KR910004192B1 - 홈이 파인 그리드 스트랩에서 용접된 슬리브를 갖는 연료그리드 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

홈이 파인 그리드 스트랩에서 용접된 슬리브를 갖는 연료그리드

제 1 도는 핵연료다발 집합체의 투시도.

제 2a 도는 슬리브를 갖는 그리드의 투시도.

제 2b 도는 그리드와 몇몇 슬리브부분을 확대해서 도시한 VUDAUSE.

제 2c 도는 제 2b 도에서 2C-2C선을 따라 취해진 횡단면도.

제2d 도는 제 2b 도에서 2D-2D선을 따라 취해진 횡단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 핵연료다발 집합체 16 : 연료봉그리드

18 : 연료봉 20 : 내부그리드 스트랩

26 : 탭 30 : 코너시-임 용접

36 : 가이드 슬리브

본 발명은 용접된 슬리브(Sleeve)를 갖는 연료그리드 집합체에 양호한 형태로 관계한다. 특히 본 발명은 그리드 스트랩(grid strap)이 노치를 갖는 어떤 셀(cell)을 형성하고, 그 노치안에 실린더형의 슬리브가 자리잡고 있는 집합체에 관한 것이다. 그곳에는 가로세로로 배열된 핵연료봉의 행렬을 수용하는 핵연료다발 집합체가 있고, 다수의 연료봉그리드에 의한 배열로 지지되고 있다. 이러한 그리드는 홈을 판 스트랩으로 형성되어 있어서 하나의 스트랩이 각 교차점에서 다른 스트랩의 홈으로 들어가 서로 짝을 짓는다. 제어봉은 핵연료봉의 배열안의 선별된 장소에 위치한다. 이러한 제어봉은 그리드에 용접된 가이드 슬리브(guide sleeve)에 수용된다. 특히 종래에는 그리드를 구성하는 스트랩이 공통평면에서 모서리를 갖는 구조로 되어 있었으며 다수의 가이드 슬리브가 있어서 각각 공통셀을 한정하는 네 개의 스트랩에 자리잡고 있었다. 실린더형 가이드 슬리브의 외부직경은 실린더형 가이드 슬리브를 단일셀을 형성하는 네 개의 스트랩 모서리에 위치하도록 할 만큼이어서, 가이드 슬리브가 인접한 셀에 위치하는 것이 아니라 간격이 띄어진 셀에 위치한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 가이드 슬리브를 그리드에 조립시키기 위해서 가이드 슬리브는 4개의 스트랩의 각각 상부 모서리에서 특별한 셀을 형성하고 있는 스트랩위에 맞대기 용접된다. 이 과정에 있어서 조립후의 그리드는 용접될 실린더형 슬리브에 특정의 셀을 형성하고 있는 네 개의 스트랩의 모서리가 공통 평면으로 가능한 밀접하게 놓이는 것을 보증하기 위해 가공되어야 하고, "스폿페이싱"이라 하는 정제단계가 요구된다. "스폿페이싱"단계는 노동자의 시간소비뿐만 아니라, 적합한 기계와 설비의 사용을 요구하기 때문에 시간을 소모하고 비용이 많이든다. 스트랩 모서리의 위치에서 비교적 커다란 정밀도가 요구되는 것은 갭(gap)이 슬리브와 그리드스트랩 모서리사이의 0.005인치 보다 크다면, 완성한 용접이 결함이 있을 수 있고 그리드스트랩의 상부 모서리를 속발할 실린더형 슬리브의 바닥부분 밑으로는 용융금속이 전혀 미치지 않을 것이라는 사실에 기인한 것이다. 갭의 발생은 결과적으로 용접불량이나 용접이 않되도록 만들며, 이것들중 어느것이라도 만족스럽지 않은 것이다.

패터슨 등이 출원해서, 상기에 언급한 그리드를 형성하는 스트랩에 납땜되어 있는 슬리브와 같은 종류의 일반형의 슬리브로된 그리드 집합체를 보이는 미합중국 특허번호 3, 791, 466에서 슬리브와 그리드 집합체의 다른 구조가 보인다.

그러므로 비용이 많이드는 "스폿페이싱"이나 다른 유사한 작업을 할 필요가 없이 실린더형 슬리브와 그리드사이에서 성취된 결합을 그 자체로 견고하게할 그리드와 슬리브의 구조를 마련하는 것이 본 발명의 목적이다. 제 1 의 공간평행 그리드스트랩의 한쌍이 제 2 의 공간 평행 그리드스트랩 한쌍에 수직으로 놓여져 그리드를 규정짓는 구조로 되어있고, 각쌍의 스트랩이 다른쌍의 스트랩과 같은 간격을 갖고 있어서 그로인해 적어도 하나의 셀을 한정하며, 스트랩의 공통면에서 모서리를 갖는 구조로 되어 있는 그리드와 슬리브 집합체에 있어서, 상기 각각의 스트랩이, 수직한 스트랩사이의 상기 모서리를 따라 중심적으로 위치한 상기 모서리에서 수직노치를 갖고, 상기 노치에서 실린더형 슬리브를 가지며 상기 네 개의 스트랩을 속박하고 상기 슬리브를 상기 그리드에 결합시키기 위해 상기 노치에서 겹침용접을 하는 특징을 지닌 그리드와 슬리브 집합체에 폭넓게 관계한다.

본 발명의 이러한 목적과 또다른 목적에 따라 재료의 연속적인 조각으로부터 구멍이 뚫어져서 홈을 갖는 스트랩이 생겨, 이러한 짝지은 스트랩으로 만들어진 연료그리드 집합체가 나타난다. 짝지은 홈스트랩으로 조립된 그리드는 그로인해 각각 네 개의 스트랩으로 한정된 수많은 셀을 갖게된다. 두세트(Set)의 스트랩이 있으며, 각 세트의 스트랩은 균일하게 간격이 띄어있고 평행하다. 그리고 한 세트의 스트랩은 다른 세트의 스트랩에 수직이다. 더욱이 두세트의 스트랩간격은 같아서 셀들은 정사각형이다. 어떤 셀들은, 스트랩의 모서리에 평행한 하나의 모서리와 그에 수직한 한쌍의 모서리와 수직인 각 노치의 상부 모서리에서 셀을 규정짓고 형성하는 내게의 스트랩에서 노치를 갖는다. 노치는 각각 그에 가깝게 인접한 두 수직스트랩사이에 있는 스트랩부분을 따라 중심적으로 위치한다. 실린더형 슬리브는 셀을 규정짓는 네 개의 스트랩에 형성된 네개의 노치안에 자리잡고, 실린더형 슬리브의 외부직경은 셀을 형성하는 네 개의 스트랩 외부표면사이의 거리와 실질적으로 같다. 실린더형 슬리브의 바닥 혹은 밑면은 떨어져서 형성하는 스트랩의 모서리에 평행인 각 노치의 모서리를 속박하고 또한 그에 수직한 두 개의 모서리를 실질적으로 속박하고 있다. 이리하여 실린더형 슬리브는 네 개의 노치에 의해 형성된 자리와 함께 죔쇠끼워맞춤(interference fit)을 한다. 용접은 모서리의 쌍과 한 노치의 실린더형 슬리브를 용접하고 모서리의 쌍과 정반대 노치의 실린더형 슬리브를 용접함으로써 성취된다.

실제로, 레이저 용접에 의한 초기 용접후, 실린더형 슬리브와 정반대에 배치된 스트랩노치 모서리의 용접이 부적합하다고 결정되면, 초기 용접의 스트랩에 수직인 두 스트랩의 스트랩노치 모서리에 실린더형 슬리브가 용접될 수 있고 그로인해 비용이 많이드는 그리드의 재처리 과정없이 손쉬운 방법으로 적합한 용접을 완수할 수 있다.

지금부터는 본 발명의 양호한 실시예로서 도면에 도시된 특정한 참조와 함께 상세하게 기술될 것이다.

본 발명의 장치와 방법은 도면의 제 1 도에서 도시된 바와 같이 핵연료다발 집합체(10)의 제조를 위해서 특별히 고안되었다. 도시된 바와 같이 핵연료다발 집합체(10)는 상부노즐 집합체(12)와 하부노즐 집합체(14)로 이루어지고, 그 사이에 가로와 세로로 배열된 핵연료봉(18)의 행렬이 배치되며 다수의 핵연료봉그리드(16)에 의한 배열로 유지되는 장치이다. 제 1 도에서 도시되지는 않지만 핵연료봉(18)이 배열안이 선별된 장소에 제어봉이 위치한다. 집합체(12, 14)와 연료봉그리드(16)는 연료봉(18)과 제어봉을 지지하기 위한 골격구조를 한다. 핵연료다발 집합체(10)은 원자로안의 미리 정해진 장소에 장전되고, 서로에 관한 연료봉(18)의 방향은 엄격하게 제어된다.

설명적인 실시예로서, 목하 본 발명은 제 2a 도 에서 도시된 바와 같이 핵연료봉그리드(16)의 제조에 관련한다. 연료봉그리드(16)는, 주위가 네 개의 외부그리드 스트랩 22a, 22b, 22c, 22d로 이루어진 대략 정사각형의 배열로 되어있다. 외부그리드 스트랩(22)의 각각의 끝은 수직으로 배치된 외부그리드 스트랩의 끝에 코너시-임용접(30)에 의해 용접된다. 간격이 일정하게 띄어있고 평행인 내부그리드 스트랩(20)의 두세트가 있어서 세트의 스트랩이 서로에 수직이어서 그로인해 제어봉과 핵연료봉(8)을 수용하기 위해서 다수의 정사각형 셀이 형성된다. 내부 그리드 스트랩(20)은 교차점(24)을 마련하는 결합홈을 갖는다. 교차용접(32)는 각각의 교차점(24)에서 이루어져서 그로인해 견고한 그리드구조가 형성된다. 게다가 각각의 내부그리드 스트랩(20)은 제 2a 도에 도시된 바와 같이 각각의 끝에서 외부그리드 스트랩(22)에 형성된 상부와 하부의 홈(28)에 밀착된 배열과 크기로 한쌍의 탭(26)을 포함한다. 홈 및 탭용점(34)은 외부그리드 스트랩(22)에서 홈(28)의 상부와 하부 가로줄을 따라 수행된다. 더욱이, 다수의 가이드 슬리브(36)가 그 안에 배치된 제어봉을 안내하고 수용하기 위해서 연료봉그리드(16)의 최상면에 배치된다. 일련의 시-임용접(38)은 내부그리드 스트랩(20)에 형성된 대응노치(40)에 가이드 슬리브(36)를 견고하게 부착시킨다. 특히 정밀레이저 용접장치가 일련의 조절된 용접작업을 수행하기 위해서 채택된다. 그로인해 용접 30, 32, 34 및 38의 각각이 수행된다. 웨스팅하우스 케이스 49723 및 49938에서 기술되고 특허청구된 정밀레이저 용접장치는 각 레이저 펄스의 펄스폭과 펄스높이 및 각 용접에 적용될 펄스의 수에 의해 레이저를 발생시키는 각가지 매개변수를 조절할뿐 아니라 레이저 비임에 관한 연료봉그리드(16)의 순차위치를 조절한다. 이와 같은 각 용접사이에 요구된 용접의 특정형태를 수행하기 위해서 연료봉그리드(16)는 재위치되고 레이저 비임의 초점이 변화한다.

제 2b 도는 몇몇의 내부그리드 스트랩(20)에 결합된 두 개의 슬리브(36)을 보이는 그리드(16)의 일부분을 나타낸다. 제 2c 도는, 금속의 연속조각에서 스트랩을 형성하는 작업을 하는 동안 스트랩의 재료에서 압출된 레지리언트 핑커(resilient finger; 44)가 네 개의 교차 스트랩에 의해 형성된 각각의 셀에 위치하는 것을 보인다. 덧붙여서 제 2c 도에서 도시한대로 그리드(16)의 바닥에 갖가지 스트랩(20, 22)으로부터 확장된 날개(42)가 마련되고 그것들이 확장된 스트랩을 포함하는 평면에 각을 이루며 위치한다. 또한 레지리언트 스페이싱 핑거(resilient spacing finger ; 46)도 마련된다.

제 2d 도에서 본 발명에 따른 특정 그리드와 슬리브 집합체가 상세히 도시된다. 슬리브(36)는 외부실린더면(36a), 동심의 내부실린더면(36b), 그리고 환형의 끝면(36c, 36d)을 갖는 곧게 뻗은 실린더이다. 정면도로 도시한 내부 스트랩(20a)의 일부분이 거기에 수직이고, 간격을 띄어서 평행으로된 배열은 단면도로 도시된 한쌍의 그리드 스트랩(20b)이다. 제 2b 도에서 도시한대로, 균일하게 일정한 간격을 하고있고 한세트의 스트랩이 다른 세트의 스트랩에 수직인 평행그리드 스트랩의 세트는 다수의 셀을 형성한다. 스트랩의 간격이 균일하기 때문에 셀은 정사각형이다. 게다가 제 2c 도에서 도시한대로 모든 스트랩의 상부 모서리는 실질적으로 공통평면에 위치한다.

제 2d 에서 도시한대로, 슬리브와 함께 결합될 셀을 형성하는 각각의 스트랩(20a, 20b)은, 두 스트랩(20b) 사이에 있는 스트랩(20a)의 모서리를 따라 중심적으로 위치한 수직노치(40)와 함께 마련된다. 노치(40)는 그에 평행한 모서리(40a)로 이루어져 있고 스트랩(20a)의 모서리(20c)로부터 일정한 간격을 하고 있으며, 노치(40)는 또한 모서리(40a, 20c)에 수직인 한쌍의 모서리(40b)에 의해 형성된다. 그리고 이것은 노치측면의 크기를 한정한다. 각각의 모서리(40b)는 스트랩(20b)로부터 같은 거리에 있다.

실질적으로 동일한 노치(40)가 제2d도에서 도시한 슬리브(36) 위의 셀을 형성하는 네 개의 스트랩 가장자리에 위치한다. 이리하여 실린더형 슬리브(36)는 상기 네 개의 스트랩안에 있는 상기 네 개의 직각 노치안에 위치하며 실질적으로 네개의 스트랩을 속박한다. 특히 슬리브(36)의 외부직경은 직면하지 않는 스트랩(20b)표면 사이의 거리와 실질적으로 같다. 결과적으로, 슬리브(36)는 노치(40)에서 스트랩(20a, 20b)와 함께 죔쇠끼워맞춤을 한다. 실린더형 슬리브(36)은 각각의 노치의 각각의 모서리(40a, 40b)와 실질적인 결합을 한다. 이리하여 실린더형 슬리브(36)의 저면(36c)은 네 개 노치의 네 개 모서리(40a)위에 자리잡는다.

제 2d 도에서 도시한 것처럼 일단 자리잡은 슬리브(36)는, 제 2b 도에서 도시한대로 한쌍이 반대 스트랩(20a)의 모서리(40b)에서 수행된 용접(38)에 의해 용접된다.

두 개의 반대 스트립의 네 개 모서리를 용접하는 것은 강하고 적합한 부여하는데 충분하다. 이러한 용접은 레이저 용접기술을 통하여 성취된다. 그러나, 점검상에 용접된 하나 또는 그 이상의 모서리(40b)가 사실상 만족스럽지 못하다면, 목하 본 구조는 집합체의 거부작용을 회피하기 위해 최소한의 비용으로 수정작업이 취해지는 집합체를 마련한다. 이와 같은 수정작업은 제 2d 도의 경우에는 스트랩(20b)의 노치인 반대 스트랩 노치의 반대쌍 네모서리(40b)를 용접하는 것이다.

여기에 나타난 구조는 강한 집합체를 마련한다. 그리고 만약에 일차 용접작업의 결과가 불완전한 용접구조로 되었다면 상기에 언급한 바와 같이 즉시 수정작업이 취해질 수 있다. 노치는 연속금속조각에서 스트랩의 초기 제조작업을 하는 동안 표준펀칭작업에 의해 스트랩에 쉽게 마련된다. 더욱이 두 반대 노치의 모서리부분만이 용접될 필요가 있다는 사실때문에 이전구조보다 용접시간의 단속이 성취된다. 상기에 기술한 바와 같이 관례적인 바트 조인트용접을 포함한 이전구조에서는 셀의 네개의 모든 스트랩에 용접이 요구되었다. 덧붙여서 목하 본구조는 이전의 바트 조인트구조에서 보다 레이저와 더 많이 결부된다. 그리고, 용접작업을 하는 동안 조립관계에서 슬리브와 그리드를 유지하는데 요구되는 용접고정구는 이전에 요구된 것보다 더 단순한 고정구이다.

본 발명을 고찰하는데 있어서, 본 명세서는 단지 설명적일 뿐이고, 본 발명의 범위는 첨부한 특허청구의 범위에 의해서 결정될 것이다.

Claims (5)

1. 제 2 쌍의 간격이 일정하고 평행한 그리드 스트랩(20)에 대해, 수직으로 연장하는 제 1 의 쌍 간격이 일정하고 평행한 그리드 스트랩(16)을 구비하고, 각쌍의 스트랩이 다른쌍의 스트랩과 같은 간격을 이루어 적어도 하나의 셀을 형성해서 스트랩이 공통평면에 실질적으로 놓여있는 모서리를 갖는 그리드(16)을 형성하는 구조물을 구비하는 그리드 및 슬리브 집합체에 있어서, 상기 스트랩 각각은 그에 수직인 스트랩사이의 상기 모서리를 따라 중심적으로 위치한 상기 모서리에서 직각노치(40)를 가지며, 상기 노치에서 실린더형 슬리브(36)가 위치하고 실질적으로 네 개의 스트랩 결합하며, 상기 슬리브를 상기 그리드에 결합하기 위해 상기 노치에서 겹침용접(30)을 구비하는 것을 특징으로 하는 그리드 및 슬리브 집합체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬리브의 외주직경이 상기 스트랩의 표면들간의 거리와 동일하여, 스트랩의 표면이 상기 셀을 형성하는 표면에 대해 대향한 것을 특징으로 하는 그리드 및 슬리브 집합체.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 슬리브가 상기 스트랩과 죔쇠끼워맞춤을 하는 것을 특징으로 하는 그리드 및 슬리브 집합체.
4. 제 1 항, 또는 제 2 항에 있어서, 각각의 상기 노치가 스트랩의 모서리에 평행한 모서리로 이루어졌으며 모서리 한쌍이 실질적으로 상기 노치에 수직으로 되어있는 것을 특징으로 하는 그리드 및 슬리브 집합체.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 겹침용접이 적어도 하나의 상기 스트랩쌍에 있는 상기 노치 모서리쌍의 모서리에 위치설정되는 것을 특징으로 하는 그리드 및 슬리브 집합체.

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