HU214072B - Nuclear reactor fuel element - Google Patents

Abstract

(57) KIVONAT A találmány tárgya atőmreaktőr fűtőelem. Az atőmreaktőr fűtőelembenegy hősszútestű fűtőelemszekrény (3) belsejében hősszú testű fűtőrűdak(8) az egyik végükkel egy alsó fűtőrú tartó testen (5) állnak. Ezen azalsó fűtőrúdtartó testen (5) van rögzítve egy csőnek (9) az alsó végeis, amely cső (9) felső vége a fűtőrűdakőn (8) túlnyúlik. Afűtőelemszekrényben (3) lazán vezetett támasztólap (13) a fűtőrűdak(8) sérülésének megakadályőzása végett felfekszik a cső (9) felsővégére. A fűtőelemfej (17) a fűtőelemszekrény (3) felső végére vanráhelyezve és a fű őelemszekrényben (3) a fűtőelemszekrény (3)hőssztengelye (3a) körüli elfőrgatással elfőrdűlás ellen biztősítőttanrögzíthető. A fűtőelemfej (17) és a támasztólap (13) közöttelhelyezett rűgóstag (20 mind a fűtőelemfejre (17), mind atámasztólapra (13) támaszkődik. ŕ

Description

A találmány tárgya atomreaktor fűtőelem. A fűtőelem hosszú testű fütőelemszekrényből, alsó fíitőrúdtartó testből, támasztólapból és fütőelemfejből áll. A fűtőelemszekrény alsó végén egy fűtőelem-zárótest van rögzítve. Az alsó fíitőrúdtartó test a hosszú testű fűtőelemszekrény belsejében lazán felfekszik a fűtőelem-zárótestre, amin a nukleáris fűtőanyagot tartalmazó, hosszú testű fütőrudak az egyik végükkel állnak és amin rögzítve van egy rúd alsó vége, aminek a felső vége a fűtőelemszekrényben lévő fütőrudakon túlnyúlik. A támasztólap a fütőelemszekrényben, annak felső végén van lazán vezetve. A fütőelemfej a fütőelemszekrény felső végébe van behelyezve és a fütőelemszekrényben a fütőelemszekrény hossztengelye körüli elforgatás útján elfordulás ellen biztosítottan rögzíthető.

Az ilyen atomreaktor fűtőelem már ismert például a WO 92/10839 és a DE-OS 40 41 349 számon közzétett szabadalmi leírásokból. Az ismert atomreaktor fűtőelemben a fütőrudakon a felső végével túlnyúló rudat hosszú testű cső képezi, ami az alsó fíitőrúdtartó testen csavarozással szilárdan rögzítve van és ami a fütőelemszekrény felső végénél a támasztólapon átnyúlik. Mindegyik fütőrúd felső vége lazán a támasztólaphoz kapcsolódik és mindegyik fűtőrúd felső végén egy nyomórugó van elhelyezve, aminek az egyik vége a támasztólap belső oldalára, másik vége az adott fütőrúd külső felületén lévő lépcsőre fekszik fel. A támasztólapon átnyúló cső lehet műszercső, ami hőelemeket és/vagy neutronárammérő szondákat tartalmaz. Ezen a csövön azonban át lehet vezetni egy hosszú rudat is, amit hossztengelye körül elforgatva összecsavarozunk az alsó fíitőrúdtartó testtel. Ez a rúd emelőkészülékként szolgál, amivel a fűtőelem-zárótestre lazán felfekvő fíitőrúdtartó testet a csővel, a fíitőrudakkal, a rács alakú távtartókkal, - amiken a cső és a fűtőrudak át vannak vezetve - és a támasztólappal együtt ki lehet húzni a fűtőelemszekrényből.

A támasztólap szélén nyelvek vannak, amik a fíitőelemszekrény hosszirányában ennek a támasztólapnak a külső oldalán túlnyúlnak és felső végeikkel a fütőelemfej zsebeibe kapcsolódnak, amikor a fütőelemfej a fíítőelemszekrényben, annak felső végén rögzített helyzetben van. A fűtőelemfej rögzítésének oldása végett ezen a fűtőelemfejen egy szerszámot kell átvezetni, amivel a támasztólap a fütőelemszekrény hosszirányában az alsó fíitőrúdtartó test felé eltolható és ezáltal végül a támasztólapon lévő nyelveknek a futőelemfejen lévő zsebekbe való kapcsolódása megszüntethető. Ez az eltolás azonban nem végezhető el a kellő mértékben vagy pedig a fütőrudakon sérüléseket okozhat, ha akár csak egyes fűtőrudak hossza az atomreaktor fűtőelem bizonyos élettartamának elteltével túl nagy mértékben megnőtt, és emiatt a rúdvégeken lévő csavarrugók a támasztólapnál a fíítőelemszekrénybe történő betolásakor a nyelveknek a fütőelemfejen lévő zsebekből való kioldódása előtt tönkremennek.

Egyes csavarrugóknak az ilyen tönkremenését ugyan el lehet kerülni azzal, hogy ezeknek a csavarrugóknak a számára kellően magas játékteret hagyunk, de ez azt jelenti, hogy a futőrudak előre adott rúdhossza esetén az atomreaktor fűtőelem hosszának megfelelően nagynak kell lennie. Ennek megfelelően kell - a hozzátartozó beépített egységekkel együtt - a reaktor nyomótartályát is kialakítani, amiben az atomreaktor fűtőelemet alkalmazzák. Ez viszonylag nagy költségekkel jár.

Találmányunk célja a ismert atomreaktor fűtőelem továbbfejlesztése és annak megakadályozása, - még akkor is, ha az atomreaktor fűtőelem hossza viszonylag kicsi - hogy a futőrudak a fűtőelemfejnek a rögzített helyzetből történő elforgatásakor megsérüljenek.

Ezt a feladatot a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy a bevezetőleg leírt jellegű atomreaktor fűtőelemben a támasztólap felfekszik a fütőrudakon túlnyúló cső felső végére, és hogy a fütőelemfej és a támasztólap között rugóstag van elhelyezve, ami mind a fűtőelemfejre, mind a támasztólapra támaszkodik.

A fütőrudakon túlnyúló rúd felső végén felfekvő támasztólap takarja a fűtőrudakat, amikor a fűtőelemfejet rögzített helyzetéből elforgatjuk. Ugyanakkor azonban a támasztólap és a fűtőrudak közötti távolságot lehet éppen csak akkorának választani, hogy legyen tér a fűtőrudak meghosszabbodása számára az atomreaktor fűtőelemnek az atomreaktorban töltött élettartama alatt.

A rugóstag egyik vége előnyös módon a fűtőelemfejen van rögzítve, másik vége lazán benyúlik a támasztólapban lévő rögzítő mélyedésbe.

A rugóstag előnyös módon a fűtőelemszekrény hossztengelyével párhuzamosan, attól adott távolságban van elhelyezve.

A támasztólap előnyös módon egy központozó testtel lazán kapcsolódik a rúd felső végéhez.

A rúd előnyös módon lazán kapcsolódik a támasztólapban lévő központozólyukhoz.

Találmányunkat annak példaképpeni kiviteli alakja kapcsán ismertetjük részletesebben ábráink segítségével, amelyek közül az

1. ábra 1 A. és IB. részábrára van osztva és a találmány szerinti atomreaktor fűtőelem hosszmetszetét ábrázolja, a

2. ábra az 1. ábrán lévő II-II pontvonal szerinti kereszmetszet, a ábra egy részlet hosszmetszete a 2. ábrán lévő III-III pontvonal szerint.

Az 1-3. ábra szerinti atomreaktor fűtőelem tartalmaz egy 2 fütőelem-zárótestet, ami a fűtőelem lábát képezi. A 2 fütőelemzárótest rozsdamentes acélból készült üreges test. A 2 fűtőelem zárótest felső végének külső körvonala szabályos hatszög alakú.

A 2 fűtőelem-zárótest felső vége a hosszú testű 3 fütőelemszekrényhez kapcsolódik. A 3 fütőelemszekrény cirkóniumötvözetből készült. A 3 fütőelemszekrény belső keresztmetszetének körvonala ugyancsak szabályos hatszög alakú, úgyhogy a 3 fűtőelemszekrény alsó vége a 2 fűtőelem-zárótest felső végénél annak külső felületére jól felfekszik. A 2 fűtőelem-zárótesten a 3 fűtőelemszekrény radiális irányú 4 csavarokkal merevén van rögzítve.

A 3 fütőelemszekrény belsejében lapos, lapszerü alsó 5 fíitőrúdtartó test van. Az 5 fíitőrúdtartó test külső körvonala szabályos hatszög alakú és megfelel a 3 fütőelemszekrény belső kereszmetszete körvonalának.

HU 214 072 Β

Az alsó 5 fütőrúdtartó test a 3 fütöelemszekrény 3 a hossztengelyére merőlegesen van a 3 fütőelemszekrényben vezetve és lazán fekszik fel a 2 fütőelemzárótestre.

Az alsó 5 futőrúdtartó test egymás mellett elhelyezett, rozsdamentes acél hüvelyekből hálószerűén van összeállítva. Ezeknek a hüvelyeknek a hossztengelyei párhuzamosak a 3 fütöelemszekrény 3a hossztengelyével. Ezeknek a hüvelyeknek a külső oldalait rozsdamentes acélnyelvek szilárdan összekötik egymással.

A 3 fűtőelemszekrényben, ennek 3 a hossztengelyével párhuzamosan nukleáris fűtőanyaggal töltött 8 fütőrudak vannak elhelyezve. Mindegyik fütőrúd alsó rúdvége lazán támaszkodik az alsó 5 futőrúdtartó test egyik nyelvére.

Az alsó 5 fütőrúdtartó testben 6 hüvelyek vannak. Az egyik hüvely az 1. ábrán látható. Ennek a 6 hüvelynek a belső és a külső átmérője nagyobb, mint az ebben az 5 fütőrúdtartó testben lévő többi hüvelyé. Egy ilyen 6 hüvely átvezetésként kialakított lyukat képez az alsó 5 fütőrúdtartó testben. A hüvelyben belső menet is van. Hét-hét ilyen 6 hüvelybe egy cirkónium-ötvözetből készült, hosszú testű 9 cső van becsavarva, aminek a becsavart végén a megfelelő 6 hüvely belső menetének megfelelő külső menet van. Ehhez a becsavart csővéghez a megfelelő 9 cső egy 10 zárt anyával csatlakozik, ami az alsó 5 fütőrúdtartó testnek a 2 fűtőelem-zárótest felé eső külső oldalán be van csavarva a megfelelő 6 hüvelybe. A 10 zárt anyák a 2 fütőelem-zárótest üreges terébe nyúlnak be. A 10 zárt anyákban a 3 fütöelemszekrény hosszirányában van egy középső 11 átvezetés az atomreaktor folyékony hűtőközege számára. A 10 zárt anyák el vannak látva továbbá belső menettel. Az alsó 5 fütőrúdtartó test belső oldala felett van az azonos hosszúságú 9 cső másik csővége.

Mind a 8 fűtörudakat, mind a 8 fűtőrudakon túlnyúló 9 csöveket rács alakú távtartók által képzett szem vezeti. Ezeknek a rács alakú távtartóknak a külső körvonala szabályos hatszög alakú és illeszkedik a 3 fűtőelemszekrény belső keresztmetszetének körvonalához. A 3 fűtőelemszekrény 3 a hossztengelyére merőlegesen, egymástól adott távolságban, a 3 fütöelemszekrény hosszirányában elhelyezett távtartók szemeiben a 8 fütőrudakat támasztórugók és merev támasztószemek erőzáró módon tartják. Mindegyik távtartóban legalább egy 9 csövet alakos testek elfordulás ellen rögzítetten tartanak. Ezenkívül magukat a távtartókat kívül, legalább egy 9 csövön a 3 fütöelemszekrény hosszirányában alakos testek rögzítik. Ezeket a távtartókat az 1. ábrán nem ábrázoltuk.

A 3 fűtőelemszekrény felső végénél, a 3 fűtőelemszekrény belsejében van egy rozsdamentes acél 13 támasztólap, aminek a külső körvonala a 3 fűtőelemszekrény belső keresztmetszetének körvonalához illeszkedő szabályos hatszög. A 13 támasztólap a 2 fütőelemzárótestre lazán felfekvő alsó 5 futőrúdtartó testhez hasonló módon a 3 fütöelemszekrény hosszirányával párhuzamos tengelyű hüvelyekből és nyelvekből áll. Ez a 13 támasztólap a 3 fütőelemszekrényben lazán van vezetve és a 3 fütöelemszekrény 3a hossztengelyére merőlegesen van elhelyezve. A 13 támasztólap lazán felfekszik az alsó 5 fütőrúdtartó test belső oldala felett lévő 9 csövek nyitott csővégeire.

A 13 támasztólapnak az alsó 5 futőrúdtartó test belső oldala felé eső belső oldalán központozó 14 testek vannak, amik egyenként a 13 támasztólap egy hüvelyébe vannak becsavarva és lazán, de messzemenően játékmentesen nyúlnak be az egyik 9 cső nyitott csővégébe. A 9 csövek azonban lazán is benyúlhatnak egy, a 13 támasztólap belső oldalán lévő, nem ábrázolt központozólyukba.

A 3 fütöelemszekrény felső végébe egy 17 fütőelemfej van behelyezve. A 17 fűtőelemfejet üreges test képezi, aminek a 13 támasztólap felé eső oldalán hat 20 rugóstag van. Ahogyan ez különösen a 3. ábrán látható, az ilyen rugóstag tartalmaz egy, a 3 fütöelemszekrény 3 a hossztengelyével párhuzamos, ettől a 3a hossztengelytől adott távolságban elhelyezett 21 csapot, amiben a 17 fütőelemfejnél van egy 22 hosszlyuk. A 22 hosszlyukba benyúlik a 17 fűtőelemfejben rögzített helyzetű 23 keresztcsap. A 21 csapnak a 17 fütőelemfejben lévő vége a 24 tekercsrugóba nyúlik be, aminek a hossztengelye a csap hossztengelyével párhuzamos. A 24 tekercsrugó a fűtőelemfejben lévő és a 3 fütöelemszekrény 3a hossztengelyével párhuzamos furatban van elhelyezve. A 24 tekercsrugó egyik vége ennek a furatnak a fenekére, a másik vége kívül a 21 csapon lévő vállra fekszik fel. Mindegyik 20 rugóstag 21 csapjának a 17 fütőelemfejen kívül lévő vége a 13 támasztólapnak a 17 fütőelemfej felé eső külső oldalában lévő 25 rögzítőlyukba nyúlik be.

Az 1. ábrán ábrázolt rögzített helyzetben a 17 fütőelemfej nek a külső palástfelületén lévő egy-egy kerületi bordája a 3 fütőelemszekrényen belül lévő, megfelelő résbe kapcsolódik. A 20 rugóstagok nyomásra előfeszített 24 tekercsrugóinak hatására így a 17 fűtőelemfej az 1. ábrán ábrázolt rögzített helyzetben van a 3 fütőelemszekrényben rögzítve.

A fűtőrudaknak a 3 fütőelemszekrényből való kivétele végett a 20 rugóstagok 21 csapjait a 17 fütőelemfej üreges terén átvezetett szerszámmal - ami a 20 rugóstagok 21 csapjainak palástfelületén lévő 21a váll mögé benyúlik - a 3 fütöelemszekrény hosszirányában, a 17 fütőelemfej felé betoljuk a 17 fütőelemfejbe annyira, hogy ezek a 21 csapok kikerüljenek a 25 rögzítőlyukakból. Ezután a 17 fütőelemfej et az 1. és 2. ábra szerinti rögzített helyzetből a 3 fütöelemszekrény 3 a hossztengelye körül egy másik véghelyzetbe lehet elforgatni, amelyben a kerületi 18 bordák a 19 résekből ki vannak forgatva és amelyben a 17 fütőelemfejet a 3 fütőelemszekrényből ki lehet húzni. A 17 fütőelemfejnek a 3 fütőelemszekrényből való kihúzása után egy egyik végén külső menettel ellátott rudat lehet a középen elhelyezett 9 csövön át a 10 zárt anyáig vezetni és a rúd hossztengelye körüli forgatás útján a 10 zárt anya belső menetével össze lehet csavarni. Ezt követően az emelőeszközként szolgáló rúddal a 2 fűtőelem-zárótestre lazán felfekvő alsó 5 fütőrúdtartó testet az összes 9 csövekkel, a 8 fütőrudakkal, a nem ábrázolt rács alakú távtartókkal és a 13 támasztólappal együtt ki lehet húzni a 3 fütőelemszekrényből.

Claims (4)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Atomreaktor fűtőelem, ami tartalmaz egy hosszútestű ffitőelemszekrényt, aminek az alsó végén egy fütőelem-zárótest van rögzítve; alsó fíítőrúdtartó testet, ami a hosszútestű fíítőelemszekrény belsejében lazán felfekszik a fütőelemzárótestre, amin nukleáris fűtőanyagot tartalmazó, hosszú testű fütőrudak az egyik végükkel állnak és amin rögzítve van egy cső alsó vége, amely cső felső vége a fütőelemszekrényben lévő fütőrudakon túlnyúlik; támasztólapot, ami a fütőelemszekrényben, annak felső végén van lazán vezetve; valamint fűtőelemfej et, ami a fütőelemszekrény felső végébe van behelyezve és a fütőelemszekrényben a fütőelemszekrény hossztengelye körüli elforgatással elfordulás ellen biztosítottan rögzíthető, azzaljellemezve, hogy a támasztólap (13) felfekszik a fíítőrudakon (8) túlnyúló cső (9) felső végére, és hogy a fütőelemfej (17) és a támasztólap (13) között rugóstag (20) van elhelyezve, ami mind a futőelemfejre (17), mind a támasztólapra (13) támaszkodik.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti atomreaktor fűtőelem,

   5 azzal jellemezve, hogy a rugóstag (20) egyik vége a fütőelemfejben (17) van rögzítve, másik vége lazán benyúlik a támasztólapban (13) lévő rögzítőlyukba (25).
3. 3. A 2. igénypont szerinti atomreaktor fűtőelem, azzal jellemezve, hogy a rugóstag (20) a fütőelemszekrény (3)

   10 hossztengelyével (3 a) párhuzamosan, attól adott távolságban van elhelyezve.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti atomreaktor fűtőelem azzal jellemezve, hogy a támasztólap (13) egy központozó testtel (14) lazán kapcsolódik a cső (9) felső végéhez.

   15 5. Az 1. igénypont szerinti atomreaktor fűtőelem, azzal jellemezve, hogy a cső (9) lazán kapcsolódik a támasztólapban (13) lévő központozólyukhoz.