SE426272B - Brenslepatron for kernreaktorer - Google Patents

Description

' 10 l5 H0 7806150-4 2 uppbäres utefter sin längd av en fyrkantskonstruktion som vidmakt- håller avståndet i sidled mellan dessa komponenter. Styrrören är vid sina ytterändar stabilt fästa vid monteringsenheterna. Genom använd- ning av samma material för styrrören och bränsleelementen uppnås, att den termiska utvidningen blir minimal. Distansgallren är utförda av rektangulära remsor eller plattor, som är uppskurna och inpassade i varandra i ett "nätverk". De av remsorna bildade väggarna till de - kvadratiska cellerna är försedda med i ett stycke därmed utförda ut- språng, vilka stödjer bränsleelementen i sidled. Kontaktelement är an- ordnade mellan distansgallren och bränslepatronen.för att minimera nötning men ändå möjliggöra axiell relativrörelse orsakad av bränsle- elementens förändring och olika termisk utvidgning.

Beroende på bränslepatronens läge i reaktorhärden används styr- rören för kontinuerlig styrning av antingen styrstavarna, effekt- stavarna, de nersmittade stavarna eller mynningsstavarna. Inuti styr- rören finns spelrum som möjliggör att kylmedium kan passera för att därigenom begränsa absorptionsmateríalets arbetstemperatur. Dessutom är detta spelrum dimensionerat så, att bränslestavarna kan röra sig inuti styrstavarna i den utsträckning som erfordras för de villkor som råder under seismiska störningar. Vid styrrörens båda ändar är gängade flänsar anbragta, varvid styrrören fixeras vid monteringsan- heterna medelst svetsade muttrar.

Oftast installeras bränslepatronerna vertikalt i en trycktanks- reaktor och uppbäres därvid av en gallerplatta. Bränslepatronernas undre monteringsenheter fixerar patronen relativt gallerplattan. à Bränsleenheternas nedre ändar vilar mot gallret. Urtagningar är upp- tagna ilde undre monteringsenheterna för att möjliggöra fastsättning av styrrörens nederändar. Den övre monteringsenheten möjliggör an- slutning av bränslepatronens manövreringsorgan och därmed placering av patronen inuti reaktorhärden. _ Under drift kommer reaktorhärdens bränsleenheter att förbrukas olika snabbt, varvid de centralt belägna vanligen är utsatta för stör- re neutronflöde och därför förbrukas snabbare än de yttre enheterna där neutrontätheten är lägre. Följaktligen utbytes inte samtliga bränslepatroner samtidigt utan-vid olika tidpunkter. Vid varje bränsle- páfyllning kan dessutom delvis förbrukade bränsleenheter omplaceras för att optimera reaktorhärdens verkningsgrad och förlänga tiden mål- lan varje omladdning. ; Vanligen förflyttas förbrukade och nya bränslepatroner från (respektive till) härden med hjälp av en lyftanordning försedd med en gripmekanism som fattar tag i bränslepatronens övre monteringsenhet. .l0 PJ ”I in 'i HO ?806'i5¿3~4 3 Denna lyftanordning utnyttjas även för att förflytta delvis förbru- kade bränslepatroner invid härden. Under bränslepatronens förflytt- ning kommer dess vikt - som normalt belastar den undre monterings- I enhetens gallerkonstruktion - att i stället belasta styrrören. Om ett fel skulle inträffa hos samtliga styrrör, kommer bränslepatronens me- kaniska integritet att gå förlorad och patronen kommer att uppdelas i sina beståndsdelar, vilket kan medför skador på bränsleenheterna och ' ge upphov till en riskabel situation.

Under reaktorns drift strömmar kylmedium parallellt med bränsle- enheternas längdaxel och utsätter därmed distansgallerplattornas främ- re kant för hydrauliska krafter. Distansgallret kan således bli utsatt för vertikalrörelser eller andra rubbningar såväl under stationära som transienta tillstånd eller till och med båda delarna. För att be- gränsa distansgallrets rörelse har man tidigare använt vid distans- gallren fästa hylsor, som mekaniskt stått i ingrepp med utspràng på styrröret.Alternativt har man föreslagit användning av på distansgall- ret anbragta flikar samt på styrrören anordnade klämorgan för att be- gränsa gallerrörelsen. Användning av hylsor, flikar och klämorgan med- för dock förekomst i reaktorhärden av material som kan parasitabsorbe- ra neutroner, vilket uppenbarligen nedsätter reaktorns verkningsgrad.

De tidigare kända anordningarna kräver dessutom att utsprângen åstad- kommas efter styrrörets införande i distansgallret, vilket komplicerar såväl montering som demontering. Användning av på styrrören anbragta klämorgan innebär dessutom att främmande material löds vid rören. pet- ta material kan lossna från röret och medföras in i reaktorns kylsystem. Éöreligflande uppfinning har till ändamål att i en bränslepatron av ovan angivet slag åstadkomma en styrrörsanordning som begränsar di- stansgallrets rörelse utan att sådant extra material införas som kan ge upphov till parasitabsorption. Bränslepatronen skall vidare vara lätt monerbar och demonterbar och även tillhandahålla sekundära bärorgan för patronen under dess förflyttning i den händelse styrrören skulle lossna från de nedre monteringsorganeno Enligt uppfinningen uppnås detta genom att bränslepatronen uppvi- sar de i patentkravet 1 angivna kännetecknen.F5P@ÜPflEfla utföringsfor- mer definieras i underkraven.

Rent allmänt kan Sågas, röret med sinsemellan 900 delning och anordnade på avstånd från va-É randra på sådant sätt, att de kan anbringas invid endera sidan av en centralt att man utformar utsprång kring styr- distansgallerplatta, antingen inuti bränslepatroner eller belägna mellan på dessa plattor anordnade utsprång. Bränslepatronen fullbordas genom att man i röret för in en i längsriktningen inpassad '10 -40 73961 50- 4 14 grupp av distansgallerceller så att styrrörens utsprâng skjuter in” i cellhörnen. När styrröretf införts i den önskade längden, vrider man det H5° så att dess utsprâng_blir inriktade med avseende på an- - gränsande distansgallerplattors längsgående kanter eller utsprâng.

Detta innebär således att distansgallerplattornas längsgående rörel- se begränsas av styrrörsutsprången.

Under förflyttning av bränslepatronen kommer dess tyngd att vila_ mot styrrören i stället för mot den undre monteringsenheten. Om ett fel skulle inträffa hos alla styrrör, kommer bränsleenheterna att gli- da tills de stoppas av en krage, vars diameter är större än distans- gallercellens och som stoppas av distansgallrets överkant. Denna kom- mer i sin tur att glida tills den stoppas av styrrörsutsprången.

Uppfinningen beskrivas närmare i form av några i ritningen visade utföringsexempel. Pig. 1 är en delvis genombruten vertikalprojektion av en bränslepatron enligt föreliggande uppfinning. Pig. 2 visar för- storat och i snitt en del av bränslepatronen i fig. 1. Pig. 3 är ett snitt längs linjen 3-3 i fig. 2. Pig. 4 är ett snitt genom den i fig. 1 visade bränslepatronen enligt en alternativ utföringsform av upp- finningen. Pig. 5 utgör ett snitt längs linjen R-4 i fig. H. Pig. 6 visar ett tvärsnitt av ännu en utföringsform av uppfinningen. Pig. 7 visar i detalj styrröret enligt fig. 2 och 3. Fig. 8 visar i detalj styrrören enligt fig. 4 och S.

Pig. 1 visar en bränslepatron 10 med längdaxeln belägen i ver- tikalplanet. Bränslepatronen är försedd med en nedre och en övre mon- teringsenhet 11 resp. 12, ett flertal lângsträckta bränsleenheter 13, ihåliga styrrör 1H och distansgallerenheter 15. Bränsleenheterna 13 och rören 1% är skilda åt i sidled och stöds utefter sina längder av de på avstånd från varandra belägna distansgallerenheterna. Gängade hylsor 16, 17 är svetsade vid vardera änden av rören 14 och utgör fästkonstruktioner för dessa vid de övre respektive nedre enheterna 11, 12 med hjälp av svetsade muttrar 21, 22. Detta beskrivas utför- ligare i amerikanska patentskriften 3.828.858.

Såsom tydligast framgår av fig. 3 utgöres vardera distansgaller- enheten av ett antal plattor 23, vilka är uppskurna och inpassade i varandra för att bilda celler 2% genom vilka bränsleenheterna 13 (se fig. 1) och styrrören 14 sträcker sig. Plattorna 23, vilka är av det slag som beskrives i amerikanska patentskriften 3.655.586 och som visas i fig. 22 är försedda med urtag 26 vilka sidledes sträcker sig in i de celler 2% som inrymer bränsleenheterna 13, varigenom dessa kommer att stödjas. Plattornas 23 längsgående kanter är försedda med välvda ut- '10 NO 7f806ï50~4 språng i de väggpartier som bildar de celler 24, genom vilka rören 1% passerar. Styrrören 1N har generellt sett större diameter än bränsleenheterna 13, och utsprângen 25 är utformade så att de överens- u stämmer med rörens 14 cylindriska form.

Såsom tydligast framgår av fig. 2, är styrrören 14 försedda med utspráng 30, vilka ökar rörens diameter och är placerade utefter des- sas omkrets. Dessa utsprâng 30 är gruppvis anordnade på inbördes lika_ avstånd utefter rörens längd. Vid det i fig. 2 visade röret 1D är ut- språngsgrupperna belägna på sådant avstånd från varandra,att de sam- manfaller med plattans 23 längd.

Såsom framgår av fig. 2 och 3, förhindras varje distansgaller- enhet (visad i fíg. 1) att förflytta sig i längdled till följd av ut- sprången 30, som är anordnade i längdled på sådant sätt, att de pas- sar samman med plattornas 23 utsprång 25. Utsprângen 30 vilar såle- des mot plattornas utspràng 25 och begränsar därigenom plattornas rörelse i lärgdled. De i fig. 2 och 3 visade styrrören 14 är försedda med utsprâng anordnade i grupper om fyra och belägna vid rörens om- krets utefter styrrörens längd.

Ett alternativt sätt att utforma styrrörens utsprâng visas i fig. M och 5, där ett i huvudsak eylinderformat styrrör HO är försett med ett antal utsprâng H1 som ökar rörets diameter och som är anord- nade kring rörets omkrets. Dessa utsprång 41 är anordnade gruppvis i rörets längdriktning. Såsom framgår av fig. H, är utsprången 41 an- ordnade mellan plattans utsprång 25.,Utsprângen 41 är placerade med 909 förskjutning kring störrörets H0 omkrets, vilket framgår av fig. 5.

Styrrörens utsprång kan antaga ett antal olika former. Exempelvis visar fíg. 6 den generella utformningen av anordningen i fíg. 2; dock har skåror upptagits i den utvidgade delen H3 invid distansgallerplat- tan 23 vid dennas kant för att åstadkomma anslagsytor M2 för bättre ingrepp med utsprângen 25. Pig. 7 och 8 visar i detalj hur styrrörens 14 och H0 utsprång 30 respektive 41 är utformade. Dessa är såsom synes utförda i ett stycke med styrrörens väggar.

Ett styrrör införes i distansgallerenheten genom att dess ut- språng orienteras så att de skjuter in i hörn i cellen 23, vilket illustreras i fig. M och 5. När styrröret inskjutits så mycket som önskas, vrider man det approximativt 45° så att dess utsprång i längd- led snäpper in i styrgallerplattutsprången, vilket bäst framgår av? fig. 2 och 3. I På detta sätt kan en bränslepatron sättas samman utan att man behöver svetsa eller löda styrröret med gallerplattan för att uppnå 78-06150~4 6 erforderlig stabilitet. Dessutom kan bränslepatronen demonteras utan att ett skärförfarande behöver tillgripas. Ej heller erfordras extra komponenter - såsom kragar, klämmer eller tungor - vilket skulle medföra nödvändigheten av extra, parasitriska absorptionsma- terial.

Såsom beskrivits tidigare utnyttjas vanligen någon lämplig typ av gripmekanism för att förflytta bränslepatronen till och från reak-_ torhärden. Denna mekanism är vanligen utförd att fatta tag i patro- nens övre monteringsenhet. Under förflyttningen av bränslepatronen till styrrören vilar dennas vikt mot den undre monteringsenheten. Om ett fel skulle uppträda hos samtliga styrrör, kommer bränsleenheterna att glida genom distansgallerkonstruktionen 15. Varje bränsleenhets övre ände är tílltäppt med en hylsa 44, vars diameter är större än cellernas Zk diameter. Bränsleenheterna 13 glider således tills hylsan nu kommer i kontakt med distansgallerenhetens övre parti. Detta par- ti glider i sin tur i sin längdriktning tills det hindras i sin rörel- se av styrrörsutsprången, varigenom bränslepatronen förhindras att se~ pareras i sina olika beståndsdelar.

För fackmannen är det uppenbart att förändringar i den beskrivna konstruktionen kan vidtagas utan att uppfinningstanken frângås. Exem- pelvis kan en rât kant användas i stället för utsprângen 25 för att åstadkomma ingrepp med utsprângen 30 och styrgallerplattorna. Vidare kan man använda fler eller färre utsprång 30 och av annan form, lik- som icke-cylindriska styrrör. i

Claims (7)

7 7806150-*4 Patentkrav

1. Bränslepatron för kärnrcaktorer med ett antal vertikalt anordnade bränsleelement (13) och styrrör (l4,40), vilka hålles åtskilda i sidled relativt varandra av åtminstone en celliknande distansgallerenhet (15) bestående av ett flertal i varandra in- skjutande, uppslitsade distansgallerplattor (23) inrättade att bilda ett antal celler genom vilka bränsleelementen och styrrören sträcker sig, varjämte bränslepatronen är försedd med övre och nedre hållarorgan (11,l2), vilka är fast anbragta vid störrörens respektive ändar, k ä n n e t e c k n a d av att störrören (14,40) är försedda med ett antal på inbördes avstånd belägna och i ett stycke med rören utförda utsprång (30,41); att respektive styrrör vid vartdera av sina utspràng har större tvärsnittsdimensíon än avståndet mellan de plattor som bildar den cell (24), genom vil- ken ifrågavarande styrrör sträcker sig; att utsprången (30,41) är belägna utefter styrstången i motsvarighet till åtminstone vissa plattor (23) och därvid uppvisar visst mellanrum till dessa, varigenom utsprângen genom ingrepp med plattorna begränsar distansgallerenhetens (15) förskjutning relativt styrrören till nämnda mellanrum; och av att utsprångens (30,41) inbördes avstånd är sådant, att styrrören med tillhörande utsprång kan införas i en cell.

2. Bränslepatron enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d av att distansgallerplattorna (23) är försedda med utsprång (25), vilka skjuter in i de styrrören inrymmande cellerna (24); att dessa plattutsprâng (ZS) har en i huvudsak med styrrören överens- stämmande form; och av att styrrörens utsprâng (30,41) är belägna utefter respektive styrrör i sådan överensstämmelse med plattornas utsprâng (25), att plattornas rörelse begränsas av styrrörsut- språngens ingrepp med plattutsprången.

3. Bränslepatron enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone två i styrrörens längdriktníng förskjutna ut- språng (25) skjuter ut från varje styrrörscellbildande platta (23), och att styrrörens utsprang (41) är belägna mellan dessa plattutsprång (25) (fig 4,5).

4. Bränslepatron enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone två i styrrörens längdriktning förskjutna ut- spräng (25) skjuter ut från varje styrrörscellbíldande platta (23), och att styrrörens utsprång (30) är inrättade att omsluta de utsprangsförsedda plattorna (fig 2,5). 7580-6159- 4

5. Bränslepatron enligt kravet 3 eller 4, k ä n n e t e c k- n a d av att styrrörens utsprång (30,41) är anordnade i grupper med varje grupps utsprâng jämnt fördelade kring rörets omkrets.

6. Bränslepatron enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a d av att styrrören har cylinderform och att grupper om fyra utsprång är belägna på inbördes lika avstånd runt rörets omkrets, varjämte flera dylika grupper är anordnade på sinsemellan lika avstånd ut- efter rörets längd.

7. Bränslepatron enligt kravet 6, k ä n n e t e c k n a d av att styrrörsutsprången (43) är uppskurna för bildande av en anliggningsyta eller fläns (42) invid respektive plattutsprâng (fíg 6). ÅNFURDÅ PUBLIKATIONER: