SE463586B - Reglerstav foer kaernreaktor, foersedd med en anordning foer aastadkommande av stoerre motstaand mot roerelse i en foersta riktning aen i en andra riktning - Google Patents

Description

465 586 2 strävar att driva reglerstaven nedåt och ut ur härden, är en hastighetshämmare av större effektivitet, för att kompen- sera för reglerstavens större nedàtriktade kraft, önskvärd.

Det är vidare önskvärt, att själva den hastighetshäm- mande anordningens vikt reduceras, så att därigenom den to- tala viktökningen av reglerstaven minimeras. Minimeringen av vikten är en betydelsefull faktor, eftersom nödstoppsti- den (den tid som erfordras för införande av en reglerstav i härden) är en funktion av reglerstavens totalvikt.

Uppfinningen syftar sålunda till att erbjuda en regler- stav med en hastighetshämmande anordning av förhöjd effekti- vitet. Anordningen skall vidare ha förminskad vikt.

Dessa och andra syften nås medelst en reglerstav med en anordning för åstadkommande av större motstånd mot rörelse genom fluid i en första riktning än i en andra riktning en- ligt patentkraven.

Uppfinningen förklaras närmare i det följande med hän- visning till bifogade ritningar.

Fig. 1 är en sidovy, som med vissa delar bortbrutna och delvis i snitt visar en utföringsform enligt uppfinning- en av en hastighetshämmande anordning anbragt vid en regler- stavs drivnav, fig. 2 visar ett snitt genom utföringsformen enligt fig. 1 i planet 2-2, _ fig. 3 ett annat snitt genom utföringsformen enligt fig. 1 i planet 3-3, fig. 4 en sidovy, som med vissa delar bortbrutna och delvis i snitt visar ännu en utföringsform av hastighetshäm- maren, fig. 5 visar ett snitt genom utföringsformen enligt fig. 4 i planet 5-5, fig. 6 ett annat snitt genom utföringsformen enligt fig. 4 i planet 6-6, och fig. 7 är en sidovy, som med vissa delar bortbrutna och delvis i snitt visar en modifikation av utföringsfor- men enligt fig. 4-6.

En första utföringsform av uppfinningen visas i sido- 3 463 586 vy i fig. 1 och i snittvyer i fi1. 2 och 3.

En reglerstav 11 i ett hus eller styrrör 12 är kors- formig och har fyra i sidled förlöpande vingar 13, som innehåller en lämplig neutronabsorbator, exempelvis bor och/eller hafnium. Sådana reglerstavar och deras användning i en reaktorhärd diskuteras utförligare i ovannämnda ameri- kanska patentskrift 3 397 759.

Förlängningar 14 på vingarnas 13 nedre ändar är fästa vid ett rörformigtreglerstavdrivnav 16. En kopplingshylsa 17 är fäst vid navets 16 nedre ände och passar till samt är frigöringsbart förbundet med kopplingsfingrar 18, som är ut- formade i övre änden av en reglerstavdrivkolv eller -axel 19 i en drivcylinder 21.

Styrrörets 12 nedre ände 22 är förbunden med drivcylin- derns 21 övre ände, så att en fluidinnehållande kammare 23 bildats. Kammaren 23 är fylld med reaktorns kylmedelsfluid, exempelvis vatten, som sålunda utgör fluidmediet. För full- ständighetens skull visas en tätning 24 mellan den rörliga drivaxeln 19 och den stationära drivcylindern 21, även om reglerstavmekanismen kan utformas på olika sätt och fluid- tätningen i själva verket kan vara placerad annorstädes i drivanordningen. Såsom nämnts tidigare visas en lämplig reglerstavdrivanordning i den amerikanska patentskriften 3 020 887.

Anordningen enligt uppfinningen innefattar åtminstone ett toroidiskt format element och ett därmed förbundet par av blad (eller deras motsvarigheter) för riktande av en ström eller stråle av fluid mot elementets undersida eller nedre sida vid rörelse nedåt genom fluiden.

Tre sådana e *ment 26, 27 och 28 visas i fig. 1 på avstånd från vara. ra och koaxiellt placerade kring navet 16. Elementen 26 c 1 27 är anbragta vid navet 16 medelst ett flertal radiell: förlöpande liv 29 (fig. 2), medan elementet 28 är utformat i ett stycke med navet 16.

Elementets 26-28 övre sidor är utformade med en jämn, i huvudsak konisk, "strömlinjeformad" övre yta 31 för mini- mering av motståndet mot rörelse uppåt genom fluiden. Var- 463 586 4 je elements 26 nedre sida eller undersida är utformad med ett ringformigt spår 32, 33, 34, som vart och ett erbjuder en konkav yta. .

Ett par av från varandra skilda blad 36 och 37 är placerat under vart och ett av elementen 26 och 27 och . konvergerar i riktning uppåt samt bildar ett ringformigt munstycke för riktande av en fluidström med förhöjd hastig- het mot tillhörande elements 26 och 27 ringformiga spår 32 och 33 under rörelsen nedåt genom fluiden. Detta ökar i hög grad fluidens turbulens, då den rör sig från ett läge under till läge över den hastighetshämmande konstruk- tionen och ökar därmed motståndet mot snabb rörelse nedåt.

Ett enda blad 38 är förbundet med elementet 28 och bil- dar tillsammans med en förstorad del 39 av navet 16 ett ringformigt munstycke för riktande av fluid mot spåret 34.

Såsom visas i fig. 3 är bladen 36-38 anbragta vid navet 16 medelst ett flertal radiella liv 41. Liven 41 kan lämpligen förses med rullar 42 vid sina ytterändar för be- röring med styrrörets 12 innervägg för centrering och styr- ning av navet 16 i röret.

En annan utföringsform visas i fig. 4, 5 och 6. Vid den- na utföringsform är ett enda, relativt stort, toroidiskt format element 126 koaxiellt placerat kring ett nav 116 och bäres av detta medelst ett flertal radiella liv 129 (fig.

). Detta arrangemang ger en inre fluidpassage 43 mellan elementet 126 och navet 116 och en yttre fluidpassage 44 mellan elementet 126 och styrrörets innervägg. Navet 116 kan vara rörformigt, och elementet 126 kan vara ihåligt för minskande av vikten.

Elementets 126 övre sida har en jämn, i huvudsak ko- nisk,övre yta 131 för minimering av motståndet mot rörel- 0 sen genom fluiden i riktningen uppåt. Vid denna utförings- form är elementets 126 nedre sida eller undersida utformad med intill varandra varande inre och yttre spår 46 och 47.

Under elementet 126 finnes från varandra skilda inre och yttre ringformiga blad 48 och 49. Det inre bladet 48 är vinklat uppåt mot spåret 46, varvid dess yttre kant i 465 586 huvudsak vertikalt är i linje med spårets 46 centrum, medan det yttre bladet 49 är vinklat uppåt mot spåret 47, varvid dess inre kant i huvudsak vertikalt är i linje med spårets 47 mitt.

Sålunda bildar bladen 48 och 49 ett ringformigt mun- stycke för riktande av en fluidström med förhöjd hastighet mot spårens 46 och 47 gemensamma kant 51 under rörelsen nedåt. Detta ökar i hög grad turbulensen i fluidens ström- ning uppåt genom passagerna 43 och 44, vilket medför ökat motstånd mot rörelsen nedåt.

Bladen 48 och 49 bäres av ett flertal radiella liv 141, som är anbragta vid navet 116 såsom visas i fig. 6.

Liven 141 kan lämpligen vara försedda med rullar 42 vid ytterändarna för beröring med styrrörets 12 innervägg för centrering och styrning av navet 16 i röret.

En modifikation av utföringsformen enligt fig. 4-6 visas i fig. 7. Vid denna modifikation har ett toroidiskt format element 226 en liknande jämn, i huvudsak konisk, övre yta 131, medan elementets 226 nedre sida eller under- sida är utformad såsom en konkav yta, som bildar ett enc spår 246. De från varandra skilda inre och yttre, ringfc miga bladen 48 och 49 riktar sålunda en fluidström mot spårets 246 mitt under rörelsen nedåt genom fluidmediet, vilket i hög grad ökar turbulensen i fluidens suimming1mm genom passagerna 43 och 44, så att sålunda motståndet mc rörelsen nedåt ökar.

Konstruktionen enligt utföringsformen enligt fig. 7 har en vikt av ungefär 14,7 kg, medan den tidigare kända konstruktion, som visas i den amerikanska patentskriftens 3 397 759 fig. 7, har en vikt av 23,8 kg. Konstruktionen enligt uppfinningen innebär sålunda en viktsbesparing av ungefär 9 kg.

En typisk reglerstav, som innehåller 84 stavar fyllda med borkarbid (B4C) och försedda med konstruktionen enligt den amerikanska patentskriftens 3 397 759 fig. 7, har en vikt av ungefär 101 kg. Om tolv av de borkarbidfyllda sta- varna ersättes med stavar av hafniummetall ökar vikten till 463 586 6 ungefär 109 kg.

Om den tidigare kända anordningen ersättes med anord- ningen enligt föreliggande ansökans fig. 7, får reglersta- ven med tolv hafniumstavar och 72 borfyllda stavar en vikt av ungefär 100 kg.

Sålunda tillåter användningen av anordningen enligt uppfinningen att ungefär 14% av reglerstavens neutronabsor- batormaterial är av hafnium av lång livslängd (ehuru tyngre), medan i huvudsak samma reglerstavvikt bibehålles. Detta ger den betydelsefulla fördelen, att nödstoppsprestanda (möjligheten att snabbt införa reglerstavarna i härden för avstängning av reaktorn) bibehålles.

Anordningen enligt uppfinningen är icke endast lättare än den tidigare kända anordningen, utan är även dess effek- tivitet vad gäller att begränsa hastigheten vid fritt fall bättre.

Vid prov i vatten med fritt fall vid en temperatur av 288OC hade en reglerstav med anordningen enligt fig. 7 i den amerikanska patentskriften 3 397 759 och av en vikt av 86 kg en fallhastighet av ungefär 0,835 m per sekund.

I motsats härtill hade en reglerstav med anordningen enligt fig. 7 enligt uppfinningen och av en vikt av unge- fär 124 kg en fallhastighet av ungefär 0,70 m per sekund.

Anordningen enligt uppfinningen ger sålunda en lägre fall- hastighet med en reglerstav, som är 38 kg tyngre.

Claims (5)

7 465 586 ÛATENTKRAV

1. Reglerstav (11) för kärnreaktor, försedd med en anord- ning för åstadkommande av större motstånd mot rörelse genom fluid i en första riktning än i en andra riktning, vilken reglerstav är försedd med ett drivnav (16, 116), som är an- bragt vid och sträcker sig från reglerstavens ena ände, fö- reträdesvis dess nedre ände, k ä n n e t e c k n a d av åtminstone ett toroidiskt format element (26, 27, 126, 226), som är skilt från och är koaxiellt med navet (16, 116) samt är anbragt vid detta medelst ett flertal från varandra skil- da, radiella liv (29, 129), varigenom en ringformig passage (43) för fluid erhållits mellan navet och varje toroidiskt element, vart och ett av vilka elements mot reglerstaven vända sida har en jämn, axiellt i huvudsak konisk yta (31, 131), medan den från reglerstaven vända sidan är utformad med åtminstone en konkav yta, som vardera bildar ett enda ringformigt spår (32, 33, 46, 47, 246), dels för varje toroidiskt element ett radiellt inre och ett radiellt §;tre ringformigt blad (36, 37, 48, 49), vilka blad är skilda radiellt från varandra och axiellt frin det toroidiska ele- mentet, är belägna på dettas från reglerstaven vända sioa, är placerade koaxiellt kring och skilda från navet samt är anbragta vid detta medelst ett flertal från varandra skil- da, radiella liv (41), varigenom en ringformig passage för fluid erhållits mellan navet och varje blad, som vart och ett är vinklat mot det toroidiska elementet på så sätt, att det radiellt inre bladets radiellt yttre kant befinner sig axiellt närmare det toroidiska elementet än dess radiellt inre kant, och det radiellt yttre bladets radiellt inre kant axiellt befinner sig närmare det toroidiska elemen- tet än dess radiellt yttre kant, varigenom då reglerstaven rör sig i fluiden i drivnavets riktning, paret eller paren av inre och yttre blad mot respektive tillhörande toroidiska elements spår riktar en ström av turbulent fluid, så att då re erstaven förflyttas i navsts riktning dess rörelse erbju- d större motstånd än då den füílyttas i den motsatta rikt- 465 5se_ ß ningen.

2. Reglerstav enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- n a d av att nämnda anordning omslutes av ett rörformigt, fluid inneslutande hus (12), som tillsammans med det toroi- diska elementets (256, 27, 126, 226) radiellt yttre kant begränsar en ringformig fluidpassage (44).

3. Reglerstav enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k- n a d av att de radiella liv (41), vid vilka bladen (36, 37, 48, 49) är anbragta, vid sina ändar är försedda med rullar (42) för beröring med husets (12) innervägg för centrering och styrning av navet (16, 116) i huset.

4. Reglerstav enligt något av de föregående patent- kraven, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda anordning innefattar ett toroidiskt element (126) med två av tvâ in- till varandra anordnade konkava ytor bildade radiellt inre och yttre spår (46, 47), samt att i det elementet tillhöran- de paret av blad (48, 49) är det inre bladets (48) ytter- kant i huvudsak i linje med det inre spårets (46) mittlinje och det yttre bladets (49) innerkant i huvudsak i linje med det yttre spårets (47) mittlinje.

5. Reglerstav enligt något av de föregående patentkra- ven, k ä n n e t e c k n a d av att i en förstorad del (39) av navet (16) är utformat ett nedåt mynnande, ringfor- migt spår (34), samt att ett blad (38) är anordnat att rikta en ringformig fluidstråle in i spåret, då nämnda anordning rör sig nedåt i det flytande mediet. Is