SE424237B - Brensleelement for en kokarreaktor - Google Patents

Description

8007593-0 2 Det totala, till en bränslepatron tillförda vattenflödet underkastas alltid en strypning vid ingången till bränslepatronen. Enligt känd teori börjar de i samband med strypningen uppstående energiförlusterna att först göra sig gällande på. något avstånd nedströms strypningsöppningen, nämare bestämt där vattenflödet åter utvidgar sig. Föreliggande uppfinning bygger på berälcningar som visar att ett "by-passflflöde genom en vertikal vattenkanal i en bränsle- patron reduceras relativt litet vid starkt fallande oirkulationswlflöde, om “by-passflflödet tillföras med hjälp av ett vertikalt tilloppsrör, vars nedre ände ligger under den nivå, vid vilken det strypta. vattenflödet har fått större tvärsnitt med endast vertikala strömlinjer. vad som kânneteclmar uppfinningen framgår av nedanstående patentlcrav.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas under hänvisning till bifogade schematiska ritningar, där fig 1, 2, 3, 4 visar en första utföringsform av en bränslepatron enligt uppfinningen, medan fig 5, 6, 7, 8 visar en andra, fig 9 en tredje och fig 10 en fjärde utföringsform, de två senare i partiellt axialsnitt.

Vid samtliga utföringsfomer är bränslepstronerna avsedda att anordnas i en realctorhärd på. konventionellt sätt, med fyra bränslepatroner i varje härd- modul, vattenspalter mellan närliggande patroner, och en med korsformat tvär- snitt utformad styrstav i varje modul. Förutom det längs bränslestavarna och i kontakt med dessa strömmande flödet genomströmmas realctorhärden av ett första "by-pass“-flöde, som är lokaliserat till ovannämnda mellan bränsle- patronerna bildade spalter, och av ett andra "by-passflflöde, som är lokali- serat till ovannämnda vertikala vattenkanaler.

Fig 1 visar ett vertikalsnitt längs I-I 'i fig 2 och fig 3, under det att fig 2 och fig 5 visar horisontalsnitt längs 'II-II respektive III-III i fig 1. Fig 4 visar ett partiellt vertikalsnitt längs IV-IV i fig 2.

I fig 1, 2, 3, 4 betecknar 1* ett höljerör som är fästet vid en övergångshylsa. 2. Höljeröret 1, som är hopsatt av fyra inbördes lika plåtelement, vilka är förenade medelst fyra vertikala lister 1', omsluter 64 bränslestavar 3, samt 12 mindre vattenrör 4 och ett större, centralt vattenrör 5, vilka bildar var sin längs bränslestavarna förlöpande vertikal kanal för ett längs bränsle- stavar-na strömmande men från dessa avgränsat vattenflöde. Vattenrören är 8007593-0 mekaniskt förbundna med varandra medelst ett flertal avlånga hopbindnings- organ 6, vilka är fästade med sina. ändar vid listerna 1'. Bränslestavazna 5 vilar med sina nedre ändar på. ett bottengaller 7, som vilar på två vertikala bär-plattor 8, vilka är fastsvetsade vid ett ihålig-t, korsformigt vattenför- delningsorgâ-n 9. Detta är försett med anslutningsöppningar för vattenrören 4 och 5. Anslutningsöppningarna är utformade med ringformiga bärytor, mot vilka vattenrören 4 och 5 vilar med sina nedre ändytor. Vattenfördelnings- organet 9 är försett med en nedåt vettande, invändigt konisk inloppsstuts 9', som uppbära av en kopp 10, som är fast förbunden med övergångshylsan 2 via fyra. radiellt förlöpande insugningsrör 11, genom vilka det av koppen omslutna utrymmet kommunicerar med det radiellt utanför övergångsstycket 2 befintliga utrymmet. Koppen 10 genomlöpes av ett tillförsel-rör 12 för vatten till vatten- rören 4 och 5. Tillförselröret 12, som är fäst vid koppens botten och tryck- tätt fört genom denna, är anordnat med sin inloppsöppning nedanför en i huvud- sak ringformig ändyta 15 hos det hylsformiga övergångsstycket 2. Ett styrorgan 14, som består av en ring 14" och ett flertal vid denna fästade stavar 14', är anordnat nedanför övergångshylsan 2, varvid stavarnas övre ändar är fastsvetsade vid en nedåt vettande, ringfomig ändy-ta 13 hos övergångshylsan 2. Den visade br-änslepatronen är avsedd att tillsammans med tre likadana 'bränslepatzoner upp- 'bäras av en gemensam, för fyra bränslepatroner avsedd bärplatta 15, som är ut- formad med en konisk bäryta 15' och en cirkulär strypöppning 16 för varje bránslepatron. I likhet med det som är vanligt vid konventionella bränsle- patroner är den visade bränslepatronen avsedd att anordnas med sin lägsta. punkt på. ett avstånd på högst 20 mm, företrädesvis mindre än 10 mm, från det organ, i vilket strypöppningen 16 är utformad.

Stutsen 9', koppen 10, de radiella rören 11 och tillförselröret 12 bildar till- sammans en vattenstrålpump, varvid det till vattenfördelningsorganet 9 till- förda flödet är summan av de genom rören 11 och de genom tillförselröret 12 strömmande flödena.. Msn tillåter vid den visade konstruktionen att en väsentlig del, minst 1/4, av det genom vattenrören 4 och 5 strömmande vattenflödet till- föres via insugnixxgsrören 11.

Det är viktigt, att det genom vattenrören 4 och 5 strömmande flödet inte bara har lämplig storlek vid full reaktoreffekt utan också att det varierar med cirkulationskylflödet på sådant sätt, att det är tillräckligt stort vid ned- reglerat cirkxzlationslgvlflöde och reaktor-effekt, t ex vid 55 75 av fullt cirku- g lationskylflöde, dvs så. stort, att ingen eller endast en obetydlig kokning äger rum i vattenrören 4 och 5. Beräkningar har visat att det genom vattenrören 4 och " , 55 8087593-0 strömmande flödet sjunker relativt litet vid sjunkande pumpvarv-tal och håller sig på. erforderligt värde vid nedreglerad reaktor, om tillförselröret 12 utformas och anordnas på sådant sätt att inloppsöppningen 12' kommer till- räckligt lågt i förhållande till strypningsöppningen, eller med andra ord, tillräckligt lågt i förhållande till den lägsta punkten hos bränslepatronen.

Den inre diametern hos ändytan 15 'a'.r betecknad med D. Tillförselröret 12 är anordnat med sin inloppsöppning 12' nedanför ett horisontalplan, vars höjd, L, över bränslepatronens lägsta punkt är lika med D. Företrädesvis ligger röröppningen 12' även nedanför ett horisontalplan, vars höjd över bi-änslepatronens lägsta punkt är lika med 0,6 2D.

Den på. fig 5, 6, 7, 8 visade brànslepatronen är i fig' 5 visad i vertikalsnitt längs V-V i fig 6 och 7, under det att fig 6, 7 och. 8 visar tvärsnitt längs lll-VI, VII-VII och VIII-WII på fig 5. Bränslepatronen innehåller 64 'bränsle- stavar 20, vilka är fördelade på. fyra lika grupper. Grupperna är omgivna av var sitt i huvudsak kvadratiskt höljerör 21 och försedda med var sin botten- platta. Varje höljerör 21 innehåller ett flertal, på ritningarna ej visade spridare samt-var sin bottenplatta, 22, som uppbär gruppens bränslestavar.

Bottenplattorna 22 vilar på var sin, vid ett motsvarande höljerör 21 fast- svetsad bcttenram 23, som är utformad med en cirkulärcylindrisk inre yta.

De fyra bottenranarna 25 uppbärs av ett fördelningsblock 24, som är utformat med fyra hâlcylindriska utloppsstutsar 25, varvid de fyra bottenramarrxa 23 omsluter var sin utloppsstuts 25 utan spel och är fästade vid utloppe- stutsarzxa. 25 medelst radiellt riktade tappar 26. Utloppsstutsarna 25 är via var sin strypningskanal 27 hydrauliskt förbundna med ett vid fördelznings- blocket 24 fastsvetsat övergångsstycke 28. Fyra spärrstavar 29 är fästade i övergångsstycket nedanför var sin strypkanal 27 i syfte att hindra blockering av dessa om lsylvattnet skulle komma att innehålla något lossrivet föremål.

Utvändiga. vägg-tor hos höljerören 21 avgränsar en vertikal vattenkanal 50 med korsfomigt tvärsnitt, varvid varje kanalarm i större eller mindre pad är öppen i radiell riktning. De fyra, var sitt bränslestavknippe omslutande hölje- rören 21 är vid sina övre ändar och ovanför den aktiva sträckan förbundna med ett övre, med vertikal utsträckning H utfört höljerörsparti, som omsluter bränslepatronens samtliga bränslestavar. Ett övre parti hos varje höljerör 21 'a'_r mekaniskt förbundet med ett centralt topprör 51.

Den vertikala kanalen 50 är vid sin nedre del hydrauliskt förbunden med ett 8007593-0 tillförselrör 52, som med sin övre ände är fört genom fördelningsblocket 24. Övergångsstycket 28 är utformat med en konisk lagringsyta 35, som är avsedd att ligga an mot en motsvarande yta hos en i en bär-platta. 34 utformad genom- strömningsöppning. Genomströmningsöppningen är försedd med en strypbricka 55, med en cirkulär strypöppning, vars diameter är d'. Övergångsstycket 28 har nederst en cirkulär, ringformig ändyta 28k Det vertikala avståndet från till- förselrörets 52 nedre ände till ytterkanten hos den ringformiga ändytan 28' är betecmat med L', och diametern vid ändytans 28' innerkant är betecknad med JJ'.

En bränslepatron enligt uppfinningen kan utföras med ett avstånd L', som av- viker märkbart från motsvarande avstånd hos den i fig 5 visade bränslepatro- nen. Således kan inloppsöppningen 52' hos tillförselröret 32 även ligga nedg- Lög den ringformiga ändytan 28', t ex nedanför strypningsbrickan 35. Under alla förhållanden bör emellertid avståndet L' vara mindre än D'. Företrädesvis bör avståndet L' vara mindre än 60 96 av D'.

Den i fig 9 visade utföringsformen skiljer sig från den i fig 1, 2, 3, 4 visade genom att ejektorpumpanordningen fattas och att man i stället har ett inlopps- rör 36, som är mekaniskt och hydrauliskt förbundet med ett korsformigt vatten- fördelningsorgan 41 av liknande konstruktion som det i fig 1 visade organet 9.

Den ovanför organet 41 befintliga delen av bränslepatronen är precis lika med motsvarande del hos den i fig 1, 2, 3, 4 visade utföringsformen. Det av orga- net 41 omslutna hålrummet är via minst ett radiellt rör 42 anordnat i hydrau- lisk förbindelse med det utanför brälnslepatronen befintliga utrymmet. Inlopps- öppningen 56' hos inloppsröret 56 ligger betydligt lägre än den i fig 1 visade öppningen 12'. önskad verkan skulle dock kunna uppnås i ungefär lika stor grad med en annan nivå, t ex i inloppsöppningen 36' på samma relativa höjd som öppningen 12' i fig 1. Tillförselrörets inloppsöppning måste under alla för- hållanden ligga lägre än en nivå, vars höjd L" över den nedersta punkten hos brcänslepatronen i övrigt är lika med diametern D".

Den i fig 10 visade bränslepatronen skiljer sig från den i fig 9 visade endast beträffande vattenfördelningsorganet 59 och tilloppsröret 58. Organet 39 har ingen nedåtriktad inloppsstuts, och tilloppsröret 38 är vid sin övre ände endast förbundet med det radiellt utanför övergångshylean befintliga utrymmet via minst ett horisontellt rözparti 40. Den genom tilloppsrörets inloppsöpp- ning 38' strömmande vattenmängden tillföras bränslepatronens vertikala vatten- rör 4 och 5 indirekt via spalterna mellan bränslepatronei-na från vilka denna vattenmängd strömmar in i vattenfördelningsorganet 39 genom de radiella rören 42.

Claims (6)

8007593-0 vid de i fig 9 och 10 visade bränslepatronerna räknar man med att en svag kokning i vattenrören 4 och 5 skall kunna accepteras, och att denna kokning skall medföra att självcirkzalation gör sig gällande, så att vatten suges in genom de radiella rören 42. PATENTIEAV

1. Bränslepatron för en kokarreaktor innehållande en nedre galler-anordning' (7; 22) den ett flertal av denna uppbume braneleetdve: (3; 20), minst ett höljerör (1; 21) som omger en motsvarande grupp av bzänslestavar, en övergångs- hylsa (2; 28) med en inloppsöppning för reaktorlqrlmedel och en cirkulär, nedåt vettande, i huvudsak ringformig ändyta (13; 28'), under det att bränslepatronen har minst en vertikal vattenkanal (4, 5; 50) för ett längs 'or-älnslestavarna (5; 20) förlöpande, men från dessa avgränsat vattenflöde, k ä n n e t e c k n a d därav, att minst ett tillförselrör (1,2; 32; 36; 38)_med nedåtvettande in- loppsöppning är anordnat i nämnda övergångshylsa för tillförsel av vatten 11:11 nämde vettenkenel/-keneler (4, 5; 30), varvid tillfareelrörete inlepps- öppning (12'; 52'; 56% 38') ligger under ett horisontalplan, vars höjd (L; Id; L"; LW) över den lägsta punkten hos bränslepatronen i övrigt är lika med den minsta diametern (D; DF) hos nämnda ringformiga ändqta (-13; 28').

2. Bränslepatron enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda tillförselrör utgörs av ett uppåtriktat, i en ejektorpunp ingående ejektorrör (12) under det att ejektorpinnpen dessutom innehåller ett verti- kalt utloppsrör (9') och minst ett insugningsrör (11), varvid nämnda utloppe- rdr (fr) är hydraulisk: förbundet med nämde vertikala vettenkenel (4, 5), medan nämnda insugningsrör är anordnat/ anordnade att mynna ut vid nämnda övergångshylsas (2) radiellt-yttre sidoyta.

3. 5. Bränslepatron enligt patentlrnrav 1, k ä. n n e t e c k n a d därav, att nämnda tillförselrör (52) är anordnat att nmma ut i nämnda vertikala vatten- kanel (30) med ein övre ände.

4. Bränslepatron enligt patentluav 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda tillförselrör (56) är anordnat att komnnmicora. med minst en vid brënslepatronens yttre eeidoyta utmynnande avgreningsförbindelse (42).

5. Bränslepatron enligt patentkrav 4, k ä n n e t e o k n a d därav, att bränslepatronen har ett flertal vattenkanaler i form av ett flertal vertikala 8007593-0 vattenrör (4, 5), vilka. är anordnade i två rader som korsar varandra vid bränslepatronens vertikala mittlinje, varvid de nedre ändarna hos nänmda vattenrör (4, 5) är anordnade att uppbär-as av och att utmynna i en av nämde. övergångshylsa uppburen, korsformig, ihålig kropp (41), att nämnde. ihåliga lcnopp (41) är försedd med en central inloppsöppning, som är anordnad att mot- taga ett uppåt riktat, från nämda tillförselrör (56) lämnat vattanflöde, och att nämnda avgreningsförbindelsdr) (42) utgår från nämnda korsformiga, ihåliga lcropp (41 ) .

6. Bränslepatron enligt patentlcrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda vertikala vattenkanal (4, 5) vid din nedre ände är anordnad i hydrau- lisk förbindelse med minst ett radiellt förlöpande, vid bränslepatronens yttre aidayta ntnynnanrda rör (39) dan att nämnda tillförnelrdr (38) är anordnat att leda det genom tillförselröret passerande vattenflödet genom övergångshylsans vägg på. en nivå, som ligger lägre än utnwnningsöppningen hos nämnda med vatten- kanalens nedre ände förbundna rar (59).