SE429271B - Brenslepatron med absorbatorstavar - Google Patents

Description

15 20 25 30 55 8107817-2 En bränslepatron enligt uppfinningen är i synnerhet fördelaktig i en reak- tor som är försedd med fingerstyrstavar, varvid ett flertal 'bränslepatronerfi vanligtvis mindre än 50 9% av det totala antalet bränslepatroner i reaktor- härden, är anordnade att kunna mottaga styrstavsfingrar, och försedda med. ledrör för dessa. Varje spridare är då utförd med ett flertal öppningar eller vertikala kanaler, i vilka ledrör för styrstavsfingrarna. är anordnade.

Spridarna är fästade vid ledrören och därigenom fixerade i vertikal led. Led- rören är vid sina övre respektive nedre ändar styvt fästade vid en topp- ' platta respektive bottenplatta. När man vid en dylik reaktor använder bräns- lepatroner enligt uppfinningen, kan man hos ett flertal bränslepatroner som ej är avsedda att kunna mottaga styrstavsfingrar utelämna några eller samt- liga styrrör och använda den därvid frigjorda spridararean för ett flertal, i huvudsak av fertilt material bestående absorbatorstavar. Reaktorazflägg- ningen är vanligtvis försedd med en lyftanordning ooh ett gripdon för ur- dragning och insättning av ett flertal i sina övre ändar förenade tillslut- ningsstavar med hjälp av vilka ledrör hos ovannämnda med ledrör försedda bränslepatroner tillslutes under driftsintervall då. dessa bränslepatroner I icke är placerade i styrstavspositioner. När ett flertal bränslepatroner enligt uppfinningen ingår i härden hos en reaktor av ovan beskriven typ an- passas den i patentkravet 1 specificerade, av topplattan uppburna hållaren med fördel efter ovannämnda gripdon. Därvid kan hållaren gripas av detta gripdon, varvid de vid hållaren fästade absorbatorstavarna kan urdragas eller insättas i bränslepatronen med hjälp .av ovannämnda lyftanordning.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas under hänvisning till bifogade sohematiska ritningar, där fig 1 visar en första utföringsform av en bränsle- patron enligt uppfinningen - ei-:rklusive absorbatorstavar - i horisontell vy, medan fig 2 visar samma bränslepatron i horisontalsnitt längs II-II på fig 1.

Vidare visar fig 5 i sidovy en sats absorbatorstavar avsedd att inskjutas i den på fig 1 och 2 visade konstruktionen och tillsammans med denna bilda en bränslepatron enligt uppfinningen. Fig 4 visar en vy vinkelrätt mot pla- net IV-IV på fig 3. Fig 5 och 6 visar en andra utföringsform av en bränsle- patron enligt uppfinningen i sidovy respektive horisontalsnitt längs VI-VI på. fig 5. ' Den i samband med fig 1, 2, 5 och 4 beskrivna bränslepatronen innehåller 264 bränslestavar 1 och 1' av anrikat uran. Bränslestavarna 1', som utgör cirka 10 73' av det totala antalet bränslestavar, är utförda med större total- längd än de övriga, men med ungefär samma aktiva längd som dessa. I syfte 10 15 20 25 30 55 8107817-2 att förenkla ritningen är endast fyra bränslestavar 1' visade på. fig 1.

Bränslestavarna 1' har vid sina övre ändar var sin ändplugg som är förd genom ett motsvarande hål i den nedre delen 2' hos ett toppgallerorgan 2, som även innehåller en övre del 2" som är styvt förbunden med den nedre de- len 2' . Varje övre ändplugg har en ringformig anliggxzingsyta som ligger an mot undersidan av toppgallerdelen 2" och är försedd med en mutter 3. Bränsle- stavarna 1' är vid sina nedre ändar försedda med var sin nedre ändplugg som är förd genom en nedre ändgallerplatta 4 och fästad vid denna med hjälp av en mutter 5'. Bränslestavarna 1 och 1' är positionerade med hjälp av två i rostfritt stål utförda ändspridare 5 och ett flertal mellanliggande, i en zirkoniumlegering utförda spridare 6.

Samtliga bärande bränslestavar 1', eller några av dem, är utförda med ra- diella utsprång som är anordnade på. sådant sätt i förhållande till spri- darna att dessas rörelsefrihet i förhållande till bränslestavarne. blir starkt begränsad i axiell led. Alternativt kan ett eller ett flertal, vid topplattan 2 och bottenplattan 4 fästade rör eller stavar, som icke inne- håller bränsle, användas för fixering av spridarna. På. fig 2 visas endast några av bränslestavarna, och endast en del av en spridare 6.

Bränslepatronen omfattar förutom den på fig 1 visade delen ett urdragbart anordnat absorbatordon 7, som innehåller ett flertal med en gemensam hållare 8 försedda absorbatorstavar 9. Varje absorbatorstav är spetsig i den nedre änden och har ett höljerör som är utfört i ett metalliskt material, t ex en zirkoniumlegering. I-Iöljeröret är tillslutet i båda ändarna och till största delen fyllt med absorbatormaterial i form av ett fertilt material.

Det fertila materialet kan vara naturligt uran eller torium, eller uran eller torium vars innehåll av fissilt material är mindre än hos naturligt uran respektive torium. Hållaren 8 innehåller en gallerplatta 10, vid vilken ett centralt anordnat, ihålig-t) skaft 11 är fastsvetsat. Ett handtag 12 är anordnat med begränsad axiell rörlighet på skaftet 11. Handtaget 12 trycks uppåt med hjälp av en fjäder 15.

Hos den i samband med fig 1; 2, 5 och 4 beskrivna bränslepatronen är det på fig 1 visade bränslestavlmippet förenat med det på, fig 3 visade absorbe- tordonet 7, genom att de i naturligt uran utförda abaorbatorstavarna 9 är införda i bränslestavlulippet genom motsvarande hål 9' och 9" i toppgaller- plattans 2 övre respektive nedre del. Varje absorbatorstav 9 är fästad vid hållaren 10 via genomgående, med en mutter 14 försedd ändtapp 14' . Nedåt 10 115 20 25 šO 35 s1@vaf?-2_ vettande ytor hes källaren 10 vilar mot uppåt vettande ytor hos toppgaller- plattans 2 övre del 2". Samtliga absorbatorstavar 9, eller ett övervägande ' antal av dessa, går genom samtliga spridare 6 och 6', eller genom ett över- vägande antal av dessa., Varje spridare är företrädesvis utförd med ett fler- tal vid spridaren fixerade, för var sin absorbatorstav 9 avsedda styr-hylsor 15, varvid varje styrhylsa 15 ryms inom en spridararea som 'alrllika med den maximala, individuella tvärsnittsarean hos ett flertal spridaroeller.

Alternativt kan man i stället för de visade absorbatorstavarna 9 med bibe- hållet absorbatormaterial använda absorbatorstavar som är mindre till anta- let, men tjockare än de på fig 2 visade, t ex så. tjocka att erforderlig spri- dararea per absorbatorstav motsvarar fyra för bränslestavar avsedda spridar- celler.

Det på. fig 5 och 6 visade bränslestavknippet skiljer sig från det på fig 1, 2, 3 och 4 visade endast genom att samtliga bränslestavar är utförda och anordnade på samma sätt som de på fig 1 och 2 visade 'bränslestavarna 1, var- vid övre och nedre gallerplattan styvt förbundna med varandra medelst ett flertal vertikala, företrädesvis i en zirkoniumlegering utförda skenor 16 och 16' . Åtminstone några av dessa är fixerade vid spridarna 5 och 6.

Sifferhänvisningar, som även är använda vid ovanstående beskrivning av den på. fig 1, 2, 5 ooh 4 visade utföringsformen, har - i samband med den på. fig 5 och 6 visade utföringsformen - samma betydelse. En bränslepatron enligt sistnämnda utföringsform innehåller ett absorbatordon av lila-nande eller precis samma konstruktion som det på fig 5 och 4 visade donet. I vissa fall kan skenorna 16' utelämnas.

IDe på. ritningarna visade brënslepatronerna är avsedda för tryckvattenreak- torer.. 'bränslepatron enligt uppfinningen kan med fördel användas även i kokvattenreaktorer. En dylik 'för en ilcokvatterzreaktór avsedd bränslepatron kan t ex åstadkommas genom att den på fig 1, 2, 3 och 4 visade bränslepatro- nen omslutes av ett höljerör, som i sin nedre ände är försett med inlopps- öppning för kylvatten.

Vid användning av de ovan beskrivna bränslepatronema urdrages och avlägs- nas absorbatordonet 7 när en sådan urbränningsgrad är uppnådd att absor- batorer kan undvaras. Samma absorbatordon kan sedan användas en eller flera gånger som absorbator i andra nyinsatta bränslestavknippen vid senare bränsle- byten. Slutligen kan absorbatordonet, eller några av dess absorbatorstavar,

Claims (4)

8107817-2 insättas som tilläggsbränsle i nästan urbrända bränslepatroner, varvid en betydande ökning av dessas livslängd uppnås, eftersom det ursprungligen fertila materialet i absorbatorstavarxla har blivit anrikat under påverkan av neutronstrålning och i väsentlig grad omvandlats till fissilt material. PATENTKRAV

1. Bränslepatron anordnad i en kärnreaktor och innehållande ett flertal braaeleefever (1, v; 1) eem är parallella med en vertikal mittllnje (c-c) hos bränslepatronen, ett flertal vertikalt efter varandra anordnade spri- dare (5, 6), en vid bränslestavarnas nedre ändar anordnad bottenplatta (4) och en vid bränslestavarnas övre ändar anordnad topplatta (2), samt medel (5, T) för fixering av nämnda plattor i förhållande till varandra, under det att nämnda spridare (5, 6) är anordnade att positionera nämnda bränsle- stavar, under det att nämnda bränslepatron dessutom innehåller ett flertal absorbatorstavar (9), vilka är positionerade med hjälp av nämnda spridare (5, 6), varvid varje absorbatorstav (9) omfattar ett slutet höljerör, vars inre i övervägande grad är uppfyllt av ett neutronabsorberande material av fertil typ, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda absorbatorstavar (9) är förde genom ett flertal hål (sf, 9") i nämnde teppletta (2) een even- för denna fästade vid en gemensam, av topplattan uppburen hållare (10), varvid nämnda absorbatorstavar (9) är anordnade att kunna urdragas ur bränsle- patronen i övrigt medelst en uppåtriktad, på. nämnda hållare (10) applicerad dragkraft.

2. Bränslepatron enligt patentkrav 1, k ä. n n e t e c k n a d därav, att nämnda plattor (2, 4) är fixerade i förhållande till varandra medelst ett flertal vertikala skenor (16, 16'), varvid varje skena är fästad med sin överände vid nämnda topplatta och med sin nedre ände vid nämnda botten- platta, varvid nämnda skenor (16, 16') är anordnade radiellt utanför nämnda spridare (5, 6).

3. Bränslepatron enligt patentkrav 1, k ä. n n e t e c k n a d därav, att nämnda neutronabsorberande material är uran, som i huvudsak består av Uwe, medan den prooentuella andelen av U235 är lika med eller mindre än motsvarande andel Hass i naturligt uran. 81Û7817-2

4. Bränslepatron enligt patentkrav 1, k ä. n n e t e c k n e. d därav, att bränslepatronen har ett i huvudsak kvadratiskt tvärsnitt och att närmade.- absorbatorstavar (9) är anordnade på sådant sätt, att deras genomsnittliga avståna från nämnaa vertikala mitflinje (c-c) är minare än 40 ø av bränsle- patronens genomsnittliga bredd.