NL8003629A - Brandstofinrichting voor een kookreactor. - Google Patents

Description

N.O. 29.192 1 > »

Brandstofinrichting voor een kookreactor.

De uitvinding heeft betrekking op een brandstofinrichting bestaande uit een aantal brandstofstaven met brandstofstukjes in om-hulzelbuizen en gevormd met een bodemdeel dat verbonden is met een openig in een ondersteuningsplaat (kernbodem) en een bovenste eenheid ^ die steunt tegen een kernrooster. Een bundel brandstofstaven wordt omgeven door een langgerekte doos die de stroom van koelwater regelt. Bekende brandstofinrichtingen zijn meer in detail beschreven in bijvoorbeeld het Amerikaanse octrooischrift 3.697*375·

De uitvinding heeft ten doel een gelijkmatiger neutronenflux .jQte bereiken over het dwarsoppervlak van een bundel brands tof staven, zodat een gelijkmatiger vermogensdistributie en opbranding kan worden bereikt, waardoor het mogelijk is brandstof te gebruiken met hoofdzakelijk dezelfde mate van verrijking in alle brandstofstaven 0 in een bundel. De uitvinding heeft voorts ten doel de hoeveelheid 15 constructiemateriaal in de dozen te reduceren, die een bundel brandstofstaven omgeeft, waardoor de hoeveelheid neutronen absorberend materiaal in de kern wordt verminderd. De brandstofinrichting volgens de uitvinding kan worden toegepast in kernen van bestaande reactoren, hetgeen een bijzondere waarde vertegenwoordigt. De uit-20 vinding biedt de mogelijkheid de brandstofkosten te verminderen en vergemakkelijkt de administratie en de behandeling van brandstofstaven, aangezien slechts brandstof van een mate van verrijking of mindere maten van verrijking dan vroeger behoeft te worden gebruikt.

De meest gewone ? brandstofinrichting voor kookreactoren die 25 tegenwoordig wordt toegepast, bestaat uit een bundel met 64 brand-stcfstaven die zijn ondergebracht in een doos met een vierkante doorsnede. Vanwege de stroomweerstand in de doos moet het koelwater door de doos langs de bundel staven worden geperst. Een interne overdruk bestaat, hetgeen leidt tot een buigspanning in de vlakke zijden 30 van de doos. Vanwege deze buigspanning bi-j verhoogde temperatuur en gelijktijdige neutronenbestraling, kan een ongewenste 'permanente deformatie ontstaan. Teneinde deze deformatie binnen redelijke grenzen te kunnen houden moet een dik plaatmetaal voor de doos worden gebruikt. In een brandstofdoos voor 64 brandstofstaven is de 35 dikte van het plaatmetaal gewoonlijk ongeveer 3 mm. De grote doorsnede van de bundel brandstofstaven resulteert in een variatie van de neutronenflux, omdat deze varieert met de stoominhoud van het koelwater, zodat de neutronenflux het laagst wordt in het midden 800 3 6 29 * c 2 van de doorsnede.

Yolgens de uitvinding omvat elke brandstofinrichting een aantal brandstofdozen, gewoonlijk vier met een vierkante doorsnede, waarvan elk een bundel brandstofstaven omgeeft. Aan de onderste 5 einden zijn deze dozen verbonden met een gemeenschappelijk bodemdeel en aan hun bovenste einden met een gemeenschappelijke bovenste eenheid. Be dozen kunnen losmaakbaar met het bodemdeel respectievelijk de bovenste eenheid zijn verbonden. Op deze wijze is het mogelijk de dozen opnieuw te rangschikken, tezamen met de bundel brandstof-10 staven binnen de brandstofinrichting, of de doos met de bundel brand-stofstaven te verdraaiien, waarbij echter de doos in zijn positie binnen de brandstofinrichting wordt gehouden. De brandstofinrichting kan eveneens worden geconstrueerd met de dozen die vast zijn verbonden aan het bodemdeel respectievelijk de bovenste eenheid, waar-15 bij echter de bundels brandstofstaven kunnen worden weggetrokken om het opnieuw rangschikken binnen de brandstofinrichting mogelijk te maken. Om redenen van sterkte kan het geschikt zijn om de dozen te maken met een grote hoekstraal. Brandstofstaven met een kleinere diameter dan de andere staven in de bundel worden dan op geschikte 20 wijze in de hoekposities ingestoken. Een andere mogelijkheid voor het verbeteren van het vertragingseffect om een gelijkmatiger neu-tronenflux en vermogensontwikkeling binnen de bundel brandstof-staven te bereiken, is het vervangen van een brandstofstaaf in het binnenste deel van de bundel door een lege brandstofstaaf met een 25 vrije doorstroming voor koel- en afremwater. Om oscillaties of trillingen te vermijden kunnen de dozen van de brandstofinrichting met een bevestigingselement worden verbonden op een of meer plaatsen tussen het bodemdeel en de bovenste eenheid.

De uitvinding zal hierna nader worden toegelicht aan de hand 50 van de tekening, waarin:

Eig. 1 een doorsnede door een aantal brandstofinrichtingen in een kern toont.

Fig, 2 een zijaanzicht van een brandstofinrichting voorstelt; en

Eig. 5 op grotere schaal een doorsnede door een doos met één 35 bundel brandstofstaven illustreert.

In de fig. wordt met het verwijzingsnummer 1 kruisvormige be-sturingsstaven getoond. Tussei/een groep van vier besturingsstaven is een groep van vier brandstof-inrichtingen 2 opgesteld. Elke 'brandstof inrichting omvat vier dozen 2a, 2b, 2c en 2d met een vier-40 kante doorsnede. Elke doos bevat een bundel brandstofstaven 3· De 8003629

V

3 dozen 2a, 2b, 2c en 2d van de brandstofinrichting zijp aan de bodem verbonden met een gemeenschappelijk bodemdeel 4 dat met een onder-steuningsplaat van de kern is verbonden en het koelwater verdeelt over de vier dozen van de inrichting. Aan de bovenzijde zijn de 5 dozen verbonden met een gemeenschappelijke bovenste eenheid. Tussen het bodemdeel 4 en de bovenste eenheid 5 kunnen de'dozen op een of meer plaatsen aan elkaar worden verbonden door middel van verbindingselementen 6. Zoals in fig. 3 is getoond kan de doos 2 worden gevormd met grotere hoekstralen en de vier brandstofstaven 3a hebben 10 een kleinere diameter dan de andere brandstofstaven 3t>* Een brand-stofstaaf kan worden vervangen door een buis 7 met een vrije doorstroming.

Door het samenstellen van een brandstofinrichting uit vier dozen 2 met een gemeenschappelijk bodemgedeelte 4 en sen bovenste 15 eenheid 5> is het mogelijk om het brandstofrendement van zowel nieuwe reactoren als reeds in bedrijf gestelde reactoren te verbeteren. Reeds onderzochte ontwerpen voor het ondersteunen van brand-stofinrichtingen kunnen worden toegepast.

Yanwege de kruisvormige spleten 8 tussen de vier dozen 2 van 20 de inrichting wordt een stoomvrije hoeveelheid water verkregen, waardoor een toegenomen afremmogelijkheid ontstaat en aldus een meer gelijkmatige neutronenflux over de doorsnede van de brandstofinrichting, alsmede een meer gelijkmatige vermogensopwekking en op-branding. De noodzaak van variatie van de verrijking binnen de 25 bundel brandstofstaven is verminderd of verdwijnt. Aangezien de spleten 9 en 10 tussen de twee brandstofinrichtingen '2 groter zijn dan de spleten 8 tussen de dozen 2a, 2b, 2c en 2d is de neutronenflux het dichtst bij de spleten 9 en 10 enigszins groter en dus eveneens de vermogensopwekking. Door het opnieuw rangschikken 30 van dozen met brandstofstaven of uitwisseling van bundels brandstofstaven tussen de dozen, zoals met de pijlen 11 in fig. 1 is getoond, kan het ongelijkmatig opbranden worden verhinderd. Zoals getoond wisselen de dozen 2a en 2c hun posities en de dozen 2b en 2d eveneens. Een andere mogelijkheid voor het bereiken van een vereffening 35 van de neutronenflux, de vermogensopwekking en het opbranden is het vervangen van een brandstofstaaf door een lege buis waardoorheen het koelwater en het afremwater vrij kunnen stromen; Een staaf kan in het midden van de brandstofinrichting worden geplaatst, welke staaf het bodemdeel 4 en de bovenste eenheid 5 van de brandstofin-40 richting verbindt en vasthoudt. In een ontwerp van een brandstof- 800 36 29 4 inrichting, waarbij de vier dozen van de inrichting aan elkaar zijn verbonden, kan de brandstofinrichting een kruisvormige tijdelijke absorptiestaaf 12 omvatten, of individuele absorptieplaten met een brandbaar absorptiemiddel dat kan worden verwijderd na een bepaalde 5 tijdsperiode in verband met de brandstof uitwisseling of het opnieuw voorzien van brandstof.

Het bodemdeel van de brandstofinrichting moet worden gevormd met een verdelingskruis 13 dat zich in benedenwaartse richting uitstrekt tot in of door de smooropening in het bodemdeel 4 en de kern-10 bodemopening. Het bodemdeel 4 is aldus verdeeld in vier gesmoorde kanalen, waardoor wordt gewaarborgd dat het volume water door de vier dozen gelijk en stabiel wordt zelfs indien de stroomweerstand in de dozen verschillend zou zijn.

Hoor verdeling van een brandstofinrichtingsdoos in vier kleinere, 15 wordt een groter doosoppervlak bereikt. Omdat de afmetingen echter kleiner zijn, zullen de buigspanningen in zulk een mate worden verminderd, dat de dikte van het plaatmetaal kan worden verminderd met meer dan 50^. He hoeveelheid doosmateriaal is aanzienlijk verminderd en aldus eveneens de ongewenste neutronenabsorptie. Tege-20 lijkertijd wordt een grotere ruimte verkregen voor een stoomvrij watervolume en een gelijkmatiger distributie daarvan.

800 3 6 29

Claims (8)

1. Brandstofinrichting bestaande uit een aantal brandstofsta-ven en gevormd met een bodemdeel dat verbonden is met een opening in een ondersteuningsplaat van de inrichting (kernbodem), en een bovenste eenheid die steunt tegen een kernrooster, met het 5 kenmerk, dat de brandstofinrichting een aantal dozen bevat, die elk een bundel brandstofstaven omgeeft, en dat de dozen aan hun onderste einden zijn verbonden met een gemeenschappelijk bodemdeel en aan hun bovenste einden met een gemeenschappelijke bovenste eenheid.

2. Brandstofinrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de dozen (2a, 2b, 2c, 2d) losmaakbaar zjji verbonden met het bodemdeel (4) en de bovenste eenheid (5)» zodat de dozen (2a, 2b, 2c, 2d) met de bundel brandstofstaven opnieuw kan worden gerangschikt, of door rotatie om hun lengtehartlijn in een 15 nieuwe positie kunnen worden gebracht.

3· Brandstofinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de bundel brandstofstaven in een doos (2a, 2b, 2c, 2d) is aangebracht als een vrij uittrekbare eenheid die kan worden vervangen of opnieuw kan worden geplaatst binnen de dozen (2a, 2b, 20 2c, 2d) van de brandstofinrichting (2).

4. Brandstofinrichting volgens conclusie 1, m e t het k en m e r k, dat de dozen (2a, 2b, 2c, 2d) gewoonlijk vier, een vierkante doorsnede met ronde hoeken hebben en dat de brandstof-staven (3a) aan de hoeken van de omhulselbuis een kleinere diameter 25 hebben dan de andere brandstofstaven (3b).

5· Brandstofinrichting volgens conclusie 4, m e t het kenmerk, dat onder de brandstofstaven (3a, 3b) een lege omhulselbuis (7) aanwezig is met e.en vrije doorstroming-voor koelen afremwater.

6. Brandstofinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat tussen de dozen (2a, 2b, 2c, 2d) van de inrichting verbindingselementen (6) aanwezig zijn die de dozen vasthouden en oscillaties verhinderen.

7. Brandstofinrichting volgens conclusie 1, met het 35 kenmerk, dat in de ruimte tussen de vier dozen (2a, 2b, 2c, 2d) van een brandstofinrichting (2) een verwijderbare absorptie-staaf is aangebracht met een brandbaar absorptiemiddel.

8. Brandstofinrichting volgens conclusie 1, met het k en m e r k, dat het bodemdeel (4) een verdelingskruis (12) omvat, 800 3 6 29 Jr * 6 dat het bodemdeel verdeelt in vier evenwijdige kanalen. 800 3 6 29