本発明は、第4世代炉として知られるグループの一部を構成する液体金属冷却高速中性子原子炉、特に液体ナトリウムFNRまたはSFR(ナトリウム高速炉)として知られる液体ナトリウム冷却高速中性子原子炉に挿入されることが意図されたアセンブリに関する。

第一に、本発明は、ASTRIDと呼ばれる第4世代炉の仏国技術実証炉プロジェクトにおいて短期間にわたり使用可能な燃料アセンブリを提供しようと試みる。

より具体的には、本発明は、六角形断面管から構成されたアセンブリ中空本体とSFR用の燃料アセンブリの上部中性子遮蔽体(UNS)の本体との間に非溶接連結部を提供しようと試みる。この連結部は、アセンブリ内に燃料ピンの束が存在する状態で作製され得る。

本発明が目指す燃料アセンブリは、回路タイプの炉、すなわち中間熱交換器および一次ナトリウム冷却材ポンプ手段が容器の外部に配置された炉において使用可能であるのとまさに同様に、一体型タイプの原子炉、すなわち一次ナトリウム冷却材回路およびポンプ手段が熱交換器をさらに収容する容器内に完全に収容された原子炉においても使用され得る。

アセンブリとは、原子炉に装填されるおよび/または原子炉から除去される組み立てられたユニットである。

燃料アセンブリとは、原子炉に装填されるおよび/または原子炉から除去される、燃料要素を備えるアセンブリである。

液体ナトリウムFNRタイプまたはSFRタイプの燃料アセンブリとは、液体ナトリウムFNRまたはSFRと呼ばれる液体ナトリウム冷却高速中性子原子炉内で照射されるように設計された燃料アセンブリである。

主要な意図された用途、すなわち原子炉用の燃料アセンブリを参照として説明がなされるが、本発明は、反射材、側部中性子遮蔽体(LNS)、制御棒、試験アセンブリ、追加の安全デバイス等の、原子炉用の任意のタイプのアセンブリに対して適用され得る。

ナトリウム高速炉(SFR)内で使用されることが意図された燃料アセンブリは、特に液体ナトリウムが中を通過し得るように特定の機械構造物を有する。

「フェニックス」の名称で知られるSFRにおいて既に使用されている燃料アセンブリ1を図1に示す。

第一に、長手方向軸Xに沿った細長形状のかかるアセンブリ1が、六角形断面の管またはケーシング10を備え、この管またはケーシング10は、アセンブリの把持ヘッドを形成する上方部分11と、本体14を有する上部中性子遮蔽体(UNS)デバイスと、燃料ピン120を囲むアセンブリの中空本体を構成する中央部分12とを備える。アセンブリのヘッド11は、中で開口する中央開口110を備え、一般的には溶接によりUNSまたは中央部分12に連結される。

上部中性子遮蔽体デバイスは、炭化ホウ素B₄Cおよび/または鋼などの中性子吸収材料のブロック140を収容する。このデバイスの役割は、中性子束を減少させ、内部および一次容器のヘッドを保護することである。UNSの本体14は、一般的には溶接により中央部分12に連結される。

また、アセンブリ1は、六角形ケーシング10の延長部にアセンブリのフットを形成する下方部分13を備える。アセンブリのフット13は、炉心のダイアグリッド(支持部)のガイドソケットに垂直方向に挿入され得るように、円錐形または円形に形作られた遠位端部15を有する。アセンブリのフット13は、その周縁部に中へと開口する開口16を備える。

したがって、燃料アセンブリが設置構成にある場合に、すなわち燃料アセンブリが炉心内に装填される際に占める位置にある場合に、燃料アセンブリは、雄形状であるアセンブリ1のフット13は、炉のダイアグリッドの開口に挿入され、したがってアセンブリ1の長手方向軸Xが垂直方向にある状態でアセンブリ1をその開口内に保持する。

一次冷却材ナトリウムは、アセンブリ1のケーシング10の内部を循環し、したがって熱伝導により燃料ピンによって放出された熱を搬送する。したがって、ナトリウムは、フット13の開口16を通して導入され、燃料ピンの束に沿って通過した後にヘッド11の中央開口110を通して出現する。

アセンブリの中央部分12は、複数の核燃料ピン120を備える。各ピンは、封止された円筒状被覆管の形態をとり、その内部では核分裂燃料(または親燃料)ペレットのカラムが積層され、その中において熱を放出する核反応が行われる。全てのカラムが、核分裂(または親)ゾーンと通常呼ばれるものを画成し、これは、アセンブリ1の高さの約中間に位置する。

1つの同一の炉の全てのアセンブリが、ダイアグリッド上に垂直方向に配置されて、コンパクトな六角形状セルグリッドを有する炉心を形成する。

ダイアグリッド上で定位置に位置するアセンブリは、典型的には2つの隣接し合う六角形状断面ケーシングの対向し合う面間において数mmだけ、それらのベース(フット)において相互から離間される。

この間隔は、炉が動作中である間、アセンブリの全高にわたって実質的に一定に維持される必要がある。

これは、2つの隣接し合う燃料アセンブリ間の間隙の狭まりが、反応の上昇すなわち出力の急激な増加に即座につながり、これが、過熱、閉塞等の重大な結果を招き炉心溶融事故につながり得るからである。

これを防ぐために、既存のSFRでは、アセンブリのケーシングの上方部分において核分裂ピンの直上にスペーサデバイス121を追加することが慣例的に知られている

一般的に、これらのデバイスは、ダイアグリッドの上方に突出するアセンブリの高さの約2/3の高さに等しい高さに位置決めされる。

「ストラップ」と通常呼ばれるこれらのスペーサデバイスは、本質的にアセンブリ本体の外部に突出するボス、すなわち追加的な厚さ部分からなる。ケーシングの六角形断面の各面は、ボス(ストラップ)を備える。

かかるスペーサストラップは、緊急停止制御棒に、より具体的にはパッドリングと呼ばれるリングの外周部上に、実質的には「パッド」と通常呼ばれる内部追加的厚さ部分と同一の長手方向レベルにて見られる。

燃料アセンブリでは、中央部分12とUNS本体14との間またはUNS本体14とグリッパヘッド11との間に形成される連結部は、特定数の要件を満たす必要がある。特に、液体ナトリウム冷却原子炉アセンブリ専用のアセンブリでは、連結部は、以下の主要要件を満たす必要がある。 i/ 連結部は、アセンブリの製造および組立てに適合性を有する必要がある。 ii/ 連結部は、動作段階およびハンドリング段階の最中の力に対する耐久性を有する必要がある。 iii/ 連結部は、一次冷却材ナトリウム回路内において移動体を発生させる必要がない。

「フェニックス」および「スーパーフェニックス」の名称でそれぞれ知られるSFR用の燃料アセンブリの場合には、この連結部は、溶接によって形成された。溶接を用いないこの連結部に関する製造フィードバックは、完全には満足のいくものではなかった。この溶接部は、実現が困難であるばかりでなく、試験体を使用して試験されるため、試験体の製造と結果が入手可能となる時点との間における遅延が生じる。さらに、燃料ピンの束は、六角管内において定位置に配置され、その後、溶接連結部が、この管と構成要素質量との間で全面にわたり作製されるため、保護を伴った溶接と、溶接、検査、または修理作業の最中に多大な時間およびコストを要するアセンブリのハンドリングが必要となる。最後に、定位置に燃料ピンの束がある状態でなされた溶接の欠陥は、アセンブリ全体のロスにつながる。

現時点では、ASTRID炉用に想像される燃料アセンブリの場合には、新規燃料中に存在する同位元素は、フェニックスアセンブリおよびスーパーフェニックスアセンブリの場合よりもはるかにより高い放射能および熱を発生する。したがって、オペレータに放射線防護を与えることが重要な課題となる。実際に、六角形管12およびUNS本体14が共に溶接されるべき場合にそうであるように、燃料ピンがアセンブリ内に位置する状態において、オペレータが溶接を行い溶接部を検査することは論外である。

他方で、中央部分12およびアセンブリのフット13を共に溶接することが実施され、その後にピンがアセンブリ内に取り付けられる。

したがって、溶接の実施後にピン束が定位置に配置されることと、この配置の実施後に実施および検査がより容易である非溶接作業のみが実施されることとが推奨される。

この推奨はなおさら必要になる。なぜならば、ASTRIDの場合に、EM10タイプのフェライト鋼から作製された中央部分を使用することにより、UNSがこの例ではオーステナイト鋼である別のタイプの鋼から作製されることによって、高温溶接後安定化熱処理作業がさらに必要となるからである。

スーパーフェニックスアセンブリで燃料補給を受けるために実施された研究は、この問題の解決策として、特許文献1に詳述されるようなUNS14と中央部分12との間のプレス連結部を提案している。このタイプの連結では、中央部分の六角形ケーシングが、その各面の中間部において球状パンチにより変形され、したがってUNSの面に機械加工された凹部内に押し込まれる。

この解決策は、軸方向に(UNSおよび六角形ケーシングの一方が他方の内部に押し込まれる程度に)使用可能な空間と、UNSを変形させるリスクを伴わずに良好なプレス形状を保証可能にする鋼UNSの大きな厚みとを与えられたスーパーフェニックスアセンブリの形状に比較的よく適する。しかし、このプレス連結部は、十分な引抜き強度をプレス連結部に与えるのに十分な深さを有するUNS凹部内に位置することが必要となり、プレス段階の最中におけるこのプレス連結部の変形が排除されるように十分な厚さをUNSが有することが必要となる。

ここで、本発明者らは、計画されるようなASTRID炉の専用アセンブリのUNSの本体の厚さが、このタイプの連結部を信頼性のあるものにするには小さすぎると分析している。例えば、プレス作業が、UNSを変形させる重大なリスクを示す。プレスが、引戻り式カウンタパンチを付与することにより実現可能である場合でも、この連結部の機械的完全性は、ハンドリング荷重を模した引張(引抜き)試験を介して確認される必要がある。スーパーフェニックスアセンブリに比べてより小さなヘビーゲージプレートの厚さと、UNSのこのより小さな厚みによってより小さくなる凹部深さとを前提とした場合に、本発明者らは、連結部の機械強度がより低くなることが予想され得ると考えている。

結果として、前述の主要要件i/およびii/が満たされることはないため、ASTRID専用の燃料アセンブリの場合には、UNSとアセンブリ(六角形管)の本体との間にプレス加工連結部を形成することは、技術的に考えられないと本発明者らは考えている。

スーパーフェニックス設計研究の場合に予想される溶接に対するもう1つの代替的な解決策は、ペグ連結部を形成することであった。このタイプの連結は、中央部分にUNSの本体を押しこむことにより実現されて、燃料アセンブリの中空本体を形成し、UNSのオリフィスにペグを強制的に挿入することによりこれらの2つの要素を共に接合する。面ごとに複数のペグが、十分な機械強度を実現するために必要となる。

しかし、ペグを嵌入することは、ASTRID専用の燃料アセンブリおよび停止制御棒のアセンブリヘッドならびにパッドリングの場合と同様に、構成要素が小さな厚さのものである場合にはこの構成要素の内面において構成要素を変形させるリスクを伴う。また、ペグの締まり嵌めは、高精度の差し向かい位置決め許容度を必要とするが、これは、組立てのために構成要素間に必要とされる隙間との適合性が無いことは疑いの余地がない。したがって、前述の要件i/との適合性が保証されない場合がある。

さらに、ペグ使用アセンブリは、ペグの中の1つが紛失するまたは外れ、それにより本体が、一次冷却材ナトリウム内で移動し、したがって炉の安全性および操作性に関して深刻な結果をもたらす可能性をもたらすという重大なリスクを伴う。換言すれば、前述の要件iii/が満たされない場合がある。

特許文献2は、高速中性子炉用の燃料アセンブリにおける、六角形断面を有する中央部分とアセンブリヘッドとの間の連結のための溶接に対する代替的解決策に関する。公表されたこの解決策は、アセンブリヘッドと中央部分との間の連結のために装着クランプを使用することにある。これらのアセンブリヘッドおよび中央部分は、位置合わせされ、平坦接触面に沿ってそれらの端部により当接状態におかれる。ヘッドおよび中央部分の各面上には、断面において制約を有する空洞が、構成要素の厚さ部分に機械加工される。クランプが装着されることにより、クランプは、ヘッドのおよび中央部分の空洞に嵌入し、螺合により固定され、したがって2つの要素が共に接合される。

このクランプ連結解決策は、ASTRID炉用のアセンブリの場合には考えられないと本発明者らは考えている。具体的には、第一に、相互嵌通のない付き合せ継手連結は、特に連結部が動作時の炉の側方荷重下において曲げ応力を被る場合に、機械強度要件ii/を満たすことができない。さらに、このクランプ連結は、空洞部を機械加工することが可能となるのに十分な厚さを有するアセンブリヘッドを必要とする。本発明者らの推定によれば、約10mmの厚さが必要となる一方で、ASTRID専用の燃料アセンブリのアセンブリヘッドに使用可能な厚さは約5mmのみにすぎない。最後に、クランプのねじ固定部は、機械応力荷重下において、それらの固定部が螺脱状態になり、結果として、連結喪失およびアセンブリの引抜きが不可能になることに加えて、ナトリウム中において移動体の発生が、およびしたがって場合によっては部分閉塞により引き起こされるアセンブリの冷却損失などの深刻な結果がもたらされる可能性があるというリスクを伴う。螺合連結は、ロック溶接を追加することによってよりしっかりしたものにすることが可能であるが、本発明者らの推定によれば、この措置は、十分な信頼性の保証を与えるものではない。ねじまたはクランプの喪失を防止するための信頼性のある機械的解決策は、その特許内にはそれ以上記載がない。したがって、要件ii/およびiii/は、ねじにより固定された装着されたクランプを使用したこのタイプの連結には合致し得ない。

特許文献3は、アセンブリ本体の2つのパーツ間の連結部に対しての適用が想定されるものではない、加圧水型原子炉用の制御機構の2つのアセンブリ案内管間の分解可能連結部を開示している。この連結部は、炉の水中下において不可視状態で多数の組立動作/分解作業を実施するために意図される。2つの管の一方は、2つの可撓性ブレードを備え、それらの厚い端部が、第2の管内部の空洞内に掛かる。この連結部は、可撓性ブレードの端部に対して管の軸に沿って圧力を印加することにより分解される。ブレード同士が共にクリップ留めされる位置におけるブレードの機械ロックは、管内部のリングにより実現される。また、このリングは、2つの管を相互に対して心合わせさせる機能を有する。この連結部を分解する手段は、ブレードの端部に対して同時に軸方向圧力を印加することを必要とする。この連結部は、連結部における軸方向隙間を排除するために2つの管間に戻しばねを使用することを必要とする。リングのおよびばねの嵌着は、容易ではない場合がある。

さらに、制御棒の、ならびにより具体的にはフェニックス炉およびスーパーフェニックス炉の停止制御棒の場合には、パッドリングと棒の中央部分(アセンブリ本体)との間の連結は、中央部分の2つのセクション上で溶接を行うことにより通常は実施される。

この場合に、ASTRIDのいわゆる「低ボイド効果炉心」の設計は、溶接連結が維持された場合には、アセンブリの頂部の方向に束がオフセットし、したがってパッドリングと中央部分との間の溶接部においてより高い線量がもたらされる。これは、特に目標耐用年数がフェニックスまたはスーパーフェニックスに比べてより長いということに留意した場合には、束下の溶接部の完全性を危険にさらす。したがって、本明細書において上述した要件ii/は、溶接連結を用いた停止制御棒に対して保証され得ない。さらに、中央部分およびリングが同一グレードの鋼から作製されるスーパーフェニックス停止制御棒アセンブリとは異なり、ASTRID用の停止制御棒アセンブリの中央部分は、タイプEM10のフェライト鋼であることが予想されるが、対応するパッドリングは、グレード316Tiのオーステナイト鋼であることが予想される。したがって、これらの2つの構成要素を接合する溶接は、追加的な高温安定化処理を必要とする。結果として、ASTRID専用の停止制御棒の製造は、前述の要件i/に合致する保証を欠いたさらなるリスクを伴う。

したがって、中央部分とパッドリングとの間の溶接連結は、ASTRID専用のアセンブリ(停止制御棒)については満足のゆくものではない。

仏国特許発明第2544122号明細書

特開平07−260973号公報

中国特許出願公開第104575629号明細書

仏国特許出願公開第3040234号明細書

したがって、特に前述の要件i/〜iii/を満たすためにおよび燃料ピンの束が燃料アセンブリ内に存在する状態で連結部が形成され得るように、ならびに連結されることとなる要素の壁厚さが小さい場合において、燃料アセンブリのUNSと中央部分(アセンブリ本体)との間の、またはSFRタイプの高速中性子原子炉用の制御棒の、より具体的には停止制御棒のパッドリングと中央部分(アセンブリ本体)との間の既存の非溶接連結部に対する代替案を提供する必要性が依然としてある。

本発明の目的は、この必要性を少なくとも部分的に満たすことである。

このために、本発明の1つの主題は、原子炉、特に液体ナトリウム冷却高速中性子炉SFRに挿入されることが意図されたアセンブリであって、 長手方向軸Xに沿って細長形状であるアセンブリ中空本体であって、中空本体の壁部が少なくとも1つの開端部開口を備える、アセンブリ中空本体と、 中空本体に少なくとも部分的に挿入され、少なくとも1つの可撓性ブレードを備えるアセンブリ要素であって、この少なくとも1つの可撓性ブレードの自由端部が、中空本体の内部から開端部開口と協働してクリップ固定するクリップ固定フックの形状に形作られ、中空本体にアセンブリ要素を連結する、アセンブリ要素と、 開端部開口内にクリップ固定された可撓性ブレードをロックするための少なくとも1つの取外し可能ロック手段であって、可撓性ブレードが撓曲するのを防止し、したがってアセンブリ要素と中空本体との間の連結をロックすることを可能にする、少なくとも1つの取外し可能ロック手段と を備える、アセンブリである。

したがって、本発明は、本質的にはこのアセンブリ本体の外部から取外し可能である機械ロック部を用いて、アセンブリ要素の可撓性ブレードの厚自由端部のクリップ固定連結を、アセンブリ本体の内部から確立することにある。

本発明による解決策の利点は、多数あり、以下のものを含む。

SFRタイプの炉専用の燃料アセンブリの場合は以下の通りである。 背景技術の章で詳述したような溶接、プレス加工、およびペギング(ピンニング)という既知の解決策と比較した場合に、連結部を製造、適格化、および場合によってはさらに熱機械的にサイズ設定することが簡単である。要件i/が、本発明による連結およびロッキングを用いることにより燃料アセンブリに関して満たされる。 先行技術のプレス加工解決策との比較による、軸方向牽引下におけるアセンブリヘッド(UNSを収容した)の低滑動性、またはいずれの場合でも、可撓性ブレードの厚端部と六角形断面管からなるアセンブリ本体の開端部開口との間の側方隙間の範囲に限定された滑動。要件ii/が、本発明による連結およびロッキングを用いることにより燃料アセンブリに関して満たされる。 既知の溶接連結およびプレス連結とは異なり、燃料アセンブリの照射後に分解可能連結が場合によって可逆的になること。これによりアセンブリヘッドを複数回にわたり再利用することが可能となり得る。この副産物は、経済的削減と、廃棄量の削減となる。 既知のペギング解決策(ペグ喪失リスクを伴う)とは異なり、炉の一次冷却材回路内における移動体の発生リスクがないこと。要件iii/は、本発明による連結およびロッキングを用いることにより燃料アセンブリに関して満たされる。 アセンブリ本体(六角形管)に六角形ストラップ補強スリーブを連結するために、特許文献4による解決策に対して本発明による連結を適用することが可能であること。

SNFタイプ原子炉専用の原子炉停止制御棒の場合は以下の通りである。 パッドリングとアセンブリ本体(六角形管)との間に溶接連結がなく、したがって製造が容易になり、要件i/が満たされること。 アセンブリヘッドに至る範囲まで六角形管の単一部分が完全状態のまま存在し、それによりアセンブリ本体の良好な機械完全性が確保され、要件ii/が満たされること。 アセンブリ本体(六角形管)に六角形ストラップ補強スリーブを連結するために特許文献4による解決策に対して本発明による連結を適合化することが可能であること。また、補強スリーブは、ストラップに対してオフセットして位置し得るパッドを備える。

有利には、クリップ固定フックは、可撓性ブレードの自由端部の厚部分により形成される。

有利な一実施形態によれば、中空本体は、六角形断面のものであり、六角形の各面ごとに1つの開端部開口を備え、アセンブリ要素は、各開端部開口内にクリップ固定される可撓性ブレードを備える。

有利には、取外し可能ロック手段は、ロッキングねじからなり、ロッキングねじは、可撓性ブレードに螺入された位置において、ブレードが撓曲し非クリップ状態になるのを防止し得る。

実施形態の第1の代替形態によれば、各可撓性ブレードは、アセンブリ要素の厚さを切り込むことにより形成される。

この第1の代替形態によれば、アセンブリ本体の壁部は、ロッキングねじが中空本体の外部から通り、ねじ頭が収容されるのを可能にするように設計された少なくとも1つの開端部ボアを備える。

第2の代替形態によれば、各可撓性ブレードは、固定ねじによりアセンブリ要素に装着および固定される。

この第2の代替形態によれば、各固定ねじが、螺入位置において、アセンブリ要素および/または可撓性ブレードに溶接される。

有利には、アセンブリ要素は、少なくとも1つの空洞を備え、クリップ固定フックは、ブレードが撓曲位置にある場合にこの空洞内に留まった状態になることが可能であり、ロッキングねじは、フックに螺挿され、ブレードが中にクリップされると空洞内に収容されて、ブレードが撓曲するのを防止する。

直前に述べたアセンブリは、核燃料アセンブリを構成し得るものであり、中空本体は、燃料ピンを被覆するケーシングを形成する中央部分であり、アセンブリ要素は、上部中性子遮蔽体(UNS)デバイスまたはアセンブリのグリッパヘッドを形成する上方部分である。

したがって、このアセンブリは、特に反射材アセンブリ、側部中性子遮蔽体(LNS)アセンブリ、停止および/または制御棒、試験アセンブリ、追加の安全デバイス、緩和アセンブリの中から選択された非燃料アセンブリを構成し得る。

このアセンブリが停止および/または制御棒である場合に、アセンブリ要素は、ケーシングを形成する中空本体内部に挿入されたいわゆるパッドリングであり、ケーシングは、その外部周縁部上に、少なくとも1つのスペーサプレートとプレートの各側に少なくとも1対の開端部開口とを備え、パッドリングは、その内部周縁部上に、少なくとも1つのパッドと少なくとも1対の可撓性ブレードとを備え、少なくとも1対の可撓性ブレードは、対のブレードの各クリップ固定フックが開端部開口の中の1つとのクリップ固定において協働するように配置される。

また、本発明は、本明細書において上述したアセンブリを組み立てるための方法であって、 a/並進移動によりアセンブリ中空本体にアセンブリ要素を挿入することによって、中空本体の内部の方向への可撓性ブレードの同時的な撓曲が実現されて、可撓性ブレードが、中空本体の外部に向かって、可撓性ブレードのフックが中空本体の対応する開端部開口内にクリップ固定されることによりアセンブリ要素に中空本体が連結される位置に戻るまで、中空本体内部の下方にアセンブリ要素が下げられる、ステップと、 b/取外し可能ロック手段を使用して開端部開口の内にクリップ固定された状態に各可撓性ブレードをロックするステップと を含む、方法に関する。

また、本発明は、本明細書において上述したアセンブリを分解するための方法であって、 a1/取外し可能ロック手段を取り外すことにより、開端部開口内にクリップ固定されるフックを有する各可撓性ブレードをロック解除するステップと、 b1/開端部開口の外部から各可撓性ブレードのフックに径方向力を印加することにより、可撓性ブレードを中空本体の内部の方向へと同時に撓曲させて、フックをクリップ解除させるステップと、 c1/並進移動によりアセンブリ中空本体の内部からアセンブリ要素を引き抜くステップと を含む、方法に関する。

好ましくは、ステップa1/〜c1/は、100℃超の温度にて実施されて、連結部の隙間に存在する残留液体金属、SFRの場合であればナトリウムの凍結を防止する。

有利には、径方向力は、フックの軸に対して垂直な力であり得る。

アセンブリ要素が、複数の可撓性ブレードを備え、複数の可撓性ブレードのフックが、中空本体の開端部開口内に個別にクリップ固定され、ロックされる場合に、ステップb1/は、好ましくはアクチュエータの同時作動により実施され、アクチュエータは、好ましくは1つの同一の心合わせカラー上に取り付けられ、開端部開口の中の1つに個別に対面するように配置される。

本発明による連結部は、ASTRID炉の六角形断面管などの管状断面アセンブリの本体と、いずれもASTRID専用である、燃料アセンブリの場合にはUNS本体または停止制御棒の場合にはパッドリングとの間の連結部の存在を必要とする任意のタイプの原子炉に適用可能である。この連結部は、あらゆる高速中性子炉(ナトリウム、ガス、鉛、鉛−ビスマス等)に対応し得る。

本発明による連結部は、アセンブリ(アセンブリ本体、吸収剤ロッド本体、UNS本体、試験用カプセル本体、差圧デバイス等)を構成する管状本体と、これらの要素の形状(六角形、円筒形、矩形等)とは無関係にこの管状要素の端部への挿入または連結が必要な別のアセンブリ要素(フット、ヘッド、パッドリング等)との間の任意の連結部に対してより一般的に適用可能である。

本発明は、一例を使用して燃料アセンブリおよび停止制御棒に関して説明するが、全ての他のアセンブリ(反射材、LNS、制御棒、緩和アセンブリ、試験アセンブリ等)にも適用可能である。

本発明のさらなる利点および特徴が、非限定的な例示として示され以下の図面を参照とする本発明の詳細な説明を読むことにより、さらに明らかになろう。

SNFナトリウム冷却原子炉において既に使用されている先行技術による燃料アセンブリの外部斜視図である。

図1に示すアセンブリの断面図である。

本発明による連結部がアセンブリ本体を構成する中央部分とUNS本体との間に作製された、燃料アセンブリの一部の外部斜視図である。

アセンブリ本体とUNS本体とが連結される前のアセンブリ本体の外部斜視図である。

アセンブリ本体とUNS本体とが連結される前のUNS本体の外部斜視図である。

図3と同一の要素の斜視図である。

図3Aと同一の要素の斜視図である。

図3Bと同一の要素の斜視図である。

可撓性ブレードがUNS本体中への切削により製造される例において、燃料アセンブリの本発明によるロッキングがロック位置にある状態における、可撓性ブレード連結部の実施形態の第1の代替形態の概略長手方向断面図である。

可撓性ブレードがUNS本体中への切削により製造される例において、燃料アセンブリの本発明によるロッキングが組立過程にある状態における、可撓性ブレード連結部の実施形態の第1の代替形態の概略長手方向断面図である。

可撓性ブレードがUNS本体上に取り付けられる例において、燃料アセンブリの本発明によるロッキングがロック位置にある状態における、可撓性ブレード連結部の実施形態の第2の代替形態の概略長手方向断面図である。

可撓性ブレードがUNS本体上に取り付けられる例において、燃料アセンブリの本発明によるロッキングが組立過程にある状態における、可撓性ブレード連結部の実施形態の第2の代替形態の概略長手方向断面図である。

パッドリングが組立て位置にある状態における、パッドリングの領域内の中央部分を示す図である。

パッドリングが組立て位置にない状態における、パッドリングの領域内の中央部分を示す図である。

パッドリングが組立て位置にある状態における、パッドリングの領域内の中央部分を示す図である。

パッドリングが組立て位置にない状態における、パッドリングを示す図である。

本発明による中空構成要素内に組み付けられた要素を挿入解除する方法を示す図である。

本発明による中空構成要素内に組み付けられた要素を挿入解除する方法を示す図である。

明瞭化のために、先行技術および本発明による燃料アセンブリおよびストラップスペーサデバイスの同一の要素を示す同一の参照符号が、図1〜図10の全てにわたって使用される。

本願の全体を通じて、「垂直な」、「下方の」、「上方の」、「底部の」、「頂部の」、「の下方の」、「の上方の」という用語は、燃料アセンブリが原子炉内部で垂直構成にあるような燃料アセンブリを基準として理解されるべきである。

先行技術に関する図1および図2は、背景技術の章で既に詳細に説明しており、したがって以降ではコメントしない。

アセンブリ中空本体12(中央部分)と燃料アセンブリのUNSであるアセンブリ要素14との間の本発明による非溶接連結部が、図3〜図4Bにおいて種々の角度から図示される。中央部分12およびUNS14は、組立位置においておよび個別に図示される。

厚部分21が、UNSの可撓性ブレード20の端部に形成され、組立位置においてすなわちUNS本体14が中央部分12に挿入される場合には、中央部分の開端部開口122内にクリップする。好ましくは、図示するように、厚部分21の下方部分は、UNS14が六角形管の端部に係入するときに、ブレード20が撓曲するのを容易にするように面取りされる。

図5A〜図6Bに示すように、厚部分21が、管12の開口122内にクリップ固定すると、UNS14の上方部分上に製造されたショルダ22が、管12の頂部と当接状態になるが、厚部分21の上方部分上に製造されたショルダ24は、開口122の上方エッジ124に対して当接状態になる。

図示するこの代替形態によれば、中空構成要素12からのUNSの引抜きは、ブレードの端部に位置するショルダ24により画定された厚部分21の不連続プロファイルによって防止される一方で、中空構成要素12へのUNSのさらに深い挿入は、中空構成要素の外部断面と実質的に同等である中空構成要素への挿入用に設計されたヘッドの上方の外部断面を有する、UNS14のショルダ22により画定されたプロファイルによって防止される。

このようにすることで、所望に応じて燃料アセンブリの製造およびサイズ設定を著しく簡易化し得る非溶接連結部が得られる。さらに、移動体(ねじ、ペグ等)が一次冷却回路に導入された状態になるリスクが回避される。

図5Aおよび図5Bに示すように、可撓性ブレード20は、アセンブリ要素14の厚さが小さい場合には、アセンブリ要素14へと切削される。

代替的には、図6Aおよび図6Bに示すように、要素14が十分な厚さを有する場合には、ブレード20は、固定ねじ40を使用して要素14に装着され得る。連結部が組み立てられると、固定ねじ40は、管12の存在によってそれ自体において固定される。

図5Aおよび図6Aに示す組立位置では、可撓性ブレード20は、要素14が中空構成要素12に挿入された後に追加されるロッキングねじ42によって機械的にロックされる。

図5Aの代替形態では、ロッキングねじ42は、管12にこの目的のために設けられた穴123を通りブレード20中に形成されたタッピング23内へと螺入し、このタッピング23は、クリップ固定位置にブレード20がある場合にはタッピング123の対向側に位置する。

図6Aの代替形態では、ブレードが撓曲するのを防止するためにねじ42によりブレードをロックすることが、ねじ42の端部がアセンブリ要素14の本体に対して当接状態になることによって実現される。

ロッキングねじ42が使用される場合には、ロッキングねじ42が偶発的に緩むのを防止ししたがってアセンブリ内におけるロッキングねじ42の位置を保護するために、保持溶接を実施することが必要となる。このねじ42は機械強度機能を有さず、したがって、このねじを緩ませるリスクは最小限である。さらに、このねじの紛失が、連結の喪失に必ずしもつながらない。ねじ42のヘッドが、ケーシング12のまたは可撓性ブレード20の厚さ内に収められ、それによりこのヘッドが、ケーシングにより形成された体積を越えて延在しないことが、設計により確保されるように注意が払われる。

図5Aおよび図5Bに示すように、可撓性ブレード20は、厚部分21の全周縁部にわたり数ミリメートルの長さの張り出し部25を備える。この張り出し部25の役割は、ケーシングの開端部開口122を最も良好に覆い、したがって液体金属のためのある種の迷路を形成し、したがってこの開口を通る金属の漏れを最小限に抑えることが可能となる。

図7A〜図8Aは、パッドリング17と中空構成要素12との間の停止制御棒における本発明による非溶接連結部を示す。パッド18は、中空構成要素12のスペーサストラップ121と同一平面内に位置する。これらの2つの構成要素が、別個におよび組立位置において図示される。

この例では、組立位置において厚部分21が中空構成要素内におけるリングの上方移動および下方移動の両方に対してパッドリングの位置をロックするように、2つの逆方向に向いた2つの可撓性ブレード20が、リング17の同一面上に存在する。

本発明による連結部の別の利点は、照射されても、本発明によるアセンブリを非常に容易に分解することが可能である点である。したがって、例えば中央部分よりもはるかにより少ない放射を受けているアセンブリヘッドが、再利用されることにより、経済的な観点および廃棄管理の観点における節減につながり得る。

本発明による組み立てられた2つの要素を挿入解除する1つの方法が、図9および図10に示される。この例では、アクチュエータ30を支持するカラー3が、中空構成要素12の周囲に挿入される。アクチュエータ30の個数は、可撓性ブレード20、21の個数と等しい。各アクチュエータは、ブレード20の厚部分21に対面して位置決めされる。

アセンブリが分解されるべき場合に、アクチュエータ30は、同時に作動され、したがって各ブレードの厚部分21に対して径方向圧力を印加し、それにより要素14は、もはや中空構成要素12に対して連結されず、上方並進移動を介して引き抜かれ得る。

他の代替形態および改良形態が、本発明の範囲から全く逸脱することなく生み出され得る。

したがって、図示する実施形態では、可撓性ブレードはロッキングねじによりロックされるが、内部の可撓性ブレード中にこの目的のために設けられた溝内に収容された内部弾性リングを使用することにより、可撓性ブレードが撓曲するのを防止することを予期することも可能である。

本発明は、既述の例に限定されない。特に、図示する例の特徴は、図示しない実施形態の代替形態へと相互に組み合わされ得る。

「1つを備える(comprising a)」という表現は、逆のことが明示されない限り、「少なくとも1つを備える」を意味するものとして理解されたい。

1 燃料アセンブリ 3 カラー 10 管、ケーシング、六角形ケーシング 11 上方部分、グリッパヘッド 12 中央部分、六角形管、アセンブリ中空本体、中空構成要素 13 下方部分、フット 14 本体、UNS本体、UNS、アセンブリ要素 15 遠位端部 16 開口 17 パッドリング、リング 18 パッド 20 可撓性ブレード 21 厚部分 22 ショルダ 23 タッピング 24 ショルダ 25 張り出し部 30 アクチュエータ 40 固定ねじ 42 ロッキングねじ 110 中央開口 120 燃料ピン 121 スペーサデバイス、スペーサトラップ 122 開端部開口 123 穴、タッピング 124 上方エッジ 140 ブロック