(57)【要約】　　　（修正有）【課題】グリッド−燃料棒間のフレッティング摩耗を最小限に抑えるばね及びディンプルを有する改良型グリッドを提供する。【解決手段】改良型グリッドは、格子状に連結された複数のストラップ４２、４２’を有し、ストラップ４２、４２’に複数のミキシングベーン１０４が設けられ、ミキシングベーン１０４に加わる水圧力が互いに打ち消し合うように配置されている。各ストラップは、ばね１３８と、一対のディンプル１６２、１６６とを備えている。ばね１３８は、弛緩状態での曲率半径が燃料棒の半径より大きい輪郭のばね突起部１５０を有する。上記各ディンプルは、同様の形状の輪郭のディンプル突起部１８０を有する。ばね突起部１５０は、コンプライアンスを高めるために第１プレート９４および第２プレート９８間に非線形に延在する一対の脚部に取り付けられている。【選択図】　　　図３
2004003982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉の燃料集合体に使用されるグリッドであって、
互いに整列させた複数の第１ストラップと、
互いに整列させた複数の第２ストラップとを備え、
該第１および第２ストラップは、格子状に互いに連結されて、複数のセルを形成しており、さらに、
前記第１および第２ストラップ上に配置された複数のミキシングベーンを備え、
各ミキシングベーンは、自由端部および連結端部を有し、該連結端部が、前記第１および第２ストラップの一方との連結部を形成しており、
各ミキシングベーンには、前記連結端部および前記自由端部間に延在する長手方向軸が定められており、さらに、
グリッドを横切って延在する仮想第１グリッド軸および仮想第２グリッド軸を備え、
該第１および第２グリッド軸は、交点で互いに交差して、前記第１および第２軸によって互いに分割されている、第１グリッド象限、第２グリッド象限、第３グリッド象限および第４グリッド象限をグリッド上に画定しており、
前記セルの各々は、前記第２ストラップにほぼ平行な方向に測定されたセル幅を有し、また、前記第１ストラップにほぼ平行な方向に測定されたセル高さを有しており、
前記第１、第２、第３および第４グリッド象限のうちの対角線方向に配置された一方の対内の、前記第１グリッド軸から少なくともセル幅の半分、および前記第２グリッド軸から少なくともセル高さの半分の間隔を置いたミキシングベーンのほぼすべての前記長手方向軸は、前記第１および第２グリッド軸を含む平面にそれぞれがほぼ垂直に延在する仮想第１位置合わせ面および仮想第２位置合わせ面のうちの一方にほぼ平行な方向に延在しており、
前記第１、第２、第３および第４グリッド象限の他方の対内の、前記第１グリッド軸から少なくともセル幅の半分、および前記第２グリッド軸から少なくともセル高さの半分の間隔を置いたミキシングベーンのほぼすべての前記長手方向軸は、前記仮想第１位置合わせ面および仮想第２位置合わせ面のうちの他方にほぼ平行な方向に延在しているグリッド。
【請求項２】
前記第１グリッド軸は、前記第１ストラップの１つと整合状態に延在し、前記第２グリッド軸は、前記第２ストラップの１つと整合状態に延在している請求項１記載のグリッド。
【請求項３】
前記第１および第２グリッド軸が整合している前記第１および第２ストラップ上に配置された前記ミキシングベーンは、ほぼすべてが互いに、かつ前記第１および第２位置合わせ面の一方に、ほぼ平行に並んでいる請求項２記載のグリッド。
【請求項４】
前記第１および第２グリッド軸は、互いにほぼ垂直である請求項１記載のグリッド。
【請求項５】
前記第１および第２位置合わせ面は、互いにほぼ垂直である請求項１記載のグリッド。
【請求項６】
前記第１および第２位置合わせ面の各々は、交点を通っている請求項５記載のグリッド。
【請求項７】
前記第１、第２、第３および第４グリッド象限はすべて、ほぼ同数のミキシングベーンを有する請求項１記載のグリッド。
【請求項８】
前記第１および第２ストラップの少なくとも一方が、第１部分および第２部分を有し、
該第１部分上に配置された前記ミキシングベーンのほぼすべての前記長手方向軸は、互いに、かつ前記第１および第２位置合わせ面の一方に、ほぼ平行な方向に延在しており、
前記第２部分上に配置された前記ミキシングベーンのほぼすべての前記長手方向軸は、互いに、かつ前記第１および第２位置合わせ面の他方に、ほぼ平行な方向に延在している請求項１記載のグリッド。
【請求項９】
各セルは、互いに交差してセルを第１セル象限、第２セル象限、第３セル象限および第４セル象限に分割する第１セル軸および第２セル軸を有し、前記第１、第２、第３および第４グリッド象限のいずれにおいても、前記第１グリッド軸から少なくともセル幅の半分、および前記第２グリッド軸から少なくともセル高さの半分の間隔を置いたほぼすべてのセルの各々が、対角線方向に向き合った前記第１、第２、第３および第４セル象限のうちの一対の各々に配置されたミキシングベーンを有する請求項１記載のグリッド。
【請求項１０】
原子炉用の燃料集合体であって、
少なくとも１つの第１グリッドと、
該グリッドに係合した少なくとも１つの燃料棒とを備え、
前記少なくとも第１グリッドは、
互いに整列させた複数の第１ストラップと、
互いに整列させた複数の第２ストラップとを備えており、
該第１および第２ストラップは、格子状に互いに連結されて、複数のセルを形成しており、さらに、
前記第１および第２ストラップ上に配置された複数のミキシングベーンを備え、
各ミキシングベーンは、自由端部および連結端部を有し、該連結端部が、前記第１および第２ストラップの一方との連結部を形成しており、
各ミキシングベーンには、前記連結端部および前記自由端部間に延在する長手方向軸が定められており、さらに、
グリッドを横切って延在する仮想第１グリッド軸および仮想第２グリッド軸を備え、
該第１および第２グリッド軸は、交点で互いに交差して、前記第１および第２軸によって互いに分割されている、第１グリッド象限、第２グリッド象限、第３グリッド象限および第４グリッド象限をグリッド上に画定しており、
前記セルの各々は、前記第２ストラップにほぼ平行な方向に測定されたセル幅を有し、かつ前記第１ストラップにほぼ平行な方向に測定されたセル高さを有しており、
前記第１、第２、第３および第４グリッド象限のうちの対角線方向に配置された一方の対内の、前記第１グリッド軸から少なくともセル幅の半分、および前記第２グリッド軸から少なくともセル高さの半分の間隔を置いた前記ミキシングベーンのほぼすべての前記長手方向軸は、前記第１および第２グリッド軸を含む平面にそれぞれがほぼ垂直に延在する仮想第１位置合わせ面および仮想第２位置合わせ面のうちの一方にほぼ平行な方向に延在しており、
前記第１、第２、第３および第４グリッド象限の他方の対内の、前記第１グリッド軸から少なくともセル幅の半分、および前記第２グリッド軸から少なくともセル高さの半分の間隔を置いた前記ミキシングベーンのほぼすべての前記長手方向軸は、前記仮想第１位置合わせ面および仮想第２位置合わせ面のうちの他方にほぼ平行な方向に延在している燃料集合体。
【請求項１１】
前記第１グリッド軸は、前記第１ストラップの１つと整合状態に延在し、前記第２グリッド軸は、前記第２ストラップの１つと整合状態に延在している請求項１０記載のグリッド。
【請求項１２】
前記第１および第２グリッド軸が整合している前記第１および第２ストラップ上に配置された前記ミキシングベーンは、ほぼすべてが互いに、かつ前記第１および第２位置合わせ面の一方に、ほぼ平行に並んでいる請求項１１記載の燃料集合体。
【請求項１３】
前記第１および第２ストラップの少なくとも一方が、第１部分および第２部分を有し、
該第１部分上に配置された前記ミキシングベーンのほぼすべての前記長手方向軸は、互いに、かつ前記第１および第２位置合わせ面の一方に、ほぼ平行な方向に延在しており、
前記第２部分上に配置された前記ミキシングベーンのほぼすべての前記長手方向軸は、互いに、かつ前記第１および第２位置合わせ面の他方に、ほぼ平行な方向に延在している請求項１０記載の燃料集合体。
【請求項１４】
少なくとも１つの第１燃料棒を含む原子炉の燃料集合体のグリッドのストラップ部材であって、
第１プレートを備え、
該第１プレートは第１ディンプルを有しており、さらに、
第２プレートを備え、
該第２プレートは第２ディンプル有しており、さらに、
ばね部材、第１脚部および第２脚部を備えたばね装置を有し、
該第１および第２脚部の各々は、前記第１および第２プレート間に非線形に延在しており、
前記ばね部材は、前記第１および第２脚部間に延在しており、
前記ばね部材は、ばね板および一対のばね帯材を有しており、該ばね板は、前記ばね帯材間に位置し、前記ばね帯材の一方が前記第１脚部に連結され、前記ばね帯材の他方が前記第２脚部に連結されているストラップ部材。
【請求項１５】
前記ばね板は、ばね輪郭を含む形状を有し、該ばね輪郭は、燃料棒にほぼ相補的に係合するように構成されている請求項１４記載のストラップ部材。
【請求項１６】
前記ばね板は、ばね突起部およびばね外周フレームを有し、該ばね突起部は、前記ばね外周フレームから突出しており、前記ばね輪郭は、前記ばね突起部に沿って延在しており、該ばね突起部は、前記燃料棒にほぼ相補的に係合するように構成されている請求項１５記載のストラップ部材。
【請求項１７】
前記第１および第２ディンプルの各々は、ディンプル板および一対のディンプル帯材を有しており、該ディンプル板の各々は、ディンプル輪郭を含む形状を有し、該ディンプル輪郭は、前記燃料棒にほぼ相補的に係合するように構成されている請求項１５記載のストラップ部材。
【請求項１８】
前記ばね板は、ばね突起部およびばね外周フレームを有し、該ばね突起部は、前記ばね外周フレームから突出しており、前記ばね輪郭は、前記ばね突起部に沿って延在しており、該ばね突起部は、前記燃料棒にほぼ相補的に係合するように構成されており、
前記ディンプル板の各々は、ディンプル突起部およびディンプル外周フレームを有し、該ディンプル突起部は、前記ディンプル外周フレームから突出しており、前記ディンプル輪郭は、前記ディンプル突起部に沿って延在しており、該ディンプル突起部は、前記燃料棒にほぼ相補的に係合するように構成されている請求項１７記載のストラップ部材。
【請求項１９】
前記ばね装置が弛緩状態にある時、前記第１および第２脚部は、前記第１および第２プレートとほぼ共平面関係にある請求項１４記載のストラップ部材。
【請求項２０】
前記ばね装置が弛緩状態にある時、前記ばね板および前記対のばね帯材は、前記第１および第２プレートに対してほぼ非共平面関係にある請求項１９記載のストラップ部材。
【請求項２１】
前記ばね装置および前記第１および第２プレートに沿って延在する中心軸を有しており、
前記第１および第２脚部の、前記ばね帯材と連結された部分は、前記第１および第２脚部の、前記第１および第２プレートと連結された部分より前記中心軸から遠く離れている請求項１４記載のストラップ部材。
【請求項２２】
原子炉用の燃料集合体であって、
少なくとも１つの第１燃料棒と、
少なくとも１つの第１グリッドとを備え、
該少なくとも第１グリッドは、　互いに整列させた複数の第１ストラップと、互いに整列させた複数の第２ストラップとを有しており、該第１および第２ストラップは、格子状に互いに連結されて、複数のセルを形成しており、
前記少なくとも第１燃料棒は、該セルの１つにはめ込まれており、
前記第１および第２ストラップの少なくとも一方が、第１プレート、第２プレートおよびばね装置を有するストラップ部材を有しており、
前記第１プレートは第１ディンプルを有しており、
前記第２プレートは第２ディンプルを有しており、
前記ばね装置は、ばね部材、第１脚部および第２脚部を有し、
該第１および第２脚部の各々は、前記第１および第２プレート間に非線形に延在しており、
前記ばね部材は、前記第１および第２脚部間に延在しており、
前記ばね部材は、ばね板および一対のばね帯材を有しており、該ばね板は、該ばね帯材間に位置し、前記ばね帯材の一方が前記第１脚部に連結され、前記ばね帯材の他方が前記第２脚部に連結されている燃料集合体。
【請求項２３】
前記ばね板は、前記燃料棒にほぼ相補的に係合するばね輪郭を含む形状を有する請求項２２記載の燃料集合体。
【請求項２４】
前記ばね装置が弛緩状態にある時、前記ばね輪郭は、ほぼばね半径を有するとともに、
前記少なくとも第１燃料棒は、燃料棒半径を有し、前記ばね半径は前記燃料棒半径より大きい請求項２３記載の燃料集合体。
【請求項２５】
前記ばね板は、ばね突起部およびばね外周フレームを有し、該ばね突起部は、前記ばね外周フレームから突出しており、前記ばね輪郭は、前記ばね突起部に沿って延在しており、該ばね突起部は、前記燃料棒にほぼ相補的に係合する請求項２３記載の燃料集合体。
【請求項２６】
前記第１および第２ディンプルの各々は、ディンプル板および一対のディンプル帯材を有しており、該ディンプル板の各々は、ディンプル輪郭を含む形状を有し、該ディンプル輪郭は、前記燃料棒にほぼ相補的に係合する請求項２３記載の燃料集合体。
【請求項２７】
前記ばね装置が弛緩状態にある時、前記ばね輪郭は、ほぼばね半径を有しており、前記ディンプル輪郭は、ほぼディンプル半径を有するとともに、
前記少なくとも第１燃料棒は、燃料棒半径を有し、前記ばね半径および前記ディンプル半径の各々は、前記燃料棒半径より大きい請求項２６記載の燃料集合体。
【請求項２８】
前記ばね板は、ばね突起部およびばね外周フレームを有し、該ばね突起部は、前記ばね外周フレームから突出しており、前記ばね輪郭は、前記ばね突起部に沿って延在しており、該ばね突起部は、前記燃料棒にほぼ相補的に係合するとともに、
前記ディンプル板の各々は、ディンプル突起部およびディンプル外周フレームを有し、該ディンプル突起部は、前記ディンプル外周フレームから突出しており、前記ディンプル輪郭は、前記ディンプル突起部に沿って延在しており、該ディンプル突起部は、前記燃料棒にほぼ相補的に係合する請求項２６記載の燃料集合体。
【請求項２９】
前記ばね装置が弛緩状態にある時、前記第１および第２脚部は、前記第１および第２プレートとほぼ共平面関係にある請求項２２記載の燃料集合体。
【請求項３０】
前記ばね装置が弛緩状態にある時、前記ばね板および前記対のばね帯材は、前記第１および第２プレートに対してほぼ非共平面関係にある請求項２９記載の燃料集合体。
【請求項３１】
前記ストラップ部材は、前記ばね装置および前記第１および第２プレートに沿って延在する中心軸を有するとともに、
前記第１および第２脚部の、前記ばね帯材と連結された部分は、前記第１および第２脚部の、前記第１および第２プレートと連結された部分より前記中心軸から遠く離れている請求項２２記載の燃料集合体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、包括的には原子炉に、特に改良型グリッドを有する加圧水型原子炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ほとんどの加圧水型原子炉では、炉心が多数の細長い燃料集合体で構成されている。これらの燃料集合体は一般的に、燃料集合体の長さに沿って軸方向に間隔を置いた位置で燃料集合体の複数の細長いシンブル管に取り付けられた複数のグリッドによって系統的配列に保持された複数の燃料棒を有する。シンブル管は通常、制御棒、施栓装置または計装を内部に収容している。燃料集合体の両端部の上部および下部ノズルが、燃料棒の端部のわずかに上方および下方に延出したシンブル管の端部に取り付けられている。
【０００３】
当該技術分野では既知のように、グリッドは、炉心内で燃料棒間の間隔を正確に維持し、ロッドの振動を阻止し、燃料棒の側方支持を行い、ある程度は燃料棒の長手方向移動を抑制するために使用される。１つの従来型グリッド構造形式は、個別に燃料棒を受け取る複数のほぼ正方形のセルを有する卵枠状構造を形成するように協働する複数の交互配置されたストラップを設けている。シンブル管の構造に応じて、シンブル管は、燃料棒を受け取るセルと同一寸法のセルにはめ込むことも、交互配置されたストラップ内に比較的大きく形成されたシンブルセルにはめ込むこともできる。
【０００４】
ストラップは、各セルが、比較的コンプライアンスが大きい一対のばねと比較的剛直な複数のディンプルとを有するように構成され、ばねおよびディンプルは、交互配置されたストラップの金属に形成されて、それから外向きに突出している。各セルのばねおよびディンプルは、セルに挿通されたそれぞれの燃料棒に係合する。グリッドの外ストラップが接合されて、グリッドの内ストラップの周囲を取り囲んで、グリッドに強度および剛度を与えている。
【０００５】
グリッドおよびストラップの個々の構造に応じて、原子炉内の水の混合を容易にし、したがって燃料棒と水との間の対流熱交換を促進する１つまたは複数のミキシングベーンを各ストラップに形成してもよい。原子炉は、水が各燃料集合体内を通ってほぼ垂直方向上向きに移動するように構成されているので、ミキシングベーンは、水の混合を促進しながらも、ベーンに水が衝突する結果として、グリッドに力およびトルクを与える。グリッドに加えられるそのような力およびトルクの結果として、総合力すなわち合応力、曲げモーメントまたはトルクがグリッドによって燃料棒およびシンブル管に加えられ、結果的にその間に応力および振動が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、シンブル管に長手方向に加えられる力や、燃料棒をセル内に保持するために加えられる圧縮および摩擦力以外にグリッドから燃料棒およびシンブル管に加えられる不釣り合い力、モーメントまたはトルクがせいぜい無視できる程度になるように好都合に配置されたミキシングベーンを有する改良型グリッド構造を提供することが望ましい。
【０００７】
当該技術では、原子炉の運転中に、原子炉内での温度、圧力および流速の上昇が、グリッドおよび燃料棒間の振動を発生しやすいことも知られている。グリッドは燃料棒を燃料セル内に支持しているので、それらの間のそのような振動は、燃料棒のフレッティングを生じる可能性がある。そのようなフレッティングは、激しい場合、燃料棒クラッドの破損を生じ、その結果として、原子炉内の水が核汚染されるであろう。したがって、グリッドおよび燃料棒間のフレッティング摩耗を最小限に抑えるように構成されたばねおよびディンプルを有する改良型グリッドを提供することが望まれている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上に従って、複数のシンブル管を有する原子炉の燃料集合体に使用される改良型グリッドは、格子状に互いに連結されて複数のセルを形成する複数の第１および第２ストラップを有し、第１および第２ストラップに複数のミキシングベーンが設けられており、ミキシングベーンは、グリッドのミキシングベーンに加わる水圧力が互いに打ち消し合うことによって、せいぜいわずかな不釣り合い力、モーメントおよびトルクがシンブル管に加えられるだけであるように好都合に配置されている。グリッドの対角線方向の象限のミキシングベーンは、グリッド上に対角線方向に配置された仮想位置合わせ面にほぼ整列している。グリッドはまた、複数のストラップ部材を有し、各ストラップ部材は、ばねと、一対のディンプルとを有している。ばねは、弛緩状態での曲率半径が燃料棒の半径より大きい輪郭の表面形状を有し、さらに、ばね突起部を有することができる。各ディンプルは、同様に構成された輪郭の表面形状を有し、同様にディンプル突起部を有することができる。ばね突起部は、脚部のコンプライアンスを高めるために各ストラップ部材の第１プレートおよび第２プレート間に非線形に延在する一対の脚部に取り付けられている。
【０００９】
本発明の態様は、自励振動の可能性を最小限に抑えるために、グリッドと燃料セルの燃料棒およびシンブル管との間に加えられる不釣り合い力、モーメントおよびトルクを最小限に抑えるように好都合に構成されたミキシングベーンを有する、原子炉の燃料集合体用のグリッドを提供することである。
【００１０】
本発明の別の態様は、各々がばねおよび少なくとも１つの第１ディンプルを有し、ばねおよびディンプルの各々が、グリッドおよび燃料棒間のフレッティング摩耗を減少させるための突起部を有することができる輪郭表面形状を有する複数のストラップ部材を有するグリッドを提供することである。
【００１１】
本発明の別の態様は、ばね部材および一対の脚部を備えたばね装置を有し、ばね装置のコンプライアンスを高めるために、脚部が一対のプレート間に非線形に延在している、原子炉の燃料集合体のグリッドのストラップ部材を提供することである。
【００１２】
以上に従って、本発明の態様は、原子炉の燃料集合体に使用されるグリッドであって、その全体的性質として、互いに整列させた複数の第１ストラップと、互いに整列させた複数の第２ストラップとを有し、第１および第２ストラップが格子状に互いに連結されて、複数のセルを形成していると言うことができるグリッドを提供することである。複数のミキシングベーンが、第１および第２ストラップ上に配置されており、各ミキシングベーンは、自由端部および連結端部を有し、連結端部が、第１および第２ストラップの一方との連結部を形成している。各ミキシングベーンには、連結端部および自由端部間に延在する長手方向軸が定められている。仮想第１グリッド軸および仮想第２グリッド軸が、グリッドを横断して延在しており、第１および第２グリッド軸は、交点で互いに交差して、第１および第２軸によって互いに分割された第１グリッド象限、第２グリッド象限、第３グリッド象限および第４グリッド象限をグリッド上に画成している。セルの各々は、第２ストラップにほぼ平行な方向に測定されたセル幅と、第１ストラップにほぼ平行な方向に測定されたセル高さとを有する。第１、第２、第３および第４グリッド象限のうちの対角線方向に配置された一方の対内の、第１グリッド軸から少なくともセル幅の半分、および第２グリッド軸から少なくともセル高さの半分の間隔を置いたミキシングベーンのほぼすべての長手方向軸は、それぞれ第１および第２グリッド軸を含む平面にほぼ垂直に延在する仮想第１位置合わせ面および仮想第２位置合わせ面のうちの一方にほぼ平行な方向に延在している。第１、第２、第３および第４グリッド象限の他方対内の、第１グリッド軸から少なくともセル幅の半分、および第２グリッド軸から少なくともセル高さの半分の間隔を置いたミキシングベーンのほぼすべての長手方向軸は、第１および第２位置合わせ面のうちの他方にほぼ平行な方向に延在している。
【００１３】
本発明の別の態様は、原子炉用の燃料集合体であって、その全体的性質として、少なくとも１つの第１グリッドと、グリッドに係合した少なくとも１つの燃料棒とを有すると言うことができ、また、その少なくとも第１グリッドの全体的性質として、互いに整列させた複数の第１ストラップと、互いに整列させた複数の第２ストラップとを有し、第１および第２ストラップが格子状に互いに連結されて、複数のセルを形成していると言うことができる燃料集合体を提供することである。複数のミキシングベーンが、第１および第２ストラップ上に配置されており、各ミキシングベーンは、自由端部および連結端部を有し、連結端部が、第１および第２ストラップの一方との連結部を形成している。各ミキシングベーンには、連結端部および自由端部間に延在する長手方向軸が定められている。仮想第１グリッド軸および仮想第２グリッド軸が、グリッドを横断して延在しており、第１および第２グリッド軸は、交点で互いに交差して、第１および第２軸によって互いに分割された第１グリッド象限、第２グリッド象限、第３グリッド象限および第４グリッド象限をグリッド上に画成している。セルの各々は、第２ストラップにほぼ平行な方向に測定されたセル幅と、第１ストラップにほぼ平行な方向に測定されたセル高さとを有する。第１、第２、第３および第４グリッド象限のうちの対角線方向に配置された一方の対内の、第１グリッド軸から少なくともセル幅の半分、および第２グリッド軸から少なくともセル高さの半分の間隔を置いたミキシングベーンのほぼすべての長手方向軸は、それぞれ第１および第２グリッド軸を含む平面にほぼ垂直に延在する仮想第１位置合わせ面および仮想第２位置合わせ面のうちの一方にほぼ平行な方向に延在している。第１、第２、第３および第４グリッド象限の他方対内の、第１グリッド軸から少なくともセル幅の半分、および第２グリッド軸から少なくともセル高さの半分の間隔を置いたミキシングベーンのほぼすべての長手方向軸は、第１および第２位置合わせ面のうちの他方にほぼ平行な方向に延在している。
【００１４】
本発明の別の態様は、少なくとも１つの第１燃料棒を含む原子炉の燃料集合体のグリッドのストラップ部材であって、その全体的性質として、第１プレートを有し、第１プレートに第１ディンプルが設けられており、さらに、第２プレートを有し、第２プレートに第２ディンプルが設けられており、さらに、ばね部材、第１脚部および第２脚部を備えたばね装置を有しており、第１および第２脚部の各々は、第１および第２プレート間に非線形に延在しており、ばね部材は、第１および第２脚部間に延在しており、ばね部材は、ばね板および一対のばね帯材を備えており、ばね板は、ばね帯材間に位置し、ばね帯材の一方が第１脚部に連結され、ばね帯材の他方が第２脚部に連結されていると言うことができるストラップ部材を提供することである。
【００１５】
本発明の別の態様は、原子炉用の燃料集合体であって、その全体的性質として、少なくとも１つの第１燃料棒と、少なくとも１つの第１グリッドとを有しており、少なくとも第１グリッドは、　互いに整列させた複数の第１ストラップと、互いに整列させた複数の第２ストラップとを有しており、第１および第２ストラップは、格子状に互いに連結されて、複数のセルを形成しており、少なくとも第１燃料棒が、セルの１つにはめ込まれており、第１および第２ストラップの少なくとも一方が、第１プレート、第２プレートおよびばね装置を有するストラップ部材を備えており、第１プレートに第１ディンプルが設けられており、第２プレートに第２ディンプルが設けられており、ばね装置は、ばね部材、第１脚部および第２脚部を有し、第１および第２脚部の各々は、第１および第２プレート間に非線形に延在しており、ばね部材は、第１および第２脚部間に延在しており、ばね部材は、ばね板および一対のばね帯材を備えており、ばね板は、ばね帯材間に位置し、ばね帯材の一方が第１脚部に連結され、ばね帯材の他方が第２脚部に連結されていると言うことができる燃料集合体を提供することである。
【００１６】
好適な実施形態の以下の説明を添付の図面と組み合わせて読めば、本発明をさらに理解できるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
概略的に示された原子炉４内に取り付けられた燃料集合体１０全体が、図１に概略的に示されている。燃料集合体１０は、図２〜図１０に全体的または部分的に示されている複数のグリッド２０を有する。さらに十分に後述するように、グリッド２０は、燃料集合体１０の他の構成部材に加えられる不釣り合い力、モーメントおよびトルクを最小限に抑えると共に、グリッド２０と燃料集合体１０の他の構成部材との間のフレッティング摩耗を減少させるのに好都合に構成されている。
【００１８】
下部ノズル１２が、原子炉４の炉心領域で下部炉心支持板１４上に燃料集合体１０を支持している。原子炉４は、炉心支持板１４上に配置された複数の燃料集合体１０を有する加圧水型原子炉である。下部ノズル１２に加えて、燃料集合体１０の構造骨組みはまた、上端部の上部ノズル１６と、下部および上部ノズル１２および１６間に長手方向に延在して両端部でそれらに連結された複数の細長い案内管すなわちシンブル管１８とを有する。
【００１９】
燃料集合体１０はさらに、シンブル管１８に沿って軸方向に間隔を置いてそれらに取り付けられた複数の横方向グリッド２０と、グリッド２０によって横方向に間隔を置いて支持された系統的配列の細長い燃料棒２２とを有する。また、燃料集合体１０の中央に、下部および上部ノズル１２および１６間に延在する計測管（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｔｕｂｅ）２４が配置されている。そのような部品配置の燃料集合体１０は、集合体部材に損傷を与えることなく容易に取り扱うことができる一体型ユニットを形成している。
【００２０】
前述したように、燃料集合体１０内に配列された燃料棒２２は、燃料集合体１０の長さ方向に間隔を置いたグリッド２０によって、互いに間隔を置いた状態で保持されている。各燃料棒２２は、複数の核燃料ペレットを含み、両端部が上下端部プラグ２８および３０によって閉鎖されている。燃料ペレットは、核分裂性物質からなり、原子炉４の熱エネルギを発生する役目を果たす。
【００２１】
水やホウ素含有水などの液体減速材／冷却材が、下部炉心板１４の複数の流通開口を通って上向きに燃料集合体１０へ汲み上げられる。燃料集合体１０の下部ノズル１２は、冷却材がシンブル管１８内を集合体の燃料棒２２に沿って上向きに流れて、有用な仕事の生産のためにその内部に発生した熱を抜き出すことができるようにする。
【００２２】
核分裂処理を制御するために、多くの制御棒３４が、燃料集合体１０内の所定位置に配置されたシンブル管１８内を往復移動可能である。具体的に言うと、上部ノズル１６の上方に配置された制御棒クラスタ制御機構３６が、制御棒３４を支持している。制御機構３６は、複数の半径方向延出アーム３８を有する雌ねじ付き円筒部材３７を有する。各アーム３８が制御棒３４に相互連結されており、制御機構３６は、制御棒３４をシンブル管１８内で上下移動させ、それによって燃料集合体１０内での核分裂処理を制御できるように作動可能であり、これらはすべて、既知の通りである。
【００２３】
図２からわかるように、各グリッド２０は、互いに整列した複数の第１ストラップ４２と、互いに整列すると共に、第１ストラップ４２にほぼ垂直に配置された第２ストラップ４２’とを有する。第１および第２ストラップ４０および４２’は、既知のようにして、また、さらに十分に後述するように、格子状に互いに連結されて、複数のセル４６を形成している。セル４６の各々は、燃料棒２２を内部に受け取って、燃料棒２２を燃料集合体１０内に支持するように構成されている。第１および第２ストラップ４２および４２’はまた、シンブル管１８および計測管２４が配置される比較的大きいセルを形成するように配置されている。
【００２４】
グリッド２０はまた、第１ストラップ４２にほぼ平行に延在する仮想第１グリッド軸５８と、第２ストラップ４２’にほぼ平行に延在する仮想第２グリッド軸６２とを有する。第１および第２グリッド軸５８および６２は、交点６６で互いに交差し、互いにほぼ直交する向きであるが、他の実施形態では、第１および第２グリッド軸５８および６２が互いに斜めの向きでもよい。
【００２５】
第１および第２グリッド軸５８および６２は、第１、第２、第３および第４グリッド象限７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃおよび７０Ｄを画成する。図２に全体的に示された例示のグリッド２０では、第１および第３グリッド象限７０Ａおよび７０Ｃが互いに対角線方向に配置され、第２および第４グリッド象限７０Ｂおよび７０Ｄも同様である。
【００２６】
仮想第１位置合わせ面７４および仮想第２位置合わせ面７８が、グリッド２０を通り、図２の紙面から飛び出している。図２に示された実施形態では、第１および第２位置合わせ面７４および７８が互いに直交する向きであり、交点６６を通っている。第１および第２位置合わせ面７４および７８はまた、第１および第２グリッド軸５８および６２の両方を含む、図２の紙面にほぼ平行な仮想グリッド面にほぼ直交する向きにある。言い換えると、第１および第２位置合わせ面７４および７８は、グリッド２０によって定められる平面にほぼ直交する向きにある。第１および第２位置合わせ面７４および７８は、グリッド２０を対角線方向に横切り、第１位置合わせ面７４が第１および第３グリッド象限７０Ａおよび７０Ｃを横切り、第２位置合わせ面７８が第２および第４グリッド象限７０Ｂおよび７０Ｄを横切っている。
【００２７】
図２から、第１グリッド軸５８が第１ストラップ４２の１つと整合している、すなわち、それがその第１ストラップ４２に重なっていることがわかる。同様に、第２グリッド軸６２が第２ストラップ４２’の１つと整合している、すなわち、それがその第２ストラップ４２’に重なっていることがわかる。他の原子炉では、シンブル管、計測管および燃料棒の形状が異なることから、グリッド２０と全体的に異なった構造のグリッドが必要になり得ることは理解されるであろう。そのため、グリッドが、第１および第２グリッド軸５８および６２のいずれか一方または両方に沿って奇数のセルを有するように構成されている場合、第１および第２グリッド軸５８および６２のいずれか一方または両方が、第１および第２ストラップ４２および４２’のいずれとも整合しないであろうが、それぞれ、それらとほぼ平行な向きになるであろう。
【００２８】
図３は、図２に示された部分の拡大図であり、図３に示されたセル４６内に配置された燃料棒２２が追加して示されている。セル４６の各々は一般的に、第１ストラップ４２にほぼ平行な方向に測定したセル高さ５２を有する。同様に、セル４６の各々は一般的に、第２ストラップ４２’にほぼ平行な方向に測定したセル幅５４を有する。セル４６の寸法をここでは「高さ」および「幅」と表現しているが、グリッド２０を原子炉４内に設置した時、セル高さおよび幅５２および５４はほぼ水平面上に測定されることがわかるであろう。そのため、「高さ」および「幅」の表現は、いずれの意味でも制限するものではない。
【００２９】
第１および第２ストラップ４２および４２’はすべて、ジルコニウム合金などの適当な金属か、または燃料集合体１０内の環境に適合した他の適当な物質の比較的薄く細長いシート材で形成されている。図４に最もわかりやすく示されているように、第１ストラップ４２は、第１ストラップ４２の一方側に沿ってそのほぼ半分まで横切って延びた複数の平行スロット８０を有する。各第１ストラップ４２は、スロット８０によってほぼ画成されるが、さらに具体的には、第１ストラップ４２に沿って横方向に延在してスロット８０に重なる複数の仮想分割線８６によって画成された複数のストラップ部材８２を有する。各ストラップ部材８２は、ストラップ部材８２を画成する分割線８６に平行でその中間に位置する中心軸９０を有する。
【００３０】
図４Ａに最もわかりやすく示されているように、各ストラップ部材８２は、第１プレート９４と、第２プレート９８と、ばね装置１００とを有する。ばね装置１００は一般的に、第１および第２プレート９４および９８の中間に位置している。グリッド２０を原子炉４内に設置した時、第１プレート９４が第２プレート９８のほぼ垂直方向上方に位置するであろう。第２プレート９８は、ほぼスロット８０によって画成され、第１プレート９４は、ほぼ分割線８６によって画成されていることがわかるであろう。
【００３１】
図５からわかるように、第２ストラップ４２’は、スロット８０’が第２ストラップ４２’の反対側に形成されている点を除いて、第１ストラップ４２と同様である。さらに具体的に言うと、各第２ストラップ４２’は、複数のストラップ部材８２’を有しており、第１プレート９４’は、ほぼスロット８０’によって画成され、第２プレート９８’は、ほぼ分割線８６’によって画成されている。
【００３２】
グリッド２０を組み立てるために、第１ストラップ４２のスロット８０を第２ストラップ４２’のスロット８０’にはめ込んで、第１および第２ストラップ４２および４２’を格子状に互いに係合させることによって、セル４６を形成する。第１および第２ストラップ４２および４２’は、適当な構造の固定具（図示せず）によってそのような位置に一時的に保持される。次に、第１ストラップ４２上の複数の溶接タブ１０２を第２ストラップ４２’上の対応位置の複数の溶接タブ１０２’にレーザ溶接か、他の方法で連結することによって、第１および第２ストラップ４２および４２’を互いに固定的に連結する。スロット８０および８０’の位置が逆である点を除いて、第２ストラップ４２’は第１ストラップ４２とほぼ同じであるので、第２ストラップ４２’の具体的な構造についてはここではさらには説明しないが、第１ストラップ４２に関する以下の詳細が第２ストラップ４２’にも等しく当てはまることは理解されるであろう。
【００３３】
ほとんどすべての第１プレート９４には、第２プレート９８によって定められる平面から斜めに延出する（図４Ｂ）ミキシングベーン１０４が設けられている。これに関して言うと、外周ストラップ付近か、計測管２４またはシンブル管１８をはめ込んだセル付近の多数の第１プレート９４が、一部の他の第１プレート９４と共に、ミキシングベーン１０４を備えていないことがわかるであろう。
【００３４】
各ミキシングベーン１０４は、第１プレート９４につながった連結端部１１０と、連結端部１１０と反対の自由端部１０６とを有する。各ミキシングベーン１０４はまた、自由端部１０６および連結端部１１０間に延在する仮想長手方向軸１１４（図７）を有する。図３から理解できるように、各長手方向軸１１４は好都合に、第１および第２位置合わせ面７４および７８の一方にほぼ平行な向きになっている。
【００３５】
図２から最もわかりやすいように、第１、第２、第３および第４象限７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃおよび７０Ｄの各々は、ほぼ同数のミキシングベーン１０４を有する。前述したように、図２に示された例示のグリッド２０では、第１グリッド軸５８が第１ストラップ４２の１つに整合し、第２グリッド軸６２が第２ストラップ４２’の１つに整合している。したがって、図２に示された例示のグリッド２０の場合、第１、第２、第３および第４象限７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃおよび７０Ｄのいずれかに入っている特定数のミキシングベーン１０４も、第１グリッド軸５８から少なくともセル幅５４の半分、および第２グリッド軸６２から少なくともセル高さ５２の半分の間隔を置いて配置されたミキシングベーン１０４であると考えられる。
【００３６】
したがって、このように定義された上記第１、第２、第３および第４象限７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃおよび７０Ｄの１つに入っているミキシングベーン１０４は、その象限を通る第１および第２位置合わせ面７４および７８のいずれかにほぼ平行な向きであることがわかるであろう。たとえば、第１および第３象限７０Ａおよび７０Ｃ内のミキシングベーン１０４は、互いに、また第１位置合わせ面７４にほぼ平行な方向に並んでいる。第１および第３グリッド象限７０Ａおよび７０Ｃはまた、グリッド２０上で互いに対して対角線方向に配置されている。同様に、第２および第４グリッド象限７０Ｂおよび７０Ｄ内のミキシングベーン１０４はすべて、互いに、また第２位置合わせ面７８にほぼ平行な方向に並んでいる。同様に、第２およびだ４グリッド象限７０Ｂおよび７０Ｄは、グリッド２０上で互いに対して対角線方向に配置されている。
【００３７】
厳密には第１、第２、第３および第４象限７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃおよび７０Ｄの１つに「入っていない」ミキシングベーン１０４、すなわち、それぞれ第１グリッド軸５８および第２グリッド軸６２に整合している第１ストラップ４２および第２ストラップ４２’上に配置されたミキシングベーン１０４はすべて、互いに、また第１位置合わせ面７４にほぼ平行に並んでいる。グリッド２０の別の実施形態では、上記第１および第２ストラップ４２および４２’上に配置されたミキシングベーン１０４が、互いに、また第２位置合わせ面７８にほぼ平行な方向に並ぶ可能性もある。
【００３８】
第１および第２ストラップ４２および４２’のほとんどが、第１グリッド軸５８または第２グリッド軸６２の両側に定められた第１部分１１６および第２部分１１８（図２に限定的に付けた番号である）を有しており、個々のストラップの位置合わせに応じていずれかが適当である（ｗｈｉｃｈｅｖｅｒ　ｉｓ　ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ　ｄｅｐｅｎｄｉｎｇ　ｕｐｏｎ　ｔｈｅ　ａｌｉｇｎｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｓｔｒａｐ）ことがわかるであろう。ある第１および第２ストラップ４２および４２’の第１部分１１６に設けられたミキシングベーン１０４は、互いに、また第１および第２位置合わせ面７４および７８の一方にほぼ平行に並んでいることがわかるであろう。同様に、あるストラップの第２部分１１８に設けられたミキシングベーン１０４は、互いに、また第１および第２位置合わせ面７４および７８の他方にほぼ平行な向きになっている。
【００３９】
図２および図４から、隣接したストラップ部材８２のミキシングベーン１０４が互いに向き合う、すなわち、互いに鏡像関係にあることがわかるであろう。図２から、一般的に、そのような向き合った、すなわち鏡像関係にあるミキシングベーン１０４は、第２プレート９８によって定められた第１ストラップ４２の平面から両方向の外向きに延出していることがわかるであろう。これに関して言うと、あるストラップの第１部分１１６に配置されたミキシングベーン１０４が、第２プレート９８に対して両方向の外向きに交互に延出し、あるストラップの第２部分１１８に配置されたミキシングベーン１０４も同様に、第２プレート９８によって定められたストラップ４２の平面から両方向の外向きに交互に延出していることがわかるであろう。
【００４０】
図３に最もわかりやすく示されているように、各セル４６は、互いに垂直に配列された仮想第１セル軸１２０および仮想第２セル軸１２２を有し、これらによって第１、第２、第３および第４セル象限１２６Ａ、１２６Ｂ、１２６Ｃおよび１２６Ｄが画成されている。図２の例示のグリッド２０および図３に示された例示のセル４６では、第１および第３セル象限１２６Ａおよび１２６Ｃが、セル４６内で互いに対角線方向に配置され、第２および第３セル象限１２６Ｂおよび１２６Ｄが、互いに対角線方向に配置されている。図２および図３からわかるように、第１および第２グリッド軸５８および６２の１つに隣接するか、グリッド２０の外周部に隣接したものを除いたすべてのセル４６は、対角線方向に向き合ったセル象限内に一対のミキシングベーン１０４を有する。
【００４１】
グリッド２０を上記のように構成することによって、原子炉４の運転中に衝突した水によってミキシングベーン１０４に生じる水圧反力は、シンブル管１８、計測管２４または燃料棒２２に加えられる正味トルク、モーメントまたは横方向力をグリッド２０上に生じない。そのような反力は、せいぜい、シンブル管１８および燃料棒２２に長手方向に加えられる一般力（ｇｅｎｅｒａｌ　ｆｏｒｃｅ）を与えるだけである。しかし、ミキシングベーン１０４間の相互関係に関する上記教示のすべてが、本発明の好都合な態様を達成するためにすべての環境で常に適用される必要はないことを理解されたい。むしろ、シンブル管１８、計測管２４および燃料棒２２に外部力またはトルクが加えられないようにする本発明の好都合な態様を、上記教示のすべてより少ないものを用いて達成できる可能性がある。ミキシングベーン１０４間のそのような相互関係のそのような教示のさまざまな組み合わせは、グリッドの個別形状、燃料棒２２のレイアウトおよび数や、他の要因によって変化する可能性がある。
【００４２】
図４Ａおよび図６〜図８に最もわかりやすく示されているように、各ばね装置１００は、第１脚部１３０と、第２脚部１３４と、ばね部材１３８とを有する。第１および第２脚部１３０および１３４の各々は、第１および第２プレート９４および９８間に非線形に延在している。ばね部材１３８は、第１および第２脚部１３０および１３４間でそれぞれのほぼ中央に位置している。第１および第２脚部１３０および１３４が「非線形に」延在しているとは、第１および第２プレート９４および９８間に延在する際に、第１および第２脚部１３０および１３４が、少なくとも部分的に中心軸９０から離れる方向に、かつ／または少なくとも部分的に中心軸９０に向かう方向に延在することを表すものである。第１および第２脚部１３０および１３４のそのような非線形性によって、さらに十分に後述するように、それのコンプライアンスが増加する。
【００４３】
また、第１プレート９４が、第１および第２脚部１３０および１３４間に配置された第１ラグ１４０を有することがわかるであろう。同様に、第２プレートは、第１および第２脚部１３０および１３４間に配置された第２ラグ１４２を有する。グリッド２０の個々の構造によって、第１および第２脚部１３０および１３４間に水をどの程度に流したいかに応じて、第１および第２ラグ１４０および１４２を短くするか、除くこともできる。
【００４４】
ばね部材１３８は、一対のばね帯材１４６間に配置されたばね板１４４を有する。ばね帯材１４６の各々は、ばね板１４４につながっており、ばね帯材１４６の一方は第１脚部１３０に連結され、ばね帯材１４６の他方は第２脚部１３４に連結されている。
【００４５】
ばね板１４４は、ばね外周フレーム１５４から外向きに突出したばね突起部１５０を有している。ばね突起部１５０は、ばね突起部１５０に沿って延びるように定められたばね輪郭（ｓｐｒｉｎｇ　ｃｏｎｔｏｕｒ）１５８を有するように好都合に構成され、それによって、ばね突起部１５０は一般的に、輪郭が定められていると言うことができる。また、燃料棒２２のフレッティング摩耗を防止するために、好ましくは、ばね突起部１５０の縁部を面取りするか、他の方法で丸みが付けられている。
【００４６】
第１プレート９４は、第１ディンプル１６２を有するように形成され、第２プレート９８は、第２ディンプル１６６を有するように形成されていることがわかるであろう。第１および第２ディンプル１６２および１６６はほぼ同一であるので、第２ディンプル１６６についてはさらには詳細に説明しないが、以下の説明が第１および第２ディンプル１６２および１６６の両方に等しく当てはまることは理解されるであろう。
【００４７】
第１ディンプル１６２は、一対のディンプル帯材１７６間に配置されたディンプル板１７２を有する。ディンプル板１７２およびディンプル帯材１７６は一般的に、第１プレート９４のその他の部分に対してほぼ非共平面関係にある。ディンプル板１７２は、ディンプル外周フレーム１８４から外向きに突出したディンプル突起部１８０を有する。ディンプル突起部１８０は、全体的にディンプル突起部１８０に沿って延びたディンプル輪郭１８８を有するように好都合に構成され、それによって、ディンプル突起部１８０は一般的に、輪郭が定められていると言うことができる。燃料棒２２でのフレッティング摩耗を減少させるために、ディンプル突起部１８０の縁部を面取りするか、他の方法で湾曲させている。
【００４８】
グリッド２０を原子炉４内に設置した時、ばね帯材１４６およびディンプル帯材１７６はすべて、燃料棒２２の長手方向範囲をほぼ横切る方向に延出し、前述したようにばね板１４４およびディンプル板１７２の輪郭が定められている。そのため、原子炉４の運転中に燃料棒２２が振動し、ばね板１４４およびディンプル板１７２とのオフノーマル衝突を受けると、オフノーマル衝突に最も近いばね帯材１４６およびディンプル帯材１７６が、オフノーマル衝突から比較的遠く離れたばね帯材１４６およびディンプル帯材１７６より大きくたわむであろう。そのため、ばね帯材１４６およびディンプル帯材１７６が燃料棒２２に対して横方向の取り付け向きであることと、ばね板１４４およびディンプル板１７２の輪郭が定められていること（ｃｏｎｔｏｕｒｅｄ　ｎａｔｕｒｅ）とによって、個々のばね帯材１４６およびディンプル帯材１７６は、ばね装置１００および第１および第２ディンプル１６２および１６６全体より比較的大きいコンプライアンスを有し、これによって、オフノーマル衝突の際の燃料棒２２の摩耗が減少する。
【００４９】
また、ばね板１４４およびディンプル板１７２を燃料棒２２の外面と一致するような輪郭に構成することによって、ばね装置１００および第１および第２ディンプル１６２および１６６上の異なった位置でオフノーマル衝突が繰り返される結果、ばね装置１００および第１および第２ディンプル１６２および１６６が平面的な形状であった場合にありがちである、燃料棒の一カ所で衝突および摩耗が生じるのではなく、燃料棒２２の多くの横方向位置でそのような衝突および摩耗が生じるため、好都合である。オフノーマル衝突による燃料棒２２の摩耗がそのように拡散することによって、燃料棒２２の耐摩耗寿命が延びる。
【００５０】
図４Ｂから理解されるように、あるストラップ部材８２の第１および第２ディンプル１６２および１６６は、第１および第２プレート９４および９８によってほぼ定められる平面から外向きに、ばね装置１００と反対の方向に突出している。そのため、図３から理解されるように、各セル４６は、一対のばね装置１００と、第１および第２ディンプル１６２および１６６の両方の対とを有する。燃料棒２２は、上記対のばね装置１００、第１ディンプル１６２および第２ディンプル１６６に当接した状態で受け取られる。
【００５１】
燃料棒２２をセル４６に挿入すると、ばね装置１００が弛緩状態から非弛緩状態に変化する。一般的に、ばね装置１００は、第１および第２ディンプル１６２および１６６より大きいコンプライアンスを有する。ばね装置１００のコンプライアンスは、それの第１および第２脚部１３０および１３４の非線形性によって高められ、第１および第２脚部１３０および１３４の長さおよび幅を特別に設定することによって最適化することができる。第１および第２脚部１３０および１３４の、ばね帯材１４６に連結された部分が、第１および第２脚部１３０および１３４の、第１および第２プレート９４および９８に連結された部分より中心軸９０から遠くへ離れていることがわかるであろう。
【００５２】
ばね装置１００が弛緩状態にある時、第１および第２脚部１３０および１３４が、第１および第２プレート９４および９８とほぼ共平面関係にあることがわかるであろう。しかし、ばね装置１００が弛緩状態にある時、ばね板１４４およびばね帯材１４６は、第１および第２プレート９４および９８に対してほぼ非共平面関係にあることがわかるであろう。
【００５３】
図１０には、ばね装置がほぼ弛緩状態に示されている。図１０はまた、ばね装置１００から間隔を置いた、したがってそれと接触していない燃料棒２２も示している。弛緩状態のばね突起部１５０のばね輪郭１５８は、燃料棒２２の半径より大きい曲率半径を有する。そのような好都合な形状のため、燃料棒２２をセル４６に入れ、したがってばね突起部１５０に係合させて、ばね装置１００が非弛緩状態になった時、ばね輪郭１５８が燃料棒２２によって撓むため、ばね輪郭１５８の曲率半径が燃料棒２２の半径と一致し、それによって、ばね突起部１５０が燃料棒２２に相補的に係合する。弛緩状態の曲率半径が燃料棒２２の半径より大きいようにばね輪郭１５８を設定することによって、燃料棒２２をセル４６にはめ込んだ時に得られるばね輪郭１５８および燃料棒２２の相補的係合のため、ばね突起部１５０および燃料棒２２間の接触面積が最大になる。ばね突起部１５０および燃料棒２２間の接触面積がそのように最大になることによって、その間の応力が、したがって、フレッティング摩耗の可能性が減少する。さらに、グリッド２０および燃料棒２２間の接触面積が減少する領域でフレッティング摩耗が発生するので、ばね輪郭１５８の一致形状により、グリッド２０および燃料棒２２間の面接触面積が増加することによって、そのようなフレッティングが迅速に減少する。
【００５４】
ディンプル突起部１８０は、それぞれディンプル輪郭１８８を有するように構成されており、同様に、弛緩状態での曲率半径が燃料棒２２の半径より大きいように構成されている。燃料棒２２をセル４６にはめ込んだ時、非弛緩状態のディンプル突起部１８０が燃料棒２２に相補的に係合し、その間の面接触面積が好都合に最大になり、その間の応力およびフレッティング摩耗の可能性が最小限に抑えられる。
【００５５】
したがって、ばね突起部１５０およびディンプル突起部１８０を上記のような輪郭に構成し、弛緩状態でのそれらの曲率半径を燃料棒２２の半径より大きくすることによって、非弛緩状態ではばね突起部１５０およびディンプル突起部１８０が燃料棒２２に相補的に係合して、その間の面接触面積が最大になることがわかるであろう。上記のようにその間の面接触面積を最大化することによって、それに対応して、その間の応力の大きさが、燃料棒２２のフレッティング摩耗の可能性と共に、減少する。
【００５６】
しかし、ばね板１４４がばね突起部１５０を備えずに、ばね板１４４がばね輪郭１５８を含むような輪郭を有するように、グリッドを構成することもできることを理解されたい。そのような構造では、ディンプル板１７２も同様に、ディンプル突起部１８０をなくした構造にして、ディンプル板１７２がディンプル輪郭１８８を含むような輪郭を有するように構成することができるであろう。そのような構造は、本発明の概念から逸脱するものではないであろう。あるいは、本発明の概念から逸脱することなく、ミキシングベーン１０４をなくしたグリッドも構成することができる。
【００５７】
以上に本発明の特定の実施形態を詳細に説明してきたが、当該技術分野の専門家には、開示の全体的教示に照らして、これらの詳細にさまざまな変更または代替を考えることができることが明らかであろう。したがって、開示された特定の構造は、説明的にすぎず、添付の請求項およびその同等物で定められる本発明の範囲を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従った原子炉の概略正面図である。
【図２】本発明に従った原子炉のグリッドの上面図である。
【図３】図２の一部分の拡大図である。
【図４】原子炉のグリッドの第１ストラップの一部分の正面図である。
【図４Ａ】上記第１ストラップの１つのストラップ部材の正面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線に沿った断面図である。
【図５】原子炉のグリッドの第２ストラップの一部分の正面図である。
【図６】図４Ａおよび図４Ｂに全体的に示されたストラップ部材の前面の斜視図である。
【図７】図６のストラップ部材の背面の斜視図である。
【図８】図６の一部分の拡大図である。
【図９】図７の一部分の拡大図である。
【図１０】ストラップ部材の一部分の拡大断面図である。
【図１】
2004003982.tif 000003
【図２】
2004003982.tif 000004
【図３】
2004003982.tif 000005
【図４】
2004003982.tif 000006
【図４Ａ】
2004003982.tif 000007
【図４Ｂ】
2004003982.tif 000008
【図５】
2004003982.tif 000009
【図６】
2004003982.tif 000010
【図７】
2004003982.tif 000011
【図８】
2004003982.tif 000012
【図９】
2004003982.tif 000013
【図１０】
2004003982.tif 000014
【外国語明細書】
2004003982.tif 000015
2004003982.tif 000016
2004003982.tif 000017
2004003982.tif 000018
2004003982.tif 000019
2004003982.tif 000020
2004003982.tif 000021
2004003982.tif 000022
2004003982.tif 000023
2004003982.tif 000024
2004003982.tif 000025
2004003982.tif 000026
2004003982.tif 000027
2004003982.tif 000028
2004003982.tif 000029
2004003982.tif 000030
2004003982.tif 000031
2004003982.tif 000032
2004003982.tif 000033
2004003982.tif 000034
2004003982.tif 000035
2004003982.tif 000036
2004003982.tif 000037
2004003982.tif 000038
2004003982.tif 000039
2004003982.tif 000040
2004003982.tif 000041
2004003982.tif 000042
2004003982.tif 000043
2004003982.tif 000044
2004003982.tif 000045
2004003982.tif 000046
2004003982.tif 000047
2004003982.tif 000048
2004003982.tif 000049
2004003982.tif 000050
2004003982.tif 000051
2004003982.tif 000052
2004003982.tif 000053
2004003982.tif 000054
2004003982.tif 000055