HU214528B - Atomreaktor fűtőelem - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya atőmreaktőr fűtőelem. Az ebben alkalmazőtt rácsalakú távtartóban lévő rácsszemeket kis gyártási tűrésekkel lehetelőállítani. A távtartó egy belső szalagból (6) és egy má ődik belsőszalagból (7) áll. A másődik belső szalag (7) egy hajlítási élt (0)képez, amihez az első, belső szalag (6) egyik őldaléle (6a) hőzzá vanhegesztve. ŕ

Description

A találmány tárgya atomreaktor fűtőelem. Ez az atomreaktor fűtőelem egymás mellett, párhuzamosan, egymástól bizonyos távolságban lévő rudakat tartalmaz. Legalább az egyik rúd nukleáris fűtőanyagot tartalmazó fűtőanyag rúd. A rudak egy rács alakú távtartóban lévő rácsszemeken vannak átvezetve. A rács alakú távtartónak lemezből készült, élükre állított külső oldallapjai vannak, amelyek körvonala a rudakra merőleges vonatkozási síkban szabályos hatszög. A rács alakú távtartóban belső rácsszemek vannak, amelyek falait az oldallapokon belül élükre állítva elrendezett, lemezből készült belső hidak képezik. A rács alakú távtartóban lévő valamennyi belső rácsszem sarkai a rudakra merőleges vonatkozási síkban szabályos belsőhíd-hatszögek sarkait képezik. Valamennyi belsőhíd-hatszög oldalhossza azonos. A rács alakú távtartóban külső rácsszemek is vannak. A külső rácsszemeknek legalább egy külső híd által képzett rácsszemfala és két további, egy külső hídhoz csatlakozó, belső híd által képzett rácsszemfala van.

Ilyen atomreaktor fűtőelem ismeretes a DE 34 01 630 sz. közzétételi iratból.

Ennél az ismert atomreaktor fűtőelemnél a rács alakú távtartó belső hidjai nyújtottak és csíkalakúak. A belső hidak két vége egy külső híd belső oldalán van rögzítve. A rácsszemek rácsszemfalai ezeken a belső hidakon a rudakkal párhuzamos hajlítási élekkel vannak kialakítva. Két-két ilyen belső híd rácsszemeket képezve laposan illeszkedik egymáshoz.

Találmányunk célja ennek az ismert atomreaktor fűtőelemnek a továbbfejlesztése oly módon, hogy a rács alakú távtartó rácsszemeinél kisebbek lehessenek a gyártási tűrések.

Ezt a feladatot a bevezetőleg leírt jellegű atomreaktor fűtőelemnél a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy egy első és egy második rácsszem között rácsszemfalat képező első belső híd a fűtőanyag rudakkal párhuzamos első oldalélével egy, a rudakkal párhuzamos hajlítási élhez van rögzítve. Ez a hajlítási él a belső hidak által képzett szabályos hatszög egyik sarkában két további, egy második belső híd által képzett rácsszemfal között van. A két második rácsszemfal közül az első az első rácsszemhez, a második a második rácsszemhez van hozzárendelve. Az első belső hídnak a rudakkal párhuzamos második oldalélé és a második belső hídnak a fűtőanyag rudakkal párhuzamos két oldalélé egy három oldalélből álló csoportot képez. Az ebben a csoportban lévő három oldalél közül két oldalél két további belső hídnak egy belső hidak által képzett, szabályos hatszög egyik sarkában lévő, a fűtőanyag rudakkal párhuzamos oldaléleihez, a csoportban lévő harmadik oldalél pedig vagy ugyancsak két további belső hídnak egy belső hidak által képzett, szabályos hatszög egyik sarkában lévő, a fűtőanyag rudakkal párhuzamos, oldaléleihez, vagy pedig egy külső oldallap belső felületéhez van rögzítve.

A második belső híd a hajlítási élén rögzített első belső híddal együtt egy viszonylag kis alapelemet képez a rács alakú távtartó felépítéséhez. Ezt az alapelemet az előírt méretek nagyon pontos betartásával lehet előregyártani. Egy sor ilyen előregyártott alapelemet végül rács alakú távtartóvá állítunk össze. Ha egy alapelemnél eltérés van az előírt méretektől, akkor ez az összeállításkor csak helyileg, a rács alakú távtartó egy kis részén hat és nem terjed tovább az egész rács alakú távtartóban. Ez azt jelenti, hogy ebben a rács alakú távtartóban az atomreaktor fűtőelem rúdjainak egymás közötti előre megadott, előírt távolságát nagyon pontosan be lehet tartani. A találmány szerinti atomreaktor fűtőelem egyik előnyös kiviteli alakjánál a külső rácsszemek egy-egy belső híd által képezett, a külső oldallap belső felületéhez illeszkedő két rácsszemfala 90° szögben találkozik a külső oldallap belső felületével. Ez könnyebbé teszi a rács alakú távtartó gyártását.

Egy további előnyös kiviteli alaknál az egyik rácsszemfalon a fűtőanyag rudakkal párhuzamos domborulat és a fűtőanyag rudat megtámasztó merev felfekvőszem van, amelyek kiemelkedési iránya megegyezik. Ezáltal csökken a nyomásveszteség az atomreaktor fűtőelemen a rudak hosszirányában átáramló hűtőközegben.

Egy ismét további előnyös kiviteli alaknál az egyik rácsszemfalon a fűtőanyag rudakkal párhuzamos domborulat van, és a domborulaton kiemelkedik egy, a fűtőanyag rudat megtámasztó rugó.

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

1. ábra egy rács alakú távtartó felülnézete egy találmány szerinti atomreaktor fűtőelem fűtőanyag rúdjaira merőleges vonatkozási síkban, az la ábra az 1. ábra egy nagyított részlete, a

2. és 2a ábra az 1. ábra szerinti távtartóhoz való alapelem nagyított felülnézete, a

2b ábra a 2. és 2a ábra szerinti alapelem oldalnézete a 2a ábrán lévő b nyíl irányában, a

2c ábra ennek az alapelemnek az oldalnézete a 2a ábrán lévő c nyíl irányában, a

3-11. ábra az 1. ábra szerinti rács alakú távtartóhoz való további, III-ΧΙ jelű alapelemek nagyított felülnézete, a

12. ábra a rács alakú távtartóhoz való alapelem egy további kiviteli alakja.

Az 1. ábra szerinti körvonalú rács alakú távtartóval ellátott atomreaktor fűtőelemnek van két tartólapja, amik között legalább egy ilyen távtartó van. Ezeken a tartólapokon 2 tartórúd végei vannak rögzítve. Ennek a 2 tartórúdnak a hossztengelye 90° szögben megy át az egymással párhuzamos két tartólapon. Ez a 2 tartórúd rendszerint egy mindkét végén nyitott fémcső - átmegy az 1. ábra szerinti körvonalú rács alakú távtartó egyik rácsszemén. Ez a távtartó a 2 tartórúdon például két, kívül a 2 tartórúdon szorosan felfekvő hüvely között van alakzáró módon tartva. Ezenkívül egymás mellett és mind egymással, mind a 2 tartórúddal párhuzamosan, egymástól bizonyos távolságban, nukleáris fűtőanyagot tartalmazó 3 fűtőanyag rudak vannak. Mindegyik 3 fűtőanyag rüd át van vezetve az 1. ábra szerinti körvonalú rács alakú távtartó egyik rácsszemén. A 3 fűtőanyag rudat ebben a rácsszemben erőzáró módon egy támasztó rugó tartja, ami a 3 fűtőanyag rudat radiálisán az ebben a rácsszemben lévő két rácsszemfalon lévő két-két merev felfekvőszemhez szorítja.

HU 214 528 Β

A 3 fűtőanyag rudakat - amik lényegében nukleáris fűtőanyaggal töltött, cirkóniumötvözetből készült és mindkét végükön gáztömören lezárt burkolatcsövek ezért az egyik tartólapon sem kell rögzíteni, hanem hosszirányukban játékkal helyezkednek el a két tartólap között és ezért axiális irányban, vagyis az atomreaktor fűtőelem hosszirányában szabadon kitágulhatnak.

A rács alakú távtartónak, aminek a 2 tartórúdra és a 3 fűtőanyag rudakra merőleges vonatkozási síkban (a rajz síkjában) az 1. ábra szerinti körvonala van, lemezből készült, élükre állítottan elhelyezett külső 4 oldallapjai vannak. Ezek a külső 4 oldallapok képezik a vonatkozási síkban körvonalban egy külső lapokból álló, szabályos hatszög egyenlő hosszú oldalait.

A rács alakú távtartó belső 9 rácsszemeinek rácsszemfalaiban nincsenek benne a külső hidak, hanem ezeknek a belső 9 rácsszemeknek a rácsszemfalait kizárólag a lemezből készült, élükre állított belső hidak képezik.

Ezek a lemezből készült belső hidak alapelemeket képeznek, amiknek a felülnézetei a 2-7. és 11. ábrán láthatók. Ahogyan ezt a 2. ábra szerinti alapelem alapján a 2a-2c ábra mutatja, az ilyen alapelemnek van egy első belső 6 hídja és egy második belső 7 hídja. A 7 hídnak van egy 0 hajlítási éle, ami párhuzamos a 2 tartórúddal és a 3 fűtőanyag rudakkal.

Ez az 0 hajlítási él a második belső 7 hídnak a 2 tartórúddal és a 3 fűtőanyag rudakkal ugyancsak párhuzamos 7a és 7b oldalélé között középen van. Ezen az 0 hajlítási élen a második belső 7 híd az egyik oldalon 120°, a másik oldalon 240° szöget képez. Azon az oldalon, amelyiken a második belső 7 híd 240° szöget képez, van a lapos első belső 6 híd, ami a második belső 7 hidat az 0 hajlítási élen két, egymástól bizonyos távolságban lévő nyelvvel megfogja. Ezek a nyelvek az első belső 6 hídnak a 2 tartórúddal és a 3 fűtőanyag rudakkal párhuzamos első 6a oldalélén vannak kialakítva. A második belső 7 hídnak azon az oldalán, amelyiken a híd 120° szöget képez, az első, belső 6 híd belső 6a oldalélén lévő két nyelv 8 hegesztési varratokat képezve a második belső 7 hídhoz van hegesztve.

A második belső 7 hídnak azon az oldalán, amelyiken a híd 120° szöget képez, a második belső 7 híd felső és alsó végén, a hídnak a 2 tartórúddal és a 3 fűtőanyag rudakkal párhuzamos első, 7a oldalélé és az 0 hajlítási él között egy-egy merev 7c felfekvőszem van kidomborítva a 3 fűtőanyag rúd számára. További két, a 7c felfekvőszemekkel megegyező merev 7d felfekvőszem van kidomborítva a második belső 7 hídnak a másik oldalán, amelyiken a második belső 7 híd 240° szöget képez, a 2 tartórúddal és a 3 fűtőanyag rudakkal párhuzamos 7b oldalél és az 0 hajlítási él között középen. Egy-egy ilyen merev 7c felfekvőszem van a második belső 7 híd felső és alsó végén.

Végül az első, belső 6 híd egyik oldalán, ennek az első, belső 6 hídnak a felső és alsó vége között középen egy nyelves 6c rugó van kicsípve, ami egy 3 fűtőanyag rúd számára felfekvő rugóként szolgál. A 6c rugó az első, belső 6 híd és a második belső 7 hídnak az 0 hajlítási él és a 7a oldalél közötti része között lévő szögtérben van.

A 3-7. ábra és a 11. ábra szerinti III—VII és XI jelű alapelem ugyancsak két belső, 6 és 7 hídból áll, amelyek közül az egyik belső 7 hídnak van egy, a 2 tartórúddal és a 3 fűtőanyag rudakkal párhuzamos 0 hajlítási éle. Ezen az 0 hajlítási élen ez a belső 7 híd is az egyik oldalon 120°, a másik oldalon 240° szöget képez. Egyebekben ez a két belső híd ugyanúgy van elrendezve és ugyanúgy van egymáson rögzítve, mint a 2. ábra szerinti II jelű alapelem belső 6 és 7 hídja. Ettől a 2. ábra szerinti II jelű alapelemtől azonban a III—VII jelű és a XI jelű alapelem abban különbözik, hogy a nyelves 6c rugónak megfelelő nyelves rugók és a merev 7c és 7d felfekvőszemnek megfelelő merev felfekvőszemek a belső 6 és 7 hidakon másképpen vannak elosztva.

Ha a 2. ábra szerinti II alapelemnél, a 6. ábra szerinti VI alapelemnél, a 7. ábra szerinti VII alapelemnél és a 11. ábra szerinti XI alapelemnél a két belső, 6 és 7 híd egyike rácsszemfalat képez két külső 10 rácsszem között, akkor a 2 tartórúddal és a 3 fűtőanyag rudakkal párhuzamos oldalélnek, aminél ezt a belső hidak egy külső fal belső oldalához kell hegeszteni, a távolsága a szóban forgó alapelem belső 7 hídja által képzett 0 hajlítási éltől megfelelőképpen nagyobb, mint az ezen alapelem 2 tartórúddal és 3 fűtőanyag rudakkal párhuzamos két másik - egy belső hidak által képzett, szabályos hatszög sarkában két másik belső híd két oldaléléhez hegesztendő - oldalélének távolsága.

A VI és XI alapelemnek a másik belső, 7 hídhoz hozzáhegesztett belső 6 hídján nincsenek sem merev felfekvőszemek, sem nyelves rugó, hanem mindkét oldala lapos és sima, míg a 7. ábra szerinti VII alapelemnél egy ilyen, a másik belső, 7 hídhoz hozzáhegesztett belső, 6 hídon a felső és az alsó vég között van egy kicsípett 6c nyelves rugó, ami felfekvő rugóként szolgál egy 3 fűtőanyag rúd számára. A VI és XI alapelemnek az 0 hajlítási éllel ellátott belső, 7 hídján eközött az 0 hajlítási él és a 2 tartórüddal és a 3 fűtőanyag rudakkal párhuzamos két oldalél közül az egyik oldalél között nemcsak két, azonos irányban kidomborított merev 7d felfekvőszem van, hanem eközött a két merev felfekvőszem között egy ellenkező irányban kicsípett 6c nyelves rugó is, ami felfekvő rugóként szolgál egy 3 fűtőanyag rúd számára.

A 3. ábra szerinti III és a 4. ábra szerinti IV alapelemnek olyan belső hidjai vannak, amelyek közül az egyiken - amint ez az la ábrán különösen jól látható - van egy domborulat egy, a 2 tartórúddal és a 3 fűtőanyag rudakkal párhuzamos irány körül, az ezekkel a rudakkal párhuzamos palástvonalakkal, két merev felfekvőszem irányában, amelyek közül az egyik az alapelem felső és alsó végén a domborulatból kiemelkedik. Ezeknek a merev felfekvőszemeknek ezáltal kisebb a magassága, mint például a 2. ábra szerinti II jelű alapelem merev felfekvőszemeinek a magassága, és ennek megfelelően kisebb az ellenállásuk is az 1. ábra szerinti rács alakú távtartón a vonatkozási síkra és így a rajz síkjára is merőlegesen átáramló hűtőközeggel szemben. A 3. ábra szerinti III alapelemnél és a 4. ábra szerinti IV alapelemnél a két merev felfekvőszemmel ellátott domborulat mindig az 0 hajlítási él és a belső 7 hídnak a 2 tartórúddal és a 3

HU 214 528 Β fűtőanyag rudakkal párhuzamos két oldalélé közül az egyik oldalél között, ezen a belső 7 hídon van.

A 8-10. ábra szerinti VIII-X alapelem egyszerű, egy híd által képzett elem, amin van vagy egy, a II alapelem nyelves 6c rugójával megegyező nyelves rugó, vagy két, a II alapelem merev 7c vagy 7d felfekvőszemével megegyező merev felfekvőszem, vagy nincs rajta sem nyelves rugó, sem merev felfekvőszem. Az ilyen egyhidas alapelemeknél a hídnak a 2 tartórúddal és a 3 fűtőanyag rudakkal párhuzamos két oldalélé közötti távolság valamivel nagyobb, mint a 2. ábra szerinti II jelű alapelem belső 6 hídjának megfelelő két oldalél közötti távolság, mivel ezeket az egyes hidakat ugyancsak egy külső oldallap belső felületéhez kell hozzáhegeszteni.

Az 1. ábra szerinti rács alakú távtartó előállítása végett először előállítjuk a 2-11. ábra szerinti II-XI alapelemeket, majd az 1. ábra szerint a 4 oldalakból álló külső hatszög körvonalán belül azonos oldalhosszúságú belső hidak által képzett, szabályos hatszög rácsszemkörvonalú belső 9 rácsszemeket, valamint külső 10 rácsszemeket alakítunk ki. A külső hidak belső oldalához illeszkedő belső hidak 90° szögben csatlakoznak a megfelelő belső oldalhoz. Az alapelemek belső hidjai oldaléleinek a belső hidak által képzett, szabályos hatszögek sarkaiban és a külső falak belső oldalain történő hegesztése után egy rács alakú távtartót kapunk, aminél egy első és egy második rácsszem között egy rácsszemfalat képező első 6 belső híd az egyik, a 2 tartórúddal és a 3 fűtőanyag rudakkal párhuzamos 6a oldalélén egy - a 2 tartórúddal és a 3 fűtőanyag rudakkal párhuzamos - 0 hajlítási élen van rögzítve. Az 0 hajlítási él egy belső hidak által képzett, szabályos hatszög egy sarkában, egy második 7 belső híd által képzett két további rácsszemfal között van. Ezek közül az egyik rácsszemfal az első rácsszemhez, a második rácsszemfal a második rácsszemhez van hozzárendelve. A belső hidak által képzett, szabályos hatszögek másik sarkaiban három-három belső híd van egymással összehegesztve a 2 tartórúddal és a 3 fűtőanyag rudakkal párhuzamos oldalélén.

Az élükre állított külső hidakon, azok belső oldala felé merev 4a felfekvőszemek vannak kidomborítva a 3 fűtőanyag rudak számára. Ezek a merev 4a felfekvőszemek benyúlnak a rács alakú távtartó külső 10 rácsszemeibe, amiknek van legalább egy rácsszemfaluk, amit egy külső oldallap képez. A külső hidak belső oldalaihoz csatlakozó belső hidak a külső 10 rácsszemekhez tartozó rácsszemfalakat képeznek, amelyek 90° szögben illeszkednek a szóban forgó külső híd belső oldalához.

A 12. ábra szerinti alapelemen, aminél a 2. és 2a-2c ábrával megegyező alkatrészek hivatkozási jelei azonosak, nemcsak a 2 tartórúddal és a 3 fűtőanyag rudakkal párhuzamos palástvonalú, a rudakkal párhuzamos irány körüli, a megfelelő domborulaton kiemelkedő, merev 7c és 7d felfekvőszem irányába eső 7e domborulatok vannak, hanem kiállhat egy nyelves 6c rugó is, ami a 3 fűtőanyag rúd számára felfekvő rugóként szolgál. Ilymódon nemcsak a merev 7c és 7d felfekvőszemek, hanem a nyelves 6c rugó is kis ellenállást fejt ki a rajz síkjára merőlegesen áramló hűtőközeggel szemben.

Claims (4)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Atomreaktor fűtőelem, amely egymás mellett, párhuzamosan, egymástól bizonyos távolságban lévő rudakat tartalmaz, ahol legalább az egyik rúd egy nukleáris fűtőanyagot tartalmazó fűtőanyag rúd; a rudak egy rács alakú távtartóban lévő rácsszemeken vannak átvezetve; a rács alakú távtartónak lemezből készült, élükre állított külső oldallapjai vannak, amelyek körvonala a rudakra merőleges síkban szabályos hatszög; a rács alakú távtartóban belső rácsszemek vannak, amelyek falait az oldallapokon belül élükre állítva elrendezett, lemezből készült belső hidak képezik; a rács alakú távtartóban lévő valamennyi belső rácsszem sarkai a rudakra merőleges vonatkozási síkban a belső hidak által határolt szabályos hatszögek sarkait képezik, ahol a belső hidak által képzett oldalhosszak azonosak; továbbá a rács alakú távtartóban külső rácsszemek is vannak; és a külső rácsszemeknek legalább egy külső híd által képzett rácsszemfala és két további, a külső hídhoz csatlakozó belső híd által képzett rácsszemfala van, azzal jellemezve, hogy egy első és egy második rácsszem között rácsszemfalat képező első belső híd (6) a fűtőanyag rudakkal (3) párhuzamos első oldalélével (6a) egy, a fűtőanyag rudakkal (3) párhuzamos hajlítási élhez (0) van rögzítve, amely hajlítási él (0) a belső hidak (6,7) által képzett, szabályos hatszög egyik sarkában, egy második belső hídnak (7) két további, 120°-os szögben hajlított rácsszemfala között van, amelyek közül az első rácsszemfal az első rácsszemhez, a második rácsszemfal pedig a második rácsszemhez van hozzárendelve; az első belső hídnak (6) a fűtőanyag rudakkal (3) párhuzamos második oldalélé és a második belső hídnak (7) a fűtőanyag rudakkal (3) párhuzamos két oldalélé (7a és 7b) egy három oldalélből álló csoportot képez; és az ebben a csoportban lévő három oldalél közül két oldalél (7a, 7b) két további belső hídnak (6, 7) a fűtőanyag rudakkal (3) párhuzamos, egy belső hidak (6, 7) által képzett, szabályos hatszög egyegy sarkában lévő oldaléleihez, a csoportban lévő harmadik oldalél pedig vagy ugyancsak két további belső hídnak (6, 7) a fűtőanyag rudakkal (3) párhuzamos, egy belső hidak által (6, 7) képzett, szabályos hatszög egyik sarkában lévő oldaléleihez, vagy pedig egy külső oldallap (4) belső felületéhez van rögzítve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti atomreaktor fűtőelem, azzal jellemezve, hogy a külső rácsszemek (10) egy-egy belső híd (6, 7) által képzett, a külső oldallap (4) belső felületéhez illeszkedő két rácsszemfala 90° szögben találkozik a külső oldallap (4) belső felületével.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti atomreaktor fűtőelem, azzal jellemezve, hogy az egyik rácsszemfalon a fűtőanyag rudakkal (3) párhuzamos domborulat (7e) és a fűtőanyag rudat (3) megtámasztó merev felfekvőszem (7c, 7d) van, amelyek kiemelkedési iránya megegyezik.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti atomreaktor fűtőelem, azzal jellemezve, hogy az egyik rácsszemfalon a fűtőanyag rudakkal (3) párhuzamos domborulat (6e) van, és a domborulatból (6e) egy, a fűtőanyag rudat (3) megtámasztó rugó (6c) emelkedik ki.