SE454823B - Spridare for sammanhallning och fixering av brenslestavar i en brenslepatron till en kernreaktor - Google Patents

Description

454 823 _ 2 niumlegering har mekanisk styrka och litet neutroninfângningstvdrsnitt och har därför liten inverkan på neutronflödet, men kan oftast ej göras till- räckligt tunna för litet strömningsmotstánd. Fjäderelementen 1 en nickel- baslegering, exempelvis Inconel, har god mekanisk styrka och ger med sin tunnhet ett litet strömningsmotstånd men påverkar med sitt relativt stora neutroninfångningstvärsnitt neutronflödet i spridaren. Hänsyn måste också tas till olikheter i bestràlningstillvëxten hos strukturelementen och fjäderelementen.

'I-T RanoGöaaLsa Föa UPPFINNINGEN För att med god mekanisk stabilitet få ett lågt tryckfall över en spridare av bimetalltyp med yttre och inre strukturelement och fjäderelement anord- nade i ett Äxß-gitter¿ har de inre strukturelementen anordnats riktade mot varandra bildande en korsform. Detta medför att utrymmena begränsade av de yttre strukturelementen och de inre strukturelementen får ett i huvudsak likformigt tvärsnitt med plats för fyra brënslestavar åtskilda av ett korsformatrfjäderelement i varje delutrymme. Strukturelementen i zirko- niumlegering måste av materialskäl göras av relativt tjock plåt, eirka 0,7 mm, medan fjäderelementen i en nickelbaslegering kan göras av relativt tunn plåt, cirka 0,2 mm. Med en spridare enligt ovan fås ett litet inre strömningsmotstànd i jämförelse med förhållandet i en konventionell spri- dare av bimetalltyp pà grund av att en mindre del av den inre strukturen upptas av de inre strukturelementen med den grövre plåten.

FIGURBESKRIVNING Figur 1 visar en bimetallspridare med ett Äxü-gitter ovanifrån med struk- turelement och fjäderelement. Figur 2 visar samma bimetallspridare från sidan. Figur 3 visar ett fjäderelement ovanifràn. Figur 4 visar samma fjäderelement från sidan.

BESKRIVNING AV ETT UTFÖRINGSEXEMPEL En bimetallspridare består huvudsakligen av strukturelement i en zirko- niumlegering och fjäderelement i en nickelbaslegering. Strukturelementen 1, 2, som utgör den fasta strukturen, kan exempelvis vara gjorda av de under handelsnamnen Zircaloy 2 eller Zircaloy Ä kända, zirkoniumbaserade legeringarna. vilkas innehåll av legeringsämnen ligger inom gränserna h 3 454 823 1,2-1.7 X för tenn, 0,07-0,24 X för järn, 0,05-0,15 X för krom, 0,00-0,08 X för nickel; 0,09-0.16 X för syre, resten zirkonium och i zirkonium av reaktorkvalitet normalt förekommande föroreningar. Zircaloy 2 innehåller 1,2-1.7 Z tenn. 0,07-0,20 X järn. 0.05-0.5 1 krom, 0,03-0.08 X nickel och o,o9-o.16 x syre. zn-caiøy 14 inneaalier 1.2-1,7 x tenn, o.18-o,2l: x järn, 0,07-0,13 X krom och 0,09-0.16 Z syre. Samtliga angivna procent avser här viktprocent. Fjäderelementen 3. som utgör den fjädrande och fixerande delen av spridaren, kan exempelvis vara gjorda av Inconel, en nickelbas- legering innehållande 77 X nickel, 15 1 krom och 7 Z järn. Bimetall- spridaren bildar med sina strukturelement 1, 2 en fast struktur till vilken fjäderelementen 3 är fast förbundna. Spridaren enligt uppfinningen kan med sina strukturelement 1, 2 och fjäderelement 3 tillsammans bilda ett Äxü-gitter. Strukturelementen 1 bildar där en väsentligen kvadratisk ram. till vilken korsvis anordnade inneslutna strukturelement 2 är för- bundna. I varje delutrymme är insatta fastförbundna fjäderelement 3.

Tillsammans bildar då strukturelementen och fjäderelementen ett rutnät med plats för sammanhållning och fixering av 16 bränslestavar i en bränsle- patron, där varje bränslestav är omgiven av både strukturelement och fjäderelement.

I figurerna 1 och 2 visas närmare hur en spridare av bimetalltyp för sammanhållning och fixering av bärnslestavar i en bränslepatron till en kërnreaktor är uppbyggd av yttre och inre strukturelement 1, 2 och fjäderelement 3 anordnade i ett Äxü-gitter. För att minska tryckfallet över spridaren har de inre strukturelementen anordnats så att så liten del som möjligt av strömningstvärsnittet blockeras av dessa. Strukturelementen 1, 2 har stansats ur ett bandformigt plàtmaterial av en zirkoniumlegering, vilket material av materialskäl dock måste göras av relativt tjock plåt, cirka 0,7 mm. Det bandformiga plåtmaterialet har först genom exempelvis stansning försetts med öppningar 4, varvid bildats parallellt anordnade längsgående övre och undre band 5, 6 med mellanstycken 7 delvis omgivna av nämnda öppningar Ä. Därefter har bandmaterialet vidare försetts med tvär- gående slitsar 8 i banden. urtag 9 i mellanstyckena. utbuktningar/vårtor och mcthàll ll i banden. Slitsarna 8 är till för de inre och yttre strukturelementens förbindning. Urtagen 9 är till för fjäderelementens 3 fastsättning. Utbuktningarna/vártorna 10 och mothållen ll är anordnade så att de tillsammans med fjäderelementen 3 kan fixera de instuckna bränsle- stavarnas position i spridaren. De yttre strukturelementen har sedan bildats genom att de längsgående banden 5. 6 förbundna med mellanstycken 7 454 823 u har kapats. vikta och förbundits till tvâ väsentligen kvadratiska ramar förbundna med nämnda mellanstycken 7. De inre strukturelementen 2 har bildats genom att längsgående band förbundna med mellanstycken har kapats 1 lämpliga längder och därefter förbundits korsvis. Ena änden 12 av ett inre första strukturelement är vinkelrätt förbunden med en första sida av det yttre strukturelementet. I centrum 13 är det inre första struktur- elementet förbundet med det andra inre strukturelementet i en korsform. På detta sätt bildar de yttre och inre strukturelementen 1, 2 tillsammans fyra avgränsade likformiga yttre delområden lä med ett väsentligen kvadra- tiskt tvärsnitt. De sammansatta inre strukturelementen 2 är med sina fria ändar förbundna med.de yttre strukturelementen i slitsarna 8.

Fjäderelementen i figur 3 och 4, som kan vara gjorda av en nickelbas- legering exempelvis Inconel, kan göras av relativt tunn plåt, cirka 0,2 mm, med god mekanisk styrka och litet strömningsmotstånd. Fjäderelementen består huvudsakligen av parvis sammansatta àtskilda'fjäderband 15, vilka i sina ytterändar 16, 17 förbundits och där mittdelen 18 av fjäderbanden har getts en konvex form för att fjädrande trycka mot de i spridaren sedan instuckna bränslestavarna. De parvis sammansatta fjäderbanden är tillsam- mans sammansatta att hilda ett korsformat fjäderelement 3. Med denna kon- struktion av fjäderelement är det möjligt att i delomràdena av spridaren tillsammans med de inre och yttre strukturelementen sammanhålla och fixera fyra bränslestavar. Fjäderelementen 3 är med sina fria ändar 16 förbundna med de inre strukturelementen och med de yttre strukturelementen i urtagen 9.

Under exempelvis transport av bränsle kan fjäderelementen utsättas för en stötbelastning, vilken skulle kunna medföra en plastisk deformation av fjäderelementen. För att kunna motverka mekanisk påkänning på grund av exempelvis stötbelastning är de parvis sammansatta men delvis åtskilda fjäderbanden 15 i fjäderelementen 3 mellan sina ändförbindningar 16, 17 tillräckligt åtskilda fràn.varandra för att kunna bilda ett största avstånd, vilket tillåter att fjäderbanden under mekanisk yttre påverkan bara kan deformeras elastiskt, inom det elastiska deformationsomrâdet, innan ett stödområde kring mittdelen 18 på ena fjäderbandet när motsvar- ande mittdels stödområde 18 på det motsatta andra fjäderbandet. På så sätt kommer fjäderbanden 15 bara att kunna deformeras inom det elastiska områ- det, vilket medför att ingen kvarvarande formförändring uppstår (plastisk deformation). Det största avståndet mellan fjäderbanden är mindre än det elastiska deformationsomràdet för ett fjäderband. ann,-

Claims (9)

5 454 823 I varje cell i gittret kommer en bränslestav att i vardera övre och undre delen av strukturelementen vila mot minst tvâ utbuktningar/vårtor 10 eller två mothâll ll och att i mittdelen vila mot minst två fjäderelement. Med denna typ av spridare är det möjligt att sammanhålla och fixera 16 bränslestavar och att få ett lågt tryckfall utan att nämnvärt försämra den mekaniska styrkan 1 spridaren. Det inre strömningsmotständet har relativt sett minskats genom användandet av de parvis sammansatta korsformade fjäderelementen och genom att så liten del som möjligt av strömnings- tvärsnittet blockeras av strukturelementen. I de olika delutrymmena lü är de korsvis sammansatta fjäderelementen 3 nivåförskjutna i förhållande till varandra för enkel fastsättning i strukturelementen. Fjäderelementen kan tillverkas av långa profilerade fjäderband, vilka sammanförts och förbundits parvis. För bildandet av korsformen har fjäderbanden också förbundits med tvärgàende. parvis för- bundna fjäderband. Tillsammans bildar fjäderelementen då en korsform, där varje armkors består av parvis förbundna fjäderband i ett gemensamt kors- centrum. PATENTKRAV

1. Spridare för sammanhållning och fixering av bränslestavar i en bränslepatron till en kärnreaktor innefattande fjäderelement bestående av fjäderband och yttre och inre strukturelement bestående av parallellt anordnade band, förbundna med mellanstycken bildande tillsammans en väsentligen yttre kvadratisk ram till inre strukturelement och fjäder- element i ett gitter. k ä n n e t e c k n a d a v att de inre struktur- elementen (2) är korsvis förbundna med varandra och förbundna med de yttre strukturelementen (1) bildande fyra väsentligen likformiga delutrymmen (lå) med plats för av korsformiga fjäderelement (3) åtskilda bränslesta- Val' .

2. Spridare enligt patentkrav 1. k ä n n e t e c k n a d a v att fjäderelementen (3) är uppbyggda av parvis förbundna fjäderband (15) sam- mansatta med tvärgàende, parvis förbundna fjäderband för bildandet av en korsform, där varje armkors i sig består av två väsentligen samverkande fjäderband (15) förbundna med varandra i ytteranden (16) och i korscentrum (17)- 454 323 6

3. Spridare enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att de korsvis sammansatta fjäderelementen (3) är i förhållande till varandra anordnade nivåförskjutet fastsatta i strukturelementen (1, 2).

4. ”Spridare enligt patentkrav 2. k ä n n e t e c k n and_ a v att i fjäderelementen (3) är de parvis anordnade fjäderbanden (15) i varje armkors åtskilda mellan sina yttre förbindelsepunkter (16, 17) med ett största avstånd, vilket är mindre än det elastiska deformationsomràdet för ett fjaaerbana (15) _ i

5. -Spridare enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att de yttre och inre strukturelementen (1, 2) har framställts av ett bandformigt material, vilket genom exempelvis stansning försetts med slitsar (8), urtag (9) och intermittenta öppningar (4) åtskilda av mellanstycken (7) definierande två väsentligen parallella övre och undre band (5, 6), i vilka även formats vàrtor (10) och mothåll (11).

6. Spridare enligt patentkav 5, k ä n n e t e c k n a d a v att de yttre strukturelementen (1) bildats genom att det bandformade materialet vikts och förbundits för bildandet av ett yttre ramformat strukturelement med väsentligen kvadratiskt tvärsnitt.

7. Spridare enligt något av föregående patentkrav, k ä,n n e t e c k - n a d a v att de inre korsvis sammansatta strukturelementen (2) till- sammans med de yttre strukturelementen (1) och de korsformade fjäder- elementen (3) ger plats åt 16 bränslestavar med 4 bränslestavar i varje delutrymme (lfl).

8. Spridare enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k - n a d a v att strukturelementen (1. 2) är gjorda av en zirkoniumlege- ring.-

9. Spridare enligt nagot av föregående patentkrav. k ä n n e t e c k - n a d a v att fjäderelementen (3) är gjorda av en nickelbaslegering.