(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
離隔平行関係にある第１の複数個の細長いストラップと、
離隔平行関係にある第１の複数の細長いストラップに対して垂直で互いに離隔平行関係にある第２の複数の細長いストラップとより成り、
離隔平行関係にある第１及び第２の複数個の細長いストラップは、各組４個の隣接するストラップの交差点が、一部が燃料棒を支持するセルを画定し、各セルの境界を画定する第１及び第２のストラップの各々がセルの壁を形成する規則的なパターンを形成するように整列し、
燃料棒を支持するセルの少なくとも１つの壁がセルの壁の「犬の骨」形切欠きからセル内に延びるディンプルを有し、
第１及び第２の複数個のストラップはストラップの長手方向が軸方向であり、「犬の骨」形切欠き及びディンプルは軸方向に平行に延び、
ディンプルの「犬の骨」形切欠きはセルの壁の高さ方向において離隔した３つの切欠きより成り、伝統的な「犬の骨」形である中央の切欠きは中央の棒状部と両端部の出張りとを有し、上方の切欠きは伝統的な「犬の骨」形を棒状部及び出張りに沿って分割した半分であって、出張りが中央の切欠きの方を向いており、下方の切欠きは伝統的な「犬の骨」形を棒状部及び出張りに沿って分割した半分であって、出張りが中央の切欠きの方を向いている原子燃料集合体グリッド。
【請求項２】
ディンプルは第１及び第２のディンプルより成り、第１のディンプルは中央の切欠きと、上方の切欠きとの間に形成され、第２のディンプルは中央の切欠きと、下方の切欠きとの間に形成されている請求項１の原子燃料集合体グリッド。
【請求項３】
ディンプルは燃料棒をグリッドに装荷する時該燃料棒と接触する下流側端縁部を有し、下流側端縁部は燃料棒から離隔する方向に丸み付けされている請求項１の原子燃料集合体グリッド。
【請求項４】
丸み付けした端縁部は丸み付け圧印加工により形成される請求項３の原子燃料集合体グリッド。
【請求項５】
ディンプルは燃料棒から離隔する方向に丸み付けした上流側端縁部を有する請求項３の原子燃料集合体グリッド。
【請求項６】
燃料棒の軸に垂直な燃料棒と接触するディンプルの実質的に全ての端縁部は燃料棒から離れる方向に丸みを付けている請求項３の原子燃料集合体グリッド。
【請求項７】
ディンプルは側面図で見ると頂部をプラットフォームが延びる台より成る請求項１の原子燃料集合体グリッド。
【請求項８】
複数のグリッドが離隔平行関係にある原子燃料棒のアレイに沿って離隔縦続関係に配置された原子燃料集合体であって、少なくとも一つのグリッドが、
離隔平行関係にある第１の複数個の細長いストラップと、
離隔平行関係にある第１の複数の細長いストラップに対して垂直で互いに離隔平行関係にある第２の複数の細長いストラップとより成り、
離隔平行関係にある第１及び第２の複数個の細長いストラップは、各組４個の隣接するストラップの交差点が、一部が燃料棒を支持するセルを画定し、各セルの境界を画定する第１及び第２のストラップの各々がセルの壁を形成する規則的なパターンを形成するように整列し、
燃料棒を支持するセルの少なくとも１つの壁がセルの壁の「犬の骨」形切欠きからセル内に延びるディンプルを有し、
第１及び第２の複数個のストラップはストラップの長手方向が軸方向であり、「犬の骨」形切欠き及びディンプルは軸方向に平行に延び、
ディンプルの「犬の骨」形切欠きはセルの壁の高さ方向において離隔した３つの切欠きより成り、伝統的な「犬の骨」形である中央の切欠きは中央の棒状部と両端部の出張りとを有し、上方の切欠きは伝統的な「犬の骨」形を棒状部及び出張りに沿って分割した半分であって、出張りが中央の切欠きの方を向いており、下方の切欠きは伝統的な「犬の骨」形を棒状部及び出張りに沿って分割した半分であって、出張りが中央の切欠きの方を向いている原子燃料集合体。
【請求項９】
ディンプルは第１及び第２のディンプルより成り、第１のディンプルは中央の切欠きと、上方の切欠きとの間に形成され、第２のディンプルは中央の切欠きと、下方の切欠きとの間に形成されている請求項８の原子燃料集合体。
【請求項１０】
ディンプルは燃料棒をグリッドに装荷する時該燃料棒と接触する下流側端縁部を有し、下流側端縁部は燃料棒から離隔する方向に丸み付けされている請求項８の原子燃料集合体。
【請求項１１】
丸み付けした端縁部は丸み付け圧印加工により形成される請求項１０の原子燃料集合体。
【請求項１２】
ディンプルは燃料棒から離隔する方向に丸み付けした上流側端縁部を有する請求項１０の原子燃料集合体。
【請求項１３】
燃料棒の軸に垂直な燃料棒と接触するディンプルの実質的に全ての端縁部は燃料棒から離れる方向に丸みを付けている請求項１０の原子燃料集合体。
【請求項１４】
ディンプルは側面図で見ると頂部をプラットフォームが延びる台より成る請求項８の原子燃料集合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、原子炉に係り、さらに詳細には、改良型グリッドを備えた燃料集合体を有する任意の原子炉に係る。
【背景技術】
【０００２】
大多数の水冷式原子炉において、原子炉の炉心は夥しい数の細長い燃料集合体により構成される。加圧水型原子炉（ＰＷＲ）のこれらの燃料集合体は通常、複数の燃料棒が、燃料集合体の長さ方向に離隔して複数の細長いシンブル管に固着された複数のグリッドによる整然とした配列体を成すよう保持されたものである。シンブル管は通常、制御棒または計測装置を受け入れる。燃料集合体の両端部に設けられる上部及び下部ノズルは、燃料棒端部のわずか上方または下方まで延びるシンブル管の端部に固定される。
【０００３】
関連技術分野で知られるように、グリッドは原子炉の炉心内で燃料棒を間隔を正確に維持して支持すると共に燃料棒に横方向の支持を与え、冷却材の混合を誘起するために使用される。従来型設計のグリッドの一タイプでは、複数の互いに差し込まれたストラップが、それぞれが燃料棒を受け入れる複数のほぼ正方形のセルより成る卵箱に似た構造を形成する。シンブル管は、その構成にもよるが、燃料棒を受け入れるセルと同じサイズのセル内か、または、互いに差し込まれたストラップにより画定される比較的大きいシンブル管用セル内に受容される。互いに差し込まれたストラップはシンブル管の固定点を提供するため、シンブル管を燃料棒の長さ方向に沿って離隔する場所で位置決めすることが可能になる。
【０００４】
ストラップは、燃料棒を挿通するセルがそれぞれ１またはそれ以上の比較的順応性の高いばねと、複数の比較的剛性のディンプルとを含むように構成されている。ばね及びディンプルは互いに差し込まれたストラップの金属に形成され、その金属から燃料棒が通るセル内に突出する。各燃料棒セルのばね及びディンプルはセルを貫通する燃料棒と接触する。グリッドの外側ストラップは、互いに固着され、グリッドの内側ストラップを取り囲んでグリッドに強度と剛性を付与し、グリッドの周囲部の個々の燃料棒セルを画定する。内側ストラップは通常、各交差点で溶接またはろう付けされ、集合体の外周を画定する周囲部または外周ストラップに溶接またはろう付けされる。
【０００５】
上述したように、燃料棒は個々のセルのレベルでは通常、剛性支持用ディンプルと、柔軟なばねとの組み合わせにより支持される。これまでに使用されているか、現在使用中のばねとディンプルによる支持構造には多くの方式があり、それには、斜行ばね、Ｉ字型ばね、片持ちばり式ばね、水平または垂直ディンプルなどが含まれる。セル当たりのばねの数も様々である。典型的な構成はセル当たり２個のばねと４個のディンプルより成る。ディンプルとばねの形状及び配置は集合体の寿命を通して燃料棒が適切に支持されるように入念に決定しなければならない。
【０００６】
照射が進行すると、初期ばね力は、ばねの材料及び照射環境に応じて多かれ少なかれ急速に弛緩する。被覆の直径もまた、非常に高い冷却材圧力及び動作温度により変化し、燃料棒内のペレットの直径も緻密化及びスウェリングにより変化する。被覆の外径も酸化物層の形成により増加する。これらの寸法及び材質の変化により、燃料集合体の寿命を通して燃料棒の適切な支持を維持するのは非常に困難な課題である。
【０００７】
原子炉内における熱及び圧力の勾配並びに静止波及び渦流のような他の乱流要因により誘起される軸方向及び横方向の流れの影響下にあると、細長い本体の燃料棒は比較的小さ
な振幅で継続的に振動する。燃料棒の支持が適切でないと、この非常に小さい振幅の振動により支持点と被覆とが相対的に運動することになる。比較的小さいディンプル及びグリッド支持表面上で摺動する燃料棒に高い圧力がかかると、被覆表面の小さな腐食層が擦過により除去されて基層金属が冷却材に露出する可能性がある。露出した新鮮な被覆表面上に新しい腐食層が形成され、擦過により取り除かれるプロセスが進行すると、最終的に燃料棒の壁に穴があく。この現象は腐食性フレッチングとして知られており、２００６年における加圧水型原子炉の燃料故障の最大の原因であった。
【０００８】
支持グリッドは、燃料集合体の別の重要な機能、即ち、最高冷却温度を低下させるための冷却材の混合機能を提供する。各燃料棒が発生する熱は均一でないため、冷却材には温度勾配がある。燃料集合体の設計上重要なパラメータの一つは燃料棒から冷却材への効率的な熱伝達を維持することである。単位時間当たり除去される熱量が大きければ大きいほど、発生されるエネルギーは大きい。冷却材温度が十分に高いと、所与の時間における被覆の単位面積当たりの熱除去速度は有意に急激に減少する。この現象は核沸騰限界またはＤＮＢとして知られている。原子炉動作のパラメータ内において、冷却材温度がＤＮＢ点に到達しそうになると、被覆の表面温度が燃料棒内で発生する熱を排出しようとして急速に上昇し、被覆の急激な酸化が起こって被覆が破損する。燃料の破損を防止するためにこのＤＮＢを回避しなければならないことが明らかである。ＤＮＢは冷却材が最高温度である点で発生するため、集合体内で冷却材を混合して冷却材の最高温度を低下させるとＤＮＢ状態に到達させずに多量のエネルギーを発生できることになる。混合の改善は通常、グリッド構造の下流側に混合翼を使用して行なう。混合効率は混合翼の形状、大きさ及び燃料棒に対する混合翼の位置により異なる。
【０００９】
グリッドの他の重要な機能には、想定される事故時の負荷の下でも機能喪失せずにその取り扱い及び通常動作を維持する能力及び燃料棒と支持点との間における蒸気ポケットの形成により生じ、燃料棒で発生する熱を除去するための十分な冷却材が局部的に得られない時に起こる燃料棒上の「ホットスポット」の発生を回避する能力が含まれる。蒸気ポケットにより惹き起される燃料棒の過熱が進行すると被覆の局部的で急速な腐食により燃料棒が破損する。
【００１０】
燃料棒を介する冷却材の流れを炉心全体にわたって実質的にバランスした状態に保つことは、実質的に均等な熱伝達を維持するために望ましい目的である。燃料集合体の設計を変更すると、圧力降下が変化し燃料集合体の種々のタイプの間の炉心を介する熱抵抗の相対的なバランスに悪影響を及ぼす可能性がある。圧力降下を減少させるグリッド設計の変更は、燃料集合体の設計者が燃料集合体の間の圧力降下の平衡関係を取り戻す他の改良技術を導入するのを可能にするという理由で望ましい。
【００１１】
上述したように、グリッドストラップのディンプル及びばねはグリッドセル内に突出して原子燃料棒を格子配列に位置決めする。ディンプルが高ければ高いほど、また、グリッドセル内への突出度が大きければ大きいほど、ディンプルの剛性は大きくなる。剛性がこのように大きくなると燃料棒装荷時に燃料棒に掻き傷または擦り傷が発生する可能性が高くなる。ディンプルの剛性が大きいと、燃料棒の接触応力が大きくなるためディンプルと燃料棒との間のフレッチングのリスクが増加する。従って、ディンプルの設計者は剛性を燃料棒の位置決めにとって適切なレベルにしながら、掻き傷、擦り傷そしてフレッチングが生じる可能性を減少するように剛性を最小限に抑える必要がある。
【００１２】
かくして、効率的な熱伝達特性を有し、燃料集合体への装荷時に燃料棒に掻き傷または擦り傷が発生する可能性を少なくするように燃料棒の支持を改善する改良型グリッドを提供することが望まれる。さらに、製造上の利点を数多く有する改良型グリッドを提供することが本発明の目的である。
【発明の概要】
【００１３】
上記の目的は、離隔平行関係にある第１の複数個の細長いストラップと、その第１の複数個のストラップに対して垂直で、互いに離隔平行関係にある第２の複数個の細長いストラップとを有する改良型原子燃料集合体グリッドにより達成される。離隔平行関係にある第１及び第２の複数個の細長いストラップは、各組４個の隣接するストラップ交差点が、一部が燃料棒を支持するセルを画定し、各セルの境界を画定する第１及び第２のストラップがセルの壁を形成する規則正しいパターンに整列される。これらのストラップは、好ましくは、卵箱パターンを形成するようにそれらの交差点で互いに差し込まれている。周囲部を画定するストラップは離隔平行関係にある第１及び第２の複数個の細長いストラップの外周を取り囲んでおり、内側ストラップにそれらとの交差点で固定されている。燃料棒を支持するセルの少なくとも１つの壁は、セル壁にある「犬の骨」形の切欠きからセル内に延びるディンプルを有する。
【００１４】
一実施例において、ディンプルは、燃料棒をグリッドに装荷する際、該燃料棒に接触する上流側及び下流側端縁部を有するが、これらの上流側及び下流側端縁部は燃料棒装荷時または取出し時に滑らかでない表面が燃料棒と接触するのを避けるために燃料棒から離れる方向に丸みを付けられている。丸みを付けた端縁部は丸み付け圧印加工により形成する。好ましくは、第１及び第２の複数個のストラップは該ストラップの長手方向が軸方向であり、「犬の骨」形切欠きはこの軸方向に平行に延びる。
【００１５】
一実施例において、「犬の骨」形切欠きはセルの壁の高さ方向に離隔して積み重なった３つの切欠きより成り、伝統的な「犬の骨」形状の中央の切欠きは中央の棒状部の両端に出張りがあり、上方の切欠きは伝統的な「犬の骨」形を棒状部に沿って分割した半分であって、出張りが中央の切欠きの方へ向いており、下方の切欠きは伝統的な「犬の骨」形を棒状部に沿って分割した半分であって、出張りが中央の切欠きの方に向いている。望ましくは、ディンプルは、側面図で見ると、プラットフォームが頂部を延びる台である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、加圧水型原子炉の従来型燃料集合体グリッドを示す頂部平面図である。
【図２】図２は、本発明の燃料棒グリッドを用いる燃料集合体の部分断面立面図であり、図示を簡略にするために集合体の一部を破断して垂直方向に短縮した形で示す。
【図３】図３は、垂直方向に積み重なった２つのディンプルを示すグリッドストラップの側面図である。
【図４】図４は図３に示すディンプルの平面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、対応のグリッドセル内に装荷中の燃料棒にまさに遭遇せんとする図３及び４のディンプルの１つを示す概略図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、燃料棒が移動してディンプルと係合した状態を示す図５Ａの概略図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ａ及び図５Ｂの構成を装荷中の燃料棒の先端がディンプルを通過した状態で示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
原子燃料スペーサグリッドは原子燃料棒を位置決めするために燃料集合体に使用される。原子燃料棒の正確な位置決めは原子炉の炉心の適正な原子的及び熱−液圧的性能を確保する上で非常に重要である。理想的な原子燃料スペーサグリッドは以下の条件を満たす必要がある。
１．製造が簡単で低コストである。
２．燃料棒の再構成を可能にし、装荷が容易である。
３．燃料集合体の寿命を通して燃料集合体の幾何学的関係を維持する。
４．圧力降下が小さい設計で、しかも冷却材の混合及び熱伝達が促進される。
５．中性子の吸収率が低い。
【００１８】
従来型スペーサグリッドの多くは、多くが燃料棒を支持する複数のほぼ正方形のセルを有する卵箱構造を形成するように互いに差し込んだ真直ぐなグリッドストラップより成る。かかる従来型燃料グリッド１０の一例を図１に示す。離隔平行関係にある第１の複数の等長グリッドストラップ１２は離隔平行関係にある第２の複数の等長グリッドストラップ１４に対して垂直な位置関係にあり、これらは周囲部ストラップ１８により取り囲まれて、各ストラップはそれらの交差点で溶接されている。セル１６は燃料棒を支持するが、セル２０は案内管及び計測管を支持する。燃料棒は相互の間隔またはピッチを維持する必要があるため、燃料棒を支持するセル１６の境界となる位置にあるこれらの真直ぐなグリッドストラップ１２及び１４は、ストラップ１２及び１４の側部に打抜き加工により形成され、セル１６内に突出して燃料棒と接触し、それらを定位置でしっかりと保持するばね及び／またはディンプル２４を有する。グリッドストラップ１２及び１４上の打抜き加工部分、即ち、ばね２２及びディンプル２４は、燃料集合体に沿うグリッドの縦続列の中の他のグリッドと共に考えて、燃料棒を固定する適切な力を確実に維持できるように入念に設計し、正確に製造することが必要である。
【００１９】
図２を参照して、該図は参照番号４０で総括表示し垂直方向に短縮した形で示す燃料集合体の立面図である。この燃料集合体４０は加圧水型原子炉に使用するタイプであり、基本的構成要素として、原子炉の炉心領域の下部炉心板（図示せず）上に燃料集合体を支持する下端部構造または下部ノズル４２と、下部ノズル４２から縦方向に上方に延びる多数の案内シンブルまたはシンブル管４４とを含む。燃料集合体４０はさらに、本発明に従って構成され、図３、４及び５に一部を詳示する複数の横方向グリッド１０を有する。これらのグリッド１０は案内シンブル４４に沿って軸方向に離隔しこれらのシンブルによって支持される。燃料集合体４０はまた、横方向に離隔しグリッド１０によって整列アレイの形で支持される複数の細長い燃料棒３６を有する。燃料集合体４０はさらに、中央の計測管４６と、案内シンブル４４の上端部に固定された上端部構造または上部ノズル４８とを有する。部品のかかる配置により、燃料集合体４０は部品の一体性を損なわずに取扱いが便利な一体的ユニットを形成する。
【００２０】
上述したように、燃料集合体４０内に配列された燃料棒３６は、燃料集合体の長さ方向に離隔したグリッド１０により互いに離隔関係に保持される。各燃料棒３６は原子燃料ペレット５０を含んでおり、燃料棒３６の両端部は燃料棒を気密封止するために上部端栓５２及び下部端栓５４により密封されている。通常、上部端栓５２と、ペレット５０との間にプレナムばね５６が配置され、ペレットを燃料棒３６内において密に積み重ねた状態に維持する。核分裂物質より成る燃料ペレット５０は加圧水型原子炉の反応エネルギーを発生させる素となる。水またはホウ素を含む水のような液体の減速／冷却材は、炉心の燃料集合体を介して上方に圧送され、有用な仕事を発生させるためにその内部で発生する熱を抽出する。
【００２１】
核分裂プロセスを制御するために、多数の制御棒５８が燃料集合体４０の所定位置にある案内シンブル４４内を往復移動可能である。詳説すると、上部ノズル４８には燃料棒クラスタ制御機構６０が連携するが、この制御機構６０は半径方向に延びる複数のアーム６４が内部にねじ山のある円筒状部材６２に設けられたもので、全て周知の態様で燃料棒５８を案内シンブル４４内で垂直方向に移動させることにより燃料集合体４０内における核分裂プロセスを制御する。
【００２２】
上述したように、燃料棒を支持するグリッドセルの側壁と、燃料棒の被覆表面との間の接触領域は、有害な振動が起こらないように、しかも被覆が傷付かないように、燃料棒が十分な力で固定されるべく設計することが重要である。この目的のために、本発明は、「犬の骨」形切欠きと、冷却材の流れに垂直な方向における端縁部の丸み付け圧印加工とを採用することにより、圧力降下を最小限に抑え、原子炉動作時における燃料棒の漏洩し易さを減少する軟らかい枢動型ディンプルを有するグリッド設計を提供する。丸み付け圧印加工部分には、ディンプルの従来式面取り端縁部に共通で燃料棒の掻き傷または擦り傷を起こす加工硬化し盛り上がった典型的な材料はない。丸み付け圧印加工により、燃料棒は丸み付けした端縁部を介してディンプルの平坦な棒接触部分へ滑らかに移行することができる。「犬の骨」形は対称的なため、燃料棒装荷時にディンプルは枢動する可能性が高くなり、このためディンプルと燃料棒との間の整合関係が改善されて掻き傷の発生が最小限に抑えられる。「犬の骨」形はまた、ディンプルの接触面積が大きいため典型的なディンプルと比べて軟らかく、原子炉動作時における接触応力及びフレッチング摩耗を減少させる。
【００２３】
「犬の骨」形は製造時の打抜き型の強度を増加させるが、その理由は打抜き型により多くの材料を使用できるため打抜き型の応力及び摩耗が少なくなり、成形時にディンプルを押出すに必要な負荷が減少するため製造コストが減少するからである。「犬の骨」形はディンプルと燃料棒の接触に関連するディンプルの剛性を減少させるが、その理由はディンプルの外形を丸み付けした形に窓が切り取られるため原子炉動作時における接触応力が小さくなってディンプルによる燃料棒の摩耗が最小限に抑えられるからである。
【００２４】
図３は、本発明の軟らかい枢動ディンプルを有するグリッド設計のグリッドストラップ１２の一部を示す。しかしながら、本発明のディンプル２６の設計はストラップ１２と１４の一方または両方に適用できることを理解されたい。２つのかかるディンプル２８及び３０はセルの壁３２上に位置する単一セル１６の幅部分内に示されている。ディンプル２８及び３０はセル１６の壁３２の「犬の骨」形の切欠きからセル１６内に延びる。ディンプル２８及び３０の「犬の骨」形切欠きは、好ましくは、３個の離隔した切欠き６６、６８、７０より成る。これら３つの離隔した切欠きはセル１６の壁３２の高さ方向に離隔して積み重ねた関係にあり、伝統的な「犬の骨」形の中央の切欠き６６は中央の棒状部３４とその両端部の出張り３８とより成る。上方の切欠き６８は伝統的な「犬の骨」形を棒状部３４及び出張り３８に沿って分割した半分であり、この出張りは中央の切欠き６６の方へ向いている。下方の切欠き７０は伝統的な「犬の骨」形を棒状部３４及び出張り３８に沿って分割した半分であり、この出張りは中央の切欠き６６の方を向いている。燃料棒と接触する水平な端縁部７２は、燃料棒から離れる方向に屈曲して燃料棒がディンプル２８及び３０と接触する時燃料棒の該端縁部に対して滑らかな移行部を提供する丸み付けした端縁部となるように丸み付け圧印加工するのが好ましい。
【００２５】
図４はセルの壁３２の頂面図であり、上方のディンプル３０の輪郭外形を示す。
【００２６】
図５は、セル１６内に装荷中の燃料棒と、燃料棒の先端がディンプル３０と係合し、ディンプル３０上を摺動して通過する時のディンプル３０との相互作用を側面図で示す一面の概略図である。概略的側面図に示すのはディンプル３０であるが、ディンプル２８も同じ態様で動作する。「Ｆ」は燃料棒３６を燃料集合体に装荷するために燃料棒に印加される力を示す。図５Ａにおいて、燃料棒３６を静止状態にあるディンプルに接近する状態で示す。図５Ｂに示すように、燃料棒３６はディンプル３０の台の脚部７８により支持される頂部またはプラットフォーム７６と係合し、燃料棒３６と接触する側部上の該プラットフォームを下方に枢動させることにより、燃料棒にかかる圧力を減少させ、燃料棒の掻き傷または擦り傷の発生を回避する。図５Ｃに示すように、台７６は燃料棒３６の先端が通過して燃料棒３６の側壁の被覆のラインと一致すると水平姿勢に戻る。丸み付け圧延加工部分７２は詳細に図示しないが、その形状は当業者であれば容易に分かるであろう。
【００２７】
従って、丸み付け圧印加工は燃料棒の装荷時の接触応力を減少させ、ディンプルの「犬の骨」形切欠きは燃料装荷時にディンプルを枢動可能にし、これらが共に擦り傷及び掻き傷の発生を最小限に抑える。「犬の骨」形切欠きを成形済みディンプルの丸み付けに適用すると、ディンプルの剛性が減少し、ディンプルと燃料棒の接触に関連する摩耗が最小限に抑えられる。「犬の骨」形のさらに別の利点は下記の通りである。
打抜き型の強度が増加し、型インサートの寿命が増加する。
丸み付けが始まる「犬の骨」形の端部により領域が減少するためディンプルの押出しに要する負荷が減少する。
ストラップ間の溶接による熱影響域からの距離が増加するため、ディンプルのゆがみまたは上ぞりのようなディンプルに対する熱的影響が最小限に抑えられる。
【００２８】
燃料棒の軸に垂直な、燃料棒と接触するディンプルの端縁部に対して行う丸み付け圧印加工は、大きな力をかけて材料を押出し、加工物の厚さを減少させて材料の端縁部の丸み付けをすることにより、ディンプルの従来式面取り端縁部に共通で燃料棒の掻き傷を発生させる典型的な硬化加工／盛上がり材料をなくするプロセスである。
【００２９】
本発明を特定の実施例につき詳細に説明したが、当業者は本願の開示全体に鑑みてそれら詳細事項に対する種々の変形例及び設計変更を想到できることが理解される。例えば、好ましい実施例は加圧水型原子炉の燃料集合体の改良型グリッドに係るものであるが、本発明の原理を沸騰水型原子炉に同様に適用することが可能である。さらに、好ましい実施例は離隔して積み重なった２つのディンプル２８及び３０を用いるが、これら２つのディンプルを組み合わせて変形「犬の骨」形切欠きから延びる単一の細長いディンプルを形成することが可能である。尤も、このディンプルは高ければ高いほど、またグリッドセル内に突出すればするほどディンプルの剛性が増加するが、剛性を所望の値に調整する他の補償手段を用いることが可能である。従って、図示説明した特定の実施例は例示的なものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲及びその全ての均等物の幅を与えられるべきである。
【図１】
0005601671.tif 000002
【図２】
0005601671.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
0005601671.tif 000006
【図５Ｂ】
0005601671.tif 000007
【図５Ｃ】
0005601671.tif 000008