HU214386B - Elrendezés nukleáris üzemanyagrudak tartásához - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya elrendezés nűkleáris fűtőanyagrűdak (1) tartására.A találmány szerinti elrendezés különlegessége, hőgy több helyezőrúd(5) van a fűtőanyagrűdak (1) között elhelyezve, a h lyezőrűdaknak (5)lemezbefőgadó része van, tővábbá az elrendezésben a helyezőrűdak (5)lemezbefőgadó részén elhelyezhető tartólemeze (13) van, amelytartólemeznek (13) hűtőközeg keresztüláramlását bi tősító nyílásai(15) vannak és a tartólemezt (13) egy egyszerű elfőrdűlással ahelyezőrűdakhőz (5) záró zárógyűrűje (21) van. ŕ

Description

A találmány tárgya elrendezés nukleáris ffitőanyagrudak tartására. Egy ilyen elrendezés egy ún. csúcsffivóka („top nozzle”) részeként kialakított elrendezésként használható. A találmány szerinti elrendezésnél a ffitőanyagrudak között több helyezőrúd van elhelyezve, továbbá a helyezőrudakkal összekapcsolt, azokat rögzítő és pozicionáló tartólemez van. A tartólemeznek a helyezőrudakat rögzítő eszköze és hűtőközeg keresztüláramlását biztosító nyílásai vannak.

Az ilyen ffitőanyagrudakat általában egy olyan elrendezésbe fogják össze, amely egy nukleáris reaktor magját képezi. Maga a fűtőanyag általában az egyes rudak külső burkolatában van elhelyezve. Használat közben a ffitőanyagrudak felforrósodnak, kitágulnak és felfelé áramoltatva hűtőközeget vezetnek rajtuk keresztül. Az ún. csúcsffivóka arra szolgál, hogy az egész elrendezés tetejére szerelve az egyes ffitőanyagrudakat a helyükön tartsa, különösen üzem közben. Egyben a csúcsffivóka a hűtőközeget kivezeti az elrendezésből, és lehetővé teszi az egész elrendezés kezelését, továbbá az elrendezés köré helyezhető burkolócső elhelyezését is biztosítja. A ffitőanyagrudak között elhelyezett, hűtőközeget tartalmazó vagy tömör moderátorrudakat szintén a csúcsfúvóka tartja a helyükön. Általában szükség van arra, hogy az egyes rudak könnyen és biztonságosan, továbbá a lehetőség szerint gyorsan eltávolíthatók legyenek a fűtőanyag-együttesből. Ugyanakkor arra is kell törekedni, hogy a rudak stabilan rögzítettek legyenek a helyükön, mivel a nem kívánt elszabadulásuk vagy kiesésük súlyos következményekkel járhat.

A DE-36 18 744 A1 sz. közzétételi iratból megismerhető egy olyan rácselrendezés, amely egy atomreaktor fűtőanyag-együttesének ffitőrúdjait és a közötte elhelyezett hűtő-, ill. helyezőrudakat fogja egybe. A rácsokat a fűtőanyag-együttes két végén egy-egy zárólap fogja közre. A hűtőrudak csavaranyákkal vannak rögzítve a zárólapokhoz. Ezeket a csavarokat adott esetben egyenként kell kicsavarni az egyes rudak eltávolításához, ami időigényes és bonyolult művelet.

Az EP 0 189 133 A2 sz. közzétételi iratból szintén megismerhető egy olyan csúcsffivóka együttes, ami a fűtőelemek között elhelyezett hűtő- és moderátorrudak rögzítésére szolgál. A csúcsffivóka-együttes el van látva olyan rugós eszközökkel, amelyek lehetővé teszik a különböző anyagból készült ffitőanyagrudak és hűtővagy moderátorrudak hőtágulását, akár egyenetlen mértékben is. Egyebek között az elrendezésnek toldalékcsövekhez csatlakozó vezetőcsövei vannak, amelyek a moderátorrudakat befogadják. A toldalékcsövek a fűtőanyag-együttes tetejére helyezett csúcsffivókában vannak összefogva, és előfeszített rugókkal távol tartott zárólemezek között vannak elhelyezve. A vezetőcsövek és a toldalékcsövek peremezéssel vannak egymáshoz erősítve, míg a vezetőcsövek alja csavarokkal rögzített egy alsó tartólemezhez. A csúcsfuvóka eltávolításához meg kell szüntetni a toldalékcsövek és a vezetőcsövek közötti kapcsolatot, ami szükségképpen azok deformációjával jár. Ennek következtében gyakorlatilag nem lesznek újra felhasználhatók.

A találmány elé ezért azt a célt tűztük ki, hogy gyorsan és könnyen oldható, de ugyanakkor biztonságos mechanikai rögzítést adó kapcsolatot hozzunk létre a csúcsffivóka-együttes és az abban alkalmazott hűtőés/vagy moderátoranyagot tartalmazó csövek között.

A találmány értelmében ezt olyan elrendezéssel oldjuk meg, amelynél a ffitőanyagrudak között több helyezőrúd van elhelyezve, továbbá a helyezőrudakkal összekapcsolt, azokat rögzítő és pozicionáló tartólemeze van, amely tartólemeznek a helyezőrudakat rögzítő eszköze és hűtőközeg keresztüláramlását biztosító nyílásai (15) vannak. A találmány értelmében a helyezőrudaknak lemezbefogadó része van, és a helyezőrudakat rögzítő eszköz a helyezőrudak lemezbefogadó részével együttműködő, a tartólemezt forgatással a helyezőrudakhoz rögzítő zárógyűrűként van kialakítva. Előnyösen a helyezőrudak cső alakúak, amelyeken a hűtőközeg/moderátorfolyadék, pl. víz áramlik át.

Célszerűen a lemezbefogadó résznek csapos fejrésze van. Ebben az esetben előnyös, ha a tartólemeznek több, a helyezőrudak csapos fejrészére illeszkedő nyílása van.

Az is előnyös, ha a tartólemez újra összerakható csúcsffivóka részeként van kialakítva. Ugyanakkor az is elképzelhető, hogy a zárógyűrűnek több, a helyezőrudak csapos fejrészére lazán illeszkedő helyező résszel és a helyezőrudakkal együttműködő résszel ellátott nyílása van. Ekkor célszerűen mindegyik helyezőrúdnak a zárógyűrű nyílásaival történő együttműködést elősegítő gyűrű alakú kimunkálása van, továbbá a zárógyűrű nyílásainak az együttműködő része a helyező résznél keskenyebb résként van kialakítva.

Előnyösen a tartólemeznek a zárógyűrűt befogadó mélyedése van. A befogadó mélyedésnek a zárógyűrű vastagságával egyező mélysége van. Ebben az esetben célszerű, ha a zárógyűrűnek üreges része és több, hajlított része van, továbbá a hajlított részeknek a zárógyűrűnek a tartólemez mélyedésébe helyezett állapotában a tartólemezt a helyezőrudakhoz záró, a zárógyűrű az üreges részének a szélébe benyúló és a tartólemez kimélyített részébe akaszkodó záróffilei vannak.

A zárógyűrű pl. olyan gyűrű alakú lehet, amelyen a nyílások a gyűrűtest belsejében vannak kialakítva, ugyanakkor a zárófülek a gyűrűtest belső pereméről befelé nyúlnak. Előnyösen a tartólemeznek egy sor piskóta alakú hűtőközeg-áramoltató nyílása van, amelyek hossza a tartólemez külső széle felé növekszik. A nyílások lényegében párhuzamosak lehetnek a tartólemez szomszédos külső peremével.

A tartólemezt további alkatrészekhez is lehet rögzíteni, oly módon, hogy azok együtt egy ún. csúcsffivókát alkossanak. A rögzítő részeket például a tartólemez külső pereménél lehet elhelyezni. A többi fúvókarészt le lehet választani a tartólemezről, vagy állandó jelleggel is hozzá lehet azokat rögzíteni, például hegesztéssel. Általában a ffivókát le lehet választani az egész fűtőanyagelrendezésről, a találmány szerinti elrendezést használva.

A jelen találmány szerinti elrendezés lehetővé teszi, hogy a tartólemezt és a hozzá rögzített fúvókarészeket egyszerűen és gyorsan lerögzítsük vagy eltávolítsuk. Például bizonyos használati idő után, többek között rutinszerű reaktorleállásoknál szükség van egy vagy több

HU 214 386 Β futőanyagrúd kicserélésére, hibás működés vagy elhasználódás miatt. Ekkor a fűtőanyagrudakat el lehet távolítani, miután a tartólemezt és a fúvókát egy darabban kiemeltük.

A fűtőanyag-együttes egy olyan elrendezésben lehet, amely pl. hatszögletű keresztmetszetű. Pl. ilyen a KeletEurópábán is használatos ún. VVER-reaktorban alkalmazott elrendezés. A tartólemez ekkor szintén hatszögletű, illeszkedve a fűtőanyagrudak elhelyezéséhez. A fűtőanyagrudakat olyan távtartó rácsokban lehet elhelyezni, amilyenek a DE 36 18 744 A1 iratból is megismerhetőek. Ennek az iratnak a tartalmát a leírásban ismertnek tekintjük. A tartólemez környezetében a fütőanyagrudak felső végét hatszögletű oldalú burkolócső takarja le.

Azt találtuk, hogy egy ilyen fűtőanyagrúd-együttesben hat fűtőanyagrudat helyezőrudakkal lehet helyettesíteni, amelyeket célszerűen az együttes központi tengelyétől a tartólemez széle felé, a hat sarok irányában kifelé haladva középúton lehet elhelyezni. Ebben a helyzetben a helyezőrudakon vizet átbocsátva megnő a moderátorfűtőanyag arány, azonban meglepő módon összességében ugyanakkora reaktor-munkaciklus energia érhető el, mint a szokásos elrendezésnél, vagyis amikor a helyezőrudak helyén is fűtőanyagrudak vannak. Vagyis hatékonyabb fűtőanyag-kihasználás érhető el anélkül, hogy dúsítottabb fűtőanyagot kellene használni, így összességében kb. 5%-kal csökkenthető az egyes reaktorok fűtőanyag-igénye. Ezzel jelentős gyártási, tárolási, kezelési és üzemeltetési költségcsökkentés érhető el.

A találmányt a továbbiakban a mellékelt rajzokon bemutatott, célszerű példaképpeni kiviteli alakok segítségével részletesebben is ismertetjük, ahol az

1. ábra egy füvóka tartólemez és lezáró elrendezés felülnézete, részben metszetben (a 2. ábra I-I vonalának megfelelően), a

2. ábra az 1. ábra szerinti füvóka tartólemez és lezáró elrendezés részlete keresztmetszetben az 1. ábra II—II síkjában.

Az ábrákon egy VVER reaktor 1 fűtőanyagrúdjainak az elrendezése látható, hatszögletű elrendezésben, egy hatszögletű 3 burkolócsőben elhelyezve. Az 1 fűtőanyagrudak között az rácsban hat darab 5 helyezőrúd van. Az 5 helyezőrudak fűtőanyagrudak helyén vannak, nagyjából az elrendezés középpontja és a rács hat sarka között félúton. Az egyes 5 helyezőrudak csőszerűek, és nem ábrázolt vízbeeresztő és vízkibocsátó nyílásuk van, oly módon, hogy üzem közben felfelé áramló vizet lehet rajtuk keresztül áramoltatni. Az egyes 5 helyezőrudaknak 7 válla és csapszerű 9 fejrésze van. A csapszerű 9 fejrészen gyűrű alakú 11 horony van kiképezve. A hat 5 helyezőrúd csapszerű 9 fejrészére 13 tartólemez van helyezve, amely az egyes 5 helyezőrudak 7 vállán ül. A 13 tartólemeznek egy sor hosszúkás vagy piskóta alakú átmenő 15 nyílása van, amelyek hosszabbik oldalai párhuzamosak a velük szomszédos hatszögoldalakkal. A 13 tartólemezhez 17 csúcsfúvóka van hozzáhegesztve, 19 hegesztések segítségével. A 13 tartólemezt a 21 zárógyűrű rögzíti az 5 helyezőrudakon. A 21 zárógyűrű a 13 tartólemez felső felületében kialakított 22 mélyedésbe illeszkedik, oly módon, hogy a 21 zárógyűrű felső felülete egy szintben van a 13 tartólemez felső felületével, tehát a 22 mélyedés mélysége lényegében a 21 zárógyűrű vastagságával egyezik. A 21 zárógyűrűnek van hat 25 nyílása. Az egyes 25 nyílások 25 a és keskenyebb 25b részekből állnak.

Használat során a 21 zárógyűrűt az 5 helyezőrudak csapszerű 9 fejrészére lehet tenni a 25a részeken keresztül. Ezt követően a 21 zárógyűrűt az óramutató járásával ellenkező irányba forgatva (az 1. ábra szerinti ábrázolásmódban) addig fordítjuk el, amíg az egyes 25 nyílások keskenyebb 25b része rácsúszik a megfelelő 5 helyezőrudak 11 hornyára. A 21 zárógyűrűtől a 22 mélyedés belsejébe mutató, a 25b részek közelében elhelyezett hajlított 23 zárófülek nekiütköznek a 13 tartólemezen kiképzett 22a mélyedéseknek, és ezáltal segítik a 13 tartólemez rögzítését a 21 zárógyűrűn keresztül. Üzem közben az elrendezésen keresztül hűtőközeg áramlik, és a 13 tartólemez 15 nyílásain megy át. Eközben a 13 tartólemez biztonságosan a helyükön tartja az 1 fűtőrudakat és az 5 helyezőrudakat.

A 13 tartólemez és a hozzáerősített 17 csúcsfúvóka együtt egységes szerkezetet alkot, és ezért biztonságosan és egyszerűen rögzíthető az 5 helyezőrudakhoz, a 21 zárógyűrű egyszerű helyére tevésével és elfordításával. Hasonlóképpen, ha az 1 fűtőanyagrudak használata után, a reaktor leállását követően el kell távolítani valamelyik 1 fűtőanyagrudat, a 13 tartólemezt és a 17 csúcsfúvókát egyszerű és gyors művelettel lehet eltávolítani, az előzőekben ismertetett műveletek fordított sorrendben való elvégzésével. Ezzel hozzá lehet férni a megfelelő 1 fűtőanyagrúd tetejéhez.

Claims (10)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Elrendezés nukleáris fűtőanyagrudak (1) tartására, amelynél a fűtőanyagrudak (1) között több helyezőrúd (5) van elhelyezve, továbbá a helyezőrudakkal összekapcsolt, azokat rögzítő és pozicionáló tartólemeze (13) van, amely tartólemeznek (13) a helyezőrudakat rögzítő eszköze és hűtőközeg keresztüláramlását biztosító nyílásai (15) vannak, azzal jellemezve, hogy a helyezőrudaknak (5) lemezbefogadó része van, a helyezőrudakat (5) rögzítő eszköz a helyezőrudak (5) lemezbefogadó részével együttműködő, a tartólemezt (13) forgatással a helyezőrudakhoz (5) rögzítő zárógyűrűként (21) van kialakítva.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti elrendezés, azzaljellemezve, hogy a helyezőrudak (5) cső alakúak.
3. 3. Az 1. vagy 2 igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a lemezbefogadó rész a helyezőrúd (5) végén csapos fejrészként (9) van kialakítva.
4. 4. A 3. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a tartólemeznek (13) több, a helyezőrudak (5) csapos fejrészére (9) illeszkedő nyílása van.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a tartólemez (13) újra összerakható csúcsfúvóka (17) részeként van kialakítva.
6. 6. A 3. vagy 4. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a zárógyűrűnek (21) több, a helye3

   HU 214 386 Β zőrudak (5) csapos fejrészére (9) lazán illeszkedő helyező résszel (25a) és a helyezőrudakat (5) rögzítő résszel (25b) ellátott nyílása (25) van.
7. 7. A 6. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy mindegyik helyezőrúdnak (5) a zárógyűrű (21) rögzítő részével (25b) kapcsolódó gyűrű alakú hornya (11) van, továbbá a zárógyűrű (21) rögzítő része (25b) egy, a helyező résznél (25a) keskenyebb réssel van ellátva.
8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a tartólemeznek (13) a zárógyűrűt (21) befogadó mélyedése (22) van, továbbá a befogadó mélyedésnek (22) a zárógyűrű (21) vastagságával egyező mélysége van.
9. 9. A 8. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a zárógyűrűnek (21) üreges része és több,

   5 hajlított része van, továbbá a hajlított részeknek a tartólemez (13) befogadó mélyedésébe (22) helyezett állapotában a tartólemezt (13) a helyezőrudakhoz (5) záró zárófülei (23) vannak.
10. 10. Az 1 -9. igénypontok bármelyike szerinti elrendezés,

    10 azzal jellemezve, hogyatartólemeznek(13)egysorpiskóta alakú hűtőközeg-áramoltató nyílása (15) van, amelyek hoszsza a tartólemez (13) külső széle felé növekszik.