SE431268B - Transversalhallare for brenslestavar i en patron for kernreaktorer - Google Patents

Description

10 UI U'l 40 7-91: 4.1 57- o Dessa galler skall dessutom utöva ett minimalt strömnings- motständ och härför erbjuda ett minimalt styrpar i strömníngs- riktningen. Å andra sidan är det nödvändigt att för att så li- tet som möjligt störa neutronströmmen undvika material med stark neutronabsorption vid deras tillverkning.

I detta syfte har man föreslagit galler för att hålla bränslestavarna i bränslepatroner för kärnreaktorer innefattan- de hållarelement eller stöd för bränslestavarna, vilka element är fästa i det inre av gallercellerna eller utskurna i materia- let, som utgör gallercellernas vägg. Man har även föreslagit användningen av andra metalliska material för bildning av gal- lerarmering och elastiska hållarelement för bränslestavarna.

Dessa anordningarhæremellertid en komplicerad konstruk- tion och tillåter icke utövandet av tvärkrafter på stavarna för begränsning av deras vibrationer med fullständigt reglerad intensitet.

Föreliggande uppfinning avser följaktligen en transver- salhällare (anordning för att transversalt hålla) för bränsle- stavarna i en bränslepatron för kärnreaktorer, varvid de paral- lella stavarna sinsemellan bildar ett knippe, i vars inre de hålles på ett regelbundet sätt av transversella tvärband utför- da i form av hållare, som tillåter utövandet av krafter pâ sta- varna i tvärriktningarna för begränsning av alla vibrationer under tillåtande av axiell förlängning av stavarna, varvid den- na hållare har en enkel konstruktion och tillåter utövandet av tvärkrafter med reglerad intensitet.

I detta syfte består anordníngen enligt uppfinningen av -tre underaggregat, som utgöres av galler anordnade det ena ef- ter det andra i bränslepatronens längdriktning, varvid dessa galler innefattar: - två yttre galler bildade av metallplåtar sammansatta enligt ett regelbundet nät, som begränsar celler, i vilkas inre stavarna passerar och som till sidoytor parallella med pat- ronens längdaxel har metallplåtar anordnade tvärs mot aggre- gatet, så attdaas bredd utgör gallrets tjocklek i längd- ríktningen, varvid två galler är identiska och anordnade med ett visst längdavstånd utefter bränslestavarna, - och ett mittgaller, som utgöres av elastiska metallplåtar med mindre bredd än bredden av plâtarna i de två yttergaller- na och sammansatt enligt ett regelbundet nät och anordnat mel- 40 79Û4,157...Û lan de två yttergallerna i ett bestämt längdutrymme längs sta- varna och så förskjutet i tvärriktningen i förhållande till yttergallerna, att de elastiska väggarna i mittgallrets celler på bränslestavarna utövar tvärkrafter, som pressar stavarna mot vissa av yttergallrens cellväggar, varvid mittgallret stö- der mot åtminstone ett av yttergallren.

För bättre åskådliggörande av uppfinningen_beskrives un- der hänvisning till bifogade ritning ett icke-begränsande exem- pel av en utföringsform av uppfinningen. Fig 1 visar i perspek- tiv en vy av några celler i tre galler, som bildar underaggre- gat som utgör anordningen enligt uppfinningen. Fig 2 visar i planvy en cell i ett yttergaller innehållande ett bränsleele- ment. Fig 3 visar en planvy motsvarande en speciell utförings- form av uppfinningen, varvid anordningen innefattar fyra iden- tiska delar. Fig 4 visar i perspektiv en vy av detaljer i an- ordningen enligt uppfinningen enligt en första utföringsform- och fig 5 visar i perspektiv en vy av detaljer i a1anordning en- ligt uppfinningen enligt en andra utföringsform.

I fig 1 visas en del av en tvärhållande anordning enligt uppfinningen innefattande en övre del 1, som utgöres av ett gal- ler med kvadratiska celler 10, en undre del 2, som är identisk med den övre delen 1 och en mittdel 5 som utgöres av ett galler med kvadratiska celler 11 av samma dimension som cellerna 10, men med lägre höjd än gallerna som utgör delarna 1 och 2. De tre under- aggregaten 1, 2 och 5 utgör en anordning för transversalhållning _av rör, varvid cellernas 10 dimensioner är tillräckliga för att tillåta passage av ett rör i det inre av cellerna i patronens längdriktning, dvs i vertikalriktningen i fig 1.

Gallerna 1 och 2 är vid sina yttersidor fästa på en me- tallplât 3, som tillåter upprätthållandet av ett visst längdut- rymme mellan gallerna 1 och 2. 1 Gallerna 1 och 2 utgöres av metallplåtar, såsom 12 och 13, hopsatta vinkelrätt sinsemellan på ett styvt sätt, så att ett nät âstadkommes, varav endast en del visas i fig 1.

Detta nät innefattar ett mycket betydande antal maskor eller celler 10, varvid antalet är större än antalet bränsle- stavar i patronen, ty några av cellerna genomkorsas av stödrör för patronen i stället för bränslestavar.

Metalplâtarna 12 och 13, som exempelvis kan vara av ett föga absorberande material, såsom Zircaloy, är sinsemellan för- 40 71904157-0 enade genom svetsning för åstadkommande av ett styvt galler med exakta sidor för bestämning av ett exakt läge för bränslestavar- na i det inre av knippet som utgör patronen.

Mittgallret S utgöres av metallplåtar med mindre bredd än bredden hos metallplåtarna 12 och 13, varvid nätet som utgö- res av dessa plåtar 14, är väsentligen identiskt med nätet i gallerna 1 och 2, som utgöres av metallplåtarna-12 och 13.

Inskärningar 15 är anordnade i undre delen av metallplå- tarna 12 och 13 vad beträffar det övre elementet 1 och i övre delen av dessa metallplätar 12 och 13 vad beträffar det undre elementet Z. _ Dessa inskärningar tillåter anbringande av mittelementet mellan de övre och undre elementen 1 och 2, så att mellan- elementet 5 är något förskjutet i en tvärriktning i förhållan- de till elementen 1 och 2, såsom framgår av fíg 1 och 2.

I fíg 2 visas även ett bränsleelement 6 i läge i det in- re av en cell 10 i det övre gallret 1, varvid bränslestaven 6 hålles i läge i cellen 10 av mittgallrets väggar 14 i kontakt med bränslelementet efter två generatriser, vilkas spår i pla- net enligt fíg Z visas vid 16. Bränsleelementet 6 är även i kontakt med väggarna12 och 13 i det övre gallrets 1 cell utef- ter generatriserna 17. _ Mittgallrets 5 väggar 14 är elastiska, vilket tillåter utövandet av en kraft pä bränslestaven 6, när mittgallret 5 är förskjutet ett visst stycke i en tvärriktning i förhållande till yttergallerna 1 och 2. Detta elastiska galler 5 skall va- ra utfört i ett material, vars elasticítet väl bibehâlles under strålning, såsom Inconel.

Det är tydligt, att bränslestaven 6 hålles längs genera- :triserna 17 även genom kontakt med väggarna 12 och 13 i gall- rets 2 cell, vilken befinner sig exakt lodrätt under gallrets 1 cell, vilken visas i fig 2.

Det framgår att anordningen enligt uppfinningen trots den ytterst enkla konstruktionen tillåter uppfyllandet på bästa sätt av de olika funktioner, som ett hållargaller för bränslestavar i en patron bör uppfylla. Yttergallerna 1 och 2 tillåter i verkligheten att bränslestavarna 6 hålles i ett fullkomligt _ definierat nät, varvid gallerna 1 och 2 utgör en fullständigt styv bärare med förmåga att motstå tvärpåkänningar utan att de- formeras. Aggregatet, som utgöres av de två gallerna 1 och 2 40 7904157-o och sídbandsplåtarna, är i verkligheten fullständigt styvt.

Mellangallret 5, som är anordnat förskjutet i förhållande till gallerna 1 och Z och som utgöres av plattor 14 av elastiskt material, tillåter utövandet av en tvärkraft på bränslestavarna 6, varvid denna kraft kan regleras såsom funktion av gallrets 5 förskjutning i förhållande till gallerna 1 och 2, vilket tillå- ter begränsníng av vibrationer hos bränsleelementen under in- verkan av kylmedlets strömning. Denna typ av fixering tillåter å andra sidan axialdilatationer hos bränslestavarna under sta- varnas uppvärmning. g I det i fig 2 visade fallet har förskjutningen av mellan- gallret 5 i förhållande till yttergallerna 1 och 2 skett efter diagonalen i'den kvadrat, som utgör sektionen av en cell, dvs I detta fall är fördelningen av påkänningarna fullständigt symmetrisk.

Man kan föreställa sig förskjutníngen av mellangallret 5 på vilket som helst sätt, varvid anbringandet av påkänning av en identisk mängd efter cellväggarnas riktningar. detta galler på bränsleelementen sker på grund av gallrets 5 stöd mot ett av de två yttergallerna 1 och 2 eller mot aggrega- tet av dessa tvâ galler.

Pig 3 visar en speciell utföringsform av hållaren enligt uppfinningen, där mittgallret 5 är skilt i fyra begränsade sek- torer av detta gallers mittaxlar. Var och en av sektorerna är begränsad mot gallrets 5 inre av de dubbla väggar, som utgöres av metallplåtarna 14, som sinsemellan är svetsade. I var och en av sektorerna är underaggregatets 5 förskjutningar olika och symmetriska med avseende på gallrets 5 symmetriaxlar.

En sådan konstruktion har fördelen att utjämna de krafter, som utövas på stavarna 6 av elementet 5, som är rörligt i för- hållande till ytterelementen 1 och 2 inom det spelrum, som åstadkommes av inskärningarna 15. En annan fördel med denna anordning är att de påkänningar utjämnas, som utövas på aggre- gatet av de fyra celler som är kvadratiskt anordnade.

I fig 4 visas innerväggarna 12 och 13 i de två celler 10, som är anordnade vertikalt í förhållande till varandra och som tillhör gallret 1 resp gallret 2. På väggarna 12 och 13 i ' _ gallerna 1 och 2 har anordnats utsprång 19 och 20 resp 19' och ', så att bränslcstavens 6 kontakt med väggarna 12 och med väggarna 13 sker efter utsprången 19 och 19' resp 20 och Z0', varvid dessa utsprång är anordnade utefter samma vertikal. Ut- III ZS 40 79f-U4-1 157- 0 sprângen 19 och 20 samt 19' och 20' kan åstadkommas genom ut- skärning och utdrivning av metall från väggarna 12 och 13.

I fig 5 visas ett mellangaller S, i vilket plåtarna 14, som bildar cellväggarna, innefattar små lutande avböjare 21, 22 och 21', Z2', vilka säkerställer sammanfogningen mellan gall- rets 5 väggar och gallernas 1 och 2 väggar. Dessa avböjare tillåter att införandet av stavarna under monteringen underlät- tas. . _ De övre och undre kanterna på gallrets 5 cellväggar kan ävenledes innefatta avfasningar, som spelar samma roll som av- böjarna 21, 22 och 21', Z2'.

En speciellt lämplig utföringsform av uppfinningen inne- bär att gallerna 1 och 2 å ena sidan och 5 å andra sidan utfö- res i material med olika värmeutvidgningskoefficienter. Man erhåller då en mer betydande låsning av bränslestavarna i vär- me än i kyla, vilket underlättar insättandet av stavarna vid laddning och ger en tillräcklig kraft vid drift i värme.

Denna verkan skulle exempelvis kunna åstadkommas i den i fig 3 visade anordningen, om underaggregatet S har en större värmeutvidgningskoefficient än underaggregaten 1 och 2.

Uppfinningen är dock icke begränsad till den nyss beskriv- na utföringsformen, utan den innefattar däremot alla varianter och man kan inse detaljmodifieringar utan att uppfinningens ram överskrides.

Sålunda är cellernas form och gallernas 1, 2 och 5 konsti- tution nödvändigtvis identiska med de former och konstruktioner, som visats, utan man kan inse modifieringar i funktion av pat- rontyp i uppställning med föreliggande hållare.

Mittgallret kan utgöras av ett aggregat av elementärgaller, t ex sådana som visas vid 5 i fig 3 liggande intill utrymmet mellan yttergallerna så att hela aggregatets tväryta täckes.

Det är även möjligt att föreställa sig en ersättning av och en hållare för gallret S i förhållande till gallerna 1 och 2 av någon typ och att föreställa sig förbättringar för stöd och införande av elementen i gallerna andra än de som har vi- I 'sats i fig 4 och 5.

Det är möjligt att föreställa sig användningen av vilka som helst material för framställningen av hållaranordningen, varvid emellertid materialet för utförande av anordningens mas- isivaste del, dvs aggregaten av gallerna 1 och 2 och deras för- 7904157-0' bindning, bör vara ett material, som är föga absorberande för neutroner, t ex Zircaloy. För utförande av gallret 5, för vil- ket man söker goda elastiska egenskaper och som är mindre mas- sívt, skulle man däremot kunna välja material i funktion av deras mekaniska egenskaper och deras värmeutvidgningskoeffi- cient, t ex Inconel.

Anordníngen enligt uppfinningen kan slutligen användas för hållande av bränslestavar i vilken som helst typ av bränsle- patron för stavar som användes i kärnreaktorer.

Claims (8)

7994157-0 _ Patentkrav

1. Transversalhållare för bränslestavar i en patron för kärnreaktorer, varvid parallella stavar inbördes bildar ett knippe, i vars inre de hålles på ett regelbundet sätt av tvär- band, som är utförda i form av hållare, vilka tillåter utövan- det av krafter pâ stavarna i tvärriktningarna för begränsning av vibrationer under tillåtande av axiell förlängning av sta- varna, k ä n n e t e c k n a d därav, att den består av tre underaggregat (1, 2 och S), som utgöres av galler anordnade i följd í patronens längdriktning, varvid dessa tre galler inne- fattar: ,d - två yttergaller (1 och 2), som är bildade av små metallplå- tar (12, 13) sammanfogade i ett regelbundet nät, som avgrän- sar celler (10), i vilkas inre stavarna (6) passerar och som till sidoytor, som är parallella med patronens längdaxel, har små metallplattor (12, 13), som är anordnade i tvärrikt- ' ningen i förhållande till patronen, så att deras bredd utgör gallrets tjocklek i längdriktningen, varvid de tvâ gallerna (1 och 2) är identiska och anordnade fast i förhållande till varandra med ett visst längdavstånd utefter bränslestavarna, - och ett míttgaller (5), som utgöres av små, elastiska metall- plåtar (14) med mindre bredd än bredden hos de två yttergal- lernas (1 och 2) plåtar (12 och 13), varvid de elastiska me- tallplåtarna är sammanfogade i ett regelbundet nät, som är anordnat mellan de två yttergallerna (1 och 2) i stavarnas (6) längdriktning och förskjutet i en tvärriktning i förhål- lande till yttergallerna (1 och 2), så att de elastiska väg- garna (14) i mittgallrets (S) celler på bränslestavarna (6) utövar tvärkrafter, som pressar stavarna (6) mot några av väggarna (12 och 13) i yttergallernas (1 och 2) celler, var- vid mittgallret (5) stöder mot åtminstone ett av yttergaller- ena (1 och z).

2. Hållare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n,a d därav, att åtminstone ett av yttergallerna (1 och 2) innefattar in- skärningar (15) på dess kontaktdel med mittgallret (5) för att hâlla míttgallret (5) på plats i förhållande till yttergallerna (1 och Z) med en viss möjlighet till tvärreglering.

3. Hållare enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att mittgallrct (5) har tvâ symmetriaxlar, varvid tvär- förskjutningen av detta galler i någon av dess delar, som är be- q 19041 sv- e gränsade av symmetriaxlarna, är symmetrisk med förskjutningarna i de andra delarna av gallret i förhållande till galleraxlarna.

4. Hållare nga d därav, att mittgallret (5) utgöres av ett aggregat av elementärgaller liggande sida vid sida, så att hela tvärytan enligt något av krav 1-3, k ä n n e t e c k - hos patronen täckes.

5. Hållare enligt något av krav 1-4, k ä n n e t e c k - n a d därav, att yttergallernas (1 och 2) inre cellväggar (12, 13, 12', 13'), som är i kontakt med bränslestavarna, inne- fattar utsprâng (19, 20, 19', Z0') för hållande av stavarna (6).

6. Hållare enligt något av krav 1-5, k ä n n e t e c k - n a d därav, att kanterna på de små metallplåtar (17), som utgör míttgallret (S), innefattar utsprång (22) eller avfas- ningar för underlättande av stavarnas styrning när de införes.

7. Hållare enligt något av krav 1-6, k ä n n e t e c k - n a d därav, att den till stor del utgöres av små plåtar (12, 13, 14) av en metall, som föga absorberar neutroner.

8. Hållare enligt något av krav 1-7, k ä n n e t e c k - n a d därav, att metallen i de små metallplåtar (14), som ut- gör mittgallret (5) har en större utvidgningskoefficient än metallen i de små metallplåtar (12, 13), som utgör yttergaller- na (1 och 2).