(57)【要約】  炭化ケイ素または溶接不可能な他の材料から成る原子燃料棒被覆管向けのグランドシール端栓密閉体。封止材は、１つ以上の形態の純粋な黒鉛から成るのが好ましく、押し座、受け座およびグランドシール端栓のその他の構成要素は、耐高温金属または耐高温セラミック材料から形成されるのが好ましい。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子燃料棒（６６）であって、
溶接またはろう付けが不可能な材料によって形成され、内部領域を取り囲む管状の被覆管（８０）と、
当該管状被覆管（８０）の第１の端部を封止する第１の密閉体（７２）と、
当該内部領域の一部を占有する原子燃料（７０）と、
当該管状被覆管（８０）の第２の端部を封止するグランドシール端栓（７６）と
から成る原子燃料棒。
【請求項２】
前記グランドシール端栓（７６）は、
前記管状被覆管（８０）の管壁と力発生器（８２、８６、８８）との間に支持された柔軟な材料（７８）から成り、
当該力発生器は、当該柔軟な材料（７８）に半径方向外向きの力を及ぼすことにより、当該柔軟な材料を前記管状被覆管（８０）の内壁に押圧して前記管状被覆管の前記第２の端部を封止するように構成されていることを特徴とする、請求項１の原子燃料棒（６６）。
【請求項３】
前記力発生器（８２、８６、８８）は、前記管状被覆管の前記第２の端部を実質的に密閉する端部ストッパー（８４）から前記管状被覆管（８０）の内部へ延伸して、前記柔軟な材料（７８）を支持し、前記柔軟な材料に半径方向外向きの力を及ぼすように構成された押し座（８２）を具備することを特徴とする、請求項２の原子燃料棒（６６）。
【請求項４】
前記押し座（８２）は、前記柔軟な材料（７８）を変形させて、前記管状被覆管（８０）の内壁および前記端部ストッパー（８４）の内部の受け座に押圧することを特徴とする、請求項３の原子燃料棒（６６）。
【請求項５】
前記押し座（８２）は前記管状被覆管（８０）の内部から前記端部ストッパー（８４）を貫通する心棒（８８）を含み、当該心棒の外面にはねじ溝が設けられており、当該ねじ溝の外面に螺合するナット（８６）は、前記端部ストッパーを介して心棒を引き寄せ、前記柔軟な材料（７８）を前記管状被覆管の内壁に押圧するように構成されていることを特徴とする、請求項４の原子燃料棒（６６）。
【請求項６】
前記柔軟な材料（７８）は、前記押し座（８２）の内端部、前記心棒（８８）、前記管状被覆管（８０）の前記内壁および前記受け座（８４）の間で圧縮されることを特徴とする、請求項５の原子燃料棒（６６）。
【請求項７】
前記柔軟な材料（７８）とともに圧縮され、前記心棒（８８）の熱膨張または前記柔軟な材料の緩みが生じても前記柔軟な材料に力をかけ続けるように構成されたばね座金（９０）を含むことを特徴とする、請求項６の原子燃料棒（６６）。
【請求項８】
前記ばね座金（９０）はＸ−７５０または７１８のような合金から成る、請求項７の原子燃料棒（６６）。
【請求項９】
前記ばね座金（９０）は炭化ケイ素や部分安定化酸化ジルコニウムのような耐高温セラミックから成る、請求項７の原子燃料棒（６６）。
【請求項１０】
前記ばね座金（９０）はセラミック材料から成り、セラミックばね座金の積層体を含むことを特徴とする、請求項７の原子燃料棒（６６）。
【請求項１１】
前記端部ストッパー（８４）は、前記柔軟な材料（７８）が前記管状被覆管（８０）の内部と前記端部ストッパーとの間の界面を延伸しないように構成されている、請求項３の原子燃料棒（６６）。
【請求項１２】
前記管状被覆管（８０）は炭化ケイ素である、請求項１の原子燃料棒（６６）。
【請求項１３】
前記柔軟な材料（７８）は黒鉛から成る、請求項９の原子燃料棒（６６）。
【請求項１４】
前記柔軟な材料（７８）は純粋な黒鉛から成る、請求項１３の原子燃料棒（６６）。
【請求項１５】
前記柔軟な材料（７８）は黒鉛繊維と膨張化黒鉛の混合物から成る、請求項１３の原子燃料棒（６６）。
【請求項１６】
前記端部ストッパー（８４）および／または前記押し座（８２）はジルカロイ４から成る、請求項３の原子燃料棒（６６）。
【請求項１７】
前記受け座（８４）、前記押し座（８２）および前記ナット（８６）のうちの１つ以上が炭化ケイ素から成る、請求項５の原子燃料棒（６６）。
【請求項１８】
前記端部ストッパー（８４）は炭化ケイ素で被覆されている、請求項５の原子燃料棒（６６）。
【請求項１９】
前記受け座（８４）は２層（９６、９８）構成であり、前記受け座の当該２層の間にあるガスケット（９４）が、前記受け座と前記心棒（８８）との間を封止し、さらに前記受け座と前記管状被覆管（８０）の前記管壁との間を封止することを特徴とする、請求項５の原子燃料棒（６６）。
【請求項２０】
前記ガスケット（９４）は複数のＯリングガスケットから成る、請求項１９の原子燃料棒（６６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１６年６月２２日出願の「ＮＵＣＬＥＡＲＦＵＥＬ ＲＯＤ」と題する米国仮特許出願第６２／３５３，２２３号に基づく優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は概して原子燃料棒に関し、具体的には、被覆管が端栓に溶接またはろう付けできない材料で作られた原子燃料棒に関する。
【背景技術】
【０００３】
加圧水で冷却される原子炉発電システムの一次側は、有用エネルギーを発生させるための二次側から隔離されているが当該二次側と熱交換関係にある閉回路を構成する。一次側は、核分裂性物質を含む複数の燃料集合体と当該燃料集合体を支持する炉心内部構造とを収容する原子炉容器、熱交換蒸気発生器内の一次回路、加圧器の内部空間、加圧水を循環させるポンプおよび配管類を含み、これらの配管類は蒸気発生器およびポンプをそれぞれ独立に原子炉容器に接続する。原子炉容器に接続される蒸気発生器、ポンプおよび配管系から成る一次側の各部は、一次側ループを形成する。
説明の目的のために、図１は炉心１４を包囲する、蓋体１２を備えたほぼ円筒形の原子炉圧力容器１０を含む原子炉一次系を簡略化して示す。水などの原子炉冷却材が、ポンプ１６により容器１０に圧入され、炉心１４を通過するとき熱エネルギーを吸収して、一般的に蒸気発生器と呼ばれる熱交換器１８へ送られる。その熱は蒸気駆動タービン発電機のような利用回路（図示せず）へ運ばれる。原子炉冷却材はその後、ポンプ１６へ還流して、一次ループが完成する。一般的に、上述のようなループが複数個、冷却材配管２０により単一の原子炉容器１０に接続されている。
【０００４】
図２は原子炉の一例をさらに詳細に示すものである。炉心１４は互いに平行で垂直に延びる複数の燃料集合体２２より成るが、その他の容器内部構造物は、説明の目的で、下部炉内構造物２４と上部炉内構造物２６とに分けることができる。従来設計の下部炉内構造物は、炉心コンポーネントおよび計装体を支持し、整列させ、案内するとともに、容器内の冷却材の流れ方向を定める機能を有する。上部炉内構造物は、燃料集合体２２（簡略化のため２つだけ図示）を拘束し、あるいは燃料集合体に二次的拘束手段を提供し、計装体と例えば制御棒２８のようなコンポーネントを支持し、案内する。図２に例示する原子炉において、冷却材は１つ以上の入口ノズル３０から原子炉容器１０に流入し、当該容器と炉心槽３２との間に画定される環状部を流下し、下部プレナム３４で１８０度方向転換し、下部支持板３７および燃料集合体２２が着座する下部炉心板３６を上向きに貫流したあと、当該集合体の内部および周りを流動する。下部支持板３７および下部炉心板３６の代わりに、３７と同じ高さで単一構造の下部炉心支持板を配置する設計もある。炉心とその周辺領域３８を貫流する冷却材の流量は通常、毎秒約２０フィートの流速で毎分４００，０００ガロン級の大きなものである。燃料集合体はその流れに起因する圧力降下と摩擦力によって持ち上げられる傾向にあるが、円形の上部炉心板４０を含めた上部炉内構造物がその動きを押さえ付ける。炉心１４を出た冷却材は上部炉心板４０の下面を流れ、さらに複数の穴４２を上向きに流れる。冷却材はその後、上方および半径方向に流れて１つ以上の出口ノズル４４へ到達する。
【０００５】
上部炉内構造物２６は、容器または容器蓋体に取り付けて支持させることが可能であり、上部支持集合体４６はその一部である。荷重は、上部支持集合体４６と上部炉心板４０との間を主として複数の支柱４８によって伝えられる。支柱は、所定の燃料集合体２２および上部炉心板４０の穴４２の上方において一直線に並んだ位置にある。
【０００６】
直線方向に移動可能な制御棒２８は一般的に駆動シャフト５０および中性子毒物棒のスパイダ集合体５２を含むが、それらは制御棒案内管５４により上部炉内構造物２６を通り抜け、整列関係にある燃料集合体２２内へ案内される。当該案内管は、上部支持集合体４６に固着され、さらに割ピン５６によって上部炉心板４０の頂部に圧力ばめされている。このピンによる連結は、案内管の組込みおよび必要に応じて行われる交換を容易にし、また、炉心の荷重が、特に地震や他の高負荷事故条件下で案内管５４ではなく主として支柱４８にかかるようにする。この支柱は、制御棒挿入能力に悪影響を与えかねない事故状況下において案内管の変形の抑制に寄与するように配列されている。
【０００７】
図３は、参照数字２２で総括表示する燃料集合体を垂直方向に短縮した形で示す立面図である。燃料集合体２２は加圧水型原子炉に用いるタイプであり、下端部に下部ノズル５８を備えた構造躯体を有する。下部ノズル５８は、原子炉炉心領域において燃料集合体２２を下部炉心支持板６０の上に支持する（下部炉心支持板６０は、図２で参照符号３６によって表す）。燃料集合体２２の構造躯体は、下部ノズル５８に加えて、上端部の上部ノズル６２と、多数の案内管またはシンブル５４とを有する。これらの案内管は、下部ノズル５８と上部ノズル６２との間を縦方向に延び、両端部はそれらのノズルに剛性的に固着されている。
【０００８】
燃料集合体２２はさらに、案内シンブル５４（案内管とも呼ばれる）の軸方向離隔位置に取り付けられた複数の横方向グリッド６４と、当該グリッド６４により横方向に離隔して支持された細長い燃料棒６６の整列アレイとを有する。図３からは分からないが、従来型のグリッド６４は、卵箱パターンを形成するように相互に差し込まれた直交ストラップから成り、４つのストラップの隣接界面がほぼ正方形の支持セルを画定する。燃料棒６６は支持セルを貫通し、互いに横方向に離隔した関係で支持される。多くの従来設計と同様に、支持セルを形成するストラップの対向する壁面には、ばねおよびディンプルが打抜き加工により形成されている。ばねおよびディンプルは支持セル内へ放射状に延びてそれらの間に燃料棒を捕捉し、燃料棒の被覆を押圧して当該燃料棒を定位置に保持する。また、燃料集合体２２の中心部には、下部ノズル５８と上部ノズル６２との間を延びてそれらに取り付けられる計測管６８が配置される。このような部品の配置構成により、燃料集合体２２は、部品の全体構成を壊すことなく容易に取り扱うことができる一体的なユニットを形成する。
【０００９】
上述したように、燃料集合体２２のアレイ状の従来型燃料棒６６は、燃料集合体の長さ方向に離隔したグリッド６４により互いに離隔した関係に保持される。各燃料棒６６は複数の原子燃料ペレット７０を有し、両端部は上部端栓７２および下部端栓７４により閉じられている。ペレット７０は、上部端栓７２と積み重ねたペレットの最上部との間に位置するプレナムばね７６により、積み重ねた形で維持される。核分裂性物質より成る燃料ペレット７０は、原子炉の核反応を発生させる元である。ペレットを取り囲む被覆管は、核分裂生成物が冷却材に流入して原子炉システムをさらに汚染するのを防ぐ障壁として機能する。
【００１０】
原子炉の出力は、炉心内の材料が健全性を損なわれずに耐えられる最高温度によって制限される。加圧水型原子炉の場合、燃料棒被覆管の材料は典型的な材料としてのジルコニウム合金に限定される。燃料棒被覆管には、中性子特性が優れているジルコニウムが一般的に選択される。それ以外では、中性子および耐高温特性が優れている炭化ケイ素（ＳｉＣ）が事故耐性燃料（ＡＴＦ）の候補となり得る。しかし、炭化ケイ素の燃料被覆管を封止するのは難しい問題であり、完全に満足できる解決策は見つかっていない。ＳｉＣは溶接が不可能であり、金属接合を伴う封止には限界がある。炭化ケイ素は膨張係数が小さく、破断伸び率は１％未満である。熱サイクルにより接合部に高い応力がかかるが、これが破損の原因となる。ＳｉＣ接合材を付着させて熱特性不一致の問題を回避し、良好な密封性を得ることが行われているが、この接合方法は高コストであり、ＭＩＴの原子炉試験では良いい結果が得られていない。したがって、これらの問題を克服するＳｉＣ燃料棒向けの新規の端栓シールが望まれる。
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、内部領域を取り囲む管状被覆管が溶接またはろう付けが不可能な材料によって作られた原子燃料棒を提供することにより、従前の短所を克服する。当該管状被覆管の第１の端部を第１の密閉体によって封止し、当該内部領域の一部に原子燃料を充填し、当該管状被覆管の第２の端部をグランドシール端栓によって封止する。
【００１２】
一実施態様において、当該グランドシール端栓は、当該管状被覆管の管壁と力発生器との間に支持された柔軟な材料から成り、当該力発生器は、当該柔軟な材料に半径方向外向きの力を及ぼすことにより、当該柔軟な材料を当該管状被覆管の内壁に押圧して当該管状被覆管の当該第２の端部を封止する。後者の実施態様において、当該力発生器は、当該管状被覆管の当該第２の端部を密閉する端部ストッパーから当該管状被覆管の内部へ延びる押し座を具備する。当該押し座は、当該柔軟な物質を支持し、当該柔軟な物質に半径方向外向きの力を及ぼすように構成されている。当該押し座は、当該柔軟な材料を変形させて、当該管状被覆管の内壁および当該端部ストッパーの内部の受け座に押圧するのが好ましい。後者の実施態様において、当該押し座は、当該管状被覆管の内部から当該端部ストッパーを貫通する心棒を含み、当該心棒の外面にはねじ溝が設けられている。当該心棒は、当該ねじ溝の外面に螺合するナットにより、当該端部ストッパーを介して当該心棒を引き寄せ、当該柔軟な材料を当該管状被覆管の内壁に押圧するように構成されている。後者の実施態様において、当該柔軟な材料は、当該押し座の内端部、当該心棒、当該管状被覆管の当該内壁および当該受け座の間で圧縮される。当該柔軟な材料とともに圧縮され、当該心棒の熱膨張または当該柔軟な材料の緩みが生じても当該柔軟な材料に力をかけ続けるように構成されたばね座金を含むのが好ましい。当該ばね座金は、Ｘ−７５０または７１８のような合金から成るのが望ましい。あるいは、当該ばね座金は、炭化ケイ素または部分安定化酸化ジルコニウムのような耐高温セラミックから成ることもできる。当該ばね座金がセラミック材料から成る場合、当該ばね座金はセラミックばね座金の積層体を含んでもよい。当該端部ストッパーは、当該柔軟な材料が当該管状被覆管の内面と当該端部ストッパーの間の界面を延伸しないように構成されているのが好ましい。
【００１３】
そのような一実施態様において、当該管状被覆管は炭化ケイ素製であり、当該柔軟な材料は黒鉛である。当該柔軟な材料は純粋な黒鉛であり、黒鉛繊維と膨張化黒鉛の混合物の形態をとるのが望ましい。当該端部ストッパーおよび／または当該押し座はジルカロイ４から成るのが好ましい。そのような実施態様において、当該受け座、当該押し座および当該ナットのうちの１つ以上は炭化ケイ素から成り、当該端部ストッパーは炭化ケイ素で被覆されているのが好ましい。
【００１４】
さらに別の実施態様において、当該受け座は２層構成であり、当該受け座の当該２層の間にあるガスケットが、当該受け座と当該心棒との間を封止し、さらに当該受け座と当該中空管状部材の当該管壁との間を封止する。当該ガスケットは、複数のＯリングガスケットから成るのが好ましい。当該Ｏリングガスケットは、従来型の単純な円形とするか、あるいはＣリング、Ｕリング、Ｖリング、Ｗリングなどの形状とすることができる。
【００１５】
したがって、本発明は、炭化ケイ素または溶接不可能な他の材料から成る燃料棒被覆管向けのグランドシール端栓密閉体を提供する。封止材は、１つ以上の形態の純粋な黒鉛から成るのが好ましく、押し座、受け座およびその他の構成要素は、耐高温金属または耐高温セラミック材料から形成されるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明の詳細を、好ましい実施態様を例にとり、添付の図面を参照して以下に説明する。
【００１７】
【図１】本発明を適用できる原子炉システムの単純化した概略図である。
【００１８】
【図２】本発明を適用できる原子炉容器および内部構成機器の部分断面立面図である。
【００１９】
【図３】図示を明瞭にするために垂直方向に短縮し、部品を破断して示す燃料集合体の部分断面立面図である。
【００２０】
【図４】本発明の一実施態様の概略断面図である。
【００２１】
【図５】本発明の第２の実施態様の概略断面図である。
【００２２】
【図６】本発明の第３の実施態様の概略断面図である。
【００２３】
【図７】本発明の第４の実施態様の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、従前の困難を克服するために、軟質黒鉛パッキン材を使用して、事故状況のＰＷＲまたはＢＷＲで想定される圧力下でも機能するＳｉＣ被覆管の気密封止を実現する事故耐性燃料（ＡＴＦ）向けのグランドシール端栓を提供する。この設計は、高い燃料棒内圧力および高い原子炉冷却系圧力の条件下で封止を維持することができる。
【００２５】
図４は、ＡＴＦ向けグランドシール端栓の概念図である。端栓（７６）は、５つの基本要素から成る。封止材（７８）は、グランドシール押し座（８２）とグランドシール受け座（８４）との間で圧縮されると変形して炭化ケイ素被覆管（８０）の内径面に圧接する柔軟な材料である。封止材（７８）は、炭化ケイ素製被覆管（８０）の内径面の粗い表面に係合するため、封止材（７８）が完全変形状態になると、端栓（７６）を被覆管（８０）から引き抜いたり、被覆管にさらに押し込んだりすることができなくなる。グランドシール押し座の心棒（８８）に螺合するナット（８６）により、グランドシール押し座（８２）をグランドシール受け座（８４）の方に引き寄せて、封止材（７８）を圧縮することができる。封止材（７８）とともにばね座金（９０）が圧縮状態にあると、グランドシール押し座（８２）が熱膨張したり、封止材（７８）が長い時間経たあと緩んだ場合でも、封止材にかかる力が維持される。六角穴（９２）を利用すれば、押し座（８２）を回転させずにナット（８６）を締めることができる。
【００２６】
端栓（７６）は、膨張する前であればほとんど力をかけずに炭化ケイ素製被覆管（８０）に挿入できる寸法に設計される。端栓（７６）の外径は、押し座（８２）も受け座（８４）も照射膨張および/または熱膨張によって炭化ケイ素製被覆管の内径面に力を及ぼさないサイズになっている。
【００２７】
封止材（７８）の好ましい材料は純粋な黒鉛である。高温用の弁には黒鉛パッキンが使用されており、最高で華氏３０００度（摂氏１６４９度）の温度に耐えられることが知られている。理想的なパッキンは、黒鉛繊維と膨張化黒鉛の混合物であろう。繊維は膨張化黒鉛の薄片を定位置に保持し、被覆管の内壁と押し座との間の隙間などから封止材が押し出されないようにする。膨張化黒鉛封止材の弾力性は高温でも長期にわたって保たれるので、ばね座金は大きな距離にわたって力を及ぼす必要はない。
【００２８】
端栓のその他の構成要素には、種々の材料を使用することができる。ジルカロイ４のようなジルコニウム合金は、水冷式原子炉での性能が証明されており、低い熱膨張率と高い融点を有するので、押し座、シール受け座およびナットの材料に適しているであろう。ジルカロイ４は溶接し易いので、いくつかの追加的な特徴部分を端栓に設けることができる。燃料棒にヘリウムを充填したり、圧力試験を行ったりするために押し座に孔を設け、その孔を後で溶接によって塞ぐことができる。運転中にナットが緩まないように、ナットを押し座に仮付け溶接することができる。
【００２９】
炭化ケイ素は、受け座、押し座およびナットに好適と考えられる別の材料である。この材料を用いると、端栓と被覆管との間で熱膨張率と耐高温性能を同等にできる。被覆管と同じ材料であれば、他の場合には不可能な接合方式が可能になる。例えば、端栓の部分に、化学蒸着（ＣＶＤ）により炭化ケイ素の薄層を被覆して、ガス障壁を追加することができるが、この薄層に機械的強度は要求されない。
【００３０】
ばね座金は、アロイＸ−７５０やアロイ７１８のような耐高温金属で作ることができる。これらの材料は、通常運転時に耐腐食性と耐応力緩和性があることがわかっている。燃料棒の端栓は、事故時に炉心の中心部ほどには高温にならないので、これらの合金がＡＴＦの性能の制約要因となる可能性は低い。しかし、特定の燃料設計および炉心においてばね座金が性能を制約することが判明した場合、ばね座金を炭化ケイ素または部分安定化酸化ジルコニウムのような強靭な耐高温セラミック製とすればよい。ばね座金にセラミック材料を使用する場合、押し座の伸長と封止材の緩みを補償するために、セラミックばね座金の積層が必要になるであろう。
【００３１】
本発明の第２の実施態様を図５に示す。１組の高温Ｏリング（９４）を追加して予備的な封止能力を与えている。被覆管の内部は、封止のために平滑な表面に機械仕上げされている。本実施態様の受け座（８４）の最上部は２つのセグメント（９６、９８）から成り、そのうちの１つのセグメント（９６）にＯリング溝が設けられている。これらの溝は、グランドシール端栓アセンブリ（７６）がナット（８６）によって完全に圧縮されると、Ｏリングが変形して押し座の心棒（８８）と被覆管（８０）の両方に接触するように構成されている。Ｏリング（９４）は、それ自体が封止機能を与えることに加え、圧力を黒鉛封止材（７８）に伝達して、ばね座金（９０）が運転時の押し座（８２）の伸長や封止材（７８）の圧縮を補償するのを助ける。
【００３２】
Ｏリングシールが二次的な封止機能を提供する好ましい実施態様において、このＯリング（９４）は、白金やニッケルのような軟質金属を被覆したＸ−７５０または７１８のような耐高温合金から成る。本発明は、封止リングの形状を単純な円形に限定せずに、Ｃリング、Ｕリング、Ｖリング、Ｗリング、さらには断面がほぼ四角形のものも含む。
【００３３】
信頼性を高めるために、封止リングのセグメントを複数個積層してもよい。そのような実施態様を図６に示す。２組のＣリング（９４）が互いに反対向きに積層されたこの実施態様は、圧力の上昇とともに封止力が高まることと、燃料棒内への冷却材の遮断と燃料棒内からのガスの漏出の両方に対して同様の封止効果があることから、特に好ましい。
【００３４】
封止リングを複数個設けるだけでなく、封止セグメントを複数個使用することができる。図７に示す例では、１つのパッキンスペーサ（１０４）が２つの個別のパッキンセグメント（１００、１０２）を連結している。本発明のこの実施態様では、受け座（８４）、押し座（８２）およびスペーサ（１０４）はいずれも、封止材の圧縮に伴う圧力を被覆管（８０）および押し座の心棒（８８）に沿った密封面の方へ多く伝達する形状になっていることに留意されたい。このような形状は、柔軟な封止材を複数個使用するかどうかにかかわらず使用できる。本実施態様では、被覆管の端部は受け座に接しないので、システムの圧縮に伴い封止圧力がより効果的に柔軟な封止材にかかることに留意されたい。
【００３５】
したがって、本発明は、溶接できないセラミックなどの材料により作られた原子燃料棒被覆管（８０）に柔軟なグランドシール密閉体を提供する。グランド封止材（７８）は、純粋な黒鉛などの材料で形成するのが好ましい。ねじ式の押し座（８２）およびウェッジ形の受け座（８４）により封止材（７８）を圧縮して半径方向に変形させる。受け座（８４）、押し座（８２）およびナット（８６）は、ジルカロイ４のような耐高温金属材料から成るのが好ましい。本発明の別の実施態様では、黒鉛封止材を除くすべての構成要素は、炭化ケイ素または部分安定化酸化ジルコニウムのような強靭なセラミック材料で作られている。ばね座金（９０）またはばね座金の積層体により、封止材にかかる圧縮力を維持して、封止材の収縮や押し座の熱膨張または照射膨張を補償する。本発明のさらに別の実施態様では、弾性金属製のＯリングシール（９４）を二次シールとして使用して、封止材にその封止材の収縮や押し座の熱膨張または照射膨張を補償するための力をかける。複数の組の封止リングを使用してもよい。弾性金属製シールリングは、Ｏ形、Ｃ形、Ｖ形、Ｕ形またはＷ形であってもよい。またリングは、ニッケルや白金のような軟質金属材料を被覆して、一次冷却水または蒸気の環境下で華氏１２００度（摂氏６４９度）未満の温度において軟質金属および弾性卑金属の腐食や他の態様の劣化が生じないようにする。さらに別の実施態様では、押し座（８２）に、燃料棒へのヘリウムの注入やシール圧力の試験を可能にする封止可能な流路を設ける。シールリングを使用する場合、封止される燃料棒端部の内径面は、封止リングが機能するような平面度および楕円率に機械仕上げされる。押し座および受け座は、圧縮力が半径方向に密封面に最適に伝わるような形状にする。複数の封止リングおよび／または柔軟な封止材を使用してもよい。
【００３６】
本発明の特定の実施態様について詳しく説明してきたが、当業者は、本開示書全体の教示するところに照らして、これら詳述した実施態様に対する種々の変更および代替への展開が可能である。したがって、ここに開示した特定の実施態様は説明目的だけのものであり、本発明の範囲を何ら制約せず、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲に記載の全範囲およびその全ての均等物を包含する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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