CZ281925B6 - Palivový článek jaderného reaktoru a způsob jeho výroby - Google Patents

Abstract

Sestavením prizmatických, zejména šestibokých objímek (12) z plechu se vytvoří mříž, jejíž oka slouží k zasunutí vždy jedné tyče (2). Z objímek (12) se přitom vyhnou stojiny (13) tak, že při sestavení objímek (12) v mříž na sebe volné konce (13a) stojin (13) dosedají na tupo a tvoří části stěn přídavných objímek, aniž by se materiál překrýval. Místo styku (14) jsou spojena svařením.ŕ

Description

Rozpěrka pro palivový článek jaderného reaktoru a způsob její výroby

Oblast techniky

Vynález se týká rozpěrky pro palivový článek jaderného reaktoru se vzájemně rovnoběžnými tyčemi, zejména tyčemi obsahujícími jaderné palivo, přičemž rozpěrka má tvar mříže s oky, určenými pro uložení vždy jedné tyče, a je vytvořena sestavením prizmatických objímek na sebe. Vynález má obzvláštní význam pro rozepření palivových tyčí v moderních tlakovodních reaktorech, které mají v porovnání s běžnými tlakovodními reaktory nepatrnou vzdálenost mezi palivovými tyčemi. Vynález se rovněž týká způsobu výroby rozpěrky pro palivový článek jaderného reaktoru.

Dosavadní stav techniky

Z evropského spisu E-B-0 210 526 je známý palivový článek jaderného reaktoru, v němž jsou uspořádány rozpěrky sestavené z objímek; které mají mřížová oka pro uložení každé jednotlivé tyče. V každé mříži je mezi dvěma osmibokými hlavními objímkami umístěna kvadratická distanční objímka. Přitom jsou na hlavních objímkách vytvarovány poloviny distančních objímek tak, že při sestavení mřížové rozpěrky na sebe dosedají volné konce ramen polovin distančních objímek jedné hlavní objímky a volné konce ramen poloviny distanční objímky sousední hlavní objímky. Místa jejich styku jsou svařena a tvoří podélné švy, které mají proti proudění chladivá protékajícího palivovým článkem jenom nepatrný odpor.

U moderních tlakovodních reaktorů přináší velké obtíže udržování vzájemné vzdálenosti palivových tyčí právě v důsledku toho, že jejich vzdálenost je oproti běžným tlakovodním reaktorům velice malá.

Úkolem vynálezu je vytvořit rozpěrku pro palivový článek jaderného reaktoru a vypracovat způsob výroby rozpěrky tak, aby bylo i při malých vzdálenostech tyčí zajištěno spolehlivé držení tyčí ve vzájemné poloze a přitom co nejmenší odpor proti proudění chladivá.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje rozpěrka pro palivový článek jaderného reaktoru se vzájemně rovnoběžnými tyčemi, zejména tyčemi obsahujícími jaderné palivo, přičemž rozpěrka má tvar mříže s oky, určenými pro uložení vždy jedné tyče, a je vytvořena sestavením prizmatických objímek na sebe, podle vynálezu, jehož podstatou je, že z objímek jsou vyhnuty stojiny, jejichž volné konce v sestavených objímkách na sebe dosedají na tupo a tvoří části stěn přídavných objímek, přičemž místa styku jsou spojena svařením nebo spájením.

Tato konstrukce umožňuje těsné uspořádání ok mříže, přičemž nedochází k zúžení průtočného průřezu překrytím nebo zdvojením spojovaných stěn v okách rozpěrky. Objímky rozpěrky lze vyrobit z jediného kusu plechu na automatech s velikou přesností, přičemž dělení mříže rozpěrky lze přesné dodržet pomocí vhodných montážních a svařovacích zařízení.

Pro použití v moderních tlakovodních reaktorech je účelné, aby objímky měly tvar šestibokého hranolu a aby stojiny byly vyhnuty z rohů objímek. Oproti rozpěrce, kde se používá osmibokých hlavních objímek a kvadratických distančních objímek, se při této konstrukci dosáhne podstatného zjednodušení a snížení odporu proti proudění chladivá, protože odpadají distanční objímky.

Účelně jsou stojiny na svých volných koncích zešikmené. To umožňuje použití velmi tenkých plechů pro objímky, aniž by se plech musel zdvojovat nebo překrývat ,k tomu, aby vznikl trvanlivý svarový šev.

- 1 CZ 281925 B6

Aby se maximálně snížil odpor proti proudění chladivá, je podle vynálezu účelné vyříznout alespoň v jedné stěně objímky dva rovnoběžné výřezy a vyhnout lamelu vzniklou mezi nimi ven, takže vytvoří pružinu, která slouží k uložení bez vůle pro tyč vedenou v objímce.

Vynález se rovněž týká způsobu výroby rozpěrky pro palivový článek jaderného reaktoru se vzájemně rovnoběžnými tyčemi, zejména tyčemi obsahujícími palivo. Při tomto postupu se z plechu vysekne rozvinutý plášť objímky, který se opatří zářezy pro stojiny a rovnoběžnými výřezy k vytvoření lamel a vroubky, poté se plášť vytvaruje do prizmatické objímky a místo styku vytvořeného pláště se svaří nebo spájí. Poté se zněj vyhnou stojiny a lamely a velké množství objímek se vzájemně sestaví do rozpěrky tak, že volné konce stojin na sebe dosedají na tupo a tvoří části stěn přídavných objímek, přičemž stojiny se spojí svařením nebo spájením a vznikne mříž, jejíž oka slouží vždy pro zasunutí jedné tyče. Tento způsob lze realizovat jednoduchým způsobem a levně řezacími a ohýbacími automaty.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s příkladem provedení, znázorněným na výkresech, kde obr. I znázorňuje pohled na palivový článek jaderného reaktoru, obr. 2 půdorys části rozpěrky, obr. 3 ve zvětšeném měřítku půdorys objímky, obr. 4 rozvinutý plášť objímky a obr. 5 bokorys objímky z obr. 3.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. I je zakreslen palivový článek L který sestává z palivových tyčí 2 v šestibokém mřížovém uspořádání. V jaderném reaktoru v jeho jádru je umístěn předem stanovený počet vzájemně identických palivových článků 1, které jsou uloženy v tlakové nádobě, a kterými proudí ve směru šipky K zdola nahoru chladivo. Palivové tyče 2 palivového článku 1 jsou přidržovány v nosné konstrukci, která sestává z hlavy 3 a paty 4 palivového článku 1 a z vodicích trubek 5, které leží mezi nimi, a do kterých se zasouvají neznázoměné ovládací tyče. Na vodicích trubkách 5 jsou upevněny rozpěrky 6 - 11. které spojují palivové tyče 2 do svazku a přidržují je tak, aby se mohly volně roztahovat, a aby přitom zůstal stejný průřez pro průtok chladivá. Ze stran otevřená konstrukce palivových článků 1 umožňuje příčné promíchávání chladivá ajeho stejnoměrný ohřev.

Obr. 2 znázorňuje v půdorysu část šestiboké rozpěrky 11, která sestavením prizmatických objímek 12 tvoří mříž. Její oka slouží k zasunutí vždy jedné palivové tyče 2.

Jak je patrné z obr. 3, jsou z každé objímky 12 vyhnuty stojiny 13, které tvoří části stěn sousedních objímek 12 tím, že při sestaveni objímek 12 k sobě dosedají volné konce 13a stojin 13 na tupo na sebe. Místa styku 14 jsou spojena svařením. Stojiny 13 jsou na svých volných koncích zkosené, což usnadňuje svaření tenkých stojin 13.

Při výrobě objímky 12 se rozvinutý plášť objímky 12 vyřízne nebo vysekne z plechu, například z pásového plechu (obr. 4). Přitom se současně vyříznou nebo vyseknou zářezy 19 pro vytvoření stojin 13 a rovnoběžné výřezy 15, 16, mezi nimiž vzniknou lamely. Tyto lamely mezi rovnoběžnými výřezy 15, 16 se vyhnou ven, čímž vznikne pružina 17, která zajišťuje pružné uložení bez vůle pro tyč procházející objímkou 12. Tím, že se pružina 17 vytvoří z plechu tvořícího celý plášť, se dosáhne požadované měkké charakteristiky pružení, aniž by se do objímky 12 musel vsazovat přídavný pružný element. Po vyříznutí nebo současně s vyříznutím lze v plášti objímky 12 vytlačit vroubky 20, které pak slouží jako ložiskové elementy pro palivovou tyč 2 uloženou v objímce.

Vyříznutý plechový dílec 18 se potom vytvaruje do prizmatické objímky 12, jak ukazuje obr. 5. Styčné strany 21a, 21b pláště objímky 12 se pak svaří nebo spájí. Před spojením nebo po něm lze z objímky 12 vyhnout stojiny 13 a lamely. Objímka 12 se potom zakalí.

Pro každou tyč, která má být uložena v objímce 12 , se v objímce 12 vytvoří nejméně tříbodové uložení, které sestává alespoň ze dvou vroubků 20 a jedné pružiny 17. Jak ukazuje obr. 4 a 5, mohou být zářezy 19 v plechovém dílci 18 uspořádány souměrně na obou koncích.

Účelně má plechový dílec 18 na styčných stranách 21a, 21b výřez 22, do kterého zapadá při tvarování objímky 12 plechový výstupek 23 na protilehlé styčné straně 21a. 21b, čímž vznikne tvarový záběr.

K vytvoření rozpěrky 6 - 11 se předem stanovený počet objímek 12 spojí do mříže. Přitom se ze stojin 13 sousedních objímek 12 vytvoří stěny nových objímek. Jak ukazuje například obr. 2, sestavením objímek 12. 12a. 12b vznikne nová objímka 12c ze stojin 13 těchto tří objímek 12. 12a. 12b. Analogicky se to opakuje i u ostatních objímek. Pro oka rozpěrky, která jsou na okraji, je použito ze strany otevřených objímek 12d s delšími stěnami, které se svaří s rámem 1 la.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Rozpěrka pro palivový článek jaderného reaktoru se vzájemně rovnoběžnými tyčemi, zejména tyčemi obsahujícími jaderné palivo, přičemž rozpěrka má tvar mříže s oky, určenými pro uložení vždy jedné tyče, a je vytvořena sestavením prizmatických objímek na sebe, vyznačující se tím, že z objímek (12) jsou vyhnuty stojiny (13), jejichž volné konce (13a) v sestavených objímkách (12) na sebe dosedají na tupo a tvoří části stěn přídavných objímek (12c), přičemž místa styku (14) jsou spojena svařením nebo spájením.
2. 2. Rozpěrka podle nároku 1, vyznačující se tím, že objímky (12) mají tvar šestibokého hranolu a stojiny (13) jsou vyhnuty z rohů objímek (12).
3. 3. Rozpěrka podle nároku 2, vyznačující se t í m , že stojiny (13) jsou na volných koncích (13a) zkosené.
4. 4. Rozpěrka podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň v jedné stěně objímky (12) jsou vyříznuty dva rovnoběžné výřezy (15, 16) a lamela vzniklá mezi nimi je vyhnuta k vytvoření pružiny (17) k uložení tyče vedené objímkou (12) bez vůle.
5. 5. Rozpěrka podle nároků 1 nebo 4, vyznačující se tím, že nejméně ve dvou stěnách objímky (12) je vytvořen alespoň jeden vroubek (20) jako ložisko pro tyč (2).
6. 6. Způsob výroby rozpěrky podle jednoho z nároků laž5, vyznačující se tím, že se z plechu vyřízne nebo vysekne rozvinutý plášť objímky (12), který se opatří zářezy (19) pro stojiny (13) a rovnoběžnými výřezy (15, 16) k vytvoření lamel a vroubky (20), plechový dílec (18) tvořící plášť se vytvaruje do prizmatické objímky a jeho styčné strany se svaří nebo spájí, poté se vyhnou stojiny (13) a lamely a objímky (12) se sestaví do rozpěrky (6) tak, že volné konce (13a) stojin (13) na sebe na tupo dosedají a tvoří části stěn přídavných objímek (12d), přičemž stojiny (13) se spojí svařením nebo spájením a vytvoří se mříž, jejíž oka slouží k uložení vždy jedné tyče (2).