SE504805C2 - Spridare för en bränslepatron och en bränslepatron - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 504 805 Spridarna páverkar säledes kylmedlets strömning och därmed bränslestavarnas kylning. För att àstadkomma god kylning är det viktigt att spridaren har ett sä lagt strömningsmotstánd som möjligt varvid den ger upphov till ett lágt tryckfall vid kylmedlets strömning uppät genom härden.

Det är känt att i ett omràde strax under spridaren där kylmedlet ännu inte har passerat spridaren, sker en försämring av kylmedelsfilmen pà bränsletavarna, medan i ett omràde över spridaren, där kylmedlet just har passerat spridaren, istället sker en förstärkning av vattenfilmen.

Förstärkningen av kylmedelsfilmen beror pä den turbulens som uppstär i kylmedlet da det passerar en spridare. Den största risken för torrkokning finns i övre delen av bränslet strax under spridarna.

SE 465 395 visar en spridare som innefattar ett gallerverk av korsvis anordnade, pä högkant stäende plätband, som bildar i huvudsak fyrkantiga celler, där varje cell positionerar ett längsträckt element.

SE 470 342 visar en spridare som är sammansatt av hylsor som var och en positionerar ett làngsträckt element. De hylsor som positionerar de längsträckta elementen ligger i minst tva, tvärs knippet, atskilda plan och har arrangerats sä att elementen som genomlöper hylsor i ett plan gär genom mellanrum mellan hylsorna i det eller de andra planen.

Spridarens motständsbildande tväryta i varje plan tvärs knippet blir pä sa sätt mindre än den motständsbildande tvärytan hos en spridare med samtliga hylsor i samma plan.

Det totala strömningsnmotstàndet minskas säledes varvid effektiviteten i kylningen ökas.

Avsikten med uppfinningen är att ästadkomma en spridare innefattande ett gallerverk av korsvis anordnade, pä högkant stäende platband med i förhållande till känd teknik minskad motständsbildande tväryta i huvuddelen av spridarens tvärsnitt sä att strömningsmotstándet i dessa tvärsnitt genom knippet minskas. 10 15 20 25 30 35 504 805 UPPFINNINGEN, FÖRDELAR Uppfinning avser en spridare och en bränslepatron innefattande dylika spridare, med egenskaper som en i förhållande till känd teknik minskad motståndsbildande yta i varje plan tvärs ett knippe av långsträckta element. Dessa egenskaper åstadkoms medelst en spridare enligt den kännetecknande delen av patentkravet l.

Spridaren enligt uppfinningen innefattar ett flertal celler bildade av ett gallerverk, exempelvis ortogonalt eller hexagonalt, av på högkant stående och i kors lagda första och andra bandelement. Bandelementen är anordnade på ett sådant sätt att en i grova drag koniskt formad eller kupolformad spridare erhålls. Detta åstadkoms genom att de av cellerna som är anordnade på lika avstånd från en central punkt i spridarens gallerverk bildar ett koncentriskt cellsegemnt. Åtminstone några av de koncentriska cellsegementen är förskjutna i axiell led i förhållande till ett radiellt innaför liggande cellsegment på ett sådant så att cellsegmenten med en ökande radie erhåller en i huvudsak monoton förskjutning i de av spriadren positionerade långsträckta elementens axiella riktning.

Fördelen med uppfinningen är att de axiellt och monotont förskjutna cellerna i gallerverket medför ett i varje snitt tvärs flödesriktningen litet flödesmotstånd och därmed endast ger upphov till ett lågt tryckfall.

En annan fördel är att genom det låga tryckfall som spridaren ger upphov till år det möjligt att anordna ytterligare spridare av denna typ i den övre delen av bränslepatronen där risken för torrkokning är som störst.

En ytterligare fördel är att gallerverket kan utföras på ett enkelt och därmed kostnadseffektivt sätt. lO 15 20 25 30 35 504 805 RITNINGSFIGURER Figur 1 visar en bränslepatron av kokarvattentyp med spridare enligt uppfinningen.

Figur 2 visar en bränslepatron av tryckvattentyp med spridare enligt uppfinningen.

Figur 3a visar i en vy frän ovan en spridare för en kokarvattenreaktor. Cellerna i spridarens gallerverk är anordnade i koncentriska cellsegment.

Figur 3b visar i en vy frän sidan en spridare enligt figur 3a. De koncentriska cellsegmenten är anordnade ätskilda i axiell led.

Figur 3c visar i en vy frän sidan en alternativ utföringsform av spridaren i figur 3b där bandelementen i gallerverket bildar cellsegment som är anordnade axiellt förskjutna och delvis överlappande.

Figur 3d visar i perspektiv en spridare enligt figur 3c.

Figur 4a visar i en vy frän ovan en alternativ utföringsform av en spridare för en kokarvattenreaktor. Cellerna i spridarens gallerverk är anordnade i koncentriska cellsegment.

Figur 4b visar i en vy frän sidan en spridare enligt figur 4a där de tre i figuren visade övre koncentriska cellsegmenten anordnats i samma axiella plan och där de övriga koncentriska cellsegmenten är anordnade ätskilda i axiell led.

Figur 4c visar en alternativ utföringsform av spridaren i figur 4b där cellsegmenten är anordnade axiellt förskjutna och delvis överlappande i axiell led.

Figur Sa visar i en vy frän sidan en alternativ utföringsform av spridaren i figur 4a. De tre i figuren visade övre 10 15 20 25 30 35 504 805 cellsegmenten är anordnade i samma axiella plan och de övriga koncentriska cellsegmenten är anordnade ätskilda i axiell led.

Figur 5b visar en alternativ utföringsform av spridaren i figur 5a cellsegmenten är anordnade förskjutna och delvis överlappande i axiell led.

Figur 6a visar i en vy fràn ovan en spridare för en tryckvattenreaktor. Cellerna i spridarens gallerverk är anordnade i koncentriska cellsegment.

Figur 6b visar i en vy fràn sidan en spridare enligt figur 6a. Spridaren innefattar koncentriska cellsegment där de fyra i figuren visade övre cellsegmenten anordnats i samma axiella plan och där de övriga koncentriska cellsegmenten är anordnade ätskilda i axiell led.

Figur 6c visar en alternativ utföringsform av spridaren i figur 6b där de fyra i figuren visade övre cellsegmenten anordnats i samma axiella plan och där de övriga koncentriska cellsegmenten är anordnade förskjutna och delvis överlappande i axiell led.

UTFÖRINGSEXEMPEL I figur l visas en bränslepatron 1 av kokarvattentyp som innefattar en läng rörformig behállare, med rektangulärt tvärsnitt, benämnd höljerör 2. Höljeröret 2 är öppet i báda andar, sa att det bildas en genomgäende strömningspassage, genom vilken reaktorns kylmedel strömmar. Bränslepatronen l innefattar ett stort antal likaledes länga rörformiga i ett knippe parallellt anordnade bränslestavar 3, i vilka är anordnade kutsar 4 av nukleärt bränsle. Bränslestavarna 3 sammanhälls upptill av en topplatta 5 och nedtill av en bottenplatta 6. Bränslestavarna 3 hälls medelst spridare 7 pä avständ frän varandra och hindras frän att böja sig eller vibrera dä reaktorn är i drift. 10 15 20 25 30 35 504 805 I figur 2 visas en bränslepatron 1 av tryckvattentyp som innefattar ett antal längsträckta rörformiga parallellt anordnade bränslestavar 3 och styrstavsledrör 8. I bränslestavarna 3 är anordnade kutsar 4 av nukleärt bränsle.

Styrstavsledrören 8 sammanhälls upptill av en topplatta 5 och nedtill av en bottenplatta 6. Bränslestavarna 3 hälls medelst spridare 7 pä avständ fràn varandra.

I figur 3a-6c visas en spridare 7 med ett gallerverk sammansatt av pà högant stående korslagda första och andra bandelement 9a, 9b. Spridaren 7 är avsedd att positionera ett flertal genom denna löpande làngsträckta element, t ex bränslestavar 3 eller styrstavsledrör 8. Det företrädesvis ortogonala gallerverket är omslutet av en hylsformad struktur 10.

I figur 3a visas i en vy frän ovan en spridare 7 för en kokarvattenreaktor för positionering av i en delpatron anordnade bränslestavar 3 i ett gallerverk med 8x8 celler, där för tydlighets skull de bränslestavarna 3 är borttagna.

Bandelementen 9a, 9b i gallerverket bildar celler anordnade i koncentriska cellsegment. Ett yttre sàdant cellsegment är i figuren 3a skuggmarkerat.

I figur 3b visas spridaren 7 enligt figur 3a i en vy frän sidan. De koncentriska cellsegmenten är anordnade helt ätskilda i axiell led. Cellsegmenten är försedda med i figuren visade sneda kanter ll sammanbindande intill varandra anordnade och axiellt àtskilda cellsegment. Närmare bestämt är varje radiellt utanför liggande cellsegment helt ätskilt i axiell led fran det närmast innanför liggande cellsegmentet.

I figuren 3b är det yttre cellsegmentet, motsvarande det i figur 3a, skuggmarkerat.

I figur 3c visas i en vy frän sidan en alternativ utföringsform av spridaren 7 i figur 3a där bandelementen 9a, 9b i gallerverket bildar koncentriska cellsegment som är anordnade förskjutna och delvis överlappande i axiell led. I 10 15 20 25 30 35 5-04 805 figuren 3c har de olika bandelementens 9a, 9b form förtydligats med hjälp av olika skuggmarkeringar.

I figur 3d visas i perspektiv en spridare 7 enligt figur 3c.

Här framgär det klart och tydligt att spridaren 7 har en i huvudsak konisk form och att de koncentriska cellsegmenten är förskjutna i förhållande till varandra, sä att gallerverkets cellsegment med en ökande radie erhäller en i huvudsak monoton förskjutning i axiell riktning.

I figur 4a visas i en vy frän ovan en spridare för en kokarvattenreaktor för positionering av bränslestavar 3 i en patron i ett gallerverk med 10x10 celler. Bandelementen 9a, 9b i gallerverket bildar celler anordnande i koncentriska cellsegment pä samma sätt som hos spridaren 7 i figur 3a. De tre innersta av de koncentriska cellsegmenten är markerade med snedstreck, omradet betecknas 12.

I figur 4b visas i en vy frän sidan en spridare 7 enligt figur 4a där de tre i figuren 4a visade övre koncentriska cellsegmenten anordnats i samma axiella plan 12 och där de övriga koncentriska cellsegmenten är anordnade àtskilda i axiell led. Pa sä sätt bildas en spridare 7 med tre, av koncentriska cellsegment bildade, axiellt förskjutna plan.

I figur 4c visas en alternativ utföringsform av spridaren i figur 4b där de tre i figuren visade övre cellsegmenten anordnats i samma axiella plan 12 och där de övriga koncentriska cellsegmenten är anordnade förskjutna nedàt och delvis överlappande i axiell led.

I figur Sa visas i en vy frän sidan en alternativ .utföringsform av spridaren 7 i figur 4a där cellsegmenten bildas av bandelement 9a, 9b med i figuren Sa visade vertikala kanter 13 sammanbindande intill varandra anordnade och axiellt ätskilda cellsegment. De tre i figuren visade övre cellsegmenten är anordnade i samma axiella plan 12 och de övriga koncentriska cellsegmenten är anordnade àtskilda i axiell led. 10 15 20 25 30 35 504 805 I figur Sb visas en alternativ utföringsform av spridaren 7 i figur Sa där de tre i figuren visade övre cellsegmenten anordnats i samma axiella plan 12 och där de övriga koncentriska cellsegmenten är anordnade förskjutna nedàt och delvis överlappande i axiell led.

I figur 6a visas i en vy frän ovan en spridare 7 enligt uppfinningen för en tryckvattenreaktor för positionering av làngsträckta element 3, 8 i en patron med ett gallerverk med 14x14 celler, där för tydlighets skull de làngsträckta elementen 3, 9b i gallerverket bildar celler anordnade i koncentriska 8 är borttagna. Bandelementen 9a, cellsegment pä samma sätt som i figur 3a. De fyra innersta av de koncentriska cellsegmenten är markerade med snedstreck, omradet betecknas 14.

I figur 6b visas i en vy frän sidan en spridare 7 enligt figur 6a. Spridaren 7 är försedd med i figuren 6b visade vertikala kanter 13 sammanbindande intill varandra anordnade och axiellt åtskilda cellsegment. Spridaren 7 innefattar koncentriska cellsegment där de fyra i figuren visade övre cellsegmenten anordnats i samma axiella plan 14 och där de övriga koncentriska cellsegmenten är anordnade ätskilda i axiell led.

I figur 6c visas en alternativ utföringsform av spridaren 7 i figur 6b där de fyra i figuren visade övre cellsegmenten anordnats i samma axiella plan 14 och där de övriga koncentriska cellsegmenten är anordnade förskjutna och delvis överlappande i axiell led.

De i figurerna 5a, Sb, 6b och 6c visade vertikala kanterna 13 sammanbindande intill varandra anordnade och axiellt àtskilda cellsegment kan naturligtvis även utföras med sneda kanter ll motsvarande dem som visas i figur 3b, 3c, 4b och 4c och vice VêrSa . 10 15 20 25 504 805 Spridarna 7 enligt uppfinningen kan anordnas sä som spridarna 7 enligt figur 3c anordnats i figur 1, dvs samtliga vänds at samma häll med spetsen av den i huvudsak koniskt formade spridaren 7 vänd nedströms i bränslepatronen l.

Alternativt kan spridarna 7 anordnas sa som spridarna 7 enligt figur 6b anordnats i figur 2, dvs varannan spridare 7 har vänts med sin centrala del uppströms och varannan nedtröms. Pä detta sätt erhàlls ett flöde av kylmedel genom bränslepatronen som omväxlande koncentreras och divergeras under det att det passerar genom spridarna 7.

Naturligtvis kan spridarna 7 ocksa anordnas med sina centrala delar delar uppströms i bränslepatronen eller med de centrala delarna, pà annat sätt än varannan, omväxlande nedströms och uppströms i ett godtyckligt mönster.

I figurerna visas spridarna 7 med cellsegment i tre plan. Det är dock lämpligt att vid större spridargaller, som vid t ex l8xl8 celler, utföra spridaren 7 i fyra eller flera axiellt förskjutna plan åtskilda eller delvis överlappande.

Företrädesvis utformas spridaren 7 sä att antalet celler i varje plan är ungefär lika stort.

I samtliga figurer har visats ett ortogonalt gallerverk.

Uppfinningen är naturligtvis även tillämpar pä andra gallerverk sàsom hexagonala.

Claims (7)

l0 15 20 25 30 35 m» 504 805 PATENTKRAV

1. Spridare (7) avsedd att sammanhàlla långsträckta element (3, 3) flertal celler bildade av ett gallerverk av på högkant i en kärnreaktor, vilken spridare (7) innefattar ett stående och korslagda första och andra bandelement (9a, 9b), där de av cellerna som är anordnade på lika avstånd från centrum av spridaren (7) bildar ett koncentriskt cellsegment av gallerverket känntecknad av att åtminstone något av de koncentriska cellsegmenten är anordnat så att åtminstone någon del av ett radiellt utanför liggande cellsegment är axiellt förskjutet i förhållande till ett innanför liggande cellsegment så att gallerverkets cellsegment med en ökande radie erhåller en i huvudsak kontinuerlig förskjutning i de långsträckta elementens axiella riktning.

2. Spridare (7) kännetecknad av att gallerverket är omslutet av en hylsformad struktur (10). enligt patentkrav 1,

3. Spridare (7) kännetecknad av att cellsegementen åtminstone delvis överlappar varandra i axiell led. enligt patentkrav 1,

4. Spridare (7) enligt patentkrav 1, kännetecknad av att dess korslagda bandelement (9a, 9b) är försedda med en övre och undre kant, där åtminstone en övre eller undre kant är utförd lutande i förhållande till ett horisontellt plan genom spridaren (7).

5. Bränslepatron (1) för en kärnreaktor kännetecknad av att den innefattar en spridare (7) enligt något av föregående patentkrav.

6. Bränslepatron (1) enligt patentkrav 5 kännetecknad av att den innefattar ett flertal spridare som samtliga är anordnade så att dess centrala del är anordnad vid spridarens (7) nedströms liggande kant. 504 805

7. Bränslepatron (1) enligt patentkrav 5 kännetecknad av att den innefattar åtminstone tvâ spridare där den ena är anordnad så att dess centrala del är anordnad vid spridarens (7) nedströms liggande kant och den andra så att dess centrala del är anordnad vid spridarens (7) uppströms liggande kant.