SE449415B - Felsokningsanordning for brenslepatroner - Google Patents

Description

15 20 25 30 40 449 415 2 felaktiga bränslepatronen ersätts med en ny. -" Amerikanska patentskriften 4 147 S87 visar en metod för att upptäcka fel hos en bränslestav i kokarreaktorer.

Enligt denna metod upptäcks den felaktiga bränslestaven genom användning av ett kåparrangemang monterat på bränslepatronerna.

Kåparrangemanget omfattar en kâpdel med ett flertal kåpor med kvadratiskt tvärsnitt och anordnade att kunna monteras på bränslepatronerna, samt provtagningsrör för vatten. Ovanför kåpdelen finns fyra provtagningsrör för vatten. Varje provtag- ningsrör är insatt i motsvarande kåpa. En öppning för lufttill- försel är utformad i den övre väggen hos varje kåpa. Vidare är ett handtag fäst vid kåpdelens övre yta.

Bränslepatronerna kontrolleras på följande sätt. När kokarreaktorn stängts av tas det övre locket bort från reaktorns tryckkärl. Sedan grips kåparrangemangets handtag av en grip- arm hos en anordning för bränsleutbyte som förflyttar kåp- arrangemangets kâpdel till ett läge ovanför den bränslepatron som skall kontrolleras. Den undre änden på kâpdelen placeras sedan på en övre gallerplatta som uppbär bränslepatronernas övre ändar i reaktorn. Därefter tillförs luft till kâpdelen genom tillförselöppningen. Lufttillförseln avslutas när vatten- nivån i kápdelen har sjunkit under rörlâdans övre ände. Sedan tas kylvattnet i bränslepatronen upp med hjälp av en provtag- ningsslang som är förbunden med provtagningsröret, varigenom provvattnets radioaktivitet blir uppmätt. Bedömningen huruvida någon felaktig bränslestav föreligger görs i enlighet med resultatet av mätningen av den radioaktiva nivån.

Sålunda kontrolleras fyra bränslepatroner med ett kâparrangemang som har fyra kåpor. Med detta system tar kontrollen av 400-800 bränslepatroner i härden emellertid en opraktískt lång tid, vilket i sin tur utgör en av de faktorer som förhindrar en omedelbar omstart av kärnreaktorn, dvs. manövreríngstíderna hos kärnreaktorn förlängs.

Ett ändamål med uppfinningen är att förkorta manövrerïngs- tiden hos en kärnreaktor. Dessutom skall kåparrangemangets stabilitet förbättras samt möjliggöras en noggrann inriktning av innerkâpor anordnade i kåparrangemanget.

Enligt uppfinningen anvisas en anordning för att upp- täcka fel hos bränslestavar, omfattande en kapa anordnad att täcka de övre ändarna hos ett flertal bränslepatroner, ett fler- Wu) 10 15 20 40 UI 5-4-9 415 tal provtagningsrör för kylmedel fästa på kåpan och anordnade' att införas i bränslepatronerna, en ledning för tillförsel av gas förbunden med kåpan och en del fäst vid kåpans från bränsle- patronerna vända yta anordnad att sammanhâlla kylledníngsrör förbundna med provtagningsrör och ledningen för tillförsel av gas.

Uppfinningen förklaras nedan närmare med hänvisning till bifogade ritningar. fig¿_l är en schematisk planvy av härden i en kokar- reaktor. Fig. 2 visar en bränslepatron med vilken härden laddas.

Pig. 3 visar i större skala en del markerad med III i fig. 1.

Pig. 4 är en planvy av en del av en övre gallerplatta. Pig. 5 visar delvis i snitt en sidovy av en anordning för att upp- täcka fel på bränslestavar enligt en föredragen utförings- form av uppfinningen. Pig. 6 är en planvy av anordningen visad i fig. 5. Fig. 7 visar delvis i snitt en sidovy av en anord- ning för att upptäcka fel på bränslestavar enligt en annan utföringsform av uppfinningen. Fig. 8 är en planvy av anord- iníngen visad i fig. 7. Pig. 9 visar delvis i snitt en sidovy av en anordning för att upptäcka fel på kärnbränslestavar enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen. Pig. 10 är en planvy av anordningen visad i fig. 8.

En typisk kokarreaktor har en reaktorhärd med ett flertal bränslepatroner 1 regelbundet anordnade enligt fig. 1.

Antalet bränslepatroner varierar vanligen mellan 400-800, beroende pá reaktorns termiska effekt. I fig. 1 betecknar talet 9 styrstavar vilka var och en har korsformat tvärsnitt.

Bränslepatronerna 1 är fördelade så att de är belägna intill en av dessa styrstavar.

Var och en av de bränslepatroner som bildar kokar- vattenreaktorns reaktorhärd är konstruerade enligt fig. 2.

Varje bränslepatron 1 består av en övre stödplatta 2, en undre stödplatta 3, ett flertal bränslestavar åtskilda från varandra med distanselemcnt 4, en rörlåda 6 som innesluter ' bränslestavarnu S och en rörhâllare 7 gjord av elastiskt material och anordnad att fasthâlla rörlådan 6 till den övre stödplattan 2, samt för att upprätthålla lämpliga avstånd mellan närliggande bränslepatroner 1 när bränslepatronerna är fördelade i härden. Talet 8 betecknar en tryckfjäder som är anbringad emellan bränslestaven 5 och den övre stödplattan 2, 10 15 20 25 35 40 4491:15 4 medan talet-11 betecknar ett handtag. "' Pig. 3 visar i detalj en del av kärnreaktorns härd markerad med III i fíg. 1. En enhetcell bildas av fyra bränsle- patroner 1 och en korsformad kontrollstav 9. Denna enhetcell är laddad för att mottas av en övre kvadratisk gallerplatta 10 anordnad i reaktorkärlet. Avståndet L mellan närliggande bränslepatroner 1 hos varje enhetcell upprätthålls av rör- hållarna 7 hos de fyra bränslepatronerna och medger införing av styrstaven 9. Avståndet M mellan närliggande enhetceller upprätthålls med hjälp av den övre gallerplattan 10.

Den övre gallerplattan 10 är förlagd vid en övre del av härden hos kärnreaktorn och är konstruerad som visas i detalj i fíg. 4.

Som framgår av fíg. 3 är fyra bränslepatroner 1 placerade i ett kvadratiskt hål 12 hos den övre gallerplattan 10. En ytterkåpa hos en anordning för att upptäcka fel hos kärnbränslestavar har en sådan storlek, att som visas i fíg. 4 ytterkàpans hela undre ände är säkert placerad på den övre gallerplattan 10. För detta ändamål är det nödvändigt att ytterkâpan har en storlek som är n gånger hâlets 12 storlek (n är ett heltal),-som framgår av den streckprickade linjen 13.

Om ytterkåpan är dimensionerad för att övertäcka nio bränsle- element 1 som visas av den streckprickade linjen 14, är det I möjligt att placera en del av ytterkâpan på den övre galler- plattan 10, men delen hos ytterkápans undre ände som är belägen vid centrum av hålet 12 kan inte nedsänkas därför att denna del hindras av rörhâllaren 7. I detta fall är det inte möjligt att med ytterkâpan isolera de övre delarna hos närliggande bränslepatroner, varigenom fel hos en bränslestav inte kan fastställas ens med tillförsel av luft till ytterkâpan.

För att uppnå en kortare inspektionstid vid detektering av fel hos bränslestavar än vad som är möjligt vid konventionella felsökningssystem, är det väsentligt att välja storleken pâ kåpan med hänsyn till ovan nämnda förhållanden. f Det är tänkbart att välja kåpans storlek enligt den streckprickade linjen 13 så att 12 bränslepatroner 1 samtidigt kan kontrolleras. Den rektangulära formen hos linjen 13 är emellertid ofördelaktig när det gäller att upprätthålla balans, då förflyttning och placering av kåpan på den övre galler- plattan 10 blir svår att genomföra. b: 10 15 20 25 30 35 40 A f t' . 9 4-15 Detta beror på att provtagningsslangarna för kylmedel liksom slangarna för lufttillförsel förbundna med öppningen för lufttíllförsel sträcker sig uppåt och att kåpan har en rektangulär form. Detta problem kan övervinnas genom val av en kåpa med kvadratisk tvärsnittsform.

En överdrivet stor kåpa är svår att handha t.o.m. om den har kvadratisk tvärsnittsform. Antas exempelvis en kåpa som kan övertäcka 36 bränsleelement 1 placerade på den övre gallerplattan 10 och omfattande 9 häl (3 kolumner och 3 rader), blir kàpans vikt alltför stor för att den lätt skall kunna förflyttas av den existerande anordningen för utbyte av bränsle.

I detta fall skulle krävas en anordning för utbyte av bränsle med större format och effekt.

Uvervägandena enligt ovan har lett till slutsatsen att den kvadratiska kåpan företrädesvis bör vara så stor att den över- täcker 16 bränslepatroncr i 4 hål (Z kolumner och 2 rader) enligt den streckprickade linjen 15. I avsikt att förbättra kåpans stabilitet för att erhålla god jämvikt vid förflyttning, är en sammanhâllningsdel för provtagningsrören och ledningarna för tillförsel av gas fäst företrädesvis centralt vid kâpans övre yta.

Nedan beskrivs en anordning för att upptäcka fel hos bränslestavar, konstruerade i enlighet med en föredragen ut- föringsform av uppfinningen och med hänvisning till fig. 5 och 6.

Transportkåpan 16 som utgör anordningen för att upp- täcka fel på bränslestavar består av en kåpa 17, provtagnings- rör 20 och en sammanhällningsdel 23. Kåpan 17 har en övre platta 18 och sidoväggar 19 fästa vid den övre plattans 18 undre sida och bildar en rektangulär ärm eller cylinder med kvadratiskt tvärsnitt. Det finns 16 provtagningsrör 20. Varje provtagníngsrör 20 är fäst vid den övre plattan 18 hos till- hörande fästöppningar 21 anordnade på den övre plattan 18.

Fyra öppningar ZZ för tillförsel av luft är utbildade. i den övre plattan 18. Sammanhållningsdelen 23 är fäst vid mittdelen hos den övre plattans 18 övre yta och utgörs av en förstärkningsplatta 24, en stam 25 med korsformat tvärsnitt och en fästplatta 26 för rör. Förstärkningsplattan 24 och fäst- plattan 26 är fästa vid den undre resp. den övre änden av stammen ZS. Förstärkníngsplattan 24 är också fäst vid den övre 10 15 20 30 40 449 415 plattans Tš ovanyta. Ett handtag 27 är fäst på mittdelen av" fästplattans 26 ovanyta. Vid vart och ett av fästplattans 26 fyra hörn finns fyra pluggar 29 för provtagningsslangar och en plugg S2 för slangen för tillförsel av luft. Dessa pluggar är förlagda symmetriskt med avseende på den övre plattans 18 centrumlínje. Provtagningsslangarna 28 är fästa vid tillhörande provtagningsrör 20. Som framgår av fig. 5 och 6 är provtag- níngsslangarna 28 anordnade i fyra grupper med fyra slangar i varje och förbundna med de nedre ändarna hos pluggarna 29.

Vid pluggarnas 29 övre ändar är anslutna provtagningsslangar 30. Det finns således 16 provtagningsslangar 30 som är för- bundna med en anordning för provtagning av vatten installerad i den översta våningen hos byggnaden som hyser kärnreaktorn.

Var och en av slangarna 31 för tillförsel av luft är i sin ena ände förbunden med tillhörande öppning 22 för tillförsel av luft och med sin andra ände förbunden med den nedre änden av pluggen 32. Slangar 33 för lufttillförsel är i sina övre ändar anslutna till en icke visad blåsanordníng installerad på den översta våningen och i sina andra ändar förbundna med de övre ändarna hos tillhörande pluggar 32. Provtagningsslangarna 28 och slangarna 31 är förstärkta med skruvformade metall- trådar 34 för att motverka svängningar.

Kontrollen av bränslepatronerna för att upptäcka den felaktiga bränslestaven görs efter det att kärnreaktorn har stängts av. Efter avstängningen tas reaktorbehâllarens lock bort och kylvatten förs in i behållaren till en nivå nära reaktorbyggnadens översta våning. Bränslepatronerna 1 är införda i härden och deras undre delar är fästa vid en stöd- platta 35 som är fäst vid insidan av reaktorkärlet. Som fram- hâllíts tidigare mottas de övre änddelarna hos bränslepatronerna 1 av hålen 12 i den övre gallerplattan 10 och kvarhålls av denna.

Avståndet mellan kylvattnets yta och bränslepatronernas övre ändar är ungefär 15 m. Transportkåpan 16 grips vid sitt handtag 27 av griparen hos anordningen för utbyte av bränsle, förflyttas in i kylvattnet från reaktorbyggnadens översta våning och i sänks och förflyttas till ett läge övanför de 16 bränsle- patroner som skall kontrolleras. När transportkäpan 16 har förflyttats till detta läge, sänks den och placeras på det övre gallret 10. Vid detta tillstånd införs var och en av 16 prov- tagningsrör 20 in i tillhörande 16 bränslepatroner 1. Sedan m; lfi 10 25 30 40 1 C nu A O Å 1 w Å "\"T startas en fläkt 50 monterad pà den översta våningen för atf ' tillföra luft i transportkåpan lo genom slangarna 33, vilka är förbundna en luftficka med öppningarna 22. Den tillförda luften bildar 36 i transportkåpan 16.

När vattenytan 37 i transportkåpan 16 sänkts ett be- stämt stycke lägre än rörlâdans 6 övre ände, stoppas lufttill- förseln i transportkåpan 16. I detta tillstånd är bränsle- patronernas övre ändar isolerade från varandra av luftfickan 36.

Anordníngen är sedan avstängd i detta tillstånd under en bestämd tid. Om någon felaktig bränslestav 5 finns i bränsle- patronen 1, frigörs radioaktiva klyvningsprodukter, som I, Xe och Kr alstrade vid fissionen av uran-235 i bränslestaven 5, till utsidan av bränslestavcn S. De frigjorda klyvningsprodukterna sprids genom diffusion i bränslepatronens 1 kylvatten till den övre delen av kylvattnet.

Efter en bestämd tid startar en sugpump 51 installerad på den översta våningen och förbunden med provtagningsslangarna 30, för att uppsamla kylvatten från den övre änddelen av kyl- vatten. Vattnet sugs genom provtagningsslangarna 28 och 30 till ett kärl 52. Sedan uppmäts vattnets radíoaktivítet med hjälp av en givare 53. Om någon felaktig bränslestav 5 före- ligger, blir den radioaktiva nivån hög på grund av klyvnings- produkterna i provtagningsvattnet. Sedan görs en bedömning huruvida den kontrollerade bränslepatronen innehåller någon felaktig bräns-lestav s. v I den beskrivna utföringsformen är transportkâpan 16 kvadratisk och stor nog för att medge inspektion av 16 bränsle- patroner åt gängen. Transportkâpans stabilitet är därför för- bättrad för att förenkla handhavandet under förflyttningen och tiden som krävs för att kontrollera alla bränslepatroner i reaktorhärden förkortas starkt, vilket ökar manövrerings- hastigheten hos kärnreaktorn.

Det bör även framhållas, att eftersom provtagnings- slangarna och slangarna för lufttíllförscl är sammanhâllna och fixerade av delen 25, elimineras obalansen hos transportkåpan 16 orsakad av svängningar hos dessa slangar under förflytt- ningen. Därigenom híndras transportkâpan från att tippa.

Detta särdrag medger även omedelbar förflyttning av transport- kåpan 16, så att tiden som krävs för upptäckt av en felaktig 10 15 25 30 40 449 415 'ß bränslestav ytterligare förkortas, vilket ytterligare ökar »1' manövreringshastigheten hos reaktorn.

Pig. 7_och 8 visar en annan utföringsform av upp- finningen, där används samma hänvísningsbeteckningar som i den första utföringsformen. Denna andra utföringsform skiljer sig från den första endast i nedan särskilt angivna punkter.

Hos denna andra utföringsform bildas transportkápan 37 av en ytterkåpa 38, innerkâpa 41, provtagníngsrör 20, samman- hâllningsdelen 23 osv. Ytterkåpan har en kvadratisk övre platta 39 och sidoväggar 40 i form av en cylinder med kvadratiskt tvärsnitt, medan innerkåpan 41 omfattar en övre platta 42 och en cylindrisk sidovägg 43. De övre plattorna 39 och 42 är fästa vid de övre ändarna av respektive sidoväggar 40 och 43.

Sammanhâllningsdelens 23 förstärkningsplatta 24 är fäst på mitten av den övre plattans 39 övre yta.

Den övre plattan 39 är även försedd med fästöppningar 21 för provtagningsrör och öppningar 32 för lufttillförsel.

Ytterkåpan 38 innehåller 16 innerkäpor 41 som visas i fig. 8. Varje innerkåpa 41 mottar ett provtagningsrör 20.

En plattformad styrning 44 är fäst vid sidoväggens yttre yta hos varje kåpa 41. Styrningen 44 är anordnad i varje utrymme mellan närliggande innerkåpor 41.

Dessutom är en plattformad styrning 45 anordnad på var och en av innerkâporna 41.

För att upptäcka en felaktig bränslestav är de nedre ändarna hos ytterkåpan 38 och innerkäporna 41 förlagda vid den övre änden av den övre gallerplattan 10 och rörlådan 6. Bränsle- patronerna uppvisar olika expansion i längdriktningen beroende på läget av hränslepatronerna i reaktorhärden och graden av förbrukning. Eftersom innerkâporna 41 kan glida längs prev- tagningsrören 20, är emellertid alltid de nedre ändarna hos innerkâporna 41 i kontakt med de övre ändarna av röylndan 6, varigenom uppnås att bränslepatronerna hålls isolerade från varandra. Talet 46 anger ett stopp för att hindra innerkåpan 41 från att falla.

Den till ytterkäpan 38 tillförda luften strömmar in i innerkâpan 41 genom öppningar utbildade mellan de övre plattorna 42 och prevtagningsrörcn 20. De plattformade styrníngarna 44 medverkar till att noggrant positionera innerkåporna 44 för att säkerställa placeringen av innerkâporna i rörlådan 6. Varje 10 15 30 35 40 44-9 415 plattformad styrning 45 är anordnad att styra handtaget 27.1- hos bränslepatronen.

Manövreringen av anordníngen enligt denna utföríngs- form utförs väsentligen på samma sätt som vid den första ut- föríngsformen. Denna andra utföringsform har samma fördelar som utföringsformen visad i fig. 5.

Fig. 9 och 10 visar ännu en utföringsform av uppfin- ningen, där samma hänvisningsbeteckningar används som i de före- gående utföringsformerna. Beskrivningen tar därför fasta på skillnaderna.

Transportkâpan 47 har en ytterkåpa väsentligen identisk med den i fig. 7 men försedd med en korsformad skiljeplatta 48. Denna skiljeplatta 48 uppdelar utrymmet i ytterkåpan 38 i fyra små avdelningar, vilka var och en mottar en motsvarande innerkåpa 41. Därigenom kan innerkâporna 41 positíoncras med större noggrannhet än i utföringsformen enligt fig. 7.

Manövreringen av anordningen enligt denna utförings- form tillgår pä väsentligen samma sätt som hos de tidigare utföringsformerna. Dessutom uppnås en effekt motsvarande den i fig. 7.

Med hjälp av en sammanhållníngsdel liknande den i tidigare utföringsformer, är det möjligt att förbättra stabili- teten hos en transporthuv med rektangulärt tvärsnitt som visas av den streckprickade linjen 13 i fíg. 4.

Fastän ej visat i bifogade ritningar, är det möjligt att till transportkâpan fästa ledningar för tillförsel av varm- vatten, vilket visas i den amerikanska patentskriften 4 147 587.

Pig. 15 i denna patentskríft visar 16 stycken ledningar för till- försel av varmvatten, vilka är fästa vid kâpans 17 övre vägg hos transportkåpan 16. Dessa varmvattenledningar är fästa vid sammanhállningsdelen på kåpans 17 övre yta på samma sätt som provtagningsslangarna för kylmedel och slangarna för lufttill- försel.

Hos transportkâporna 37 och 47 enligt fig. 7 och 9, sträcker sig 16 varmvattenrör genom den övre väggen hos resp. ytterkåpor. Var och en av dessa 16 tillförsellcdníngar för varmvatten är införda i motsvarande innerkåpor. Varmvatten- ledníngarna är fästa vid sammanhållningsdelen på den övre ytan av yttcrkåpan. Fastsättningen av varmvattenledníngarna vid ytterkâpan tenderar att göra ytterkâpan instabil. Eftersom 10 15 449 415 w varmvattenledningarna är fästa vid sammanhâllníngsdelen, und*' viks emellertid denna instabilitct vid handhavandet.

Som framgår av den amerikanska patentskriften 4 147 S87 används dessa varmvattenledningar för att tillföra varmvatten i bränslepatrcnerna som skall kontrolleras. Varmvattnets temperatur är högre än temperaturen i bränslepatronerna.

Utströmningen av klyvningsprodukter från den felaktiga bränslestaven främjas av tíllförseln av varmvatten i bränsle- patronen. Till följd härav förkortas tiden som krävs för kontroll av bränslopatronerna och noggrannheten vid kontrollen för- bättras avsevärt.

Som ovan beskrivits förbättras enligt uppfinningen stabiliteten hos en apparat för att upptäcka fel på bränsle- stavar och tiden som krävs för upptäckt är avsevärt förkortad, vilket i kombination bidrar till att öka den hastighet med vilken kärnreaktorn kan manövreras. ÄFF.

Claims (2)

10 15 20 25 11 449 415 Eatentkrav

1. Pelaökningeanordning för bränslepatroner vilka i en kärnreaktor avger klyvningsprodukter till reaktorna kylmedel, innefattande en kapa som övertäcker de övre ändarna hos ett flertal bränslepatroner, vilka är monterade i reaktorne härd och vilka var och en innefattar ett flertal bränalestavar; med kåpan förbundna kylledningarör, vilka uppvisar ovan- ifràn och in i bränelepatronerna framakjutande öppna ändar; och med kåpan förbundna gastillförselrör, vilka mynnar in i det utrymme som avgränsas av kapane mot bränslepatronerna vän- da ytor; k ä n n e t e c k n a d av att innerkápor (41) är anordnade inuti kåpan (17); varje innerkåpa (41) är anordnad vid den övre änden av tillhörande bränelepatron (1) och avsedd att placeras på den- na; och att atyrorgan är anordnade för inbördes oberoende rörelser uppåt och nedåt av de individuella innerkàporna (41) relativt kåpan (17).

2. Anordning enligt krav 1, hoe vilken kåpan (17) över- täcker sexton bränelepatroner, k ä n n e t e c k n a d av att sexton innerkápor (41) är anordnade.