TW202318447A - 改良棒束控制總成（ｒｃｃａ）及控制元件總成（ｃｅａ）之效能以減輕高通量區域中之護套應變的方法及裝置 - Google Patents

改良棒束控制總成（ｒｃｃａ）及控制元件總成（ｃｅａ）之效能以減輕高通量區域中之護套應變的方法及裝置 Download PDF

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Abstract

本揭示大致係關於在正常操作狀況及事故狀況期間用來改良棒束控制總成(RCCA)及/或控制元件總成(CEA)之效能，以減輕尤其在高通量區域中之護套應變的方法、裝置及系統。在各種態樣中，揭示一種粉末收集及阻擋裝置。該裝置可設置於RCCA及/或CEA之控制棒的上部及下部吸收器材料之間。該裝置可經組構以防止由該上部吸收器材料所產生之粉末傳遞至該控制棒之下部部分。在另一態樣中，可經由將軸向孔納入至頂部端塞延伸及/或底部端塞中來增加控制棒之充氣部體積。

Description

改良棒束控制總成(RCCA)及控制元件總成(CEA)之效能以減輕高通量區域中之護套應變的方法及裝置
本揭示大致係關於在正常操作狀況及事故狀況期間用來改良棒束控制總成(RCCA)及控制元件總成(CEA)之效能以減輕高通量區域中之護套應變的方法、裝置及系統。
一種結合燃料總成利用控制棒之常見配置可見於發證給McCarty等人之美國專利第8,483,346號(’346專利)及 發證給McCarty等人之美國專利第9,053,824號(’824專利)中。此專利顯示一種控制棒軸射架總成，其包括複數個控制棒及於其上端處支撐該等控制棒的軸射架結構。一典型棒束控制總成(RCCA)的一般結構繪示於圖1。將’346及’824專利之內容的整體以引用的方式併入本文供所有目的用，但僅在所併入內容與本揭示中所陳述之現有定義、陳述、或其他揭示材料不相衝突的程度上。
提供以下發明內容來幫助瞭解本文所揭示之態樣之一些獨特創新特徵，且不意圖作為完整描述。從全份說明書、申請專利範圍、及發明摘要的整體可獲得對各種態樣的全面性理解。
在各種態樣中，本文中揭示於正常操作狀況及/或事故狀況期間用來改良棒束控制總成(RCCA)及/或控制元件總成(CEA)之效能以減輕高通量區域中之護套應變的方法、裝置及系統。一種方法可包括將諸如粉末收集及阻擋裝置之裝置併入於RCCA及/或CEA之上部及下部吸收器材料之間。另一種方法可包括經由將軸向孔納入至頂部端塞中來增加充氣部體積。另一種方法可包括經由將軸向孔納入至底部端塞中及視情況於下部吸收器材料之底部中納入徑向溝槽以提供供氣體膨脹或產生用之流動通道來增加充氣部體積，從而確保下部吸收器材料不會阻擋底部端塞中之開口。
在各種態樣中，本文中揭示用來減輕護套應變之核反應器的棒束控制總成(RCCA)或控制元件總成(CEA)。
在各種態樣中，核反應器的棒束控制總成(RCCA)或控制元件總成(CEA)可包括改良RCCA之效能，以減輕護套應變，例如，於RCCA或CEA之高通量區域中之護套應變的裝置。
在各種態樣中，RCCA或CEA可包括：至少一個控制棒，其包括一護套管，該護套管包括一上部區段及一下部區段。在各種態樣中，該至少一個控制棒可包括一吸收器材料，其容置於該護套管內，該吸收器材料可包含容置於該護套管之該上部區段內的一上部吸收器材料及容置於該護套管之該下部區段內的一下部吸收器材料。該護套管亦可包括該裝置，其中該裝置設置於該護套管內介於該上部吸收器材料與該下部吸收器材料之間。
在各種態樣中，該控制棒可經組構成具有：介於該上部材料與該護套管之間的第一環形間隙；及介於該下部吸收器材料與護套管之間的第二環形間隙。在一具體例中，該第一環形間隙具有與該第二環形間隙之寬度相同的寬度。
在各種態樣中，該裝置可係一粉末收集及阻擋裝置。在一具體例中，該粉末收集及阻擋裝置可係設置於該護套管內及/或併入至該RCCA或該CEA之該護套中的該上部或該下部吸收器材料中。在一具體例中，該粉末收集及阻擋裝置可係設置於該護套內介於該上部與該下部吸收器材料之間。
在各種態樣中，該RCCA或該CEA可進一步包含併入至該上部吸收器材料中的一或多個粉末收集及阻擋裝置。在一具體例中，該一或多個粉末收集及阻擋裝置可沿該護套管之軸向長度或該至少一個控制棒均勻分佈於該上部吸收器材料中。各個粉末收集及阻擋裝置可經組構成分別收集於各個裝置上方產生之吸收器材料的粉末。該粉末可係於正常操作時間期間及/或於超出設計基礎(BDB)事故時間期間由該吸收器材料所產生。該裝置可經組構成減少該吸收器材料之該粉末積聚於該RCCA或該CEA之底部及/或該護套管之底端。在一具體例中，該一或多個粉末收集及阻擋裝置可沿該護套管或該至少一個控制棒之軸向長度均勻地或以不同間隔分佈於該上部吸收器材料中。
在各種態樣中，該RCCA或該CEA可進一步包含沿該護套管或該至少一個控制棒之軸向長度併入至且均勻地或以不同間隔分佈於該下部吸收器材料中的一或多個粉末收集及阻擋裝置。
在各種態樣中，該RCCA或該CEA可進一步包含：併入至該護套管內之該上部吸收器材料中的至少一個粉末收集及阻擋裝置；及併入至該護套管內之該下部吸收器材料中的至少一個粉末收集及阻擋裝置。
在各種態樣中，該RCCA或該CEA可包含併入至該護套管內之該吸收器材料中的多個粉末收集及阻擋裝置，且可沿該護套管或該至少一個控制棒之軸向長度均勻地或以不同間隔分佈。
在各種態樣中，該粉末收集及阻擋裝置可包含間隔件及環帶彈簧(garter spring)。在一具體例中，該間隔件係經組構以固持該環帶彈簧，於該上部與該下部吸收器材料之間提供一乘載面，及提供一用來收集由該上部吸收器材料所產生之粉末的開放軸向空間。在一具體例中，為補償該護套管的熱及輻照膨脹及歸因於外部壓力的護套滑落(creep down)，環帶彈簧的向外力使環帶彈簧緊密地抵靠護套的內壁，以防止粉末於護套中在該環帶彈簧的外部下落。
在各種態樣中，該環帶彈簧可具有緊密間隔的彈簧圈，其經組構以防止粉末於該護套管中下落，例如自該護套之該上部區段下落至該下部區段，但不會阻止回填氣體及於輻照期間產生的氣體移動通過該控制棒。
在各種態樣中，該環帶彈簧可具有一粗的彈簧圈間距，其過於粗而不能阻擋粉末。在一具體例中，該粉末收集及阻擋裝置可進一步包含一細網篩。該環帶彈簧係經組構以使篩網緊密地抵靠該護套管之內壁來防止於篩網與護套管之內壁之間形成間隙，及因此防止粉末於護套管中下落，例如，於環帶彈簧或篩網之外側上自護套管之上部區段下落至下部區段。
在各種態樣中，該粉末收集及阻擋裝置進一步包括經組構以插入於該環帶彈簧之頂部的篩網，且該環帶彈簧係經組構以使篩網緊密地抵靠護套管的內壁來防止於篩網與護套管的內壁之間形成間隙。
在各種態樣中，篩網具有緊密匹配護套管之內徑的直徑，及足夠細以防止粉末通過的篩孔尺寸。
在各種態樣中，上部吸收器材料係陶瓷吸收器材料。
在各種態樣中，上部吸收器材料係碳化硼(B 4C)。
在各種態樣中，下部吸收器材料係陶瓷吸收器材料。
在各種態樣中，下部吸收器材料係碳化硼(B 4C)。
在各種態樣中，間隔件係由包含304不銹鋼、鎳基合金、英高鎳(Inconel)625、英高鎳718、陶瓷吸收器材料、及B 4C吸收器材料中之至少一者的材料製成。
在各種態樣中，環帶彈簧係由包含304不銹鋼、鎳基合金、英高鎳625、及英高鎳718中之至少一者的材料製成。
在各種態樣中，篩網係由包含304不銹鋼、鎳基合金、英高鎳625、及英高鎳718中之至少一者的材料製成。
在各種態樣中，本文中揭示一種用來減輕護套應變之核反應器的棒束控制總成(RCCA)或CEA。在各種態樣中，該RCCA或該CEA可包含：至少一個控制棒。該至少一個控制棒包括:一護套管，該護套管具有一上端及一下端；一吸收器材料，其容置於該護套管內；一彈簧，其設置於該護套管內在該吸收器材料上方。在一些態樣中，該彈簧於該吸收器材料上方形成一充氣部，且其中該充氣部包含一充氣部體積。在一些態樣中，於該護套管內及該吸收器材料周圍形成一充氣部區域，其中該充氣部區域具有一充氣部體積。該RCCA及/或該CEA可進一步包含：一底部端塞，其經組構以附接至該護套管之該下端；一頂部端塞，其經組構以附接至該護套管之該上端；及一進入該頂部端塞中之軸向孔，其中進入該頂部端塞中之該軸向孔增加該充氣部體積。
在各種態樣中，本文中揭示一種用來減輕護套應變之核反應器的棒束控制總成(RCCA)或CEA。在各種態樣中，該RCCA可包含：至少一控制棒。在各種態樣中，該控制棒可包括:一護套管，其包括一上端及一下端；一吸收器材料，其容置於該護套管內；及一充氣部區域，其形成於該護套管內及該吸收器材料周圍，其中該充氣部區域具有一充氣部體積。在各種態樣中，該RCCA及/或該CEA可進一步包含：一底部端塞，其經組構以附接至該護套管之該下端；其中該底部端塞包含經組構以增加該充氣部體積之一軸向孔。
在各種態樣中，鄰近該護套管之該下端之該吸收器材料的一部分可包括形成於其中之徑向溝槽，其中該徑向溝槽經組構以容許氣體流動至該軸向孔中。在一些態樣中，於該下部吸收器材料之底部中的徑向溝槽可提供供氣體膨脹或產生用之流動通道，以確保該下部吸收器材料不阻擋該底部端塞中之開口。
在各種態樣中，本文中揭示一種用來減輕護套應變之核反應器的控制元件總成(CEA)。在各種態樣中，該控制元件總成(CEA)可包括前文所揭示之棒束控制總成(RCCA)之一或多個、或所有特徵。
在各種態樣中，本文中揭示一種用於減輕核反應器之RCCA或CEA中之護套應變的方法。在各種態樣中，該方法可包括：提供該RCCA或該CEA，其中該RCCA或該CEA包括前文所揭示之該RCCA或CEA之一或多個、或所有特徵。
在各種態樣中，該RCCA或該CEA可包括：至少一個控制棒，其包括：一護套，其包括一上部區段及一下部區段；一上部吸收器材料，其容置於該護套之該上部區段內，一下部吸收器材料，其容置於該護套之該下部區段內。該方法可進一步包括將一裝置併入至該護套內介於該上部及該下部吸收器材料之間。在各種態樣中，該裝置可係一粉末收集及阻擋裝置。在各種態樣中，該粉末收集及阻擋裝置可包括：一間隔件；及一環帶彈簧。在各種態樣中，該間隔件固持該環帶彈簧，於該上部及該下部吸收器材料之間提供一乘載面，及提供用於收集於正常操作狀況及事故狀況期間產生之該上部吸收器材料之粉末的一開放軸向空間。在各種態樣中，該環帶彈簧之向外力使該間隔件及該環帶彈簧緊密地抵靠該護套之一內壁，以防止粉末於該環帶彈簧之外部自該護套之該上部區段傳遞至該下部區段。在各種態樣中，該環帶彈簧具有緊密間隔的彈簧圈，且防止粉末自該護套之該上部區段傳遞至該下部區段，但不會阻止回填氣體及於輻照期間產生的氣體移動通過該控制棒。
在各種態樣中，該至少一個控制棒係經組構成具有介於該上部吸收器材料與該護套之一內壁之間的一環形空間間隙；及介於該下部吸收器材料與該護套之該內壁之間的相同環形空間間隙。在各種態樣中，此等空間間隙可提供足夠的空間供包括該等上部及下部吸收器材料之該等吸收器材料的熱及輻照膨脹用。
在各種態樣中，該方法可進一步包括將一或多個該等粉末收集及阻擋裝置併入至該護套之該上部區段內的該上部吸收器材料中。
在各種態樣中，該方法可進一步包括將一或多個該等粉末收集及阻擋裝置併入至該護套之該下部區段內的該下部吸收器材料中。
在各種態樣中，該方法可進一步包括使該等粉末收集及阻擋裝置沿該護套之一軸向長度均勻地分佈於該吸收器材料中。
在各種態樣中，本文中揭示一種用來減輕棒束控制總成(RCCA)或CEA中之護套應變的方法。在各種態樣中，該方法可包括：提供該棒束控制總成(RCCA)或該CEA，該RCCA或該CEA包含：至少一個控制棒，其包括一護套，該護套具有一上端及一下端；一吸收器材料，其容置於該護套內；一彈簧，其容置於該護套內；及一充氣部，其容置於該護套內且進一步容置於該彈簧內。在各種態樣中，該RCCA或該CEA可進一步包含：一底部端塞，其經組構以附接至該護套之該下端；及一頂部端塞，其經組構以附接至該護套之該上端。在各種態樣中，該方法可包括將一軸向孔納入至該頂部端塞中，其中進入該頂部端塞中之該軸向孔增加該RCCA或該CEA之充氣部體積。
在各種態樣中，本文中揭示一種用來減輕棒束控制總成(RCCA)或CEA中之護套應變的方法。在各種態樣中，該方法可包括：提供該棒束控制總成(RCCA)或該CEA，該RCCA或該CEA包含：至少一個控制棒，其包括一護套，該護套具有一上端及一下端；一吸收器材料，其容置於該護套內；一彈簧，其容置於該護套內；及一充氣部，其容置於該護套內且進一步容置於該彈簧內。在各種態樣中，該RCCA或該CEA可進一步包含：一底部端塞，其經組構以附接至該護套之該下端；及一頂部端塞，其經組構以附接至該護套之該上端。在各種態樣中，該方法可包括將一軸向孔納入至該底部端塞中，其中進入該底部端塞中之該軸向孔增加該RCCA或該CEA之充氣部體積。
在各種態樣中，該方法可包括將徑向溝槽納入至該吸收器材料之底部中，以提供供氣體膨脹或產生用之流動通道，來確保該下部吸收器不會阻擋該底部端塞中之開口。
在各種態樣中，本文中揭示一種用來減輕核反應器之控制元件總成(CEA)中之護套應變的方法。在各種態樣中，用來減輕控制元件總成(CEA)中之護套應變的方法可包括前文所揭示之用來減輕棒束控制總成(RCCA)之護套應變之方法的一或多個、或所有特徵。
前文所揭示之方法、裝置及系統可使用於核反應器，諸如水冷式核反應器、輕水反應器(LWR)、重水反應器(HWR)、壓水式反應器(PWR)、沸水反應器(BWR)、超臨界水反應器(SCWR)等等中。
在參考隨附圖式考慮以下實施方式及所附申請專利範圍之後，本發明之此等及其他目標、特徵及特性，以及結構之相關元件的操作方法及功能以及部件組合及製造經濟性將變得更顯而易見，以下實施方式、所附申請專利範圍及隨附圖式皆形成本說明書之一部分，其中相同參考標號在各圖中指代對應部件。然而，應明確地理解，圖式係僅出於說明及描述之目的，且並不意欲作為本發明之限制的一定義。
本申請案根據35 U.S.C. § 120主張2021年6月21日提出申請標題為「改良棒束控制總成(RCCA)及控制元件總成(CEA)之效能以減輕高通量區域中之護套應變的方法及裝置(METHODS AND DEVICES TO IMPROVE PERFORMANCES OF RCCA AND CEA TO MITIGATE CLAD STRAIN IN THE HIGH FLUENCE REGION)」之美國專利申請案序號17/353,016的權益及優先權，該案之內容以全文引用的方式併入本文。
闡述大量特定細節以提供對如本揭示中所描述且隨附圖式中所說明之態樣的整體結構、功能、製造及使用的徹底理解。尚未詳細地描述熟知操作、組件及元件以免混淆本說明書中所描述之態樣。讀者將理解，本文中所描述及說明之態樣為非限制性實例，且因此可瞭解，本文中所揭示之特定結構及功能細節可為代表性及說明性的。可在不脫離申請專利範圍之範疇的情況下對其進行變化及改變。此外，應理解，諸如「向前」、「向後」、「左」、「右」、「向上」、「向下」、「頂部」、「底部」、「上部」、「下部」、及類似者之術語為方便用語，且不應被解釋為限制性術語。在以下描述中，貫穿圖式之若干視圖，相同參考字符指代相同或對應部件。
在詳細解釋文中揭示之各種態樣之前，應注意，說明性實例在應用或使用上不限於隨附圖式及描述中所揭示之細節。應瞭解，說明性實例可經實施或併入於其他態樣、變化及修改中，且可以各種方式實踐或進行。另外，除非另有指示，否則出於為了方便讀者而描述說明性實例之目的且非出於其限制之目的來選擇本文中所使用之術語及表述。
現參照圖式，及特別參照圖1，其顯示核反應器燃料總成的立面圖，該核反應器燃料總成以按透視法縮小的垂直形式呈現且大致以數字 10指示。作為使用於PWR中之類型，燃料總成 10基本上包括用來將總成支撐於反應器(未圖示)之核心區域中之下方核心板(未圖示)上的下端結構或底部噴嘴 12，及自底部噴嘴 12向上突出之若干個縱向延伸的導管或套管 14。總成 10進一步包括沿導引套管 14軸向間隔之複數個橫向格柵 16及橫向間隔且由格柵 16支撐之細長燃料棒 18的組織陣列。此外，總成 10具有定位於其中心之儀器管 20及可移除地附接至導引套管 14之上端的上端結構或頂部噴嘴 22，以形成能夠以習知方式操縱而不會損壞總成部件的整體總成。
如前所述，於總成 10中呈其陣列形式之燃料棒 18係藉由沿燃料總成長度間隔之格柵 16彼此保持呈間隔關係。各燃料棒 18包括核燃料丸粒 24且棒的相對端經上部及下部端塞 26、 28封閉，以使棒隔絕密封。通常，將充氣部彈簧 30設置於上部端塞 26與丸粒 24之間，以使丸粒於燃料棒 18內維持緊密、堆疊關係。由可裂材料構成的燃料丸粒 24負責產生核反應器的反應功率。使液體減速劑/冷卻劑諸如水、或含硼的水向上泵送通過核心之燃料總成，以擷取於其中產生的熱來產生有用的功。
圖2及3提供圖1中所顯示類型且大致以元件符號 32指示之習知控制棒軸射器總成的額外視圖。於其之基本組件中，控制總成 32包括複數個控制棒 34及於其上端處支撐控制棒的軸射器結構 36。軸射器結構 36以與導引套管 14相匹配的型態固持控制棒 34，其等被調適成插入通過頂部噴嘴 22及向下通過PWR燃料總成 10的導引套管 14。軸射器結構 36連接至一控制機制(未圖示)，該控制機制可以已知方式操作來移動控制棒 34而調節核心功率。
在一典型構造中，控制總成 32之各控制棒 34由其中設置有中子吸收材料的細長金屬護套管 38及附接於護套管 38之相對端用來將吸收器材料密封於其中之上部及下部端塞 40、 42構成。控制總成 32之軸射器結構 36通常包括支撐於中心輪轂 46上且環繞中心輪轂 46於周圍間隔的複數個徑向延伸錨爪或葉片 44。圓柱形的控制棒連接指狀物 48安裝至葉片 44且由葉片 44支撐。一些葉片 44僅具有單個附接於其上的連接指狀物 48，而其他葉片 44具有與其相關聯之一間隔對的連接指狀物 48。
在本揭示之一態樣中，文中揭示一種RCCA及CEA，其具有介於上部與下部吸收器材料之間的粉末收集及阻擋裝置，以減輕高通量區域中之護套應變。
用於耐事故燃料(ATF)之核反應器的棒束控制總成(Rod cluster control assemblies (RCCAs))必需耐受由超出設計基礎(BDB)事故所產生之溫度，該溫度顯著高於正常操作期間所經受的溫度。此等溫度對RCCAs而言過高，以致無法納入銀-銦-鎘合金 (Ag-In-Cd)作為通常使用的吸收器材料，因Ag-In-Cd之熔化溫度低於BDB事故期間所經受到的溫度。
亦使用陶瓷材料作為RCCA吸收器材料。混合式RCCAs於RCCA之上方區段(RCCA之最低通量區域)中使用碳化硼(B 4C)材料。然而，Ag-In-Cd材料仍被使用於下部區段(RCCA之最高通量區域)，其由於護套龜裂的問題而具有以上指出的熱限制。
製造用於燃燒工程設備的控制元件總成(Control element assemblies (CEAs))，該設備具有位於CEA之上部區段(最低通量區域)及下部區段(CEA之最高通量區域)兩者中的碳化硼(B 4C)材料。然而，由於聚集於CEA棒底部之來自B 4C吸收器材料的粉末而存在操作問題。粉末減小護套與吸收器材料之間的有效間隙，因此沒有足夠的空間供 B 4C吸收器材料之熱及輻照膨脹用。此造成護套應變，及最終造成於正常操作期間的護套龜裂。
然而，B 4C吸收器材料將符合BDB溫度要求，因此一種防止粉末積聚於靠近RCCA底部之高通量區域中的方式將為B 4C丸粒提供足夠的空間來適應熱及輻照成長，而沒有過度的護套應變。此可容許用於ATF計畫之高溫(HT) RCCA用B 4C來取代高通量下部區域中的Ag-In-Cd吸收器材料。
粉末收集及阻擋裝置(圖4及5)防止來自控制棒之上部區段的B 4C粉末積聚於高通量下部區段中，因此B 4C熱及輻照成長所需的環形間隙不受到限制。
在各種態樣中，於圖4A及4B中顯示RCCA或CEA的控制棒。圖4A顯示控制棒100，其包含護套110、護套110內之吸收器材料120、粉末收集及阻擋裝置150、及下部端塞116。護套110包括上部區段112及下部區段114。粉末收集及阻擋裝置150係經組構以附接至護套110之內壁。圖4B繪示護套110內之粉末收集及阻擋裝置150的橫截面圖。
在各種態樣中，圖5A及5B中顯示RCCA或CEA之控制棒的部分與粉末收集及阻擋裝置150之細部。圖5A及5B顯示控制棒100之部分與護套110內之粉末收集及阻擋裝置150，且進一步顯示粉末收集及阻擋裝置150之細部。控制棒100包括：護套110，其包括上部區段112及下部區段114；吸收器材料，其包括容置於護套110之上部區段112中之上部吸收器材料(上部B 4C丸粒)122及容置於護套之下部區段114中之下部吸收器材料(下部B 4C丸粒)124；及粉末收集及阻擋裝置150。控制棒100係經組構以具有介於吸收器材料(B 4C丸粒)120(122、124)與護套110(112、114)間之環形空間間隙或環形開放空間(未圖示)，以適應來自吸收器材料(B 4C丸粒)120及/或護套110之熱及輻照成長的應變。
再次參照圖5A及5B，粉末收集及阻擋裝置150包括間隔件156、環帶彈簧152及視需要之細篩網154。間隔件156固持環帶彈簧152，提供介於上部吸收器區段122與下部吸收器區段124之間的承載面，及提供用於B 4C粉末收集之開放軸向空間。具有緊密間隔彈簧圈之環帶彈簧152阻止粉末自上部B 4C吸收器區段122傳遞至下部B 4C吸收器區段124，但不阻止回填氣體及於輻照期間產生之氣體移動通過棒。如彈簧圈間距過粗而無法阻擋粉末，則可包括細網篩154。為補償護套110的熱及輻照膨脹及歸因於外部壓力的護套滑落，環帶彈簧152的向外力使其緊密地抵靠護套110的內壁，以防止粉末於環帶彈簧152的外部傳遞。如需要篩網154，則環帶彈簧152係經組構以使篩網154緊密地抵靠護套110之內壁來防止形成間隙。
可將若干個粉末收集及阻擋裝置使用於控制棒中之不同的軸向位置，以防止環形開放空間經粉末填充。然而，如環形開放空間填充且粉末開始封閉護套與上部吸收器材料區段之間的環形空間間隙，則於護套之粉末收集及阻擋裝置上方之棒之上部區段中的通量應足夠低，以適應來自B 4C熱及輻照成長的應變。
間隔件156可係不鏽鋼，或者如吸收器材料堆疊中之軸向間隙的存在不符合核要求，則可能係B 4C材料。
由於用於ATF之RCCAs或CEAs必需承受由BDB事故所產生之溫度(其顯著高於在正常操作期間所經受的溫度)，因而此新穎方法對於如HT RCCA或CEA之發展中的產物係有益的。此等溫度對於RCCAs或CEAs併入通常使用的Ag-In-Cd吸收器材料來說為過高，因為Ag-In-Cd之熔化溫度低於在BDB期間所經受的溫度。
於RCCAs及CEAs之尖端區域中的膨脹在過去已成問題。使用B 4C吸收器材料之當前的混合式RCCA及CEA設計於控制棒之下部區段中納入Ag-In-Cd吸收器材料，以適應具有最高通量之區域中的膨脹。然而，RCCAs或CEAs先前納入B 4C丸粒在尖端處包裹於「金屬氈」中，以防止B 4C粉末遷移及提供將吸收B 4C膨脹而不使護套應變之可壓碎物質的設計。雖然該設計提供與僅B 4C丸粒相比之下的改良，但其不如原來所想及於經歷龜裂之一些設備中之控制棒般地有效。
如圖4及5所示之粉末收集及阻擋裝置的優點係其經由具有防止於丸粒與護套間之環形區中形成間隙之環帶彈簧來捕獲且阻擋粉末移入至控制棒之下部區段中，從而適應最高通量區域中之吸收器膨脹。如彈簧過粗而無法阻擋粉末，則可併入細篩網(圖4及5)。
如以上所揭示，用於ATF之RCCAs或CEAs必需承受由BDB事故所產生之溫度，其顯著高於在正常操作期間所經受的溫度。此等溫度對於RCCAs或CEAs併入通常使用的Ag-In-Cd吸收器材料來說為過高，因為Ag-In-Cd之熔化溫度低於在BDB期間所經受的溫度。
如B 4C之陶瓷材料將符合BDB溫度要求。然而，對於具有所有B 4C材料的RCCAs或CEAs而言，存在關於護套龜裂的操作問題。此係由於來自RCCAs或CEAs之上部區段的B 4C粉末積聚於靠近RCCAs或CEAs底部的最高通量區域中，從而阻擋供B 4C熱及輻照成長所需的環形間隙。
粉末收集及阻擋裝置對於如用於ATF計畫之HT RCCA或HT CEAs之發展中的新穎產物係有益的，因其藉由阻擋陶瓷粉末填充護套與丸粒間之環形間隙而減輕高通量下部區域中之護套應變。
考慮用其他材料來替代Ag-In-Cd，且粉末收集及阻擋裝置有利於任何陶瓷吸收器材料。然而，如可利用具有廣泛西屋(Westinghouse)PWR操作經驗之如B 4C之材料，則可藉由無需測試及表徵新穎材料而顯著地避開成本。另外，亦可避免將新穎材料納入反應器操作中的相關風險。
在本揭示之另一態樣中，文中揭示一種RCCA或CEA，其包括具有增加充氣部體積之端塞延伸。
RCCA或CEA控制棒納入充氣部區域，以提供供因輻照及熱膨脹所引起之吸收器材料成長用的體積。充氣部亦提供供氣體在操作溫度下膨脹用的體積。氣體係於製造期間引入或當吸收器材料經輻照時產生。另外，充氣部亦供吸收器材料之膨脹用，因此如任何吸收器材料因與事故相關之高溫而熔化，將不會有護套損壞。
起始充氣部體積係由護套及吸收器材料之幾何形狀所固定，且於操作期間因吸收器之輻照及熱膨脹而減小。因此，增加充氣部體積之方法有益於RCCA或CEA操作。
如圖6所示，充氣部體積可經由將軸向孔210納入至頂部端塞212中而增加。該設計適用於經設計來提供最大可能充氣部體積的新穎RCCAs或CEAs，及需要額外充氣部體積而不需修改關於充氣部彈簧及管之現有既存設計之現有RCCAs或CEAs。
參照圖6，其繪示RCCA或CEA之部分控制棒200。控制棒200包含護套202、位於護套202內之吸收器材料204、經組構以附接至護套202之頂部端塞延伸212、納入至頂部端塞延伸212中之軸向孔210、位於護套202內之彈簧206、及位於護套202內並且進一步位於彈簧206內之充氣部208。充氣部208及彈簧206係經組構成位於吸收器材料204之頂部。
起始充氣部體積係由護套及吸收器材料之幾何形狀所固定，且於操作期間因吸收器材料之輻照及熱膨脹而減小。因此，增加充氣部體積之方法有益於RCCA或CEA操作。具有圖6所示之控制棒的RCCA或CEA經由將軸向孔納入至頂部端塞中而增加充氣部體積及因此具有優於傳統RCCAs或CEAs的優勢。
以上所揭示的新穎方法有益於如高溫RCCA或CEA之發展中的新穎產物，因此等產物將需要儘可能多的充氣部體積供吸收器材料由於在BDB事故狀況期間所經受之高溫造成的可能熔化用。
在本揭示之另一態樣中，文中揭示一種包括具有增加充氣部體積之底部端塞及具有徑向流動通道之下部區段吸收器材料的RCCA或CEA。
許多公用設施對靈活的功率操作(FPO)或負載跟隨操作感興趣，其需要控制棒更深地插入活性燃料核心中持續更長時段，從而由於額外的吸收器輻照成長而導致較典型基本負載操作小的充氣部。因此，由於新穎方法提供額外充氣部體積而不需修改關於充氣部彈簧及管之既存操作設計，所以其對現有產物亦係有益的。
RCCA或CEA控制棒納入充氣部區域來提供供吸收器材料因輻照及熱膨脹所引起之成長用的體積。充氣部亦提供供氣體在操作溫度下膨脹用的體積。氣體係於製造期間引入或當吸收器材料經輻照時產生。另外，充氣部亦供吸收器材料之膨脹用，因此如任何吸收器材料因與BDB事故相關之高溫而熔化，將不會有護套損壞。
起始充氣部體積係由護套及吸收器材料之幾何形狀所固定，且於操作期間因吸收器材料之輻照及熱膨脹而減小。因此，增加充氣部體積之方法有益於RCCA或CEA操作。
如圖7、8A及8B所示，充氣部體積可經由將軸向孔308納入至底部端塞310中而增加體積。該設計適用於經設計來提供最大可能充氣部體積的新穎RCCAs或CEAs，及需要額外充氣部體積而不需修改關於充氣部彈簧及管之既存設計之現有RCCAs或CEAs。
現參照圖7及8A及8B，其繪示RCCA或CEA之部分控制棒300。控制棒300包含護套302、於吸收器材料304之底部中具有徑向溝槽306之吸收器材料304、具有經納入至底部端塞310中之軸向孔308之經組構以附接至護套302之底部端塞310。
圖7及8A及8B中顯示之方法經由將軸向孔308納入至底部端塞310中而增加充氣部體積。此外，可視需要將徑向溝槽306包括於下部區段吸收器材料304之底部中，以提供供氣體膨脹或產生用之流動通道，來確保下部區段吸收器材料不會阻擋底部端塞中之開口，如圖7及8A及8B中顯示。
起始充氣部體積係由護套及吸收器材料之幾何形狀所固定，且於操作期間因吸收器材料及/或護套之輻照及熱膨脹而減小。因此，增加充氣部體積之方法有益於RCCA或CEA操作。圖7及8A及8B中顯示之方法經由將軸向孔納入至底部端塞中而增加充氣部體積。
此新穎方法可有益於如高溫RCCA或CEA之發展中的新穎產物，因此等產物將需要儘可能多的充氣部體積供吸收器材料由於在BDB事故狀況期間所經受之高溫造成的可能熔化用。
許多公用設施對靈活的功率操作(FPO)或負載跟隨操作感興趣，其需要控制棒更深地插入活性燃料核心中持續更長時段，從而由於額外的吸收器輻照成長而導致較典型基本負載操作小的充氣部。因此，由於新穎方法提供額外充氣部體積而不需修改關於充氣部彈簧及管之既存操作設計，所以其對現有產物亦係有益的。
在各種態樣中，文中揭示在正常操作狀況及事故狀況期間用來改良棒束控制總成(RCCA)及/或控制元件總成(CEA)之效能以減輕高通量區域中之護套應變的方法、裝置及系統。一種方法可包括將諸如粉末收集及阻擋裝置之裝置併入於RCCA及/或CEA之上部及下部吸收器材料之間。另一種方法可包括經由將軸向孔納入至頂部端塞中來增加充氣部體積。另一種方法可包括經由將軸向孔納入至底部端塞中及視情況於下部吸收器材料之底部中納入徑向溝槽以提供供氣體膨脹或產生用之流動通道來增加充氣部體積，從而確保下部吸收器材料不會阻擋底部端塞中之開口。
在各種態樣中，文中揭示用來減輕護套應變之核反應器的棒束控制總成(RCCA)。
在各種態樣中，核反應器的棒束控制總成(RCCA)或CEA可包括改良RCCA或CEA之效能，以減輕護套應變，例如，於RCCA或CEA之高通量區域中之護套應變的裝置。
在各種態樣中，RCCA或CEA可包括：至少一個控制棒，其包括一護套，該護套包括一上部區段及一下部區段。在各種態樣中，該至少一個控制棒可包括一吸收器材料，其容置於該護套內，該吸收器材料包含容置於該護套之該上部區段內的一上部吸收器材料及容置於該護套之該下部區段內的一下部吸收器材料；及該裝置。在一具體例中，該裝置可容置於該護套內。
在各種態樣中，該控制棒可經組構成具有：介於該上部材料與該護套之間的第一空間間隙或環形間隙；及介於該下部吸收器材料與護套之間的第二空間間隙或環形間隙。在一具體例中，該第一空間間隙係與該第二空間間隙相同。此等環形空間間隙可提供足夠的空間供包括該等上部及下部吸收器材料之該等吸收器材料的熱及輻照膨脹用。
在各種態樣中，該裝置可係一粉末收集及阻擋裝置。在一具體例中，該粉末收集及阻擋裝置可係容置於護套內且併入至該RCCA或CEA之該護套中的該上部或該下部吸收器材料中。在一具體例中，該粉末收集及阻擋裝置可係容置於該護套內介於該上部與該下部吸收器材料之間。
在各種態樣中，該RCCA或CEA可進一步包含併入至該上部吸收器材料中的一或多個粉末收集及阻擋裝置。在一具體例中，該一或多個粉末收集及阻擋裝置可沿該護套或該至少一個控制棒之軸向長度均勻分佈於該上部吸收器材料中。各個粉末收集及阻擋裝置分別收集於RCCA或CEA之正常操作時間期間以及於超出設計基礎(BDB)事故時間期間於各個裝置上方產生之吸收器材料的粉末，以減少該吸收器材料之該粉末積聚於該護套之底端。在一具體例中，該一或多個粉末收集及阻擋裝置可沿該護套或該至少一個控制棒之軸向長度均勻地或以不同間隔分佈於該上部吸收器材料中。
在各種態樣中，該RCCA或CEA可進一步包含沿該護套或該至少一個控制棒之軸向長度併入至且均勻地或以不同間隔分佈於該下部吸收器材料中的一或多個粉末收集及阻擋裝置。
在各種態樣中，該RCCA或CEA可進一步包含：併入至該護套內之該上部吸收器材料中的至少一個粉末收集及阻擋裝置；及併入至該護套內之該下部吸收器材料中的至少一個粉末收集及阻擋裝置。
在各種態樣中，該RCCA或CEA可包含併入至該護套內之該吸收器材料中的多個粉末收集及阻擋裝置，且可沿該護套或該至少一個控制棒之軸向長度均勻地或以不同間隔分佈。
在各種態樣中，該粉末收集及阻擋裝置可包含：間隔件及環帶彈簧。在一具體例中，該間隔件係經組構以固持該環帶彈簧，於該上部與該下部吸收器材料之間提供一乘載面，及提供一用來收集於該RCCA或CEA之正常操作狀況以及事故狀況期間產生之該上部吸收器材料之粉末的一開放軸向空間。在一具體例中，為補償該護套的熱及輻照膨脹及歸因於外部壓力的護套滑落，環帶彈簧的向外力使環帶彈簧緊密地抵靠護套的內壁，以防止粉末於護套中在該環帶彈簧的外部下落。
在各種態樣中，該環帶彈簧可具有緊密間隔的彈簧圈且防止粉末沿該護套下落，例如自該護套之該上部區段下落至該下部區段，但不會阻止回填氣體及於輻照期間產生的氣體移動通過該控制棒。
在各種態樣中，該環帶彈簧可具有一粗的彈簧圈間距，其過於粗而不能阻擋粉末。在一具體例中，該粉末收集及阻擋裝置可進一步包含一細網篩。該環帶彈簧係經組構以使篩網緊密地抵靠該護套之內壁來防止於篩網與護套之內壁之間形成間隙，及因此防止粉末沿護套下落，例如，於環帶彈簧或篩網之外側上自護套之上部區段下落至下部區段。
在各種態樣中，該粉末收集及阻擋裝置進一步包括經組構以插入於該環帶彈簧之頂部上的篩網，且該環帶彈簧係經組構以使篩網緊密地抵靠護套的內壁來防止於篩網與護套的內壁之間形成間隙。
在各種態樣中，篩網具有緊密匹配護套之內徑的直徑，及足夠細以防止粉末通過的篩孔尺寸。
在各種態樣中，上部吸收器材料係陶瓷吸收器材料。
在各種態樣中，上部吸收器材料係碳化硼(B 4C)。
在各種態樣中，下部吸收器材料係陶瓷吸收器材料。
在各種態樣中，下部吸收器材料係碳化硼(B 4C)。
在各種態樣中，間隔件係由選自由304不銹鋼、鎳基合金、英高鎳625、英高鎳718、陶瓷吸收器材料、及B 4C吸收器材料組成之群之材料製成。
在各種態樣中，環帶彈簧係由選自由304不銹鋼、鎳基合金、英高鎳625、及英高鎳718組成之群之材料製成。
在各種態樣中，篩網係由選自由304不銹鋼、鎳基合金、英高鎳625、及英高鎳718組成之群之材料製成。
在各種態樣中，本文中揭示一種用來減輕護套應變之核反應器的棒束控制總成(RCCA)或CEA。在各種態樣中，該RCCA或CEA可包含：至少一個控制棒。該至少一個控制棒包括:一護套，該護套具有一上端及一下端；一吸收器材料，其容置於該護套內；一彈簧，其容置於該護套內；及一充氣部，其容置於該護套內且進一步容置於該彈簧內。該RCCA或CEA可進一步包含：一底部端塞，其經組構以附接至該護套之該下端；一頂部端塞，其經組構以附接至該護套之該上端；及一進入該頂部端塞中之軸向孔，其中進入該頂部端塞中之該軸向孔增加該RCCA或CEA之充氣部體積。
在各種態樣中，本文中揭示一種用來減輕護套應變之核反應器的棒束控制總成(RCCA)或CEA。在各種態樣中，該RCCA或該CEA可包含：至少一控制棒。在各種態樣中，該控制棒可包括:一護套，其包括一上端及一下端；一吸收器材料，其容置於該護套內；一彈簧，其容置於該護套內；及一充氣部，其容置於該護套內且進一步容置於該彈簧內。在各種態樣中，該RCCA或該CEA可進一步包含：一底部端塞，其經組構以附接至該護套之該下端；一頂部端塞，其經組構以附接至該護套之該上端；及一進入該底部端塞中之軸向孔，其中進入該底部端塞中之該軸向孔增加該充氣部之體積。
在各種態樣中，該棒束控制總成(RCCA)或該CEA可進一步包括位於該下部吸收器材料之底部中的徑向溝槽，以提供供氣體膨脹或產生用之流動通道來確保該下部吸收器材料不會阻擋該底部端塞中之開口。
在各種態樣中，本文中揭示一種用來減輕護套應變之核反應器的控制元件總成(CEA)。在各種態樣中，該控制元件總成(CEA)可包括前文所揭示之棒束控制總成(RCCA)之一或多個、或所有特徵。
在各種態樣中，本文中揭示一種用於減輕核反應器之棒束控制總成(RCCA)或CEA中之護套應變的方法。在各種態樣中，該方法可包括：提供該棒束控制總成(RCCA)或CEA。在各種態樣中，該RCCA包括前文所揭示之該RCCA或該CEA之一或多個、或所有特徵。
在各種態樣中，該RCCA或該CEA可包括：至少一個控制棒，其包括：一護套，其包括一上部區段及一下部區段；一上部吸收器材料，其容置於該護套之該上部區段內，一下部吸收器材料，其容置於該護套之該下部區段內。該方法可進一步包括將一裝置併入至該護套內介於該上部及該下部吸收器材料之間。在各種態樣中，該裝置可係一粉末收集及阻擋裝置。在各種態樣中，該粉末收集及阻擋裝置可包括：一間隔件；及一環帶彈簧。在各種態樣中，該間隔件固持該環帶彈簧，於該上部及該下部吸收器材料之間提供一乘載面，及提供用於收集於正常操作狀況及事故狀況期間產生之該上部吸收器材料之粉末的一開放軸向空間。在各種態樣中，該環帶彈簧之向外力使該間隔件及該環帶彈簧緊密地抵靠該護套之一內壁，以防止粉末於該環帶彈簧之外部自該護套之該上部區段傳遞至該下部區段。在各種態樣中，該環帶彈簧具有緊密間隔的彈簧圈，且防止粉末自該護套之該上部區段傳遞至該下部區段，但不會阻止回填氣體及於輻照期間產生的氣體移動通過該控制棒。
在各種態樣中，該至少一個控制棒係經組構成具有介於該上部吸收器材料與該護套之一內壁之間的一環形空間間隙；及介於該下部吸收器材料與該護套之該內壁之間的相同環形空間間隙。
在各種態樣中，該方法可進一步包括將一或多個該等粉末收集及阻擋裝置併入至該護套之該上部區段內的該上部吸收器材料中。
在各種態樣中，該方法可進一步包括將一或多個該等粉末收集及阻擋裝置併入至該護套之該下部區段內的該下部吸收器材料中。
在各種態樣中，該方法可進一步包括使該等粉末收集及阻擋裝置沿該護套之一長度均勻地分佈於該吸收器材料中。
在各種態樣中，本文中揭示一種用來減輕棒束控制總成(RCCA)或CEA中之護套應變的方法。在各種態樣中，該方法可包括：提供該棒束控制總成(RCCA)或該CEA，該RCCA或該CEA包含：至少一個控制棒，其包括一護套，該護套具有一上端及一下端；一吸收器材料，其容置於該護套內；一彈簧，其容置於該護套內；及一充氣部，其容置於該護套內且進一步容置於該彈簧內。在各種態樣中，該RCCA或該CEA可進一步包含：一底部端塞，其經組構以附接至該護套之該下端；及一頂部端塞，其經組構以附接至該護套之該上端。在各種態樣中，該方法可包括將一軸向孔納入至該頂部端塞中，其中進入該頂部端塞中之該軸向孔增加該RCCA或該CEA之充氣部體積。
在各種態樣中，本文中揭示一種用來減輕棒束控制總成(RCCA)或CEA中之護套應變的方法。在各種態樣中，該方法可包括：提供該棒束控制總成(RCCA)或該CEA，該RCCA或該CEA包含：至少一個控制棒，其包括一護套，該護套具有一上端及一下端；一吸收器材料，其容置於該護套內；一彈簧，其容置於該護套內；及一充氣部，其容置於該護套內且進一步容置於該彈簧內。在各種態樣中，該RCCA或該CEA可進一步包含：一底部端塞，其經組構以附接至該護套之該下端；及一頂部端塞，其經組構以附接至該護套之該上端。在各種態樣中，該方法可包括將一軸向孔納入至該底部端塞中，其中進入該底部端塞中之該軸向孔增加該RCCA或該CEA之充氣部體積。
在各種態樣中，該方法可包括將徑向溝槽納入至該吸收器材料之底部中，以提供供氣體膨脹或產生用之流動通道，來確保該下部吸收器不會阻擋該底部端塞中之開口。
在各種態樣中，本文中揭示一種用來減輕核反應器之控制元件總成(CEA)中之護套應變的方法。在各種態樣中，用來減輕控制元件總成(CEA)中之護套應變的方法可包括前文所揭示之用來減輕棒束控制總成(RCCA)之護套應變之方法的一或多個、或所有特徵。
與當前的RCCA及CEA裝置及方法相比，使用文中所揭示之用來減輕核反應器之RCCA及CEA中之護套應變的裝置及方法可導致改良的安全性及降低風險、改良的生產連續性、且使每年的生產成本降低數百萬美元。
本文中所提及及/或列於任何申請資料表(Application Data Sheet)中的所有專利、專利申請案、公開案或其他揭示材料皆特此以全文引用之方式併入，如同每一個別參考文獻分別以引用方式明確地併入一般。據稱以引用之方式併入本文中之所有參考文獻及其任何材料或其部分僅在併入之材料不與本揭示中所闡述之現有定義、陳述或其他揭示材料矛盾之程度上併入本文中。因而，且在必要程度上，如本文中所闡述之揭示內容取代以引用方式併入本文中之任何矛盾之材料，且以本申請案中明確闡述之揭示內容為準。
已參考各種例示性及說明性態樣描述本發明。本文中所描述之態樣將理解為提供本發明之各種態樣之不同細節之說明性特徵；且因此，除非另有指定，否則應理解，在可能之情況下，所揭示之態樣之一或多個特徵、元件、組件、組分、成分、結構、模組及/或態樣可與或相對於所揭示之態樣之一或多個其他特徵、元件、組件、組分、成分、結構、模組及/或態樣組合、分離、互換及/或重新配置，而不脫離本發明之範疇。因此，一般熟悉本技藝者將認識到，可在不脫離本發明之範疇之情況下進行例示性態樣中之任一者的各種替代、修改或組合。另外，熟悉本技藝者將認識到或能夠在審閱本說明書後僅使用常規實驗確定本文中所描述之本發明之各種態樣的許多等效物。因此，本發明不受各種態樣之描述限制，而是受申請專利範圍限制。
熟悉本技藝者將認識到，一般而言，本文中且尤其在所附申請專利範圍中所使用之術語(例如，所附申請專利範圍之主體)一般意欲作為「開放式(open)」術語(例如，術語「包括(including)」應解譯為「包括但不限於」，術語「具有(having)」應解譯為「至少具有」，術語「包括(includes)」應解譯為「包括但不限於」等)。熟悉本技藝者應進一步理解，若期望特定數目之所引入申請專利範圍敍述，則此意圖將明確敍述於申請專利範圍中，且在無此敍述之情況下不存在此意圖。舉例而言，作為對理解之輔助，以下隨附申請專利範圍可含有介紹性片語「至少一個」及「一或多個」之使用以引入申請專利範圍陳述。然而，此類片語之使用不應視為暗示由不定冠詞「一(a)」或「一個(an)」對申請專利範圍敍述之引入將含有此類所引入申請專利範圍敍述之任何特定申請專利範圍限制於僅含有一個此類敍述的申請專利範圍，即使當同一申請專利範圍包括引入片語「一或多個」或「至少一個」及諸如「一(a)」或「一個(an)」之不定冠詞時(例如，「一(a)」及/或「一個(an)」應通常解譯為意謂「至少一個」或「一或多個」)；此情況同樣適用於用以引入申請專利範圍敍述之定冠詞的使用。
此外，即使明確地敍述特定數目之所引入申請專利範圍敍述，但熟悉本技藝者將認識到，此類敍述通常應解譯為意謂至少所敍述之數目(例如，不具有其他修飾語的無修飾敍述「兩個敍述」通常意謂至少兩個敍述或兩個或更多個敍述)。此外，在使用類似於「A、B及C中之至少一者等」之公約的彼等情況下，一般此類構造意欲為熟悉本技藝者應瞭解公約之意義(例如，「具有A、B及C中之至少一者的系統」將包括但不限於具有僅A、僅B、僅C、A及B一起、A及C一起、B及C一起及/或A、B及C一起等的系統)。在使用類似於「A、B或C中之至少一者等」之公約的彼等情況下，一般此類構造意欲為熟悉本技藝者應瞭解公約之意義(例如，「具有A、B或C中之至少一者的系統」將包括但不限於具有僅A、僅B、僅C、A及B一起、A及C一起、B及C一起及/或A、B及C一起等的系統)。熟悉本技藝者將進一步理解，除非上下文另外規定，否則無論在描述內容、申請專利範圍或圖式中，通常呈現兩個或多於兩個替代性術語之分離性字組及/或片語應理解為涵蓋包括該等術語中之一者、該等術語中之任一者或兩種術語之可能性。舉例而言，片語「A或B」應通常理解為包括「A」或「B」或「A及B」之可能性。
關於所附申請專利範圍，熟習本技藝者應瞭解，其中所列舉之操作通常可以任何次序執行。此外，雖然請求項陳述係以順序呈現，但應理解，可以所描述者以外的其他次序來執行各種操作，或可同時執行各種操作。除非上下文另外規定，否則此類替代排序之實例可包括重疊、交錯、中斷、重新排序、遞增、準備、補充、同時、反向或其他變異排序。此外，除非上下文另外規定，否則如「回應於」、「與…相關」之術語或其他過去時態形容詞通常並不意欲排除此類變型。
值得注意，對「一個態樣」、「一態樣」、「一示例」、「一個示例」及類似者之任何參考意謂結合該態樣所描述之特定特徵、結構或特性包括於至少一個態樣中。因此，片語「在一個態樣中」、「在一態樣中」、「在一示例中」及「在一個示例中」貫穿本說明書在各處之出現未必皆參考同一態樣。此外，在一或多個態樣中可以任何適當方式組合特定特徵、結構或特性。
如本文中所使用，除非上下文另外清楚地規定，否則單數形式「一(a)」、「一個(an)」及「該(the)」包括複數個參考物。
除非另有明確地陳述，否則本文中所使用之方向性片語，諸如但不限於頂部、底部、左、右、下部、上部、前部、背部及其變化形式，應關於隨附圖式中所展示之元件之定向且不對申請專利範圍造成限制。
除非另有特別指定，否則本揭示中所使用之術語「約」或「大約」意指一特定值憑藉熟悉本技藝者所確定之可接受誤差，該誤差部分地取決於數值的量測或確定方式。在某些態樣中，術語「約」或「大約」意指在1、2、3或4個標準偏差內。在某些態樣中，術語「約」或「大約」意指在一給定值或範圍的50%、200%、105%、100%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%或0.05%內。
在本說明書中，除非另有特別指示，否則所有數值參數應理解為在所有情況下均通過術語「約」作為開頭和修飾，其中數值參數具有用於確定參數數值之基礎量測技術的固有可變性特徵。最起碼而言，且不試圖將均等論之應用限制於申請專利範圍之範疇，本文中所描述之每一數值參數應至少根據所列舉有效數字的數目且通過應用普通四捨五入技術來詮釋。
本文中所列舉之任何數值範圍包括在列舉範圍內所涵蓋之全部子範圍。舉例而言，範圍「1至100」包括介於(且包括)所列舉最小值1及所列舉最大值100之間(亦即，具有等於或大於1之最小值及等於或小於100之最大值)的所有子範圍。此外，本文中所列舉之全部範圍包括所列舉範圍之端點。舉例而言，範圍「1至100」包括端點1及100。本說明書中所列舉之任何最大數值限制旨在包括其中所涵蓋之全部較低數值限制，且本說明書中所列舉之任何最小數值限制旨在包括其中所涵蓋之全部較高數值限制。因此，申請人保留修改本說明書(包括申請專利範圍)之權利，以明確地列舉涵蓋在明確列舉範圍內之任何子範圍。本說明書本質上描述所有此類範圍。
術語「包含(comprise)」 (及包含之任何形式，諸如「包含(comprises)」及「包含(comprising)」)、「具有(have)」 (及具有之任何形式，諸如「具有(has)」及「具有(having)」)、「包括(include)」 (及包括之任何形式，諸如「包括(includes)」及「包括(including)」)以及「含有(contain)」 (及含有之任何形式，諸如「含有(contains)」及「含有(containing)」)為開放式連綴動詞。因此，一種「包含」、「具有」、「包括」或「含有」一或多個元件之系統具有彼等一或多個元件，但不限於僅擁有彼等一或多個元件。同樣地，一種「包含」、「具有」、「包括」或「含有」一或多個特徵之系統、裝置或設備的元件擁有彼等一或多個特徵，但不限於僅擁有彼等一或多個特徵。
10:核反應器燃料總成 12:下端結構或底部噴嘴 14:導管或套管 16:橫向格柵 18:燃料棒 20:儀器管 22:上端結構或頂部噴嘴 24:核燃料丸粒 26:上部端塞 28:下部端塞 30:充氣部彈簧 32:控制總成 34:控制棒 36:軸射器結構 38:護套管 40:上部端塞 42:下部端塞 44:錨爪或葉片 46:中心輪轂 48:控制棒連接指狀物 100:控制棒 110:護套 112:上部區段 114:下部區段 116:下部端塞 120:吸收器材料 122:上部吸收器材料 124:下部吸收器材料 150:粉末收集及阻擋裝置 152:環帶彈簧 154:細篩網 156:間隔件 200:控制棒 202:護套 204:吸收器材料 206:彈簧 208:充氣部 210:軸向孔 212:頂部端塞 300:控制棒 302:護套 304:吸收器材料 306:徑向溝槽 308:軸向孔 310:底部端塞
本文中所描述之態樣的各種特徵在所附申請專利範圍中細緻闡述。然而，可如下根據結合隨附圖式進行之以下實施方式來理解關於操作之組織及方法連同其優點的各種態樣：
圖1係先前技術燃料總成之為了清晰起見將部件部分切開及脫離的側立面圖，該燃料總成具有設置於該燃料總成上方的先前技術控制棒軸射架(spider)總成；
圖2係圖1中繪示類型之先前技術之控制棒軸射架總成的平面圖；
圖3係沿圖2之線 3-3之控制總成之將部件部分切開的立面圖；
圖4A及4B繪示根據本揭示之至少一非限制性態樣，於護套內部之粉末收集及阻擋裝置的示意性圖式；
圖5A及5B繪示根據本揭示之至少一非限制性態樣，於護套內之粉末收集及阻擋裝置的橫截面；
圖6繪示根據本揭示之至少一非限制性態樣，具有增加RCCA充氣部體積之棒束控制總成(RCCA)的一實例；
圖7繪示根據本揭示之至少一非限制性態樣，具有增加RCCA充氣部體積之棒束控制總成(RCCA)的另一實例；及
圖8A及8B繪示根據本揭示之至少一非限制性態樣，併入至底部端塞中之一軸向孔及包含於RCCA之下部吸收器之底部中之徑向溝槽的一實例。
對應參考字符在通篇若干圖式中指示對應部件。本文中所陳述之例證以一種形式說明本發明之各種態樣，且此類例證並不被視為以任何方式限制本發明之範疇。
100:控制棒
110:護套
112:上部區段
114:下部區段
116:下部端塞
120:吸收器材料
150:粉末收集及阻擋裝置

Claims (16)

  1. 一種用來減輕護套應變之棒束控制總成(RCCA)，該RCCA包含： 一控制棒，其包括： 一護套管，其包括一上部區段及一下部區段； 一上部吸收器材料，其容置於該護套管之該上部區段內；及 一下部吸收器材料，其容置於該護套管之該下部區段內； 其中該控制棒係經組構成具有：介於該上部吸收器材料與該護套管之內部之間的一第一環形間隙；及介於該下部吸收器材料與該護套管之內部之間的一第二環形間隙； 及 一裝置，其設置於該護套管內介於該上部吸收器材料與該下部吸收器材料之間，該裝置包括： 一環帶彈簧，其經組構以施加一抵靠該護套管之內部的向外力，其中該環帶彈簧包括彈簧圈，其經組構以防止自該上部吸收器材料產生之粉末傳遞至該護套管之該下部區段，且其中該等彈簧圈係經進一步組構以容許氣體於該護套管之該上部區段與該護套管之該下部區段之間通過；及 一間隔件，其經組構以固持該環帶彈簧，其中該間隔件係經進一步組構以提供用於該上部吸收器材料之一乘載面並收集由該上部吸收器材料所產生之粉末。
  2. 如請求項1之RCCA，其中該上部吸收器材料係陶瓷吸收器材料。
  3. 如請求項1之RCCA，其中該上部吸收器材料係碳化硼(B 4C)。
  4. 如請求項1之RCCA，其中該下部吸收器材料係陶瓷吸收器材料。
  5. 如請求項1之RCCA，其中該下部吸收器材料係碳化硼(B 4C)。
  6. 如請求項1之RCCA，其中該裝置進一步包含設置於該環帶彈簧之頂部上的一篩網，其中該篩網係經組構以防止自該上部吸收器材料產生之粉末傳遞至該護套管之該下部區段。
  7. 如請求項1之RCCA，其中該間隔件包含304不銹鋼、鎳基合金、英高鎳(Inconel)625、英高鎳718、陶瓷吸收器材料、及碳化硼(B 4C)之至少一者。
  8. 如請求項1之RCCA，其中該環帶彈簧包含304不銹鋼、鎳基合金、英高鎳625、及英高鎳718之至少一者。
  9. 如請求項1之RCCA，其中該篩網包含304不銹鋼、鎳基合金、英高鎳625、及英高鎳718之至少一者。
  10. 如請求項1之RCCA，其進一步包含複數個該等裝置，其中該等裝置中之每一者係設置於該護套管內。
  11. 如請求項10之RCCA，其中該等裝置係沿該護套管之一軸向長度分佈。
  12. 如請求項1之RCCA，其中該第一環形間隙包含第一間隙寬度，其中該第二環形間隙包含第二間隙寬度，且其中該第一間隙寬度與該第二間隙寬度相同。
  13. 一種用來減輕護套應變之棒束控制總成(RCCA)，該RCCA包含： 一控制棒，其包括： 一護套管，其具有一上端及一下端； 一吸收器材料，其容置於該護套管內；及 一彈簧，其設置於該護套管內在該吸收器材料上方，其中彈簧於該吸收器材料上方形成一充氣部，且其中該充氣部包含一充氣部體積；及 一頂部端塞延伸，其經組構以附接至該護套管之該上端，其中該頂部端塞包含經組構以增加該充氣部體積之軸向孔。
  14. 一種用來減輕護套應變之棒束控制總成(RCCA)，該RCCA包含： 一控制棒，其包括： 一護套管，其包括一上端及一下端； 一吸收器材料，其容置於該護套管內；及 一充氣部區域，其形成於該護套管內及該吸收器材料周圍，其中該充氣部區域具有一充氣部體積；及 一底部端塞，其經組構以附接至該護套管之該下端，其中該底部端塞包含經組構以增加該充氣部體積之一軸向孔。
  15. 如請求項14之棒束控制總成(RCCA)，其中鄰近該護套管之該下端之該吸收器材料的一部分包括形成於其中之徑向溝槽，其中該徑向溝槽經組構以容許氣體流動至該軸向孔中。
  16. 如請求項14之棒束控制總成(RCCA)，其進一步包含一頂部端塞延伸，該頂部端塞延伸經組構以附接至該護套管之該上端，其中該軸向孔係一第一軸向孔，且其中該頂部端塞延伸包含經組構以增加該充氣部體積之一第二軸向孔。
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