KR910004190B1 - 핵연료 공간격자 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

핵연료 공간격자
제 1 도는 본 발명을 설명하는 격자(grid)의 등각도.
제 1a 도는 스프링부분을 포함하여 격자띠(grid strap)에 관련되는 백-엎 스프링(back-up spring)의 밴드(band)를 도시하는 제 1 도 부분의 확대 부분단면도.
제 2 도는 제 1 도에서 도시한 격자띠부분의 정면도.
제 3 도는 제 2 도의 화살표 III-III으로 도시한격자띠 부분의 횡단면도.
제 4 도는 제 2 도에 화살표 IV-IV로 도시한 격자띠 부분의 횡단면도.
본 발명은 원자로의 핵연료 조합에서의 격자, 특히 방사선 응력완화특성을 갖도록 선택된 재료와 낮은 중성자 포획단면적을 갖는 재료의 두가지 금속재료를 쓰는 개량된 격자구조에 관한 것이다.
핵연료공간격자는 원자로심에서 연료봉사이의 간격을 정확히 유지하고 연료봉의 진동을 방지하고 핵연료봉의 측면지지를 위하여 사용된다. 원자로의 핵연료 조합에서 쓰이는 격자의 관례적인 설계되는 연료봉을 받아들이는 셀(표준셀)과 제어봉안내 딤블(control rod guide thimbles)을 받아들이는 셀(딤블셀)을 형성하기 위하여 설계된 달걀 바구니형태로, 다수의 사이에 끼워진(interleaved)띠를 포함한다. 각 표준셀(standard cell)은 스프링과 금속안에 형성된 융기부의 사용으로 주어진 축방향 위치에서 연료봉을 지지한다. 바깥둘레의 띠는(사이에 끼워진 띠와같은 너비를 갖는)연료조합에 강인성과 견고성을 주기위하여 사이에 끼워진띠를 에워싼다. 연료봉의 측면변위를 최소화하고 조합(assembly)의 연료특성을 개선하기 위하여 수많은 격자가 연료조합길이방향을 따라 일정한 간격을 유지하고 있다. 이러한 격자는 벌징(bulging)하거나 제어봉안내 고리투관(control rod guide thimble sleeves)제어봉안내를 격자에 고정시킨장소에 위치한다.
현존하는 2-금속공간격자는 구조적 지지를 하기 위하여 낮은 중성자 포획단면적 재료로 만들어진 격자띠(grid strap)를 쓰고 연료 봉과 접촉하기 위해서 우수한 방사선 응력 완화재료로 만드어진 스프링을 사용한다. "우수한 방사선응력 재료"란 방사선에 조사되는 동안 낮은 응력관계를 보이는 것이다. 이것은 재료가 강하고 오랜기간의 조사에 노출되었을때 그 탄성력에 그다지 큰손실을 겸지않는것을 의미한다. 본 2-금속격자의 조합(assembly)은 비교적 복잡하고 다소 시간이 걸린다.
목하, 완전한 스프링을 갖는 단일금속격자는 낮은 중성사 포획 단면적을 갖는 재료로 만들어진다. 이러한 스프링은 조사(irradiation)하에서 응력완화를 겪는다.
장기간에 걸친 방사선조사후에도 탄력성을 띠고, 그러고도 조립하기 쉬운 핵연료 조합에서의 연료봉 공간격자를 공급하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 목적을 위해서, 핵연료 조합에서 연료봉을 지지하고 상기 각 연료봉의 하나하나의 울타리에 대해서 그안에 표준셀을 한정하는 달걀바구니 형태로 사이에끼운 격자띠의 배열, 상기 표준셀안으로 돌출한 완전한 스프링부를 갖는 상기띠중의 적어도 하나와, 그에 관련된 연료봉을 압력을 가하며 접촉하고 있는 상기 스프링부로 이루어진 본 발명에 있어서, 백엎 스프링이 대다수의 상기 스크링부, 상기 연료봉과 상기 스프링부에 맞물림을 주는 상기 스프링부에 인접한 백엎 스프링의 뒤와 그에 가로방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다. 되도록이면 격자띠(스프링부분을 포함한)는 낮은 중성자 포획 단면적을 갖는 재료로 만들어지고 백엎 스프링(backup spring)은 우수한 방사성 응력완화 특성을 갖는 재료로 만들어진다.
몇가지 이익과 장점이 이 발명에서 획득된다. 격자의 백엎 스프링 특징이, 현존하는 단일금속 격자띠를 2-금속 격자설계의 이익을 획득하기 위한 수정을 허락한다. 백엎 스프링 특징은 또한 우수한 방사성 존속특성(격자의 스프링부분에 대하여)와 함께 우수한 중성자특성(격자의 구조적 부분에 대하여)을 얻기위한 새로운 2-금속격자의 조합과 제조를 손쉽게 한다.
본 발명은 부수도면에서 단지 예로써 도시된 양호한 실시예의 아래설명으로부터 더욱 명백하게 될 것이다.
제 1 도에서는 달걀바구니 형태를 이루는 사이에 끼운띠(12, 14)를 포함하는(바깥둘레에의 띠(16)에 둘러싸인)단일 핵, 연료 조합격자(10)의 투시도를 보인다. 사이에끼운 띠는 이리하여 연료봉(20)이 펼쳐지기에 적합한 다수의 표준셀(18)의 배열을 한정한다. 각 표준셀은 한 개의 연료봉을 둘러싼다. 각각의 연료봉(20)은 표준셀의 울타리를 완전히 하고, 그것에 의하여 각 연료봉에 6개의 지지점을 주기위한 2개의 다른 인접띠에, 축방향으로 일정한 간격을 한 돌출부의 한쌍(24)와 표준셀의 부분을 형성하는 2개의 인접띠상에 완전한 스프링부분(22)에 위치한다. 각 표준 셀 연료봉 지지시스템은 최소한 그에 관련된 연료봉을 압력을 가하며 접촉하기 위하여 표준셀안으로 돌출하는 적어도 하나의 완전한 스프링부분을 가질 수 있고 또 가져야한다.
제 1 도와 2 도는 제 4 도를 통하여 연료봉의 지지에 사용되는 격자띠(12)의 설계를 보다더 자세히 설명한다. 완전한 스프링부분(22)는 띠(14)중앙에서 변형물질에 의하여 고안된다. 변형과정은 또한 스프링부분의 위아래의 돌출부(24)의 형성을 포함한다.
슬롯(slot)은 (26) 인접띠와의 맞물림에 영향을 주기위해 사용된다.
격자(10)는 또한 백엎 스프링(28)을 포함한다. 백엎 스프링(28)은 적어도 2개의 스프링 부분(22)의 각각의 뒤와 또 그에 가로방향으로 위치한다. 백엎 스프링(28)은 연료봉 (20)에 접촉하지 않는다.
오히려 백엎 스프링(28)은 그들에 관련된 스프링 부분(22)을 밀치고 있다. 스프링 부분(22)는 평편한 스프링이고 띠의 스프링부분(22)이, 일반적으로 평행하고 가로방향으로 같은 선상에 위치하는 것이 바람직하다. 각 스프링부분의 뒤에 하나의 백엎 스프링이 있고 인접하는 백엎 스프링이 띠에 동면(coextensive)한다면 더욱 좋다.
제 2 도에서 백엎 스프링(28)이 기저부(foot part)를 (32)갖는 아아치(30)과 함께, 아아치형의 배열을 하는것과, 띠(12)가 어떤 2개의 인접 스프링부분(22)사이의 중간에 있는 노치(notch)를 (34)갖는 것이 보여진다. 노치(notch)(34)는 백엎 스프링(28)이, 항상 띠(14)의 스프링부분(22)를 밀치고 있기 때문에 그의 기저부(32)에 의하여 백엎 스프링(28)을 자물쇠처럼 맞물고있다.
제 1 도에서 보여진것처럼 격자(10)는 한상 제어봉 안내 딤블(36)의 간격을 마련한다. 달걀바구니 형태에서의 띠(12, 14)는 항상 제어봉 안내 딤블(36)을 에워싸기 위하여 딤블셀(thimble cell)을 (38) 한정한다. 각 딤블 셀은 하나의 제어봉 안내 딤블을 둘러싼다. 제 2 도에서 보여진것처럼 딤블 셀의 경우에 띠(12)와 결합된 인접 백엎 스프링(28)은 또한 일반적으로 동연한 평탄부분(40)을 갖는다. 이러한 평탄부분(40)은 서로가 동연해서, 그에 관련된 띠에 아아치(arch)형의 스프링부분(표준 셀에 대하여)과 평탄부분(딤블셀에 대하여)으로 이루어진 단일 평탄 백업 스프링 밴드(single planar backup spring band)가 (42)가 마련된다. 격자 조합에서 이 백엎 스프링 밴드(42)는 기저부(32)가 노치(34)에 맞물릴때까지 띠(12)의 스프링부분(22)뒤에서 밀쳐내진다. 격자띠(12, 14)는 격자 조합(grid assembly)을 형성하기 위하여 맞물릴 수 있고 또 용접될 수도 있다.
되도록이면, 스프링부분(22)를 포함해서 띠(12, 14)는 백업 스프링(28)보다 낮은 중성자 포획 단면적을 갖는 재료로 만들어진다. 게다가, 백엎 스프링(28)은 띠(12, 14)보다 더 우수한 방사선 응력 완화 특성을 갖는 재료로 만들어져야할 것이다. 띠(12, 14)를 위해 좋은 재료는 지르칼로이(Zircaloy)이고, 반면에 백엎 스프링을 위해 좋은 재료는 니켈, 크롬, 철, 합금이다.
요약해서, 핵연료 공간격자는 방사선 응력 완화특성을 갖고, 연료봉과 떨어져서 위치하고, 격자띠의 스프링부뒤에 위치한 백엎 스프링과, 낮은 중성자 포획 단면적을 갖는 재료로 만들어진 격자띠(완전한 스프링부 포함)에 의해서 만들어질 수 있다.

Claims (5)

  1. 핵연료 조합에서 연료봉(20)을 지지하기 위해, 달걀 바구니 형태를 한 사이에 끼운 격자띠(12, 14)의 배열이 상기 각 연료봉(20)의 하나하나의 울타리에 대하여 그안에서 표준셀(18)을 한정하고, 상기 띠(12,14)중의 적어도 하나가 상기 표준 셀(18)안으로 돌출한 완전 스프링부를 가지며 상기 스프링부(22)가 그에 관련된 연료봉(20)을 압력을 가하며 접촉하고 있는 핵연료 공간격자에 있어서, 백엎 스프링(28)이 다수의 상기 스프링부(22)각각의 뒤와 그에 가로방향으로 배치되어 있고, 상기 백엎 스프링(28)이 상기 스프링부(22)를 상기 연료봉(20)과의 개합을 위해 상기 스프링부(22)와 인접한 것을 특징으로 하는 핵연료 공간격자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 백업 스프링(28)이 인접하는 아아치형 부분간에 기저부(32)를 갖는 상기 스프링부(22)의 뒤에 아이치형 부분을 가지며, 상기 띠(12, 14)가 일반적으로 2개의 인접 스프링부(22)간의 중간에 위치하고 상기 기저부(32)가 자물쇠 처럼 개합하고 있는 노치(34)를 구비하는 것을 특징으로 하는 핵연료 공간격자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 달걀 바구니 형태가 제어봉 안내 딤블(36)의 각 울타리에 대한 셀을 제한하고, 상기 띠(12, 14)가 상기 딤블 셀에서 스프링부가 없으며 상기 백엎 스프링(28)이 상기 셀에서 각각의 띠 부분과 공통적으로 연장하는 평탄부(40)를 구비하는 것을 특징으로하는 핵연료 공간격자.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 띠(12, 14)가 상기 백엎 스프링(28)보다 낮은 중성자 포획 단면적을 갖는 제 1 의 재료로 이루어지고, 상기 백엎 스프링(28)이 상기 스프링부(22)를 포함한 상기 띠(12, 14)보다 더 우수한 방사선 응력완화 특성을 갖는 제 2 의 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 핵연료 공간격자.
  5. 제 4 항에 있어서, 제상기 제 1 의 재료는 지르칼로이이고 상기 제 2 의 재료는 니켈-크롬-철 합금인 것을 특징으로하는 핵연료 공간격자.
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