SE464841B - Braensleaggregat foer en kaernreaktor - Google Patents

Description

464 841 2 längd på några meter, en diameter på i storleksordningen 12 millimeter och separerade med mellanrum på i storleksord- ningen någon eller några millimeter. För att upprätthålla tillräckligt kylmedelsflöde förbi bränslestavarna är det vik- tift att bränslestavarna upprätthålles i fixa positioner på konstanta avstånd från varandra, och att hindra dem från att böjas och vibrera under drift av reaktorn. Ett antal distans- element för bränslestavarna placeras på avstånd från varandra längs bränsleaggregatets längd för detta ändamål. Sådana dis- tanselement visas exempelvis i amerikanska patentet US-4 508 679 (B. Matzner et al).

I en typisk KR är bränsleaggregaten placerade på avstånd från varandra, exempelvis såsom visas i det amerikanska patentet US-3 802 995 (J. R. Fritz et al). Därigenom lämnas gap eller ïsï mellan bränsleaggregaten vilka fylls med relativt »Li vatten-moderator. Således exponeras de periferia bränsle- stavarna i bränsleaggregaten för neutroner med relativt låg termisk energi, vilka med större sannolikhet kommer att för- orsaka klyvning i bränslet, medan bränslestavarna i bränsle- aggregatens inre regioner exponeras för neutroner med högre termisk energi. Även kokning i den övre delen av kokarreaktorns härd reducerar neutronmodereringen i bränsleaggregatens övre regioner.

Eftersom de exponeras för en relativt sett större mängd ter- miska lågenergineutroner, tenderar de perifert belägna bräns- lestavarna att alstra relativt sett mer energi och har således högre värmeflöde än bränslestavarna i den inre regionen. För att understödja kylning av de perifert belägna bränslestavarna och blandning av vattenflödet genom bränsleaggregatet, kan inåt böjda flödesavlänkande flikar fogas till det perifera stödbandet på distanselementen för bränslestavarna. Sådana blad visas exempelvis i det amerikanska patentet US-4 061 536 (R. J. Creagan et al). 3 464 841 Effekten av olika kvot moderator-bränsle kan mildras genom användning av bränslestavar som ej är av full längd, och vilka sträcker sig endast över det nedre, homogena (unvoided) området i bränsleaggregatet, såsom diskuteras av exempelvis S. Untermyer i det amerikanska patentet US-2 998 367.

För att minska de skillnader i förhållandet moderator-bränsle som förorsakas av de vattenkanaler som omger varje bränsle- aggregat och av kokningen i bränslehärdens övre region, kan en eller flera centrala bränslestavar ersättas med vattenförande tuber som transporterar homogent (unvoided) vatten till bränsleaggregatets övre region. Sådana arrangemang visas exempelvis i de tidigare nämnda patentskrifterna US-3 802 995 och US-4 420 458 (T. G. Dunlap et al). I dessa två patent har vattentuberna ungefär samma diameter som bränslestavarna.

Idén att använda en stor vattentub (t.ex. en som ersätter fyra bränslestavar) är också känd och visad exempelvis i amerikans- ka patentet US-3 132 076 (Fig. 5) (J. M. West et al) och i US-3 808 098 (B. Fredin).

Emellertid medför användningen av en sådan stor vattentub pro- blem som inte har berörts eller lösts med känd teknik. En sådan vattentub har en inneboende rigiditet (jämfört med bränslestavarna som har mindre diameter). Om således en sådan stor vattentub infästs vid den nedre stagplåten, utgör den ett relativt stelt element som löper över bränsleaggregatet genom passager i distanselementen för bränslestavarna.

Om bränsleaggregatet utsätts för belastningar i tvärrikt- ningen, såsom under en seismisk händelse antas det i allmänhet att den nedre stagplåten och tappdelen tillhörig aggregatet förblir på plats i stödsockeln, medan det övre partiet av aggregatet kan undergå förskjutning i sidled. I ett sådant fall kan den relativt styva, stora vattentuben utsätta bränslestavdistanselementen för belastningar i sidled bortom distanselementens kapacitet (i synnerhet det längst ned be- lägna distanselementetL 464 841 4 Ett syfte med uppfinningen är att anvisa praktiska arrangemang för användning av en stor vattentub i ett kärnbränsleaggregat, att utjämna neutronmodifiering, förbättra värmeöverföring och minimera tryckfall i kylmedlet, samt att åstadkomma ett monte- ringsarrangemang med en stor vattentub, vilket undviker alltför stora sidobelastningar på bränslestavdistanselementen.

Uppfinningen avser sålunda ett bränsleaggregat för en kärn- reaktor enligt definitionen i patentkraven.

Sammanfattning av unpfinninoen Dessa och andra syften med uppfinningen uppnås genom användning av ett monteringselement för en långsträckt, relativt böjlig, stor vattentub, i och för montering av den stora vattentuben på den nedre stagplàten i bränsleaggregatet, vilket monterings- element sålunda tillåter förskjutning i sidled av den stora vattentubens övre ände, utan att några alltför stora krafter utövas pá bränslestavarnas distanselement. Den stora vatten- tuben är försedd med flikar som skjuter ut i radiell riktning ovanför och nedanför varje distanselement, för att på så sätt kvarhålla distanselementen i sina axiella lägen.

I en utföringsform är monteringselementet fastgjort vid sin bottenände vid den nedre stagplàten, den stora vattentuben slutar vid eller nära toppen av bränslezonen, och området vid den övre stagplàten ovanför den stora vattentuben är öppen i och för minskning av tryckfallet i kylmedlet.

I en annan utföringsform bärs den stora vattentuben upp mellan de övre och nedre stagplåtarna. Det böjliga monteringselemen- tet i denna utföringsform föreligger i form av en tub med öppningar nära bottnen av bränsleaggregatet, varvid underkylt vatten är avsett att strömma in i dessa och uppåt in i den stora vattentuben, vilken är försedd med vattenutloppsöpp- ningar vid eller nära toppen av bränslezonen. Ett övre stöd- element eller utskjutande parti med mindre diameter som är 464 841 anordnat på den stora vattentuben vid toppen av densamma, står i ingrepp med en stödkavitet i den övre stagplåten.

Andra särdrag inkluderar användningen av bränslestavdistans- element av tubringstyp för lågt tryckfall i kylmedlet, anord- nandet av kylmedelsflödesavlänkande tuber på det längs peri- ferin löpande stödbandet på distanselementen för kylmedels- blandning och förbättrad värmeöverföring från de perifert belägna bränslestavarnas ytor, och avkortade bränslestavar som tenderar till att utjämna förhållandet moderator-bränsle såväl som att minska tryckfallet i kylmedlet genom bränsleaggrega- tet.

I det följande kommer uppfinningen närmare att beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna, i vilka: Fig. 1 är en vy i längdsnitt av ett bränsleaggregat med ett stödarrangemang för en stor vattentub, i enlighet med en utföringsform av uppfinningen, fig. 2 är en schematisk återgivning av sidokrafter som utövas av den stora vattentuben på bränselstavdistanselemen- tet, fig. 3 är en vy, delvis i snitt, av monteringsarrangemanget för den stora vattentuben i enlighet med utföringsfor- men enligt fig. l, fig. 4 är en planvy av den övre stagplåten i bränsleaggrega- tet enligt fig. 1, fig. 5 är en schematisk återgivning av monteringsarrange- manget för den stora vattentuben i uppfinningen, som illustrerar reduktionen av sidokrafterna på bränsle- stavdistanselementet, 464 841 4 fig. 6 är en vy, delvis i snitt, av en alternativ version av monteringsarrangemanget för den stora vattentuben i enlighet med utföringsformen enligt fig. 1, fig. 7 är en vy i längdsnitt av ett bränsleaggregat med en annan utföringsform av monteringsarrangemanget för den stora vattentuben enligt uppfinningen, fig. 8A och 88 tagna tillsammans är en vy, delvis i snitt, av monteringsarrangemanget för den stora vattentuben i enlighet med utföringsformen enligt fig. 7, och fig. 9 är en planvy av ett bränslestavdistanselement, avpas- sat att inrymma den stora vattentuben.

Detaljbeskrivning av uppfinningen Såsom visas i fíg. l innefattar ett bränsleaggregat 21 ett antal på avstånd från varandra belägna bränslestavar 22, vilka bärs upp mellan en övre stagplåt 23 och en nedre stagplåt 24 (Ett 8 x 8 -system illustreras, men av tydlighetsskäl visas endast några av bränslestavarna 22). Bränslestavarna 22 löper genom en uppsättning bränslestavdistanselement 26 (av vilka endast ett visas i fig. l), vilka erbjuder omedelbart stöd så att de lângsträckta stavarna hålles på avstånd från varandra, och hindrar dem från att vibrera i sidled.

Var och en av bränslestavarna 22 är formade av en långsträckt tub som innehåller en pelare av kärnbränsle 27. Ett utrymme vid bränslestavens övre ände innehåller en fjäder 25 som hål- ler bränslepelaren i läge. Bränslestavarna 22 är förseglade medelst övre och nedre ändpluggar 28 och 29. De nedre ändplug- garna 29 är utformade med en avfasning för inpassning och stöd i hålrum 31 i den nedre stagplåten 24. De övre ändpluggarna 28 är utformade med utvidgningar 32, vars övre ändar passar in i stödhålrum i den övre stagplåten 23. 7 464 841 Åtskilliga av stödhålrummen 31 (exempelvis utvalda sådana bland de perifert belägna hålrummen) i den nedre stagplåten 24 är utformade med gängor för att kunna mottaga ändpluggarna på stagande bränslestavar 22' försedda med gängade ändpluggskaft 292 Utvidgningarna 32'på ändpluggarna 28 tillhöriga samma bränslestavar är förlängda så att de löper genom hålrummen i den övre stagplåten 23, och är utformade med gängor för mot- tagning av fästmuttrar 33. På utvidgningarna 32 mellan de övre ändpluggarna 22 och den övre stagplåten 23 finns expansions- fjädrar 34 monterade.På detta sätt formas de övre och nedre stagplåtarna och bränslestavarna till en enhetlig struktur.

Bränsleaggregatet 21 inkluderar vidare en i ändarna öppen, tunnväggig rörformig flödeskanal 36, med huvudsakligen kvadra- tiskt tvärsnitt, dimensionerad så att den monteras med glid- passning över utsidorna av de övre och nedre stagplåtarna 23 och 24 och distanselementen 26, så att kanalen 36 med lätthet kan monteras och avlägsnas. Vid ett övre hörn på kanalen 36 finns en flik 37 anordnad medelst vilken kanalen 36 fästs vid en stötta 38 på den övre stagplåten 23 medelst en skruv 39.

Eftersom kanalen 36 inte är fastgjord vid den nedre stagplåten 24, är kanalens 36 övre ände fri att röra sig i förhållande till den nedre stagplåten 24, i fall bränsleaggregatets 21 övre ände skulle röra sig.

Den nedre stagplåten 24 är formad med en tappdel 41 som sträc- ker sig nedåt, och som är avfasad för ingrepp med en stödkon- sol för bränsleaggregatet (ej visad). Tappdelens 41 nedre ände är utformad med en öppning 42 vilken mottager trycksatt vatten (såsom kylmedel/moderator) så att detta strömmar uppåt bland bränslestavarna.

Bränslestavdistanselementen 26 är företrädesvis av typen rör- formiga tubringar, på grund av deras gynnsamt låga kylmedels- tryckfall, såsom visas och beskrivs i detalj i den tidigare nämnda amerikanska patentskriften US-4 508 679. Vidare förses med fördel det perifert belägna stödbandet 44 på distans- elementet 26 med inåt böjda flikar 46, med en utsträckning 464 841 a uppåt, för avlänkning av kylmedelsflödet (se också fig. 9).

Flödesavlänkningsflikarna 46 tenderar att avlänka det relativt sett kallare vattnet som rör sig uppåt längs flödeskanalens 36 inre yta, inåt och på ytorna av de yttre eller perifera bräns- lestavarna 22. Detta bidrar till kylning av och värmeöver- föring från dessa bränslestavar och tillåter större värme- alstring från dessa utan att temperaturgränserna överskrids.

För att hjälpa till vid utjämning av neutronmodereringen, är en stor vattentub 47 monterad i bränsleaggregatet 21, vilken tub transporterar relativt kallt vatten uppåt genom bränsle- aggregatets centrala region. Såsom visas i fig. 1 (se också fig. 9) upptar den stora vattentuben 47 samma utrymme som fyra bränslestavar. Såsonli korthet berörts tidigare, är ett pro- blem med användningen av en stor vattentub att skapa ett mon- teringsarrangemang som förhindrar att distanselementen över- belastas av den stora vattentuben, i det fall bränsleaggrega- tet 21 förskjuts i sidled, såsom under en seismisk händelse.

Innan monteringsarrangemanget för den stora vattentuben i enlighet med uppfinningen beskrivs hänvisas nu till fig. 2 för ytterligare diskussion av problemet. Fig. 2 illustrerar sche- matiskt en nedre stagplåt 241 på vilken en stor vattentub 471 är stadigt fastsatt, vilken tub löper genom ett distanselement 261 beläget på ett avstånd L från den nedre stagplåten 241.

Om bränsleaggregatet, av vilket dessa komponenter utgör en del, förskjuts i sidled vid sin övre ände och om den stora vattentuben 471 förskjuts åt höger från sin centrumlinje med ett mått d (mätt vid distanselementets 261 axiella centrum- linje), avlänkas den stora vattentuben genom en vinkel A, med det resultatet att en kraft Fl utövas på distanselementet 261.

Den resulterande sidobelastningen Fl på distanselementet bestäms av följande ekvation: _iâ_ši. (5 _ Äšl ) (1) Fl: L 2 9 464 841 där: E är tubens 471 elasticitetsmodul, är tubens 471 snittmodul, L är avståndet från stagplåten 241 till distanselementets P-l 261 axiella centrumlinje, d är sidoförskjutningen hos tuben 471 från dess normala centrumlinje (mätt vid det nedersta distanselementets 261 axiella centrumlinje), och A är avvikelsens vinkel.

För en stor vattentub 471 utformad av zirkoniumlegering med en utsidesdiameter på ungefär 34 mm (l,35 tum), och en väggtjock- lek på ungefär 1 mn1(0,04 tum), resulterar en avvikelse d på ungefär 13 mm (0,5 tum) vid en längd L på ungefär 508 mm (20 tum), i en sidobelastning Fl på distanselementet, på ungefär 716 N (73 kg; 160 lbs). Detta överskrider avsevärt den nor- mala, nominella kapaciteten hos distanselementet 261, vilken är i storleksordningen maximalt 66,7 N (6,8 kg; 15 lbs).

Till undvikande av sådana alltför stora belastningar på dis- tanselementen 26, monteras i enlighet med den föreliggande uppfinningen den stora vattentuben 47 på den nedre stagplåten 24 genom användning av ett relativt böjligt monteringselement 48, som visas i fig.l och närmare i detalj i fig. 3.I denna version föreligger elementet 48 i form av en stång med ett förstorat eller flänsliknande nedre ändparti 49, som är av- fasat vid sin nedre ände och inpassat i ett på motsvarande sätt fasat hålrum 50 i den nedre stagplåten 24. Det flänslik- nande ändpartiet 49 är urborrat och försett med innergänga för att kunna mottaga en skruv 52 medelst vilken monteringselemen- tet 48 sätts fast vid stagplåten 24.

Elementet 48 är vid sin övre ände utformat med ett övre fläns- försett parti 53 med en övre yttre yta som är bearbetad att mottaga den nedre änden av den stora vattentuben 47, vid vilken den är anbringad medelst svetsning. Det flänsförsedda partiet 53 är utformat med kanaler 54 genom vilka vatten 464 841 10 släpps in i tuben 47. En nedre yttre yta på det flänsförsedda partiet 53 är bearbetad att mottaga en hylsa 56 med en ut- sträckning nedåt, vilken är anbringad medelst svetsning. Hyl- san 56 garanterar att endast vatten nära bränsleaggregatets botten, där det är relativt kallt, tillåts strömma in i den stora vattentuben 47.

Vid axiellt läge i varje distanselement 26, förses vattentuben 47 med ett par på avstånd från varandra belägna flikar 57 som har en utsträckning i radiell riktning, och vilka begränsar distanselementens 26 axiella rörelser och kvarhåller dem såle- des i korrekt axiellt läge (Hur distanselementen 26 fångas in och monteras på vattentuben 47 diskuteras närmare i detalj i det följandefl Såsom visas i fig. l sträcker sig den stora vattentuben 47 endast till ungefär den övre delen av bränslet 27 i bränsle- stavarna 22, eftersom homogent (unvoided) vatten inte krävs ovanför denna punkt för ytterligare neutronmoderering. De liv och stöd som skulle behövas för de fyra bränslestavar som den stora vattentuben 47 ersätter, är dessutom, såsom visas i fig. 4, borttagna från den övre stagplåten 23 till åstadkom- mande av en stor öppning 58 genom vilken ånga och vatten från bränsleaggregatet utträder. Vattentuben 47 sträcker sig endast upp till toppen av bränslepelaren, och detta och öppningen 58 i den övre stagplåten bidrar bägge till lägre kylmedelstryck- fall då kylmedlet strömmar genom bränsleaggregatet 21.

Fig. 5 illustrerar schematiskt verkan av det böjliga monte- ringselementet 48 i att undvika alltför stora sidokrafter på distanselementen 26. Eftersom elementet 48 är utformat att böja sig lättare än vattentuben 47, kan det antas att elemen- tet 48 kommer att uppta huvudsakligen all böjbelastning.

Då bestäms den resulterande sidobelastningen F2 på distans- elementen av följande ekvation: 11 464 841 (Lz) (LIL 2) 3 (m) J' 2 (EI) .: f...

L/.CLL är elasticitetsmodulen för elementet 48, I är snittmodulen för elementet 48, är den postulerade förskjutningen i sidled hos tuben 47, under exempelvis en seismisk händelse, från dess normala centrumlinje (mätt vid den axiella centrumlin- jen i det nedersta distanselementet 26L L1 + L2 är avståndet från den nedre stagplåten 24 till den axiella centrumlinjen för distanselementet 26, Lz är det böjliga elementets 48 längd, och A är avvikelsevinkeln.

Med användning av denna ekvation kan olika material, diameter- och längdkombinationer hos elementet 48 utvärderas för bestäm- ning av en praktisk kombination som lämpligen kommer att be- gränsa sidokraften F2 på distanselementet. En praktisk kombi- nation befanns exempelvis vara ett element 48 framställt av zirkoniumlegering med en diameter på ungefär 6 mm (0,25 tum) och en längd på ungefär 127 mm (5 tum). För en postulerad för- skjutning d på 12,7 mm (0,5 tum), begränsar detta sidokraften på distanselementet 26 till ungefär 22,3 N (2,27 kg; Slbs) - väl inom distanselementets nominella prestanda.

En alternativ form av en av ett monteringselement för en vattentub visas i figu 6.1 denna version är ett monterings- element 481 utformat som ett rör, och försett vid sin nedre ände med en avfasad ändplugg 491, som är fastgjord medelst en skruv 52 vid den nedre stagplåten 24. Vid elementets 481 övre ände finns ett diameterövergångselement 531, vilket i sin tur är fastgjort med sin övre ände vid den stora vattentuben 47 exempelvis genom svetsning. 464 841 12 I den nedre änden av elementet 481 finns format ett antal hål 59 genom vilka kylmedel släpps in i elementet 481, och där- efter genom en kanal 61 in i den stora vattentuben 47. Prak- tiska värden på diameter, väggtjocklek och längd för att ge en sidobelastning på distanselementet inom de nominella gränsvär- dena kan bestämmas med användning av ekvationen (2) som givits tidigare. Exempelvis kan det rörformiga elementet 481 formas av en zirkoniumlegering med en ytterdiameter på ungefär 15 mm (0,6O tum), en väggtjocklek på ungefär 0,76 mm (0,03 tum), och en längd i storleksordningen 380 mm (15 tum).

En alternativ utföringsform av ett stödarrangemang enligt upp- finningen för en stor vattentub visas i fig. 7 och i fig. 8A och 8B tagna tillsammans (Delar som överensstämmer sinsemellan mellan figurerna har givits samma hänvisningssiffrorh Ett bränsleaggregat 211 enligt denna utföringsform liknar det tidigare beskrivna bränsleaggregatet 21 i fig. l, förutom mon- teringsarrangemanget för den stora vattentuben 471. Denna vattentub 471 (se fig. 83) stödjes vid sin nedre ände på den nedre stagplåten 241 medelst ett rörformigt, böjligt stöd- element 482, med liknande utformning och konstruktion som elementet 481 som beskrevs tidigare i anslutning till fig. 6.

Skillnaden är att i stället för att fastgöras vid den nedre stagplåten medelst en skruv, är den nedre ändpluggen 492 i denna utföringsform utformad med en långsträckt tapp 62 som sträcker sig nedåt, och som inpassas i en utsträckt, därmed hoppassande kavitet 63 i den nedre stagplåten 241. Tappen 62 är exempelvis utformad med ett kvadratiskt tvärsnitt och kavi- teten 63 med en hoppassande form för att förhindra att vatten- tuben roterar, vilket skulle kunna lösgöra de flikar som hål- ler distanselementen på plats från distanselementen 26, såsom förklaras närmare i detalj i den tidigare nämnda patentskrif- ten US-3 802 995. Tappen 62 och kaviteten 63 är långsträckta, att jämföras med de nedre ändpluggtapparna på bränslestavarna 22, för att förhindra lösgöring från den nedre stagplåten 241 i det fall att olika axiell expansion med avseende på bränsle- lß 464 841 stavarna skulle uppstå, såsom diskuteras i detalj i den tidi- gare nämnda patentskriften US-4 420 458.

Stödelementet 482 är fastgjort med sin nedre ände vid ändplug- gen 492, och med sin övre ände vid den stora vattentuben 471 medelst övergångselementet 531, och hålen 59 och kanalen 61 utgör ett inlopp för vatten in i tuben 471.

En praktisk utformning av det böjliga stödelementet 482 (dvs dess diameter, väggtjocklek och längd för ett utvalt material) kan bestämmas med användning av ekvationen (2) som tidigare beskrivits. I ett praktiskt exempel utformas elementet 482 av en zirkoniumlegering med en ytterdiameter på ungefär 15 mm (0,6O tum), en väggtjocklek på ungefär 0,76 mn1(0,03 tum) och en längd på ungefär 380 mm (15 tum).

Såsom visas i fig. 8A slutar den stora vattentuben 471 i områ- det vid toppen av bränslet 27 (fig. 7), och är vid sin övre ände försedd med ett övre stödelement, inkluderande ett över- gångsstycke 64 vid vilket den är fastgjord exempelvis genom svetsning. I vattentubens 471 övre ände finns ett antal hål 66 formade, vilka medger utträde för det vatten som strömmar däri nära bränslets 27 övre ände, eftersom tillkommande neutron- moderering ovanför bränslet 27 inte behövs, och eftersom kyl- medelstryckfallet minskar vid denna höjd genom att den stora vattentuben 471 slutar där.

Vid övre änden av övergångsstycket 64 finns ett övre stöd- element eller utvidgat parti 67 fastsatt, vilket återges som ett röravsnitt, företrädesvis utformat av en zirkoniumlege- ring, och med en diameter ungefär som bränslestavarna 22 eller stödelementet 482 (Hå1en 68'i förlängningsröret 67 avlastar tuben från tryckskillnad mellan det yttre och det inreh Vid sin övre ände är förlängningen 67 försedd med en ändplugg 69 som är utformad med en långsträckt tapp 7l som sträcker sig genom en stödkavitet i den övre stagplåten 231. På tappen 71 finns en expansionsfjäder 341 monterad, mellan ändpluggen 69 och den övre stagplåten 231. Tappen 7l sträcker sig upp ovan- 464 841 14 för den övre stagplåten för att hindra den från att lossna från denna om den skulle expandera mer eller mindre i förhål- lande till bränslestavarna, och fjädern 341 kan utformas med flera mycket täta varv för att begränsa rörelse uppåt hos vat- tentuben, såsom diskuteras i den tidigare nämnda patentskrif- ten US-4 420 458.

En fördel med utföringsformen av den stora vattentuben enligt fig. 7 (i jämförelse med utföringsformen enligt fig. 1) är att aggregatet med den stora vattentuben i denna kan installeras och avlägsnas utan möjlighet att komma åt undersidan av den nedre stagplåten 241.

I fig. 7 visas också användningen av bränslestavar 221 som ej har full längd. De förseglade bränslestavarna 221 kan vara ungefär en tredjedel till ungefär två tredjedelar av längden av en normal fullängdsbränslestav 22, men företrädesvis unge- fär hälften. För fastsättning av bränslestavarna 221 i bränsleaggregatet 211, kan skaften på stavarnas nedre ändplug- gar 291 vara gängförsedda, för att bringas i ingrepp med gängade stödkaviteter i den nedre stagplåten 241. För att garantera tätt ingrepp, kan dessa gängor ha en svag konform (be formed with a taper).

Fig. 9 är en planvy (med vissa delar borttagna) av distans- elementet 26, vilken blsa. visar en föredragen radiell posi- tion för de icke i full längd utformade bränslestavarna 221.

Företrädesvis är bränslestavarna 221 belägna innanför de perifert belägna bränslestavarna. I det visade fallet finns fyra bränslestavar 221 som inte är av full längd, belägna strax intill och innanför bränslestavarna 22 i hörnen.

De fördelar som följer av användningen av bränslestavar som inte har full längd är flera till antalet, såsom diskuteras närmare i detalj i den tidigare nämnda patentskriften US-2 998 367. Ökningen av kylmedelsflödesarean i övre delen av bränsle- aggregatet minskar kylmedelstryckfallet. Minskningen i mängden bränsle i den övre delen av bränsleaggregatet där reaktivite- 464 841 ten i kallt tillstånd vid avstängning (cold shutdown reactivi- ty) har toppvärden, ökar 5 ginalen för denna reaktivitet.

Andra särdrag som visas i fig. 9 är avlänkningsflikarna 46 för kylmedelsflödet och modifieringen av distanselementet 26 så att den stora vattentuben 47/471 kan inrymmas (Endast en del av tubringarna 51, vilka bildar distanselementet 26 visas i fig. 9 i förenklad fornn För en mer komplett beskrivning av ett sådant distanselement och dess detaljer, se den tidigare nämnda patentskriften US-4 508 679L För att den stora vattentuben 47 skall inrymmas, utesluts de fyra centrala tubringarna i distanselementet 26. Ett par byg- lar 72, formade med ett tvärsnitt i huvudsak som ett M, och med en utsträckning över tubringarnas längd, är var och en fastsatt (t.ex. genom svetsning) vid en av tubringarna 51 i ett på avstånd beläget ringpar, som omger vattentuben 47. Byg- larna 72 tjänar flera syften. De förstärker distanselementet 26. De tjänar som relativt stela stoppelement för att styra vattentuben 47 i sidled, och en av byglarna 72 samverkar med de flikar 57 som håller distanselementen på plats, så att distanselementen 26 hålles i korrekt axiellt läge.

För att illustrera den senare funktionen visas en flik 57 med streckad linje i ett första radiellt läge 73 mellan byglar 72.

I detta radiella läge kan vattentuben 47 införas genom dis- tanselementet 26 till en punkt där distanselementet befinner sig mellan ett par av dessa kvarhållande flikar 57 (se exem- pelvis fig. 3). När vattentuben 47 och distanselementet 26 väl befinner sig i detta axiella läge, vrids dessa i förhållande till varandra (450) tills en av byglarna 72 befinner sig mellan flikparet 57, i vilket radiella läge 74 flikarna 57 kan gripa in i bygeln 72, i och för begränsning av axiell för- skjutning hos distanselementet 26.

I utföringsformen enligt fig. 1, är vattentuben 47 låst i det läge i vilket den kvarhåller distanselementet, medelst lås- skruven 52.1 utföringsformen enligt fig.7 förhindras rota- 464 841 16 tion hos vattentuben 471 genom införing av dess tillformade ändpluggstapp 62 (fig. 8B) i den tillformade kaviteten 63 i den nedre stagplåten 241.

Mittemot byglarna 72 finns ytterligare ett par byglar 76 (huvudsakligen med U-form), vilka är fixerade mellan intill- liggande tubringar 51. På vardera bygeln 76 finns ett lämpligt fjäderelement 77 monterat, till förhindrande av vibration genom att vattentuben 47 upprätthålles i kontakt med byglarna 72.

Vad som således har beskrivits är ett förbättrat kärnbränsle- aggregat med praktiska arrangemang för utnyttjande av en stor vattentub däri.

Claims (17)

464 841 17 PATENTKRAV

1. Bränsleaggregat för en kärnreaktor, innefattande ett antal làngsträckta bränslestavar (22), vilka vardera innehåller en pelare av kärnbränsle (27), stödorgan vilka bildar en uppsättning stödpunkter, som upprätthåller ett system av bränslestavar på ett avstånd från varandra, och vilka innefattar en nedre stagplàt (24) som står i ingrepp med bränslestavarnas nedre ändar, en tappdel (41) som sträcker sig från den nedre stagplåten och som bildar en kammare för mottagning av kylmedel, en lángsträckt kylmedelsförande tub (47), med stor diameter som sträcker sig uppåt genom aggregatet och som upptar ett utrymme motsvarande ett flertal bränslestavar, vilken kylmedelsförande tub har en öppning vid sin nedre ände för mottagning av kylmedel och en öppning vid sin övre ände för uttömning av kylmedel, åtminstone ett distanselement (26), beläget exiellt mellan de övre och nedre ändarna av bränslestavarna för att i sidled stödja bränslestavarna och den kylmedelsförande tuben, k ä n n e t e c k n a t av ett för den kylmedelsförande tuben avsett monteringsele- ment (48) med en nedre ände som står i ingrepp med den nedre stagplàten och en övre ände som är fixerad. vid den nedre änden av den kylmedelsförande tuben, vilket monteringselement dels har en diameter som är liten och dels är relativt böjlig i jämförelse med den kylmedelsförande tuben med stor diameter, varvid i händelse av sidoförskjutning av den övre änden av den kylmedelsförande tuben otillàtet stora sidokrafter pà distanselementet (26) undvikes.

2. Bränsleaggregat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att monteringselementet (48) är utformat med en förstorad avfasad nedre ände (49), som stár i ingrepp med en avfasad stödkavitet (50) i den nedre stagplàten (24), och är fixerad därvid medelst en skruv (52). 464 841 /8

3. Bränsleaggregat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t* av att monteringselementet (48) är utformat med en förstorad övre ände (53), som är fixerad vid den nedre änden av den kylmedelsförande tuben (47) och att den förstorade övre änden (53) är utformad med åtminstone en kanal (54) genom vilken kylmedel släpps in i den kylmedelsförande tuben.

4. Bränsleaggregat enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av en rörformig hylsa (56) som är fixerad vid den övre förstorade änden på monteringselementet, och som sträcker sig nedåt runtom monteringselementet (48), varvid endast kylmedel nära aggregatets nedre ände släpps in i den kylmedelsförande tuben.

5. Bränsleaggregat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av' att den kylmedelsförande tuben (47) är öppen vid sin övre ände, och att dess övre ände sträcker sig till ungefär toppen av bränslet i bränslestavarna.

6. Bränsleaggregat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att monteringselementet (48) har formen av en stång som är framställd av zirkoniumlegering och som har en diameter på ungefär 6 mm och en längd på ungefär 127 mm.

7. Bränsleaggregat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att monteringselementet är ett rörformigt monteringselement (481) med en yttre diameter pà ungefär 15 mm, en väggtjocklek på ungefär 0,76 mm och en längd pá ungefär 380 mm, varvid det rörformade monteringselementet (481) är försett med ett antal hål (59) nära sin nedre ände, genom vilka kylmedel släpps in i elementet och. därefter in. i den, stora. kylmedelsförande tuben (47).

8. Bränsleaggregat enligt krav 1, innefattande en övre stagplàt (231), bränslestavarna, k ä n n e t e c k n a t som står i ingrepp med de övre ändarna på av en stor öppning i den övre stagplàten (231) ovanför den stora kylmedelsförande __... . *mmm-nam si-.- t* 1 _.. .min '...~....~. 464 841 /9 tuben (47, 471) vilken öppning har en area som är åtminstone lika stor som den stora kylmedelsförande tubens tvärsnittsareai

9. Bränsleaggregat enligt krav 1, innefattande en övre stagplåt (231) som står i ingreppsförbindelse med de övre ändarna på bränslestavarna, k ä n n e t e c k n a t av ett övre stödelement (67) för den kylmedelsförande tuben (471), varvid den övre änden av det övre stödelementet står i ingrepp med den övre stagplåten (231) och varvid den nedre änden av det övre stödelementet (67) är fixerat vid den övre änden av den kylmedelsförande tuben (471).

10. Bränsleaggregat enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t av att den kylmedelsförande tuben (471) slutar i närheten av den övre änden av bränslet i bränslestavarna, och att det övre stödelementet (64, 67, 71) har en diameter som är betyd- ligt mindre än den kylmedelsförande tubens (471) diameter.

11. ll. Bränsleaggregat enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a t av ett diameterövergángsstycke (64) som är anordnat vid den nedre änden av det övre stödelementet (67) och som är fastsatt vid den övre änden av den kylmedelsförande tuben (471), en ändplugg (69) som är anordnad vid den övre änden av det övre stödelementet (67) och som är försedd med en làngsträckt tapp (71) med reducerad diameter, en expansionsfjäder (341) som är monterad på den làngsträckta tappen (71) mellan den nedre änden av ändpluggen (69) och den övre stagplåten (231) och ett antal hål (66) som är anordnade i den övre änden av den kylmedelsförande tuben vid ungefär samma höjdläge som den övre änden på bränslet i bränslestavarna.

12. Bränsleaggregat enligt krav ll, k ä n n e t e c k n a t av att monteringselementet för den kylmedelsförande tuben innefattar: ett tubavsnitt (481: 482) med en diameter som är betydligt mindre än den kylmedelsförande tubens diameter, ett diameterövergángsstycke (531) fixerat vid sin övre ände vid den nedre änden av den kylmedelsförande tuben (47), 464 841 M och vid sin nedre ände vid det nämnda tubavsnittet (481: 482), en ändplugg (49l; 492) som är fixerad 'vid den. nedre änden av tubavsnittet och som står i ingrepp med den nedre stagplåten (24: 241) vilken ändplugg är utformad med en làngsträckt, förlängd. tapp (62) med. en 'tvärsnittsform som inte är cirkulär, och som är inpassad i en kavitet (63) som passar ihop med detta tvärsnitt och som är anordnad i den nedre stagplåten, varvid rotation av monteringselementet och den kylmedelsförande tuben från ett på förhand bestämt radiellt läge förhindras, ett antal hål (59) som är anordnade i den nedre änden av det nämnda tubavsnittet (48l; 482) genom vilka kylmedel tillåts strömma in i detsamma, och en axiellt i diameterövergångsstycket (531) anordnad kanal (61) genom vilken kylmedel är avsett att strömma från tubavsnittet in i den kylmedelsförande tuben (47: 471).

13. Bränsleaggregat enligt krav 1 eller 12, inkluderande ett par i axiell riktning på avstånd från varandra belägna flikar (57) som är avsedda att hålla distanselementen (26) på plats, som är fixerade vid den kylmedelsförande tuben (47, 471) och som skjuter ut i radiell riktning ovanför och nedanför distans- elementet (26), för att begränsa axiell förskjutning av distanselementet när den kylmedelsförande tuben (47; 471) befinner sig i ett på förhand bestämt radiellt läge.

14. Bränsleaggregat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av' att distanselementet är av tubringstyp med ett vid periferin beläget stödband som är försett med uppåtgående, inåtböjda flikar (64) för avlänkning av kylmedelsflödet.

15. Bränsleaggregat enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av åtminstone en, bränslestav (221) som inte är av full längd, som är monterad vid den nedre stagpláten (24) och som har en längd mellan en tredjedel och två tredjedelar av längden av bränslestavar (22) med full längd.

16. Bränsleaggregat enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a t 02/ a av att de bränslestavar (221) som inte är av full längd har en längd på ungefär hälften av längden av bränslestavar (22ï med full längd.

17. Bränsleaggregat enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a t av' fyra bränslestavar (221) som icke är av full längd, vilka var och en är belägna i ett bränslestavläge närmast intill hörnbränslestavarna i aggregatet.