SE445401B

SE445401B - Forband vid fixering av en metallisk kropp vid ett veggparti hos ett i en zirkoniumlegering utfort holjeror for en kernbrenslepatron

Info

Publication number: SE445401B
Application number: SE8405311A
Authority: SE
Inventors: R Mansson
Original assignee: Asea Atom Ab
Priority date: 1984-10-24
Filing date: 1984-10-24
Publication date: 1986-06-16
Also published as: DE3537270A1; JPS61112808A; SE8405311D0; SE8405311L; JPH0656171B2

Description

_ 15 20 30 35 8405511-5 Den uppgift som avses löst genom uppfinningen är att avlägsna ovannämnda olägenhet.

Vad som kännetecknar uppfinningen framgår av nedanstående patentkrav.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas under hänvisning till bifogade' schematiska ritningar, där fig 1 visar, dels I sidovy och dels i partiellt vertikalsnitt, ett höljerör för en kärnbränslepatron samt en tillhörande bottendel, under det att ett väggparti hos höljeröret ingår i ett förband enligt uppfinningen. Fig 2 visar ett horisontalsnitt längs II-II på fig 1.

Fig 3A visar i partiellt vertikalsnitt längs III-III på fig 1 ett förband enligt uppfinningen vid rumstemperatur och vid en ny och ej använd bränsle- patron. Fig 3B visar i snitt längs III-III på fig 1 samma förband som fig 3A, men i varmt tillstånd, dvs vid normal reaktortemperaturi Fig H visar i sidovy 'en detalj av den på fig 1 visade bottendelen. Fig 5 visar en variant. av den på fig H visade detaljen.

På ritningarna betecknar 1 ett höljerör för en kärnbränslepatron. Höljeröret är överst utformat med lyftöglor 2 avsedda att vid lyftning och sänkning av den kompletta bränslepatronen användas som fästen för ett lyftorgan. Hölje- röret 1 omsluter med ett nedre ändparti - utan nämnvärt spel - ett övre parti hos en bottendel 3, och är fixerat vid denna med hjälp av ett flertal gängade bultar M, av vilka endast en är visad på ritningarna. Den gängade bulten Ä har en horisontell mittaxel 5 och en konisk bultskalle 6, som är försänkt i ett motsvarande genomgående hål i ett väggparti hos höljeröret 1.

I kallt tillstånd - och innan det visade förbandet har utsatts för hög tem- peratur - är en ringformig; konisk anliggningsyta 7 hos bultskallen 6 anord- _nad i mekanisk kontakt med en motsvarande anliggningsyta'8 hos höljeväggen, '_ som visat på fig 3A. Anliggningsytan 8 utgör begränsningsytan hos ovannämnda i höljerörsväggen upptagna hål. Bulten 4 är inskruvad i ett gängat hål 9 i bottendelen 3- Hålet É är ytterst utformat med en ringformig konisk yta 10, som i kallt tillstånd - som visat på fig 3A - ligger an mot en innanför höl- jet 1 befintlig del av_bultska1lens 6 koniska yta 7, eller alternativt har _ ett litet spel i förhållande till denna. Som visat på fig 3B uppstår ett dylikt spel vid uppvärmning även om motsvarande spel inte finns i kallt tillstånd. Generatrisen hos bultens koniska yta 7 bildar en vinkel u med hnltens mittaxel 5, varvid vinkeln m ligger L området 30"-50", företrädes- vis i området 350-H50. 10 20 25 30 35 8405311-5 Höljeröret 1 är utfört i en zirkonium1egering§ vars termiska expansion är -6'o -1 mindre än 10 - 10 C . Som exempel på en dylik legering kan nämnas Zircaloy U, vars termiska expansion kan vara mindre än 8,2 - 10-6 °C_1.

Bulten U är utförd i ett material, vars sträckgräns vid 286 OC ligger över 120 N/mmz, företrädesvis över 1U0 N/mmz, t ex Incoloy 800, och vars termiska expansion i omrâdet 20-286 OC är större än 13 - 10-6 °C_1. Bult- materialet i området 20-286 OC har en specifik termisk expansion som över- skrider den specifika medelexpansionen i samma temperaturområde hos den i höljeröret använda zirkoniumlegeringen med mera än 50 %, vanligtvis med mera än 70 %.

Bottendelen 3 är utförd i rostfritt stål och har vanligtvis en specifik termisk expansion som är något större än bultmaterialet, vanligtvis cirka 10 % större.

Det kortaste avståndet E mellan höljerörets 1 inre väggyta och bultens 4 gängade parti är mindre än bultskallens största diameter D. Vanligtvis är E mindre än 0,5 D. _ Kontaktytan 12 mellan höljerörets 1 insida och bottendelens 3 utsida har längs en större del av_höljerörets omkrets en vertikal utsträckning H. Vid varje bultskalle Ä har kontaktytans vertikala utsträckning ett minimivärde M. I bcttendelens 3 mot en höljerörsvägg vettande yta är kring varje hål 9 utformat ett nedfräst ringformigt, i huvudsak plant, mot höljerörsväggen vettande ytparti 11, som ligger omedelbart intill hålet 9. Ytpartiet 11 är förskjutet i axiell led (relaterat till bultaxeln 5) i förhållande till kontaktytan 12 på sådant sätt, att en ringformig spalt 13 avgränsas mellan höljerörsväggen 1 och bottendelen 3. Vid ny och oanvänd bränslepatron är bredden av spalten 13 närmast bultskallen 6 minst 7 %, och högst 50 % av höljerörets 1 väggtjocklek. Företrädesvis väljes spaltbredden i området 0,3-0,8 mm.

Enligt den på fig H visade detaljen har bottendelen 3 ett ringformigt, nedfräst område 11, vars radiella ringbredd - mätt från kanten av hålet 9 - varierar mellan en minimibredd och en ~ ungefär dubbelt så stor - maximi- bredd. Vid ett förband enligt uppfinningen väljas ovannämnda miminibredd större än 30 %, företrädesvis större än 50 %, av hâlets 9 största diameter.

Samma minimibredd väljes mindre än 200 %, företrädesvis mindre än 150 %, av hålets 9 största diameter.

Claims

15 20 8405311-5 Vid uppvärmning av det på fig 3A visade förbandet till reaktortemperatur, dvs till en temperatur över 250 PC,-växer de olika diametermåtten hos bult- skallen 6 mera än motsvarande diametermâtt hos hålets 9 kontaktyta 8. Spal- ten 13 möjliggör en deformation av höljerörsväggen kring bultskallen 6, som visat på fig 3B, redan vid måttlig tryckspänning i kontaktytan mellan bultskallen 6 och hålets 9 begränsningsyta, vilket innebär att dragspänningen i bulten H får ett värde som blir betvdligt mindre än motsvarande värde hos ett förband som inte har någon spalt 13, men som i övrigt är identiskt med det på figurerna 3A och 3B visade. Beräkningar har visat att man vid ett “förband där de olika dimensionerna är relaterade till varandra som visat på bifogade ritningar, medan höljeröret 1 är utfört i Zircaloy N och bulten U i Incoloy 800, har kunnat reducera bultens dragpåkänning från 200 N/mn? till 20 N/mmz genom att införa spalten 13. Alternativt kan det ringformiga nedfrästa området utföras cirkulärt och med konstant ringbredd, som det på fig 5 visade området 11'. Uppfinningen omfattar även det fallet att två nedfrästa ytor av liknande form som ytan 11 på fig U vrides 900 och anordnas bredvis varandra i hori- sontell led, så att de tillsammans utgör en långsträckt yta avsedd för ett förband med två bultar. Man kan även tänka sig en vidare förlängning av sistnämnda yta och en motsvarande ökning av antalet bultar. PATENTKRAV

1. Förband vid fixering av en metallisk kropp (3) vid ett väggparti hos ett i en airkoniumlegering utfört höljerör (1) för en kärnbränslepatron, varvid en bult (H) med konisk skalle (6) och en i bultens längdriktning förlöpande mittaxel (5) är förda genom ett hål (9) i nämnda väggparti och anordnade att pressa nämnda väggparti mot en hos nämnda kropp utformad an- liggningsyta (12), under det att bulten (Ä) är utförd iett material vars värmeutvidgningskoeffioient är större än värmeutvidgningskoefficienten för nämnda zirkoniumlegering, och nämnda bultskalle (6) är försänkt i nämnda väggparti på sådant sätt, att en ringformig, konisk yta (7) hos nämnda bultskalle vid rumstemperatur ligger an mot en motsvarande konisk yta (B) hos nämnda hål, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda metalliska kropp (3) har ett mot nämnda väggparti vettande, omedelbart intill nämnda bult- skalle liggande och kring nämnda bult (H) fördelat ytpartí (11), som är för- 8405311-5 skjutet i axiell led i förhållande-till nämnda anliggningsyta (12) på sådant sätt, att en spalt (13) avgränsas mellan nämnda väggparti och nämnda metall- iska kropp (3).

2. Förband enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda metalliska kropp (3) är en bottendel i en kärnbränslepatron, varvid ett övre parti hos nämnda bottendel utan nämnvärt spel är omslutet av ett nedre parti av nämnda höljerör (1) och nämnda bult (N) är en h0PiS0ﬂÜe1l$ riktad, Eäﬂåad bult, som är fastskruvad i ett i nämnda övre parti av bottendelen utformat hål (9).

3. Förband enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att det kortaste avståndet (E) mellan höljerörets (1) inre väggyta och bultens (4) gängade parti är mindre än bultskallens (6) största diameter (D).

4. Förband enligt patentkrav 2, klä n n e t e c k n a t därav, att nämnda bult är utförd i ett material, vars värmeutvidgningskoefficient har ett värde som överskrider motsvarande värde för nämnda zirkoniumlegering med minst 50 %.