SE463284B - Saett foer drift av en kokvattenreaktor daer efter en driftsperiod en del styrstavar utbytes mot styrstavar med hoegre styrstavsvaerde - Google Patents

Description

4615 284 Vid utbyte av styrstavar ersättes i reaktorn vid utbytet befintliga styr- stavar enligt känd teknik med styrstavar med samma styrstavsvärde som det hos de befintliga i ursprungligt skick. Därigenom bibehåller man reaktorns beteende oförändrat.

Styrstavarna i en kokarreaktor binder en viss reaktivitetsmängd i reak- torn. Tillsammans med brännbara absorbatorer, t ex digadoliniumtrioxid, i bränslet erhålles för en given härd en minsta tillåten avstängningsmargi- nal. Om man vill åstadkomma längre bränslecykler, dvs längre driftstid mellan två bränslebyten, eller ett större energiuttag i reaktorn måste avstängningsmarginalen i en härd med befintliga styrstavar dimensioneras med ökad insats av brännbar absorbator. En sådan ökad insats medför reak- tivitetsförluster på grund av ökad restverkan hos den brännbara absorba- torn vid slutet av en bränslecykel, (såsom på grund av ökad halt av iso- toper av gadolinium med lågt absorptionstvärsnitt för neutroner). En ökad insats av brännbar absorbator möjliggör således större flexibilitet beträffande härdens uppbyggnad med reaktorbränsle men medför samtidigt ökade förluster på grund av restverkan hos neutronabsorbatorn.

Den föreliggande uppfinningen baserar sig på insikten att den ökade av- stängningsmarginal, som erfordras för längre bränslecykler eller för ett större energiuttag, kan åstadkommas utan att ovan beskrivna nackdel or- sakad av restverkan av ökad insats av neutronabsorbatorer uppträder.

Enligt uppfinningen uppnås det genom att en del i reaktorn befintliga styrstavar vid utbytet av styrstavar ersättes med styrstavar med ett högre styrstavsvärde än det ursprungliga styrstavsvärdet hos de vid utbytet i reaktorn befintliga styrstavarna, medan andra under reaktorns tidigare drift använda styrstavar behålles i reaktorn. Uppfinningen gör det möjligt att med ett begränsat antal styrstavar med högre styrstavsvärde åstadkomma samma driftsmässiga fördelar som om alla befintliga styrstavar skulle bytas ut mot sådana med högre styrstavsvärde. De bränslecykelvinster som därvid uppnås är mycket betydande.

Vad som kännetecknar den föreliggande uppfinningen framgår av patentkrav 1.

Styrstavsvärdet vid kall avställd reaktor hos de nyinsatta styrstavarna med det högre styrstavsvärdet är företrädesvis 10-20 X högre än det ur- sprungliga styrstavsvärdet hos de i reaktorn vid utbytet befintliga styr- ~ 3 463 284 stavarna. Med ursprungligt styrstavsvärde för en styrstav avses i denna patentansökan styrstavsvärdet hos en styrstav i icke använt tillstånd.

För att utnyttja uppfinningen till fullo sker utbytet av befintliga styr- stavar mot nya styrstavar med högre styrstavsvärden i styrstavsenheter endast i en central zon av reaktorhärden, som är belägen innanför en rand- zon, som sträcker sig runt reaktorhärden och som innehåller de längst ut i reaktorhärden i varje rad av styrstavsenheter belägna styrstavsenheterna.

Enligt en utföringsform av uppfinningen behållas styrstavar, som använts under föregående driftperiod i ett antal över reaktorhärdens centralzon fördelade styrstavsenheter, medan åtminstone styrstavarna i de intill varje sådan styrstavsenhet och i samma mot varandra vinkelräta rader som denna styrstavsenhet belägna styrstavsenheterna utbytes mot nya styrstavar med högre styrstavsvärden. Därvid kan i områden inom den centrala delen av reaktorhärden omfattande 3 x 3 styrstavsenheter under den tidigare drift- perioden använda styrstavar utbytas mot nya styrstavar med högre styr- stavsvärden i den i mitten belägna styrstavsenheten och i de fyra styr- stavsenheter som är belägna i samma mot varandra vinkelräta rader som denna i mitten belägna styrstavsenheten, medan under den tidigare drift- perioden använda styrstavar behållas i de fyra återstående styrstavs- enheterna. Utbytet av styrstavar utföres företrädesvis så att nya styr- stavar med högre styrstavsvärden anordnas i högst tre intill varandra anordnade styrstavsenheter i samma rad av styrstavsenheter.

Antalet under den tidigare driftperioden använda styrstavar som bytes ut mot nya styrstavar uppgår företrädesvis till 50-80 % av antalet styrstavar i reaktorhärdens centrala del.

Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av ett utförings- exempel under hänvisning till bifogade ritning, i vilken fig 1 visar ett horisontalt snitt av en del av en reaktorhärd för en lättvattenkokar- reaktor och fig 2 ett horisontalt snitt av en hel reaktorhärd schematiskt i mindre skala.

I fig 1 visas en liten del av ett horisontellt snitt av en reaktorhärd för en kokarreaktor med vertikala bränslepatroner. Snittet innehåller 9 hela bränslepatroner 10. Totala antalet bränslepatroner i ett helt tvärsnitt uppgår till flera hundra. Varje bränslepatron, t ex 10a, är uppbyggd av 463 284 ett knippe av 64 bränslestavar 11 i ett kvadratiskt gitter och av ett höljerör 12 av zirkaloy 4 med kvadratiskt tvärsnitt som omsluter bränsle- stavknippet. Stavarna hålls i sina lägen med icke visade distanshållare, s k spridare, placerade i lika delning mellan ej heller visade topp- och bottenplattor på bränslepatronen. Varje bränslestav består av ett antal cirkulärcylindriska kutsar av urandioxid som bränsle, staplade på varandra och inkapslade i ett kapslingsrör 13 av zirkaloy 2. Utrymmena 14 mellan fw bränslestavarna inom höljeröret genomströmmas av kylmedium, i det exempli- fierade fallet lätt vatten. Spalterna 15a och 15b mellan bränslepatronerna genomströmmas också med kylmedium av samma slag. De spalter 15b, där styr- stavar 16 kan införas, är i det illustrerade fallet bredare än de spalter 15a, där inga styrstavar finns. Tvärsnittet innehåller också neutronkällor 17 samt neutrondetektorer 18. En eller flera av bränslestavarna kan vara utbytt mot en icke energiproducerande stav. Sålunda skulle t ex staven 19 kunna vara utbytt mot en massiv eller vattenfylld stav av zirkaloy 2.

Bränslestavarna 20, 21, 22 och 23 är bärande bränslestavar och förankrade vid topp- och bottenplattor i bränslepatronen. Styrstavarna 16 har absor- batorblad 24, 25, 26 och 27 som bildar ett rätvinkligt kors. Styrstavs- korsets centrum är betecknat 28. Såsom framgår av figuren är bränslepatro- nerna 10 anordnade i ett symmetriskt gitter med varje bränslepatron ingå- ende i två mot varandra vinkelräta rader av bränslepatroner. Styrstavarna 16 är anordnade med vart och ett av sina blad mellan två i samma rad be- lägna bränslepatroner. Härigenom kan varje styrstav, t ex 16b, tillsammans med fyra omkring dess blad anordnade bränslepatroner, 10b, 10c, 10d och 10e, sägas bilda en enhet 30, tidigare benämnd styrstavsenhet, som i figu- ren är omgiven av en streckad linje. En styrstavsenhet har åtminstone i huvudsak kvadratiskt tvärsnitt och styrstavsenheterna är såsom också fram- går av figuren anordnade i ett symmetriskt gitter med varje styrstavsenhet ingående i två mot varandra vinkelräta rader av styrstavsenheter.

Fig 2 visar styrstavsenheterna i reaktorhärden samt ett antal separata bränslepatroner lb anordnade i ytterområden av härden. Styrstavsenheterna är illustrerade som ofyllda rutor i de positioner där vid styrstavs- bytet, styrstavar som använts vid den tidigare driftperioden anordnas och som fyllda rutor där under den tidigare driftperioden använda styrstavar ersättas med nya styrstavar med högre styrstavsvärde, i det exemplifierade fallet med 15 X högre styrstavsvärde vid kall avställd reaktor än det ur- sprungliga styrstavsvärdet hos de under den tidigare driftperioden använda styrstavarna. 463 284 I det exemplifierade fallet har utbytet av styrstavar mot nya styrstavar endast utförts i styrstavsenheter i en central zon 31 i reaktorhärden, som är belägen innanför en randzon 32, som sträcker sig runt reaktorhärden och som innehåller de längst ut i reaktorhärden i varje rad av styrstavsenhe- ter belägna styrstavsenheterna 30a.

Såsom framgår av figuren är efter styrstavsbytet ett antal styrstavsenhe- ter (ofyllda rutor) som använts under den tidigare driftperioden fördelade över den centrala zonen. Det framgår också att styrstavarna i de intill varje sådan styrstavsenhet, t ex i enheten 30b, och i samma mot varandra vinkelräta rader som denna styrstavsenhet belägna styrstavsenheter, t ex 300, 30d, 30e och 30f, utgöres av styrstavsenheter med högre styrstavsvär- den.

Av det i fig 2 exemplifierade fallet framgår också att reaktorhärden inne- håller områden inom den centrala zonen omfattande 3 x 3 styrstavsenheter, t ex enheterna 30g, 30h, 30i, 30j, 30k, 301, 30m, 30n och 300, där under den tidigare driftperioden använda styrstavar är utbytta mot nya styrsta- var med högre styrstavsvärden i den i mitten belägna styrstavsenheten, dvs i enheten 30g, och i de fyra styrstaavsenheter, dvs i enheterna 30h, 30i, 30j och 30k som är belägna i samma, mot varandra vinkelräta rader som denna i mitten belägna styrstavsenheten, medan under den tidigare drift- perioden använda styrstavar användes i de fyra återstående styrstavsenhe- terna, dvs i enheterna 301, 30m, 30n och 300.

Nya styrstavar med högre styrstavsvärden är anordnade i högst tre intill varandra anordnade styrstavsenheter, t ex i enheterna 30g, 30h och 30i, i samma rad av styrstavsenheter i den centrala zonen 31.

I det i fig 2 illustrerade fallet är 47 % av det totala antalet i reaktor- härden ingående styrstavar och 63 K av det i den centrala zonen av reak- torhärden ingående styrstavar utbytta mot nya styrstavar med högre styr- stavsvärde.

Claims (7)

465 284 PATENTKRAV

1. Sätt för drift av en lättvattenkokarreaktor med en härd innehållande ett flertal vertikala bränslepatroner (10) med åtminstone i huvudsak kvadratiskt tvärsnitt, som var och en består av ett av ett höljerör (12) , omslutet knippe av bränslestavar (ll), och ett flertal styrstavar (16), som var och en omfattar fyra vertikala blad (ZÄ, 25, 26, 27) med neutron- ß» absorbator, vilka bildar ett rätvinkligt kors, varvid bränslepatronerna är anordnade i ett symmetriskt gitter med varje bränslepatron ingående i två mot varandra vinkelräta rader av bränslepatroner och styrstavarna är anordnade med vart och ett av sina blad mellan två i samma rad belägna bränslepatroner, så att varje styrstav (16b) tillsammans med fyra omkring dess blad anordnade bränslepatroner (10b, 10c, l0d, 10e) bildar en enhet, styrstavsenhet (30, 30a-o), med åtminstone i huvudsak kvadratiskt tvär- snitt och styrstavsenheterna är anordnade i ett symmetriskt gitter med varje styrstavsenhet ingående i två mot varandra vinkelräta rader av styr- stavsenheter, k ä n n e t e c k n a t därav, att vid utbyte efter en driftperiod för reaktorn av vid utbytet i reaktorn befintliga och under driftperioden använda styrstavar mot nya styrstavar anordnas i en del styrstavsenheter styrstavar med ett styrstavsvärde, som vid kall avställd 'reaktor är minst 6 Z högre än det ursprungliga styrstavsvärdet hos de vid utbytet i reaktorn befintliga och under driftperioden använda styrstavarna så att av reaktorhärdens totala antal styrstavar efter utbytet 40-60 X ut- göres av styrstavar med det högre styrstavsvärdet, medan i andra styr- stavsenheter användes styrstavar som använts i reaktorn under driftperio- den.

2. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att vid kall avställd reaktor är styrstavsvärdet hos de nya styrstavarna med det högre styrstavsvärdet 10-20 Z högre än det ursprungliga styrstavsvärdet hos de vid utbytet i reaktorn befintliga och under driftperioden använda styrstavarna.

3. Sätt enligt något av patentkraven 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att utbytet av styrstavar mot nya styrstavar med högre styrstavs- värde sker i styrstavsenheter i en central zon (31) av reaktorhärden, som är belägen innanför en randzon (32) som sträcker sig runt reaktorhärden och som innehåller de längst ut i reaktorhärden i varje rad av styrstavs- enheter belägna styrstavsenheterna (30a). LE-éšš 284

4. Sätt enligt något av patentkraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t därav, att i ett antal över reaktorhärdens centrala zon fördelade styr- stavsenheter (30b) användes styrstavar som använts i reaktorn under driftperioden och att åtminstone styrstavarna i de intill varje sådan styrstavsenhet och i samma mot varandra vinkelräta rader som denna styr- stavsenhet belägna styrstavsenheterna (30c, 30d, 30e och 30f) utbytes mot nya styrstavar med högre styrstavsvärde.

5. Sätt enligt något av'patentkraven 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a t därav, att i områden inom den centrala zonen (31) av reaktorhärden omfatt- ande 3 x 3 styrstavsenheter (30g, 30h, 30i, 30j, 30k, 301, 30m, 30n och 300) utbytes under driftperioden använda styrstavar mot nya styrstavar med högre styrstavsvärde i den i mitten belägna styrstavsenheten (30g) och i de fyra styrstavsenheter (30h, 30i, 30j och 30k) som är belägna i samma mot varandra vinkelräta rader som denna i mitten belägna styrstavsenheten, medan under driftperioden använda styrstavar användes i de fyra återstå- ende styrstavsenheterna (301, 30m, 30n och 300).

6. Sätt enligt något av patentkraven 3-5, k ä n n e t e c k n a t därav, att vid utbytet av styrstavar anordnas nya styrstavar med högre styrstavsvärden i högst tre intill varandra anordnade styrstavsenheter (30g, 30h, 30i) i samma rad av styrstavsenheter.

7. Sätt enligt något av patentkraven 3-6, k ä n n e t e c k n a t därav, att av under driftperioden använda styrstavar utbytes 50-80 % av det antalet styrstavar i reaktorhärdens centrala del mot nya styrstavar med högre styrstavsvärde.