CZ281830B6 - Palivový element jaderného reaktoru - Google Patents

Abstract

Palivový element má distanční držák ve formě mříže s malými výrobními tolerancemi pro otvory. Distanční držák sestává z prvních vnitřních žeber (6) a druhých vnitřních žeber (7). Druhé vnitřní žebro (7) tvoří ohybovou hranu (o), k níž je přivařeno boční hranou (6a) první vnitřní žebro (6).ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká palivového elementu jaderného reaktoru s tyčemi uspořádanými vedle sebe a navzájem rovnoběžně, s odstupem od sebe, z nichž alespoň jedna je palivovou tyčí, obsahující jaderné palivo, které jsou vedeny vždy jedním otvorem distančního držáku ve formě mříže, přičemž distanční držák ve formě mříže má zalomené vnější díly z plechu, které v rovině kolmé k tyčím tvoří obrys pravidelného šestiúhelníku. Distanční držák ve formě mříže má vnitřní otvory, jejichž stěny jsou tvořeny zalomenými vnitřními žebry z plechu, uspořádanými uvnitř tohoto obrysu. Vrcholy obrysu všech vnitřních otvorů distančního držáku ve formě mříže tvoří v rovině kolmé k tyčím vrcholy pravidelných šestiúhelníků, které mají stejnou délku stran. Distanční držák ve formé mříže má vnější otvory, které mají alespoň jednu stěnu tvořenou zalomeným vnějším dílem a dvě další stěny tvořené vždy jedním vnitřním žebrem, dotýkající se zalomeného vnějšího dílu na jeho vnitřní straně.

Dosavadní stav techniky

Takový palivový element jaderného reaktoru je známý z DE-OS 34 01 630.

U tohoto známého palivového elementu jsou vnitřní žebra distančního držáku ve formě mříže provedena ve formé pásů, rozkládajících se v podélném směru. Tato vnitřní žebra jsou na obou koncích upevněna vždy na vnitřní straně vnějšího dílu. Stěny otvorů jsou na těchto vnitřních žebrech vytvořeny provedením ohybových hran rovnoběžných s tyčemi. Vždy dvé vnitřní žebra se navzájem naplocho dotýkají a vytvářejí otvor.

Úkolem vynálezu je dále vylepšit známý palivový element jaderného reaktoru tak, aby bylo umožněno provádění menších výrobních tolerancí u otvorů distančního držáku ve formě mříže.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje palivový element jaderného reaktoru s tyčemi uspořádanými vedle sebe a navzájem rovnoběžně, s odstupem od sebe, z nichž alespoň jedna je palivovou tyčí, obsahující jaderné palivo, které jsou vedeny vždy jedním otvorem distančního držáku ve formé mříže, přičemž distanční držák ve formě mříže má zalomené vnější díly z plechu, které v rovině kolmé k tyčím tvoří obrys pravidelného šestiúhelníku, distanční držák ve formě mříže má vnitřní otvory, jejichž stěny jsou tvořeny zalomenými vnitřními žebry z plechu, uspořádanými uvnitř tohoto obrysu, vrcholy obrysu všech vnitřních otvorů distančního držáku ve formé mříže tvoří v rovině kolmé k tyčím vrcholy pravidelných šestiúhelníků, které mají stejnou délku stran, distanční držák ve formě mříže má vnější otvory, které mají alespoň jednu stěnu tvořenou zalomeným vnějším dílem a dvě další stěny tvořené vždy jedním vnitřním žebrem, dotýkající se zalomeného vnějšího dílu na jeho vnitřní straně, podle vynálezu, jehož podstatou je, že první vnitřní žebro, tvořící stěnu mezi prvním a druhým otvorem, je svou první boční

-1CZ 281830 B6 hranou, rovnoběžnou s tyčemi, upevněno na ohybové hraně rovnoběžné s tyčemi, která se nachází ve vrcholu pravidelného šestiúhelníku mezi dvěma dalšími stěnami otvorů, tvořenými druhým vnitřním žebrem, z nichž jedna stěna náleží prvnímu otvoru a druhá stěna druhému otvoru, že druhá boční hrana prvního vnitřního žebra, rovnoběžná s tyčemi, a obě boční hrany druhého vnitřního žebra, rovnoběžné s tyčemi, tvoří skupinu tří bočních hran, že dvě ze tří bočních hran z této skupiny jsou připevněny vždy k bočním hranám dvou dalších vnitřních žeber, rovnoběžným s tyčemi a nacházejícím se v jednom vrcholu pravidelného šestiúhelníku, a třetí boční hrana z této skupiny je bud rovněž připevněna k bočním hranám dvou dalších vnitřních žeber, rovnoběžným s tyčemi a nacházejícím se v jednom vrcholu pravidelného šestiúhelníku, nebo k vnitřní straně jednoho zalomeného vnějšího dílu.

Druhé vnitřní žebro s prvním vnitřním žebrem upevněným na jeho ohybové hraně tvoří poměrně malý základní element konstrukce distančního držáku ve formě mříže. Tento základní element může být vyroben předem při velmi přesném dodržení požadovaných rozměrů. Řada těchto předem vyrobených základních elementů se potom složí do distančního držáku ve formě mříže. Přitom odchylky základního elementu od jeho požadovaných rozměrů působí pouze lokálně v malé oblasti distančního držáku ve formě mříže a nepokračují v celé konstrukci distančního držáku. To znamená, že v takovém distančním držáku ve formě mříže může být velmi přesně dodržena předem stanovená požadovaná vzdálenost tyči palivového elementu jaderného reaktoru od sebe.

Podle výhodného provedeni vynálezu obě stěny vnějšího otvoru, které dosedají na vnější díl na jeho vnitřní straně, a které jsou vždy tvořeny jedním vnitřním žebrem, dosedají na vnitřní stranu vnějšího dílu pod úhlem 90°.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je stěna otvoru opatřena zakřivením s plášťovými přímkami rovnoběžnými s tyčemi a přesazeným ve směru rovnoběžném s tyčemi ve směru tuhého dosedacího výstupku, vystupujícího na zakřivení, pro tyč. Tím se zmenší tlaková ztráta v chladicím prostředku proudícím palivovým elementem jaderného reaktoru v podélném směru tyčí.

Další výhodné provedeni vynálezu, které vede ke snížení tlakové ztráty v chladicím prostředku proudícím palivovým elementem jaderného reaktoru v podélném směru tyčí, spočívá v tom, že stěna otvoru je opatřena zakřivením s plášťovými přímkami rovnoběžnými s tyčemi a přesazeným ve směru rovnoběžném s tyčemi, a že na zakřivení vystupuje dosedací pružina pro tyč.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje v půdorysu obrys distančního držáku ve formě mříže v rovině kolmé k palivovým tyčím palivového elementu jaderného reaktoru podle vynálezu, obr. la ve zvětšeném měřítku detail z obr. 1,

-2CZ 281830 B6 obr. 2 a 2a v půdorysu a zvětšeném měřítku základní element distančního držáku z obr. 1, obr. 2b bokorys základního elementu z obr. 2 a 2a při pohledu ve směru šipky b na obr. 2a, obr. 2c bokorys tohoto základního elementu při pohledu ve směru šipky c na obr. 2a, obr. 3 až 11 v půdorysu a zvětšeném měřítku další základní elementy III až XI distančního držáku ve formě mříže podle obr. 1, a obr. 12 v půdorysu další provedení základního elementu distančního držáku ve formě mříže.

Příklady provedení vynálezu

Palivový element jaderného reaktoru s distančním držákem ve formě mříže, jehož obrys je znázorněn na obr. 1, sestává ze dvou nosných desek, mezi nimiž je upraven alespoň jeden takový distanční držák. Na každém konci vždy jedné z obou nosných desek je upevněna přídržná tyč 2, jejíž podélná osa prochází oběma navzájem rovnoběžnými nosnými deskami pod úhlem 90°. Tato přídržná tyč 2 - zpravidla ve formě kovové trubky otevřené na obou koncích - prochází jedním otvorem distančního držáku ve formě mříže, který má obrys podle obr. 1. Distanční držák je upevněn například mezi dvěma objímkami, pevně nasazenými zvnějšku na přídržné tyči

2. Palivový element dále obsahuje palivové tyče 3, obsahující jaderné palivo, uspořádané vedle sebe a rovnoběžné jak navzájem, tak i s přídržnou tyčí 2, uspořádané s odstupem od sebe navzájem. Každá palivová tyč 3. je vedena jedním otvorem distančního držáku, který má obrys podle obr. 1, a v tomto otvoru je silové přidržována pomocí dosedaci pružiny, která příslušnou palivovou tyč 2 přitlačuje radiálně proti dvěma tuhým dosedacím výstupkům, upraveným vždy na dvou stěnách tohoto otvoru.

Palivové tyče 3, z nichž každá je v podstatě provedena z plášťové trubky ze slitiny zirkonia, vyplněné jaderným palivem a uzavřené na obou koncích plynotěsně, nemusí proto být upevněny na žádné z obou nosných desek, nýbrž mají ve svém podélném směru vůli mezi oběma nosnými deskami, takže se mohou volné prodlužovat v axiálním směru, to znamená v podélném směru palivového elementu jaderného reaktoru.

Distanční držák ve formě mříže, který má v rovině (zobrazovací rovině) kolmé k přídržné tyči 2 a k palivovým tyčím 2 obrys znázorněný na obr. 1, má zalomené vnější díly z plechu ve formě střechy. Tyto vnější díly tvoří v obrysu v zobrazovací rovině stejné dlouhé strany 4 pravidelného šestiúhelníku.

Stěny vnitřních otvorů 9 distančního držáku ve formě mříže tyto vnější díly netvoří, nýbrž stěny těchto vnitřních otvorů 9 jsou výlučně tvořeny vnitřními žebry 6, Ί_ z plechu.

Tato vnitřní žebra 6, 7 z plechu tvoří základní elementy, jejichž půdorysy jsou znázorněny na obr. 2 až 7 a 11. Jak je znázorněno na obr. 2a až 2c, znázorňujících základní element II

-3CZ 281830 B6 podle obr. 2, sestává tento základní element II z prvního žebra 6 a z druhého žebra ]_, které má ohybovou hranu o rovnoběžnou s přídržnou tyčí 2 a s palivovými tyčemi 3,.

Tato ohybová hrana o se nachází uprostřed mezi oběma bočními hranami 7a, 7b druhého vnitřního žebra 7, rovněž rovnoběžnými s přídržnou tyčí 2 a s palivovými tyčemi 2· V této ohybové hrané o tvoří druhé vnitřní žebro 7 na jedné straně úhel 120° a na druhé straně úhel 240°. Na straně, na níž vnitřní žebro 7 tvoří úhel 240°, je upraveno ploché první vnitřní žebro 6, které prochází druhým vnitřním žebrem 7 v ohybové hraně 8 dvěma jazýčky, které jsou upraveny s odstupem od sebe, a které jsou vytvořeny na první boční hraně 6a prvního vnitřního žebra 6, rovnoběžné s tyčemi 2. a 3,. Na straně druhého vnitřního žebra 7, na níž druhé vnitřní žebro 7 tvoří úhel 120’, jsou oba jazýčky, které se nacházejí na první boční hrané 6a prvního vnitřního žebra 6, přivařeny svarovými švy 8 k druhému vnitřnímu žebru 7.

Na straně, na níž druhé vnitřní žebro 7 tvoří úhel 120°, je na horním konci a na dolním konci druhého vnitřního žebra 7 uprostřed mezi jeho první boční hranou 7a, rovnoběžnou s tyčemi 2 a 3_, a ohybovou hranou o vylisovaný vždy jeden tuhý dosedací výstupek 7c, určený pro dosednutí palivové tyče 2· Na druhé straně druhého vnitřního žebra 7, na níž toto druhé vnitřní žebro ]_ tvoří úhel 240’, jsou uprostřed mezi druhou boční hranou 7b, rovnoběžnou s tyčemi 2 a 3, a ohybovou hranou o vylisovány dva tuhé dosedací výstupky 7d. Vždy jeden z těchto obou tuhých dosedacích výstupků 7c, 7d je upraven na horním konci a na dolním konci druhého vnitřního žebra 7.

A konečně je na jedné straně prvního vnitřního žebra 6. uprostřed mezi horním a dolním koncem tohoto prvního vnitřního žebra 6 vylisován pružný jazýček 6c, sloužící jako pružná opěra pro dosednutí palivové tyče 3., a nacházející se v úhlovém prostoru mezi prvním vnitřním žebrem 6 a částí druhého vnitřního žebra 7. mezi ohybovou hranou o a boční hranou 7a.

Základní elementy III až VII podle obr. 3 až 7 a základní element XI podle obr. 11 sestávají rovněž ze dvou vnitřních žeber a ]_, z nichž vnitřní žebro 7 má ohybovou hranu o rovnoběžnou s tyčemi 2 a 3,. V této ohybové hraně o tvoří také toto vnitřní žebro 7 na jedné straně úhel 120’ a na druhé straně úhel 240’. Jinak jsou obě tato vnitřní žebra 6, 7 uspořádána stejně a na sobé upevněna stejným způsobem, jako vnitřní žebra 6 a 7 základního elementu II podle obr. 2. Od tohoto základního elementu II podle obr. 2 se však základní elementy III až VII a XI liší jiným rozmístěním pružných jazýčků lišících se od jazýčků 6c a tuhých dosedacích výstupků lišících se od tuhých dosedacích výstupků 7c, 7d na obou vnitřních žebrech 6 a 7.

Tvoři-li u základního elementu II podle obr. 2, u základního elementu VI podle obr. 6, u základního elementu VII podle obr.

a u základního elementu XI podle obr. 11 jedno z obou vnitřních žeber 6 a 7 stěnu mezi dvěma vnějšími otvory 10, je vzdálenost boční hrany, rovnoběžné s tyčemi 2 a 3, se kterou má být toto vnitřní žebro na vnitřní straně vnějšího dílu svařeno, od ohybové hrany o, vytvořené na druhém vnitřním žebru 7. příslušného základního elementu, větší než vzdálenost obou dalších bočních hran

-4CZ 281830 B6 tohoto základního elementu, rovnoběžných s tyčemi 2 a 3, které se musí přivařit vždy v jednom vrcholu pravidelného šestiúhelníku, nacházejícím se na dvou bočních hranách vnitřních žeber dvou dalších základních elementů.

Dále není první vnitřní žebro 6 základních elementů VI a XI opatřeno ani tuhými dosedacími výstupky ani pružným jazýčkem, nýbrž je po obou stranách hladké a ploché, zatímco první vnitřní žebro 6 přivařené na jiném druhém vnitřním žebru 7 u základního elementu VII podle obr. 7 je opatřeno mezi horním koncem a dolním koncem vylisovaným pružným jazýčkem jako dosedací pružinou pro palivovou tyč 3,. Druhé vnitřní žebro 7 základních elementů VI a XI s ohybovou hranou o je mezi touto ohybovou hranou o a jednou boční hranou rovnoběžnou s oběma tyčemi 2 a 2 opatřeno nejen dvěma tuhými dosedacími výstupky, vylisovanými ve stejném směru, nýbrž mezi těmito oběma tuhými dosedacími výstupky je opatřeno ještě pružným jazýčkem jako dosedací pružinou pro palivovou tyč 3, který je vylisován v opačném směru.

Základní elementy III. IV podle obr. 3 a 4 mají vnitřní žebra 6, 7, z nichž jedno, jak zvlášť zřetelně znázorňuje obr. la, je opatřeno zakřivením ve směru rovnoběžném s tyčemi 2 a 3., s plášťovými přímkami rovnoběžnými s těmito tyčemi 2 a 3 vždy ve směru vylisování dvou tuhých dosedacích výstupků, z nichž je vždy jeden upraven na horním konci a jeden na dolním konci základního elementu na tomto zakřivení. Oba tyto tuhé dosedací výstupky mají proto menší výšku než tuhé dosedací výstupky například u základního elementu II podle obr. 2 a kladou proto menší odpor i chladicímu médiu, které protéká distančním držákem ve formě mříže podle obr. 1 kolmo k zobrazovací rovině. U základního elementu III podle obr. 3 a u základního elementu IV podle obr. 4 je upraveno zakřivení s obéma tuhými dosedacími výstupky vždy mezi ohybovou hranou o a jednou z obou bočních hran druhého vnitřního žebra 7, rovnoběžných s tyčemi 2 a 3_, na tomto druhém vnitřním žebru 7.

Základní elementy VIII až X podle obr. 8 až 10 jsou jednoduchými jednotlivými žebry neboli pásy, které jsou bud opatřeny jedním pružným jazýčkem, který odpovídá pružnému jazýčku 6c u základního elementu XX, nebo vždy dvěma tuhými dosedacími výstupky, odpovídajícími tuhým dosedacím výstupkům 7c nebo 7d základního elementu χχ, nebo nejsou opatřeny ani pružnými jazýčky ani dosedacími výstupky. Vzdálenost obou bočních hran, rovnoběžných s tyčemi 2 a 3, těchto jednotlivých žeber od sebe je poněkud větší, než vzdálenost obou bočních hran prvního vnitřního žebra 6 základního elementu II podle obr. 2, protože tato jednotlivá žebra musí být rovnéž přivařena k vnitřní straně jednoho zalomeného vnějšího dílu.

Pro vytvoření distančního držáku ve formě mříže podle obr. 1 se nejprve vyrobí základní elementy II až XI podle obr. 2 až 11, načež se, jak je znázorněno na obr. 1, uspořádají uvnitř obrysu pravidelného šestiúhelníku ze zalomených vnějších dílů se stranami 4, přičemž se vytvoří jednak vnitřní otvory 9 s obrysem pravidelných šestiúhelníků se stejnou délkou stran a jednak vnější otvory 10,. Na vnitřní stranu zalomených vnějších dílů dosedají vnitřní žebra 6, 7 pod úhlem 90’. Po svaření bočních hran vnitřních žeber 6, 7 základních elementů ve vrcholech šestiúhelníků

-5CZ 281830 B6 a po přivařeni k vnitřní straně zalomených vnějších dílů vznikne distanční držák ve formě mříže, u něhož je první vnitřní žebro 6, tvořící stěnu mezi prvním a druhým vnitřním otvorem 9, jednou ze svých bočních hran, rovnoběžných s tyčemi 2 a 3, upevněno v ohybové hraně o, rovnoběžné s tyčemi 2 a 3, nacházející se vždy ve vrcholu pravidelného šestiúhelníku mezi dvěma dalšími stěnami, tvořenými druhým vnitřním žebrem 7, z nichž jedna stěna je přiřazena prvnímu vnitřnímu otvoru 9 a druhá stěna druhému vnitřnímu otvoru 9. V ostatních vrcholech šestiúhelníků jsou navzájem svařena vždy tři vnitřní žebra svou příslušnou boční hranou, rovnoběžnou s tyčemi 2 a 3,Na zalomených vnějších dílech jsou vylisovány tuhé dosedaci výstupky 4a pro dosednutí palivových tyčí 2 z vnitřní strany vnějších dílů. Tyto tuhé dosedaci výstupky 4a vystupují do vnějších otvorů 10 distančního držáku ve formé mříže, jejichž alespoň jedna stěna je tvořena jedním vnějším dílem. Vnitřní žebra, která dosedají na vnitřní strany zalomených vnějších dílů, tvoří další stěny vnějších otvorů 10, které dosedají na vnitřní stranu příslušného vnějšího dílu pod úhlem 90°.

Základní element podle obr. 12, u něhož jsou stejné součásti opatřeny stejnými vztahovými značkami jako na obr. 2, 2a až 2c, jsou upravena nejen zakřivení 7e s plášťovými přímkami rovnoběžnými s tyčemi 2 a 3 a vylisována ve směru vylisování tuhých dosedacích výstupků 7c a 7d, které vystupují z příslušného zakřivení 7e, nýbrž na takovém zakřivení 6e prvního vnitřního žebra 6 může být upraven i pružný jazýček 6c, sloužící jako dosedaci pružina pro palivovou tyč 2· Tímto způsobem kladou nejen tuhé dosedaci výstupky 7c a 7d, nýbrž i pružný jazýček 6c, malý odpor proudícímu chladicímu médiu, které proudí kolmo k zobrazovací rovině.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (4)

1. Palivový element jaderného reaktoru s tyčemi uspořádanými vedle sebe a navzájem rovnoběžné, s odstupem od sebe, z nichž alespoň jedna je palivovou tyči, obsahující jaderné palivo, které jsou vedeny vždy jedním otvorem distančního držáku ve formě mříže, přičemž distanční držák ve formé mříže má zalomené vnější díly z plechu, které v rovině kolmé k tyčím tvoří obrys pravidelného šestiúhelníku, distanční držák ve formé mříže má vnitřní otvory, jejichž stěny jsou tvořeny zalomenými vnitřními žebry z plechu, uspořádanými uvnitř tohoto obrysu, vrcholy obrysu všech vnitřních otvorů distančního držáku ve formé mříže tvoři v rovině kolmé k tyčím vrcholy pravidelných šestiúhelníků, které mají stejnou délku stran a distanční držák ve formé mříže má vnější otvory, které mají alespoň jednu stěnu tvořenou zalomeným vnějším dílem a dvé další stěny tvořené vždy jedním vnitřním žebrem, dotýkající se zalomeného vnějšího dílu na jeho vnitřní straně, vyznačuj ící se tím, že první vnitřní žebro (6), tvořící stěnu mezi prvním a druhým otvorem, je svou první boční hranou (6a), rovnoběžnou s tyčemi (2, 3), upevněno na ohybové hrané (o) rovnoběžné s tyčemi (2, 3), která se nachází ve vrcholu pravidelné-6CZ 281830 B6 ho šestiúhelníku mezi dvěma dalšími stěnami otvoru, tvořenými druhým vnitřním žebrem (7), z nichž jedna stěna náleží prvnímu otvoru a druhá stěna druhému otvoru, že druhá boční hrana prvního vnitřního žebra (6), rovnoběžná s tyčemi (2, 3), a obě boční hrany (7a, 7b) druhého vnitřního žebra (7), rovnoběžné s tyčemi (2, 3), tvoří skupinu tři bočních hran, že dvě ze tří bočních hran (6a, 7a, 7b) z této skupiny jsou připevněny vždy k bočním hranám dvou dalších vnitřních žeber, rovnoběžným s tyčemi (2, 3) a nacházejícím se v jednom vrcholu pravidelného šestiúhelníku, a třetí boční hrana z této skupiny je bud rovněž připevněna k bočním hranám dvou dalších vnitřních žeber, rovnoběžným s tyčemi (2, 3) a nacházejícím se v jednom vrcholu pravidelného šestiúhelníku, nebo k vnitřní straně jednoho zalomeného vnějšího dílu.

2. Palivový element podle nároku 1, vyznačující se tím, že obě stěny vnějšího otvoru (10), které dosedají na vnější díl na jeho vnitřní straně, a které jsou vždy tvořeny jedním vnitřním žebrem (6, 7), dosedají na vnitřní stranu vnějšího dílu pod úhlem 90’.

3. Palivový element podle nároku 1, vyznačující se tím, že stěna otvoru je opatřena zakřivením (7e) s plášťovými přímkami rovnoběžnými s tyčemi (2, 3) a přesazeným ve směru rovnoběžném s tyčemi (2, 3) ve směru tuhého dosedacího výstupku (7c, 7d), vystupujícího na zakřivení (7e), pro palivovou tyč (3).

4. Palivový element podle nároku 1, vyznačující se tím, že stěna otvoru je opatřena zakřivením (6e) s plášťovými přímkami rovnoběžnými s tyčemi (2, 3) a přesazeným ve směru rovnoběžném s tyčemi (2, 3), a že na zakřivení (6e) vystupuje dosedací pružina (6c) pro palivovou tyč (3).