KR830001673B1 - 원자로용 연료 집합체 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

원자로용 연료 집합체

제1도는 연료 집합체의 부분단면 입면도.

재2도는 스페이서 그리드 조합체의 평면도.

제3도는 안내관 슬리브의 입면도.

제4도는 제3도의 선 4-4으로 절취된 안내관 슬리브의 단면도.

제5도는 안내관 슬리브의 노치홈 단부의 입면도.

제6도는 안내관을 에워싸는 슬리브를 포함하며 스페이서 그리드를 통해 연장된 연료 집합체의 여러 평행 부재의 부분 입면도.

제7도는 안내관 슬리브가 배치된 세포형 보이드의 단면적을 도시하는 입면도.

제8도는 제7도의 선 8-8으로 절취된 세포형 보이드의 단면도.

제9도는 4개의 연료봉에 의해 한정되는 유량 채널(빗금 그어진 부분)을 도시.

제10도는 3개의 연료봉과 하나의 안내관에 의해 한정되는 유량채널(빗금 그어진 부분)을 도시.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 연료 집합체 13 : 연료봉

14 : 안내관 15 : 스페이서 그리드

23,24 : 세포형 보이드 80,81 : 유량채널

25,26 : 돌기부 101 : 탭

102 : 개구 110 : 노치 홈

113 : 핑거

본 발명은 원자로용 연료 집합체에 관한 것으로, 특히 연료 집합체에서 연료를 포함하지 않는 부재를 에워싸도록 배치되는 슬리브에 관한 것이다.

냉각제로 물을 이용하는 원자로에서, 핵분열이 연쇄적으로 일어나는 원자로심은 다수의 연료 집합체를 포함한다. 이리한 연료 집합체는 역학적으로 서로 동일하고 교체가능하며, 각 연료 집합체는 구조적 완전성을 보유토록 설계된다

통례적으로, 연료 집합체는 수직으로 연장된 다수의 평행 부재를 포함하며, 상기 평행부재중 일부는 핵연료를 포함하고 나머지 일부는 핵연료를 포함하지 않는다. 이러한 평행 부재는 단부 끼임부에 의해 수직적으로 지지된다. 또한, 평행부재는 다수의 세포형 보이드를 포함하는 스페이서 그리드에 의해 측방향으로 지지되고 서로 이격된다. 상기스페이서 그리드는 평행 부재를 가로지르게 배치되므로, 각 평행 부재는 그리드마다 하나의 세포형 보이드를 통해 연장된다. 서로 인접한 부재간의 공간은 유체가 하부에서 상부까지 흐를 수 있는 유량 채널을 제공한다.

대부분의 평행 부재는 핵연료를 포함하는 연료봉으로 알러져 있다. 핵연료를 포함하지 않는 부재는 속이 비어 있으며 계기관과 다수의 안내관을 포함한다. 상기 계기관은 여러 감시 장치를 수용한다. 상기 안내관은 핵분열 반응도 즉 열발생을 조절하는 제어봉을 수용토록 사용된다. 지금부터 달리 지적한 바가 없으면, 상기 안내관 및 계지관을 동시에 나타내게 된다.

안내관은 연료봉보다 더 큰 직경을 갖는다. 스페이서 그리드의 세포형 보이드의 중심간의 거리는 일정하다. 이와 같이, 안내관을 연료봉보다 더 큰 직경을 갖는 반면 세포형 보이드의 중심간의 거리는 일정하기 때문에, 안내관과 인접연료봉간의 유량 채널은 인접한 두개의 연료봉간의 유량 채널보다 더 작은 단면적을 갖게된다. 이와같은 유량 채널의 공간차는 유량흐름에 영햐을 미치게 되므로, 더 넓은 공간 즉 인접한 두개의 연료봉간의 공간에는 더 많은 유량이 통과하게 된다.

다시 말하면, 상기 유량은 연료에서 물로 전해지는 열전달율에 영햐을 미치게 되므로, 더욱 많은 유량은 더욱 큰 열 전달을 제공하게 된다. 열 전달율은 원자로의 운전 조건(즉 에너지 발생량)에 가장 큰 영향을 미치는 원자이기 때문에, 안내관과 인접한 연료봉간의 유량 채널내의 유량은 원자로 운전에서 제한되는 인자가 된다.

본 발명은 냉각재의 흐름율을 증가시키는 냉각재의 흐름 유형으로 수정을 가함으로써 원자로의 원전율을 증가시키는 것이다.

본 발명의 수정 장치로, 연료 집합체내에 위치한 안내관을 에워싸면서 안내관의 외부 표면에 부착되지 않은 얇은 벽으로 구성된 관형슬리브가 제공된다. 상기 슬리브는 이와 관련되는 안내관이 관통하는 세포형 보이드의 벽에 부착된다.

본 발명을 특징짓는 신규의 여러 특징들을 첨부된 특허청구와 범위에서 상세히 지적된다. 그리고, 본 발명의 더욱 명확한 이해를 돕기위해, 본 발명의 양호한 실시예가 도시된 수반된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제1도는 수직면상에서 세로 축 방향으로 연장되어 있는 연료 집합체를 도시하고 있다. 상기 연료 집합체는 수직으로 연장된 다수의 평행 부재를 수직으로 지지하는 하단부 끼임부(11)와 상단부 끼임부(12)를 갖는다. 또한 상기 집합체는 연료봉(13) 안내관(14) 및 계기관(도시안됨)을 포함한다. 연료봉(13)과 안내관(14)은 측방향으로 지지될뿐 아니라 스페이서 그리드 (15)에 의해 서로 이격된다.

제2도에 도시된 바와같이, 각 스페이서 그리드는 다수의 그리드 판(21,)(22)으로 형성되고, 상기 그리드 판(31), (22)은 달걀 판과 같은 형태로 구멍이 형성되고 서로 교차되어 있다. 서로 교차하는 그리드판은 다수의 세포형 보이드를 형성하고, 각 보이드는 이를 관통하는 평행 부재를 수용하게 된다. 세포형 보이드(23)는 연료봉을 수용하는 반면, 세포형 보이드(24)는 안내관(14)을 수용하게 된다. 통상적으로, 연료집합체(10)는 안내관보다 연료봉을 더욱 많이 포함하기 때문에 스페이서 그리드(15)는 보이드(24)보다 보이드(23)를 더욱 많이 포함하며 하나의 보이드(24)은 다수의 보이드(23)로 에워싸인다.

각 세포형 보이드는 4벽을 가지면, 상기벽은 보이드를 규정짓는 교차 그리드 판으로 구성된다. 예로써, 제 2도는 세포형 보이드(23)의 벽을 도시하고 있다. 보이드(23)의 벽은 연료봉(13)과 계합되고 이를 지지하게 되는 부가적인 돌기부(25)를 포함하고, 세포형 보이드(24)는 새들로 명명되는 부가적인 돌기부(26)를 포함한다. 도시된 바와같이, 새들은 실린더형 안내관을 수용키 위해 오목한 면을 갖는다.

지적된 바와같이, 안내관이 연료봉보다 더욱 큰 직경을 갖는다는 이러한 직경의 차로 인해 보이드(23)과 보이드(24)는 서로 다른 배치를 갖게된다. 그러나, 이러한 배치의 차는 있지만, 인접한 보이드 중심간의 거리 L₁는 안내관을 수용하는 보이드 중심과 연료봉을 수용하는 인접한 보이내 중심간의 거리 L₂와 같다.

제3도 및 4도는 편향된 탭(101)과 개구(102)를 포함하는 안내관 슬리브를 도시하고 있다. 탭(101)은 슬리브 벽에 바깥쪽이로 겹쳐진 직사각형 부재로 구성된다. 개구(102)는 탭 형성 기구를 수용하여 상기 탭 형성을 용이하게 한다.

제3도 및 5도는 홈(112)과 함께 형성될 사각형 노치(11)가 형성된 노치홈(11)을 도시하고 있다. 인접한 두개의 슬롯사이에 놓여진 슬리브 부분은 핑거(113)로 명명된다. 노치홈(110)은 슬리브(100)의 어느 단부에 위치해, 제6, 7 및 8도에 도시된 바와같이 슬리브를 스페이서 그리드에 고정시키도록 사용된다. 홈(112)은 핑거(113)에 어느 정도 유연성을 제공한다. 슬리브를 설치토록 핑거(113)는 안쪽으로 약간 급어지는 반면 슬리브의 노치홈 단부는 보이드내로 삽입된다. 슬리브는 제6도 및 7도에 도시된 바와같이 노치(111)가 새들(26)을 충분히 에워쌀 때까지 보이드(24)내로 밀러진다. 보이드내로 삽입되어 계합된 상태에서, 보이드(24)의 각 구석부는 제8도에 도시된 바와같이 핑거(113)의 상부를 수용한다. 이와같은 방법으로 고정시킴으로써 슬리부의 수직, 수평 및 회전 운동이 배제된다. 이해를 도모키 위해, 제2도에는 슬리브로 둘러싸여지지 않는 안내관이 도시된 반면 제8도에는 슬리브로 에워싸여지는 안내관이 삭제된 슬리브가 도시되어 있다.

지지하는 스페이서 그리드내로 밀러진 노치홈 단부를 제외하고 고러하면, 각 슬리브는 인접한 두개의 스페이서 그리드간의 수직 거리보다 더욱 길지는 않다. 안내관마다 하나 이상의 슬리브가 제공될 수 있으며, 각 슬리브는 인접한 한쌍의 스페이서 그리드 사이에 배치된다.

따라서, 필요시, 안내관은 전 길이에 걸쳐 알련의 슬리브에 의해 에워싸여진다.

제1도는 인접한 평행 부재간이 공간인 수직 유량 채널(80), (81)을 도시하고 있다. 냉각제 즉 물은 유량 채널을 통해 순환되게 되는데, 냉각재는 연료 집합체 하부를 통해 유입되어 상기 유량 채널을 통해 순환하여 연료 집합체 상부에서 배출된다. 유량 채널 크기는 상기 채널을 규정짓는 부재의 형태에 따라 결정된다. 예를 들자면, 제9도에서 유량 채널(81)의 단며적은 인접한 4개의 연료봉(13)에 의해 결정된다.

상기의 유량 채널(81)의 크기와 비교되는 유량 채널(80)의 크기가 제10 도에 도시되어 있다.

유량 채널(80)의 크기는 3개의 연료봉(13)과 하나의 안내관(14)에 의해 결정된다. 안내관은 연료봉보다 더욱 큰 직경을 갖는 반면 모든 세포형 보이드는 서로 중심간의 거리가 일정하게 때문에, 채널(80) 크기는 채널(81) 크기보다 더욱 작다 이와같은 채널 크기의 차는 냉각재 흐름에 영향을 미치게 되므로, 상기 채널(81) 내에는 채널(80)보다 더욱 많은 유량이 흐르게 된다.

또한, 냉각재 흐름은 갭 크기에 의해 영향을 받게 된다. 상기 갭 크기는 인접한 두개의 평행 부재간의 최단 거리이다. 제9도에는 두개의 연료봉간의 갭(41)이 표시되어 있다. 또한 제10도에도 갭이 표시되어 있는데, 여기서 갭(40)은 연료봉(13)과 안내관(14)간의 거리를 나타낸다. 상기 갭(40)은, 유량채널(80), (81)의 상대적인 크기에서 언급된 바와같이, 갭(41)보다 더욱 좁다.

이와같은 갭 크기의 차로 인해, 갭(41)을 통과하는 유량은 갭(40)을 통과하는 유량보다 많을 것이다.

슬리브에서 바깥쪽으로 돌출한 탭(101)은 갭(40)과 유량 채널(80)을 통과하는 냉각재 흐름 을 증가시키도록 작용한다. 다른 한편으로, 상기 탭은 냉각재 흐름을 변경시켜 안내관을 에워싸는 중간 영역에서 혼합작용을 초래시킨다. 이와같은 혼합 작용과 증가된 냉각재 흐름율은 열전달을 증가시키고 냉각재 효율을 일반적으로 향상시켜 원자로의 운전량을 증가시킨다.

제3도에는 본 발명의 양호한 실시 예로 탭(101)이 도시되어 있는데, 상기 탭은 슬리브에서 수직으로 30°기울어진 편평한 형태를 갖는 본 발명의 선택적인 실시예로 제6도에서는 약간 비틀린 형태를 갖는 탭을 도시하고 있다.

본 발명의 특수한 실시예가 본문에 진술되고 도시되었다 하더라도, 본 발명은 본 발명의 사상과 영역에 벗어남이 없이 본 발명의 분야에 숙련된 자에 의해 수정 변경될 수 있다.

Claims (1)

1. 일부는 핵연료 물질을 포함한고 다른 일부는 핵연료 물질을 포함하지 않는 부재로서 수직으로 연장된 다수의 평행부재와, 상기 평행부재를 가로축으로 가로지르도록 배치되고 관통하는 평행부재를 수용하는 다수의 세포형 보이드를 포함하며 평행부재들 사이에 수직으로 연장되는 유량 채널을 제공토록 인접한 평행부재 사이에 공간을 유지시키는 최소한 하나 이상의 스페이서 그리드와, 상기 채널을 통과하는 냉각재를 포함하는 원자로용 연료 집합체에 있어서, 핵연료 물질을 포함하지 않는 평행부재를 에워싸며 상기 부재를 수용하는 세포형 보이드의 벽에 부착된 얇은 벽을 갖는 다수의 관형 슬리브 및 관통하는 냉각재 흐름율을 증가시키고 냉각재의 혼합 작용을 일으키도록 슬리브로부터 인접한 유량 채널쪽으로 돌출한 탭을 구비한 것을 특징으로 하는 연료 집합체.

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