FI78997B - Kaernbraenslepatron. - Google Patents

Description

1 78997

Ydinpolttoainepatruuna

Esillä olevan keksinnön kohteena on kiehutusreaktorin ydinpolttoainepatruuna, joka sisältää useita polttoainesauvoja, joita ympäröi pääasiassa poikkileikkaukseltaan suorakulmainen vaippaputki, jolloin mainittu vaippaputki myös ympäröi pitkänomaista jäykistyslaitetta, joka ulottuu ainakin polttoainesauvojen pituuden suurehkoa osaa pitkin, jolloin jäykistyslaitteen pystysuora keskiviiva sijaitsee vaip-paputken pystysuoran keskiviivan läheisyydessä, jolloin jäykistyslaitteessa on neljä jäykistyssiipeä, jotka on sovitettu pystytasoon keskinäisen kulmavälin 90° päähän toisistaan, jolloin jäykistyssiivet on yhdistetty mekaanisesti toisiinsa ja kukin omaan sivuseinäänsä vaippaputkessa, jotta estettäisiin vaippaputken seinän ulostaipuma reaktorin käytön aikana, jolloin mainitut siivet muodostavat väliseinät neljän polttoainesauvaryhmän välille ja jokaisessa siivessä on ainakin yksi pystysuora vesikanava, joka ulottuu ainakin polttoainesauvojen pituuden pääosaa pitkin, jolloin useita aukkoja on sovitettu päällekkäin kunkin siiven ja vaippaputken vastaavan sivuseinän väliin hydraulista yhteyttä varten kunkin siiven toisiaan lähellä olevien osanippujen välillä, jolloin useat sivuseinäosat, jotka jokainen sijaitsevat kahden mainitun yhdysaukon välisessä vastaavassa tilassa, on hitsattu kiinni yhteen ja samaan jäykistyssiipeen.

Tällaiset polttoainepatruunat ovat tunnettuja julkaistusta eurooppalaisesta patenttihakemuksesta 0036 142, jossa yhdessä kuvatussa polttoainepatruunassa on neljä, kukin omaa vaippaputken seinäänsä pitkin ja koko vaippaputken * korkeutta pitkin kulkevaa jäykistävää selkää. Kukin siipi on yhdistetty mekaanisesti vastaavaan seinään useilla vaakasuorilla vaippaputken seinien läpi viedyillä niiteillä, jolloin kukin niitti menee oman siiven ja selän väliin sovitetun välikekappaleen läpi. Käyttämällä välikekappa- 2 78997 leita saadaan siiven ja vaippaselän väliin tietty etäisyys ja niin ollen useita hydraulisia poikkiyhteyksiä viereisten osa-putkien välille.

Edellä mainittu patenttihakemus selittää myös alussa mainitun-tyyppistä polttoainep&truunaa, joka eroaa edellä selitetystä siten, että komponenttien lukumäärä on pienempi ja että edellä mainitut niittiliitokset on korvattu vahvemmilla, hitsatuilla liitoksilla, jolloin kukin jäykistyssiipi muodostuu keskenään yhdensuuntaisista levyelementeistä ja yhteysaukot muodostuvat useista alueista, joilla levyjen reunat on kau-lustettu ja hitsattu kiinni toisiinsa.

Edellä selostetuissa tunnetuissa polttoainepatruunoissa on yhteysaukot saatu aikaan varustamalla jokainen jäykistyssiipi useilla vastaavan vaippaputken seinän lähelle muodostetuilla rei'illä tai lovilla.

Keksinnön ratkaistavana olevana tehtävänä on saada aikaan polttoainepatruuna, jossa yhteysaukot on muodostettu siten, että saavutetaan huomattavia valmistuksellisia etuja verrattuna tunnettuihin polttoainepatruunoihin. Tämän saavuttamiseksi on keksinnölle tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksessa 1.

Keksinnön mukaisessa polttoainepatruunassa edellä selostettuja reikiä tai lovia ei tarvita, koska useita yhteysaukkoja on saatu aikaan muodostamalla vaippaputken seinän pystysuora keskiosa siten, että tämän läpi menevä pystyleikkaus seuraa aaltomaista viivaa.

Keksinnön erään edelleenkehityksen mukaan keskiosan kuperat osat varustetaan pystysuorilla raoilla tai urilla, jotka ottavat vastaan jäykistyesiipien vastaavat osat, jolloin helpotetaan jäykietyslaitteen oikeaa sijoitusta.

Keksintöä selitetään seuraavassa viitaten oheisiin kaaviollisiin piirustuksiin, joissa » 3 78997 kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen polttoainepatruunan ensimmäistä suoritusmuotoa pystyleikkauksena viivaa I-I pitkin, kuvioissa 2, 3 ja 4, jotka esittävät vaakaleikkauksia kuvion 1 viivoja II-II, III-III ja vastaavasti IV-IV pitkin, kun taas kuviot 5, 6 ja 6A esittävät kuvioissa 1-4 esitetyn polttoainepatruunan yksityiskohtia, kuvio 5 esittää vaakaleikkausta kuvion 6 viivaa V-V pitkin, kuvion 6 esittäessä pystyleikkausta kuvion 5 viivaa VI-VI pitkin, kuvio 6A esittää sivukuvaa kohtisuoraan pystytasoa vastaan kuvion 5 viivan A-A läpi, kuvio 7 esittää kuvion 5 yksityiskohtaa suurennetussa mittakaavassa, kuvio 8 esittää osittaista vaakaleikkausta kuvion 6 viivaa VIII- VIII pitkin, kuvio 9 esittää osittaista pystyleikkausta kuvion 7 viivaa IX- IX pitkin, kuviot 10 ja 11 esittävät keksinnön toista suoritusmuotoa, jolloin kuvio 10 esittää osittaista vaakaleikkausta vaippa-putken seinään meistetyn ulokkeen läpi. Kuvio 11 esittää osittaista pystyleikkausta kuvion 10 viivaa XI-XI pitkin, kun taas kuvio 10 esittää osittaista vaakaleikkausta kuvion 11 viivaa X-X pitkin, kuvio 12 esittää keksinnön kolmannen suoritusmuodon yksityiskohtaa, jolloin yksityiskohta on esitetty samalla tavoin kuin kuviossa 7 esitetty ja on tarkoitettu korvaamaan kuvion 7 vastaavan osan polttoainepatruunassa, joka poikkeaa kuvioissa 1, 2, 3 ja 4 esitetystä pelkästään kyseisen osan suhteen, kuvio 13 esittää samalla tavoin kuin kuvio 12 keksinnön neljännen suoritusmuodon yksityiskohtaa.

Kuviossa 1 esitetty polttoainepatruuna sisältää 64 pystysuoraa polttoainesauvaa 1, joita ympäröi poikkileikkaukseltaan pääasiassa neliömäinen vaippaputki 2. Vaippa-putki 2 on jaettu poikkileikkaukseltaan pääasiassa ristin-muotoisen jäykistyslaitteen 3 avulla neljään osaputkeen 4, 4 78997 jotka kukin sisältävät oman osanippunsa. Kukin osanippu sisältää 16 polttoainesauvaa. Jäykistyslaite 3 koostuu neljästä keskenään samanlaisesta, pitkänomaisesta, poikkileikkaukseltaan L-muotoisesta levyelementistä ja ulottuu ainakin poltto-ainesauvojen pituuden suurehkoa osaa pitkin. Jokaisessa levyelementissä 9 on meistettyjä ulokkeita 8, jotka rajoittuvat viereiseen levyelementtien vastaaviin ulokkeisiin ja on hitsattu näihin kiinni pistehitsauksella. Kukin levy-elementti 9 on lisäksi hitsattu kiinni viereiseen levy-elementtiin 9 jokaisessa pystysuorassa reunassaan. Jäykis-tyslaitteeseen 3 on muodostettu neljä onttoa jäykistyssii-peä 5, joiden ulottuvuus pystysuunnassa muodostaa ainakin vaippaputken 2 pituuden suurehkon osan. Jokaisessa siivessä on suora, pystysuora ulkoreuna, joka on useissa kohdissa hitsattu kiinni vaippaputken 2 vastaavaan seinään. Jäykis-tyselin 3 muodostaa ristinmuotoisella sisäpoikkileikkaus-pinnalla varustetun vesiputken, jonka läpi virtaa vettä, jolla pienen tyhjän tilan takia on suuri hidastusvaikutus.

Kukin jäykistyssiipi sisältää tällöin ainakin yhden kanavan, joka ulottuu polttoainesauvojen pituuden suurehkoa osaa Fitkin.

Jokaisessa vaippaputken sivussa on useita peräkkäin sovitettuja, vaippaputken levymateriaaliin meistettyjä kartiomai-sia ulokkeita 6, joissa jokaisessa on sisäänpäin suunnattu kupera pinta ja ulospäin suunnattu kovera pinta. Vaippaputken 2 jokaisessa neljässä seinässä on kukin uloke 6 varustettu pystysuoralla, läpimenevällä raolla 10, jolloin raot 10 sijaitsevat yhdellä ja samalla pystyviivalla. Jokaisessa siivessä 5 on lähinnä vaippaputken seinää pystysuora reunaosa 7, jonka leveys on huomattavasti pienempi kuin siiven 5 keskimääräinen vaakasuora ulottuvuus. Kukin reunaosa 7 on ilman mainittavaa välystä viety useihin pystysuoriin rakoihin 10, jotka on tehty yhden ja saman vaippaputkiseinän kuhunkin meistettyyn ulokkeeseen 6. Reunaosa 7 on hitsattu näihin kiinni vaippaseinän ulkosivuun kohdistetulla valo-kaarella, edullisesti ilman lisäainetta, ts. sulattamalla vaippaputken seinään kuuluva levymateriaali yhteen jäykis-tyssiipeen 5 kuuluvan levymateriaalin kanssa.

5 78997

Kahden meistetyn ulokkeen 6 välisessä välitilassa on reunaosan 7 ja vaippaputken seinän välissä hydraulinen poik-kiliitos toistensa lähellä olevien osaputkien 4 välillä yhteysaukon 13 muodossa, jota rajoittavat reunaosa 7, vaippaputken seinän tasainen seinäosa ja kahteen ulokkeeseen 6 kuuluvat kuperat pintaosat.

Kuvioissa 10 ja 11 esitetty suoritusmuoto eroaa edellä kuvatusta pääasiassa vain siten, että poikkileikkaukseltaan ristinmuotoisella jäykistyselimellä on toinen rakenne koskien lähinnä vaippaseiniä sijaitsevia osia. Ristinmuotoinen kanavaelin koostuu neljästä, poikkileikkaukseltaan L-muo-toisesta levyelementistä 9', jotka on pystyreunoistaan hitsattu kiinni välissä olevaan pystysuoraan levysuikalee-seen 11, jolla on suunnilleen sama pituus kuin polttoaine-patruunan vaippaputkella. Levysuikaleessa 11 on useita vaakasuoria ulkonemia 12, jotka on kukin viety omaan rakoonsa omassameistetyssä ulkonemassaan 6'. Koska säteittäisillä ulkonemilla 12 on suunnilleen sama koko kuin raoilla, saadaan mekaaninen liitos, joka helpottaa asennusta ja joka yhdessä hitsisaumojen kanssa pystysuoraa rakoa pitkin antaa hyvin luotettavan kiinnityksen.

Kuvioissa 10 ja 11 esitetyssä suoritusmuodossa on tuki-laitteen asennuksessa vaippaseinän putkille suoritettava kimmoisa ulostaivutus.

Kuviossa 12 merkitsee numero 15 jäykistyssiipeä, joka samalla tavoin kuin jäykistyssiipi 5 koostuu levyosista, jotka kuuluvat kukin omaan poikkileikkaukseltaan L-muotoi-seen levyelementtiin. Näitä on kuviossa 12 merkitty numerolla 9". Jäykistyssiivessä 15 on ulompi, pystysuora reunaosa 16, jossa molemmat levyelementit 9" on hitsattu kiinni toisiinsa. Reunaosa 16 kulkee pystysuoraan ainakin vaippa-putken pystysuoran ulottuvuuden pääosaa pitkin ja on koko pituudeltaan kolmen, kukin omassa pystytasossaan sijaitsevan pinnan 17, 18, 19 rajoittama, jolloin pinnat 17 ja 6 78997 18 divergoivat toistensa suhteen suunnassa polttoainepat-ruunan pystysuoraa keskiakselia kohti. Lähinnä jäykistys-siipeä 15 sijaitseva vaippaputken seinä 20 on varustettu useilla seinään meistetyillä ulkonemilla 21, jotka on pääasiassa muodostettu ja sovitettu samalla tavoin kuin yllä kuvatut ulKonemat 6, vain sillä erotuksella, että ulkone-missa 21 on yhden pystysuoran raon sijasta jokaisessa oma pystysuora uransa 22, jolloin ulompi reunaosa 16 on viety useihin tällaisiin uriin. Reunaosa 16 on jokaisessa urassa 22 hitsattu kiinni vaippaputken seinään 20 siten, että pintaa 19 päin oleva seinäosa on sulatettu läpi valokaarella. Jäykistyssiiven 15 metalli on sulatettu yhteen vaippaputken seinän metallin kanssa. Molemmissa tapauksissa metalli muodostuu ydinreaktoritarkoituksiin sopivasta zirkonium-lejeeringistä.

Ura 22 voidaan sopivasti kohopuristaa tai meistää samanaikaisesti kuin ulkonema 21 muodostetaan vaippaseinään koho-puristuksen avulla. Uralle 22 voidaan antaa myös syvyys, joka on hyvin pieni suhteessa vaippaputken seinän paksuuteen, tai ura voidaan jättää kokonaan pois, jolloin ulko-neman 21 levymateriaali sulatetaan läpi koko paksuudeltaan ulkoneman koveraan sivuun kohdistetulla valokaarella.

Kuvio 13 esittää kuviossa 12 esitetyn yksityiskohdan vaihtoehtoa, jolloin numero 9"' tarkoittaa kahta levyelement-tiä, jotka poikkeavat levyelementeistä 9” ainoastaan lähinnä vaippaputken seiniä sijaitsevien osien muotoilun suhteen. Ulkonemassa 21' on kaksi pystysuoraa uraa vierekkäin, jolloin levyelementit 9"' on hitsattu kiinni kumpikin omaan uraansa vaippaputken ulkosivuun kohdistetun valokaaren avulla.

Claims (4)

7 78997

1. Kiehutusreaktorin polttoainepatruuna, joka sisältää useita polttoainesauvoja <1>, joita ympäröi poikkileikkaukseltaan pääasiassa suorakulmainen vaippaputki (2), jolloin mainittu vaippaputki myös ympäröi pitkänomaista jäykistyslai-tetta <3>, joka ulottuu ainakin polttoainesauvojen pituuden suurehkoa osaa pitkin, jolloin mainitun jäykistyslaitteen pystysuora keskiviiva sijaitsee mainitun vaippaputken pystysuoran keskiviivan lähellä, jolloin jäykistyslaitteessa on o neljä jäykistyssiipeä, jotka on sovitettu pystytasoon n. 90 :n keskinäiseen kulmaetäisyyteen, jolloin mainitut jäykistyssii-vet <5> on yhdistetty mekaanisesti toisiinsa ja jokaisella sivuseinällään mainittuun vaippaputkeen, jotta estetään vaippa-putken seinän uloetaipuminen reaktorin käytön aikana, jolloin siivet toimivat väliseininä polttoainesauvojen neljän osani-pun välillä ja kukin siipi (5) sisältää ainakin yhden pystysuoran sisävesikanavan, joka ulottuu ainakin polttoainesauvo-jen pituuden pääosaa pitkin, jolloin useita aukkoja <13; 13') hydraulista yhteyttä varten kunkin mainitun siiven keskenään viereisten osanippujen välillä on sovitettu päällekkäin siiven ja vaippaputken <2> vastaavan sivuseinän väliin, jolloin useat sivuseinäoeat, jotka kukin sijaitsevat vastaavassa välitilassa kahden mainitun yhteysaukon välissä, on hitsattu kiinni yhteen ja samaan jäykistyssiipeen, tunnettu siitä, että jokainen mainituista eivuseinäosista on kiinnitetty vastaavaan ulokkeeseen (6; 6'; 21; 21'), joka on meistetty sivuseinään siten, että siinä on sisäänpäin ulottuva kupera pinta ja ulospäin ulottuva kovera pinta, jolloin jokainen mainittu yhteysaukko (13; 13') on osittain kahden mainitun kuperan pinnan rajoittama, ja että kukin mainituista ulokkeista on kiinnitetty jäykistyssiipeen hitsausvaiheen avulla, joka on suoritettu mainittujen ulokkeiden <6; 6'; 21; 21') koveralla puolella siten, että vaippaputken sivuseinät ovat olennaisesti suljetut. β 78997

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttoainepatruuna, tunnettu eiitä, että kukin mainituista ulokkeista on varustettu ainakin yhdellä pystysuoralla uralla (22), jolloin useat urat, jotka kuuluvat eri ulokkeisiin mutta yhteen ja samaan vaippaputken seinään, on sovitettu pystysuoraan peräkkäin ja siten, että niihin ilman mainittavaa välystä poikki-suunnassa mahtuu jokaiseen yhden tai saman jäykistyssiiven osa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttoainepatruuna, tunnettu siitä, että kukin mainituista ulokkeista on varustettu ainakin yhdellä pystysuoralla raolla (10), jolloin useat raot, jotka kuuluvat eri ulokkeisiin mutta yhteen ja samaan vaippaputken seinään, on sovitettu pystysuoraan peräkkäin ja siten, että niihin ilman mainittavaa välystä poikki-suunnassa mahtuu kuhunkin oma yhden ja saman jäykistyssiiven osansa.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen polttoainepatruuna, tunnettu siitä, että kukin mainituista ulokkeista on kaarihitsauksen avulla kiinnitetty mainittuun jäykistyssiipeen ainakin yhdellä vastaavalla hitsausvyöhyk-keellä, johon mainitun vaippaputkenseinä on sulanut läpi, ja vastaavan mainitun ulokkeen aine on yhdistetty vastaavan mainitun jäykistyssiiven aineeseen.