SE424781B - Sett och anordning for att avlegsna brenslekutsar ur ett metallholje for ett brensleelement - Google Patents

Description

7714148-9 55 H0 2 känt att rädda en del av bränslekutsarna genom att dela metallhöljet ochkrossa.bränslekutsarna. Det är även känt att använda laser eller verktygsmaskiner för att skära upp metallhöljet i längdriktningen och att avlägsna bränslekutsarna. Denna teknik medför emellertid att en del av bränslekutsarna och metallhöljet skadas eller förorenas med främmande material, vilket medför att endast en liten del av kärnbränslet kan återvinnas och att metallhöljena helt förstöres.

I den brittiska patentskriften l 097 597 beskrives en metod att avlägsna metallhöljen från kärnbränsleelement genom att en hög- frekvent växelström tillföres höljet, så att höljets temperatur ökas i förhållande till temperaturen hos bränslet inuti höljet. ökningen av höljets temperatur medför att höljet mjuknar och expanderar, så att höljet kan avlägsnas medelst ultraljudanordningar eller fjädrande monterade skraporgan eller uppskärare. Genom denna metod ökas halten av återvunnet kärnbränsle, men skraporganen eller uppskärarna kommer att göra höljet obrukbart. Vidare föreslås enligt nämnda brittiska patent att växelströmmen skall tillföras medan skraporganen är i funktion, vilket gör anordningen mycket komplicerad. j Ett huvudändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en enkel anordning, som möjliggör att bränslekutsarna kan lätt av- lägsnas från höljet utan att bränslekutsarna skadas.

Uppfinningen avser även ett sätt att avlägsna bränslekutsar från ett metallhölje i ett bränsleelement, vilket sätt kännetecknas .av att en öppning upptages i ena änden av bränsleelementet, en vätska under högt tryck införesui höljet genom nämnda öppning, varigenom bränsleelementet utsättes för ett inre tryck och metallhöljet pressas bort från bränslekutsarna, och att höljet skäres upp så att bränsle- kutsarna kan glida ut ur metallhöljet.

Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas med hänvis- Äning till en lämplig utföringsform, som visas på bifogade ritningar.

Fig. l visar en längdsektion av en anordning enligt uppfinning- läge. ' 2 visar en längdsektion av anordningen i slutet 3 visar en tvärsektion längs linjen III-III i fig. 2. en i öppet Fig.

Fig. läge. _Fig. 4 visar en tvärsektion längs linjen IV-IV i fig. 2.

Fig.

I fig. l är ett bränsleelement i sin helhet betecknat 10 och innefattar ett metallhölje 12, en ändpropp 13 anordnad i den visade visar en längdsektion av en alternativ anordning. änden av metallhöljet 12, och bränslekutsar 14 staplade inuti metall- holjet 12. En fjäder 15 kan vara anordnad mellan kutsarna l4 och änd- proppen 13, så att bränslekutsarna 14 fasthålles och ett utrymme 40 7714148-9 3 bildas för upptagning av klyvningsgas. Metallhöljet 12 och ändproppen 13 kan vara utförda av zirkonium eller annat vanligt material för bränsleelement, och bränslekutsarna 14 kan vara keramiska kutsar av en uranförening. Före monteringen borras ett avsmalnande hål 16 i ändproppen 13 så att där bildas en avsmalnande öppning i denna ände av metallhöljet 12. Bränsleelementet 10 införes därpå i ett hållar- organ 18, så att metallhöljets 12 ände med ändproppen 13 och hålet 16 sträcker sig bortom hâllarorganet 18. Hâllarorganet 18 kan ha en cylindrisk insida, som är anpassad till metallhöljets 12 utsida, och en utsida som är anpassad till ytan på närbelägna delar. Hållarorga- net 18 är även försett med längsgående spår 19 (såsom visas i fig. 3) som sträcker sig från dess insida till dess utsida så att hållarorga- net 18 blir flexibelt. Hållarorganet 18 kan vara tillverkat av van- liga material och utfört i den form som visas på ritningarna. Hållar- organets 18 främre ände är anordnad i en därtill formanpassad, i huvudsak cylindrisk kropp 20, och en tillslutningshylsa 22 för hållar- organet, vilken hylsa har en inre yta 24, som är anpassad till utsidan 26 av hållarorganet 18, är anordnad runt hållarorganet 18. Tillslut- ningshylsan 22 är vid sin främre ände försedd med en fläns 28. En manuellt påverkbar mutter 30, som är försedd med en inre fläns 32, är anordnad runt hylsan 22, så att flänsen 32 är belägen intill flänsen 28. Muttern 30 är försedd med gängor 34, som gör ingrepp med gängor 36 på kroppen 20. De samverkande gängorna 34 och 36 bildar en mekanism, som vid mutterns vridning 30 kring kroppens 20 längdaxel bringar flänsen 32 på muttern till anliggning mot flänsen 28, varige- nom insidan 24 drages mot utsidan 26. Fortsatt vridning av muttern 30 medför att hylsan 22 tvingar hållarorganet 18 i intim kontakt med kroppen 20 och metallhöljet 12, varigenom bränsleelementet 10 säkert hålles på plats såsom visas i fig. 2. De längsgående spåren 19 ger hållarorganet 18 den flexibilitet, som är nödvändig för att det skall tätt inpassas i kroppen 20 samtidigt som det håller bränsle- elementet 10 på plats.

Kroppen 20 är på insidan försedd med en gänga 38. En låsmutter 40 med en gänga 42, som gör ingrepp med gängan 38, är anordnad inuti kroppen 20. Gängorna 38 och 42 bildar ett högergängat skruvförband av i och för sig känt slag. Hylsan 44, som utgöres av en cylindrisk metallring, är anordnad i en urtagning 46 i låsmuttern 40. Ett hög- trycksrör 48 sträcker sig genom låsmuttern 40 och är försedd med en gänga 50, som gör ingrepp med en gänga 52 på hylsan 44 så att ett vänstergängat skruvförband bildas. Högtrycksrörets 48 främre ände är 7714148-9 40 4 formad till ett munstycke 54, som är anpassat till hålet 16 i bränsle- elementet 10. Alternativt kan munstycket 54 vara gängat på insidan så att det kan inpassas över änden av bränsleelementet 10. Röret 48 är tjockväggigt och är anslutet till en källa för högtrycksmedium såsom vatten, som kan utveckla ett tryck överstigande 1125 kp/cmz. Lås- muttern 40 kan förflyttas genom att den vrides med en högerskruvrörel- .se, vilket medför att högtrycksröret 48 förflyttas mot bränsleelemen- tet 10 och bringas till fast anliggning mot detta. En delad form 56 med en nedre hälft 58 och en övre hälft 60 är anordnad runt bränsle- elementet 10 och intill hylsan 22. Både den nedre hälften 58 och den ”övre hälften 60 är försedda med spår 62, som i huvudsak är likfor- miga med utsidan avmetallhöljet 12. Ett litet spel 64 av omkring 0,35 mm förefinnes längs spåret 62 mellan den nedre hälften 58 och metallhöljet 12 och mellan den övre hälften 60 och metallhöljet 12.

När metallhöljet 12 utsättes för ett inre tryck, utvidgas det så att det kommer i kontakt med den nedre hälften 58 och den övre hälften 60, varigenom spelet 64 elimineras. Storleken av spelet 64 kan väljas så att utvidgningen av metallhöljet 12 hålles inom sådana gränser att höljet 12 kan återanvändas. En klämanordning 66 är anordnad runt formen 56 för att hålla hälfterna 58 och 60 tillsammans när metall- höljet 12 sättes under tryck. Den delade formen 56 möjliggör sålunda en kontrollerad utvidgning av metallhöljet 12 och skyddar dessutom omgivningen mot eventuellt våldsam utvidgning av detta hölje.

När bränslekutsar 14 skall avlägsnas ur metallhöljet 12, borras först ett hål 16 i ändproppen 13. Bränsleelementet 10 placeras därpå i hållarorganet 18 såsom visas i fig. 1. När bränsleelementet 10 be- finner sig i hållarorganet 18, vrides den manuellt påverkbara muttern runt kroppen 20,1 en högerskruvrörelse, varigenom flänsen 32 bringas att förflyttas mot och göra kontakt med flänsen 28. Med flänsen 32 i kontakt med flänsen 28 fortsätter man att vrida muttern , varigenom flänsen 32 drager flänsen 28 i mutterns 30 förflytt- ningsriktning. Flänsens 28 förflyttning medför att hylsan 22 för- flyttas i riktning mot hållarorganet 18, varigenom insidan 24 kommer i kontakt med utsidan 26. Hylsan 22 kommer sålunda i kontakt med hållarorganet 18 och tvingar detta in i kroppen 20, varigenom hållar- organet 18 i sin tur pressas tätt kring bränsleelementet 10 så att detta fasthålles i det i fig. 2 visade läget. De längsgående spåren 19 i hållarorganet 18 gör detta tillräckligt flexibelt för att det skall anpassa sig till kroppen 20 när det tvingas in i denna. Formen 56 anbringas därpå kring den del av bränsleelementet 10, som sträcker 40 7714148-9 sig utanför hylsan 22. Den nedre hälften 58 av formen placeras under bränsleelementet 10 och den övre hälften 60 placeras ovanför bränsle- elementet 10, varvid båda hälfterna placeras i anliggning mot hylsan 22. I detta läge är hälfterna 58 och 60 i kontakt med varandra, medan ett spel 64 skiljer dem från bränsleelementet l0 såsom framgår av fig. 4. Klämanordningen 66 åtdrages därpå runt formen 56, varigenom den nedre hälften 58 hålles i intim kontakt med den övre hälften 60.

Högtrycksröret 48 skjutes mot bränsleelementet 10, varvid hylsan 44 glider framåt i urborrningen 46, tills munstycket 54 är beläget i hålet 16. I detta läge vrides muttern 40 i sådan riktning att den förflyttas mot bränsleelementet 10, varvid urborrningen 46 kommer i kontakt med hylsan 44. Fortsatt vridning av muttern 40 jämte frik- tionen mellan hylsan 44 och urborrningen 46 medför att högtrycks- röret 48 ytterligare pressas mot bränsleelementet 10, varigenom kon- takten mellan munstycket 54 och ändproppen 30 förstärkes. I detta läge ledes en ström av vatten under högt tryck~genom röret 48, hålet 16 och i kontakt med bränslekutsarna 14 och insidan av höljet 12.

Trycket inuti metallhöljet 12 får öka till omkring 1125 kp/cmz, så att metallhöljet 12 utvidgas utöver materialets sträckgräns, varige- nom höljet 12 får en permanent utvidgning i förhållande till bränsle- kutsarna 14. Under dessa förhållanden kontrolleras och begränsas metallhöljets 12 utvidgning av hållarorganet 18, hylsan 22 och den delade formen 56, så att metallhöljet 12 icke brister under detta tryck. Vatten användes som tryckmedium, eftersom det i motsats till en gas icke har stor lagrad energi och därigenom minskar risken för okontrollerad utvidgning av metallhöljet 12. Eftersom de flesta kärn- bränslekutsar icke skadas av vatten, påveras bränslekutsarna 14, som kommer i kontakt med vattnet, icke ogynnsamt av detsamma utan kan återanvändas utan ändring. När metallhöljet 12 på detta sätt perma- nent vidgats, lättas trycket genom att vattnet ledes bort genom röret 48, och bränsleelementet 10 avlägsnas från anordningen i om- vänd ordning mot den i vilken det placerades i densamma. När bränsle- elementet 10 avlägsnats från anordningen, avlägsnas ena änden av elementet l0 exempelvis genom en skärningsoperation, så att fjädern kan borttagas och bränslekutsarna 14 frilägges. Bränsleelementet kan sedan lutas så att bränslekutsarna 14 glider ut ur detsamma.

Eftersom hållarorganet 18 tätt omsluter bränsleelementet 10, utvidgas icke den del av metallhöljet 12, som är i kontakt med hållarorganet 18. Denna icke utvidgade del är normalt den del av bränsleelementet , i vilken fjädern 15 är anordnad, så att denna icke utvidgade 40 7714148-9 6 del kan avlägsnas genom att metallhöljet l2 skäres utan att bränsle- 'kutsarna 14 kontaktas. Alternativt kan hållarorganet 18 mindre tätt omsluta metallhöljet 12, så att när höljet l2 sättes under tryck, hållarorganet 18 kan expandera ett stycke motsvarande bredden av spelet 64, varigenom hela metallhöljet 12 utvidgas likformigt. När hela metallhöljet 12 på så sätt utvidgas, behöver endast ändproppen 13 avlägsnas för att frilägga fjädern 15 och bränslekutsarna 14. Ut- vidgningen av metallhöljet 12 på grund av den inre trycksättningen gör det möjligt för bränslekutsarna 14 att glida ut ur höljet 12 i sådant tillstånd att de kan återanvändas utan ytterligare behandling.

Om metallhöljets 12 utvidgning på lämpligt sätt begränsas, t.ex. genom att spåret 62 dimensioneras så att spelet 64 begränsas, kan även metallhöljet 12 återanvändas genom att man helt enkelt modifierar iden ände av höljet, som öppnades för att avlägsna bränslekutsarna.

En sådan modifikation behöver exempelvis endast innebära fastsvets- ning av en ny ändpropp i metallhöljet l2. Genom uppfinningen har så- flunda åstadkommits en anordning för att inifrån trycksätta ett bränskæ element så att elementets metallhölje vidgas bort från de däri be- fintliga bränslekutsarna, varigenom dessa lätt kan avlägsnas.

I det föregående har beskrivits vad som kan anses vara den' bästa utföringsformen av uppfinningen. Denna kan emellertid modifi- eras på många sätt inom uppfinningstankens ram. En sådan modifikation visas t.ex. i fig. 5. Vid denna utföringsform är hylsan 44 fästad vid röret 48 medelst svetsar 68, och muttern 40 är eliminerad, så att hylsan 44 direkt gör kontakt med kroppen 20. Dessutom har munstycket 54 modifierats såsom visas i fig. 5, och tätningar 70, som kan ut- göras av O-ringar, har tillfogats. Såsom även visas i fig. 5 har änd- proppen 13 i bränsleelementet 10 avlägsnats, så att röret 48 kan in- föras i elementet, och tätningarna 70 möjliggör att vatten under högt tryck kan användas för att utvidga metallhöljet 12. När metallhöljet 12 väl har utvidgats och avlägsnats från anordningen, kan bränlse- kutsarna 14 lätt skakas ut genom samma ände, genom vilken röret 48 infördes.

En ytterligare modifikation består i att anordningen enligt fig. 2 anordnas vertikalt, så att den delade formen 56 är belägen underst i anordningen. Vid denna utföringsform kan den nederst belägna änden av bränsleelementet 10 avlägsnas, varjämte hålet 16 borras i den övre änden, så att när bränsleelementet 10 sättes under tryck, bränslekutsarna l4 kan falla ut genom den nedre änden. En vibrator- mekanism kan även användas för att skaka bränsleelementet 10 och där-

Claims (7)

7714148-9 7 igenom underlätta avlägsnandet av bränslekutsarna. Dessutom kan rörelsen hos delar såsom muttern 30, låsmuttern 40 röret 48, formen 56 och bränsleelementet 10 styras antingen manuellt eller mekaniskt med hjälp av kända anordningar. Patentkrav

1. l. Sätt att avlägsna bränslekutsar ur ett metallhölje för ett bränsleelement, k ä n n e t e c k n a t av att en öppning (16) upp- tages i ena änden av bränsleelementet (10), en vätska under högt tryck införes i höljet (12) genom nämnda öppning (16), varigenom bränsleelementet (10) utsättes för ett inre tryck och metallhöljet (12) vidgas i förhållande till bränslekutsarna (14), och att höljet (12) kapas så att bränslekutsarna (14) kan glida ut ur höljet (12).

2. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda metallhölje (12) vibreras medan nämnda tryck anbringas.

3. Sätt enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att höljet (12) kapas vid den ände, som är motsatt nämnda öppning (16), och att bränsleelementet (10) sättes under tryck i ett upprätt läge med den kapade änden av höljet (12) belägen nederst.

4. Anordning för att avlägsna bränslekutsar ur ett metallhölje för ett bränsleelement på det i något av kraven l - 3 angivna sättet, vilken anordning innefattar en hållaranordning för att uppbära bränsleelementet och ett högtrycksrör anordnat koaxiellt med en öppning i bränsleelementet för att leda vatten in ibränsleelementet så att detta inifrån utsättas för tryck, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda hållaranordning (18) är anordnad att göra kontakt med bränsleelementet (10) endast i ett område, som icke innesluter bränslekutsar (14), och att resten av bränsleelementet är anordnat i en form (56), som omgiver bränsleelementet (10) med ett visst mellanrum (64) för att begränsa utvidgning av höljet.

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda öppning (16) i bränsleelementet har en konisk ingång, och att nämnda högtrycksrör (48) har ett motsvarande koniskt munstycke (54), samt att anordningen innefattar organ (38-46) för att tvinga nämnda munstycke (54) till tätande anliggning i nämnda koniska öppning (16). 7714148-9 8

6. Anordning enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda hållaranordning (18) är försedd med axiella spår (19) för att åstadkomma flexibilitet hos hållaranordningen, och att en kropp (20, 22) är belägen runt hållaranordningen (18) för att uppbära hållaranordningen (18) och bränsleelementet (l0), samt att en spänn- anordning är anordnad på nämnda kropp (20, 22) och runt nämnda hållar- anordning (l8).för att bringa hâllaranordningen (18) i intim kontakt med metallhöljet (12), varigenom detta fast hålles på plats.

7. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda form är delad i tvâ isärtagbara halvor (58, 60), vilka är anordnade runt den del av bränsleelementet, som sträcker sig utanför gnämnda hållaranordning (18), och att en klämanordning (66) är anord- nad runt den delade formen (58, 60) för att hålla de två halvorna tillsammans. ANFURDA PUBLIKATIONER: