SE470292B - Bränsleelement för en kärnreaktor av lättvattentyp - Google Patents

Description

470 292 2 ra att skräp när bränslestavknippet med styrstavsledrör och spridare.

En typ av bottenplatta som även är avsedd att fungera som skräpfàngare beskrivs i den svenska patentansökan 9100402-8.

Denna bottenplatta är försedd med horisontella kanaler som genomkorsar vertikala genomströmningskanaler och i åtmins- tone en del av de horisontella kanalerna är anordnade spi- ralfjädrar med horisontell symmetriaxel. Nackdelen med denna lösning är att det är svårt att undvika att strömningsmot- ståndet över bottenplattan blir för högt.

En typ av separat skräpfàngare anordnad under bottenplattan beskrivs i det svenska patentet 90006560. Denna skräpfàngare omfattar flera varv av ett lindat band eller flera koncent- riska ringar med mellan bandvarven respektive ringarna an- ordnade distanselement vilka upprätthåller ett inbördes av- stánd mellan bandvarven respektive ringarna i radiell rikt- ning. Problemet med hittills kända separata skräpfàngare är att de ger ett otillàtet högt strömningsmotstànd och/eller är komplicerade och dyra att tillverka.

UPPFINNINGEN, FÖRDELAR Enligt den föreliggande uppfinningen anordnas en skräpfàng- are som en separat enhet under eller ovanför på avstånd fràn bottenplattan i vattnets strömningsväg genom ett stavknippe.

Skräpfàngarens skräpfángande element utgörs av fjädrar, företrädesvis skruvfjädrar. Användande av skruvfjädrar som skräpfàngande element medger en i ett tvärsnitt liten area- minskning och därmed en måttlig hastighetsförändring av kyl- flödet vid passage genom skräpfiltret.

En ram innefattande två gavlar och ett antal pinnar håller fjädrarna pà plats. Gavlarna utgörs av i huvudsak parallella skivor vilkas flatsidor är förbundna med varandra via pin- narna. Pinnarna är anordnade pà avstånd frán varandra i 'å 470 292 minst två rader mellan gavlarna på ett sådant sätt att ett flertal parallella fjädrar på inbördes avstånd eller intill varandra kan fixeras mellan raderna av pinnar i ett eller flera lager.

Skräpfångaren är normalt anordnad åtminstone i huvudsak så att fjädrarnas symmetriaxel är horisontell. I en kokar- vattenreaktor kan skräpfàngaren anordnas pà avstånd från bottenplattan.

I åtminstone vissa typer av tryckvattenreaktorer kan det vara nödvändigt att låta skräpfångaren anligga mot botten- plattans undersida eller att anordna den på ett mycket litet avstånd från undersidan.

Genom att utforma skräpfángaren på ovan beskrivna sätt kan den ges ett mycket lågt strömningsmotstånd och därmed utgöra ett minimalt hinder mot eftersträvad strömning samtidigt som pinnarna med mellanliggande fjädrar är verksamma vid skräp- infàngningen.

För att kompensera för det tryckfall som skräpfàngaren ändå orsakar kan genomströmningshålen i bottenplattan göras något större.

En fördel med uppfinningen är att skräpfàngaren kan sättas in i bränslepatroner utan att några större modifieringar behöver göras och utan att strömningsmotstàndet påverkas märkbart.

En annan fördel i det angivna fallet är att det är möjligt att på ett enkelt sätt komplettera redan existerande bräns- lekonstruktioner med skräpfàngare.

En skräpfàngare enligt uppfinningen är synnerligen enkel att tillverka och mycket robust genom att den kan utformas med få delar. Detta medför också att risken för att smådelar 470 292 H skall avsöndras i samband med vattnets genomströmning är mycket liten.

RITNINGSFIGURER Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av ett utföringsexempel under hänvisning till bifogade rit- ningsfigurer.

Figur 1 visar i ett vertikalsnitt genom linjen I-I i figur 2 en utföringsform av en sammansatt bränslepatron uppbyggd av fyra stavknippen för en kokarvattenreaktor enligt uppfin- ningen med en skräpfàngare anordnad under bottenplattan pá varje bränslepatron.

Figur 2 visar samma bränslepatron i en vy vinkelrätt mot ett horisontalplan genom linjen II-II i figur 1.

Figur 3 visar ett horisontalsnitt genom linjen III-III i figur 1.

Figur 4 visar ovanifràn fyra skräpfàngare enligt figur 1 anordnade i en bränslepatrons bottendel.

Figur 5 visar en skräpfàngare enligt figur 1 i en vy ovan- ifrån.

Figur 6 visar en skräpfàngare enligt figur l i en vy fràn sidan.

UTFÖRINGSEXEMPEL Ur figurerna l-4 framgår ett höljerör 1 med i huvudsak kvad- ratiskt tvärsnitt. Höljeröret 1 omsluter utan nämnvärt spel ett övre kvadratiskt parti 2a hos en bottendel 2 som i öv- rigt omfattar ett koniskt parti 2b och ett cylindriskt parti 470 292 2c. Bottendelen 2 har en nedåt vettande inloppsöppning 3 för kylvatten. Bottendelen 2 uppbär förutom höljeröret en bär- platta 4. Höljeröret 1 har nederst ett relativt tjockt vägg- parti som är fixerat vid bottendelen 2 och bärplattan 4 medelst ett flertal horisontella bultar antydda medelst streckprickade linjer 5.

Höljeröret 1 är med ett ihåligt, med korsformat tvärsnitt utformat stödorgan 7 indelat i fyra vertikala rörformade delar 6 med åtminstone i huvudsak kvadratiskt tvärsnitt.

Stödorganet 7 är fastsvetsat vid höljerörets 1 fyra väggar la, lb, lc, ld och har fyra ihåliga flyglar 8. Den av stöd- organet 7 bildade centrala kanalen är betecknad 32 och är nederst förbunden med ett inloppsrör 9 för moderatorvatten.

Varje rörformade del 6 innehåller ett knippe 25 om tjugofem bränslestavar 10. Stavarna 10 är anordnade i ett symmetriskt gitter i fem rader innehållande vardera fem stavar 10. Varje stav 10 ingår i två mot varandra vinkelräta rader.

Varje knippe 25 är anordnat med en bottenplatta 11, en topp- platta 12 och ett flertal spridare 13. Ett bränslestavknippe med bottenplatta 11, topplatta 12, spridare 13 och hölje- del 1 bildar en enhet som i denna ansökan benämns delpatron medan den i figur 1-4 illustrerade anordningen omfattande fyra sådana delpatroner benämns bränslepatron.

De fyra bottenplattorna 11 uppbärs i bränslepatronen av bär- plattan 4 och är delvis införda i var sitt kvadratiskt hàl 14 i denna. I varje delpatron är minst en av bränslestavarna utförd med relativt långa, gängade ändpluggar 33 och 34 av massivt kapslingsmaterial, varvid nedre ändpluggen 33 är förd genom bottenplattan 11 och försedd med en mutter 15 medan den övre ändpluggen 34 är förd genom topplattan 12 och försedd med en mutter 16. I den visade utföringsformen är centrumstaven i varje delpatron utformad på detta sätt.

Denna stav tjänstgör även som spridarhàllarstav. 470 292 ¿, Hàlen för vattnets passage genom bottenplattan 11 är beteck- nade med 35. Ett övre ändparti av höljeröret 1 omsluter en korsformig lyftplatta 17 med fyra horisontella armar 18, 19, och 21 vilka utgår från ett gemensamt centralparti. Varje ~ arm 18-21 har vid ytteränden ett pilspetsliknande parti 22 som vid var sitt hörn hos höljeröret 1 ligger an mot hölje- rörets 1 inre väggyta. Ett lyfthandtag 23 är fixerat vid armarna 18-21. Lyftplattan 17 och handtaget 23 bildar tillsammans ett helgjutet lyftorgan av stål. Lyftplattan 17 är fixerad vid stödorganet 7 genom att fyra vertikala skenor 28 är införda i varsin flygel 8 hos stödorganet 7 och fast- svetsade vid detta. Varje skena 28 har överst ett vertikalt, bultliknande parti 29 som med spel är fört genom ett mot- svarande hàl i lyftplattans 17 mittparti och försett med en mutter 30. Höljeröret 1 är sàsom framgår av figurerna för- sett med i längdriktningen intermittent anordnade inpress- ningar 31 mot vilka stödorganet 7 är insvetsat.

I enlighet med föreliggande uppfinning är skräpfàngare 36 anordnade under bottenplattorna 11 i bottendelen 2, dvs i strömningsvägen för det vatten som gär till var och en av bottenplattorna 11. Skräpfàngaren 36 illustreras bäst i figurerna 4-6. Fyra skräpfàngare av den typ som visas i figur 5 anordnas i en bränslepatron enligt figur 4.

I figurerna 1, 4, 5 och 6 innefattar varje skräpfàngare tvà gavlar 37, 38 i form av huvudsakligen parallella skivor.

Gavlarnas 37, 38 flatsidor är förbundna med varandra via pinnar 39. Pinnarna 39 är anordnade pá inbördes avstånd i tvâ rader mellan gavlarna 37, 38 pà ett sådant sätt att ett flertal parallella fjädrar i form av skruvfjädrar 40 pà inbördes avstånd eller intill varandra kan fixeras mellan de tvá raderna av pinnar 39.

Den ena gaveln 37 är försedd med en tapp 41 och den andra gaveln 39 med tvá tappar 42 vilka tappar medger fixering av skräpfàngaren i bottendelen 2. De tvà tapparna 42 kan lämp- ligen utgöras av förlängda pinnar 39. Den ena gaveln 37 kan v» P1 u* 470 292 även förses med en fläns 43 som kan svetsas till bottendelen 2 för ytterligare fixering av skräpfàngaren 36.

Bottendelens 2 utformning gör att den ena gaveln 37 mäste bockas något för att fá plats. Alternativt kan hela skräp- fángaren 36 göras kortare, dvs samtliga pinnars 39 och fjädrars 40 längd kortas, men då minskas den skräpfàngande ytan.

Materialet i gavlarna 37, 38 och pinnarna 39 utgörs exempel- vis av rostfritt stål eller av annat mot reaktorvattnet korrosionsresistent material. Materialet i fjädrarna 40 utgörs företrädesvis av inconel. Stigningen hos skruv- fjädrarna 40 bestäms av kravet på skräpuppfángningsförmàga.

Skruvfjädrarna 40 tillverkas med toleranser som förhindrar att glapp mellan fjädrarna 40 och pinnarna 39 uppkommer var- vid risk för nötning på grund av vibrationer elimineras.

För att kompensera för det tryckfall som uppkommer över skräpfàngaren 36 kan diametern hos strömningshàlen 35 i bottenplattan ll ökas nàgot.

Enligt en särskild föredragen utföringsform av uppfinningen utgörs skräpfángaren 36 av en med bottenplattan ll parallell anordning pà sà sätt att skruvfjädrarnas 40 symmetriaxel är horisontell. Om skräpfàngaren 36 därvid är anordnad under bottenplattan ll har den utöver ovan angivna fördelar, för- delen att kunna inspekteras och rengöras.

Det är uppenbart att en skräpfàngare 36 av det beskrivna slaget kan användas i en bränslepatron, som inte såsom i det exemplifierade fallet är uppdelad i delpatroner med egna bottenplattor ll, utan består av en enda patron med en enda bottenplatta och därvid pà analogt sätt placeras i vattnets strömningsväg till den enda bottenplattan.

Det är också uppenbart att en skräpfàngare av det beskrivna slaget kan anordnas under bottenplattan till en tryckvatten- 470 292 g reaktor. I en tryckvattenreaktor är det pà grund av den konstruktiva uppbyggnaden av vattnets strömningsväg till bottenplattan normalt lämpligast att làta skräpfàngaren 36 anligga mot bottenplattans undersida.

V!! fl

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 470 292 PATENTKRAV

1. Bränslepatron för en kärnreaktor av lättvattentyp, inne- fattande ett flertal vertikala bränslestavar (10) vilka med inbördes avstånd är anordnade mellan en bottenplatta (ll) och en topplatta (12) varvid bottenplattan och topplattan är försedda med genomgående hål (35) för in- och utlopp av kylmedel, och en skräpfàngare (36) anordnad under bottenplattan i vattnets strömningsväg, kännetecknad av att skräpfángaren (36) innefattar ett flertal pà inbördes avstånd eller intill varandra, i huvudsak parallellt, anordnade skruvfjädrar (40) vilka är fixerade i en ram innefattande minst tvâ i huvudsak parallella gavlar (37, 38) vilkas flatsidor är förbundna med varandra medelst pinnar (39) som är anordnade, i huvudsak parallellt med varandra och med fjädrarna (40) och på inbördes avstånd och i rader mellan gavlarna.

2. Bränslepatron enligt patentkrav 1, kånnetecknad av att att skruvfjädrarna (40) är anordnade i ett eller flera lager.

3. Bränslepatron enligt patentkrav 1, kännetecknad av att minst en av gavlarna (37, 38) i skräpfángaren (36) är för- sedd med minst en tapp (41, 42) medelst vilken skräpfángaren fixeras vid bottendelen (2).

4. Bränslepatron enligt patentkrav 1, kånnetecknad av att skräpfángaren är anordnad åtminstone i huvudsak horison- tellt.

5. Bränslepatron enligt patentkrav 1, kännetecknad av att skräpfángaren är anordnad på avstånd från bottenplattan.