KR930011448B1 - 일체형 경사 파형을 갖는 지지 그리드 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

일체형 경사 파형을 갖는 지지 그리드

제1도는 본 발명의 그리드에 사용된 종래 기술의 상부 파형 스트립 구조의 개략 정면도.

제2도는 제1도의 상부 스트립과 대응 하부 스트립으로 제조된 그리드 내부부분의 개략 평면도이며, 원자로 냉매 유동에 평행한 캔틸레버 스프링과 파형 스트립이 원자로 냉매 유동에 평행하게 형성된 벤드를 도시한 도면.

제3a도 내지 제3d도는 본 발명의 네개의 파형 스트립을 도시한 제1도의 유사한 개략도.

제4도는 제3a도 및 제3c도의 상부 스트립과 제3b도 및 제3d도의 대응 하부 스트립으로 제조된 그리드 내부부분을 도시한 제2도와 유사한 개략도로서, 원자로 냉매 유동에 대해 경사각도로 스프링의 유동 효과 및 파형 스트립이 원자로 냉매 유동에 대해 경사각도로 형성된 벤드의 유동 효과를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 연료부재 지지 그리드 10' : 연료 소자 지지 그리드

12, 14 : 파형 스트립 12a 내지 12d : 스트립

16 : 벤드 16' : 경사벤드

18, 18' : 캔틸레버 스프링 20, 20' : 스프링 베이스

22 : 연료봉

[발명의 분야]

본 발명은 원자로에 관한 것으로 특히, 증가된 열전달과 향상된 부식 작용에 의해 측면 방향으로 유체 유동을 안내하여 일체형 유동 경사면을 갖는 용접된 연료 소자 지지 그리드에 의해 다발 또는 조립체로 원자로내에서 격리된 연료 소자를 지지하는 것에 관한 것이다.

[발명의 배경]

원자로용 연료 조립체는 복수개로 용접된 스페이서 그리드와, 하부 단부 피팅부 및 상부 단부 피팅부를 포함하는 구조에 의해 유지되는 연료 소자 또는 로드 배열체의 형태를 구비한다. 안내 튜브는 하부 단부 피팅부와, 상부 단부 피팅부 및 연료 조립체의 단부를 상호 연결하는 스페이서 그리드 사이에 구조적 짜임새를 제공한다. 스페이서 그리드는 통상적으로 각각 20로드까지 줄과 열로 구성된 연료봉의 배열체를 형성한다. 이러한 스페이서와 그리드는 미합중국 특허 제3,481,832호와 제4,803,043호에 기술되어 있다.

핵 연료 소자 또는 이들의 단부를 상호 연결하는 봉의 이격된 배열체를 지지하기 위한 대표적인 연료 소자 지지 그리드는 일반적으로 4각형 또는 다른 다각형 주변부를 포함한다. 주변부내에 있는 복수개의 연료 소자 격실 또는 셀은 주변부에 용접되고 이들의 교선에 서로 결합된 제1 및 제2그리드 형성부재 또는 스트립에 의해 형성된다. 연료 소자 지지 그리드의 그리드 형성 부재는 부재들이 ＂에그-크레이트＂형 이라고 불리는 이들의 교선에 조립되어 연결할 수 있도록 배열체의 다른 그리드 형성부재를 갖는 교선을 따라 이들폭의 일부에 홈구멍이 나있다. 본 발명의 일실시예에 따른 그리드 형성부재는 미합중국 특허 제3, 423, 287호에 기술된 이유에 의하면 격실 벽의 중간점에서 또한 굴곡된다. 본 실시예의 파형 스트립 구성은 원자로의 그리드를 통과하는 냉각 또는 조절 유체의 유동에 심각한 영향을 주지 않는 양호한 강도 대 중량비를 제공한다. 그리드 스트립 벤드는 일체형 아치로서 통상적으로 작동하며, 격실내에서 연료 소자를 결합하고 지지하기 위해 일체형 돌출 스프링과 함께 작동한다. 따라서, 연료 조립체에 있는 각 연료봉 그리드 위치에 대해, 축방향, 측면 방향 및 회전 저항력은 냉매 유동, 지진 활동 또는 외부 충격으로 연료봉 활동에 대해 제공된다. 스페이서 그리드는 원자로로부터 연료 조립체의 삽입 및 추출동안에 측면 방향 가이드로서 또한 작동한다. 그리드 형성부재의 평면 외부에는 독립 아치가 필요하지 않으므로, 최소 압력 강하가 달성된다.

미합중국 특허 제3,764,470호에 있어서, 이격된 평행한 핵 연료 소자들 사이에서 채널내에 있는 냉각 유체를 재배향시키기 위해 유동 트위스터, 혼합 베인 또는 베인을 향한 유체 유동이 기술되어 있다. 이러한 트위스터는 대향하는 두쌍의 나선형과 다른 그리드 부재를 수용하는 한쌍의 슬롯을 형성하기 위해 그들 스스로 굴곡된 ＂U＂형의 자유단부를 갖는 교선에서 한 그리드 부재를 스트래들하는 U형 금속 시트이다. 상기 트위스터의 목적은 인접 연료봉 둘레에서 나선형으로 그리고 이를 향해 내향으로 냉각 유체를 인도하는 것이다. 이 용도의 원리와 이론이 미합중국 특허 제3,764,470호의 ＂발명의 배경＂에 기술되어 있다. 상기 발명의 배경은 본문에 기술된 발명에 적용할 수 있다. 이러한 특허에는 일체형 아치를 한정하는 굴곡 또는 ＂파형＂그리드 형성부재를 또한 도시하고 있다.

미합중국 일련번호 제048,336호에 제공된 바와 같이, 베인 또는 ＂혼합 베인＂를 안내하는 유체 유동은 스트립에 대해 일체형이며, 그리드에 의해 증가된 강도와 미합중국 특허 제3,764,470호의 독립 ＂트위스터＂에 의해 제공된 종래 형태의 증가된 수압 성능을 구비한다. 일체형인 베인을 안내하는 유체 유동의 중요한 장점은 원자로 내부를 손상시키는 방법으로 원자로에서 순환하는 유동 흐름에서 손실부분 또는 파편을 생기게 하는 감소 기회가 있다.

[발명의 요약]

본 발명에 의해 제공된 장점은 대표적인 에그-크레이트 조립체(egg-crate assembly)중 스페이서 그리드 조립체에 의해 달성된다. 단지 네개의 다른 형태만의 개개의 스트립은 경사 벤드와 스프링을 갖는 신규 파형 스트립을 사용하여 그리드의 내부 영역을 산출하는 것이 필요하나 가이드 고리 또는 가이드 튜브를 조절하기 위해 특정 연료봉 지지 형상 또는 특정 셀을 산출하는 다른 형태는 네개의 기본 스트립과 함께 조화될 수 있다.

제조시에, 스트립 형상은 경사 벤드를 갖는 파형 형상으로 적합한 다이상에 부착 및 굴곡된다. 수동 또는 다른 포스트 조립체는 벤딩을 위해 필요하지 않다. 일체형 경사 스프링과 스트립면의 특별 형상 때문에 이들은 미합중국 특허 제4,576,786호에 기술된 바와 같이 종래 설계의 혼합 베인을 굴곡시키는 것보다 더 빨리 조립된다. 더욱이, 그리드와 경사 스프링 및 스트립면을 안내하는 ＂내포된＂ 일체형 유체 유동의 특별 설계에 의하면, 용접으로 더 용이하게 조립된다. 경사면이 일체형이며 스트립 엣지를 지나서 돌출함 없이 스트립의 정상폭내에 ＂내포＂되어 있으므로, 이들은 상기에서 활용된 돌출 일체형 베인에서 보다 연료 조립체 제조와 사용중에 덜 손상된다.

본 발명의 본질은 혼합 이득이 혼합 특징으로부터 얻어지는 것이 아니라 수직면으로부터 일체형지지 아치와 캔틸레버 스프링의 축을 경사시키므로서 얻어지는 종래 기술과는 다르다. 이러한 일체형 또는 ＂경사 파형＂은 DNB(핵 비등으로부터 이탈) 성능과 부식 작용을 향상시키는 확실히 유리한 패턴에서 측방 성분을 유동에 제공하는 채널을 형성한다.

정상 작동중에, 일체형 면을 안내하는 유체 유동은 미합중국 특허 제3,764,470호에 기술된 이유에 의하면 더 양호한 열전달과 더 양호한 ＂열 여유＂를 부여하는 양호한 혼합을 제공한다. 이것은 일체형 유동 베인이 과거에 나타난 돌연한 유동 제어면 벤드의 결여에 의해 받아들일 수 있는 압력 강하와 함께 달성된다.

연료 조립체 재구성동안, 개개의 연료 소자는 용이하게 조립체 안으로 다시 삽입되어서 이로부터 제거될 수 있다. 종래 설계와 같이 스트립 엣지를 지나서 돌출하는 개개의 혼합 베인은 연료부재의 팁이 먼저 그리드에 접근할 때 재삽입 공정동안 굴곡될 수 있다. 이러한 벤딩은 다른 삽입물의 방해 또는 연속 작동중에 재삽입 소자 또는 인접 소자와 접촉을 초래한다. 이러한 접촉은 국부적 마멸을 일으킬 수 있으며, 튜브를 덮는 연료 소자의 파괴가 가능하다. 또한, 종래 베인의 벤딩이 충분히 엄밀하다면, 상기 베인은 파괴되어 원자로의 순환 유체내에 파편이 생긴다. 파편은 작동 원자로에서 파괴되는 연료 소자의 일반적인 원천이다. 본 발명에 ＂포함된＂경사면은 재구성동안 연료 소자에 의해 손상되어 거의 스며들지 않는 기하학을 제공하며, 이에 의해 연속 작동중에 접촉 또는 파편의 관련을 제거한다.

경사 벤드와 일체형 경사 스트립 및 스프링면을 갖는 본 발명의 스페이서 그리드의 실시예는 직선 스트립을 사용하는 설계에 따라 연료의 부식 작용과 DNB성능을 향상 시키는 장점을 나타낸다.

[도면의 상세한 설명]

제1도 및 제2도는 벤드(16)와 일체형 캔틸레버스프링(18)과 함께 파형 스트립(12,14)을 갖는 종래기술의 연료 부재지지 그리드(10)를 도시하고 있다. 스트립 ＂파형＂을 형성하는 벤드(16)와 스프링(18)의 스프링 베이스(20)는 모두 최소 압력 강하로 그리드를 통해 냉매 유동 방향으로 평행하게 배열되어 있다. 스트립(12,14)의 벤드(16) 또는 굴곡부분은 연료봉을 유지하기 위해 스프링(18)과 대향하는 일체형 아치로서 작동한다. 이러한 종래 기술의 그리드 구조(10)의 단점은 열 전달을 증가하기 위해 소용돌이와 혼합 작용을 제공하여 나타난 유동의 측면 방향 또는 횡방향 성분이 없다는 점이다. 베인(도시되지 않음)을 향한 독립된 일체형 유동은 이러한 종래 기술의 파형 그리드 장치가 활용될때 이에 부가되며, 예를 들어, 일련번호 제048,336호에 기술되어 있다.

제3a도 내지 제3d도에는 종래 기술 스트립(12,14)에 대응하는 파형이지만 제3a도 내지 제3d도에 도시된 바와 같이 냉매 유동에 대해 벤드선(16')을 경사지게 하여 형성된 경사 벤드(16')를 포함하는 본 발명의 스트립(12a,12b,12c,12d)을 각각 도시한 연료 소자 지지 그리드(10')가 도시되어 있다. 경사 벤드(16')는 제4도의 캔틸레버 스프링(18')에 대항하는 ＂아치＂로서 도시되어 있다. 캔틸레버 스프링(18')은 스프링 베이스(20')에서 스트립(12a 내지 12d)에 일체형으로 연결되어 있다. 스트립(12a 내지 12d))내에 형성된 경사벤드(16')와 스프링(18')의 단부 팁은 최소 압력 강하로 단부를 조정하는 연료봉(22)을 유지하기 위해 작동한다.

본 발명의 본질은 벤드(16')와 수직면으로부터 대향 캔틸레버 스프링(18')의 스프링 베이스(20')로된 지지아치의 표면을 경사시키는 것으로 나타난다. 이들 표면은 DNB성능과 부식 작용을 향상시키는 패턴으로 측면 방향 성분을 냉매 유동에 제공하는 ＂경사 파형＂ 또는 채널을 형성한다.

Claims (3)

1. 유체 유동을 위해 이격 관계로 그 단부의 중간부에 복수개의 핵 연료 소자를 지지하며 서로에 대해 부착된 제1 및 제2교차 및 슬롯 상호결합 파형 한정 그리드 형성 스트립(12a 내지 12d)쌍에 의해 한정되는 복수개의 연료 소자 격실을 포함하는 연료 소자 지지 그리드(10')에 있어서, 상기 스트립(12a 내지 12d)중 적어도 몇개는 파형이 수직면으로부터 경사진 벤드(16')에 의해 한정되고, 상기 스트립중 적어도 몇개는 또 경사벤드(16')를 따라 스트립으로부터 상기 격실안으로 캔틸레버 지지된 스프링을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 소자 지지 그리드.
2. 제1항에 있어서, 스프링 베이스(20')는 수직면으로부터 경사진 벤드(16')를 한정하는 것을 특징으로 하는 연료 소자 지지 그리드.
3. 유체 유동을 위해 이격 관계로부터 그 단부의 중간부에 복수개의 핵 연료 소자를 지지하며 서로에 대해 부착된 제1 및 제2교차 및 슬롯 상호 결합 파형 한정 그리드형성 스트립(12a 내지 12d)쌍에 의해 한정되는 복수개의 연료 소자 격실을 포함하는 연료 소자 지지 그리드(10')에 있어서, 상기 스트립(12a 내지 12d)중 적어도 몇개는 파형이 수직면으로부터 경사진 벤드(16')에 의해 한정되고, 상기 스트립중 적어도 몇개는 또 경사 벤드(16')를 따라 스트립으로부터 상기 격실안으로 캔틸레버 지지된 스프링을 가지며, 상기 스프링 베이스(20')는 수직면으로부터 경사진 벤드를 한정하여 그리드의 DNB 성능과 부식 작용을 향상시키는 흐름에 대한 측방 성분을 나타내는 일체형 스트립면을 제공하는 것을 특징으로 하는 연료소자 지지 그리드.

Images