TW201234388A - BWR nuclear fuel assembly with snap-in sleeve spring - Google Patents

Description

201234388 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於用於沸水式反應器的核燃料組成件，其 包含基座、頭部、及全長燃料棒與部分長度燃料棒的燃料 棒束，該燃料棒束從基座向上且縱向地延伸到頭部，核燃 料組成件包含至少一個夾具，用以將部分長度燃料棒的下 端相對於基座而縱向地固定。 【先前技術】 在用於沸水式反應器（在下文中簡稱爲BWR )的核 燃料組成件中，全長燃料棒（在下文中簡稱爲FLFR)係 收納於燃料組成件的基座與頭部之間，且具有小的縱向間 隙，以便在核反應器的運轉期間，允許FLFR在其縱向方 向上膨脹。通常，FLFR的上端被核燃料組成件的頭部所 固定。 BWR中使用部分長度燃料棒（在下文中簡稱爲PLFR )是爲了熱液壓穩定及中子減速。 PLFR從燃料組成件的基座向上延伸，並在離燃料組 成件之頭部一段距離之處停止。通常，PLFR的長度在 FLFR之長度的25%與75%之間。 燃料棒被定位，且藉由沿著燃料棒之複數個互相間隔 開的間隔柵而被縱向地與横向地固持住。這些間隔柵允許 燃料棒在間隔柵內局部且有限的滑動，以容納燃料棒在輻 射時的膨脹。 -5- 201234388 不過，在特定的操作條件下，間隔柵對燃料棒束所施 加的縱向固持力’並不足以防止PLFR之顯著的縱向位移 〇 因此，爲了防止PLFR在核反應器運轉期間的抬升脫 離（lifting-off) ，PLFR通常都被附接於燃料組成件的基 座。 US_200 8/0 1 0 1 5 28案揭示依據申請專利範圍第1項之 前言的燃料組成件。在此燃料組成件中，PLFR的下端係 經由與基座一體的夾具而被附接於基座。 不過，這類配置需要特殊的機械加工以使夾具獲得足 夠的公差。因此，雖然這類配置能滿足需要，但仍需要簡 化其設計並降低其價格。 【發明內容】 因此，本發明之目的在於提供一燃料組成件，其可降 低核反應器運轉期間PLFR之抬升脫離的危險，並可壓低 成本。 爲達此目的，本發明係有關如上述所定義的燃料組成 件，其中，夾具爲配接於基座的附加部件，夾具係至少部 分地收納於設置在基座內的殻座內，且夾具藉由互補性組 合機構的機械性嚙合而被組裝於基座。 依據特定的實施例，燃料組成件可包含以下一或多項 特徵： •互補性組合機構包含第一及第二組合機構，第一組 -6- 201234388 合機構係適以固定夾具，以防止夾具相對於該基座而向上 移位，第二組合機構係適以固定夾具，以防止夾具相對於 該基座而向下移位， -夾具被嵌入於設置在基座內的殼座中’ -殻座爲從基座之上部表面延伸到基座之下部表面的 貫通孔， -夾具包含支撐機構，適以接觸部分長度燃料棒之下 部插塞的一部分，以便將部分長度燃料棒的下部插塞固持 在離基座之下部表面一段距離之處， -支撐機構包含繞著夾具的縱軸而有角度地間隔開之 支撐突片，每一個支撐突片包含在夾具縱軸的方向上向內 延伸之自由端，該支撐突片之該自由端定界一開口部，用 以收納該部分長度燃料棒之下部插塞的該部分， -第二組合機構包含設置在殼座內的下支撐面，支撐 突片被縱向地支撐於下支撐面上（55)， -第一組合機構包含設置在殼座內的鄰接面，及設置 在夾具上且包含向上延伸之自由端的彈性組合突片，鄰接 面係適以與彈性組合突片的自由端相嚙合。 •夾具包含彈性固定突片，係繞著夾具的縱軸而被有 角度地間隔開，且適以與設置在部分長度燃料棒之下部插 塞上的肩部相嚙合，以防止部分長度燃料棒從基座脫離出

I -夾具包含本體’且其中，支撐突片從本體的下部邊 緣向內延伸，且固定突片與組合突片從本體的上部邊緣向 201234388 外延伸。 -夾具僅藉由支撐突片和固定突片而與部分長度燃料 棒的下部插塞相接觸，夾具的內表面與部分長度燃料棒之 下部插塞的周圍表面之間存在有徑向間隙，該間隙係位在 部分長度燃料棒延伸於支撐突片與固定突片之間的部分中 〇 -互補性組合機構包含夾具之支撐於殼座的底部上之 中央實質平坦的底面，以及設置在殼座內的鄰接面，鄰接 面係適以與夾具的上自由端相嚙合， -夾具包含頸縮部，其與部分長度燃料棒之下部插塞 彈性地相嚙合，且適以與設置在部分長度燃料棒之下部插 塞上的肩部相協同配合， -基座包含組合於基座的碎屑過濾器，碎屑過濾器包 含平行的棒，殼座即設置在棒內，夾具包含接合於棒四周 的中央部分，及延伸到殼座內，且在該殼座內形成一頸縮 部的自由端，組合機構包含了棒的互補部分與夾具的中央 部分，該兩部分提供了棒與夾具間的組態接合，且頸縮部 與部分長度燃料棒的下部插塞彈性地相嚙合，且適以與設 置在部分長度燃料棒之下部插塞上的肩部相協同配合。 【實施方式】 圖1顯示用於沸水式反應器（BWR)的核燃料組成件 1。此燃料組成件1沿垂直的縱向方向L而延伸。此類燃 料組成件1係要被置入核反應器的爐心，在核反應器運轉 201234388 期間’冷却劑向上流動。 一般來說，燃料組成件i包含： -基座2，想要放置在核心的底板上， -頭部3， -燃料棒的燃料棒束4，該燃料棒束4縱向地延伸於 基座2與頭部3之間， •水通道5，係放置於燃料棒束*的內部，且使基座2 連接到頭部3， -沿著縱向方向L而互相間隔開的複數個間隔柵6， 並縱向地與橫向地維持住燃料棒束4 , •燃料通道7，繞著於燃料棒束4與基座2，並固定於 頭部3。 燃料棒束4包含全長燃料棒（FLFR) 9及圖1中未顯 示的部分長度燃料棒（PLFR) 11。 在所揭示的實施例中，燃料組成件1包含20支PLFR 1 1及92支FLFR 9。不過，這些數目可隨著不同的實施例 而改變。 每一個FLFR 9與PLFR 11包含盛裝核燃料九的護套 ，並藉由上及下部插塞來予以密封。 FLFR 9係以習用的方法經由其上端而被固定於頭部3 ，例如藉由具有孔的柵格收納設置在FLFR 9之上部插塞 上的固定銷固定。 FLFR 9從頭部3向下一直延伸到基座2，同時， FLFR 9之下端與基座2間保持一縱向間隙，以便在核反 201234388 應器運轉期間，允許FLFR 9的縱向膨脹。 PLFR 1 1比FLFR 9短。其從基座2向上延伸到離頭 部3 —段距離之處。在某些實施例中，燃料組成件1內的 PLFR 11可具有不同的長度。 如圖2所示，每一個plFR 11的下部插塞13包含柄 部1 5 ’經由收歛部1 8而向下延伸。肩部20係設置在下 部插塞13上之柄部15與收歛部18之間的接合處。在與 柄部1 5與收歛部1 8之間的接合處，收歛部1 8的直徑大 於柄部1 5的直徑。在所揭示的實施中，柄部〗5爲圓柱形 ，而收歛部18實質爲錐形》 基座2包括碎屑過濾器。例如，此碎屑過濾器具有第 一組平行橫棒與第二組平行橫棒2 7。例如，第二組平行 棒的棒27相對於第一組棒的棒而垂直延伸。在圖中，僅 顯示碎屑過濾器的一支棒27。 具有縱軸B的殼座30係設置在棒27中。每一個殼座 30收納一個夾具33。每一個夾具33藉由互補性組合機構 的機械性嚙合而被組裝於基座2 »互補性組合機構包含第 一組合機構及第二組合機構，前者係適以固定夾具33, 以防止相對於該基座2而向上移位，後者係適以固定夾具 33以防止相對於該基座2而向下移位。第一與第二組合 機構允許夾具3 3相對於基座2的功能性軸向間隙，以允 許製造期間夾具33安裝於基座2中。 每一個夾具33收納各個PLFR 11的下部插塞13’且 適以將其各自的PLFR 11縱向地固持在基座2上’以防止

-10- 201234388 其從基座2脫離出。 所有的殼座30與其所收納之各自的夾具33通常具有 類似的形狀。在下文中的圖2至7中僅揭示一殻座30、 其各自之夾具33，及與其各自PLFR 1 1之間的關係。 圖2至4顯示第一實施例，其中，PLFR 1 1的下部插 塞13係在一安座位置（圖2的左部分）與拉離位置（圖 2的右部分）間縱向地自由移動，在安座位置中，下部插 塞13被設置在夾具33上的支撐機構縱向地支撐，在拉離 位置中，下部插塞13被設置在夾具33上的固定機構所縱 向地固定。 在安座位置中，支撐機構防止PLFR 1 1進一步向下移 勖，例如受重力之影響。 在拉離位置中，固定機構防止PLFR 1 1進一步向上移 動，例如受冷却劑之流動的影響，且因此從基座2脫離出 〇 在核燃料組成件1中，PLFR 11從安座位置自由向上 移動到拉離位置，或從拉離位置向下移動到安座位置。在 核反應器的正常運轉期間，由於有冷却劑流過燃料組成件 1，因此PLFR 1 1係在拉離位置。雖然PLFR 1 1的安座位 置與拉離位置分別顯示於與第一實施例有關之圖2的左與 右部分，但上述的特徵可應用於所有的其它實施例。 在第一實施中，夾具33係嵌入在殼座30內。殼座 3〇爲從基座2之上部表面36 (例如，各個棒27的上部表 面36 )延伸到基座2之下部表面39 (例如，棒27的下部 -11 - 201234388 表面）的貫通孔。貫通孔的上與下部邊緣42、44係分別 形成在殻座30與基座2之上與下部表面36、39的截切面 。PLFR 11的下部插塞13不會穿過而低於基座2的下部 表面3 9。 在第一實施例中，殻座30爲階梯狀的貫通孔。從基 座2的下部表面39開始，其包含： -第一、第二、及第三殼座段45、46、47，例如直 徑逐漸增加的圓柱形段， -第四殼座段48，例如其直徑小於第三殼座段47的 圓柱形段，以及 -第五殻座段49，例如其直徑大於第四殼座段48的 圓柱形段 第三殻座段47的頂部表面形式鄰接面51。鄰接面51 在垂直於殼座30之縱軸B的平面中延伸。 第五殻座段49的底部表面構成上支撐面53。 第二殼座段46的底部表面構成下支撐面55。 上與下支撐面53、55實質地垂直於殼座30之縱軸B ，且平行於鄰接面5 1。 圖3及4更詳細顯示依據第一實施例的夾具33。其 包括例如圓形橫斷面具有縱軸A的中空本體58。本體58 係收納於殼座30的第二及第三殻座段46、47中。本體 58的外徑小於或等於第二殼座段46的直徑。本體58爲 堅硬的。本體58的內徑大於下部插塞13之柄部15的直 徑。

-12- 201234388 在本實施例中，適以防止PLFR 1 1之下部插塞13從 其安座位置向下位移的支撐機構中包含支撐突片61。每 一個支撐突片61包含自由端62，其從本體58之下部邊 緣63而向內朝本體58的縱軸A延伸。支撐突片61係繞 著夾具33的縱軸A而有角度地間隔開。 支撐突片61具有彎曲的形狀，且包含藉由彎曲部69 連接的第一與第二部分65、67。第一部分65的上端71 係附接於本體58的下部邊緣63。第一部分65相對於下 部邊緣63而向下延伸，並相對於本體58之外圍表面66 而向內延伸。第二部分67相對於彎曲部69而向上與向內 延伸。第二部分67的末端爲自由端62。 在本實施例中，每一個支撐突片61係做成單片》支 撐突片61爲堅硬的。特別是，在PLFR 1 1的重量之下不 會屈曲。 這些自由端62共同形成一不連續的圓周，部分地定 界一開口部75，適以允許PLFR 11在PLFR 11的安座位 置中，PLFR 11之收歛部18的尖端通過該開口部75，並 突伸到該自由端62之下。開口部75的直徑在收歛部18 之最小與最大直徑中間。因此，自由端6 2與位在安座位 置之各個PLFR 11的收歛部18相接觸。這些自由端62適 以共同縱向地將PLFR 1 1支撐於安座位置。 開口部75的直徑小於第一殼座段45的直徑。爲了防 止下部插塞13插到殻座30的第一殼座段45，由自由端 62所形成的開口部75與基座2的下部表面39縱向地間 -13- 201234388 隔開。 夾具33例如可包含4片支撐突片61，例如，繞著於 夾具3 3的縱軸A而規則地間隔開。 如圖2所示’彎曲部69的下部表面77係支撐在設置 於殻座30內的下支撐面55上。因此，在第一贲施例中， 第二組合機構包含彎曲部69的下部表面77與下支撐面 55 · 在第一實施例中，夾具3 3另包含彈性組合突片7 8。 組合突片7 8相關於夾具3 3的縱軸A而有角度地間隔開 。其從夾具33之本體58的上部邊緣81而向上延伸。在 靠置的組態中，組合突片78相對於本體58之外圍表面 66向外延伸。這些突片在施加於其外表面83之力的作用 下可彈性地變形，至少朝向與本體58之外圍表面66齊平 的組態彈性地變形。 所有的組合突片78可以完全相同。夾具33例如可包 含4片組合突片78，繞著夾具33的縱軸A而規則地間隔 開。 組合突片7 8的長度係使得當夾具3 3收納於殻座3 0 內時，組合突片78完全包含在第三殻座段47內，且使得 這些突片各自的自由端86適以縱向地鄰接抵住鄰接面51 〇 因此，組合突片78與鄰接面51構成第一組合機構， 適以固定夾具3 3以防止相對於基座2而向上位移。 在安裝核燃料組成件1期間，夾具33係從基座2的 -14- 201234388 上部表面36塞入殻座30。在將夾具33塞入殼座30期 ’組合突片78受第四殼座段48之周壁88施加的力而 內彈性地變形。一旦自由端86通過第四殼座段48，組 突片78即向外朝向它們的靠置組態彈性變形，直至該 突片鄰接抵住第三殼座段47的周壁91爲止。當支撐突 61的下部表面77支撐於設置在殼座30內的下支撐面 上時，組合突片78之自由端86位於鄰接面51的下方 以便固定夾具33防止其向上的位移。 夾具33另包含彈性固定突片94，適以縱向地固定 自PLFR 1 1的下部插塞13，以防止其從棒27脫離出， .3此而脫離基座2。夾具33例如包含4片彈性固定突 94。彈性固定突片9 4圍繞著夾具3 3的縱軸A而間隔 。其從本體58的上部邊緣81向上延伸。在說明的實施 中，該等固定突片94完全相同。每一個固定突片94包 一頸縮部97。如圖2之右側的圖所示，固定突片94的 縮部97在設置於各個PLFR 1 1之下部插塞13上之肩 2 0的上方朝向夾具33之縱軸A的方向上向內延伸。該 頸縮部97共同定界了開口部100。當PLFR 1 1在拉離 置時，頸縮部97適以與肩部20相嚙合，以防止PLFR 的向上位移並因此使得PLFR 1 1脫離基座2 ’ 在靠置組態中，開口部1〇〇之本質上圓形之不連續 周的直徑小於各個PLFR 11之收歛部18位在收歛部18 .柄部1 5間之連接處的直徑。從靠置組態開始，固定突 94受頸縮部97之內表面102施加之力的影響’徑向地 間 向 合 等 片 5 5 各 並 片 開 例 含 頸 部 等 位 11 圓 與 片 向 -15- 201234388 外彈性變形。在一個實施例中，開口部1 〇〇在靠置組態中 時的直徑小於柄部15的直徑。此特徵增加下部插塞13與 固定突片94之間的摩擦力，且因此增加夾具33的夾緊力 〇 在燃料組成件1運轉期間’當有意將PLFR 11插入夾 具33或從其拔出時，固定突片94的彈力適以允許固定突 片94離開其靠置組態的彈性徑向變形’以防止固定突片 94僅受PLFR 11所施之向上力的影響就向外變形，更明 確地說，此向上的力爲肩部20施加於頸縮部97的力。 在第一實施例中，每一個固定突片94另包含位在頸 縮部97上方，向外延伸之實質的平面部1〇5。在核燃料 組成件中，實質的平面部1〇5沿著實質平行於設置在殼座 30內之上支撐面53的平面延伸。在PLFR 11插入夾具33 的期間，實質的平面部1〇5適以便於固定突片94在離開 其靠置組態時的變形。 在第一實施例中，組合突片78與固定突片94交替地 沿著本體5 8的上部邊緣8 1排列。 在此核燃料組成件1中，由於PLFR 11之下部插塞 13係藉由設置在下部插塞13之肩部20與彈性固定突片 94的相協同配合作而縱向地固定於基座2，使得PLFR 1 1 在核反應器運轉期間抬升脫離的危險降低。 由於夾具33易於製造，僅僅藉由互補性組合機構的 機械性嚙合，即可經由單次作業而將其組裝並緊固於基座 2，因此可使核燃料組成件1的成本降低。 201234388 事實上，殼座30爲允許冷却劑沿著PLFR 1 插塞1 3流過基座2的貫通孔。冷却劑此流動有 :PLFR 11的下部插塞13，並避免在電廠正常運轉 喬克河未確認的沈積（Chalk River Unidentified ；CRUD)，在抽出或插入PLFR 1 1期間，這些 能會妨礙夾具3 3的正常功能。 圖5顯示依據第二實施例的夾具33。第二 第一實施例不同之處在於本體58的橫斷面及固另 的形狀。 在第二實施例中，本體58爲多邊形的橫斷 別是八邊形的橫斷面。例如，本體5 8包含8個 110，沿著夾具33的縱軸A從本體58的下部邊 伸到上部邊緣81。每一個固定突片94與每一個 7 8從本體58之上部邊緣81與本體58的其中一 110對應的部分而向上延伸。在本實施例中，內 5 8之八邊形橫斷面之圓的直徑小於或等於第二葡 .的直徑。 此外，固定突片94不包含平面部105。 依據第二實施例的核燃料組成件1由於不包 105，因此比依據第一實施例之核燃料組成件1 造.。 在第一及第二實施例中，夾具33可包含狹 圖5)，適以使夾具33容易塞入。第二實施例 58的八邊形橫斷面可結合狹縫Η2使用’當下音 1之下部 益於冷却 期間發生 Deposits CRUD 可 實施例與 &突片94 面，且特 長方形面 緣63延 組合突片 長方形面 切於本體 &座段46 含平面部 更容易製 m 112 ( 中之本體 β插塞13 -17- 201234388 插入夾具33時’狹縫112可使本體58擴張，以便進一步 擠壓組合突片78抵住殼座30的周壁。 在圖6所示的第三實施例中，每一個殼座30包含配 置在基座2內的凹部130，更明確地說，是設置在各自的 棒27內。凹部130具有縱軸B及向上的開口，以便收納 各自的PLFR 1 1。殼座30係由封閉的底部132、周壁134 、及頂部136所定界。周壁134從底部132向上延伸。頂 部136從周壁134的頂緣138朝殼座30的縱軸B向內延 伸。頂部136定界開口部141，其橫向的尺寸小於由周壁 134所定義之凹部130的橫斷面，且大於柄部15及下部 插塞13之收歛部18的橫向尺寸。頂部136的下部表面形 成鄰接面143。底部132例如是實質的碟形。周壁134例 如是具有實質圓形橫剖面的圓柱形。 夾具33係收納在各自的殻座30內》其嵌入在殻座 30內。夾具33相關於殼座30的縱軸Β而實質爲對稱的 。於其包含實質平坦的底部145，藉由至少兩隻腿部i 47 向上延伸，該等腿部係配置在關於夾具33之縱軸a對稱 的位置。在說明的實施例中，夾具33包含兩隻腿部147 ，且係實質的U形。 在本實施例中，固定機構包含設置在夾具33頂端的 頸縮部150，且適以縱向地固定各自的PLFR 1 1。頸縮部 1 5 0係由實質V形的彎折部1 5 5所形成，設置在夾具3 3 直徑方向之每支隻腿147上的相對位置處。 頸縮部150適以與設置在下部插塞13上的肩部20相 -18- 201234388 嚙合，當PLFR U在其拉離位置時，可防止PLFR U更 向上移動，且因此防止了 PLFR 1 1從基座2脫離出。 夾具33的自由端157適以鄰接抵住鄰接面143。自 由端1 57朝頂部1 36向上延伸，並從頸縮部1 50向外朝向' 設座30的周壁134延伸。第一組合機構適以固定夾具33 以防止其相對於基座2而向上位移，因此，第一組合機構 包含了夾具33的自由端157與設置在殼座30上的鄰接面 143 ° 夾具33的底座145支撐於殼座30的底面132之上。 因此，底座145與底面132形成第二組合機構，適以固定 夾具33以防止其相對於殼座30而向下位移。 PLFR 11可沿著縱向方向在安座位置與拉離位置之間 活動。在PLFR 11的安座位置中，設置在夾具33上的固 定機構，更明確地說是頸縮部150，與設置在PLFR 1 1上 的肩部2 0縱向地間隔開。在拉離位置中，p L F R 1 1沿著 關於安座位置的縱軸向上移動，且固定機構與肩部20相 嚙合。在核反應器的正常運轉期間，在冷却劑流的影響之 下，PLFR 1 1係在拉離位置。 夾具3 3例如是製成單件式的彈簧，特別是片簧。夾 具33的彈性固定力經過挑選，以便允許PLFR 1 1之下部 插塞13有意的插入殼座30或從其拔出，並防止PLFR 11 僅受肩部20施加在頸縮部150之向上之力的影響就從夾 具3 3脫離出。 在所揭示的第三實施例中，殼座30具有實質的圓形 -19- 201234388 。不過，也可考慮其它形狀。在此實施例中，殼座30具 有封閉的底部132。不過，另者，殼座30也可以是貫通 孔，且開口係設置在底部132。 依據本發明第三實施例的核燃料組成件1，由於夾具 33之頸縮部150與設置在下部插塞13之肩部20的相協 調配合，因此，至少某些PLFR 11的下部插塞13被縱向 地固定在基座2上，在核反應器的運轉期間，PLFR 1 1之 抬升脫離的危險降低。 由於夾具33僅藉由插入殼座30即可容易地組裝並緊 固於基座，因此也可使核燃料組成件1的成本降低。此外 ，夾具33的結構特別簡單且易於製造。 在一個實施例中（未圖示說明），依據第二實施例的 夾具33可結合依據本發明第三實施例的殼座30使用。在 此實施例中，固定突片94與組合突片78具有相同的長度 〇 在圖7所示的第四實施例中，設置在個別之棒27中 的每一殼座30包含具有縱軸B之階梯式的貫通孔160。 殻座30定界藉由第二殼座段164而向上延伸的第一殼座 段162。第二殼座段164具有例如實質爲環形的底部166 ，藉由例如橫斷面爲圓形之實質圓柱形的周壁168向上延 伸。第一殻座段1 62具有例如橫斷面爲圓形的實質圓柱形 周壁170。第一殻座段162向上及向下倶開放。第一殻座 段1 62的橫向尺寸（例如其直徑）小於第二殻座段1 64的 橫向尺寸（例如其直徑）。特別是，第一殼座段1 62的直

-20- 201234388 徑近似等於PLFR Π之收歛部18之尖端的直徑。 在此實施例中，第一殼座段162提供冷却劑沿著 :PLFR 11之下部插塞13而流過棒27的通道。 在依據此實施例的核燃料組成件1中，夾具33係相 關於殼座30的縱軸Β而對稱。夾具33實質爲U形。其 包含一中央部分，包含藉由兩腿部174向上延伸的平坦底 部172，以及自由端176。夾具33的中央部分接合於棒 2 7的四周。自由端176向內彎曲，並在殼座30內形成頸 縮部179。自由端176係收納在殼座30內。頸縮部179 係適以與PLFR 1 1的環形肩部20相嚙合，以將PLFR 1 1 縱向地固定在基座2上。在此實施例中，第一組合機構包 含棒27的互補部分與夾具33的中央部分，這些互補部分 提供了棒27與夾具33之間的構形配接，且第二組合機構 包含了彎曲到殻座30內的自由端176。 夾具3 3例如是製成單件式的彈簧，特別是片簧。夾 具3 3的彈性固定力經過挑選，以便允許p L F r η之下部 插塞13有意的插入殼座30或從其拔出，並防止PLFR 11 僅受肩部20施加在頸縮部179之向上之力的影響就從夾 具3 3脫離出。 在所揭示的第四實施例中，殻座30具有實質的圓形 。不過，也可考慮其它形狀。 依據本發明第四實施例的核燃料組成件i，由於夾具 33之頸縮部179而與設置在下部插塞13之肩部20的相 協調配合，因此，至少某些PLFR 11的下部插塞13被縱 -21 - 201234388 向地固定在基座上，在核反應器的運轉期間，PLFR 11被 抬升脫離的危險降低。 由於夾具33僅藉由接合於棒27的四周並藉由自由端 嚙合到殼座3 0內，因此殻座3 0可被容易地組裝並緊固於 基座2，因此也可使核燃料組成件1的成本降低。 此外，夾具33的結構特別簡單且易於製造。 在所描述的所有實施例中，夾具33最好是用高降伏 強度的材料製成，諸如鎳基的超合金，諸如Inconel®，或 鐵基的超合金，或鈦合金，或甚至諸如由航太材料規格（ Aerospace Material Specification; AMS ) 5629 及 5643 戶斤 定義之沈澱硬化的不銹鋼。此外，在所描述的所有實施例 中，夾具33可製成單件式。 依據第一、第二、第三及第四實施例的核燃料組成件 1，允許冷却劑的流動沿著PLFR 11的下端而通過殼座30 。此冷却劑流冷却P LF R 1 1的下端’同時也沖洗殼座3 0 ，特別是爲了避免喬克河未確認的沈積（chalk River Unidentified Deposits； CRUD)，在沸水式反應器（BWR )中，CRUD有可能會在PLFR 11之下端的四周累積。如 第三實施例所示，此特徵並不必然存在。 此外，可以僅某些PLFR 11藉由夾具33來予以固定 ，而其它PLFR 11則由其它已知的固定機構來予以固定。 【圖式簡單說明】 閱讀以下的描述’藉由實例並參考附圖’將可明瞭本 -22- 201234388 發明及其優點，其中： 圖1係依據本發明之BWR核燃料組成件的斜視槪圖 » Η 2係依據第一實施例的部分橫斷面視圖，說明用來 連接PLFR與BWR核燃料組成件的夾具； 圖3及4係圖2之夾具的斜視槪圖； 圖5係依據第二實施例之夾具的部分橫斷面視圖；以 及 圖6及7係分別依據第三及第四實施例的部分橫斷面 槪視圖’說明PLFR與BWR核燃料組成件基座之間的連 接。 【主要元件符號說明】 1 :核燃料組成件 2 :基座 3 :頭部 4 :燃料棒束 5 :水通道 6 :間隔柵 7 :燃料通道 9 :全長燃料棒 1 1 :部分長度燃料棒 13 :下部插塞 15 :柄部

-23- 201234388 1 8 :收歛部 27 :棒 33 :夾具 30 :殼座 3 6 :基座上部 39 :基座下部 42 :貫通孔的 44 :貫通孔的 45 :第一殼座 46 :第二殼座 47 :第三殼座 48 :第四殼座 49 :第五殼座 51 :鄰接面 53 :上支撐面 55 :下支撐面 58 :本體 61 :支撐突片 62 :支撐突片 69 :支撐突片 65 :支撐突片 67 :支撐突片 71 :第一部分 63 :本體的下 表面 表面 上部邊緣 下部邊緣 段 段 段 段 段 的自由端部 的彎曲部 的第一部分 的第二部分 的上端 部邊緣 -24 201234388 66:本體外圍表面 75 :開口部 77:彎曲部的下部表面 78 :彈性組合突片 81 :本體的上部邊緣 88:第四殼座段之周壁 86 :彈性組合突片的自由端部 9 1 :第三殼座段的周壁 9 4 :彈性固定突片 :2 0 :肩部 9 7:固定突片的頸縮部 1 0 0 :開口部 102:頸縮部之內表面 110:本體的長方形面 U2 :狹縫 130 :基座內的凹部 1 34 :殻座的周壁 132 :殻座的底部 136 :殼座的頂部 1 3 8 :周壁的頂緣 1 4 5 :夾件的底部 143 :鄰接面 1 4 1 :開口部 1 4 7 :夾件的腿部 -25 201234388 1 50 :頸縮部 1 5 5 : V形的彎折部 157:夾件的上自由端部 1 6 0 :貫通孔 162 :第一殻座段 164 :第二殼座段 166:第二殼座段的底部 168:第二殼座段的周壁 170:第一殼座段的周壁 172 :夾件的平坦底部 174 :夾件的腿部 1 7 6 :夾件的自由端 179:夾件的頸縮部 -26

Claims (1)

1. 201234388 七、申請專利範園： 1.—種用於沸水式反應器的核燃料組成件（1)，包 含：基座（2)、頭部（3)、及全長燃料棒（9)與部分 長度燃料棒（11)的燃料棒束（4)，該燃料棒束（4)從 該基座（2)向上且縱向地延伸到該頭部（3)，該核燃料 組成件（1 )包含至少一個夾具（3 3 )，用以將部分長度 燃料棒（11)的下部插塞（13)相對於該基座（2)而縱 向地固定，其特徵在於該夾具（33)爲配接於該基座（2 )的附加部件，該夾具（33 )藉由互補性組合機構的機械 性嚙合而被組裝於該基座（2)，以及該夾具（33)被嵌 入於設置在該基座（2)內的殼座（30)中。 2 ·如申請專利範圍第1項的核燃料組成件（1 )，其 中，該互補性組合機構包含第一及第二組合機構，該第一 組合機構係適以固定該夾具（3 3 )，以防止該夾具（3 3 ) 相對於該基座（2)而向上移位，該第二組合機構係適以 固定該夾具（33)，以防止該夾具（33)相對於該基座（ 2 )而向下移位。 3 ·如申請專利範圍第1或2項的核燃料組成件（1 ) ，其中，該殻座（30)爲從該基座（2)之上部表面（36 )延伸到該基座（2 )之下部表面（3 9 )的貫通孔。 4.如申請專利範圍第3項的核燃料組成件（1 )，其 中，該夾具（3 3 )允許冷卻劑經過該殻座（3 0 )且沿著該 部分長度燃料棒（11)之下端的流動。 5 ·如申請專利範圍第3或4項的核燃料組成件（1 ) -27- 201234388 ，其中，該夾具（33)包含支撐機構，適以接觸該部分長 度燃料棒（11)之該下部插塞（13)的一部分（18)，以 便將該部分長度燃料棒（11)的下部插塞（13)固持在離 該基座（2)之該下部表面（39) —段距離之處。 6.如申請專利範圍第5項的核燃料組成件（1 )，其 中，該支撐機構包含繞著該夾具（33)的縱軸（A)而有 角度地間隔開之支撐突片（61)，每一個支撐突片（61) 包含在該夾具（33)該縱軸（A)的方向上向內延伸之自 由端（62)，該支撐突片（61)之該自由端（62)定界一 開口部（75 )，該開口部（75 )用以收納該部分長度燃料 棒（11)之該下部插塞（13)的該部分（18)。 7 ·如申請專利範圍第2及6項的核燃料組成件（1 ) ，其中，該第二組合機構包含設置在該殼座（30)內的下 支撐面（55)，該支撐突片（61)被縱向地支撐於該下支 撐面（55 )上。 8 .如前述申請專利範圍之任一項連同申請專利範圍 第2項的核燃料組成件（1 )，其中，該第一組合機構包 含設置在該殻座（30)內的鄰接面（51)，及設置在夾具 (3 3 )上且包含向上延伸之自由端（8 6 )的彈性組合突片 (78 )，該鄰接面（5 1 )係適以與該彈性組合突片（78 ) 的該自由端（86)相嚙合。 9.如前述申請專利範圍任一項的核燃料組成件（1 ) ’其中，該夾具（33)包含彈性固定突片（94)，係繞著 該夾具（3 3 )的縱軸（A )而被有角度地間隔開，且適以 -28- 201234388 與設置在該部分長度燃料棒（11)之該下部插塞（13)上 的肩部（20)相嚙合，以防止該部分長度燃料棒（11)從 該基座（2 )脫離出。 1 〇.如申請專利範圍第6、8、及9項的核燃料組成件 (I) ，其中，該夾具（33)包含本體（58)，且其中， 該支撐突片（61)從該本體（58)的下部邊緣（63)向內 延伸，且該固定突片（94)與組合突片（78)從該本體（ 58)的上部邊緣（81)向外延伸。 1 1 ·如申請專利範圍第1 0項的核燃料組成件（1 )， 其中，在固定位置中，該支撐機構防止該部分長度燃料棒 (II) 進一步向下移動，該夾具（33)僅藉由該支撐突片 (61)和該固定突片（94)而與該部分長度燃料棒（11) 的該下部插塞（13)相接觸，該夾具（33)的內表面與該 部分長度燃料棒（11)之該下部插塞（13)的周圍表面之 間存在有徑向間隙，該間隙係位在該部分長度燃料棒（1 1 )之延伸於該等支撐突片（61)與該等固定突片（94)之 間的該部分中。 1 2.如申請專利範圍第1至3中任一項的核燃料組成 件（1 )，其中，該互補性組合機構包含該夾具（3 3 )之 支撐於該殼座（30)的底部Ο 32)上之中央實質平坦的 底座（145)，以及設置在該殼座（30)內的鄰接面（143 )，該鄰接面（143)係適以與該夾具（33)的上自由端 (1 5 7 )相嚙合。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項的核燃料組成件（1 ) ’ -29- 201234388 其中’該夾具（33)包含頸縮部（150)，其與該部分長 度燃料棒（H)之該下部插塞（IS)彈性地相嚙合，且適 以與設置在該部分長度燃料棒（11)之該下部插塞（13) 上的該肩部（2〇 )相協同配合。 -30-