KR910007920B1

KR910007920B1 - 제거 가능한 핵연료 집합체용 정부노즐과 장치

Info

Publication number: KR910007920B1
Application number: KR1019840008026A
Authority: KR
Inventors: 후렌시스 윌손 죤; 써어니 사무엘; 케네드 젤센 로버트
Original assignee: 웨스팅하우스 일렉트릭 코오포레이숀; 지.이.니이트 힐드
Priority date: 1983-12-21
Filing date: 1984-12-17
Publication date: 1991-10-04
Also published as: US4603027A; JPH0214677B2; DE3470106D1; EP0147183A2; JPS60186782A; EP0147183A3; ES8702026A1; EP0147183B1; KR850004858A; US4687619A; ES538744A0

Abstract

내용 없음.

Description

제거 가능한 핵연료 집합체용 정부노즐과 장치

제1도는 본 발명에 따라 형성된 연료 집합체 일부 절취 단면도.

제2도는 제1도에 도시된 연료 집합체의 확대된 정부 평면도.

제3도는 제2도의 선 3-3을 따라 취한 것으로, 연료 집합체로부터 제거되며 안내딤블에 연결된 안내딤블 신장부를 나타내는 정부노즐 부조립체와, 점선으로 도시되었으며 정부노즐 부조립체의 구석에 형성된 홈으로 선상 연결되는 결합관계를 예시하기 위해 정부노즐 부조립체에 겹쳐져 있으며 하향 돌출 선상 단부를 갖는 상부 노심판의 확대 단면도.

제4도는 칼라의 정부 표면에 대해 위로 휘어지는 하나의 로킹 탭과 함께 안내딤블의 외부 나선 상단에 연결되는 내부 나선 칼라의 확대단면도.

제5도는 세 개의 로킹 탭을 도시하며, 제4도의 선 5-5를 따라 취한 칼라 연결체의 평면도.

제6도는 칼라위로 신장된 딤블의 짧은 부분과 함께 칼라의 외주면상에 제공된 축방향 신장홈과, 직립 위치에 있는 로킹 탭을 도시하는 제5도의 선 6-6을 따라 취한 칼라 연결체의 정면도.

제7도는 안내딤블속으로 삽입을 위해 신장된 위치로 도시된 그립퍼 장치의 피스톤 봉 단부와 함께 안내딤블상에 칼라를 연결하고 분리하기 위해 사용되는 장치의 개략도.

제8도는 제7도의 8-8을 따라 취한 것으로, 칼라상의 축방향 홈에 결합되는 회전 장치상의 러그를 도시하는 단면도.

제9도는 안내딤블의 내부 벽에 마찰 계합하도록 방사상 외부로 팽창 가능한 부재를 압축하며, 수축된 피스톤 봉과 칼라가 작동상 결합되어 있는 연결 및 분리 장치의 하부 단면도.

본 발명은 일반적으로 원자로의 연료 집합체에 관한 것이며, 특히 제어봉 안내딤블의 상단부에 제거할 수 있게 설치되었고 내부에 결합된 홀드-다운 장치를 갖는 정부노즐 부조립체에 관한 것이다.

대부분의 원자로에서, 노심부는 연료 집합체라 불리는 프레임에 의해 지지되어 무리져 있는 다수의 신장된 연료 소자 또는 봉으로 구성되어 있다. 연료 집합체는 보통 신장되어있으며, 지지체에 수용되고, 횡방향으로 신장된 상하부노심 지지판 사이에 배열되어 있다. 이들 상하부 노심 지지판은 그 단부 사이에 신장되어 있고 전체 노심을 둘러싸는 지지 배렬에 직접 혹은 간접으로 부착되어 있다. 가장 일반적인 형태로 노심지지 배렬의 축은 수직으로 신장되어 있고, 다양한 연료 집합체는 하부 지지판에 매달려 수직으로 배열되어 있다. 취급과 설치를 용이하게 하가 위해 연료 집합체는 보통 하부 노심 지지판에는 결합되지 않는다.

노심에서의 시간에 따른 온도는 냉각 정리에서 정상 작동 조건으로 변화하는 것과 같이 매우 심한 변화를 하게 된다. 또한 상이한 재료는 상이한 열성장 특성을 나타낸다는 것은 잘 알려져 있다.

따라서 연료 집합체의 수직 신장지지 구조물에 사용된 재료는 노심지지 배럴에 사용된 것과는 상이하기 때문에 이들 여러 부재가 축방향 또는 수직 방향으로 열팽창하는 것은 몇몇 부재의 축방향 길이와 노심내에서 발생되는 고온에서 매우 중요한 의미를 갖는다. 이로 인해 연료 집합체는 상하부 노심판에 보통 부착되지 않고 오히려 그들 사이에 얼마간의 상대적인 운동을 허용하는 식으로 지지된다. 연료 집합체와 노심 지지배럴 사이의 축방향 열팽창 사이는 상하부 노심 지지판 사이의 축방향 간격이 연료 집합체의 축방향 길이보다 좀더 크게하므로써 수용된다. 정상적으로 이러한 것은 연료 집합체의 정부와 상부 노심 지지판 사이에 축방향 틈을 제공하므로써 수행된다. 수년에 걸쳐 축방향 틈의 간격은 노심 지역에서의 온도상승, 증가된 길이 및 연료 집합체의 상이한 건조뿐만 아니라 지르칼로이와 같은 상이한 재료를 사용함으로 인해 증가되어야 했다. 상기 축방향 틈의 간격은 연료 집합체 위로 상부 노심판의 정확한 위치선정과 정확한 설계의 허용 오차를 필요로 할뿐만 아니라 많은 설계자가 느낀바와 같이 몇몇 소자들이 측면 하중에 의해 잠재적인 손상을 받게하는 상류 냉각재의 횡방향 흐름을 허용하게 된다.

대부분의 원자로에서 보통 물과 같은 유체 냉각재는 하부 노심 지지판내의 개구를 통하여 열에너지를 회수하기 위해 각종 연료 집합체의 연료봉을 따라 상류한다. 연료 집합체의 실제 형태는 냉각재가 노심 지역을 통해 위로 통과할 때 심각한 압력 강하를 경험하도록 되어 있다. 상기 압력 강하는 필연적으로 연료 집합체상에 상승력을 발생하게 된다. 몇몇 경우에 연료 집합체의 무게는 모든 작동 조건하에서 수력학적 상승력을 극복하는데 충분하다. 그러나 원자로의 시동시에서와 같이 냉각재 밀도가 높을 때 냉각재 흐름을 이 증가하기 때문에 그렇지 않은 경우도 있다. 특히 연료 집합체상에서 상류 방향의 수력학적인 힘이 그 연료 집합체의 무게보다 더 클 때, 연료 집합체상의 전체적인 힘은 상부로 향하게 될 것이며, 집합체가 상부로 이동하여 상부 노심판과 접촉하도록 한다. 이러한 연료 집합체의 상부 이동이 제어되지 않는다면 연료집합체 및 연료봉, 또는 상부 노심판에 손상을 일으키기 때문에 피해야 한다. 연료 집합체가 수력학적으로 상승되는 것을 막기 위해 여러 가지 홀드-다운 장치가 개발되어 왔다.

그러한 홀드-다운 장치중의 하나는 미합중국 특허 제3,379,619호에 설명된 바와 같이 리이프(leaf) 스프링을 사용하고 있다. 리이프 스프링은 연료 집합체의 정부와 상부 노심판 사이에서 연료 집합체의 열팽창을 수용하기 위해 제공된 축방향 틈에 설치되어 있다. 특히 리이프 스프링은 저부 수용판과 직립 측벽을 갖는 밀봉 구조물의 정부 플랜지에 부착되어지며, 수용판은 제어봉 안내딤블의 상단부에 부착된다. 리이프 스프링은 축방향 틈내에서 압력 상태로 유지되며, 연료 집합체가 냉각재의 수력학적 상승력에 의해 상부로 이동하여 노심판과 접촉하여 손상되는 것을 방치하는 동시에 축방향 틈속으로 연료 집합체의 열팽창을 허용하기 위해 상부 노심판과 협동한다. 밀봉체상에 일체로 형성된 정부 플랜지는 리이프 스프링을 설치하기 위한 지점을 제공할 뿐만 아니라 상부 노심판에서 하향돌출한 핀이 끼워지는 선상 구멍용 표면을 제공한다.

추가로 밀봉체는, 설치 및 제거시 연료 집합체를 실제 취급하기 위한 편리한 수단을 구비하고 있으며, 측면 하중으로부터 연료 집합체를 보호하며, 그의 중요한 목적중 하나인 유체 냉각재를 상부로 보내어 연료 집합체의 정부에서 횡방향 흐름을 방지한다.

리이프 스프링의 홀드-다운 장치는 많은 이점을 가지고 있지만 열팽창을 위해 제공되는 축방향 틈을 필요로 하며, 또한 리이프 스프링을 설치하기 위한 공간을 필요로 한다. 몇몇 연료 집합체에서, 특히 상이한 연료봉 배열과 형태를 갖는 좀더 새로운 설계를 갖는 집합체에서는 리이프 스프링을 설치하기 위한 충분한 공간이 존재하지 않는다. 클럼브등에 의한 특허(미합중국 특허 제 3,770,583호)에 설명된 것과 같은 또다른 형태의 홀드-다운 장치는 코일 스프링을 사용하고 있다. 상기 장치는 기본적으로 연료 집합체의 상단부판에 나사 결합된 한 단부를 갖는 직립 선상체에 설치된, 즉 제어봉 안내관의 상단부상에 설치된 코일 스프링을 포함하고 있다.

홀드-다운판은 선상체에 활주할 수 있게 설치되어 있으며, 코일 스프링은 두판 사이에 삽입되어 있다. 선상체의 상단부는 선상체상에 홀드-다운판을 유지하기 위한 쇼울더를 형성하기 위해 방사상으로 확대된다. 사용시 코일 스프링은 연료 집합체상에 하향력을 제공하기 위해 노심 선상판에 대해 상부로 홀드-다운판을 편향한다. 연료 집합체의 열팽창을 수용하기 위해 공극 구멍은 선상체의 확대된 쇼울더의 상향 이동을 위해 상부 노심판내에 구비되어 있다.

그러한 공극 구멍의 기계 가공은 가격이 비싸고, 상부 노심판 구조물을 약화시킨다. 또한 그러한 배열 연료 집합체의 상부 지역에서 냉각재의 횡방향 흐름을 방지하기 위한 밀봉 구조물을 구비하지 못한다.

클럼브 등의 특허에서 설명된 코일 스프링 홀드-다운 장치를 수정 변형한 것이 안토니 특허(미합중국 특허 제4,192,716호)의 제3도 및 3a도에 도시되어 있다. 제3도에 나타난 변형은 클럼브 등의 장치와 본질적으로 동일하지만 연료 집합체의 정부와 상부 노심판 사이에 축방향 틈을 설치하는 것이 다르다.

또한 제3a도의 변형은 열팽창을 수용하기 위해 축방향 틈의 공간을 필요로 한다. 수력학적 상승은 상부 노심판내의 공동에 안착되어 선상 배열핀과 협동하는 코일 스프링에 의해방지된다. 이들 두 변형은 축방향틈의 공간에 관련된 단점에 추가하여 클럼브 등의 장치에서와 동일한 단점을 갖는다.

본 발명의 주 목적은 비교적 간단한 조작과 그러한 조작을 용이하게 하는 기구를 사용하여 연료봉을 교체할 수 있는 연료 집합체를 제공하는 것이다.

이러한 목적으로 본 발명은 저부노즐과, 각각 한단부가 저부노즐에 부착되어 돌출된 다수의 종방향 신장 제어봉 안내딤블과 평행한 연료봉의 배열을 지지하기 위해 상기 딤블을 따라 축방향으로 간격진 다수의 횡방향 격자와, 정부노즐을 제거하고 연료봉에 접근하기 위해 각 안내딤블의 다른 단부상에 제거할 수 있게 설치된 정부노즐 등을 포함하는 원자로용 연료 집합체에 있으며, 안내딤블을 활주 수용하는 안내딤블 구멍을 갖는 하부 수용판을 포함하는 정부 노즐과, 상기 수용판의 하향 이동을 제한하고 지지하기 위해 각 안내딤블상에 설치된 유지체와, 홀드-다운판을 활주 이동하게 딤블상에 설치하여 딤블을 수용하는 내부 레지와 함께 안내딤블 통로를 갖는 상부 홀드-다운판과, 홀드-다운판이 상부로 편향되어 어떻나 하향력도 연료 집합체에 전달되지 않도록 하기 위해 하부 수용판과 상부 홀드-다운판 사이에 삽입된 스프링 장치로 구성되며, 상기 안내딤블은 외부 나선을 가지고 있으며, 상기 통로내에 설치된 칼라는 집합체를 안내딤블에 설치하기 위해 스프링 장치에 의해 칼라상에 안착될 때 홀드-다운판을 유지하기 위해 각 딤블상에 나사결합되는 것을 특징으로 한다.

배열은 연료 집합체가 정부 표면을 상부 노심판과 직접 접촉하도록 한 노심 지역에 위치되도록 하여, 종래의 장치에 필요했던 축방향 틈의 공간에서 냉각재의 잠재적인 횡방향 흐름과, 또 다른 종래 장치에서 열팽창을 수용하기 위해 상부 노심판에 고가의 기계 가공한 공동을 설치할 필요성을 제거하게 된다 정부노즐은 안내딤블의 상단부상에 부착되어서 연료봉 아래에 접근할 수 있는 장치를 사용하여 쉽게 제거될 수 있다.

또한 본 발명은 안내딤블의 상단에 칼라를 연결하고 분리하기 위해 특별히 설계된 장치를 갖는다. 상기 장치는 칼라를 회전하는 동시에 안내딤블은 회전하지 않도록 하는 수단을 가지고 있다. 칼라는 주변 림(rim)을 갖는 신장된 중공관에 의해 안내딤블의 나선 단부에 속박 혹은 분리되며, 림의 한단부는 칼라내에 제공된 축방향 모 속으로 삽입되는 부분에 설치된 속박 러그를 가지고 있다. 딤블은 유체장치, 특히 이중 작동 피스톤 봉을 갖는 수력학적 실린더 형태의 장치를 포함하는 그리퍼 장치에 의해 회전이 방지된다.

플랜지는 피스톤 봉의 단부에 설치되며, 폴리우레탄과 같은 팽창 재료가 플랜지에 인접하여 설치된다. 피스톤 봉이 수축될 때, 플랜지는 재료를 실린더의 단부에 대해 축방향으로 압축하여 재료가 딤블의 내부벽과 마찰 계합하기 위해 방사상 외부로 팽창되도록 한다.

본 발명은 단지 예로써 주어진 부수도면을 참고로한 양호한 실시예의 하기 설명으로부터 좀더 명백하게 될 것이다.

하기 설명에서, 동일한 참고 번호는 전도면에 걸쳐 동일하거나 상응하는 부분을 지적한다. 또한 하기 설명에서 "전방", "후방", "좌측", "우측", "상향", "하향"등과 같은 용어는 편의상 쓰는 용어이며, 제한적인 용어로 해석되어서는 안된다는 것을 알아야 한다.

도면중 제1도는 공지된 부품에 본 발명의 실시예를 병합하여 참고번호(10)으로 지지한 연료 집합체의 부분 절개 정면도이다.

연료 집합체(10)는 기본적으로 원자로(도시 안됨)의 노심내에 있는 하부 노심판(도시 안됨)상에 집합체를 지지하기 위한 하단 구조물 또는 저부노즐(12) 상향돌출된 종방향 신장 제어봉 안내관 혹은 딤블(14)의 조직적인 배열과, 안내딤블을 따라 축방향으로 간격진 다수의 횡방향 격자(16), 및 격자(16)에 의해 축방향으로 지지되고 횡방향으로 간격진 다수의 신장된 연료봉(18)(간단히 하기 위해 하나만 도시함)등으로 구성되어 있다. 본 실시예에서 지적하고 싶은 것은 연료봉(18)의 하단부는 저부노즐(12) 위에 간격져 축방향으로 속박되었지만 저부노즐(12)의 상부 표면상에 지지된다는 것이다. 연료 집합체(10)의 중앙에는 기기관(20)이 위치하고 있다. 집합체 부품에 손상을 가하지 않고 편리하게 취급할 수 있는 종합적인 집합체를 형성하기 위해 안내딤블(14)의 상단부에 부착된 것은 참고번호(22)로 지적된, 홀드-다운 장치를 포함하는 단부 구조물 또는 정부노즐이다. 정부노즐(22)에 관한 상세한 설명은 명세서의 후방에 서술될 것이다.

연료 집합체(10)를 형성하기 위해, 횡방향 격자(16)는 축방향의 설정된 간격을 두고 종방향으로 신장된 안내딤블(14)에 부착되어 있으며, 연료봉(18)은 하부로부터 격자(16)를 통해 삽입되며, 그때 하부 노즐(12)은 나사(24)와 같은 것에 의해 안내딤블의 하단부에 적당히 부착되며, 정부노즐(22)은 안내딤블(14)의 상단부에 부착된다. 분열 과정을 제어하기 위해 다수의 제어봉(도시 안됨)들이 연료 집합체(10)의 제어봉 안내딤블(14)에서 서로 이동할 수 있게 되어 있다.

정부노즐(22)을 상세히 설명하기 전에, 도면에 묘사된 연료 집합체(10)는 연료봉(18)의 정방형 배열(19x19)과 연료봉 배열내에 전략적으로 배치된 16개의 제어봉 안내딤블(14)를 갖는 형태라는 것을 알아야 한다. 또한 저부노즐(12)과 정부노즐(22)은 보통 단면이 정방혀잉다. 도면에 나타낸 특정한 연료 집합체는 단지 예시하기 위한 것이며, 노즐의 모양이나 연료봉 및 안내딤블의 수 및/또는 배열 형태는 제한되지 않으며, 본 발명은 도시된 것과 상이한 모양 및 배열 형태에도 동일하게 적용된다는 것을 알아야 한다.

실시예에서, 각 제어봉 안내딤블(14)은 안내딤블의 정상적인 신장부를 형성하면서 안내딤블의 상단부에 연결된 분리된 안내딤블 신장부(26)를 가지고 있다. 다음부터 딤블 신장부라 불릴 안내딤블 신장부(26)는 공축이며, 안내딤블(14)과 실제 동일한 직경을 가지며, 공지된 기술인 벌지 피팅과 같은 적당한 기계적인 연결에 의해 안내딤블(14)의 상단부에 연결되는 것이 바람직하다. 또 다른 발명은 딤블 신장부(26)를 안내딤블(14)에 용접하는 것이다.

홀드-다운 장치를 구비한 정부노즐을 설명함에 있어서, 정부노즐은 딤블 신장부(26)에 부착되어 있다는 것을 참고해야 하며, 또한 딤블 신장부(26)보다는 오히려 딤블(14)의 상단부에 직접 동일한 방식으로 부착될 수 있다는 것을 알아야 한다. 그러나 본 발명의 원리는 그러한 모든 배열에 동일하게 적용할 수 있다.

제3도에 가장 잘 나타나 있는 것과 같이 홀드-다운 장치(22)를 구비한 정부노즐(이하 간단히 하기 위해 정부노즐로 칭함)은 하부 수용판(28)과 상부 홀드-다운판(30)을 포함하고 있다. 하부 수용판(28)은 냉각재 흐름 개구(도시 안됨)를 규정하는 다수의 횡으로 짜여진 바아(도시 안됨)로 형성된 종래의 구성을 가지고 있으며, 딤블 신장부(26)의 수에 상응하는 수의 구멍(32)을 구비하고 있다. 구멍(32)은 충분한 크기를 가지고 있으며, 수용판(28)이 딤블 신장부(26)상에 설치될 수 있도록 딤블 신장부(26)의 배열에 따라 위치된다. 수용판(28)이 딤블 신장부(26)을 따라 하향 활주 이동하는 것을 제한하기 위해 딤블 신장부를 둘러싸는 링(34)과 같은 적당한 유지체가 설정된 지점에서 딤블 신장부(26)의 각각에 브레이징과 같은 것에 의해 적당히 고정되며, 딤블 신장부(26)를 딤블(14)에 연결한 부분 위에서 축방향으로 간격져 있다. 상부 홀드-다운판(30)은 하부 수용판(28)의 두께보다 실제 더 큰 두께를 가지며, 딤블 신장부(26)를 수용하기 위해 통로(36)를 구비하고 있다. 각 통로(36)는 일반적으로 일정하게 좀 큰 직경을 갖는 상부와 일정하게 좀 적은 직경을 갖는 하부를 가지고 있으며, 하부는 내부레지(38)를 규정하며, 딤블 신장부(26)와 함께활주 계합하게된다. 상부의 높이는 실제 통로(36)의 하부 높이보다 더 높다. 통로(36)는 구멍과 그 구멍의 직경보다 좀더 큰 직경을 갖는 공축의 대향 구멍에 의해 홀드-다운판(30)에 형성되어 있다. 구멍과 대향 구멍 사이의 전이는 내부 레지(38)를 규정한다. 제2도에 도시된 것과 같이, 홀드-다운판(30)은 또한 판의 설정된 지점에 위치한 다수의 비교적 큰 냉각재 흐름 개구(40)와 몇몇 좀더 작은 냉각재 흐름개구(42)를 구비하고 있다.

제3도, 4도, 5도, 및 6도에 도시된 것과 같이, 딤블 신장부(26)의 각 상단은 칼라(44)형태의 유지체를 구비하고 있으며, 칼라(44)는 딤블 신장부의 단부를 둘러싸며 통로(36)의 상부내에 설치되어 있다. 실시예에서 칼라(44)는 딤블 신장부(26)의 상단부에 제공된 외부 나사(46)와 나선 결합하는 내부 나사(45)를 구비하고 있다. 내부 나사(45)는 단지 칼라(44)의 상부에만 구비되어 졌고, 칼라(44)의 하부는 칼라와 딤블 신장부 사이에 작은 공극을 만드는 환상틈(47)을 제공하기 위해 좀더 큰 구멍을 갖는다. 칼라(44)의 나선이 없는 부분은 연결부의 가로 결합의 가능성을 최소화 하기 위해 딤블 신장부와 칼라를 일선상으로 하는 역할을 한다.

로킹 탭(49)은 칼라(44)가 딤블 신장부(26)상의 나선 연결부로서 느슨하게 되는 것을 방지하기 위해 제공된다. 수직 커트는 딤블 신장부의 짧은 구역에 만들어져 있으며, 신장부는 칼라의 정부 표면 약간 위에서 뻗어있다. 수직 커트는 또한 상대적인 회전을 방지하기 위해 칼라(44)의 정부 표면에 대해 휘어지는 탭(49)을 형성하게 된다. 칼라(44)의 나사를 풀기위해 탭(49)은 직립위치 또는 반대로 휘어지며, 증가된 우력이 탭 위에 힘을 주기 위해 칼라에 인가된다.

제1도와 3도에서 언급한 바와 같이, 칼라(44)의 외경은 홀드-다운판(30)에 있는 통로(36)의 내경보다 약간 작아서 서로 끼워 맞춰진다. 따라서 연결 및 분리작용을 하도록 칼라에 접근하기 위해 홈(51)이 칼라(44)의 외주면에 제공된다. 홈(51)은 칼라의 전체 높이에 걸쳐 축방향으로 신장되는 것이 바람직하며, 원주상으로 간격져 있다. (제5도 및 6도 참조) 이상에서 알수 있는 바와 같이 홀드-다운판 통로(36)의 내부 레지(38) 상부 표면을 유지체 칼라(44)의 하연부와 접촉 계합하는 것은 딤블 신장부(26)를 따라 홀드-다운판(30)이 상향 활주이동하는 것을 제한하게 된다.

다시 제3도를 참고하면, 정부노즐(22)은 또한 각 딤블 신장부(26)상에 설치되어 있으며, 상부 홀드-다운판(30)의 하부 표면과 하부 수용판(28)의 상부 표면 사이에 삽입된 코일 스프링(48)을 포함하고 있다. 코일 스프링(48)은 연료 집합체(10)를 프리로우드(Preload)하기 위해 상부 홀드-다운판(30)과 하부 수용판(28) 사이에 압력 상태로 속박된다. 코일 스프링(48)의 적절한 배열과 그들이 각 딤블 신장부(26)와 접촉하는 것을 방지하기 위해서 스프링 사이트(59)가 각 코일 스프링(48)의 하단부에 제공된다. 스프링 사이드(50)는 하부 수용판(28)의 상부 표면에 제공된 요부 또는 대향 구멍에 설정되어 있다. 각 스프링 시이트(50)는 딤블 신장부(26)의 외부벽과 스프링(48)의 내부 표면 사이에 뻗어있는 내부 일체 직립 플래지를 가지고 있다.

제2도 및 3도에 도시된 바와 같이, 정부노즐(22)의 양호한 실시예는 또한 밀봉체(때때로 외피 또는 통이라 불림)를 규정하고 있는 하부 수용판(28)의 주연부상에 형성된 직립 측벽(52)을 포함한다. 밀봉체는 딤블 신장부(26)와 그들의 관련 코일 스프링(48)을 둘러싸고 있다. 명세서의 전반부에서 언급한 바와 같이 정보노즐(22)은 횡단면이 사각형 또는 정방형이며, 직립 측벽(52)에 의해 규정된 밀봉체는 정방형 단면을 갖게 된다. 홀드-다운판(30)도 정방형 단면을 갖는 것이 바람직하며, 밀봉체보다 좀더 작은 크기를 가지고 있어서 홀드-다운판(30)이 밀봉체(52)내에 수용된다. 적절한 배열을 제공하고 홀드-다운판을 밀봉체(52)로 삽입을 용이하게 하기 위해 외부로 돌출된 배열 탭(54)(제2도 참조)은 측벽(52)의 내측상에 형성된 상응하는 수의 축방향 신장 안내 채널(56)과 결합하기 위해 홀드-다운판(39)의 주연부에 제공되어 있다. 한쌍의 횡방향으로 간격진 안내 채널(56)은 밀봉체(52)의 4측벽의 각각에 제공되어서 한측벽상의 한 안내 채널과 인접 측벽상의 다른 안내 안내 채널은 밀봉체(52)의 4구석의 각각과 연결된다.

연료 집합체(10)에 횡방향 지지를 제공하기 위해 원자로(도시 안됨)의 노심지역에 위치할 때, 요부(58)가 정부노즐(22)의 측벽(52)에 의해 규정된 각축방향 신장 구석의 주위에 형성되어 있다. 요부(58)는 그 하나가 제3도에 점선으로 도시된 것과 같이 연료 집합체(10)의 위에 있는 상부 노심판(62)으로부터 하향 돌출한 배열핀(60)의 부분을 최소한 활주 수용하기 위한 모양을 갖는다.

제3도에 도시한 것과 같이, 정부노즐(22)은 다음과 같이 연료 집합체(10)를 형성하기 위해 딤블(14)의 상단 부분에 부착되어 있으며, 유지체 링(34)은 먼저 딤블 신장부(26)상에 설치되어 있으며, 밀봉체(52)를 규정하는 일체로 형성된 측벽을 구비한 하부 수용판(28)은 구멍(32)을 통해 딤블 신장부(26)상으로 내려오며 유지체 링(34)의 정부 표면에서 지지되며, 스프링 시이트(50)는 수용판(28)의 정부표면에 제공된 대향 구멍내에 안착되며, 딤블 신장부위로 삽입된다.

코일 스프링(48)은 그때 스프링 시이트(50)의 정부에 달려 있으며 시이트 플랜지에 의해 딤블 신장부로부터 방사상으로 간격진 그들의 하단부가 딤블 신장부(26) 위로 삽입된다. 상부 홀드-다운판(30)은 안내 채널(56)과 결합되는 택(54)의 도움으로 통로(36)을 통해 딤블 신장부(26)상에 삽입된다. 그때 하향 압력은 설정된 지점으로 스프링(초기에 스프링(48)은 자유스런 조건하에 있었다)에 가해지며, 필요한 스프링 압력 선하중은 유지된다.(홀드-다운판(30)의 상부 표면과 수용판(28)의 하부 표면 사이의 간격은 조절된다.)다시 칼라(44)는 통로(36)의 상부 속으로 삽입되며 딤블 신장부(26)의 외부나선 단부로 끼워진다. 로킹 탭(47)은 칼라(44)의 정부 표면에 대향하여 휘어진다. 그리고 그 다음 압력은 느슨해지고, 스프링이 팽창되며, 홀드-다운판(30)은 딤블 신장부(26)를 따라 상부로 내부 레지(38)가 칼라(44)에 인접한 축방향 위치까지 이동한다. 도시된 바와 같이 코일 스프링(48)은 연료 집합체(10)에 선하증을 주기위해 홀드-다운판(30)과 수용판(28) 사이의 공동에 압력 속박된다.

간략히 말해, 역시 제3도를 참고하면, 열팽창과 수력학적 상승력에 반응하여 연료 집합체(10)의 작동은 다음과 같다. 안내딤블(14)과 딤블 신장부(26)는 온도가 증가함에 의해 직선상으로 신장되기 때문에 부착된 칼라(44)를 구비한 딤블 신장부(26)의 상부 종단은 통로(36)의 상부내에 상향 이동된다. 그리고 온도가 낮아짐에 따라 딤블과 신장부의 길이는 짧아지며, 종단과 칼라는 통로내에서 하향 이동한다(상호운동). 이제 수력학적 상승력에 관해 상향 냉각제 흐름의 힘이 코일 스프링(48)의 선하중 힘과 연료 집합체(10)의 무게를 초과하게 되면 수용판(28)은 상향 이동하는 경향이 생기며, 홀드-다운판(30)에 대해 스프링(48)을 편향하여 결과적으로 연료 집합체(10)에 대향하여 인가된 하향력을 발생하게 된다.

이제 제7도, 8도 및 9도로 돌아가서, 본 발명은 또한 참고번호(64)로 지시된 장치를 포함하고 있으며, 상기 장치는 홀드-다운판(30)의 통로(36)내에서 딤블 신장부(26)의 상측 외부 나선 단부(46)상에 칼라(44)를 연결하고 분리하기 위해 특별히 설계된 것이다. 기본적으로 장치(64)를 도시하는 제7도에서는 연결을 위해 한방향으로 분리를 위해 반대 방향으로 칼라를 회전하기 위한 우력을 인가하기 위해 작동하고 칼라(44)와 결합되며, 참고번호(66)으로 지칭되는 회전 수단과, 딤블 신장부상에서 그리고 떨어져서 칼라(44)를 결합하는 동안 종방향 축에 관해 딤블 신장부(26)의 회전을 방지하기 위해 회전 수단(66)내에 설치되어 부분적으로 덮혀 있으며, 참고번호(68)로 지시된 그리퍼 수단을 포함하고 있다. 특히 제7도에 도시된 바와 같이, 회전 수단(66)은 관(7)의 하단부에 설치된 주변 림(72)을 갖는 신장 중공관(70)을 포함하고 있다. 림(72)의 외경은 대략 칼라(44)의 외경과 동일하여 림(72)이 홀드-다운판(30)의 통로(36)속으로 삽입될 수 있게 되어 있다. 림(72)에서 하향 돌출되어 설치된 것은 칼라(44)의 축방향 홈(51)속으로 삽입되기에 적당한 다수의 속박 러그(74)(또한 제8도를 참조)들이다. 러그(74)의 수와 원주상의 간격은 홈(51)의 수와 간격에 상응한다. 신장관(70)의 상단에 있는 브래킷(76)은 수단(66)의 수동 회전을 위해 T-바아 핸들(78)을 설치하고 있다.

여전히 제7도를 참고하면, 장치(64)의 그리퍼 수단(68)은 종래 구조의 수력학적 실린더(80)의 형태인 유체 장치를 포함하고 있으며, 유체장치는 제8도에 도시된 신장위치와 제9도에 도시된 수축위치 사이에서 작동하는 이중 작동 피스톤봉(84)과 긴 몸체부(82)를 가지고 있다. 피스톤봉(84)의 자유 종단에 설치된 것은 실린더(80)의 몸체부의 외경과 실제로 동일한 외경을 갖는 방사상 신장 플랜지(86)이다. 피스톤 봉(84)상에 지지되고 몸체부(82)의 하단면과 플랜지(86) 사이에 끼워진 것은 도우넛 형태의 팽창 재료(88)이다. 팽창 재료는 폴리우레탄이 바람직하다. 몸체부(82)의 상단면에 부착된 하단부를 갖는 길게 뻗어있는 핸들(90)은 중공관(70)내에 수력학적 실린더(80)를 지지하기 위해 구비된다. 유체 라인(92)은 종래의 방법으로 피스톤봉(84)의 작동을 위해 실린더(80)와 외부 전원(도시 안됨)을 상호 연결한다.

연결/분리 장치(64)의 작동을 간략하게 제9도를 참고로 설명한다. 제9도는 칼라(44)와 딤블 신장부(26)에 작동상 계합되는 장치(64) 하부의 단면도이다.

도시된 바와 같이 장치(64)의 회전 수단(66)과 그리퍼수단(68)은 홀드-다운판(30)의 통로(36)속으로 삽입되며, 관(70)의 림(72)은 칼라(44)의 정부 표면위에 설치되고, 러그(74)는 칼라의 축방향 신장 홈에 속박된다. 반면 본체부(82)의 하부와, 피스톤 봉(84), 플랜지(86) 및 팽창재료(88)등은 딤블 신장부(26)의 상단 부분내에 설치된다. 또한 피스톤봉(84)은 이 도면에서 수축 위치에 도시되어 있다는 것을 주의해야 한다.

여기서 재료(88)는 본체부(82)의 하단면과 플랜지(86) 사이에 축방향으로 압축되어 있어서 재료가 딤블 신장부(26)의 내부 벽을 마찰 결속하기 위해 방사상 외부로 팽창되게 한다. 딤블 신장부(26)가 그렇게 속박(마찰 결속)되면 회전수단(66)의 핸들(78)은 시계 방향으로 회전되며, 내부 나사(45)를 구비한 외부 나사(46)의 나선 연결부를 풀어주기 위해 칼라(44)의 우력을 인가한다. 연결을 위해서는 신장부(26)상에 칼라(44)를 나사 결합하기 위해 역 우력을 발생하도록 시계 방향으로 회전된다. 쉽게 이해할 수 있겠지만 재료(88)의 마찰 계합은 상기 회전 연결/분리 작동중에 딤블 신장부 정지체(회전을 방지함)를 간직하여, 딤블 신장부의 축방향 비틀림을 방지하며, 비틀림이 일어나면 신장부를 파괴할뿐만 아니라 안내딤블(14)과 딤블 신장부(26)의 연결을 파괴한다. 일단 연결 혹은 분리 작동이 완료되면, 피스톤 봉(84)은 신장되어 재료(88)가 정상상태(제7도에 도시됨) 돌아가고, 장치(64)는 제거된다. 장치(64)가 제거되고 칼라(44)가 설명된 바와같이 연결되어 진후 로킹 탭(47)은 칼라(44)가 진동력과 같은 것으로 인해 느슨해지지 않도록 하기 위해 휘어진다(제5도 참조).

상기 언급한 바와 같이, 분리 작동을 위해 탭(47)은 먼저 장치(64)가 삽입되기 전에 똑바로 휘어지거나 반대 순서로 되어 로킹 위치에 남아있으며, 칼라(44)를 회전하므로서 위로 올라가게 된다.

Claims

저부노즐(12)과, 각각 한단부가 저부노즐(12)에 부착되어 돌출된 다수의 종방향 신장제어봉 안내딤블(14)과, 평행배열의 연료봉(18)을 지지하기 위해 딤블(14)을 따라 축방향으로 간격진 다수의 횡방향 격자(16)와, 정부노즐(2)을 제거한 즉시 연료봉에 접근하기 위해 각 안내딤블(14)의 다른 단부에 제거할 수 있게 설치된 정부노즐(22) 구성되는 원자로의 연료 집합체에 있어서, 정부노즐(22)은 안내딤블(14)의 활주수용을 위한 안내딤블구멍(32)을 포함하며, 유지체(34)는 수용판(28)의 하향 이동을 제한하고 지지하기 위해 각각의 안내딤블(14)상에 설치되며, 상부 홀드-다운판(30)은 딤블(14)상에 활주 이동할 수 있게 설치되도록 딤블(14)을 수용하기 위해 내부레지(38)을 구비한 안내딤블통로(36)를 가지고 있으며, 스프링장치(48)은 홀드-다운판(30)을 상부로 편향시켜 어떠한 하향력도 연료 집합체에 전달되며; 안내딤블은 외부나선을 가지고 있으며, 통로(36)내에 설치된 칼라(44)는 집합체를 안내딤블(14)상에 설치하기 위해 스프링 장치(48)에 의해 칼라(44)상에 안착될 때 홀드-다운판(30)을 유지하도록 각 딤블(14)상에 나선 결합되어있는 것을 특징으로 하는 원자로의 연료 집합체용 정부노즐.
제1항에 있어서, 칼라위로 돌출된 안내딤블의 상단부분은 안내딤블상에서 칼라(44)의 상대적인 회전을 방지하기 위하여 칼라(44)와 결합시 휘어지는 것을 특징으로 하는 원자로의 연료 집합체.
제1항에 있어서, 칼라는 그 회전과 속박을 위한 장치를 수용하기에 적합하고 주연부에 구비되었으며, 원주상으로 동일하게 간격진 축방향 신장홈을 다수 가지고 있는 것을 특징으로 하는 원자로의 연료 집합체용 정부노즐.
제1항에 있어서, 회전수단(66)은 카라(44)와 결합되며, 딤블(14)상에 칼라(44)를 나선결합하기 위해 한방향으로 우력을 주고, 딤블(14)로부터 칼라(44)를 풀어내기 위해 반대방향으로 우력을 주도록 작동하는 것과, 그리퍼수단(68)은 안내딤블(14)의 상단부속으로 삽입되기에 적당하며, 회전수단(66)이 칼라(44)에 우력을 인가할 때 종방향측에 관해 딤블(14)이 회전되는 것을 방지하기 위해 작동하는 것을 특징으로 하는 집합체를 칼라(44)와 결합하기 위한 장치.
제4항에 있어서, 회전수단(66)은 한단부에 주변림을 구비한 종방향 신장 중공관(70)과, 칼라(44)상에 구비된 상응하는 수의 축방향 신장홈(51)과 결합되기 위해 삽입되는 림(72)상의 다수의 하향돌출 러그(74)를 포함하는 것을 특징으로 하는 집합체를 칼라와 결합하기 위한 장치.
제5항에 있어서, 그리퍼수단(68)은 딤블(14)속으로 삽입될 때 관(70)의 림(72)를 지나 외부로 돌출하는 부분을 구비하고 중공관(70)내에 설치되는 것을 특징으로 하는 집합체를 칼라와 결합하기 위한 장치.
제4항, 제5항 또는 제6항에 있어서, 그리퍼수단(68)은 피스톤봉의 자유단부에 설치된 플랜지를 갖는 2중작동 피스톤봉을 덮고 있는 긴 본체부를 갖는 유체장치와, 신장된 위치에서 안내딤블의 상단부속으로 봉을 따라 삽입되기에 적당하고 플랜지에 입접하여 봉상에 설치된 도우닛 형태의 팽창재료와 봉이 수축위치로 작동함에 따라 본체부와 플랜지 사이에서 축방향으로 압축될 때 재료는 회전을 방지하기 위해 딤블(14)의 내부벽과 마찰 계합하여 방사상 외부로 팽창되는 것을 특징으로 하는 집합체를 칼라와 결합하기 위한 장치.
제7항에 있어서, 팽창재료는 폴리우레탄인 것을 특징으로 하는 집합체를 칼라와 결합하기 위한 장치.