TW552588B - Integrally fastened spacer for grid of a nuclear reactor with associated method - Google Patents

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五、 發明説明（ 發明背景 發明 、本發明概括有關於核子反應爐，更特定言之，有關於用 於使一保護網柵與一核子反應爐的一燃料總成之一噴嘴隔 開之一種間隔器。 相關技藝中已經認知且瞭解多種類型的核子反應爐，其 ;、、i的核子反應爐為加壓水反應爐，此加壓水反應择 、匕括配置於一可供加壓水流過的覆套内之複數個燃料 、·:成坆些水通常高速流過反應爐容器，所以水中任何雜 裝 屑最、、冬㊁會對於與雜屑接觸之反應爐組件造成顯著的磨 損。 訂 各燃料〜成f包括才复數個燃料_，複數個燃:料棒係安 裝在將燃料棒彼此隔開且在反應爐操作期間抵抗燃料棒的 振動之複數個網柵中。網柵通常包括一頂網栅、一底網 柵、及分佈於頂與底網拇之間的複數個中網拇 安裝在中空且可載有儀器及或控制桿之長形套管管：：： 燃科棒、網栅、套管管件一起安裝在一上噴嘴與一下噴嘴 之間’而將燃料棒、網柵及套管管件扣持在反濟 =要位置。燃料棒網拇、套管管件“ ^ 由於雜屑有可能損傷燃料總成的組件’已知另外提供配 置於底網栅與下網柵之間的一保護網柵藉 棒 受雜屑所影響。亦已知將保護網柵穩固地配置抵 -5- 552588 A7

552588 五、發明説明（ 因為此等套，筒及插件係 首先需在第—配置及垃…。U柵的套管格室内， 全配置及互連：且隨中將保護網柵的條帶加以完 項组？皆包括配置及炼接操作之此等多 -配置：熔接：两成本，因此需要提供-種具有以單 栅。 v驟組裝的-體式熔接的間隔器之保護網 :多燃=成中.，套管格室及燃料棒格室具有大致相同 格室成設計為使套管格室真有燃料棒 訂 :網栅中’在套筒或插件與套管格室的條帶之接保 套筒或插件需要溶接抵在套管格室的側邊。但在：管；室 具有2x2個燃料棒格室尺寸的情形中，㈣或插件與❹之 間:接觸點係為其他條帶終止之區域。因此，因為終止的 條^具有此種干涉所以極難炫接這些接觸區域。因此，需 要提，一種可靠地炼接至一保護網栅之改良的間隔器，其 中套ί才。至具有2χ2個燃料棒格室的構造。 發明概沭 由上文可知，用於核子反應爐的燃料總成的保護網栅之 一種間隔器係為具有彼此相對的一接合表面及一扣持表面 之一大致呈墊圈形的材料板，保護網栅由複數個條帶形成 以界定複數個燃料棒格室及複數個套管格室，與套管格室 相鄰的條帶係呈凹口狀以收納間隔器。間隔器的扣持表面 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐） 552588

係配置抵住凹口，@間隔器的接合表面自保護網栅往外突 起。、當間隔器的接合表面接合抵住一核子反應爐的_燃料 總成的一下噴嘴時，間隔器使保護網柵與下噴嘴隔開，以 單一配置及熔接操作使間隔器與保護網栅一體式熔接。 本各月的一型悲係提供用於加壓水反應爐的一燃料總成 的一保護網柵之一種間隔器，其中以單一配置及熔接操作 使間隔器'與保護網栅一體式溶接。 本發明另一型態係提供收納在一加壓水反應爐的一燃料 總成_的一保護網柵的條帶中所形成的凹口中乏一種間隔 器。 本發明另一型態係提供具有大致呈板狀構造之一種間隔 器，其中可以較低成本及所需要的精密度大量生產間隔 器。 .一 本毛明另一型悲係提供與一保護網柵相組合之一種間隔 裔其中間隔器包括一接合表面，接合表面係自保護網柵 往外犬起令保護網柵與一加壓水反應爐的一燃料總成的一 下噴嘴相分隔。 本發明另一型態係提供與一間隔器相組合之一種保護網 柵，其中保護網柵設有複數個套管格室及燃料棒格室，各 套官格室係為燃料棒格室的四倍尺寸，且其中間隔器可靠 地熔接至與套管格室相鄰之條帶。 本發明另一型態係提供用於核子反應爐之一種燃料總 成，其間具有使一保護網柵與一下噴嘴隔開之一中介的間 隔器。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱)

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本發明另一型態係提供用於一核子反應爐的一燃料總成 :之-網栅與一間隔器之組合，其中燃料總成包括一噴 嘴、-具有-端點之套管管件、及一緊时，緊固件的結 構可配合式連接套管管件，且其中將此組合的一般性質描 二為包括-網柵，此網栅包括互相連接形成至少一第二： 管格室之複數個條帶，各條帶包括一邊緣，一板狀的一間 隔器係設有延伸貫穿的一孔，此板具有彼此相對之一大致 平面狀接合表面及一大致平面狀扣持表面，此板固定式安 裝在’柵上且其接合表面自網栅往外突起，接合表面的结 構係配置抵住噴嘴以將網栅與噴嘴㈣，此孔的結構可： 納通過的緊固件的至少一料，扣持表面的結構可收納所 ，住的套管管件端.點，藉以在緊固件收納通過孔且與套管 官If配合連接時令此板〜介於喷嘴與套管管件端點之間。可 界定至少第一套管才各室的至少一個*帶係可能包括形成於 邊緣之一凹口，且該板係至少部份地配置於凹口中。 、本發明另一型態係提供用於核子反應爐之一種燃料名 成:其中可將燃料總成的—般本質描述為包括-網柵，乡 栅係包括互相連接的複數個條帶以界定至少一第一套管才 室’條帶各包括一邊緣，邊緣沿著可界定網栅一網栅表^ 之一平面呈大致對準，一第一板形式之一.第一間隔器係^ 有大致平面狀接合表面及一大致平面狀扣持表面，第一 板固定式安裝在網柵上且其接合表面自網柵表面往外多 起，一套管管件具有一端點，套管管件的至少一部份收封 在至少一第一套管格室中，一噴嘴設有至少一第一開口， A4 規格(21〇X297 公爱）

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線 -9- 五、發明説明（6 且-緊固件與套管管件接合， 過喷嘴令的至少第-開口，緊 的匕-卿伸通 第一板中的孔，第 /、 、至乂 一部份延伸通過 i二1 介於噴嘴與套管管件的端…， 八中接σ表面配置抵住喷嘴且 ’’曰’ 的端點以使網柵表面與噴嘴隔開。、自配置抵住套管管件 本毛明另-型態係提供一種組袭一網拇鱼 法，可將其一般本質描述為包括以下步驟在之方 帶及複數個第二條帶中形成凹口，各^口包=數個第一條 及至少-第-凹口側邊，第一及第。㈤口基底 式中以界定至少―第―套二網栅型 邊：4緣>。者界疋一網柵表面之—平面大 一 :隔益收納在凹口中’間隔器為一板狀形式並具有一大致 狀二合表面及-九致平面狀扣持表面且有延伸通過之 的接合表面自網柵表面往外單 :緊固操作中將第-及第二條帶彼此且與間隔器固定式： 圖式簡單説明 明可=圖式由較佳實施例的下列描述進—步瞭解本發 等圖為根據本發明之複數個間隔器及—保護網柵的底側之 圖2為圖1的一部份之放大圖； 圖3類似圖2且差異在於已經移除間隔器； 圖4為圖3中虛線圈出部份之放大圖； -10-

552588 A7 _ B7 , _ 五、發明説明（7 ) 圖5為間隔裔及保護網拇的一部份之仰視圖； 圖6為沿圖5的線6-6所取之剖視圖；及 圖7為採用保護網柵及間隔器之根據本發明之一核子反應 爐的示意圖。 說明書中類似的編號係指類似的元件。 較佳實施例描述 根據本發明之一間隔器4係概括顯示於圖1至7中，間隔器 4最好一體式熔接至一保護網柵8並將保護網栅8與一下喷嘴 12隔開以形成一核子反應爐16的一燃料總成14(圖7)。此處 雖將核子反應爐16描述為一加壓水反應爐，請瞭解本文的 間隔器4及保護網柵8亦可能使用於其他核子反應爐應用中 而不脫離本發明之概念。 如相關技藝所知，核子·反應爐1 6通常包括配置於一容器 (未圖示）内之複數個燃料總成14，且加壓水或其他冷卻劑係 高速泵送通過容器。各燃料總成14包括安裝在複數個相隔 的間隔器上之複數個燃料棒（未圖示），間隔器係包括一頂網 栅（未圖示）、一或多個中網柵（未圖示）及一底網柵20(圖7)。 通#以熔接或其他附接方法將頂網栅、中網柵及底網柵20 安裝在複數個長形套管管件24(圖7)上。頂網柵、中網柵、 底網柵20、保護網栅8、燃料棒及套管管件係配置於一上噴 嘴（未圖示）與下嘴鳴12之間以形成燃料總成14。請瞭解套管 g件24以相隔關係支撐住頂網柵、中網柵及底網柵,且 底網栅20以彼此相隔關係扣持住燃料棒。 由圖1至6可知，保護網柵8由複數個條帶28形成，複數個 -11 · 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 552588 A7 B7. 五 、發明説明（8 ) =己二：：或格栅型式並彼此緊固以界定複數個 :至u格⑶包括複數健料棒格室34及複數個 =頂::拇、：網拇及底網拇2〇同樣由複數個條帶形成 ，疋複固袼至，但不進一步描述頂網拇 網柵20的特定構造。 』爾及底 條帶28以及套管管件24及間隔器罐由一種適於承受核子 反應爐16的升溫及輻射環境之材料形成，因此，上述=構 可由一譬如澤卡合金(Zircal〇y)等金屬合金製成，但亦；能 使用其他適當材料來製造這些結構而不脫離本、發明之概 如圖3清楚顯示，將條帶28配置為在保護網栅8上界定燃 料棒格室34及套管格室36。如圖13所示，各套管格室％ 大致佔用四個燃料棒格室34的空間，因此請瞭解套管管件 24係收納在套管格室36中，且燃料棒（未圖示）收納在燃料棒 格室34中。燃料棒格室34通常各包括複數個彈簧及/或凹 紕，複數個彈簧及/或凹坑係形成於條帶28上且將燃料棒扣 持在燃料棒格室34内的位置中。 —由圖3進一步看出，套管格室36各佔用與2x2個燃料棒格 至34相同的面積，所以套管格室36各顯著大於燃料棒格室 34。可由圖3進一步看出，對於各套管格室％，一條帶“沿 著各套管格室36在四個終端·交點38處終止於且連接另一垂 直條帶28。在此等各終端交點38處，終止的條帶28係設有 一小片46，此小片46收納在垂直條帶28中所形成之一對應 形狀的槽42中。各交點38之接合的片46與槽42隨後係從套 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

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552588 A7 __ B7五、發明説明（9~) ^ " 管格室36内部加以熔接或以其他方式緊固。 、但請瞭解，核子反應爐16的其他構造中，保護網柵8可構 成$使套管格室36具有與燃料棒格室34相同的尺寸，所以 套&格至36不包括此等終端交點38，此構造中，間隔器4將 重組以配接與配合此等較小尺寸的套管格室。 由圖式可看出，各間隔器4為一概呈塾圈形的材料板，其 -般有圓形剖面且包括彼此相對之一概呈平面狀接合表面 4〇及一概呈平面狀扣持表面44。間隔器4另外概在中央設有 妗，合與扣持表面40與44之間延伸之一大致圓形孔48。間 隔4進v包括在接合與扣持表面糾與料之間沿著間隔器 4垂直延伸之一拱形周邊表面52。但請瞭解，間隔器4可能 依據特殊應用的特定需求呈現其他非圓形剖面，而不脫離 本發明之概念。 可進一步由圖3看出，與套管格室36相鄰的條帶28係設有 凹口 56 ’凹口 56的構造可收納-個間隔器4。各條帶28包括 一邊緣60，且保護網栅8的條帶28之邊緣60沿著可界定一網 拇表面64之一平面概呈對準。如@6清楚顯示，各凹口 56包 括一凹口基底68及至少一凹口側邊72 ,各凹口基底^與邊 緣60=開，因此可看出，終止於終端交點％之條帶^係只 包括早一凹口側邊72，但非終止的垂直條帶28包括一對凹 口側邊72。 ”帶之中的凹口 56内係收納間隔器4 ,且扣持表面料配 置抵住凹π基底6δ，凹口56可對於間隔器4提供一輕微干涉 配a以使周邊表面52接合抵住凹口側邊72。 -13· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 552588 A7 B7

由於間隔器4收納在凹口 56中，間隔器4隨後以炫接或立 他適當附接方法緊固至條帶28，因此可看出，—炫接部％ $成於周邊表面與各凹口侧邊72之間，且最好大致在與條 J*28彼此;tg：接形成保護網栅8時相同的炫接操作期間形成此 等炫接部76。此處料保護職8描述為料組裝而成，請 瞭解亦可採用譬如硬焊、黏著及類似等其他附接方法將： 帶28彼此之間及對於間隔器4加以緊固而不脱離本發明之概 念。 組裝保護網柵8與一體式熔接的間隔器4時，第一複數個 條帶28及第二複數個條帶28係配置於一以網栅或格柵構造 =持住條帶28之適當附件（未圖示）中。但在條帶爾接之 前’間隔器4位於凹口56中且同樣由以網柵或格栅構造扣持 住條帶28之相同附件扣持在位置中。一旦條帶28及間隔器4 由附件固疋在位置中’大致以單一熔接操作使條帶Μ彼此 熔接並且間隔器4以熔接部76熔接至條帶28的凹口側邊。此 溶接操作可能由-電腦驅動的炼接機進行並可能包括雷射 溶接’但請瞭解亦可採用其他類型的炫接機及附接方法而 不脫離本發明之概念。 /單一溶接操作已料些條帶28彼此附接且附接至間隔 ，之後自附件移除已與一體式炫接的間隔器4組裝之保 護網柵8。因此可看出’藉由配置於條帶28的凹口56中而非 配置於在一完成的保護網柵8中形成的套管格室湖之保護 網栅4’可以單_配置操作及單—炼接或緊固操作將條㈣ 及間隔器4組裝在一起。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 552588 A7 B7 五、發明説明（11 ) 可看出一旦間隔器4收納在凹口 56中，間隔器4邊緣延伸 過終端交點38，間隔器4的此過大尺寸及重疊構造係提供可 在間隔器4與條帶28之間形成熔接部76之大量的點，且不會 干涉到收納在袼室32中的燃料棒（未圖示）。但應瞭解，其他 實施例（未圖示）中，間隔器4可具有略為較小尺寸而不包括 此重疊或過大尺寸的型態。 由圖ό可看出’凹口 56各有在邊緣60與凹口基底68之間測 里出的一深度80。可進一步看出，間隔器4具有在接合與扣 持表面40與44之間量測出比深度8〇更大之一厚度料。因 此，由於間隔器4收納在凹口 56中使扣持表面44配置抵住凹 口基底68 ,接合表面4〇往外突起超過保護網栅8的網栅表面 64。但不論深度80與厚度84之間具有何種特定關係，接合 表面40係往外突起超過4罔栅表面64。 可進步看出，藉由將間隔器4安裝在凹口 56内並藉由將 周邊表面52熔接至凹口側邊72而非熔接至條帶“的平面狀 表面，本裝置不需要極度困難地將間隔器4熔接至終端交點 38:因此，本裝置的構造可克服具有與原本採用先前習知 套筒或插件的2 X 2個燃料棒格室相對應的套管格室之先前 由圖7清楚顯示，各套管管件24終止於一個可收納在一套 管格室36中之端點88處’套管管件24在端點以具有内螺 紋，且此内螺紋係與一可收納通過間隔器4的孔Μ 、 緊固件92相合作。緊固件92包括一徑向往外延伸且可^式 埋頭孔表面轉合之肩部96 ’此埋頭孔表面⑽形成：與 I紙張尺度適财@时標準(CNS) Μ規格(·χ 297公董） -15- 552588 A7 B7 五 、發明説明（12 ) 延伸通過噴嘴12的一開口 1〇4相鄰之噴嘴12上。 將套管管件24的端點88收納在套管格室36中並抵住扣持 表面44、並經由開口 104及孔48收納緊固件％、且將緊固件 92與套管管件24螺接，藉以組裝燃料總成14。當緊固件％ 相對於套管管件24上緊時，肩部96接合埋頭孔表面1〇〇，藉 以使套管管件24的端點88接合抵住間隔器4並使間隔器斗介 於端點88與喷嘴12之間。由於間隔器4的接合表面4〇自保護 網柵8的網柵表面64往外突起，網栅表面64及因此包括保^ 網柵8係與噴嘴12隔開，對於燃料總成14的各套〜管管件 用此安裝方法。 因此可看出，間隔器4最好將燃料總成14内的噴嘴12與保 護網柵8隔開。因此大致以單一配置操作及單一熔接操作將 間，器4一體式熔接或以-其他方式緊固至保護網柵8，所以 可節省成本。此外，藉由以熔接部76將間隔器4的周邊表面 熔接至凹口側邊72而非試圖將周邊表面52熔接至與終端 交點38相對之條帶28的平面性表面，間隔器4以最小人力與 費用可靠地熔接至保護網柵8。因此，間隔器4最好可讓保 濩網栅8(具有間隔器4)穩固地配置抵住下噴嘴丨2，且間隔器 4的設計可盡量增進在保護網栅8與間隔器4之間產生強固 接之容易度。 如上述，間隔器4可依據保護網柵8的構造及特殊應用的 特定需求而為本文未描述的其他形狀。亦瞭解可連同間隔 器4使用並非保護網栅8之其他網栅來錨固及隔開下噴嘴

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線 •16· 552588 A7 B7 五 發明説明（13 ) 此處雖描述本發明的一項特定實施例，已知可作各種變 化、添加、修改及改用而不脫離申請專利範圍所界定之本 發明的範圍。 -17- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 552588 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 2. 3. -種使。用於一核子反應爐的一燃料總成中之一網栅及〆 間隔：之組合’該燃料總成包括一噴嘴、具有一端點之 -套官管件、及一緊固件，該緊固件的結構可配合式連 接該套管管件，該組合包含·· ’、罔柵，其包括彼此互相連接的複數個條帶以界定至 少一第一套管袼室，該等條帶包括一邊緣； 二 門其為一板狀形式並設有一延伸通過的孔， 該板具有彼此相對之—錢平面性接合表面及—大致平 面性扣持表面； 該板固定式安裝在該網柵上且該接合表面自該網栅往 外突起； +該接合表面的結構可配置抵住該噴嘴以將該網桃與該 噴嘴隔開；及. … 該孔的結構可收納通過之該緊固件的至少一部份，且 該扣持表面的結構可收納所抵住之該套管管件的=點， 所以當該緊固件收納通過該孔且與該套管管件配合式 接時，該板介於該噴嘴與該套管管件的端點之間:" 如申請專利範圍第丨項之組合，其中界定該至少第— 管格室的至少一個該等條帶係包括形成於該邊緣 口’該板至少部份地配置於該凹口中。 如申請專利範圍第2項之組合，其中該凹口係界定— 口基底以及該至少一該等條帶上的至 凹 ^ 乐一凹口如 ，且/、中戎板包括該等接合與扣持表面之間之一巧、 表面，該組合係包括與該凹口基底接合之該扣持表面^ 18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂 線 552588 A8 B8 C8 D8

   4. 5. 6. 8. 9. 申請專利範圍 及與该至少凹口第_側邊接合之該周邊表面的其中 一者。 ^申請專利範圍第3項之組合，其中該扣持表面配置抵 —X凹基底’ 5亥板具有該等接合與扣持表面之間所界 ^厚度’至少—個該等條帶的凹口係、具有在該邊緣與 二二基底之間置測出之深度’該凹口的深度小於該板的厚度。 如申請專利範圍第3項组八， , $ i、、且σ 其中該扣持表面配置抵 住該凹口基底，且1中 · 一 n 周邊表㈣接至該至少第—凹 开如申=範圍第1項之組合，其中該間隔器概括呈圓 ;水/、中該孔大致呈圓形剖面’該孔概括配置於該板 Τ夹處。 如申請專利範圍第1項之組合，1 ^ ^ ^ ^ , /、亥專條帶的邊緣概 者了界疋相栅的-網柵表面之—平面而對準，該 板的接合表面係與該網柵表面隔開。 ^ 如申請專利範圍第7項之組合，其中該接合表 行於該網栅表面。 十 -種用於核子反應爐之燃料總成，該燃料總成包含： ,二柵’其包括彼此互相連接之複數個條帶以界定至=格室’該等條帶各包括—邊緣，該等邊緣 概括：者可界定該網栅的一網柵表面之—平面而對準； 苐間隔窃，其為一第一板的形式並具有一大致平 面性接合表面及-大致平面性扣持表面，該第_板固定 -19- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） :安裝在該網柵上且該接合表面自該網栅表面往外突 柃你套官官件’其具有-端點，該套管管件的至少一邛 份收納在該至少第一套管格室中’· —,嘴’其設有至少一第一開口；及 =固件’其接合該套管管件，該緊固件的至少 2伸通㈣喷嘴中的至少第—開口，該㈣件的至少 邛伤延伸通過該第一板中的孔；及 10. 11. 12. 二第-板係介於該噴嘴與該套管管件的端之間，其 ^合表©配置抵住該噴嘴且該扣持表面配置抵住該 s官件的端點，使得該網栅表面與該喷嘴隔開。 :申請專利範圍第9項之燃料總成，其中可界定該至少 第—套管格室的至卜該等條帶係、包括形成於該邊緣中 凹口，該第一板至少部份地配置於該凹口中。 =申請專利範圍第H)項之燃料總成，其中該凹口係界定 :凹口基底及位於該至少一條帶上的至少一第—凹口側 丄且其中該第一板包括位於該等接合與扣持表面之間 :-周邊表面，該組合包括與該凹口基底接合的該扣持 表面以及與該至少第-凹口側邊接合㈣周邊 中至少一者。 〃 如申請專㈣81第11項之燃料總成，其中該扣持表面传 配置抵住該凹口基底’該第一板具有在該等接合與扣持 表面之間所界定的厚度，該至少一條帶的凹口具有在气 邊緣與該凹口基底之間量測出之深度，該凹口的深度:： -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) A8 B8

   六、申請專利範圍 忒間隔器的接合表面自該網柵表面往外突起，·及 在大致單緊固操作中將該等第一及第二條帶對於彼 此及對於該間隔器固定式附接。 .如中請專利範圍第17項之方法，其中該在大致單一緊固 #作中將第_及第二條帶對於彼此及對於間隔器固定式 附接之步驟係包括將該間隔器大致只緊固至該等凹口的 凹口側邊之步驟。 19·=申請專利範圍第18項之方法，其中該在大致單一緊固 操作中將第一及第二條帶對於彼此及對於間隔器固定式 附接之步驟係包括熔接步驟。 20.如申請專利範圍第19項之方法，其中該炫接步 雷射熔接步驟。 -22-X 297^57 本紙張尺度適用中® ®家標準(CNS) A4規格(210