SE409258B - Spridare foer ett flertal i en kaernreaktor vertikalt anordnade braenslestavar - Google Patents

Description

~ ffs-Hassan ~ ningumedför en väsentlig ökning av spridarens tryckfallskoeffioient. Dessutom medför dylika skärmar att mängden neutronabsorberande material ökar.

Ovannämnda olägenheter undvikes vid en spridare enligt uppfinningen genom att sprídarcellen utformas på. sådant sätt att horisontell avlänkning av det förbi- strömmande vattnet erhålles utan särskilda avlänldxiiagsskäz-mar och med relativt lågt värde-för spridarens tryckfallskoefficient. Enligt en vidareutveckling av uppfinningen är spridarcellerna orienterade i förhållande till varandra på. ett sätt som ger särskilt effektiv blandning av kylvattnet inom varje bränsleknippe.

Vad som kännetecknar uppfinningen framgår av bifogade patentkrav.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas under hänvisning till bifogade schematiska ritningar, där fig 1 visar en spridarcell enligt uppfinningen i vy ovanifrån och fig 2 i snitt längs II-II på. fig 1. Fig 3 visar ett urstansat plåtämzxe avsett att bockas till den på fig 1 och 2 visade formen. Fig 4 och 5 visar i wry ovanifrân en första och en andra utföringsform av en spridare enligt uppfinningen.

Den på fig 1 och 2 visade spridarcellen 1 innehåller en övre 2 och en nedre 5 polygonring, vilkas polygonsidor utgörs av i vertikalplan anordnade plâtpartier.

De båda polygonringarraa är förbundna med varandra medelst två avlånga, inbördes lika plåtfjädrar 4, vilka vid utstansning av det på fig 3 visade ämnet är ut- formade i ett stycke med de plåtpartier 2' och 5' av vilka polygonringarna formats genom bockning. Spridarcellen 1 har endast ett vertikalt symmetriplan.

'Detta är på. fig 2 antytt med streck-pricklinjen S-S. Varje polygoming har fyra. lika långa, parvis parallella angränsningssidor 5, vilka vid hopsättning _ av ett flertal spridarceller till en spridare fastsvetsas vid var sin angräns- 1 ningsside. hos; närliggande spridarceller 1, eller med en angränsningssida till en ramplåt, samt två. vid var sin ände av en angränsningssida. liggande fästsidor 6, vilka bildar fästen för var sin plåtfjäder 4. Två. polygonsidor 7, vilka är anord- nade mitt emot var' sin fästsida 76, är genom prägling utformade med var sitt an- liggxingsutsprång 8 avsett att ligga fjädrande an mot en av sprioarcellen omsluten bränslestav. Bränslestaven är på fig 2 antydd med hjälp av två priok-strecklinjer 9._ Pâ fig 2 är en plàtfjäder visad med det läge och den form den har när spridar- cellen omsluter en brànslestav. Denna plåtfjäder är betecknad med 4' och inritad med streckade linjer. Plâtfjädern 4' är i huvudsak symmetrisk om ett horisontalt symmetriplan längs H-H. Plåtfjädrarna är utförda med varierande bredd, varvid fjäder- . bredden är anpassad efter momentet på sådant sätt att böjpâkämxingen blir i huvudsak - konstant längs fjäderlängden. I syfte att erhålla en liten tryckfallskoefficient -55 , 1714562-1 fjäderpaitier, vilkas bredd är större än minimibredden, huvudsakligen ut- fonnade att vid bränslestav i spridarcellen ligga i vertikalplan eller bilda en vinkel på. högst 10° med något vertikalplan som skärs längs en horisontell linje. Dylika. fjäderpartier är på. fig 2 betecknade med 10, 15 och 16, och de- ras vertikala utsträckning är a, d och g respektive.

Fjädern 4' har ett mittlparti 13 som ligger i ett vertilcalplan och som är för- sett med ett präglat anliggzingsutsprång 17, som överför fjäderkraften till bränslestaven 9. Mittpartiet 15 är vid vardera änden direkt förbundet med ett snedställt, iariktning bort från bränslestalvenbockat fjäderparti, 12 respek- : tive 14. Partiet 12 är direkt förbundet med ett snedställt fjäderparti 11 som 'r är bookat åt motsatt håll. På. motsvarande sätt är partiet 14 direkt förbundet med ett snedställt och åt motsatt håll backat fjäderparti 15. Éftersom fjäder- partierzia 12 och 14 ligger närmare det horisontala mittplanet H-H än fjäder- partierna. 11 och 15, betecknas i det följande partierna 12 och 14 som "axiellt inre snedställda fjäder-partier" och partierna. 11 och 15 som "axiellt yttre snedställda fjäderpartier". - Partierna 12 och 14 bildar vinlcelnoå 12 respektive 0614 med det vertikalplan, i vilket mittpartiet 15 ligger, och partierna 11 och 15 bildar vinkeln _ß11 respektive ß” med saxnme vertikalplan. Var och en av ovannämnda. vinklar är större än 200. I vissa fall kan det med tanke på. önskad avlänkningsverkan vara tillräckligt att kräva att minst en av vinklarna 0612, øCM, A511 och ß15 ê sken vara större än 15°.

Experimentelle undersökningar har visat att temperaturfördelningen bland bränsle- stavsrna. i ett bränsleknippe är ovanligt för-delaktig när bränslelcnippet är försett med spridare enligt uppfinningen. Orsaken till detta ligger troligen att spridaren har förmåga att tillföra en horisontell hastighetskomponent till kylvatten 1 som passerar spridaren. Dette kan förklaras genom att jämföra den avlänkande verken » hos varje snedställt fjäder-parti i den nedre halvan av fjädern 4e' med motsva- 1 rande verkan i den övre halvan. Vi 'betecknar den mot bränelestaven vettande fjädersiden som "framsida" och den andra fjädersidan som "baksida". Det vatten som strömmar längs partiets 11 baksida är till stor del tillfört med hjälp av fjäderpartiet 10, som tillsammans med en infästningssida hos polygonringen 5 ger gynnsamma inströmingsförhållanden, så att vattnets riktningsändring kan _ ske turbulensfritt och med relativt liten energiförlust. När vattnet läznnar f baksidan av fjäderpartiet 11 har det en relativt stor Ixorisontal hastighets- kompenent i riktning bort från bränslestaven. Vatten som strönnnar längs fram- _ sidan av fjäderpartiet 15 har i jämförelse mindre gnmsaxmna inströmriingsför- f wa.-.

» O o: 771 456-.2-1 hållanden och lämnar fjäderpartiet 15 med en mindre horisontal hastighetskompo- nent .

En liknande jämförelse mellan fjäderpartiet 12 och fjäderpartiet 14 visar att det senare ger störst horisontell avlänkrzing.

En annan orsak till att' en fjäder 4' ger större horisontell avlänkning åt det ena hållet än åt det andra, är det faktum att det finns ett vattenutrymme med relativt stor horisontell utsträckning på fjäderns baksida, medan avståndet mellan fjäder och bränslestav är mycket kort. Detta resulterar i att vatten som från fjädeme framsida riktas mot bränslestaven reflekteras med motsatt riktad horisontell hastighetskomponent eller i alla fall tappar en del av sin rörelseenergi vid bränslestavens vägg. ' Som det framgår av fig 1 har varje polygonring 2 och 3 fyra lika långa, parvis parallella anslutningssidor 5, vilka är anordnade med samma. avstånd mellan de . parallella sidorna. Detta innebär att varje spridarcell har fyra möjliga orien- teringsriktningar. Genom att orientera de olika spridarcellerrza på lämpligt sätt kan man då uppnå en gynnsam samverkan mellan de olika cellernas horison- tella has-tighetskomponenter.

Ett exempel på. en lämplig cellorientering är visat på fig 4, där den resulte- rande horisontella hastighetskomponenten i varje cell är antydd med en pil.

De med' streckade, pilar antydde hastighetskomponenterrm motverkar och balanse- rar varandra 'och ger därför icke upphov till någon cirkulär vattenrörelse i en bränslepatron, vars spridare är utförd enligt fig 4. De övriga, med heldragrma pilar antydde komponenterna samverkar däremot med varandra, vilket resulterar i att det genom en bränslepatron strömande vattnet får ett slnruvlinjeliknande förlopp. Därigenom uppnås en effektiv omröring i bränslepatronen och en mot- svarande sänkning av temperaturen hos de med högst effekt arbetande bränsle- stavarna, vilket innebär att reaktorn kan drivas med högre maximalaffekt.

Det framgår av fip; 4 att de effektivt samarbetande komponenterna motsvarar spri- darceller, vilka ligger längs diagonalezna i en i huvudsak kvadratisk spridare.

Omröring kan även åstadkommas om några av dessa celler har annan orientering.

Spridaren innehåller ett flertal koaxiella kvadratringar, där ringbredden är lika med cellens tvarmått, dvs avståndet mellan två parallella polygonsidor. Omröring erhålles 'om minst en kvadratring uppvisar minst tre hörnceller med inbördes olika orienterinfirilctzüng-ar. '

Claims (4)

I 10 v114se2ë1 *Enligt en annan utföringsform av uppfinningen orienteras en kvadratisk spridares celler som visat på fig 5. Spridaren innehåller ett flertal koaaciella kvadrat- ringar på liknande sätt som på. fig 4. Vissa strukturella avvikelser kan accep- teras. Omröring erhålles om minst tre kvadratsidor hos minst en av kvadrat- ringarna är utförd med en och samma orientering hos ett övervägande antal av kvadratsidans celler, under det att minst tre kvadratsidor är olika beträffande dominerande cellorientering. Även vid en och sannna orientering hos samtligaspridarceller kan man räkna med att en spridare enligt uppfinningen ger ett icke negligerbart tvärflöde inom bränslepatronen, men de på fig 4 och 5 visade arrangemangen är betydligt för- . delaktig-are. PATENTKRAV

1. Spridare för ett flertal i en kärnrealctor vertikalt anordnade bränsle- stavar innehållande ett flertal inbördes lika celler (1) avsedda för var sin bränslestav, varvid varje cell endast har ett vertikalt symmetriplan (S-S) och innehåller en övre (2) och en nedre (3) polygonring, vilka är förbundna med varandra medelst två avlånga fjädrar (4), och varje polygonring innehåller ett flertal av vertikala plåtpartierkbildade polygonsidor, däribland fyra lika ~ stora, parvis parallella angränsningssidor (5), vilka är fastsvetsade till var sin angränsningssida i var sin angränsande cell, och två. vid var sin ände av en angränsningssida liggande fäetsidor (6), vilka bildar fästen för nämnda. avlånga fjädrar (4), varvid dessa fjädrar är utformade med var sitt i ett vertikalplan liggande mittparti (13) med ett mot cellens vertikalaxel riktat anligylingsutsprång (17), k ä n n e t e c k n a d därav, att varje fjäder vid närvaro av en bränslestav (9) har två. axiellt inre, i förhållande till nämnda vertikalplan snedställda fjäderpartíer (12, 14); vilka är direkt för- bundna med nämnda mittparti (15) och bockade i riktning bort från bränslesta- ven (9), och två. axiellt yttre, i förhållande till nämnda vertikalplan sned- ställda, med nämnda axiellt inre snedställda partier direkt förbundna och i förhållande till dessa med motsatta boclcningsriktningar bockade fjäderpartier (11, 15), under det att vinkeln mellan nämnda vertikalplan och något av nämnda snedställda partier är större än 150 och under det att nämnda snedställda fjä- derpartier (11, 12, 14, 15) har en total vertikal utsträclming på mer än 25 “ß av spridarens vertikala utsträckning. " .17714562-1

2. Spridare enligt patentkrav 1, k ä. n n e t e c k n a. d därav, att spri- darens celler (1) är anordnade med minst två olika orienteringsrüctningar.

3. Spridare enligt patentkrav 2, k ä. n n e t e c k n a d därav, att spri- darens celler är anordnade att bilda ett flertal koaxiella, omedelbart innanför varandra anordnade och med varandra sammmanganae kvaamatringar, hos vilka ringbredden är lika med cellens tvärmått, varvid minst en kvadratring uppvisar minst tre hörnceller med inbördes olika orienteringsriktningar. ,

4. Spridare enligt patentlcrav 2, k ä. n n e e c_ k n a d därav, att spri- darens celler är anordnade attcbilda ett flertal koaxíella., omedelbart ixmarlför varandra anordnade och med varandra sannnaxmäzxgande kvadratringar, hos vilka ríngbredden är lika med cellens tvärmått, och att minst tre kvadratsidor hos minst en av nämnda kvadratringar var och en är utförda med en och samma orien- tering hos ett övervägande antal av kvadratsidaxxs celler, under det att minst tre kvadratsidor är olika. beträffande dominerande cellorientering. ANFÖRDA PUBLIKATIONER: