 회전, 2 회전, 3 회전, 4 회전, 5 회전, 6 회전, 7 회전, 8 회전, 9 회전 또는 그 이상의 와이어 랩의 나선형 회전이 포함될 수 있는, 일정한 제1 피치와 통상적인 와이어 랩으로 형성되어 있다. 예를 들어, 몇몇 통상의 와이어 랩 피치는 약 8 ㎝ 내지 약 100 ㎝이다. 즉, 와이어 랩핑은 연료 핀의 축방향 길이의 약 8 ㎝ 내지 약 100 ㎝마다 연료 핀의 주위에 나선형으로 한 바퀴 돈다. 물론, 이러한 값은 예이고, 본원에 제시된 개념에 기초하여 다른 피치가 전적으로 가능하다.
몇몇 경우에는, 외측 링(410)의 하나 이상의 연료 핀에 와이어 랩이 제1 피치와는 다른 제2 피치로 형성될 수 있다. 몇몇 경우에, 제2 피치는 제1 피치에서 0.5의 인수 또는 상기한 인수의 어떤 정수 배만큼 다르다. 예를 들어, 제1 피치가 40 ㎝인 경우, 제2 피치는 20 ㎝일 수 있다. 몇몇 경우에, 제2 피치는 제1 피치의 1/2, 제1 피치의 1/4 또는 상기한 인수의 다른 어떤 정수 배이다. 이와 유사하게, 끝에서 두 번째 링(404)의 하나 이상의 연료 핀은 제2 피치 또는 제1 피치 및 제2 피치와는 다른 제3 피치로 형성될 수 있다. 물론, 연료 핀들 사이의 피치를 변경하기 위해 다른 인수가 사용될 수 있고, 와이어 대 와이어 간섭을 방지하기 위한 해결책은 클락킹 각도를 변경하는 것에 의해 결정될 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 연료 핀의 외측 링(410)과 연관된 연료 핀들은 연료 핀의 내측 링보다 짧은 피치를 갖는다. 몇몇 경우에는, 2개의 최외측 링이 연료 핀의 내측 링보다 짧은 피치를 갖는다. 일부 실시형태에 따르면, 외측 링을 향해 갈수록 피치를 더 짧게 함으로써, 에지의 서브 채널과 코너의 서브 채널에서 압력 강하가 커지는데, 이는 연료 어셈블리 전반에 걸쳐서 온도 분포를 고르게 하는 것으로 드러났으며, 이에 따라 Δt가 줄어들고 출구 온도가 증가된다. 대부분의 경우, 클래딩의 피크 온도를 증가시키는 일 없이 출구 온도가 크게 증가되는데, 이는 상당한 유익을 제공한다. 예를 들어, 몇몇 경우에는, 연료 어셈블리 덕트에 인접한 서브 채널에서 압력 강하를 증가시키는 것이, 출구 온도를 20℃ 증가시키는 것으로 드러났으며, 이는 발전소 운전에서 1%의 효율 증가를 초래할 수 있다.
추가적으로, 열수력학을 능가하는 수많은 이점이 있다. 예를 들어, 연료 핀의 외측 링의 피치를 감소시키면, 연료 덕트를 따라서 추가적인 접촉점을 추가함으로써 핀 대 덕트 상호 작용력이 감소된다. 따라서, 핀과 덕트 사이의 상호 작용은 와이어와 덕트 사이의 추가적인 접촉점에 의해 더 넓은 표면 영역의 전역에 퍼진다. 실질적인 결과는, 과도한 핀 대 덕트 상호 작용을 야기하는 일 없이 연료 핀이 증가된 열 스트레인을 경험할 수 있다는 것이다.
도 5를 참조해 보면, 연료 핀의 내측 링의 피치 길이의 절반인 피치로 연료 핀의 외측 링이 모델링된 19-핀 연료 어셈블리에 전산 유체 역학("CFD") 모델링이 수행되었다. 이로써, 주 유동 방향으로부터 더 먼 각도로 지향되는 유동이 더 많아진다. 이 효과는 외측 채널에 압력 강하를 더 제공하고 냉각기 에지의 유체를 채널로부터 어셈블리에 다시 밀어넣는 경향이 있어, 냉각제의 보다 효율적인 혼합을 제공하며 연료 어셈블리 전반에 걸쳐서의 ΔT를 감소시킨다.
일 실시예에서는, 연료 핀의 외측 링과 끝에서 두 번째 링을 절반-길이 피치로 모델링하였는데, 이로써 Tmax와 Tavg 사이에서의 7.6℃ 감소가 초래되었다. 다른 실시예에서는, 연료 핀의 외측 링을 연료 핀의 내측 링과 비교하여 1/4 길이 피치로 모델링하였는데, 이로써 ΔT의 21℃ 감소가 초래되었다. 내부의 서브 채널의 영역과 비교하여 에지 및 코너의 서브 채널의 영역은, 상기한 기법이 또한, 169 핀, 217 핀, 271 핀 또는 다른 크기의 연료 번들 등과 같은, 보다 큰 번들 크기에도 효과적임을 나타내는 것으로 여겨진다.
일부 실시형태에 따르면, 에지의 서브 채널 및 코너의 서브 채널에 있어서의 압력 강하를 증가시키는 것에 의해, 냉각제의 유동이 연료 번들의 내부의 서브 채널을 향해 강제된다. 압력 강하는, 다른 연료 핀들보다 짧은 피치로 와이어가 랩핑되어 있는 하나 이상의 연료 핀을 제공함으로써 증가될 수 있다. 에지 및 코너의 서브 채널에 있어서의 압력 강하는 또한, 외측 링 또는 끝에서 두 번째 링을 향해 갈수록 하나 이상의 연료 핀에 보다 작은 직경을 갖는 와이어를 제공함으로써 증가될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 보다 얇은 직경의 와이어로 랩핑된 연료 어셈블리 구성요소는, 상대적으로 보다 두꺼운 와이어를 갖는 다른 연료 어셈블리 구성요소와 비교하여, 보다 큰 단면 직경을 갖도록 제조될 수 있다. 이는, 보다 작은 직경의 스페이서 와이어로 인해 연료 어셈블리 구성요소들이 서로 더 가까워짐에 따라 에지 및 코너의 서브 채널을 더 작아지게 만드는 효과를 갖는데, 이는 상기한 위치들에서 중성자속(및 온도)를 증가시키는 추가적인 효과를 갖는다. 다른 예들에서, 에지 및 코너의 서브 채널에서의 유동은, 선택적으로 모든 연료 어셈블리 구성요소 전반에 걸쳐 동일한 와이어 피치를 유지하면서도, d-스페이서, 더미 핀 또는 다른 변위 요소 중의 하나 이상을 적용함으로써 감소될 수 있다.
이상의 설명은 연료 핀의 와이어 랩 피치에 초점을 두고 있지만, 멀티-피치 와이어 랩 연료 번들에 대한 해결책은 제어봉, 핵원료성 연료봉, 반사체 봉 등과 같은, 연료 번들 내의 다른 구성요소에 대한 멀티-피치 와이어 랩을 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 용어들은 "연료 어셈블리 구성요소"로 지칭될 수 있다. 따라서, 내부의 연료 어셈블리 구성요소는 제1 피치로 와이어-랩핑될 수 있고, 외부의 연료 어셈블리 구성요소는 제1 피치보다 짧은 제2 피치로 와이어-랩핑될 수 있다. 외부의 연료 어셈블리 구성요소는 연료 어셈블의 외측 링, 연료 어셈블리의 끝에서 두 번째 링, 및/또는 끝에서 세 번째 링에 위치된 연료 어셈블리 구성요소를 포함한다. 명확성을 기하기 위해, 끝에서 두 번째 링은, 최외측 링에 인접한 연료 어셈블리 구성요소의 육각형 링이다. 끝에서 세 번째 링은, 최외측 링으로부터 세 번째에 있는 연료 어셈블리 구성요소의 육각형 링이다. 끝에서 네 번째 링은, 최외측 링으로부터 네 번째에 있는 연료 어셈블리 구성요소의 육각형 링이다. 일부 실시형태에 따르면, 끝에서 세 번째 링에 있어서의 하나 이상의 연료 어셈블리 구성요소는 내측 링의 연료 어셈블리 구성요소와는 상이한 피치로 와이어 랩핑되어 있다. 일부 실시형태에 따르면, 끝에서 네 번째 링에 있어서의 하나 이상의 연료 어셈블리 구성요소는 내측 링의 연료 어셈블리 구성요소와는 상이한 피치로 와이어 랩핑되어 있다. 몇몇 경우에, 외측 링, 끝에서 두 번째 링, 끝에서 세 번째 링, 및/또는 끝에서 네 번째 링에 있어서의 연료 어셈블리 구성요소들 중의 하나 이상은, 인접한 링들에 있어서의 다른 연료 어셈블리 구성요소와는 상이한 피치로 와이어 랩핑되어 있고, 내측 링 내에 위치된 연료 어셈블리 구성요소와는 상이한 피치로 랩핑될 수 있다. 예를 들어, 내측의 연료 어셈블리 구성요소는 제1 피치로 와이어 랩핑될 수 있고, 끝에서 세 번째의 연료 어셈블리 구성요소는 제1 피치보다 짧은 제2 피치로 와이어 랩핑될 수 있고, 끝에서 두 번째의 연료 어셈블리 구성요소는 제2 피치보다 짧은 제3 피치로 와이어 랩핑될 수 있고, 및/또는 최외측의 연료 어셈블리 구성요소는 제3 피치보다 짧은 제4 피치로 와이어 랩핑될 수 있다.
일부 실시형태에서, 내측 링은, 연료 어셈블리 구성요소의 외측 링보다 연료 어셈블리의 중앙에 더 가까이 배치되어 있는 연료 어셈블리 구성요소의 육각형 링이다. 일부 실시형태에 따르면, 연료 어셈블리 구성요소의 내측 링은 제1 피치로 와이어 랩핑되어 있고, 연료 어셈블리 구성요소의 최외측 링은 제1 피치보다 짧은 제2 피치로 와이어 랩핑되어 있다. 몇몇 경우에, 연료 어셈블리 구성요소의 끝에서 두 번째 링도 또한 제2 피치로 와이어 랩핑되어 있다.
와이어 대 와이어 간섭을 방지하기 위하여, 하나 이상의 연료 어셈블리 구성요소의 클락킹 각도는, 도 4에 도시된 바와 같이, 다른 하나 이상의 연료 어셈블리 구성요소로부터 오프셋될 수 있다. 와이어 대 와이어 간섭을 방지하기 위해 클락킹 각도를 변경함으로써 2 이상의 피치를 이용하는 와이어 랩핑된 연료 어셈블리 각각에 대한 해결책이 있는 것으로 여겨진다. 멀티-피치 와이어 랩핑 연료 어셈블리 구성요소에 대한 클락킹-각도 해결책이 도 4와 도 5에 도시되어 있는데, 도 4와 도 5에서는 해결책이 제시되고 모델링되어 있으며, 출구 온도에 상당한 영향을 미치고 있음을 보여준다.
일부 실시예에 따르면, 연료 어셈블리 구성요소의 하나 이상의 내측 링은 제1 피치로 와이어-랩핑되어 있고, 연료 어셈블리 구성요소의 외측 링은 제1 피치와 다른 제2 피치로 와이어-랩핑되어 있으며, 하나 이상의 다른 연료 어셈블리 구성요소는 제1 피치 및 제2 피치와 다른 제3 피치로 와이어-랩핑되어 있다. 일부 실시형태에서, 제1 연료 어셈블리 구성요소는 제1 피치로 와이어 랩핑되어 있고, 제2 연료 어셈블리 구성요소는 제2 피치로 와이어 랩핑되어 있으며, 제3 연료 어셈블리 구성요소는 제3 피치로 와이어 랩핑되어 있다. 예를 들어, 제1, 제2 및 제3 연료 어셈블리 구성요소들 사이에서 피치는 절반으로 줄어들 수 있고, 그 결과 인접한 핀들 사이에서의 와이어 대 와이어 간섭을 방지하는 해결책이 된다. 예를 들면, 하나 이상의 내측 연료 어셈블리 구성요소는 30 ㎝ 피치로 와이어 랩핑될 수 있고, 연료 어셈블리 구성요소의 끝에서 두 번째 링은 15 ㎝ 피치(30 ㎝의 절반)로 와이어 랩핑될 수 있으며, 외측 링은 7.5 ㎝ 피치(15 ㎝의 절반)로 와이어 랩핑될 수 있고, 인접한 연료 어셈블리 구성요소들 사이에서의 와이어 대 와이어 간섭을 방지하는 해결책이 얻어질 수 있다.
몇몇 예에서는, 연료 어셈블리 구성요소의 내측 링은 제1 피치로 와이어 랩핑되어 있고 제1 클락킹 각도로 시작된다. 일부 실시형태에 따르면, 연료 어셈블리 구성요소의 최외측 링은, 제1 피치와 다른 제2 피치로, 그리고 제1 클락킹 각도와 동일하거나 제1 클락킹 각도로부터 30° 또는 60°의 증분만큼 회전된 가변 클락킹 각도로, 와이어 랩핑되어 있다. 일부 실시형태에서, 제2 피치는 제1 클락킹 각도와 동일하거나 제1 클락킹 각도로부터 30°의 증분만큼 회전된다. 일부 실시형태에서, 제2 피치는 제1 클락킹 각도와 동일하거나 제1 클락킹 각도로부터 60°의 증분만큼 회전된다. 일부 실시형태에서, 제2 피치는 제1 클락킹 각도와 동일하거나 제1 클락킹 각도로부터 120°의 증분만큼 회전된다. 일부 실시형태에서, 제2 피치는 제1 클락킹 각도와 동일한 것이거나 제1 클락킹 각도로부터 45°의 증분만큼 회전될 수 있다.
기술된 실시형태는 특히, 원자로 출구 온도가 원하는 것보다 낮을 수 있는 원자로 설계와 관련이 있다. 본원에 기술된 바와 같이, 연료 핀들 중의 적어도 일부에 서로 다른 피치의 와이어 랩을 이용함으로써, 출구 온도를 소기의 출구 온도로 증가시킬 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 에지의 서브 채널과 코너의 서브 채널에서 압력 강하를 증가시키는 방법은, 내부의 링 위치에 있는 와이어 랩핑된 연료 어셈블리 구성요소보다 작은 제2 피치로 와이어 랩핑되어 있는 연료 어셈블리 구성요소를, 연료 어셈블리에 있어서의 외측 링 위치에 제공하는 것을 포함한다.
본 개시 내용은 예시적인 실시형태를 제시하고, 이에 따라 첨부된 청구범위와 본 개시 내용의 실시형태의 범위를 어떤 식으로든 제한하려는 의도는 없다. 특정 기능들과 그 관계의 구현을 보여주는 기능적 빌딩 블록의 도움으로 실시형태들을 전술하였다. 이러한 기능적 빌딩 블록의 경계는 설명의 편의상 본원에서 임의로 정해져 있다. 특정 기능들과 그 관계가 적절히 수행되는 범위에서, 대안적인 경계가 정해질 수 있다.
특정 실시형태들에 대한 전술한 설명은, 다른 사람들이 당업자의 지식을 적용함으로써, 과도한 실험 없이, 본 개시 내용의 실시형태의 일반 개념으로부터 벗어나지 않고서, 상기한 특정 실시형태들과 같은 다양한 용례에 맞춰 용이하게 변경 및/또는 개조할 수 있다는, 본 개시 내용의 실시형태의 일반적인 특성을 충분히 드러낼 것이다. 따라서, 이러한 개조 및 변경은, 본원에 제시된 교시 및 지침에 기초하여, 개시된 실시형태의 등가물의 의미 및 범위 내에 있는 것으로 의도되어 있다. 본원에서의 용어 또는 전문 용어는 제한이 아닌 설명을 목적으로 한 것이므로, 상세한 설명의 전문 용어 또는 용어는 본원에 제시된 교시 및 지침에 비추어 당업자에 의해 해석되어야 한다.
본 개시 내용의 실시형태들의 폭과 범위는 전술한 예시적인 실시형태들 중의 어느 것에 의해서도 제한되어서는 안 되며, 이하의 청구범위와 그 등가물에 따라서만 정해져야 한다.
특히 "~할 수 있다", "~할 수 있을 것이다", "~할 수 있을 것 같다", 또는 "~할 수도 있다" 등과 같은 조건부 언어는, 별도의 구체적인 언급이 없다면, 또는 사용되고 있는 문맥 내에서 달리 이해되지 않는다면, 일반적으로 특정 피처, 요소, 및/또는 작동을, 다른 구현예는 포함하지 않지만, 특정 구현예가 포함할 수 있다는 것을 전달하도록 의도되어 있다. 따라서, 이러한 조건부 언어는 일반적으로, 피처, 요소, 및/또는 작동이 하나 이상의 구현예에 어떤 식으로든 필요하다는 것을, 또는 하나 이상의 구현예가, 사용자의 입력 또는 유도를 사용하거나 사용하지 않고서, 상기한 피처, 요소, 및/또는 작동이 임의의 특정 구현예에 포함되는지 또는 임의의 특정 구현예에서 수행되는지 여부를 결정하기 위한 로직을 필연적으로 포함한다는 것을 시사하도록 의도되어 있지 않다.
상세한 설명과 첨부된 도면은 분리 장비의 제어 및 최적화를 제공할 수 있는 시스템, 장치, 디바이스 및 기술의 실시예를 개시한다. 물론, 본 개시 내용의 여러 피처의 설명을 목적으로 요소 및/또는 방법의 모든 상정 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 당업자라면 개시된 피처들의 다수의 추가적인 조합 및 치환이 가능하다는 것을 인식한다. 따라서, 본 개시 내용의 범위 또는 정신을 벗어나지 않고서 본 개시 내용에 대해 다양한 변경이 실시될 수 있다. 또한, 본 개시 내용의 다른 실시형태는 상세한 설명과 첨부 도면의 고려를 통해, 그리고 본원에 제시된 바와 같은 개시된 실시형태들의 실시를 통해, 명백해질 수 있다. 상세한 설명과 첨부 도면에 제안된 실시예는 모든 면에서 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본원에서 특정 용어들이 사용되고 있지만, 이들 용어는 단지 포괄적이고 기술(記述)적인 의미로 사용되는 것이며 제한을 목적으로 사용되지 않는다.
당업자는, 일부 구현예에서, 위에서 거론된 프로세스, 시스템 및 배치 구성에 의해 제공되는 기능성이 대안적인 방식으로 제공될 수 있음을 인식할 것이다. 도면에 예시되고 본원에 기술된 바와 같은 다양한 방법, 형태 및 배치 구성은 예시적인 구현을 나타낸다.
전술한 것으로부터, 특정 구현예들이 예시의 목적으로 본원에 기술되었지만, 첨부된 청구범위와 그 안에 열거된 요소들의 사상 및 범위를 벗어나지 않고서, 다양한 변경이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 특정 양태들이 특정 청구항의 형태로 이하에 제시되지만, 발명자는 임의의 이용 가능한 청구항의 형태에서 다양한 양태를 고려한다. 예를 들어, 일부 양태만이 특정 형태로 구현되어 있는 것으로 현재 열거될 수 있지만, 다른 양태도 마찬가지로 그와 같이 구현될 수 있다. 당업자에게 명백할 것인 본 개시 내용의 이점을 갖는 다양한 변경 및 변형이 실시될 수 있다. 이는 이러한 모든 변경 및 변형을 포괄하는 것으로 의도되어 있고, 따라서 위의 설명은 제한적인 의미가 아닌 예시적인 의미로 간주되어야 한다.

Claims (19)

  1. 원자로용 연료 어셈블리로서:
    제1 피치를 갖는 제1 와이어 랩핑을 구비하는 제1 연료핀; 및
    제1 피치와 다른 제2 피치를 갖는 제2 와이어 랩핑을 구비하는 제2 연료 핀
    을 포함하는 연료 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 피치는 상기 제1 피치보다 짧은 것인 연료 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 연료 핀과 상기 제2 연료 핀은 연료 덕트 내에 위치되고, 상기 제2 연료 핀은 상기 제1 연료 핀보다 상기 연료 덕트의 벽에 더 가깝게 배치되는 것인 연료 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서, 원자로의 출구 온도를 증가시키도록 상기 제2 연료 핀은 연료 덕트 내에 배치되는 것인 연료 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 연료 핀은 제1 클락킹 각도를 갖고, 상기 제2 연료 핀은 상기 제1 클락킹 각도와 다른 제2 클락킹 각도를 갖는 것인 연료 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서, 상기 연료 어셈블리는 핵분열성 연료를 포함하는 것인 연료 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서, 상기 연료 어셈블리는 핵원료성 연료를 포함하는 것인 연료 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 피치를 갖는 제2 와이어 랩핑을 구비하는 중성자 흡수체를 더 포함하는 원자로용 연료 어셈블리.
  9. 에지의 서브 채널에서 핵연료 어셈블리 내의 냉각제 유체의 압력 강하를 증가시키는 방법으로서:
    제1 피치로 와이어 랩핑되어 있는 제1 연료 어셈블리 구성요소를 연료 어셈블리의 내측 링 내에 배치하는 단계; 및
    상기 제1 피치보다 작은 제2 피치로 와이어 랩핑되어 있는 제2 연료 어셈블리 구성요소를 연료 어셈블리의 최외측 링 내에 배치하는 단계
    를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 제2 연료 어셈블리 구성요소를 연료 어셈블리의 최외측 링 내에 배치하는 단계는, 복수의 제2 연료 어셈블리 구성요소를 연료 어셈블리의 최외측 링 내에 배치하는 것을 포함하고, 상기 복수의 제2 연료 어셈블리 구성요소의 각각은 제2 피치로 와이어 랩핑되어 있는 것인 방법.
  11. 제9항에 있어서, 제2 피치로 와이어 랩핑되어 있는 제3 연료 어셈블리 구성요소를 연료 어셈블리의 끝에서 두 번째 링 내에 배치하는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제2 피치는 상기 제1 피치보다 두 배의 랩(wrap)의 수를 포함하는 것인 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 제2 피치는 상기 제1 피치보다 네 배의 랩의 수를 포함하는 것인 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 제1 연료 어셈블리 구성요소는 제1 클락킹 각도를 갖고, 제2 연료 어셈블리 구성요소를 배치하는 단계는, 상기 제1 클락킹 각도와 다른 제2 클락킹 각도를 갖도록 제2 연료 어셈블리 구성요소를 배치하는 것을 더 포함하는 것인 방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 제2 연료 어셈블리 구성요소는 제2 와이어 랩을 제2 피치로 포함하는 것인 방법.
  16. 제9항에 있어서, 상기 제1 연료 어셈블리 구성요소를 제1 클락킹 각도로 배치하는 단계를 더 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제2 연료 어셈블리 구성요소를 상기 제1 클락킹 각도와 다른 제2 클락킹 각도로 배치하는 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 제9항에 있어서, 상기 제1 연료 어셈블리 구성요소는 핵분열성 연료, 핵원료성 연료, 중성자 흡수체, 또는 중성자 반사체 중의 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  19. 제9항에 있어서, 상기 제1 피치보다 작고 상기 제2 피치보다 큰 제3 피치로 와이어 랩핑되어 있는 제3 연료 어셈블리 구성요소를 연료 어셈블리의 끝에서 두 번째 링 내에 배치하는 단계를 더 포함하는 방법.
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