FI98869C - Ydinreaktoripolttoaine-elementti - Google Patents

Description

98869

Ydinreaktoripolttoaine-elementti

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 lajimääri-telmän mukaiseen ydinreaktoripolttoaine-elementtiin.

5 Tämän tyyppinen ydinreaktoripolttoaine-elementti tunnetaan saksalaisesta hakemusjulkaisusta 32 33 025. Sen polttoainekanava on poikkileikkaukseltaan neliön muotoinen. Se muodostaa yhdessä kolmen muun ydinreaktoripoltto-aine-elementin kanssa, joiden polttoainekanavat ovat myös 10 neliön muotoisia, neljän pystysuorassa sijaitsevan ydin-reaktoripolttoaine-elementin ryhmän. Polttoainekanavien yläpäät on koottu ns. ylemmän tukiristikon neliön muotoiseen silmukkaan kiehutusvesireaktorissa. Kukin ydinreak-toripolttoaine-elementti sijaitsee tämän neliön muotoisen 15 silmukan yhdessä nurkassa, ja sen polttoainekanava koskettaa tasapintaisesti tämän neliön muotoisen silmukan kahta sivua ylemmällä tukiristikolla.

Kunkin näiden neljän ydinreaktoripolttoaine-elemen-tin polttoainekanavan kulmassa sijaitsevat kulmaosat on 20 sijoitettu ylemmän tukiristikon silmukan keskelle. Tällä kohtaa koskettavat toisiaan aina kahden ydinreaktoripolt-toaine-elementin kulmaosien kaksi vastakkaista lehtijousta ja varmistavat täten, että neljän ydinreaktoripolttoaine-elementin polttoainekanavien väliin muodostuu rakomainen 25 välitila, joka on poikkileikkaukseltaan ristin muotoinen. Tähän välitilaan on asetettu pitkänomainen, poikkileikkaukseltaan myös ristin muotoinen säätösauva pystysuunnassa siirrettävästi.

Neljän ydinreaktoripolttoaine-elementin alapäät on 30 kiehutusvesireaktorissa tuettu höllästi, mutta keskitetysti, joten jokainen näistä neljästä ydinreaktoripolttoaine-elementistä on käännettävissä alapäästänsä kaikkiin suuntiin poikittain pituusakseliinsa nähden.

2 98869

Keksinnön tehtävänä on aikaansaada ydinreaktori-polttoaine-elementti, jonka avulla saavutetaan parannettu neutroniekonomia kiehutusvesireaktorissa.

Tämän tehtävän ratkaisemiseksi edellä mainitun 5 tyyppisellä ydinreaktoripolttoaine-elementillä on keksin nön mukaisesti patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosan tunnuspiirteet.

Tällä tavoin varmistetaan, että yleensä zirkonium-lejeeringistä koostuva polttoainekanava tuo suhteellisen 10 vähän neutroneja absorboivaa ainesta kiehutusvesireakto riin. Polttoainekanavan yläpäässä olevien kohoamien mitat voidaan samalla kuitenkin valita siten, että neljä ydin-reaktoripolttoaine-elementtiä käsittäen samantyyppiset polttoainekanavat on asetettu ydinreaktorissa jo olevaan 15 ylemmän tukiristikon silmukkaan, ja että ne eivät kallistu tässä silmukassa ja siten heikennä näiden välissä sijaitsevan säätösauvan toimintakykyä.

Patenttivaatimukset 2-5 suuntautuvat ydinreaktori-polttoaine-elementin edullisiin suoritusmuotoihin, joiden 20 avulla polttoainekanavat voidaan valmistaa edullisesti.

Keksintöä ja sen etuja tarkastellaan seuraavassa piirustuksen pohjalta suoritusmuotoesimerkein:

Kuvio 1 perspektiivinen kuva ylemmän tukiristikon silmukasta kiehutusvesireaktorissa.

25 Kuvio 2 pitkittäisleikkaus kuvion 3 pistekatkovii- vaa II-II pitkin kahdesta kuvion 1 mukaisesti silmukkaan sijoitetusta ydinreaktoripolttoaine-elementin alaosasta.

Kuvio 3 kuva ylhäältä päin kuviossa 2 havaittavasta valukappaleesta.

30 Kuvio 4 perspektiivinen kuva kulmasta polttoaine- kanavan yläpäässä ylemmän tukiristikon silmukkaan kuvion 1 mukaisesti asetettavaa ydinreaktoripolttoaine-elementtiä varten.

li 3 98869

Kuvio 5 sivukuva polttoainekanavasta ylempään tuki-ristikon silmukkaan kuvion 1 mukaisesti asetettavaa ydin-reaktoripolttoaine-elementtiä varten.

Kuviossa 1 kuvattu ylempi tukiristikko 2 koostuu 5 syrjäsärmille sijoitetuista, toisensa suorassa kulmassa lävistävistä väliseinistä 3 ja 4, jotka muodostavat neliön muotoisia silmukoita. Tämä ylempi tukiristikko 2 on sijoitettu kiehutusvesireaktorin ytimeen vaakatasossa.

Ylemmän tukiristikon silmukka 5 sulkee sisäänsä 10 aina neljä pystysuorassa sijaitsevaa ydinreaktoripoltto-aine-elementtiä 6, joista kukin käsittää poikkileikkaukseltaan neliön muotoisen samanlaiseksi suunnitellun pitkän polttoainekanavan 7, joka suojaa ydinpolttoaineella täytetyt polttoainesauvat, päätylevyn 39 ja tukilevyn 13. Kukin 15 ydinreaktoripolttoaine-elementti 6 sijaitsee aina silmukan 5 yhdessä kulmassa, joten näiden ydinreaktoripolttoaine-elementtien 6 polttoainekanavat 7 muodostavat rakomaisen, poikkileikkaukseltaan ristin muotoisen välitilan, johon on asetettu pitkä, poikkileikkaukseltaan myös ristin muotoi-20 nen säätösauva 8 pystysuunnassa siirrettävästi.

Neljän ydinreaktoripolttoaine-elementin 6 alapäät nojaavat kuviossa 2 näkyvään tukikappaleeseen 9. Tämä tu-kikappale 9 on teräksestä tehty valukappale ja sijaitsee pystysuorassa sijaitsevan säätösauvan ohjausputken 10 25 yläpäässä, joka yläpäällään läpäisee kuviossa 1 näkyvän tukiristikon 12 läpiviennin 11. Tämä tukiristikko 12 on sijoitettu kiehutusvesireaktorissa pystysuunnassa ylemmän tukiristikon 2 alapuolelle ja samansuuntaisesti tämän ylemmän tukiristikon 2 kanssa. Ohjausputkia 10 ei ole 30 piirretty kuvioon 1 selvyyden parantamiseksi.

Kuten lisäksi kuvio 2 osoittaa muodostavat ydinre-aktoripolttoaine-elementit 6 alhaalla tukilevyllä 13 onton katkokartion 14 käsittäen alaspäin osoittavan kalotin 15. Kukin ydinreaktoripolttoaine-elementti 6 takertuu on-35 ton katkokartion 14 avulla pyöreään aukkoon 16 tukiosan 9 4 98869 yläpuolella löyhästi, mutta keskitetysti. Aukot 16 näkyvät kuviossa 3 ylhäältä päin. Tukiosassa 9 on neljän aukon 16 välissä poikkileikkaukseltaan ristin muotoinen läpimeno-aukko 17 säätösauvaa 8 varten. Tukiosassa 9 sijaitsee li-5 säksi aukoissa 16 kanavia 18, jotka ovat läpimeneviä tuki-osan 9 alapäästä sen yläpäähän. Myös kaloteissa 15 on leveät läpimenoraot, ja säätösauvan ohjausputken 10 vaippaan on suunniteltu sulkimin varustettuja sivuaukkoja 19. Kiehutusvesireaktorissa voi siis vettä nousta säätösauvan 10 ohjausputkesta 10 ja sivuaukkojen 19 läpi tukiosan 9 kana viin 18 ja se voi joutua kalottien 15 läpimenorakojen ja onttojen katkokartioiden 14 sekä ydinreaktoripolttoaine-elementtien 6 tukilevyjen 13 läpivientien läpi ydinreakto-ripolttoaine-elementteihin 6 ja virrata näiden ohi al-15 haalta ylöspäin. Samalla nämä ydinreaktoripolttoaine-ele-mentit 6 on tuettu tukiosan 9 aukoissa 16 poikittain näiden ydinreaktoripolttoaine-elementtien 6 pituusakseliin nähden kääntyvästi löyhästi ja keskitetysti.

Ydinreaktoripolttoaine-elementtien 6 yläpäissä 20 polttoainekanavat 7 muodostavat kaikilla neljällä ulkosivulla litteitä ja yhtä korkeita pykäliä 20. Polttoaineka-navien 7 kahden vierekkäisen sivun pykälien 20 välityksellä on kukin neljästä ydinreaktoripolttoaine-elementistä 6 kosketuksessa tukiristikon 2 silmukan sisällä tasapintai-25 sesti tukiristikon 2 väliseinään 3 ja 4. Polttoainekana-vien 7 molempien muiden sivujen pykäliin 20 on kosketuksessa kulloinkin kulmaosa 21, joka on ruuvattu kiinni kyseisen polttoainekanavan 7 poikkilistaan 22, joka sijaitsee ulkopuolella polttoaine-elementtikanavan 7 kulmassa.

30 Tällainen kulmaosa 21 näkyy selvemmin kuviossa 4.

Siinä on kaksi toisiinsa nähden suorassa kulmassa sijaitsevaa, yhtä pitkää kylkeä 23 ja 24. Näiden kylkien 23 ja 24 samoilla puolilla sijaitsevat seinämät 25 ja 26, jotka kylkien 23 ja 24 lakiseinämässä 27 ovat suorassa kulmassa 35 toisiinsa ja lakiseinämään 27 nähden. Seinämät 25 ja 26

II

5 98869 muodostavat lakiseinämässä 27 kylkiin 23 ja 24 nähden suorassa kulmassa sijaitsevan pitkän L-profiilin 28, kun ne kylkien 23 ja 24 päistä on muodostettu kumpikin jäykäksi, alaspäin ulkonevaksi kosketusnupiksi 29 ja 30.

5 L-muotoisen profiilin 28 ulkopuolelle on molempien seinämien 25 ja 26 pinnoille asetettu aina yksi pitkä lehti jousi 31 ja 32 L-profiilin 28 suuntaisesti ja kiinnitetty toisesta päästään ruuveilla 33 ja 34 kulmaosaan 2 siten, että se kaareutuu ulospäin L-profiilin 28 ulkopinnas-10 ta. Kulmaosa on ruuvattu ruuvipultilla 35 polttoainekana-van 7 poikkiseinämään 22 kiinni siten, että seinämät 25 ja 26 koskettavat sisäpinnoiltaan tasapintaisesti yhtä korkeisiin pykäliin 20 ulkopuolella kyseisen polttoaine-kanavan 7 kahdella vierekkäisellä sivulla ylemmän tuki-15 ristikon 2 silmukassa kuvion 1 mukaisesti.

Aina kahden ydinreaktoripolttoaine-elementin 7 kahdella vastakkaisella puolella olevat lehtijouset 31 tai 32 ovat kosketuksessa toisiinsa esikuormitettuina ylemmän tukiristikon 2 silmukassa kuvion 1 mukaisesti. Vaikka 20 ydinreaktoripolttoaine-elementtien 6 polttoainekanavien 7 seinämät kuviossa 1 on suunniteltu erityisen ohuiksi, aikaansaavat porrastukset 20 näiden polttoainekanavien ylä-päissä sen, että kulmaosien 21 lehtijouset 31 tai 32 ylemmän tukiristikon 2 silmukan keskellä kiinnittävät neljä 25 ydinreaktoripolttoaine-elementtiä 6 tässä silmukassa siten, että niiden pituusakselit ovat tarkalleen pystysuorat. Tämän vuoksi myös säätösauvaa 8 varten tarkoitetun neljän ydinreaktoripolttoaine-elementin 7 väliin jäävän välitilan pitkittäisakseli on tarkalleen pystysuora. Sää-30 tösauva 8 ei siten voi lukittua välitilaan.

Kuten kuvio 4 osoittaa, voidaan polttoainekanavien 7 yläpäissä sijaitsevien pykälien 20 sijaan ulkosivuille suunnitella myös ulospäin suunnattuja, yhtä korkeita paikallisia korkomeistokohtia 36, joihin kulmaosan 21 seinä-35 mät 25 ja 26 ja ylemmän tukiristikon 2 silmukassa kuvion 6 98869 1 mukaisesti tämän ylemmän tukiristikon 2 väliseinät 3 ja 4 koskettavat tasapintaisesti. Korkomeistokohdat 36 voidaan valmistaa erityisen edullisesti polttoainekanavaan 7.

Kuvion 5 mukaisesti voi poikkileikkaukseltaan esi-5 merkiksi neliön muotoinen polttoainekanava 7 käsittäen pitkittäissuunnassa kulkevan hitsaussauman 37 olla pykälän 20 kohdalla ulkopuolilta yläpäässä suurempi sisälevey-deltään. Tämä pykälä 20 voidaan edullisesti meistää polt-toainekanavan 7 lähtöpeltiin ennen kuin tämä lähtöpelti 10 taivutetaan polttoainekanavaksi 7 ja hitsataan kahdesta vastakkaisesta päätysärmästään yhteen siten, että muodostuu hitsaussauma 37. Polttoainekanavassa 7 on edullisesti pykälien 20 kohdalla sisään päin suuntautuvia korkomeisto-kohtia 40, joihin ydinreaktoripolttoaine-elementin 6 pää-15 tylevy 39 koskettaa sivupinnoillaan.

li

Claims (5)

98869

1. Ydinreaktoripolttoaine-elementti käsittäen polt-5 toainesauvat, jotka sisältävät ydinpolttoainetta, ja jotka on asetettu päätylevyssä ja tukilevyssä oleviin läpivien-teihin ja joista ainakin osa on kiinnitetty näihin läpi-vienteihin, käsittäen pitkänomaisen polttoainekanavan, joka on poikkileikkaukseltaan suorakulmainen, etenkin ne-10 liön muotoinen ja joka sulkee sisäänsä pääty- ja tukilevyt polttoainesauvoineen ja joka yläpäästään on kiinnitetty päätylevyyn ja joka lisäksi polttoainekanavaan sovitetulta kulmaosaltaan, joka sijaitsee polttoainekanavan yläpäässä kulmassa, on kosketuksessa kahteen vierekkäiseen poltto- 15 ainekanavan ulkopintaan ja on näiltä molemmilta polttoainekanavan ulkopinnoiltaan ulkopuolelta varustettu aina yhdellä kanavan pitkittäissuuntaisella lehtijousella, tunnettu siitä, että polttoainekanavan (7) ulkopinnat käsittävät sen yläpäässä yhtä korkeat kohoamat ja 20 että kulmaosa (21) tällaisten kohoamien kohdalla koskettaa polttoainekanavan (7) molempia ulkopintoja.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ydinreaktoripolt-toaine-elementti, tunnettu siitä, että kohoamat muodostuvat polttoainekanavan (7) ulkosivujen pykälien 25 (20) välityksellä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ydinreaktoripolt-toaine-elementti, tunnettu siitä, että kohoamat on muodostettu ulospäin suunnattujen korkomeistokohtien (36) välityksellä.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen ydinreaktoripolt- toaine-elementti, tunnettu siitä, että polttoaine-kanavan (7) sisäleveys on suurempi pykälien (20) kohdilta.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen ydinreaktoripolt-toaine-elementti, tunnettu siitä, että polttoaine 98869 kanavassa (7) on pykälien (20) kohdilla sisään päin suunnattuja korkomeistokohtia (40), joihin päätylevy (39) on kosketuksessa. Il 98869