SE503245C2 - Styrelement för användning i kokvattenreaktor - Google Patents

Description

503 245 2 hög vid sidokanterna och den övre änden av varje vinge.

Detta innebär att dessa delar av styrelementet absorberar större mängd neutroner än andra delar av styrelementet och därför uppnås kärnlivslängden tidigare i dessa delar än i andra delar av styrelementet. Styrelementet måste följaktligen avyttras som ett radioaktivt avfall, fastän tillräcklig livslängd finns kvar i andra delar därav.

För att undanröja detta problem har föreliggande uppfinnare utvecklat ett förbättrat styrelement, i vil- ket neutronabsorberare med läng livslängd är anordnade i närheten av vingarnas sidokanter, där neutronexpone- ringsgraden är hög, såsom visas i det offentliga japan- ska patentet nr 74697/1978. Detta förbättrade styrele- ment är emellertid fortfarande otillfredsställande med avseende på förlängningen av styrelementets livslängd p g a att det har en livslängd, som bara är 2 ggr så lång som för ordinära styrelement, som innehåller B4C.

För att klara kravet på förlängning av styrelemen- tens livslängd har föreliggande uppfinnare utvecklat ett styrelement med lång livslängd, vilket kan fungera mycket längre än ovannämnda förbättrade styrelement.

Detta styrelement med lång livslängd har, såsom visas i det offentliga japanska patentet nr 55887/1983, fasta neutronabsorberande plattor, vilka är gjorda av en neutronabsorbator med lång livslängd och anordnade i varje vinge därav. Den neutronabsorberande plattan har öppningar eller urtagningar, vars storlekar och fördelning är så bestämda att mängden material som av- lägsnas genom närvaron av sådana öppningar eller urtag- ningar är jämförelsevis liten i den del där den axiella fördelningen av avställningsmarginalen är liten och är jämförelsevis stor i den del där den axiella fördelningen av avstängningsmarginalen är stor.

Detta styrelement med lång livslängd har emellertid följande nackdelar, beroende på användningen av hafnium (Hf)-plåt som neutronabsorbator. Hafnium är nämligen 505 245 3 dyrt och har en stor densitet (l3,3 g/cm3), så att kostnaden för och vikten på styrelementet ökas oönsk- värt. Den ökade vikten på styrelementet kräver i sin tur en konstruktion av en styrstavsdrivmekanism, vilken säkert kan driva sådana tunga styrelement, p g a att konventionella styrstavsdrivmekanismer inte tål sådan tung vikt på styrelementen.

Uppfinnarna har emellertid bekräftat att det fort- farande finns en marginal för avlägsnade av material i hafniumplåten, vilken används som neutronabsorbator med lång livslängd, i syfte att minska vikten på hafnium- plåten och att ordinära styrelementsdrivmekanismer fort- farande är användbara under förutsättning att vikten på styrelementet minskas genom avlägsnande av material.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är följ- aktligen att åstadkomma ett styrelement med lång livs- längd för användning i en kärnreaktor, såsom BWR, för vilket styrelement vikten på neutronabsorbatorn med lång livslängd och härav den totala vikten på styrele- mentet minskas kraftigt för att göra det möjligt för en konventionell styrstavsdrivmekanism att säkert driva ett sådant styrelement med lång livslängd, varigenom de ovan beskrivna problemen hos den tidigare tekniken undanröjs.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett styrelement med lång livslängd, vilket styrelement har nästan samma storlek, form och totalvikt som ordinära B4C-styrelement och på grund härav är an- vändbart i existerande kokvattenreaktorer.

Ytterligare ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett styrelement med lång livslängd för kärnreaktorer, vilket styrelement är lämpligt för användning vid drift av reaktorn vid en hög utbränning och vid långtidsdrift av reaktorn.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett styrelement med lång livslängd för kärnreaktorer, vilket styrelement är förbättrat på 503 245 i 4 så sätt att skador beroende på elektrokemisk korrosion effektivt undviks.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett styrelement med lång livslängd av hybridtyp för kärnreaktorer, vilket styrelement är för- bättrat på så sätt att skador beroende på elektrokemisk korrosion undviks och att den mekaniska hållfastheten ökar för att uppvisa större motstånd mot deformation medelst varje yttre kraft.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett styrelement med lång livslängd för kärnreaktorer, vilket styrelement är förbättrat på så sätt att det uppvisar ett större motstånd mot knäckning under minskning av höljesvikten, varigenom sålunda styr- elementets totalvikt minskas.

Enligt föreliggande uppfinning kan dessa och andra ändamål uppnås med hjälp av ett styrelement för kärn- reaktorer, vilket styrelement har en övre del, en nedre del, en central bärstav, som har radiella utsprång, vilka ger den centrala bärstaven väsentligen kryssformad tvär- sektion, och förbinden den övre och den nedre delen med varandra, och fyra vingar, vilka utgörs av täckplåtar, som var och en har väsentligen U-formad tvärsektion och är fäst på ett av den centrala bärstavens radiella ut- språng, varvid utrymmet i varje täckplåt upptas av plattformade neutronabsorbatorer, vilka är åtskilda från varandra i vingens tjockleksriktning och sträcker sig längs den centrala bärstavens axel, och varvid täckplå- tarna har vattenpassagehål och neutronabsorbatorerna i den centrala bärstavens axiella och/ eller radiella riktning är uppdelade i ett flertal plattor med olika neutronabsorptionsegenskaper. 035 503 245 I denna utföringsform av styrelementet ökas reak- tivitetsvärdet pga vattenpassagehålen för styrning av flödet av en moderator (kylmedel) mellan de varandra mot- stående neutronabsorberande plattorna. Anordnandet av vattenpassagehålen gör det också möjligt att minska tjockleken pá neutronabsorbatorplattorna i överensstäm- melse med mängden neutronexponering. Av dessa orsaker kan styrelementet ha nästan samma storlek, form och vikt som ordinära styrelement av B4C-typ, fastän en tung neutron- absorbator med lång livslängd, såsom hafniumplàt, an- vänds. Styrelementet kan därför användas i existerande kärnreaktorer utan att nödvändiggöra modifieringar av styrstavsdrivmekanismen och kan vara i drift under en period, som är mycket längre än de som erbjuds av kända styrelement.

Enligt uppfinningen är dessutom företrädesvis dis- tansorgan anordnade mellan varandra motstàende neutron- absorbatorplattor.

Lämpligen avtar neutronabsorbatorplattornas tjocklek i nämnda axiella riktning från den övre delen mot den nedre delen.

Alternativt kan varje neutronabsorbatorplatta ha konstant tjocklek, men i så fall avtar tjockleken trapp- formigt i nämnda axiella riktning, så att de översta neutronabsorbatorplattorna intill den övre delen har den största tjockleken och att de nedersta neutronabsorbator- plattorna intill den nedre delen har den minsta tjock- leken.

Enligt uppfinningen kan dessutom åtminstone neutron- absorbatorplattorna intill den övre delen ha ökande tjocklek från den centrala bärstaven och i bärstavens radiella riktning.

Vidare är enligt uppfinningen företrädesvis vatten- passagehàl, som är inriktade med vattenpassagehàlen i täckplátarna, anordnade i neutronabsorbatorplattorna. 503 245 Vid det uppfinningsenliga styrelementet kan neutron- absorbatorplattornas ytterändar vara fästa vid en bär- stav.

Enligt uppfinningen kan neutronabsorbatorplattorna också vara parvis anordnade, varvid deras inner- och/eller ytterändpartier är bockade mot den motstàende neutronabsorbatorplattan i paret.

Neutronabsorbatorplattorna kan dock även vara U- formigt bockade.

Slutligen kan styrelementet innefatta en spalt, som är bildad mellan angränsande neutronabsorbatorplattor och sträcker sig i nämnda axiella riktning, vilken spalt täcks av en motstàende neutronabsorbatorplatta.

Uppfinningen ska beskrivas närmare i det följande under hänvisning till bifogade ritningar.

Fig 1 är en perspektivvy och visar en utföringsform av ett kärnreaktorstyrelement enligt föreliggande upp- finning.

Fig 2 visar det sätt på vilket de neutronabsorbe- rande delarna är anordnade i styrelementet.

Fig 3 är en illustration av fördelningen av reak- tivitetsvärdet (neutronabsorptionsegenskaperna) hos styrelementet i det senares höjdriktning.

Fig 4 visar en fragmentarisk sektionsvy längs linjen A-A i fig 1.

Fig 5 visar en neutronabsorbator, vilken är anordnad i ett styrelement och uppdelat i åtta element längs styr- elementets längd.

Fig 6A-6C är illustrationer av reaktivitetsvärdets nivåer vid styrelementets olika höjder.

Fig 7A visar ett uppbärande distanorgan, vilket uppbär varje neutronabsorberande sektion.

Fig 8 visar en fragmentarisk sektionvy längs linjen B-B i fig 5.

Fig 9 visar en motsvarande vy som fig 4.

Fig 10A är en förstorad, fragmentarisk vy och visar 503 245 7 en del, som betecknats med C i fig 5.

Fig lOB visar en lateral sektionsvy längs linjen D-D i fig l0A.

Fig ll är ett diagram och visar förhållandet mellan vattenspaltens bredd och reaktivitetsvärdet, som bekräf- tats genom ett kriticitetsförsök, vilket utfördes genom införande av styrelementet i en simulator för en kok- vattenreaktorhärd.

Fig 12-14 är illustrationer av olika former av arrangemanget av neutronabsorbatorn.

Fig 15 är en graf och visar fördelningen av koncent- rationen av fissila nuklider i en reaktorhärd längs reaktorhärdens axel.

Fig 16 är en graf och visar fördelningen av neutron- multiplikationskonstanten i en reaktorhärd längs reaktor- härdens axel.

Fig 17 är en graf och visar fördelningen av neutron- exponeringen längs styrelementets axel.

Fig 18 är en graf och visar fördelningen av neutron- exponeringen i vingens breddriktning.

Fig 19 är en graf och visar fördelningen av reakti- vitetsvärdet i vingens breddriktning från den centrala bärstaven till vingens radiella ände.

Fig 20 är en fragmentarisk vy och visar en andra utföringsform av kärnreaktorstyrelementet enligt före- liggande uppfinning, varvid en neutronabsorbator med lång livslängd särskilt visas.

Fig 21 visar en sektionsvy längs linjen E-E i fig 20.

Fig 22 visar en sektionsvy av en vinge enligt den andra utföringsformen av styrelementet enligt uppfin- ningen.

Fig 23-31 visar sektionsvyer av vingar enligt den tredje - den elfte utföringsformen av styrelementet en- ligt föreliggande uppfinning.

Fig 32 är en illustration av en modifiering av Vingen i styrelementet enligt föreliggande uppfinning.

Fig 33 är en perspektivvy och visar schematiskt ett 503 245 8 kärnreaktorstyrelement enligt föreliggande uppfinning, vid vilket styrelement åtgärder mot sprickbildning vid- tagits.

Fig 34 visar en delvis sektionerad frontvy av styr- elementet enligt föreliggande uppfinning.

Fig 35 visar en sektionsvy längs linjen F-F i fig 34.

Fig 36 är en sektionsvy och visar detaljerat en del, som betecknats med G i fig 35.

Fig 37A, 37B och 37C är en perspektivvy, en planvy resp en sektionsvy av ett i fig 36 visat, uppbärande distansorgan.

Fig 38 är en perspektivvy och visar schematiskt en annan utföringsform av kärnreaktorstyrelementet enligt föreliggande uppfinning, vid vilket styrelement åtgärder mot sprickbildning vidtagits.

Fig 39 visar en delvis sektionerad frontvy av ett kärnreaktorstyrelement enligt föreliggande uppfinning, vid vilket åtgärder mot sprickbildning och åtgärder mot jordbävning vidtagits.

Fig 40 visar en förstorad frontvy av den del som markerats med H i fig 39.

Fig 41 är en utbredd vy och visar en täckplåt, vil- ken vy förklarar en process för tillverkning av täck- plåten.

Fig 42 visar en sektionsvy längs linjen I-I i fig 39. _ Fig 43 är en utbredd vy och visar en täckplåt, vil- ken vy förklarar en annan process för tillverkning av täckplåten.

Fig 44 visar en sektionsvy av en modifiering av det arrangemang som visas i fig 42, vilken modifiering har ett annat fördjupningsarrangemang.

Fig 45 är en delvis sektionerad frontvy och visar en modifiering av den i fig 39 visade kärnreaktorstyr- staven.

Fig 46 visar detaljerat en del, som betecknats 503 245 med I i fig 45.

Fig 47 visar detaljerat en del, som betecknats med J i fig 45.

Fig 48 visar en sektionsvy längs linjen K-K i fig 47.

Fig 49 är en frontvy och visar en modifiering av det i fig 45 visade styrelementet.

Fig 50 är en delvis sektionerad frontvy och visar ett kärnreaktorstyrelement av hybridtyp enligt förelig- gande uppfinning.

Fig 51 visar en sektionsvy längs linjen L-L i fig 50.

Fig 52 visar detaljerat en del, som betecknats med M i fig 51.

Fig 53 visar ett annat kärnreaktorstyrelement av hybridtyp enligt föreliggande uppfinning.

Fig 54 visar en sektionsvy längs linjen N-N i fig 53.

Fig 55 är en perspektivvy och visar en annan utfö- ringsform av kärnreaktorstyrelementet enligt föreliggande uppfinning.

Fig 56-58 visar tvärsektionsvyer längs linjerna N-N - P-P, respektive, i fig 55.

Fig 59 visar en vertikal sektionsvy av den i fig 55 visade utföringsformen och illustrerar det sätt på vilket den neutronabsorberande plattan är uppdelad.

Fig 60 visar en tvärsektionsvy av en annan utfö- ringsform av föreliggande uppfinning.

Fig 61 visar en vertikal sektionsvy av en annan ut- föringsform av föreliggande uppfinning.

Fig 62 visar en sektionsvy längs linjen Q-Q i fig 61. ' Fig 63 visar en vertikal sektionsvy av en modifie- ring av den i fig 55 visade utföringsformen.

Fig 64 är en frontvy och visar en annan modifiering av den i fig 55 visade utföringsformen.

Fig 65 visar en sektionsvy längs linjen R-R i fig 503 245 64.

Fig 66 visar en vertikal sektionsvy längs linjen S-S i fig 65.

Fig 67 visar en förstorad tvärsektionsvy av en del av den i fig 65 visade utföringsformen.

Fig 68 visar en vertikal sektionsvy av en annan utföringsform av kärnreaktorstyrelementet enligt före- liggande uppfinning.

Med hänvisning till fig l, som är en perspektivvy och visar en första utföringsform av styrelementet (“Con- trol b1ade") enligt uppfinningen för användning i kärn- reaktorer, har styrelementet 10 en central bärstav ("tie rod“) 14, vilken förbinder en övre del 12, vilken är försedd med ett handtag ll, och en nedre del 13. Den cen- trala bärstaven 14 har radiella utsprång, vilka ger den centrala bärstaven 14 en väsentligen kryssformad tvärsek- tion. En väsentligen U-formad täckplàt, vilken har ett avsevärt djup och är tillverkad av rostfritt stål, är fäst på änden av varje utspráng på den centrala bärstaven 14. Utrymmet i varje täckplât 15 upptar en plattformad neutronabsorbator 18 med lång livslängd, vilken neutron- absorbator är tillverkad av hafnium (Hf). Varje täckplàt eller hölje 15 och neutronabsorbatorn 18 med lång livs- längd bildar i kombination en vinge 16 av styrelementet . Styrelementet 10 har sålunda fyra vingar 16.

Styrelementet l0 är konstruerat för att ha väsent- ligen samma storlek, form och vikt som konventionella styrelement, vilka är försedda med borkarbid (B40), så att det kan inpassas i existerande kärnreaktorer. Exem- pelvis har styrelementet 10 en effektiv längd på ca 3,83 m, en bladbredd på ca 250 mm, en bladtjocklek på ca 8 mm, en täckplåtstjocklek på ca l mm och en total- vikt på ca 100 kg.

Neutronabsorbatorn 18 är uppdelad längs bärstavens 14 axel i ett flertal element eller sektioner, exempel- vis fyra neutronabsorberande element eller sektioner l8a, l8b, l8c och l8d, såsom visas i fig 2. I fig 2 är 503 245 ll den vänstra hälften av styrelementet l0 försedd med neutronabsorberande element, medan den högra hälften visas utan neutronabsorberande element. De neutronabsor- berande elementen l8a, l8b och l8c uppbärs till skillnad från elementet l8d, som är beläget intill den nedre delen 13, av stöd 20 för de absorberande elementen, vil- ka stöd är bildade på varje utspráng av den centrala bärstaven 14 med ett lämpligt intervall i den centrala bärstavens 14 axiella riktning för att förhindra de neutronabsorberande elementen l8a-l8c från att röra sig upp och ned.

De neutronabsorberande elementen l8a-l8d är så kon- struerade att neutronabsorbatorn 8, som utgörs av dessa element, uppvisar neutronabsorptionsegenskaper, vilka minskar progressivt från den ände som är belägen intill den övre delen 12 mot den ände som är belägen intill den nedre delen 13. I den visade utföringsformen, i vilken neutronabsorbatorn 18 är uppdelad i fyra element l8a-l8d, har särskilt varje element en konstant tjocklek, men dessa tjocklekar ändras pà ett trappformig sätt, så att det översta neutronabsorberande elementet l8a, som är beläget intill den övre delen, har den största tjock- leken och det nedersta neutronabsorberande elementet, som är beläget intill den nedre delen, har den minsta tjockleken. Denna trappformiga förändring av tjockleken på neutronabsorbatorn 18 förorsakar en motsvarande trappformig förändring av reaktivitetsvärdet, d v s neutronabsorptionsegenskaperna, såsom visas i fig 3.

Konstruktionen kan vara sådan att, beroende pà konstruk- tionen eller styrelementets driftsätt, det yttersta änd- partiet av det översta neutronabsorberande elementet l8a, som är beläget intill den övre delen, exempelvis området inom 35 cm uppmätt från den yttersta delen av änden, har speciellt ökade neutronabsorptionsegenskaper för att förbättra reaktorns uppförande vid snabbstopp eller speciellt minskade neutronabsorptionsegenskaper för att undertrycka varje drastisk variation av reaktorns 503 245 12 avgivna effekt, vilket kan åstadkommas då styrelementet utdrags. Neutronabsorptionsegenskaperna är dessutom så varierade i åtminstone det översta neutronabsorberande elementet l8a, beläget intill så att det parti av elementet som är den centrala bärstaven l4 har större neutronabsorptionsförmåga.

Ett styrelement 10 med lång livslängd, vilket styr- element används i en kärnreaktor, tenderar vanligtvis att lida av försprödning av den övre delen 12 p g a en extremt kraftig neutronexponering av den övre delen.

Den övre delen är därför vanligtvis tillverkad av ett rostfritt stål med en speciellt hög renhet för att undertrycka varje tendens hos den övre delen att bli spröd. För att minimera styrelementets vikt har den 12, 22, vilken är fäst på den nedre delen, sina övre delen och den nedre delen 13 och en hastighets- begränsare tjocklekar minskade så mycket som möjligt. Som framgår av fig l och 2 har styrelementet l0 ett tomt eller öppet parti 23 under den övre delen 12. Detta öppna parti 23 kan användas som ett hjälphandtag. Det öppna partiet 23 är bildat vid ett sådant läge där ingen neutronabsorption är nödvändig beroende på konstruktionen av styrelementet.

Anordnandet av det öppna partiet 23 bidrar till en ytterligare minskning av styrelementets vikt.

Det har bekräftats genom försök att mängden expo- nering av snabba neutroner vid den övre delen av hjälp- handtaget är så liten som l/5 - l/3 av den vid den övre delen av handtagspartiet. Detta innebär att försprödnings- graden hos hjälphandtagspartiet 23 är så liten som 1/5 - l/3 av den hos den övre delen av handtagspartiet, så att anordnandet av hjälphandtagspartiet 23 ger ett effektivt stöd för handtaget ll under hanteringen av styrelementet.

Vart och ett av de neutronabsorberande elementen, exempelvis element l8a, som är anordnat i täckpláten 15, utgörs av ett par neutronabsorberande plattor eller plå- tar l8a1 och l8a2, vilka är tillverkade av hafniumfolie eller -plåt och anordnade så att de är vända mot varandra, m_ 503 245 13 såsom visas i fig 4. Dessa neutronabsorberande plattor l8al och l8a2 är åtskilda från varandra medelst punkt- liknande distansorgan 24. Dessa distansorgan 24 för- bättrar det neutronabsorberande elementets l8a meka- niska hållfasthet och bevarar en plan vattenspalt 25 mellan de varandra motstàende neutronabsorberande plat- torna l8al och l8a2 för att medge en moderator att strömma därigenom. Ett flertal vattenpassagehål 26, vilka står i förbindelse med vattenspalten 25, är bil- dade i täckplàtens l5 väggar och de motsvarande partierna av det neutronabsorberande elementet l8a. Vattenpassage- hålen 26 är som regel inte bildade på så sätt att de tränger in i Vingen 16 på linjärt sätt. Dessa hål 26 är med andra ord bildade på förskjutet sätt.

Var och en av de neutronabsorberande plattorna i vart och ett av elementen l8a-l8d har formen av en tunn platta eller plåt med en tjocklek på 0,5-2,0 mm och är krökt vid den av sina kanter som sträcker sig längs vingens 16 ände. En smal spalt bildas mellan de krökta ytterändarna av paret av neutronabsorberande plattor l8al och l8a2 vid vingens 16 ände för att säkerställa tillräcklig flexibilitet hos dessa neutronabsorberande plattor l8a1 och l8a2.

Neutronabsorbatorn 18, som är anordnad i kärnreak- torstyrelementet l0 enligt uppfinningen, kan sektioneras i bärstavens l4 axiella riktning i åtta steg eller element l8a-l8h, såsom visas i fig 5. Varje stegs stöd- element för neutronabsorbatorn uppbärs av ett flertal uppbärande distansorgan 30, vilka är fästa vid täckplåten l5 med ett lämpligt intervall, såsom visas i fig 5, varigenom de neutronabsorberande elementen l8a-l8h förhindras från att röra sig upp och ned.

De neutronabsorberande elementen l8a-l8h är så kon- struerade att neutronabsorbatorn 18, som utgörs av dessa element, uppvisar neutronabsorptionsegenskaper, vilka minskar progressivt från den ände som är belägen intill den övre delen 12 mot den ände som är belägen intill 505 245 14 den nedre delen 13. I denna utföringsform, i vilken neutronabsorbatorn 18 är uppdelad i åtta element l8a- l8h, har särskilt varje element en konstant tjocklek, men tjockleken förändras på ett trappformigt sätt, så att det översta neutronabsorberande elementet l8a, som är beläget intill den övre delen, har den största tjock- leken och det nedersta neutronabsorberande elementet l8h, som är beläget intill den nedre delen, har den minsta tjockleken. Denna trappformiga förändring av neutronabsorbatorns 18 tjocklek förorsakar en motsva- rande trappformig förändring av reaktivitetsvärdet, d v s neutronabsorptionsegenskaperna, såsom visas i fig 6A.

I detta arangemang som visas i fig 6A har alla de neutronabsorberande elementen l8a-l8h olika tjocklekar, så att neutronabsorbatorn 18 som helhet uppvisar en tjockleksfördelning, vilken minskar progressivt mot den ände som är belägen intill den nedre delen. Denna är emellertid inte den enda och tjockleksfördelning kan vara sådan att ett flertal intilliggande neutronabsor- berande element, exempelvis två element, såsom visas i fig 6B, har en identisk tjocklek eller sådan att vart och ett av de neutronabsorberande elementen har den största tjockleken vid den ände som är belägen intill den övre delen 12 och den minsta tjockleken vid den ände som är belägen intill den nedre delen 13, så att neutron- absorbatorn 18 som helhet uppvisar en väsentligen linjär eller rätlinjig förändring av tjockleken, såsom visas i fig 6C. Det är också möjligt att använda de arrange- mang som visas i fig 6A-6C i kombination.

Som visas i fig 8 har respektive stegs neutronabsor- berande element l8a-l8h par av neutronabsorberande plåtar eller plattor l8a1, l8a2; l8b1, l8b2;....;l8h1, l8h2, som är bildade av hafniumplàt, varvid varje pars neutron- absorberande plattor är anordnade så att de är vända mot varandra i vingens l6 tjockleksriktning. Varje pars neutronabsorberande plattor är åtskilda från varandra 503 245 medelst uppbärande distansorgan 30, vilka har, såsom visas i fig 7, en skivliknande distansdel 30a och stöd- ben 30b, vilka skjuter ut axiellt från distansdelens 30a centrum på ömse sidor därom. Som framgår av fig 8 tränger stödbenen 30b löst in i motsvarande hål i exem- pelvis de varandra motstående neutronabsorberande plat- torna l8al och l8a2 och är fästa på täckplátens 15 inre väggytor genom exempelvis svetsning.

Hålen 31, vilka är bildade i varje neutronabsor- berande elements motstående neutronabsorberande plattor, har en diameter som är obetydligt större än stödbenens 30b för att medge värmeutvidgning eller hopdragning av de neutronabsorberande plattorna, som förorsakas av en temperaturförändring. Dessa uppbärande distansorgan håller fast de neutronabsorberande plattorna, såsom plattorna l8al, l8a2, inuti täckplåten, medan de bevarar en plan vattenspalt 25 mellan dessa varandra motstående neutronabsorberande plattor l8al, l8a2 för att styra flödet av en moderator. Vattenspalten 25 bildar sålunda en flödespassage för moderatorn. Ett flertal vattenpassa- ger 26, vilka står i förbindelse med vattenspalten 25, är bildade i täckplåtens 15 väggar och motsvarande par- tier av det neutronabsorberande elementet av varje steg av neutronabsorbatorn 18. Vattenpassagehålen 26 är som regel anordnade så att Vingen 16 inte genomträngs lin- järt, d v s på ett förskjutet eller sick-sackformat sätt, såsom visas i fig 9.

I denna utföringsform är tjockleken på varje vinge 16 av kärnreaktorstyrelementet 10 ca 8 mm och varje neutronabsorberande platta, som bildar vart och ett av de neutronabsorberande elementen l8a-l8h, utgörs av en metallisk neutronabsorberande platta med en mycket liten tjocklek på exempelvis 0,5-2,0 mm. Med detta arrangemang har, såsom visas i fig 6A, den neutronabsorberande plat- tan i det neutronabsorberande element som är beläget intill den övre delen 12 en tjocklek på 1,5-2,0 mm, medan den neutronabsorberande plattan i det neutronabsor- 503 245 16 berande element som är beläget intill den nedre delen har en tjocklek pá 0,5-1,0 mm. De neutronabsorberande plattorna i de mellanliggande neutronabsorberande ele- menten har mellanliggande tjocklekar.

Ett kriticitetsförsök utfördes genom införande av ett experimentellt styrelement av flödesfälletyp i en BWR-härdsimulator. Det styrelement som användes i detta försök utgjordes av hafniumplåtpar, såsom neut- ronabsorbatorer, som var anordnade i varje täckplåt, vilken var tillverkad av rostfritt stål, med en mellan varandra motstående hafniumplåtar bildad vattenspalt, såsom visas i fig 8 och 9.

Ett förhållande mellan vattenspaltsbredden och reaktivitetsvärdet bekräftades genom försöket, såsom visas i fig ll. Detta försöksresultat visar att en stor flödesfälleeffekt erhålls även med en liten vatten- spaltsbredd på 2-5 mm. Det inses alltså att en minskning av hafniumplåtens tjocklek ökar vattenspaltsbredden i motsvarande grad, varigenom det sålunda blir möjligt att i viss utsträckning kompensera varje minskning av reaktivitetsvärdet beroende på minskning av plåtens tjocklek.

Av dessa fakta inses det att en minskning av styr- elementets vikt är uppnåbar, under det att ett högt reaktivitetsvärde upprätthålls, genom att förstora vattenspaltsbredden genom minskning av tjockleken på hafniumplåten vid andra delar av styrelementet än den övre delen, där en speciellt stor tjocklek på hafnium- plåten krävs med tanke på fördelningen av neutronexpo- neringen och i beaktande av reaktorns avställningsmargi- nal.

Fig 10A och l0B visar den del som betecknats med C i fig 5 med de uppbärande distansorganen avlägsnade.

Fig l0B visar en sektion längs linjen D-D i fig 10A.

Det visas att spalter 33a, 33b är bildade mellan angrän- sande neutronabsorberande plattor l8al, l8a2; l8b1, l8b ;.....l8h l8h av de successiva neutronabsorberande 2 l' 2 503 245 17 elementen l8a, l8b..l8h, vilka är anordnade i styrele- mentets 10 axiella riktning. Det visas också att spal- terna 33a och spalterna 33b på motsatta sidan av vatten- spalten är förskjutna så att de täcks av de neutronab- sorberande plattorna. Spalterna 33a och spalterna 33b, vilka är bildade mellan angränsande neutronabsorberande element på ömse sidor om vattenspalten, är nämligen anordnade på ett förskjutet sätt, så att dessa spalter täcks av de neutronabsorberande plattorna på de motsatta sidorna av vattenspalten och så att angränsande spalter på ömse sidor om vattenspalten inte intar samma nivåplan.

Pig 12-14 visar modifieringar av arrangemanget av neutronabsorberande plattor i angränsande neutron- absorberande element. I dessa modifieringar är spal- terna 34a, 35a, 36a, vilka är bildade i vingens fram- sida, anordnade så att de skär, då de betraktas i rikt- ningen vinkelrätt mot vingens plan, spalterna 34b, 35b, 36b, vilka är bildade i vingens baksida, på så sätt att de områden över vilka spalterna på framsidan och baksidan korsar varandra minimeras. Genom att mini- mera dessa områden är det möjligt att undvika all lokal minskning av reaktivitetsvärdet längs styrelementets längd. Andra modifieringar av formen på och läget av spalterna mellan angränsande neutronabsorberande element kommer att vara uppenbara för fackmannen.

Driftsättet för den beskrivna utföringsformen av styrelementet för kärnreaktorer är som följande.

En i fig 15 visad kurva visar belysande fördelningen av koncentrationen av fissila nuklider längs en kokvat- tenreaktorhärds axel, i vilken reaktorhärd bränslet har utbränts till en viss grad. Eftersom styrningen av utbränning i reaktorhärden är uppdelad i fyra sek- tioner i reaktorhärdens axiella riktning är det lämpligt att styrelementet 10 för styrning av utbränningen också är uppdelad i fyra sektioner eller sektioner av ett antal som är en multipel av fyra.

Utbränningen av bränslet är jämförelsevis långsam, 503 245 18 i den nedre änddelen av kärnreaktorhärden, så att kon- centrationen av fissila nuklider är stor i denna del av kärnreaktorn. Den övre delen över mittdelen 2/4 L, där L representerar reaktorhärdens axiella längd, un- dergår ett fenomen som är känt som spektrumförhårdning beroende på voider ("voids“) som bildas i denna del.

Som ett resultat gynnas plutoniumproduktionsreaktionen i denna del. Samtidigt minskar voiderna flödet av ter- miska neutroner så att utbränningen av bränslet för- dröjs. Av dessa skäl uppvisar reaktorhärden vanligtvis det fördelningsmönster av fissila nuklider som visas i fig 15.

Där det fördelnings av fissila nuklider som visas i fig 15 uppvisar av reaktorhärden visar reaktorhärden i avställningstillstàndet en fördelning av neutronmul- tiplikationskonstanten längs reaktorhärdens axel som visas av en kurva B i fig 16. Vanligtvis, ju större neutronmultiplikationskonstant, ju mindre reaktorav- ställningsmarginal, d v s ju mindre underkriticitets- konstant. Minskningen av multiplikationskonstanten vid den nedre och den övre änden av reaktorhärden, såsom visas av kurvan B, är hänförbar till läckning av neutroner vid dessa delar av reaktorhärden.

I fig 17 visar en kurva C fördelningen av neutron- exponeringsmängden hos kärnreaktorstyrelementet längs styrelementets axel, såsom observeras då kärnreaktor- styrelementet l0 använts. Av denna kurva framgår det att neutronexponeringsmängden ökas drastiskt i ett begränsat område med en viss höjd (vanligtvis ca 30 cm) från den yttersta delen av den övre änden av styrele- mentet 10. I andra delar av styrelementet l0 minskar neutronexponeringsmängden progressivt mot den nedre änden av styrelementet 10.

Styrelementet 10 enligt föreliggande uppfinning är så konstruerat att det åstadkommer en tillfredsställan- de styreffekt under den neutronmultiplikationskonstant- karakteristika och den neutronexponeringsmängdkarakteris- 503 245 19 tika som visas i fig 15 och 16. Styrelementet 10 enligt denna utföringsform är nämligen så konstruerat att dess övre änddel, som motsvarar 1/4 L (ca 90-95 cm), är konstruerad att klara den lokala minskning av av- ställningsmarginalen som är hänförbar till ökningen av neutronmultiplikationskonstanten, såväl som den minskande tendensen hos avställningsmarginalen beroende på kraftig ökning av neutronexponeringsmängden, vilket observeras vid den övre delen av reaktorhärden, såsom visas i fig 16 och 17.

Som visas i fig 3 är de neutronabsorberande ele- menten konstruerade så att neutronabsorbatorn som hel- het avsmalnar progressivt från den ände som är belägen intill den övre delen 12 mot den ände som är belägen intill den nedre delen 13, varvid sålunda neutronab- sorptionsförmágan minskar på motsvarande sätt. Det ska emellertid läggas märke till att neutronabsorptions- förmågan i området 1/4 L från den nedre änden av styr- elementet 10, d v s från den övre änden av den nedre delen 13, är bestämd att bli obetydligt mindre än den i området mellan l/4 L och 2/4 L, p g a att neutron- multiplikationskonstanten i området 1/4 L är större än i området mellan 1/4 L och 2/4 L, såsom visas i fig 16, fastän neutronexponeringsmängden i området 1/4 L är mindre än i omrâdet mellan 1/4 L och 2/4 L.

Fig 18 visar en kurva D, som representerar ett typiskt exempel på neutronexponeringsmängden i varje vinges 16 breddriktning. Som framgår av kurvan D ökas neutronexponeringsmängden kraftigt i omrâdet nära ving- ens ytterände och ökas något i det inre området, som är beläget intill bärstaven 14. Det är därför möjligt att erhålla en fördelning av reaktivitetsvärdet, såsom visas i fig 19, genom att variera neutronabsorbatorns 18 neutronabsorptionsegenskaper i vingens 16 breddrikt- ning.

I kärnreaktorstyrelementet 10 enligt den beskrivna utföringsformen kan ovannämnda variation av neutron- 505 245 absorptionsegenskaperna erhållas genom utnyttjande av tunna neutronabsorberande plattor i vart och ett av elementen l8a-l8d (fig 2) eller l8a-l8h (fig 5) av neutronabsorbatorn med lång livslängd och genom anordnande av dessa neutronabsorberande plattor så att en plan vattenspalt, som tjänar som passage för moderatorn, avgränsas mellan varandra motstående neu- tronabsorberande plattor. Det är sålunda möjligt att minska vikten på neutronabsorbatorn 18 med lång livs- längd i vingen 16 jämfört med det fall där ingen vat- tenspalt är bildad inuti den tunga neutronabsorbatorn med lång livslängd. Detta bidrar i sin tur till en minskning av totalvikten på kärnreaktorstyrelementet som helhet, varvid det sålunda blir möjligt att använda existerande styrstavsdrivmekanismer utan någon förändring eller modifiering av konstruktionen.

Andra utföringsformer av kärnreaktorstyrelementet enligt föreliggande uppfinning kommer att beskrivas i det följande.

Fig 20-22 visar en andra utföringsform av kärn- reaktorstyrelementet enligt uppfinningen med organ för förstärkning av styrelementets vingar.

Styrelementet l0A har ett flertal vingar, varvid varje vinge har en plattliknande neutronabsorbator l8A, vilken har lång livslängd och utgörs av par av varandra motstående neutronabsorberande plattor eller plåtar 38a och 38b, vilka är åtskilda från och hålls fast vid varandra medelst punktliknande distansorgan 39.

Dessa neutronabsorberande plattor är fästa vid sina mot vingens ytterände svarande ändpartier på en gemen- sam bärstav 40, varvid sålunda hög mekanisk hållfasthet eller stabilitet säkerställs.

De neutronabsorberande plattornas 38a, 38b ytter- ändspartier upptar vanligtvis en större neutronexpone- ringsmängd jämfört med andra partier. Bärstaven 40, vilken är anordnad mellan dessa ändpartier av de neut- ronabsorberande plattorna, ökar effektivt reaktiviteten. m_ 505 245 21 De andra ändarna av de neutronabsorberande plattorna 38a och 38b, d v s de ändar som är belägna intill den centrala bärstaven 14, är krökta för att närma sig varandra, men är åtskilda från varandra för att uppta varje värmeutvidgning av de neutronabsorberande plat- torna 38a och 38b.

Andra delar av denna utföringsform är i sak de- samma som för den i fig 2 och 4 visade utföringsformen och betecknas därför med samma hänvisningssiffror och en detaljerad beskrivning därav har utelämnats.

Fig 23 visar en tredje utföringsform av kärnreak- torstyrelementet enligt föreliggande uppfinning. Styr- elementet, som betecknas med hänvisningssiffran l0B, har ett flertal vingar, varvid varje vinge utgörs av en täckplát eller hölje 15 och en neutronabsorbator l8B i täckplåten. Neutronabsorbatorn l8B har par av neutronabsorberande plattor eller plåtar 4la och 4lb, som var och en är bildad genom bockning av en hafnium- plåt till en djup U-formad form. Dessa neutronabsorbe- rande plattor 4la och 4lb är så upptagna i täckplåten att deras öppna ändar är vända mot varandra tvärs ett styvnadselement 42, vilket också tjänar som ett distansorgan. Utrymmet mellan varje U-formad neutron- absorberande plattas båda väggar bildar en vattenspalt , vilken tjänar som passage för medgivande av en moderator att strömma därigenom. Vattenspalten 25 upp- rätthålls av avsatser, vilka är bildade på styvnadsele- mentet 42, på vilket de angränsande ändarna av den neutronabsorberande plattans 41 båda väggar vilar, eller av en korrugerad plåt 43, vilken företrädesvis är tillverkad av ett neutronabsorberande material med lång livslängd, såsom hafnium. Den korrugerade plåten 43, vilken är tillverkad av en neutronabsorbator med lång livslängd, är företrädesvis placerad i det radiellt yttre partiet av Vingen 16.

Fig 24 visar en fjärde utföringsform av kärnreak- torstyrelementet enligt föreliggande uppfinning. 505 245 20_ 22 I denna utföringsform har styrelementet, som be- tecknas med hänvisningssiffran IOC, en neutronabsorbator l8C med lång livslängd, vilken neutronabsorbator är upptagen i varje vinges 16 täckplàt 15 och utgörs av ett flertal neutronabsorberande plattor 46, som var och en utgörs av en neutronabsorberande platta med lång livslängd, vilken platta är bockad till en djup U-formad form. Denna neutronabsorberande plattas 46 motstående väggar avgränsar däremellan en vattenspalt för styrning av flödet av en moderator därigenom.

Den neutronabsorberande plattan 46 är närmare bestämt tillverkad av en hafniumplåt och dess båda väggar är konvexa inåt vid ett väsentligen mittbeläget parti längs vingens 16 bredd. De inàtgàende konvexiteterna 46a, 46b tjänar till att upprätthålla vattenspalten och medger varje exponeringstillväxt hos neutron- absorbatorn, då den utsätts för neutroner. Ändarna av den neutronabsorberande plattans 46 båda väggar är vid den senares öppna ände avsmalnande, så att av- ståndet mellan de båda väggarna ökas successivt mot den centrala bärstaven 14 för att ingripa med avsmal- nande ytor på änden av den centrala bärstavens 14 mot- svarande utsprång.

Fig 25 visar en femte utföringsform av kärnreak- torstyrelementet enligt föreliggande uppfinning. I denna utföringsform av styrelementet, som betecknas med hänvisningssiffran l0D, upptar varje vinges 16 täckplåt eller hölje 15 ett styvnadselement 47 och en neutronabsorbator l8D med lång livslängd på ömse sidor om styvnadselementet 47. Varje neutronabsorbator l8D utgörs av ett par neutronabsorberande plattor eller plåtar 48a och 48b, vilka är anordnade att vara vända mot varandra och bockade inåt vid båda ändar för att däremellan bilda en vattenspalt 25 för en moderator.

Bockningarna av de neutronabsorberande plattorna är gjorda vid de partier där neutronexponeringsmängden är hög, så att den faktiska tjockleken på neutronabsor- 505 245 23 batorn och härav reaktivitetsvärdet (neutronabsorp- tionsegenskaperna) ökas kraftigt vid dessa partier.

Den längd över vilken den neutronabsorberande plattan 48b i det radiellt yttre partiet är bockad är företrä- desvis 1-3 cm.

Fig 26 visar en sjätte utföringsform av kärnreak- torstyrelementet enligt föreliggande uppfinning. Denna utföringsform av styrelementet, som betecknas med hän- visningssiffran IOE, har i varje vinges 16 täckplåt 15 en neutronabsorbator, som har lång livslängd och utgörs av ett par plattformade neutronabsorberande plattor eller plåtar 49, 49, som var och en är bockad till en djup U-liknande form. Dessa neutronabsorberande plattor 49 och 49 är anordnade i täckplåten 15 så att deras öppna ändar är vända mot varandra. En av varje plattas 49 väggar är utsträckt bortom och bockad över den andra väggen vid plattans 49 öppna ände, varvid sålunda en- vattenspalt 25 mellan plattans 49 två väggar upprätt- hålls, medan en marginal för exponeringstillväxten erbjuds vid neutronaxponering.

Fig 27 visar en sjunde utföringsform av kärnreak- torstyrelementet enligt föreliggande uppfinning. Styr- elementet, som betecknats med hänvisningssiffran 10F, har ett styvnadselement 50, vilket är anordnat i varje vinges 16 täckplåt 15, och en neutronabsorbator 18, som har lång livslängd och är anordnad på ömse sidor om styvnadselementet 50. Varje neutronabsorbator l8F utgörs av ett par motstående neutronabsorberande plattor Sla och Slb, så att en vattenspalt 25 avgränsas däremellan.

Var och en av de neutronabsorberande plattorna 5la, 51b är lätt bockad vid den ena av sina ändar och kraf- tigt bockad vid den andra av sina ändar och är anordnad så att den kraftigt bockade änden av varje platta inne- sluter den lätt bockade änden av den andra plattan. De båda neutronabsorberande plattornas 5la, 51b bockningar tjänar till att upprätthålla vattenspalten 25 mellan dessa plattor, medan en marginal för tillväxten hos de 503 245 24 neutronabsorberande plattorna, erbjuds vid neutronexpo- nering.

I de ovan beskrivna andra-sjunde utföringsformerna är neutronabsorbatorn uppdelad i den centrala bärstavens axiella riktning i ett flertal neutronabsorberande element, som vart och ett är anordnat så att en vatten- spalt 25 för styrning av flödet av en moderator avgränsas mellan varandra motstáende väggar eller varandra mot- stående plattor av det neutronabsorberande materialet.

Vikten på neutronabsorbatorn minskas följaktligen med ett belopp som motsvarar vattenspaltens volym, så att vikten på styrelementet som helhet minskas på effektivt och säkert sätt för att göra det möjligt att manövrera styrelementet med en existerande styrstavsdrivmekanism utan att nödvändiggöra någon förändring eller modifiering av styrstavsdrivmekanismen.

Eftersom moderatorn medges att strömma genom den vattenspalt som avgränsas mellan neutronabsorbatorerna ökas reaktiviteten för medgivande av en minskning av mängden neutronabsorbatorer. De neutronabsorberande ele- menten kan dessutom vara placerade effektivt vid delar där anordnadet av neutronabsorbatorn är betydelsefull med avseende på reaktorns avställningsmarginal. Det är sålunda möjligt att kraftigt öka reaktiviteten, under det att reaktorns avställningsmarginal också förbättras.

Fig 28-31 visar den åttonde-elfte utföringsformen av kärnreaktorstyrelementet enligt föreliggande upp- finning.

Den i fig 28 visade utföringsformen av styrelemen- tet, som betecknas med hänvisningssiffran l0G, har en neutronabsorbator 18 i varje vinge. Neutronabsorbatorn 18, som exempelvis utgörs av hafniummetallplattor, är uppdelad i ett flertal element i den axiella riktningen, av vilka ett visas och betecknas med 18A. I denna utfö- ringsform är det neutronabsorberande elementet, som rep- resenteras av 18A, uppdelat i två sektioner: nämligen, en inre sektion, som utgörs av varandra motstáende neut- l0 503 245 ronabsorberande plattor l8Aa, l8Aa, och en yttre sektion, som utgörs av varandra motstâende neutronabsorberande plattor l8Ab, l8Ab, i vingens 16 breddriktning, d v s i styrelementets radiella riktning. De neutronabsorbe- rande plattorna l8Aa och l8Aa, såväl som de neutronabsor- berande plattorna l8Ab och l8Ab, är anordnade att vara vända mot varandra i vingens 16 tjockleksriktning, vari- genom en vattenspalt 25 för styrning av flödet av en moderator avgränsas däremellan. Det framgår att vatten- spaltens 25 bredd förändras på ett trappformigt sätt i vingens 16 breddriktning, p g a att den inre sektionens neutronabsorberande plattor l8Aa har en mindre tjocklek än den yttre sektionens neutronabsorberande plattor l8Ab.

I den utföringsform som visas i fig 29 har styr- elementet, som betecknas med hänvisningssiffran l0H, i varje vinge ett flertal neutronabsorberande element l8B, som utgörs av ett par av varandra motstâende neutronabsor- berande plattor eller plåtar l8Ba, vars tjocklek minskar_ progressivt från vingens 16 radiella ände mot den cent- rala bärstaven 14.

I den utföringsform som visas i fig 30 har styr- elementet, som betecknas med hänvisningssiffran l0I, i varje vinge en neutronabsorbator 18, som är uppdelad i den axiella riktningen i ett flertal element 18C, vilka är ytterligare uppdelade i breddriktningen i en inre sektion, som utgörs av neutronabsorberande element l8Ca, l8Ca, och en yttre sektion, som utgörs av neutronabsorbe- rande element l8Cb, l8Cb. För att undvika att någon spalt bildas mellan de inre och yttre sektionerna är ingripande avsatser 55 bildade på de ändar av de neutronabsorberande plattorna eller plátarna l8Cb, l8Cb som är belägna intill den inre sektionen, så att ändarna av den inre sektionens neutronabsorberande plattor eller plåtar l8Ca, l8Ca in- passas i de ingripande avsatserna 55. Sådana ingripande avsatser kan vara bildade både på de inre och yttre sektionernas neutronabsorberande plattor. Eftersom den inre sektionens neutronabsorberande plattor l8Ca, l8Ca 503 . 245 26 och den yttre sektionens neutronabsorberande plattor l8Cb, l8Cb delvis överlappas är det möjligt att förhindra all läckning av neutroner från gränsområdet mellan de båda sektionerna.

I den utföringsform som visas i fig 31 har styr- elementet 10J ett neutronabsorberande element l8D i varje vinge 16. Det neutronabsorberande elementet l8D utgörs av tre neutronabsorberande plattor eller plåtar l8Da, tjockleksriktning. Dessa neutronabsorberande plattor l8Da, l8Db och l8Dc hålls ihop medelst distansorgan 56 för att bilda vattenspalter 25 mellan angränsande neu- l8Db och l8Dc, vilka är anordnade i vingens 16 tronabsorberande plattor.

Fig 32 visar en tolfte utföringsform av kärnreak- torstyrelementet enligt föreliggande uppfinning. Styr- elementet enligt denna utföringsform, vilket styrelement betecknas med hänvisningssiffran l0K, har en neutron- absorbator l8E i varje vinge 16. Neutronabsorbatorn l8E är uppdelad i den axiella riktningen i ett flertal ele- ment l8Ea, l8Eb, utgörs av varandra motstående neutronabsorberande plat- l8Ec och så vidare, som vart och ett tor eller plåtar. Vid denna utföringsform överlappas delvis de angränsande elementens neutronabsorberande plattor vid sina ändar av avsatser, vilka är bildade på båda eller ettdera av dessa element. Det översta neutronabsorberande elementets l8Ea neutronabsorberande plattor är exempelvis vid de av sina ändar som är be- lägna intill det nästföljande elementet l8Eb försedda med avsatser 57, vilka ingriper med avsatser 58, vilka är bildade på de angränsande ändarna av elementets l8Eb neutronabsorberande plattor. Det neutronabsorberande elementets l8Eb neutronabsorberande plattor är vid sina andra ändar försedda med avsatser 59 för att överlappa .de angränsande ändarna av det nästföljande elementets l8Ec neutronabsorberande plattor eller plåtar. Vid ele- mentet l8Ec är inga avsatser bildade pá de ändar av den neutronabsorberande plattor som är belägna intill elemen- ' 503 245 27 tet l8Eb p g a att tjockleken på elementets 18Ec neutron- absorberande plattor eller plåtar är mindre än för ele- mentet l8Eb. Formerna på och arrangemangen av de avsatser som visas i fig 32 är endast illustrativa och kan modi- fieras på flera sätt.

En beskrivning kommer att göras i det följande till en utföringsform av kärnreaktorstyrelementet enligt upp- finningen, vid vilken utföringsform åtgärder mot sprick- bildning vidtagits i syfte att förhindra all elektroke- misk korrosion.

Pig 33 är en perspektivvy och visar det styrelement vid vilket åtgärder mot sprickbildning vidtagits, medan fig 34 visar en sidovy av detta styrelement, varvid den högra Vingen är delvis sektionerad i denna vy.

Styrelementet, som betecknas med hänvisningssiffran 100, har en övre del 102, vilken är försedd med ett hand- tag 101, en nedre del 103 och en central bärstav 104, vilken har en kryssformad tvärsektion och förbinder den övre delen 102 och den nedre delen 103 med varandra.

En täckplåt eller hölje 105 med en U-formad tvärsektion är fäst på varje utsprâng på den centrala bärstaven 102.

Varje täckplåt rymmer en plattliknande neutronabsorbator 106, som har lång livslängd och typiskt är tillverkad av hafniumplåt. Täckpláten 105 och den däri inrymda neutron- absorbatorn med lång livslängd bildar en vinge 107. Styr- elementet 100 har sålunda fyra vingar 107.

Som framgår av fig 35 har neutronabsorbatorn 106 neutronabsorberande plattor 106a i form av rektangulära plåtar och dessa är anordnade att vara vända mot varandra i vingens 107 tjockleksriktning. Dessa varandra motstående neutronabsorberande plattor 106a, 106a är åtskilda från varandra medelst uppbärande distansorgan 108, så att en vattenspalt 110 för styrning av flödet av en moderator avgränsas däremellan.

Brickliknande distansorgan 109 är monterade på båda sidor om varje uppbärande distansorgan 108, så att en vattenpassage 111 av en förutbestämd bredd bildas mellan 503 245 28 varje neutronabsorberande plattas 106a ytteryta och täckplåtens 105 angränsande innervägg.

Vattenpassageutrymmen ll2a bildas samtidigt mellan de sidoytor av de neutronabsorberande plattorna 106a som är belägna intill den centrala bärstaven 104 och den motstående ytan på den centrala bärstaven 104. Dessa vattenpassageutrymmen ll2a bildas exempelvis av avfasade kanter på bärstavens 104 utspráng, såsom vid lO4a. Vat- tenpassageutrymmenas ll2a tvärsektionsytor och härav kyleffekten kommer att ökas om även kanterna på de neu- tronabsorberande plattorna 106a avfasas, såsom vid 113.

Sidoytorna på den övre delen 102 och den nedre delen 103 är också avfasade, såsom vid l04a, så att vatten- passageutrymmen ll2a bildas mellan dessa avfasade ytor och de motstående sidoytorna på de neutronabsorberande plattorna 106a.

Vattenpassageutrymmen ll2b är företrädesvis också bildade mellan täckplåtens 105 inneryta och de neutron- absorberande plattorna 106 vid vingens 107 yttre änd- parti. Sådana vattenpassageutrymmen l12b kan bildas genom avfasning av de partier av de neutronabsorberande plattorna 106a som är belägna, såsom vid l13b, i vingens 107 ändparti.

Arrangemanget kan också vara sådant att avfasningen 1l3b är anordnad längs hela periferin av varje neutron- absorberande platta 106a, så att vattenpassageutrymmena ll2a bildas mellan den neutronabsorberande plattans 106a avfasade periferikant och de motstående ytorna på den centrala bärstaven 104, den övre delen 102 och den nedre delen 103.

Konstruktionen för fästning av den neutronabsorbe- rande plattan 106a kommer att förklaras i detalj med hän- visning till fig 36 och 37. Som förklarats tidigare är två neutronabsorberande plattor 106a, 106a så anord- nade i varje täckplåt 105 att de är vända mot varandra och åtskilda av ett förutbestämt avstånd från varandra medelst de uppbärande distansorganen 108. Varje upp- mg 503 245 29 bärande distansorgan 108 har en distansdel 117, vilken ingriper med de motstâende neutronabsorberande plattorna 106a, 106a för att upprätthålla den förutbestämda spalten däremellan, och stödben 118, som utskjuter från centrumen av distansdelens 117 båda ändar. Distansdelens 117 båda ändytor är försedda med vattenpassagespår 119, såsom bäst framgår av fig 37A. Stödbenen 118 är fästa i fäst- hål, som är bildade i den U-formade täckplátens 105 väggar, genom svetsning. Eftersom distansorganet 108 och täckplåten 105 är tillverkade av samma rostfria stål och eftersom en ytbehandling utförs efter svetsningen visar sig emellertid ingen svetsrand på täckplátens 105 ytter- sida. Brickliknande distansorgan 109 är anordnade på det uppbärande distansorganets stödben 118, vilket upp- bärande distansorgan ingriper med de båda neutronabsor- berande plattorna 106a, 106a. Det uppbärande distansor- ganets 108 stödben 118 tränger nämligen fritt in i hålen 120, vilka är bildade i de neutronabsorberande plattorna 106a, 106a, och inpassas i ovannämnda fästhål 121, vilka är bildade i täckplåtens 105 väggar. Stödbenen 118 fast- svetsas sedan vid täckplåten från täckplåtens 105 ytteryta.

Det uppbärande distansorganets 108 distansdel 117 tjänar till att upprätthålla en vattenspalt 110 mellan varandra motstâende neutronabsorberande plattor 106a, 106a, medan de brickliknande distansorganen 109 tjänar till att upprätthålla vattenpassager 111 av en förutbes- tämd bredd mellan de báda neutronabsorberande plattornas 106a ytterytor och täckplåtens 105 angränsande innerytor.

De brickliknande distansorganens 109 ytor är företrädes- vis försedda med vattenpassagespår 1l9a, såsom är fallet vid de uppbärande distansorganen 108.

Driftsättet för och fördelen med denna utförings- form kommer att beskrivas i det följande. Reaktorvattnet, som tjänar som moderator, införs i varje täckplát genom passagehál 122a, 122b, vilka är bildade i täckplåtens väggar, såsom visas i fig 34. Vattnet strömmar sedan genom vattenspalten 110 och vattenpassagerna lll, medan 505 l5 245 det för med sig det värme som alstras i de neutronabsor- berande plattorna l06a, l06a. Reaktorvattnet fördelas tillräckligt även till vattenpassageutrymmena ll2a, vilka är bildade mellan de neutronabsorberande plattorna l06a och styrelementets angränsande beståndsdelar, såväl som till vattenpassageutrymmena ll2b, vilka är bildade mellan de neutronabsorberande plattorna l06a, l06a och täckplåtens 105 inneryta vid varje vinges 107 yttre änd- parti. Det finns följaktligen ingen stagnation av vatten eller dödvattenutrymme. Ett jämt flöde av vattnet säker- ställs sålunda över hela området i styrelementet, så att all lokal upphettning av de neutronabsorberande plattorna l06a, l06a och täckplåten 105 undviks. De uppbärande distansorganen 108 är försedda med däri bildade vatten- passagespår ll9, så att reaktorvattnet medges att strömma längs de ytor på de uppbärande distansorganen 108 som står i kontakt med de neutronabsorberande plattorna l06a, förhindras. l06a, så att överhettning av distansorganen 108 Vid denna utföringsform säkerställs därför reaktor- vattnets kyleffekt med hjälp av vattenpassagerna lll, vilka är bildade mellan de neutronabsorberande plattornas l06a, l06a ytterytor och täckplåtens 105 angränsande innerväggar, och vattenpassageutrymmena 1l2a o s v, vilka är bildade längs de neutronabsorberande plattornas l06a, l06a sidoytor, förutom anordnandet av vattenspalten 110, vilken är bildad mellan de båda neutronabsorberande plattorna l06a och l06a. Detta undanröjer effektivt varje risk för att täckplåten 105 och de neutronabsorbe- rande plattorna l06a, l06a kan skadas genom lokal över- hettning.

Det ska också läggas märke till att sådana bestånds- delar som täckplåten 105, de neutronabsorberande plattorna l06a, l06a och den centrala bärstaven 104 är åtskilda från varandra medelst vattenspalten 110, vattenpassagerna lll och vattenpassageutrymmena ll2a. Risken för att dessa beståndsdelar kan bli elektrokemiskt korroderade beroende 503 245 31 på direktkontakt mellan olika metalliska material kan därför undvikas nästan fullständigt, så att kärnreaktor- styrelementet kan vara i drift under en lång period i sunt tillstånd.

Ett kärnreaktorstyrelement, vid vilket andra åt- gärder mot sprickbildning vidtagits, kommer att beskri- vas i det följande med hänvisning till fig 38.

Vid denna utföringsform är ett flertal fördjup- ningar l23 bildade i täckplåtens 105 vägg, så att den motsatta sidan av dessa fördjupningar skjuter ut inåt från täckplåten 105. Ändarna av utsprången, som är bildade av fördjupningarna, kommer i kontakt med den neutronabsorberande plattans l06a angränsande yta för att hålla denna yta på den neutronabsorberande plattan 106 från täckplåtens 105 inneryta och bildar därigenom en vattenpassage lll av en förutbestämd bredd däremellan.

Samma effekt åstadkommes genom bildning av fördjupningar i den neutronabsorberande plattan l06a, så att den motsatta sidan av fördjupningarna skjuter ut mot ytter- sidan i kontakt med täckplåtens yta. Vid denna utförings- form är det inte nödvändigt att utnyttja någon specifik del i syfte att reglera vattenpassagernas lll bredd, såsom det brickliknande distansorgan 109 (se fig 35) som utnyttjas vid den föregående utföringsformen, så att arbetet för tillverkning av distansorganen, såväl som monteringen av vingen 107, kan underlättas på för- delaktigt sätt.

De kärnreaktorstyrelement som visas i fig 34-38 erbjuder följande fördelar.

Dessa styrelement medger reaktorvattnet att ström- ma jämt utan någon stagnation och utan att bilda något dödvattenutrymme p g a anordnandet av vattenpassagerna lll mellan de neutronabsorberande plattornas l06a, l06a ytterytor och täckplåtens 105 innerytor, såväl som vattenpassageutrymmena ll2a, ll2b, som är bildade mellan de neutronabsorberande plattornas l06a, l06a sidoytor och de angränsande ytorna på den centrala bärstaven 104, 503 245 32 den övre delen 102 och den nedre delen 103. Värmeutbyte utförs följaktligen utan någon svårighet i de områden där värme alstras som ett resultat av neutronabsorptio- nen, så att all skada på täckplåten beroende på lokal upphettning undviks.

Vattenpassagerna lll tjänar dessutom till att hålla de neutronabsorberande plattornas l06a andra ytor borta från täckplátens 105 innerytor, medan vattenpassageut- rymmena tjänar till att förhindra direktkontakt mellan de neutronabsorberande plattorna och kringliggande delar. Varje risk för elektrokemisk korrosion, som inträffar beroende på direktkontakt mellan olika metal- liska material, förebyggs därför, varigenom det sålunda säkerställs att kärnreaktorstyrelementet kan vara i drift under en lång tidsperiod i sunt tillstånd.

En beskrivning kommer att göras i det följande av en utföringsform av det kärnreaktorstyrelementet som visas i fig 39, vid vilket styrelement både åtgärder mot sprickbildning och åtgärder mot jordbävning vidta- gits, varvid de delar av styrelementet som är samma som för det i fig 33-37 visade styrelementet l00 be- tecknas med samma hänvisningssiffror.

Det allmänna arrangemanget av styrelementet l00A, som visas i fig 39, liknar det tidigare förklarade styrelementets 100. I detta styrelement 100A är en neutronabsorbator 130 med lång livslängd, såsom av hafniumplåt, vilken neutronabsorbator är inrymd i täck- plåten 105, uppdelad i ett flertal steg eller neutron- absorberande element l30a längs den centrala bärstavens 104 axel. Varje stegs neutronabsorberande element l30a utgörs av ett flertal, exempelvis två, neutronabsorbe- rande plattor l30b, vilka är anordnade så att de är vända mot varandra och förbundna medelst ett flertal distansorgan 108. En vattenspalt 110 för medgivande av en moderator att strömma därigenom avgränsas mellan de varandra motstående neutronabsorberande plattorna l30b. Fördjupningarna 131 är så bildade i väggarna av 20_ 505 245 33 varje vinges 107 täckplåt 105 att de sträcker sig i en riktning som är vinkelrät mot täckplåtens 105 axel.

Som framgår av fig 39 och 40 är varje fördjupning 131 bildad genom intryckning av täckplåtens 105 vägg längs en linje, som sträcker sig i vingens 107 breddriktning, så att innerytan på täckplåtens vägg skjuter in i en spalt d, vilken är bildad mellan de angränsande neu- tronabsorberande elementens l30a neutronabsorberande plattor l30b.

Det är här förutsatt att varje vinge 107 är upp- delad i den axiella riktningen i tre områden: nämligen, ett översta första område, ett mellanliggande andra område och ett nedersta tredje område. Fördjupningar- na 131 är anordnade så att åtminstone en fördjupning 131 är så bildad vid den övre änden av det andra om- rådet att den sträcker sig i en riktning som är vin- kelrät mot axeln, d V s i vingens breddriktning. Varje fördjupning 131 är så bildad att den åstadkommer en förbindelse mellan en urtagning l32a, som är bildad i varje vinges 107 ytterände, och en urtagning l32b, vilken är bildad i det parti av täckplåten där täck- plåten är förbunden med den centrala bärstaven.

Fig 41 visar en process för tillverkning av täck- plåten 105 med fördjupningarna 131. Ett plâtämne l05a för täckplåten urtags vid sina båda sidokanter, såsom vid l32b, och en öppning 132a bildas i utbrett tillstånd, såsom visas. Ett lämpligt mekaniskt bearbetningsförlopp utförs sedan för att åstadkomma att plàtämnet l05a bockas längs bockningslinjer Bl-Bl, vilka förbinder urtagningarna l32b och öppningen l32a, varigenom för- djupningen 131 bildas. Bockningsoperationen underlättas p g a närvaron av urtagningarna l32b, l32b på plàtämnets l05a båda sidokanter och den centrala öppningen l32a.

Plåtämnet l05a bockas sedan längs en vertikal linje Cl, vilken passerar genom öppningen l32a, till en U-liknande form, varigenom en djupt bockad, U-formad täckplåt 105 bildas. Den sålunda bildade U-formade täckplåten 105 med 505 245 34 fördjupningarna 131 fästs på motsvarande utsprång på den centrala bärstaven 104 genom exempelvis punktsvets- ning, såsom visas i fig 40. Fördjupningen 131 är i detta tillstånd så placerad att den motsatta sidan av den mot fördjupningen svarande neutronabsorberande plattan skjuter in i en spalt d, vilken är bildad mellan de angränsande neutronabsorberande elementens l30a angränsande neutronabsorberande plattor l30b, l30b.

För att åstadkomma ett jämt flöde av moderatorn in i och ut från täckplåten 105 är ett flertal vatten- passagehål 133 bildade i förutbestämda partier av täck- plåten, såsom visas av fig 39.

Eftersom fördjupningar, som sträcker sig i en mot varje vinges axel vinkelrät riktning, vid denna utföringsform är bildade i täckplåtens väggar, så att innerytorna på täckplåtens väggar skjuter ut inåt, förhindras oönskvärd utåtriktad utvidgning av täckplåten även då en ytterst stor böjpâkänning på styrelementen och/eller någon svår påkänning beroende på stor acce- leration i den axiella riktningen àstadkommes i händelse av en kraftig jordbävning. En jämn rörelse av styrele- menten säkerställs följaktligen även vid en sådan kraf- tig jordbävning. Då en stor yttre kraft anbringas på styrelementen beroende på exempelvis en jordbävning upptags nämligen den kraft som överförs till täckplåten , vilken kraft strävar att deformera täckplåten, effek- tivt genom utvidgning eller hopdragning av täckplåtens väggar längs de linjära fördjupningarna, så att varje utåtriktad deformation av täckplåtens väggar undviks.

Det inses att den utåtriktade deformationen av täckplåten kommer att åstadkomma ett allvarligt problem i det att styrelementets rörelse förhindras beroende på meka- nisk interferens mellan styrelementets täckplåt och bränsleenheterna kring styrelementet. Förhindrandet av den utåtriktade deformationen av täckplåten ger därför en stor fördel ur säkerhetssynpunkt.

Som nämnts tidigare är fördelen med fördjupningen wv 503 245 131 anmärkningsvärd speciellt då den är anordnad i det andra av de tre längs vingens 107 axel avgränsade områdena. Detta beror på att deformationen av täck- plåten, vilken deformation är hänförbar till påkän- ningen på styrelementet l00A beroende pá exempelvis en jordbävning, är störst i det andra området, d v s styrelementets l00A axiella mittområde. Spalten d för upptagning av det inåtgående utsprànget, vilket är bildat som ett resultat av den linjära fördjupningens l3l fördjupning, är därför vid denna utföringsform åstadkommen genom en axiell diskontinuitet hos neu- tronabsorbatorn endast i vingens andra område 107, medan neutronabsorbatorn är anordnad utan diskonti- nuitet i vingens översta första område, vilket upptar den kraftigaste neutronexponeringen. Detta säkerställer i sin tur ett tillräckligt stort värde på reaktorns avställningsmarginal. Anordnandet av den linjära för-> djupningen 131 i vingens nedersta tredje omráde är inte så betydelsefullt p g a att detta nedersta omrâde bara upptar en liten yttre kraft jämfört med det andra området. Antalet av och lägena för de linjära fördjup- ningarna 131 i det andra området kan lämpligtvis be- stämmas med hänsyn till sådana faktorer som belast- ningsförhållandena.

Det är också möjligt att reglera styrelementets styvhet genom att konstruera det så att lägena för de linjära försänkningarna varieras i enlighet med vingarna 107. Det är också möjligt att bilda de linjära fördjupningarna 131 på varje vinges 107 båda sidor vid olika höjdlägen eller axiella lägen, såsom visas i fig_43. Den täckplát som används i en sådan vinge kan bildas genom samma process som den som förklarades tidigare i samband med fig 41, fastän öppningen l32a, vilken skall bilda urtagningen i vingens ytterände, har en vertikalt lángsträckt form.

Fig 44 visar en tvärsektion av en vinge, vilken erhålls genom bockning av det i fig 43 visade plåtämnet 505 245 l5 36 l05a till en djup U-liknande form för att bilda en täckplàt och fästning av den sålunda bildade täckplå- ten på den centrala bärstaven med neutronabsorbatorn 130 upptagen däri. I detta fall är spalterna d, d på ca 10 mm, vilka spalter är bildade mellan de angrän- sande neutronabsorberande plattorna l30b, l30b vid vingens båda ändar i tjockleksriktningen, förskjutna i höjdriktningen från varandra, så att varje spalt d täcks av den motstående neutronabsorberande plattan l30a.

Den i fig 44 visade konstruktionen ger, till skill- nad mot det i fig 42 visade arrangemanget, vid vilket de linjära fördjupningarna på vingens båda sidor är belägna på samma nivå, en fördel i det att neutron- flöden, som passerar genom varje spalt d, effektivt täcks av den motstáende neutronabsorberande plattan l30b, så att en lokal minskning av reaktivitetsvärdet vid spaltens d läge undviks, varvid sålunda varje minsk- ning av reaktorns avställningsmarginal förhindras.

De neutronabsorberande plattornas l30b hörn, som är vända mot utsprången på fördjupningarnas l3l bak- sida, är avfasade, såsom visas i fig 42 och 44, så att anbringandet av lokal pàkänning på täckplåtens bockade partier undviks.

Fig 45-48 visar modifieringar av det kärnreaktor- styrelement som beskrivits tidigare i samband med fig 39. I dessa figurer betecknas styrelementet allmänt med hänvisningssiffran l00B och de delar som är samma som för det i fig 39 visade styrelementet l00A beteck- nas med samma hänvisningssiffror och beskrivningen av sådana delar har utelämnats.

Kärnreaktorstyrelementet l00B har en täckplåt eller hölje 105, som rymmer en neutronabsorbator 130 med lång livslängd, vilken neutronabsorbator är upp- delad i ett flertal element i den centrala bärstavens axiella riktning. Täckplàten 105 är också uppdelad i partier motsvarande uppdelningen av neutronabsorba- 503 245 37 torn 130a, så att täckplåten 105 utgörs av ett flertal täckplåtselement, som är anordnade i den centrala bär- stavens 105 axiella riktning. Arrangemanget är sådant att åtminstone en diskontinuitet hos täckplâten, vilken diskontinuitet sträcker sig i en mot axeln vinkelrät riktning, d v s vingens 107 breddriktning, är place- rad inuti det andra av vingens 107 tre axiella områ- den, d v s det mellanliggande av de tre områdena, vil- ka är förutsatta längs vingen 107 höjd. Detta är p g a att den pàkänning som alstras i täckplátens vägg, vil- ken påkänning exempelvis förorsakas av en jordbävning och härav erhålls en viss deformation av täckplátens vägg, är störst i täckplátens andra område. Detta ar- rangemang kan vara sådant att, såsom visas i fig 45, de olika vingarna har olika lägen för delning av täck- plåten. Ett sådant arrangemang ger en fördel i det att styvheten eller hållfastheten för täckplåten 105 som helhet ökas p g a att diskontinuiteterna inte är koncentrerade till samma höjd längs täckplátens 105 axel.

Som framgår av fig 46 är en spalt d av en förut- bestämd storlek bildad mellan de angränsande täckplåts- elementen l05a och l05a. Storleken på spalten d är så bestämd att varje deformation av styrelementet be- roende på en yttre kraft blir tillräckligt upptagen av denna spalt.

Som framgår av fig 47 och 48 är en hållardel 136 med ett inpassningsspár 135, som sträcker sig i täck- plåtselementens l05a breddriktning, inpassad i änden av varje täckplátselement l05a. Inpassningsspåren 135 i de varandra motstående ändarna av de angränsande täckplåtselementen är sålunda vända mot varandra och upptar på glidbart sätt en skivformig neutronabsor- bator, som exempelvis utgörs av en hafniumplåt, så att neutronabsorbatorn 137 är rörlig inuti spåren 135 i styrelementets axiella riktning. D v s de angrän- sande täckplåtselementen l05a och 105a är förbundna 503 2o_ 245 38 medelst neutronabsorbatorn 137 på ett sätt så att de kan utvidga och dra ihop sig i den axiella riktningen.

Inpassningsspårens 135, 135 totala bredd är större än neutronabsorbatorns 137 totala bredd och ett ut- rymme för upptagning av neutronabsorbatorns 137 axiella förflyttning lämnas bakom neutronabsorbatorn, d v s vid den innersta änden av varje spår 135. Neutronab- sorbatorn 137, som är inpassad i spåren 135, kan ha en väsentligen T-formad tvärsektion, såsom visas i fig 47. I ett_sådant arrangemang anligger den skiv- formiga neutronabsorbatorns 137 avsats 139 mot hållar- delens 136 ändyta, varigenom neutronabsorbatorns 137 rörelse i breddriktningen begränsas. Den skivformiga neutronabsorbatorn 137 förhindras följaktligen från att bringas ur och från kontakt med täckplàtens ytter- ände. Det är också föredragbart att täckplåtselemen- tens 105a ändytor och hállardelens 136 hörn är avfa-_ sade för att förhindra all skada som kan inträffa be- roende på mekanisk interferens mellan de angränsande täckplåtselementen.

I händelse av att en stor krökningskraft anbringas på kärnreaktorstyrelementet beroende på exempelvis en kraftig jordbävning uppstår större pàkänning i den i axiell led mellersta delen av styrelementet, vilken del har en långsträckt form, så att den största på- känningen eller deformationen uppstår i denna del av styrelementet. Denna deformation upptas emellertid effektivt av spalten d, vilken är bildad mellan de angränsande täckplåtselementen 105a, såväl som av in- passningsspáren 135. Den skivformiga neutronabsorbatorn 137 medges nämligen att glida i styrelementets axiella riktning i en mot deformationen svarande omfattning, varigenom all pákänning sålunda förhindras att upp- stå i täckplåtens vägg. Detta medför att all utåtrik- tad deformation av täckplåten bekvämt undviks, vilken deformation annars kan åstadkomma en mekanisk inter- ferens mellan styrelementet och angränsande bränsle- 503 245 39 enheter, vilket allvarligt skulle hindra styrelemen- tets vertikala rörelse.

Vid denna utföringsform är ingen diskontinuitet hos täckplåten anordnad i det i höjdled definierade första området, som motsvarar 1/3 av styrelementets hela höjd mätt från den övre änden, så att ingen avse- värd minskning av neutronabsorptionsförmågan äger rum i detta första område. Som förklarats ovan är den övre änden av styrelementet och ytterändarna av styrelemen- tets vingar vanligtvis utsatta för den kraftigaste neutronexponeringen. Det är därför inte föredraget att anordna någon diskontinuitet hos täckplåten, d v s diskontinuitet hos neutronabsorbatorn, i sådana delar av styrelementet. Eftersom diskontinuiteten beroende på uppdelningen av täckplàten vid denna utföringsform är belägen i det andra område, d v s i det mellanlig- gande av de tre omráden som är förutsatta längs styr- elementets axiella riktning eller höjdriktning, är det möjligt att undvika all minskning av neutronab- sorptionsförmàgan i det första området och en stor marginal för avställning av reaktorn säkerställs följ- aktligen.

En beskrivning kommer att göras i det följande av en modifiering av den i fig 45 visade utförings- formen med speciell hänvisning till fig 49. Denna mo- difiering av styrelementet, som betecknas med hänvis- ningssiffran l0OC, har tvâ làngsträckta neutronabsor- berande stänger 140 av hafnium, som sträcker sig i styrelementets axiella riktning längs varje vinges 107 ytterkant. Ett utrymme för upptagning av all värme- utvidgning av de neutronabsorberande stängerna 140 är anordnat vid den övre sidan av dessa neutronabsorbe- rande stänger 140. Andra delar är i hög grad de samma som för den i fig 45 visade utföringsformen.

I överensstämmelse med detta arrangemang ökas neutronabsorptionsförmàgan genom närvaron av de neut- ronabsorberande stängerna 140 längs varje vinges 107 503 245 40 ytterkant, där förbrukningen av neutronabsorbatorn är speciellt stor. Styrelementets "kärnlivslängd“ kan följaktligen förlängas. De neutronabsorberande stängerna 140, som sträcker sig axiellt längs ytterkanterna på serierna av täckplåtselement l05a, tjänar också effek- tivt som konstruktionsdelar för att öka varje vinges mekaniska hàllfasthet.

Neutronabsorptionsförmàgan minskas lokalt i de områden där det finns någon diskontinuitet hos de neu- tronabsorberande plattorna l30b. Det inses att en så- dan lokal minskning av absorptionsförmàgan kompense- ras effektivt genom närvaron av de neutronabsorberande stängerna 140. De neutronabsorberande stängerna 140 ger också en fördel i det att de effektivt förhindrar relativrörelse mellan täckplàtselementen l05a i samma vinge 107.

Styrelementets täckplátar är vid denna utförings- form uppdelade i ett flertal täckplátselement i styr- elementets axiella riktning och angränsande täckplåts- element är förbundna för fri utvidgning och hopdrag- ning medelst den skivformiga neutronabsorbatorn, vilken är inpassad i spår, vilka är bildade i de motstàende ändarna av de angränsande täckplåtselementen. Defor- mationen av täckplàtens vägg, vilken deformation kan förorsakas av en stor yttre kraft, som anbringas pà styrelementet beroende på exempelvis en jordbävning, undertrycks följaktligen effektivt. Varje deformation av täckplåten, vilken deformation förorsakas av en pákänning på styrelementet, kan nämligen effektivt upptas av spalterna mellan de successiva täckplàts- elementen och inpassningsspàren, vilka på löst och glidbart sätt upptar den sammanbindnade, skivformiga neutronabsorbatorn. Detta undanröjer i sin tur varje risk för att styrelementet utvidgar sig utåt och för en följande interferens mellan styrelementet och bräns- leenheterna kring styrelementet, varvid sålunda varje hinder för styrelementets jämna rörelse undanröjs. 503 245 41 Denna utföringsform säkerställer därför en jämn rörelse av styrelementet, även om en stor kraft anbringas på styrelementet.

En beskrivning kommer att göras i det följande av olika utföringsformer av föreliggande uppfinning, vid vilka utföringsformer styrelementen är av hybrid typ och vid vilka åtgärder mot sprickbildning och åt- gärder mot jordbävning vidtagits.

Fig 50 är en fragmentarisk frontvy och visar ett styrelement av hybidtyp för användning i en kärnreak- tor, vilket styrelement konstruerats i enlighet med föreliggande uppfinning.

Denna utföringsform av kärnreaktorstyrelementet, som betecknats med hänvisningssiffran l00D, har en övre del 102, vilken är försedd med ett handtag 101, en nedre del 103 och en central bärstav 104, vilken har en kryssformad tvärsektion och förbinder de båda delarna 102 och 103 med varandra. En täckplåt 105 med en U-formad tvärsektion är fäst på änden av varje ut- språng på den centrala bärstaven 104. En plattliknande neutronabsorbator 130, vilken har lång livslängd och typiskt är tillverkad av hafnium, är anordnad inuti varje täckplåt 105 vid ett parti som är beläget in- till den centrala bärstaven 104. Täckpláten 105 och neutronabsorbatorn 130 med lång livslängd bildar i kombination en vinge 107. Styrelementet är sålunda försett med fyra sådana vingar 7 på den centrala bär- staven 104.

En långsträckt hafniumstàng 140 är så anordnad invid neutronabsorbatorn 106 att den sträcker sig längs vingens 107 ytterkant. Den längsträckta hafniumstàngen 140 kan innefatta 2-5 stavar av hafnium, vilka stavar har cirkulär tvärsektion och är parallellt anordnade för att sträcka sig över vingens hela axiella längd längs den senares ytterkant, varigenom sålunda håll- fastheten vid vingens ytterände ökas. Ett utrymme för upptagning av värmeutvidgningen av hafniumstàngen 140 503 245 42 är dessutom bildat inuti täckplåten på den övre sidan av hafniumstången 140, såsom visas i fig 50.

Neutronabsorbatorn 130 är å andra sidan uppdelad i bränslestavens 104 axiella riktning i ett flertal steg eller neutronabsorberande element 130a. Som fram- går av fig 51 utgörs varje stegs neutronabsorberande element 130a av ett flertal neutronabsorberande plat- tor eller plåtar l30b, som är anordnade så att de är vända mot varandra i vingens 107 tjockleksriktning.

En vattenspalt 110 för styrning av flödet av en mode- rator avgränsas mellan dessa neutronabsorberande plat- tor l30b. Vattenpassager lll är dessutom bildade mellan respektive neutronabsorberande plattas l30b ytterytor och täckplåtens 105 angränsande innerytor. De neutron- absorberande plattorna l30b och l30b hålls fast vid täckplàten 105 på ett förutbestämt avstånd från varan- dra, vilka avstånd upprätthålls av änddistansorgan 145 och ett centralt distansorgan 108. Änddistansor- ganen 145 och det centrala distansorganet 108 är gjorda av hafnium resp rostfritt stål.

En detaljerad beskrivning kommer att göras i det följande av konstruktionen för fastsättning av den neutronabsorberande plattan l30b med särskild hänvis- ning till fig 52. Änddistansorganen 145, som har en jämförelsevis liten axiell längd, är anordnade mellan de båda neutronabsorberande plattorna l30b och l30b vid de neutronabsorberande plattornas båda longitudi- nella ändar. De neutronabsorberande plattorna l30b, l30b är delvis fästa på änddistansorganen 145 genom exempelvis svetsning. Varje änddistansorgan 145 har en distansdel l45a, vars bredd bestämmer storleken på vattenspalten 110 mellan de båda neutronabsorberande plattorna l30b, l30b. Vattenpassager lll av en förut- bestämd bredd bildas samtidigt mellan respektive neut- ronabsorberande plattors l30b, l30b ytterytor och täck- plåtens 105 angränsande innerytor.

Det föredras att hörnen på den centrala bärstavens 503 245 43 104 utsprång, såväl som de angränsande hörnen på änd- distansorganet 45 är avfasade, såsom visas i fig 52, för att bilda en passage för vatten, så att reaktor- vattnet såsom moderator möter ett minskat motstånd för att åstadkomma ett stort motstånd, varigenom lokal överhettning av de neutronabsorberande plattorna l30b undviks.

De central partierna av de neutronabsorberande plattorna l30b, l30b är fästa vid förutbestämda lägen medelst ett centralt distansorgan 108 och ringformade distansorgan 109. Som framgår av fig 37A, 37B och 37C har det centrala distansorganet 108 ett kragliknande sätesparti 117 med en tjocklek som motsvarar bredden på den kanal som bildas av vattenspalten 110. Vatten- passagespâr 118 är bildade i sätespartiets 117 båda ytor, så att reaktorvattnet såsom moderator medges att strömma längs dessa spår.

De varandra motstående neutronabsorberande plattor-» na l30b, l30b vilar på respektive ytor på det centrala distansorganets 108 sätesparti 117 och är fästa på täckplàten 105 medelst respektive ringformade distans- organ l09. Det centrala distansorganet 108 har sina båda axiella ändar upptagna i fästhál 146, vilka är bildade i täckplåtens 105 väggar, och dessa ändar är fästa vid täckplåten genom exempelvis svetsning. De ringformade distansorganen 109 kan i båda sina ytor vara försedda med vattenpassagespår l19a, såsom är fallet vid det centrala distansorganet 108.

I drift införs reaktorvattnet, såsom visas i fig 50, i täckpláten 105 genom passagehål l22a, l22b, vilka är bildade i täckplåtens vägg, och strömmar sedan längs vattenspalten 110 och vattenpassagerna lll för att föra bort det värme som alstras i de neutronabsorberande plattorna l30b, medan det också tjänar såsom moderator.

Vattnet kommer sedan ut frán styrelementet genom passage- hål l22a, Vingen 107. l22b, vilka är bildade i ett övre parti av 503 245 44 Styrelementet l00D enligt denna utföringsform är därför ett styrelement av hybridtyp, vilket styr- element utnyttjar både en plattliknande neutronabsor- bator 130, vilken är tillverkad av hafniumplàt, och en långsträckt hafniumstång 140, vilken är anordnad längs varje vinges 107 ytterkant. Den mekaniska håll- fastheten för styrelementet som helhet förbättras följ- aktligen och styrelementets hållbarhet mot varje yttre kraft förbättras. Styrelementet enligt denna utförings- form är sålunda lämpligt för användning i kärnreaktor, som är konstruerade för làngtidsdrift.

Vid denna utföringsform kan reaktorvattnet såsom kylmedel fördelas till varje del i styrelementet på grund av vattenpassagerna lll, vilka är bildade mellan de neutronabsorberande plattornas l30b ytterytor och täckplåtens 105 angränsande innerytor. Varje skada på täckplàten 105 beroende på lokal upphettning av de neutronabsorberande plattorna l30b kan följaktligen med fördel undvikas. De neutronabsorberande plattornas l30b ytterytor och täckplåtens 105 innerytor är dess- utom åtskilda från varandra tvärs vattenpassagerna lll, centrala distansorganet 108 och de ringformade distans- som upprätthålls av änddistansorganen 145, det organen 109. Det är därför möjligt att hämma elektro- kemisk korrosion, som annars kan förorsakas beroende på direktkontakt mellan två olika metalliska material, så att styrelementet l00D kan vara i drift under en lång tidsperiod i sunt tillstànd.

Ett annat kärnreaktorstyrelement, som också är av hybridtyp, kommer att beskrivas i det följande med hänvisning till fig 53.

Detta styrelement innehåller en làngsträckt, ihä- lig hafniumstång eller -rör l40a, vilket är så anordnat längs varje vinges 107 ytterkant att det sträcker sig i vingens 107 axiella riktning.

I detta fall bildar den central borrningen 151 i den långsträckta hafniumstángen l40a en passage för 503 245 45 vattnet såsom moderator. Det vatten som strömmar genom denna passage uppvisar en viss grad av neutronabsorbe- rande effekt, varvid sålunda hafniumet ersätts med vatten. Det är därför möjligt att avsevärt minska den totala vikten på det hafnium som används i styrelementen.

Det är möjligt att bilda ett flertal öppningar i haf- niumstángens l40a vägg för att sprida moderatorns flö- desbanor och för att minska flödesmotståndet, vari- genom en högre kylkapacitet sålunda uppnås.

I en annan form av denna utföringsform är ett flertal fördjupningar 150 bildade i täckplåtens 105 väggar, så att den motsatta sidan av fördjupningarna skjuter ut inåt in i kontakt med de angränsande neut- ron absorberande plattorna l30b för att tjäna som dis- tansorgan, vilka håller de neutronabsorberande plattor- nas l30b ytterytor borta från täckplåtens innerytor, varigenom en förutbestämd~bredd på de mellanliggande passagerna lll upprätthålls.

Vid denna utföringsform behövs änddistansorganen 145 bara för att bestämma bredden på vattenspalten 110, vilken är bildad mellan varandra motstàende neut- ronabsorberande plattor l30b vid täckplåtens centrum. Änddistansorganet kan därför ha en enkel form, vilken är lätt att tillverka med maskin. Denna utföringsform ger en fördel i det att de ringliknande distansorganen 109 för bestämning av bredden på vattenpassagerna lll kan undvaras, så att monteringen av Vingen 107 kan förenklas. Det ska också läggas märke till att denna utföringsform utnyttjar ett flertal änddistansorgan 145, vilka är anordnade mellan de varandra motstàende neutronabsorberande plattorna vid deras båda ändar med ett förutbestämt intervall i vingens 107 axiella riktning, såsom framgår av fig 54. Varje änddistans- organ 145 är endast fäst, genom exempelvis svetsning, på den ena av de varandra motstàende neutronabsorberande plattorna l30b l30b. Det är därför möjligt att undvika all deformation av de båda neutronabsorberande plattorna 503 245 46 i händelse av att en av dessa neutronabsorberande plat- tor oavsiktligt deformeras p g a en oväntad orsak.

De beskrivna utföringsformerna av de kärnreaktor- styrelement som betecknas som styrelement av hybridtyp kan sålunda uppvisa förbättrad strukturhållfasthet p g a anordnandet av làngsträckta hafniumdelar längs vingarnas ytterkanter, så att styrelementet som helhet uppvisar ett större motstånd mot yttre krafter. Detta ger en högre driftsäkerhet hos kärnreaktorn trots jord- bävningar och snabbstoppsoperationer, vilka förväntas att inträffa eller bringas till verkställighet många gånger under kärnreaktorns làngtidsdrift.

Kylmedlet kan dessutom effektivt fördelas till varje del i styrelementet p g a anordnandet av vatten- passagerna mellan de neutronabsorberande plattornas ytterytor och täckplátens angränsande innerytor, så att risken för att täckplàten eller de neutronabsor- berande plattorna skadas genom lokal överhettning för- delaktigt undviks. Vattenpassagerna tjänar dessutom till att hålla de neutronabsorberande plattorna borta från täckplåtens innerytor, så att all elektrokemisk korrosion, vilken annars kan förorsakas beroende på direktkontakt mellan olika metalliska material, med fördel kan utelämnas, varigenom kärnreaktorstyrelemen- tets sunda tillstånd kan upprätthållas under en lång tidsperiod.

En beskrivning kommer att göras i det följande av en utföringsform av ett styrelement av flödesfälle- typ för kokvattenreaktorer enligt föreliggande uppfin- ning, vilket styrelement är speciellt konstruerat för att minska vikten på täckplåten och förhindra varje knäckningstendens, med särskild hänvisning till fig 55.

Detta styrelement 200 har en övre del 202, vilken är försedd med ett handtag 201, en nedre del 203 och en central bärstav 204, vilken har en kryssformad tvär- sektion och förbinder den övre och den nedre delen 202 och 203 med varandra. En täckplát 205 med en U-formad 503 245 47 tvärsektion är fäst på vart och ett av fyra utspràng på den centrala bärstaven 204. Täckplåten rymmer en neutronabsorbator 206, vilken har lång livslängd och är tillverkad av hafniumplàt. Täckplåten 205 och neut- ronabsorbatorn 206 bildar i kombination en vinge 207.

Styrelementet 200 har sålunda som helhet fyra sådana vingar 207. Styrrullar 208 för styrning av styrele- mentets rörelse in i och ut från reaktorhärden är an- ordnade på båda sidor av det parti av den övre delen 202 som svarar mot varje vinge 207, medan den nedre delen 203 är försedd med en hastighetsbegränsare 209.

Neutronabsorbatorn 206 är uppdelad i ett flertal steg eller neutronabsorberande element 206a i den cent- rala bärstavens 204 axiella riktning. Som framgår av fig 56 utgörs varje neutronabsorberande element 206a av ett par motstående neutronabsorberande plattor eller plåtar 206b, som är inrymda i täckplåten 205. Ett fler- tal distansorgan 210 är anordnade mellan dessa neutron- absorberande plattor vid lämpligt spridda ställen för att bilda en vattenspalt av en förutbestämd bredd mellan dessa neutronabsorberande plattor 206a. Distansorganen 210 tjänar också till att förstärka Vingen. Som fram- går av fig 55 och 57 är vattenpassagehålen 2ll bildade i täckplátens 205 väggar och i de neutronabsorberande plattorna 206b för att införa flödet av en moderator (kylmedel) i vattenspalten mellan två neutronabsorberande plattor. Täckplåten 205 är också försedd med vatten- passagehàl 212, vilka är avsedda för styrning av flö- det av moderatorn in i mellan de neutronabsorberande plattorna 206b och täckplàtens angränsande ytor av- gränsade kanaler. Vattenpassagehål 213, som är belägna intill den övre delen, är vidare bildade i ett parti av täckplåten 205 nära dess övre ände, medan vatten- passagehàl 213, som är belägna intill den nedre delen, är bildade i ett parti av täckplåten 205 nära dess nedre ände. Täckplåten 205 är vidare vid ett parti nära dess innerände försedd med vattenpassagehàl 214, 503 245 48 som är belägna intill bärstaven.

De neutronabsorberande plattorna 206b är tillver- kade av hafnium, medan täckplåten 205 och den centrala bärstaven 204 är tillverkade av rostfritt stål. De neut- ronabsorberande plattorna 206b uppvisar därför ett annat värde på värmeutvidgningskoefficienten än andra delar av konstruktionen. För att uppta varje skillnad i storleken på värmeutvidgningen beroende på skillnad i värmeutvidgningskoefficient mellan de neutronabsorberande plattorna 206b och andra delar av konstruktionen är det neutronabsorberande elementet 206a sektionerat i ett flertal sektioner i längdriktningen, d v s i den verti- kala riktningen, såsom visas i fig 59, och en spalt G för upptagning av skillnaden i storleken på värmeutvidg- ningen är bildad mellan angränsande sektioners neutron- absorberande plattor 206b, 206b.

För att kompensera för all minskning av den meka- niska hàllfastheten beroende på närvaron av spalterna G, vilka är bildade som ett resultat av uppdelningen av den neutronabsorberande plattan, är distansorgan 210 anord- nade på ett förskjutet sätt i den centrala bärstavens 204 axiella riktning på så sätt att följande förhållande uppfylls: där LI, L2, L3 distansorganens centra inuti varje sektion 206a, 206a, 206a..., medan L5 gränsande sektioners angränsande distansorgan. och L4 representerar avståndet mellan representerar avståndet mellan två an- Med hänsyn till att varje vinge uppvisar en mindre mekanisk hållfasthet vid det fria ändpartiet än vid det centrala eller inre partiet, vilket förstärks av den centrala bärstaven 204, är det tillrádligt att antalet distansorgan väljs att bli större i varje vinges änd- parti än i det centrala eller inre partiet. Vid den i fig 59 visade utföringsformen har exempelvis varje 505 245 49 sektion av den neutronabsorberande plattan två distans- organ vid sitt inre område och tre distansorgan vid sitt yttre område.

Kanalens S utrymme mellan varje vägg av täckplåten och den angränsande neutronabsorberande plattan 206b är avsett att förhindra varje stagnation av vatten.

Denna kanal S kan bildas genom bildning av fördjupningar i täckplåtens 205 vägg, vilka fördjupningar sträcker sig inåt till ett djup av 0,2-0,3 mm, såsom vid 205a, såsom visas i fig 60. Avståndet mellan fördjupningarnas 205a centra är exempelvis ca 10 cm i den centrala bär- stavens axiella riktning. Kanalen S, som upprätthålls av sådana fördjupningar, har en sådan storlek att vatt- net i denna kanal ersätts på en till flera dagar. Kanalen S kan bildas på annat sätt än medelst de beskrivna för- djupningarna, exempelvis genom utnyttjande av bricklik- nande distansorgan av den i fig 36 visade typen. Vatten- passagehålen 213 och 214 förhindrar effektivt vattnet från att stagnera i områdena nära den övre delen 202, den nedre delen 203 och den centrala bärstaven 204.

Den centrala bärstavens sidokanter och de hörn på den neutronabsorberande plattan 206b som är belägna intill den centrala bärstaven är avfasade, såsom vid 204a och 206c, såsom visas i fig 60, varigenom det motstånd som vattenflödet möter minskas.

Distansorganet 2l0, som används vid denna utförings- form, kan vara av den typ som visas i fig 37A, 37B och 37C. Distansorganet 210 har nämligen ett skivformat sätesparti 2l0a och fästbenspartier 2l0b, som utskjuter från sätespartiets 2l0a båda sidor. Spår 2l0c av ett lämpligt antal och djup är bildade i det skivformade sätespartiets 2l0a båda ytor på ett korsande sätt, såsom visas i fig 37B, så att de inte förorskar någon avsevärd minskning av distansorganets 210 hållfasthet.

Såsom lätt inses av fig 60 tjänar spåren 2lOc till att åstadkomma förbindelse mellan varje neutronabsor- berande plattas inner- och ytteryta. Distansorganets 505 245 50 210 fästbenspartier 210b inpassas i fästhål 206a, vilka är anordnade i de neutronabsorberande plattorna 206a, så att det lämnas en spalt G', varigenom det blir möj- ligt att uppta varje skillnad i värmeutvidgningen.

Det är möjligt att ersätta några av distansorganen 210 med hafniumdistansorgan 216, såsom visas i fig 61.

Varje hafniumdistansorgan är fäst på endera av de va- randra motstàende plattorna genom exempelvis krymp- passning eller svetsning och har en sådan höjd eller tjocklek att dess andra ände berör den motstàende neut- ronabsorberande plattans inneryta, såsom visas i fig 62.

Det är också möjligt att, såsom distansorgan, använda ett distansorgan 217 av trådtyp, vilket distans- organ är tillverkat av rostfritt stål och har en dia- meter på 3-5 mm, såsom visas i fig 63. Dessa distans- organ av trådtyp är fästa på distansorganen 210 för att göra styrelementets vinge styvare mot laterala krökningskrafter, medan de upprätthåller spalten G' mellan de varandra motstàende neutronabsorberande plat- torna. Fastän den visade utföringsformen bara utnyttjar två distansorgan av trådtyp kan antalet distansorgan av trådtyp ökas eller minskas allt efter behov.

Styrelementet enligt denna utföringsform uppvisar en lång livslängd p g a användningen av hafnium, som är ett typiskt neutronabsorberande material med lång livslängd.

Neutronabsorbatorn är anordnad i form av plana plåtar eller plattor, så att en vattenspalt, in i vilken vatten, som tjänar som kylmedel och moderator, införs, bildas mellan de varandra motstàende neutronabsorberande plattorna. Både de neutronabsorberande plattorna och vattnet tjänar till att öka reaktivitetsvärdet, så att styrelementet som helhet kan uppvisa ett större värde på reaktivitetsvärdet. För uppnående av en krävd reaktivitetsvärdesnivå kan alternativt mängden dyrt hafnium, som har en stor densitet (l3,3 g/cm3), minskas. 95 503 245 51 Distansorganen i varje vinge är dessutom spridda i området nära den centrala bärstaven och i området långt från den centrala bärstaven, så att en linjär flödespassage, som sträcker sig i den centrala bärsta- vens axiella riktning, bildas mellan de båda neutron- absorberande plattorna i det centrala området därav.

Dessa distansorgan är anordnade på ett förskjutet sätt, väsentligen med ett konstant intervall, så att avstån- det mellan tvá angränsande distanorgan på olika neutron- absorberande plattor är obetydligt mindre än det axiella avståndet mellan distansorganens centra i varje neutron- absorberande platta. Vingen uppvisar följaktligen en väsentligt enhetlig fördelning av hållfasthet mot late- rala krökningskrafter över sin hela längd.

Fig 64 visar en annan form av styrelementet av flödesfälletyp enligt föreliggande uppfinning. Detta styrelement, som betecknas med hänvisningssiffran 200A, är i grund och botten det samma som det i fig 55 visade styrelementet 200, så att de delar som är samma som för styrelementet 200 betecknas med samma hänvisnings- siffror och en detaljerad beskrivning därav har ute- lämnats.

Konstruktionen av styrelementet 200A visas i detalj i_fig 64-67. Styrelementet 200A har fyra vingar 207, vilka var och en har ett flertal distansorgan 2l0, vilka kan vara av samma typ som de som användes i det ovan beskrivna styrelementet 200. Dessa distansorgan 210 är anordnade med en större täthet i det yttre området av Vingen än vid det inre eller centrala området, vilket förstärks av den centrala bärstaven 204. Vid den i fig 66 visade utföringsformen är exempelvis tre distans- organ 210 anordnade i det yttre området, medan det inre området utnyttjar två distansorgan. Ett distans- organ 220 av trådtyp är företrädesvis anordnat i området nära vingens ytterände. Distansorganet av trådtyp är fäst pà distansorganet 210 genom exempelvis svetsning.

Kanalens S utrymme mellan varje vägg av täckplàten 505 245 52 205 och den angränsande neutronabsorberande plattan 206b är avsett att förhindra varje stagnation av vatten.

Denna kanal S kan bildas genom bildning av fördjupningar i täckplåtens 205 vägg, vilka fördjupningar sträcker sig inåt till ett djup av 0,2-0,3 mm, såsom vid 205a, såsom visas i fig 65 och 67. Kanalen S, som upprätt- hålls av sådana fördjupningar, har en sådan storlek att vattnet i denna kanal ersätts på en till flera dagar. Kanalen S kan vara bildad på något annat sätt än medelst de beskrivna fördjupningarna, exempelvis genom utnyttjande av brickliknande distansorgan (inte visade). Vattenpassagehålen 2l3-214 förhindrar effektivt vattnet från att stagnera i områdena nära den övre delen 202, staven 204. den nedre delen 203 och den centrala bär- Den centrala bärstavens sidokanter och de hörn på den neutronabsorberande plattan 206b som är belägna intill den centrala bärstaven är avfasade, såsom vid 204a och 206c, såsom visas i fig 60, varigenom det motstånd som vattenflödet möter minskas.

Distansorganet 210, som används vid denna utförings- form, kan vara av den typ som visas i fig 37A, 37B och 37C. Distansorganets 210 fästbenspartier 2l0b inpassas i-fästhål 206a, vilka är anordnade i de neutronabsorbe- rande plattorna 206a, så att det lämnas en spalt G', varigenom det blir möjligt att uppta varje skillnad i värmeutvidgningen.

Det är möjligt att ersätta några av distansorganen 210 med hafniumdistansorgan 221, såsom visas i fig 68.

Varje hafniumdistansorgan är fäst på endera av de va- randra motstående plattorna genom exempelvis krymppass- ning eller svetsning och har en sådan höjd eller tjock- lek att dess andra ände berör den motstående neutron- absorberande plattans inneryta.

Den i fig 68 visade utföringsformen utnyttjar tvâ distansorgan 220 av trådtyp för varje neutronabsorberande platta 206b. Dessa distansorgan av trådtyp är fästa '30 503 245 53 vid sina övre och nedre ändar på hafniumdistansorganen 221. Distansorganet av trådtyp utgörs av en hafnium- tråd med en diameter som ligger mellan 3 och 5 mm och åstadkommer en förstärkning av styrelementets vinge mot laterala krökningskrafter, medan det upprätthåller spal- ten G' mellan de varandra motstående neutronabsorberande plattorna 206a, 206a.

Det är möjligt att använda distansorgan, som är tillverkade av rostfritt stål, istället för hafniumdis- tansorganen 221. I detta fall är distansorganen av trådtyp företrädesvis också tillverkade av rostfritt stål för att underlätta svetsningen.

I styrelementet enligt den beskrivna utföringsfor- men är neutronabsorbatorn anordnad i form av plana plat- tor, så att en spalt för styrning av vattenflödet, vilket vatten tjänar som moderator och kylmedel, avgränsas mel- lan de varandra motstående neutronabsorberande plattorna.

Både de neutronabsorberande plattorna och vattnet i vattenspalten tjänar till att öka reaktivitetsvärdet, så att styrelementet som helhet kan uppvisa ett större värde på reaktivitetsvärdet. Mängden dyrt hafnium, som har en hög densitet (l3,3 g/cm3), minskas alternativt för uppnående av ett givet reaktivitetsvärde.

Distansorganen av trådtyp, vilka är anordnade att sträcka sig i den centrala bärstavens axiella riktning, tjänar dessutom tillsammans med de punktliknande distans- organen, vilka är spridda över de neutronabsorberande plattornas hela område, till att öka hållfastheten för varje vinge av styrelementet mot yttre krökningskrafter.

Fastän föredragna utföringsformer av kärnreaktor- styrelementet enligt uppfinningen har beskrivits ska det noteras att dessa utföringsformer endast är illust- rativa och att olika förändringar och modifieringar kan bibringas dessa utan att man avlägsnar sig från uppfinningens omfång, vilket endast begränsas av de bi- fogade kraven.

Claims (10)

503 245 10 15 20 25 30 35 54 PATENTKRAV

1. Styrelement för användning i kokvattenreaktorer, vilket styrelement har en övre del (12), en nedre del (13), en central bärstav (14), som har radiella utspràng, vilka ger den centrala bärstaven (14) väsentligen kryss- formad tvärsektion, och förbinder den övre och den nedre deln (12, utgörs av täckplàtar (15), som var och en har väsentligen 13) med varandra, och fyra vingar (16), vilka U-formad tvärsektion och är fäst på ett av den centrala bärstavens (14) radiella utspràng, varvid utrymmet i varje täckplàt (15) upptas av plattformade neutronabsorbatorer (18), vilka är åtskilda från varandra i vingens (16) tjockleksriktning och sträcker sig längs den centrala bärstavens (14) axel, k ä n n e t e c k n a t av att täckplàtarna (15) har vattenpassagehàl (26) och att neut- ronabsorbatorerna (18) i den centrala bärstavens (14) axiella och/eller radiella riktning är uppdelade 1 ett flertal plattor med olika neutronabsorptionsegenskaper.

2. Styrelement enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t av att distansorgan (24) är anordnade mellan var- andra motstàende neutronabsorbatorplattor (18al, 18a2,..., 18h 18h2).

3. Styrelement enligt krav 1 eller 2, ll k ä n n e - t e c k n a t 18a2,..., 18hl, riktning från den övre delen (12) mot den nedre delen (13). av att neutronabsorbatorplattornas (l8a1, l8h2) tjocklek avtar i nämnda axiella

4. Styrelement enligt något av kraven 1-3, k ä n - n e t e c k n a t av att varje neutronabsorbatorplatta (l8al, l8a2,..., l8hl, l8h2) har konstant tjocklek, men att tjockleken avtar trappformigt i nämnda axiella rikt- ning, så att de översta neutronabsorbatorplattorna intill den övre delen (12) har den största tjockleken och att de nedersta neutronabsorbatorplattorna intill den nedre delen (13) har den minsta tjockleken. 10 15 20 25 30 35 503 245 55

5. Styrelement enligt något av kraven 1-4, k ä n - n e t e c k n a t av att åtminstone neutronabsorbator- plattorna intill den övre delen (12) har ökande tjocklek från den centrala bärstaven (14) och i bärstavens radiella riktning.

6. Styrelement enligt något av kraven 1-5, k ä n - n e t e c k n a t av att vattenpassagehål (32), som är inriktade med vattenpassagehàlen (26) i täckplàtarna (15) är anordnade i neutronabsorbatorplattorna. k ä n - av att neutronabsorbatorplattornas

7. Styrelement enligt något av kraven 1-6, n e t e c k n a t ytterändar är fästa vid en bärstav (40).

8. Styrelement enligt något av kraven l-7, k ä n - n e t e c k n a t av att neutronabsorbatorplattorna är parvis anordnade och att deras inner- och/eller ytteränd- partier är bockade mot den motstàende neutronabsorbator- plattan i paret.

9. Styrelement enligt något av kraven l-6, k ä n - n e t e c k n a t av att neutronabsorbatorplattorna är U- formigt bockade.

10. Styrelement enligt något av kraven 1-9, av att en spalt (33a, 33b), dad mellan angränsande neutronabsorbatorplattor och k ä n - n e t e c k n a t som är bil- sträcker sig i nämnda axiella riktning, täcks av en mot- stående neutronabsorbatorplatta.