KR960016480B1 - 원자로 연료 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

요약없슴

Description

원자로 연료 어셈블리
제1도는 가압 경수로용 원자로 연료 어셈블리의 측면도.
제2도는 제1도에 따른 원자로 연료 어셈블리의 확대 종단면도.
제3도는 제1도 및 제2도에 따른 원자로 연료 어셈블리상의 보조 그리드의 후연부의 평면도.
제4도는 제1도 내지 제3도에 따른 원자로 연료 어셈블리의 보조 그리드 또는 원자로 연료 어셈블리의 스페이서상에 고정될 수 있는 난류를 일으키는 날개의 상세도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2,3 : 장방형 금속 지지판4,5 ; 안내튜브
6 : 스페이서6a,6b : 외부 및 내부 금속 시이트 가로대
7 : 보조 그리드8 : 연료봉
9,10 : 금속 시이트 가로대11 : 슬리이브
12 : 날개
본 발명은 각각 강제 끼워 맞춤식으로 지탱해 있거나 고정된 평행한 연료봉 및 제어봉용 안내튜브를 가지며, 연료봉 또는 안내튜브가 각각 지나가는 구멍을 가진 두 개의 그리드형 스페이서를 가지며, 안내튜브 중 최소한 하나에 고정되고, 연료봉과 안내튜브의 종방향으로 두 개의 스페이서 사이에 배열되고, 구멍의 측면 위로 난류를 일으키는 날개가 돌출해 있고 연료봉이 틈을 가지고 또는 안내튜브가 통과하는 보조 그리드를 가지는 원자로 연료 어셈블리에 관한 것이다.
이러한 형태의 원자로 연료 어셈블리는 유럽 특허출원번호 0,148,452에 공지되었다. 공지된 원자로 연료 어셈블리의 보조 그리드는 장방형의 구멍을 가지고 있으며, 서로 직각으로 교차하는 내부의 금속 시이트 가로대에 의해 형성되어 있다. 원자로 연료 어셈블리 바깥면에서, 보조 그리드는 네개의 바깥쪽 가로대를 가지는데, 이들은 보조 그리드의 장방형외주를 한정하고 내부 금속 시이트 가로대에 각각 직각으로 고정된다. 보조 그리드는 내부 금속 시이트 가로대에 의해 형성된 표면의 구멍내에 연료봉을 고정 배치시키는 노브를 가지고 있으며, 내부 금속 시이트 가로대에 의해 형성된 연료봉 구멍의 각각의 후연부(trailing edge)에 하나의 난류를 일으키는 날개가 제공되어 있다.
난류를 일으키는 날개는 가압 경수로와 같은 원자로 내에서 원자로 연료 어셈블리를 통해 종방향으로 흐르는 물과 같은 냉각제를 혼합하기 위해 사용한다. 냉각제를 혼합하는 것은 원자로 연료 어셈블리의 횡단면에 대하여 냉각제가 불균일하게 가열되는 것을 방지하려는 것이고, 따라서 최대로 가열되어서 가장 큰 응력을 받기쉬운 원자로 연료 어셈블리의 연료봉이 불충분하게 냉각되는 것을 방지하기 위한 것이다. 그러나 상기 혼합 그리드는 냉각제의 상당한 압력 손실을 야기시킨다.
본 발명의 목적은 이러한 압력 손실을 감소시키기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 상기에 기술된 형태의 원자로 연료 어셈블리는 보조 그리드 구멍내의 표면이 매끄럽고 평편하며, 보조 그리드는 러그(lug)에 의해 연료 어셈블리의 외측에 위치한 연료봉 및/또는 안내튜브 사이로 돌출되어 있는 특징을 갖고 있다.
상기 구조에 따라 스페이서상에 난류를 일으키는 날개의 크기 및/또는 수를 감소시킴에도 불구하고 원자로에서의 냉각제의 균일한 가열이 성취될 수 있음이 발견되었다. 스페이서는 난류를 일으키는 날개를 전혀 안가질수도 있으며 이것은 냉각제의 압력의 손실을 특히 작게할 수 있다. 또한 난류를 일으키는 날개가 없는 스페이서는 훨씬 싸게 제조될 수 있다.
또한, 보조 그리드의 평행한 전연부(leading edge) 및/또는 후연부는 보조 그리드의 구멍측 평면에 대해 각각 동일 평면에 있는 치형부를 가짐으로서 압력을 더욱 감소시킬 수 있는 특징을 갖는다.
또한, 보조 그리드는 평행한 전연부 및/또는 후연부상에 난류를 일으키는 날개를 가지고 있으며, 상기 보조 그리드의 평행한 전연부 및/또는 후연부 중 어느 하나에 서로 연이어 고정된 두 개의 난류를 일으키는 인접한 날개는 서로 반대방향으로 연료봉의 종방향에 대해 꼬여져있고, 연료봉용 보조 그리드 구멍의 한쪽 연부상에 위치되어 있으며, 상기 연부에 대응하는 구멍위로 돌출하도록 상기 연부의 단부에서 한점으로 가늘어져 각각 뻗어 있는 특징을 가짐으로서 원자로내 원자로 연료 어셈블리를 통해 흐르는 냉각제의 온도가 훨씬 균일하게 되고 냉각제에 대한 압력 손실이 거의 없어진다.
보조 그리드는 각 스페이서로부터의 간격이 서로 다르면 유리하다. 이것은 원자로 연료 어셈블리를 통해 흐르는 액체 냉각제에 있어 스페이서에 의해 야기된 원자로에서 난류를 완화시킴으로서, 냉각제가 균일한 흐름으로 보조 그리드에 도달하고, 보조 그리드의 난류를 일으키는 날개가 가능한 효과적으로 작동할 수 있게 한다. 그러면 다음 스페이서로 가는 도중에 냉각제에 대한 열전달이 더 좋아지게 된다.
제1도에 따른 원자로 연료 어셈블리는 가압 경수로용으로 두 개의 장방향 금속 지지판(2,3)을 가지며, 상기 장방형 금속 지지판들은 서로 평행하다. 각각의 제어봉을 위한 두 개의 금속 안내튜브(4,5)가 도시되어 있고, 그들의 종축은 직각으로 두개의 장방형 금속 지지판(2,3)을 관통하며, 각 단부에서 두 개의 장방형 금속 지지판(2,3)중 하나에 고정되어 있다. 각 안내튜브(4,5)는 외부 및 내부 금속 시이트 가로대(6a,6b)를 가지는 장방형 그리드 모양 스페이서(6)의 장방형 구멍을 통과한다. 상기 스페이서(6)는 안내튜브(4)의 길이 방향으로 단부에 있는 두 개의 장방형 금속 지지판(2,3)사이에 위치하고, 용접 등에 의해 안내튜브(4,5)에 완전하게 고정되어 있다. 연료봉(8)은 안내튜브(4,5)와 평행하게 스페이서(6)내 다른 구멍의 각각을 통과하며, 연료봉은 양쪽 단부가 밀폐되게 밀봉되어 핵연료로 채워진 금속 쟈켓튜브를 포함한다. 연료봉(8)은 두개의 장방형 금속 지지판(2,3) 중 어느 하나에 고정된 것이 아니라, 강제 끼워맞춤 등으로 즉, 스프링(도시되어 있지 않음) 및 스페이서의 고정 배치 노브에 의해 스페이서(6)의 구멍에 탄력적으로 고정되어 있고, 연료봉의 종축방향으로 두 개의 장방형 금속지지판(2,3) 사이에 틈을 갖고 있다. 그러므로 그들은 그들의 종축 방향 즉 핵연료 어셈블리의 종축 방향으로 방해받지 않고 확장될 수 있다. 스페이서(6)는 특히 내부 금속 시이트 가로대(6b)상에서 구멍위쪽으로 돌출한 난류를 발생시키는 꼬여진 날개를 가지고 있지 않다.
원자로 연료 어셈블리는 두 개의 스페이서(6) 사이에 두 개의 인접 스페이서(6)로부터의 거리가 일정하지 않은 서로 직각으로 교차하는 금속 시이트 가로대(9 및 10)를 구비한 보조 그리드(7)를 가지며, 상기 금속시이트 가로대(9,10)는 장방형의 구멍을 형성하고, 그 구멍속에 연료봉(8) 또는 안내튜브(4 또는 5)중 하나가 설치되어 있다.
연료봉(8)이 금속 시이트 가로대(9,10)로부터 간격을 두고 즉, 느슨하게 틈을 가지고 보조 그리드(7)의 구멍을 통과하는 반면, 안내튜브(4,5)의 외측에는 금속 슬라이브(11)가 용접되어 배치된다. 상기 금속 슬리이브(11)의 외측은 안내튜브(4 또는 5)가 배치될 보조 그리드(7)의 구멍을 형성하는 4개의 금속 시이트 가로대(9 및 10)에 차례로 용접된다.
특히 제2도 및 제4도에 도시된 바와 같이, 평행한 금속 시이트 가로대(9)는 치형부(9c,9d)를 갖는 전연부 및 후연부(9a,9b)를 갖는다. 이들 치형부(9c,9d)는 관련 금속 시이트 가로대(9)의 구멍 면, 즉 이들 금속 시이트 가로대(9)에 의해 형성되는 보조 그리드(7)의 구멍면과 동일 평면이다. 금속 시이트 가로대(9)의 전연부 및 후연부(9a,9b)의 치형부(9c,9d)는 서로 평행하다. 전연부(9a)상에서, 서로 직각을 형성하는 동일 길이의 아암을 가지는 치형부(9c)가 두 개의 평행한 금속 시이트 가로대(10) 사이에 각각 존재한다. 이들 치형부(9c)는 원자로내 냉각제의 흐름 방향에 반대로 향한다. 금속 시이트 가로대(9)의 후연부(9b)상에도 각각 동일한 길이의 아암을 갖고, 이들 아암은 관련 금속 시이트 가로대(10)의 각면에 고정되며 두 아암 사이가 직각으로 형성되어 있는 치형부(9d)가 형성되어 있다. 이들 치형부(9d)도 원자로 연료 어셈블리를 통해 원자로내에서 흐르는 있는 냉각제의 흐름 방향을 향하므로, 보조 그리드(7)의 금속 시이트 가로대(9)의 평행한 전연부 및 후연부(9a,9b)의 치형부(9c,9d)는 서로에 관하여 오프셋되어 있다.
보조 그리드(7)의 평행한 금속 시이트 가로대(10)는 평행한 후연부(10a)상에 난류를 일으키는 날개(12a,12b)를 갖는다. 특히 제4도에 도시된 바와 같이 두 개의 인접하는 난류를 일으키는 날개(12a,12b)는 서로 반대 방향으로 연료봉(8) 및 안내튜브(4)의 종방향에 대해 꼬여져있다. 연료봉(8)과 함께 보조 그리드(7)의 구멍의 각 연부에는 두 개의 난류를 일으키는 날개(12a,12b)가 있는데, 상기 날개는 금속 시이트 가로대(10)에 의해 각각 형성된 구멍의 연부 단부에서 한점으로 가늘어져 상기 연부에 상응하는 구멍위로 돌출하여 뻗어 있다.
난류를 일으키는 날개(12a,12b)가 보조 그리드(7)의 구멍위로 돌출하기 시작하는 굽은선(12c,12d)은 제4도에 도시된 바와 같이 동일한 길이로 되어 있고, 각각 금속 시이트 가로대(10)의 관련 후연부(10a)와 동일한 각(α)을 이룬다. 굽은선(12c,12d)은 둘다 난류를 일으키는 날개(12a,12b)와 같이 금속 시이트 가로대(10)의 후연부(10a) 위쪽에 위치한다.
난류를 일으키는 유사한 날개가 또한 후연부(10a)와 평행하게 금속 시이트 가로대(10)의 전연부상에 위치할 수 있다.
보조 그리드(7)의 금속 시이트 가로대(9,10)는 그들의 각 단부에 러그(13,14)를 형성하고, 이 러그에 의해 보조 그리드(7)는 연료 어셈블리의 외면(15,16)에 위치한 연료봉(8) 및/또는 안내튜브 사이로 돌출해있다. 게다가 연료봉(8) 및 제어봉 안내튜브(4)의 종방향에 평행하게 구멍내에서 보조 그리드(7)의 표면을 형성하는 금속 시이트 가로대(9,10)의 표면은 바람직하게는 매끄럽고 및/또는 평편하므로(즉 노브없이), 원자로 연료 어셈블리의 종방향으로 뻗어 있는 원자로내의 냉각제 흐름에 가능한 적은 저항을 제공한다.

Claims (5)

  1. 각각 강제 끼워 맞춤식으로 지탱해 있거나 고정된 평행한 연료봉 및 제어봉용 안내튜브 ; 연료봉 또는 안내튜브가 각각 지나가는 구멍을 가진 두개의 그리드형 스페이서 ; 및 안내튜브 중 최소한 하나에 고정되고, 연료봉과 안내튜브의 종방향으로 두 개의 스페이서 사이에 배열되고, 구멍의 측면위로 난류를 일으키는 날개가 돌출해 있고 연료봉이 틈을 가지고 있는 안내튜브가 통과하는 보조 그리드를 가지는 원자로 연료 어셈블리에 있어서, 상기 보조 그리드(7)의 구멍내의 표면은 매끄럽고 평편하며, 상기 보조 그리드(7)는 러그(13,14)에 의해 연료 어셈블리의 외측에 위치한 연료봉(8) 사이로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 원자로 연료 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보조 그리드(7)의 평행한 전연부 및 후연부(9a,9b)는 보조 그리드(7)의 구멍측 평면에 대해 각각 동일 평면에 있는 치형부(9c,9d)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 원자로 연료 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전연부 및 후연부(9a,9b)의 치형부(9c,9d)는 서로에 대해 오프셋되어 있는 것을 특징으로 하는 원자로 연료 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서, 상기 보조 그리드(7)는 각 스페이서로부터의 간격이 서로 다른 것을 특징으로 하는 원자로 연료 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서, 상기 보조 그리드(7)는 평행한 전연부 및 후연부에 난류를 일으키는 날개(12a,12b)를 가지고 있으며, 상기 보조 그리드(7)의 평행한 전연부 및 후연부 중 하나에 서로 연이어 고정되는 두 개의 난류를 일으키는 날개(12a,12b)는 서로 반대방향으로 연료봉(8)의 종방향에 대해 꼬여져 있고, 연료봉(8)용 보조 그리드(7) 구멍의 한쪽 연부 위에 위치되어 있으며, 상기 연부의 단부에서 한점으로 가늘어져 상기 연부에 대응하는 구멍위로 돌출하도록 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 원자로 연료 어셈블리.
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