BG61114B1 - Горивен елемент на ядрен реактор - Google Patents

Abstract

Горивният елемент с надлъжно разположен кожух има блокиращо тяло (12), което чрез завъртане около надлъжната ос (6) на кожуха се зацепва във фиксирана позиция в жлеб (16), намиращ се в напречното сечение на кожуха на горивния елемент (2), по вътрешната страна на надлъжно разположения кожух на горивния елемент (2), като в тази фиксирана позиция е осигурен срещу завъртане чрез фиксиращ елемент (18). Фиксиращият елемент (18) представлява фиксиращо тяло, монтирано на блокиращото тяло (12), подвижно в радиално направление на кожуха на горивния елемент (2), а на стената на кожуха има съответен фиксиращ отвор (20). В друг вариант фиксиращият елемент (18) представлява фиксиращо тяло, монтирано на блокиращото тяло (12), подвижно в надлъжно направление на кожуха на горивния елемент (2). Съответен фиксиращ прорез (22) е изработен на единия краен ръб на кожуха на горивния елемент (2) или върху вътрешната страна на кожуха има съответен фиксиращ жлеб (21).

Description

Изобретението се отнася до горивен елемент на ядрен реактор с надлъжно разположен кожух на горивния елемент и намиращо се на единия отворен край на този кожух на горивния елемент опорно тяло. В кожуха на горивния елемент, паралелно на надлъжната му ос, са разположени стоящи върху опорната пластина в кожуха на горивния елемент, съдържащи горивно вещество горивни стебла, с хлабавина в единия край на стеблото, които се захващат подвижно по направление на стеблото и срещу действието на една подпряна в опорното тяло пружина. Тялото е подвижно в надлъжното направление на кожуха на горивния елемент и чрез вида на сглобката си с него е осигурено срещу въртене около надлъжната му ос. Върху външната страна на тялото се намира едно блокиращо тяло, което чрез завъртане около надлъжната ос на надлъжно разположения кожух на горивния елемент зацепва в достигнатата фиксирана позиция в намиращ се в напречното сечение на кожуха на горивния елемент жлеб на вътрешната му страна и в тази фиксирана позиция е осигурено опорното тяло чрез един фиксиращ елемент. Горивен елемент на ядрен реактор от подобен вид е известен от предварителна публикация DE 40 41 350. При този горивен елемент на ядрен реактор щифтовете са предвидени като фиксиращи елементи, които са разположени на опорното тяло и под действието на подпиращи се върху опорното тяло пружини се застопоряват във вдлъбнатините на блокиращото тяло, когато то е заело съответната си позиция за зацепване. На опорното тяло се подпират спирални пружини, всяка от които стои на единия край на горивните стебла, който край свободно /с хлабина/ е обхванат от опорното тяло. Опорното тяло може да се премества върху горивните стебла в надлъжно направление на кожуха срещу действието на спиралните пружини върху краищата на горивните стебла със специален инструмент не само при монтажа на горивния елемент на ядрения реактор, при който накрая блокиращото тяло се завърта в своята позиция на зацепване, но и при демонтирането на горивния елемент на ядрения реактор, при което блокиращото тяло най-напред се изважда чрез завъртане от своята позиция на зацепване.

Това изваждане не може да бъде възможно или може да доведе до повреждане на горивните стебла, ако дължината най-малко на едно горивно стебло е нарастнала твърде много след определена продължителност на използване на горивния елемент на ядрения реактор и поради това спиралните пружини върху краищата на стеблата се изместват преди излизането /освобождаването/ на щифтовете от блокиращото тяло върху блока при нахлузване на опорното тяло в кожуха на горивния елемент и не могат повече да бъдат свити /притиснати/.

Едно такова отместване върху блока на отделна спирална пружина може да бъде избегнато чрез значително голяма хлабина за тези спирални пружини, това обаче би означавало, че при предварително зададена дължина на горивното стебло, дължината на горивния елемент на ядрения реактор трябва да бъде съответна по големина. Със съответна височина трябва да бъде и реакторният резервоар със своите вградени елементи, което води до относително повишаване на разходите.

Задачата на изобретението е да отстрани увреждането на горивните стебла при разблокиране на блокиращото тяло от неговата позиция на зацепване. Задачата на изобретението е решена, като е създаден един горивен елемент за ядрен реактор от посочения по-горе вид, характеризиращ се с това, че фиксиращият елемент представлява:

а/ фиксиращо тяло, монтирано срещу действието на подпираща се върху блокиращото тяло спираловидна пружина, подвижно в радиалното направление на кожуха на горивния елемент в блокиращото тяло и е разположено във формиран в радиална посока в стената на кожуха на горивния елемент фиксиращ отвор;

б/ фиксиращо тяло, което е монтирано срещу действието на една подпираща се върху блокиращото тяло пружина, подвижно в блокиращото тяло, в направление на надлъжната ос на кожуха на горивния елемент, и което е разположено във формиран на стената на кожуха на горивния елемент върху вътрешната страна, в надлъжно направление на кожуха на горивния елемент фиксиращ жлеб, който е отворен към отворения край на кожуха на горивния елемент;

в/ фиксиращо тяло, което е монтирано срещу действието на една подпираща се на блокиращото тяло пружина подвижно в блокиращото тяло в надлъжно направление на кожуха на горивния елемент, и което има формиран в крайния ръб на кожуха на горивния елемент, оформен на неговия отворен край, фиксиращ прорез, или фиксиращ отвор, който е ориентиран в направление на надлъжната ос на кожуха на горивния елемент в опорното тяло.

Тъй като фиксиращите елементи от споменатата група фиксиращи елементи имат фиксиращи тела с пружини, които не стоят върху краищата на горивните стебла, не се предявяват претенции към горивните стебла по отношение задвижването на фиксиращите елементи.

Изобретението и неговите предимства се поясняват по-подробно с приложените фигури, от които:

Фигура 1, разделена на частите 1А и 1В представлява надлъжен разрез на надлъжно разположен горивен елемент на ядрен реактор с първа форма на изпълнение за блокиращото тяло.

Фигура 2 - напречно сечение на горивен елемент на ядрен реактор, съответстващо на щрих-пунктираните линии П-П от фиг.1.

Фигури 3 и 4 показват в надлъжен разрез, съответстващ на щрих-пунктирани линии III-

III на фиг.4, и в частичен разрез поглед отгоре, съответстващ на щрих-пунктирани линии IV-

IV от фиг.5, втора форма на изпълнение за блокиращото тяло.

Фигури 5 и 6 показват в надлъжен разрез, съответстващ на щрих-пунктираните линии V-

V от фиг.6, и в частичен разрез поглед отгоре, съответстващ на щрих-пунктираните линии VIVI от фиг.5, трета форма на изпълнение на блокиращото тяло.

Фигура 7 - част от четвърта форма на изпълнение на блокиращо тяло, с частичен надлъжен разрез.

Горивният елемент на ядрен реактор съгласно фиг.1 има надлъжно разположен кожух 2 на горивния елемент, чиито вътрешно и външно напречни сечения имат формата на правилен шестоъгълник. На дънния край на този надлъжно разположен кожух 2 на горивния елемент е затегната посредством винт За пета 3 на горивния елемент, която представлява отворена тръба в двата си края и чието външно напречно сечение в единия край се напасва към контура на вътрешното напречно сечение на кожуха 2 на горивния елемент. С този край петата 3 на горивния елемент се напасва в надлъжно разположения кожух 2 на горивния елемент. В петата 3 на горивния елемент е вложена гайка Зв, необходима за винта За, която е направена от по-твърд материал от този на петата 3 на горивния елемент и чрез която съответният винт За се закрепва спрямо кожуха 2 на горивния елемент, който обхваща отзад този винт За чрез сглобка тип “лястовича опашка”.

Върху намиращия се на вътрешността на надлъжно разположения кожух 2 на горивния елемент горен ръб на петата 3 на горивния елемент е разположена хлабаво плоска плоча, която изпълнява ролята на опорна пластина 4. Тази опорна пластина 4 има проходни отвори 5 за охлаждащото средство в ядрения реактор, които преминават паралелно на надлъжната ос 6 на надлъжно разположения кожух 2 на горивния елемент.

Във вътрешността на надлъжно разположения кожух 2 на горивния елемент са разположени напълнени с ядрено гориво паралелни на надлъжната ос 6 на надлъжно разположения кожух 2 на горивния елемент горивни стебла 7, които с единия си край стоят върху опорната пластина 4. С другия си край тези горивни стебла 7 се захващат в проходниците 8 на опорно тяло 9 с формата на плоча, което е разположено с хлабина във вътрешността на кожуха 2 на горивния елемент, перпендикулярно на надлъжната ос 6 на този кожух на горивния елемент. Опорното тяло 9 с формата на плоча има проходни отвори 10 за охлаждащото средство в ядрения реактор, които са разположени в направлението на надлъжната ос 6 на надлъжно разположения кожух на горивния елемент 2.

Върху краищата на стеблата, с които горивните стебла 7 се захващат в проходниците 8 на опорното тяло 9, са надянати спирални пружини 11, които се опират с единия си край на едно рамо на съответното горивно стебло 7, а с другия си край - на обърнатата към опорната пластина 4 върху петата 3 на горивния елемент страна на опорното тяло 9.

Оформеното като плоча опорно тяло 9, което е разположено на отворения горен край на надлъжно разположения кожух 2 на горивния елемент има контур на правилен шестоъгълник, който съответства на контура на вътрешното напречно сечение на надлъжно разположения кожух 2 на горивния елемент, който в този случай представлява правилен шестоъгълник. По този начин оформеното като плоча опорно тяло 9 е наистина подвижно в надлъжно направление на надлъжно разположения кожух 2 на горивния елемент, обаче чрез вида на сглобката с този надлъжно разположен кожух 2 на горивния елемент е осигурено срещу завъртане около надлъжната ос 6 на кожуха 2 на горивния елемент.

В отворения горен край на надлъжно разположения кожух 2 на горивния елемент е поставено блокиращото тяло 12. Както показва фиг.2, това блокиращо тяло 12 има във вътрешността на надлъжно разположения кожух 2 на горивния елемент напречно сечение с външен контур на правилен шестоъгълник, който съответства на вътрешното напречно сечение на надлъжно разположения кожух 2 на горивния елемент, което в този случай е контурът на правилен шестоъгълник, външната повърхност на обвивката на блокиращото тяло 12 обаче е закръглена в ъглите на този правилен шестоъгълник, като се образува цилиндрична по отношение на средната точка на този правилен шестоъгълник частично външна повърхност 14. На тази частично външна повърхност 14, на всеки ъгъл на правилния шестоъгълник по отношение на надлъжната ос 6 на надлъжно разположения кожух 2 на горивния елемент, е образуван един издаден кръгъл сектор 15, с който блокиращото тяло 12 се захваща съответно в жлеб 16, намиращ се във вътрешността на кожуха 2 на горивния елемент. Един такъв жлеб 16 е разположен от двете страни на средата на всяка страна на правилния шестоъгълник, който образува контура на вътрешното напречно сечение на надлъжно разположения кожух 2 на горивния елемент. Този жлеб 16 се намира в едно напречно сечение на кожуха 2 на горивния елемент и в настоящия случай е образуван чрез съответен шлиц / прорез/ по направление на периферията в кожуха 2 на горивния елемент, в който кръглият сектор 15 захваща отзад кожуха 2 чрез сглобка тип “лястовича опашка”. Върху горната страна на оформеното като плоча опорно тяло 9, в надлъжно разположения кожух 2, в направление на неговата надлъжна ос 6 е разположен подвижно и с хлабина тънкосте нен пръстен 17, който има външен контур, съответстващ на вътрешното напречно сечение на надлъжно разположения кожух 2 на горивния елемент 2, в случая на контура на правилен шестоъгълник и по този начин чрез вида на сглобката с кожуха 2 е осигурен срещу завъртване около надлъжната ос 6 на надлъжно разположения кожух 2. Този пръстен 17 се опира в една перпендикулярна на надлъжната ос 6 на кожуха 2 равнина върху блокиращото тяло 12 и по този начин натиска спираловидните пружини 11 към краищата на горивните стебла 7.

В блокиращото тяло 12 в радиалните отвори 12а са разположени цилиндрични фиксиращи тела 18, подвижни в радиално направление на кожуха 2. На едно намиращо се външно на обвивката на фиксиращото тяло 18, пръстенообразно удебеление 18а се опира единият край на спираловидна пружина 19, която стои върху фиксиращото тяло 18, а с другия си край се подпира в съответния радиален отвор 12а върху блокиращото тяло 12. Тази спираловидна пружина 19 притиска пръстенообразното удебеление 18а към завинтен в радиалния отвор 12а на външната повърхност на обвивката на блокиращото тяло 12 държащ пръстен 18в така, че фиксиращото тяло 18 се захваща с хлабина чрез пръстена 18в в напасван към външното напречно сечение на фиксиращото тяло 18 фиксиращ отвор 20, който е разположен в радиално направление в стената на кожуха 2. По този начин блокиращото тяло 12 не може да се завърта около надлъжната ос 6 на кожуха 2, така че се осигурява захващането на издадените кръгли сектори 15 в образуваните чрез шпицовете в периферна посока жлебове 16.

За освобождаване на блокиращото тяло 12 от кожуха 2, например за изваждане на горивните стебла 17 заедно с опорната пластина 4 и оформеното като плоча опорно тяло 9, всички фиксиращи тела 18 се преместват със специален инструмент в радиална посока на надлъжната ос 6 срещу пружинната сила на спиралната пружина 19, като блокиращото тяло 12 се завърта около надлъжната ос 6 и издадените кръгли сектори 15 могат да се извадят, въртейки се от жлебовете.

Блокиращото тяло 12 съгласно фигури 3 и 4, на които еднаквите детайли са обозначени със същите позиции, както на фигури 1 и 2, се отличава от блокиращото тяло 12 от фиг.1 и 2 чрез това, че фиксиращите тела 18 са монтирани подвижно в блокиращото тяло 12, в направление, паралелно на надлъжната ос 6. Всяко фиксиращо тяло 18 влиза в кожуха 2 на горивния елемент в един фиксиращ жлеб 21, който е отворен на горния отворен край на кожуха 2 и е формиран върху вътрешната страна на стената на кожуха 2, в надлъжно направление на кожуха 2. Един такъв фиксиращ жлеб 21 се намира съответно в единия ъгъл на правилния шестоъгълник, който образува контура на вътрешното напречно сечение на кожуха 2 на горивния елемент.

Със специален инструмент, който се вкарва в блокиращото тяло 12, всяко фиксиращо тяло 18 може да се издърпа от кожуха 2 на горивния елемент по посока на надлъжната ос 6, срещу действието на опиращата се върху него спираловидна пружина 19, така че познатите от фиг.1 издадени кръгли сектори 15 да могат да се развъртят от образуваните чрез шлицове в периферна посока жлебове 16 чрез завъртане на блокиращото тяло 12 около надлъжната ос 6.

Спиралната пружина 19 е надяната върху щифт 19а, на който тя се опира чрез оформянето на един пружинен палец. Този щифт 19а е монтиран подвижно в блокиращото тяло 12, паралелно на надлъжната ос 6 на надлъжно разположения кожух 2, и има радиален проходник 19в с напречно сечение, разполагащо се в надлъжно направление на щифта 19а. Чрез този проходник 19в се обхваща с хлабина закрепен на блокиращото тяло 12, радиално насочен държащ щифт 19с.

Надлъжно ориентираният щифт 19а с горния си край 19 стърчи навън от блокиращото тяло 12, а с долния си край 19е през паралелен на надлъжната ос 6 на блокиращото тяло 12 проходник 18а влиза хлабаво във фиксиращото тяло 18 в паралелен на надлъжната ос 6 отвор 12а в блокиращото тяло 12. За да се постигне пружинно натоварено запъване на горивния елемент на един ядрен реактор, стърчащият от блокиращото тяло 12 горен край 19d може да притиска една долна опорна плоча.

Блокиращото тяло съгласно фиг.З и 4 се различава от блокиращото тяло от фиг.5 и 6, като еднаквите елементи са означени със същите позиции, както тези на фиг.1 и 2, чрез това, че фиксиращото тяло 18 влиза в един фиксиращ прорез 22, който е формиран в крайния ръб на отворения горен край на кожуха 2 на горивния елемент.

Блокиращото тяло 12 съгласно фиг.7, в която еднаквите елементи са обозначени със същите позиции, както във фиг.4 и 5, се различава от блокиращото тяло 12 съгласно фиг.З и 4 по това, че фиксиращото тяло 18, което в този случай е монтирано подвижно в блокиращото тяло 12, по надлъжната ос 6 на кожуха 2, се захваща във фиксиращ отвор 23 в опорното тяло 9, който отвор 23 е разположен паралелно на надлъжната ос 6 на кожуха 2 на горивния елемент. Тук също всяко фиксиращо тяло 18 може да се извади от съответния фиксиращ отвор 23 чрез вкаран в блокиращото тяло 12 специален инструмент, така че познатите от фиг.1 издадени кръгли сектори 15 заедно с блокиращото тяло 12 могат да се развият чрез въртене около надлъжната ос 6 и да се извадят от шлицовете на образуваните в периферна посока жлебове 16.

Фиксиращото тяло 18 в този случай е оформено като щифт, който е разположен в една линия с щифта 19а на пружинната пета. Спиралната пружина 19 лежи както върху фиксиращото тяло 18, така също и на щифта 19а на пружинната пета и се подпира с единия си край върху фиксиращото тяло 18, а с другия си край - на щифта 19а на пружинната пета.

Claims (1)

1. Горивен елемент за ядрен реактор с надлъжно разположен кожух на горивния елемент и намиращо се на единия отворен край на този кожух на горивния елемент опорно тяло, като в кожуха, паралелно на надлъжната му ос, са разположени върху опорна пластина съдържащи горивно вещество горивни стебла с хлабина в единия край на стеблото, които се захващат подвижно в направление на стеблото и срещу действието на опряна в опорното тяло пружина, което тяло е подвижно в надлъжното направление на кожуха на горивния елемент и чрез вида на сглобката си с кожуха е осигурено срещу въртене около надлъжната му ос, а върху външната страна на опорното тяло се намира едно блокиращо тяло, което чрез завъртане около надлъжната ос на надлъжно разположения кожух зацепва в достигнатата фиксирана позиция в намиращ се в напречното сечение на кожуха жлеб на вътрешната му страна и в тази фиксирана позиция опорното тяло е осигурено чрез един фиксиращ елемент, характеризиращ се с това, 5 че фиксиращият елемент представлява: а/ Фиксиращо тяло /18/, което е монтирано срещу действието на подпираща се върху блокиращото тяло /12/ спираловидна пружина /19/, подвижно в блокиращото тяло / 12/, в радиално направление на кожуха /2/ на горивния елемент, и е разположено във формиран в радиална посока в стената на кожуха /2/ фиксиращ отвор /20/ или б/ Фиксиращо тяло /18/, което е монтирано срещу действието на една подпираща се на блокиращото тяло /12/ пружина /19/, подвижно в блокиращото тяло /12/, в направ ление на надлъжната ос /6/ на кожуха /2/, и което тяло е разположено във формиран на стената на кожуха /2/, върху вътрешната му страна, в надлъжно направление, фиксиращ жлеб /21/, който е отворен към отворения край на кожуха /2/, или в/ Фиксиращо тяло /18/, което е монтирано срещу действието на една подпираща се на блокиращото тяло /12/ пружина /19/, подвижно в блокиращото тяло /12/ в надлъжно направление на кожуха /2/, и на което тяло принадлежи формиран в крайния ръб на кожуха /2/ оформен на неговия отворен край фиксиращ прорез /22/, или един фиксиращ отвор /23/, който е ориентиран в направление на надлъжната ос /6/ на кожуха /2/ на горивния елемент в опорното тяло /9/.