FI70335C - Med vattenfoerdelningskanal foersedd braenslepatron - Google Patents

Description

1 70335

Vedenjakelukanavalla varustettu polttoainepatruuna

Esillä oleva keksintö koskee kiehutusreaktoriin tarkoitettua polttoainepatruunaa, joka sisältää useita pystysuoria polttoainesauvoja, jotka on suljettu vaippaan ja joista on muodostettu useita polttoainesauvaryhmiä, joista kukin on ympäröity omalla seinämärakenteellaan, joka ulottuu pystysuunnassa suurimmalle osalle polttoainesauvojen pituutta, minkä lisäksi seinämärakenteet on tehty siten, että ne suurimmaksi osaksi estävät veden siirtymisen vaakasuunnassa polttoainesauvaryhmien välillä.

Tarkemmin sanottuna keksintö koskee polttoainepatruunaa, jonka rakenne on sellainen, että suihkuvesi, joka hätätilanteen vaatimassa jäähdytyksessä tuodaan polttoainepatruu-naan sen yläpuolelta, jakautuu suhteellisen tasaisesti omalla seinämärakenteellaan toisista eristettyihin polttoaine-sauvaryhmiin myöskin sellaisissa tapauksissa, jolloin polttoainepa truunan sijainti suihkusysteemin suuttimien suhteen on sellainen, että suuttimista suoraan vastaanotetun suihku-veden määrä vaihtelee voimakkaasti ryhmästä toiseen.

Keksinnön mukaista polttoainepatruunaa on erikoisen edullista käyttää sellaisissa tapauksissa, joissa ylläkuvatun suoritusmuodon mukaista polttoainepatruunaa, jossa siis on useita osapatruunoita, käytetään reaktorissa, jonka sydämen hätätilanteessa toimiva varajäähdytyssuihkusysteemi on suunniteltu sellaisia polttoainepatruunoita varten, joita ei ole jaettu osapatruunoihin.

Keksinnölle on tunnusomaista se, mikä ilmenee oheisista patenttivaatimuksista.

Seuraavassa keksintöä kuvataan viittaamalla oheisiin kaaviollisiin piirustuksiin, joissa kuvat 1-7 esittävät keksinnön 2 70335 erästä suoritusmuotoa ja kuvat 8-9 esittävät toista suoritusmuotoa. Kuva 1 esittää ylhäältäpäin ja kuva 2 vastaavasti sivultapäin suuresti yksinkertaistettuna sitä osaa reaktorin sydäntä, johon on sijoitettu ainakin muutama keksinnön mukainen polttoainepätruuna ja jossa suihkusuut-timet on jaettu niin harvaan, että varajäähdytysvesi jakautuisi erittäin epätasaisesti polttoainepatruunan eri osapatruu-noille, ellei polttoainepatruuna olisi varustettu veden-jakelulaitteella. Kuva 3 esittää keksinnön mukaista poltto-ainepatruunaa pitkin kuvan 4 viivaa III-III otetussa pysty-leikkauksessa, ja kuva 4 esittää leikkausta pitkin viivaa IV-IV kuvassa 3. Kuva 5 esittää samaa polttoainepatruunaa leikattuna pitkin viivaa V-V kuvassa 6, joka esittää polttoainepatruunan yläosan leikkausta kuvan 5 viivaa VI-VI pitkin. Kuva 7 esittää leikkausta kuvan 3 viivaa VII-VII pitkin.

Kuva 8 esittää kuvan 9 viivaa VIII-VIII pitkin otettua leikkausta, ja kuva 9 esittää näkymää kuvan 8 tasolta IX-IX.

Piirustuksissa esitetyllä polttoainepatruunalla on pystysuora pituusakseli ja se sisältää 64 polttoainesauvaa 12, jotka on jaettu neljään eri ryhmään. Ryhmistä kukin on ympäröity omalla pääasiassa neliönmuotoisella vaippaputkella 1 ja niistä kullakin on oma pohjalaattansa. Kukin vaippaputki 1 sisältää useita, piirustuksissa ei esitettyjä levittimiä sekä oman pohjalaatan 2, joka kannattaa ryhmän polttoaine-sauvoja. Pohjalaatat 2 lepäävät kukin omalla, vastaavaan vaippaputkeen 1 hitsatulla pohjakehyksellä 3, johon on tehty ympyräsylinterin muotoinen sisäpinta. Neljää pohjakehystä 3 kannattaa jakokappale 4, johon on muodostettu neljä onton sylinterin muotoista poistoyhdettä 5, joista kutakin ympäröi oma pohjakehys 3 ilman mainittavaa välystä ja joihin pohja-kehykset 3 on kiinnitetty radiaalisesti suunnattujen tappien 6 välityksellä. Kukin poistoyhde 5 on yhdistetty hydraulisesti oman kuristuskanavansa 7 välityksellä jakokappaleeseen 4 hitsattuun välikappaleeseen 8.

3 70335

Vaippaputkien 1 ulkoseinämät rajoittavat pystysuoraa, poikkileikkaukseltaan ristin muotoista vesikanavaa 10, jonka jokainen haara on suuremmassa tai pienemmässä määrin avoin säteen suunnassa. Kaikki neljä, kukin omaa polttoainesauva-kimppuaan ympäröivää vaippaputkea 1 on reaktorin sydämen aktiivisen osan yläpuolella olevista yläpäistään yhdistetty ylempään, pituuden H omaavaan vaippaputkiosaan 14, joka ympäröi polttoainepatruunan kaikkia sauvoja. Kunkin vaippaput-ken 1 yläosa on mekaanisesti yhdistetty keskeiseen yläput-keen 11.

Pystykanava 10 on alapäästään hydraulisesti yhdistetty tulo-johtoon 13. Ylemmällä vaippaputkiosalla 14 on pääasiassa neliönmuotoinen poikkileikkaus ja se ympäröi päällyslaattaa 15, jossa on pääasiassa neliönmuotoinen kehys 15', joka on vasten vaippaosan 14 sisäsivua. Päällyslaatassa 15 on useita vaakasuoria kiskoja 16 ja 16', joista kukin on kiinnitetty toisesta päästään kehykseen 15' sekä toisesta päästään keskeiseen onttoon sylinteriin 19, joka ympäröi keskiputkea 11. Jokaisen kiskon 16, 16' keskikohdasta lähtee kaksi vaakasuoraa haaraa 17, jotka on uloimmista päistään kiinnitetty jäykästi ja mekaanisesti kehykseen 15'. Polttoainesauvojen liikkumavapautta aksiaalisesti ylöspäin on rajoitettu kiskojen 16 ja 16' sekä haarojen 17 yläpuolisilla osilla sekä useilla, yllämainituista kiskoista ja haaroista lähtevillä ulokkeilla 18, 18'. Kiskojen 16 poikkileikkaus on suurempi kuin kiskojen 16' ja ne on jäykästi ja mekaanisesti yhdistetty kädensijaan 20, jolla päällyslaattaa 15 nostetaan.

Kukin piirustuksissa esitetty polttoainepatruuna yhdessä kolmen muun samanlaisen kanssa on tarkoitettu sijoitettavaksi reaktorisydämen päällyslaatassa 21 olevaan moduuliruutuun. Moduulin säätösauva on merkitty numerolla 27.

Kuvissa 1-6 esitetty polttoainepatruuna on varustettu jakelukanavalla 22 suihkuveden tuomiseksi patruunaan, kun hätätilanteessa on tarpeen jäähdyttää reaktorin sydäntä. Kuvassa 4 70335 1 ja 2 on esitetty tilanne/ jossa on erityisesti tarpeen varustaa polttoainepatruuna jakelukanavalla. Hätätilanteen vaatimassa jäähdytyksessä tulee reaktorisydämen kuhunkin moduuliin suihkusuuttimesta 23 kartionmuotoinen vesisuihku 24. Suihkusysteemi on suunniteltu jakamattomia poltto-ainepatruunoita varten siten, että kartiomaisesta vesisuihkusta 24 tulee tasaisesti vettä moduulin jokaiselle neljälle polttoainepatruunalle. Mutta kun polttoainepatruuna on jaettu neljään osaan, voi osapatruunoihin suoraan tulevan suihku-veden määrä tulla jaetuksi erittäin epätasaisesti. Kuvan 1 ja 2 esittämässä tapauksessa eivät tietyt osapatruunat saa ollenkaan suoraa vesisuihkua päälleen. Käytettäessä keksinnön mukaista polttoainepatruunaa saadaan aikaan suhteellisen tasainen suihkuveden jakautuminen kaikkiin osapatruunoihin. Tämä saadaan aikaan tekemällä polttoainepatruunaan jakelukanava suihkuvettä varten.

Kuvien 1-6 esittämässä vedenjakelukanavassa 22 muodostetaan kanavan pohja päällyslaattaan 15 kuuluvasta osasta, nimittäin kehyksestä 15'. Sen lisäksi kanavaa rajoittaa säteen suunnassa sisempi, pääasiassa pystysuora seinämä 25 ja vastaavasti ulompi seinämä 26, jotka on vastaavasti kiinnitetty kehyksen 15' sisä- ja ulkoreunaan. Polttoainepatruunan yhdessä kulmassa on sisäseinämä 25 taivutettu sisäänpäin matkalta, joka vastaa ainakin 10 % polttoainepatruunan ympäryksestä, sillä tavalla, että kanavan leveys k sen yläreunalla on ainakin 15 %, sopivimmin 25 %, suurempi kuin kanavan keskimääräinen leveys kanavan 22 yläreunalla. Sijoitettaessa polttoainepatruuna reaktorisydämeen suunnataan se ennän kaikkea siten, että kanavaosan laajennus joutuu mahdollisimman lyhyelle etäisyydelle lähimmän suihkusuuttimen pystyakselista.

Sisäseinämä 25 siinä kanavan kulmassa, joka sijaitsee lävis-täjän suunnassa vastapäätä laajennetulla kanavaosalla varustettua kulmaa, sisältää ylijuoksuosat, joiden pituus kanavan suunnassa on merkitty kirjaimella a ja joissa seinän 25 korkeus on vähintään 10 % pienempi kuin seinämän keskimääräinen korkeus.

70335 Hätätilassa tapahtuvassa jäähdytyksessä tuodaan osa suihku-vettä suoraan vedenjakelukanavaan, jonka jälkeen pääosa kanavan vedestä johdetaan siihen osapatruunaan, joka on kauimpana suihkusuuttimesta. Myöskin molemmat vieressä sijaitsevat osapatruunat saattavat tarvita vettä vedenjakelukanavasta, jolloin juoksutus tapahtuu yllämainittuja yli-juoksuosia vastaavien ylijuoksuosien kautta, jolloin viimemainitut on mitoitettu siten, että jokaiseen osapatruunaan tuleva kokonaisvesivirtaus on pienempi kuin yllämainittujen, pituuden a omaavien ylijuoksuosien kautta tuleva virtaus. Yllämainittujen ylijuoksuosien lisäksi tai niiden asemasta sisäseinämä 25 voidaan varustaa rei'illä.

Leveys k valitaan ennen kaikkea siten, että ylläkuvattu, suhteellisen suuren leveyden omaava kanavaosa peittää sen kohdalla olevaa osapatruunaa siihen suoraan suihkutettavalta vedeltä niin suuressa määrässä, että osapatruunaan tuleva vesimäärä on korkeintaan neljäsosa suihkutettavan veden kokonaismäärästä. Tämän kanavaosan vastaanottama vesi johdetaan sitten vedenjakelukanavan kautta suorasta suihkutukses-ta vähemmän osakseen saaviin osapatruunoihin siten, että polttoainepatruunaan suihkutettavasta kokonaisvesimäärästä jokainen osapatruuna saa osakseen noin neljäsosan.

Kuvassa 7 ja 8 on polttoainepatruunan vaipan yläosaa merkitty numerolla 34. Tämä osa ympäröi kaikkia polttoainesauvoja 31, joitten päissä olevat tapit on sijoitettu polttoainepatruunan päällyslaatan 33 läpi meneviin reikiin. Päällyslaat-ta kannattaa jakokanavaa,jossa on pääasiassa pystysuorat seinämät 35 ja 36, jotka päin vastoin kuin kuvassa 5 ja 6 esitetyt seinämät on yhdistetty pohjaosalla, joka ei ole polttoainepatruunan päällyslaatan kiinteänä osana, ja joka seinämien 35 ja 36 kanssa muodostaa suihkuveden jakelukanavan 37. Seinämä 35 on muodostettu vain pystysuorista seinämäosista, mutta se voi myös olla varustettu sisäänpäin taivutetulla osalla samalla tavalla kuin vastaava seinämä 25 kuvan 6 esittämässä keksinnön suoritusmuodossa. Seinämän 35 alaosa on suhteellisen tiiviisti vasten vaippaosan 34 sisäsivua ja 6 70335 seinämä on kiinnitetty vaippaan useilla vaakasuorilla, piirustuksessa ei esitetyillä ruuveilla. Ainakin yhdellä, ohjaussauvan 27 sisältämään ohjaussauvavyöhykkeeseen päin olevalla sivulla on seinämässä 36 ohjaussauvavyöhykkeeseen päin oleva uloke 38, jonka leveys f on ainakin 20 %, sopivimman vähintään 30 %, jakokanavan 37 keskimääräisestä leveydestä. Uloke kerää olennaisen osan ohjaussauvavyöhykettä kohti suunnatusta suihkuvedestä, niin että myös tämä voidaan käyttää hyväksi polttoainepatruunan jäähdytyksessä. Vaakatasossa uloke 38 sijaitsee pääasiassa vaippaosan 34 ulkopuolella ja sen pituus on ainakin 20 % kanavan pituudesta. Jakelukanava 37 voi olla varustettu samalla tavalla kuin yllä kuvattu jakelukanava 22 vedenpoistolla ja kanavan sisä-seinämä voi olla pienehköltä osalta taivutettu sisäänpäin.

Piirustusten yhteydessä esitetty polttoainepatruuna muodostaa vain yhden suoritusmuodon keksinnön monista mahdollisista suoritusmuodoista. Näin ollen ei jakelukanavaa ole tarvis tehdä suljetuksi renkaaksi, vaan se voi käsittää esimerkiksi vain kolme kulmaa ja kaksi pystysuoraa päätyseinämää. Tietyissä tapauksissa on mahdollista saavuttaa tasainen jäähdytysveden jakautuminen, vaikka jäähdytyskanavassa ei ole rakojen tai reikien muodostelmia ylijuoksuosia. Osapatruu-nat voidaan muodostaa myös siten, että vaippaputki, joka ympäröi polttoainepatruunan kaikkia polttoainesauvoja niiden koko pituudelta, jaetaan useisiin tiloihin pystysuorilla väliseinillä, jotka suuremmassa tai pienemmässä määrässä estävät vaakasuoraan tapahtuvan kulun näiden tilojen välillä. Tällaiset väliseinät on esitetty esimerkiksi ruotsalaisessa patenttihakemuksessa 8002080-3.

Claims (5)

7 70335

1. Polttoainepatruuna, joka sisältää useita pystysuoria polttoainesauvoja (12; 31), jotka on suljettu vaippaan (1; 14; 34) ja joista on muodostettu useita polttoainesauvaryh-miä, joista kukin on ympäröity omalla seinämärakenteellaan (1), joka ulottuu pystysuunnassa suurimalle osalle polttoaine-sauvojen pituutta, tunnettu siitä, että vaipassa (1; 14; 34) on polttoainesauvojen yläpuolella sijaitseva osa (14; 34), jonka vaakaprojektion sisäpuolella sijaitsevat kaikki polttoainepatruunan sauvat (12; 31), ja että mainittu vaippaosa on varustettu pääasiassa vaakasuoralla, vaippaosan sisäpuolta pitkin kulkevalla vedenjakelukanavalla (22; 37), jonka tehtävänä on hätätilanteessa vastaanottaa varajäähdytysvettä, jota tuodaaan polttoainepatruunaan pystysuoraan ainakin yhden polttoainesauvaryhmän päältä ja jonka vedenjakelukanavan tehtävänä on lisäksi luovuttaa vastaanottamansa varajäähdytysvesi ainakin yhteen muista polttoainesauvaryhmistä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttoainepatruuna, tunnettu siitä, että vaippaosa (14; 34) on poikkileikkaukseltaan pääasiassa neliönmuotoinen, että polttoainesauvaryhmistä kukin on sijoitettu oman vaippaosan neljänneksensä alapuolelle, ja että jakelukanava (22; 37) kulkee vaippa-osan sisäpuolella useitten neljännesten yläpuolella, minkä lisäksi jakelukanavassa on ainakin yhden neljänneksen alueella vähintään yksi ylijuoksukohta (a) vastaavaan polttoainesauva-ryhmään tulevalle vedelle.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttoainepatruuna, tunnettu siitä, että jakelukanavassa (22) on kohta, jossa osa kanavan radiaalisuunnassa sisemmästä seinämästä on taivutettu sisäänpäin siten, että kanavan leveys (k) kanavan yläreunalla on vähintään 15 % suurempi kuin kanavan keskimääräinen leveys sen yläreunalla. 8 70335

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttoainepatruuna, tunnettu siitä, että ainakin eräs kohta jakelukanavan (22) pohjaosasta on muodostettu kehäosasta (15')» joka kuuluu polttoainesauvojen yläpuolella olevaan päällyslaat-taan (15).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttoainepatruuna, tunnettu siitä, että jakelukanava (37) vaippaosassa, joka on suunnattu säätösauvavyöhykkeeseen päin, on varustettu seinämäosalla, jossa on uloke (38), jonka vaakaprojektio on pääasiassa polttoainepatruunan vaipan ulkopuolella.