SE509238C2 - Reaktorhärd - Google Patents

Description

509 238 å) konstant effektnivà, maste mängden av klyvningsgenererande neutroner vara konstant. Detta innebär, att varje klyvningsreaktion mäste netto alstra en neutron, som i sin tur ger upphov till en efterföljande klyvningsreaktion, sä att förloppet blir självunderhällande. Detta brukar uttryckas med att den effektiva multiplikationskonstanten keff maste vara lika med 1. Multiplikationskonstanten beskriver förhållandet mellan antalet producerade och antalet absorberade (eller ur systemet utläckta) neutroner.

Under drift utarmas det klyvbara materialet samtidigt som en del av klyvningsprodukterna själva är neutronabsorberande. Med hänsyn till detta förses reaktorn normalt fran början av en driftcykel med ett överskott av kärnbränsle, som initialt medför en för hög reaktivitet. Av denna orsak erfodras ett styrsystem, som bade förmär hälla den effektiva multiplikationskonstanten keff precis pä 1,0 under drift och att sänka den till under 1 dä reaktorn skall avställas. En viktig del av denna reaktivitetskontroll ombesörjs av neutronabsorberande material, som absorberar eller infàngar neutroner utan att det sker nagon klyvning. Åtminstone en del av det neutronabsorberande materialet ingar i ett flertal av de selektivt manövrerbara styrstavarna, som skjuts upp frán härdens botten i erfoderlig omfattning för reglering av dennas effektniva och av effektfördelningen samt för avställning av reaktorn. Da styrstavarna förs in i härden absorberas neutronerna vilka är en förutsättning för kärnklyvningen, varvid reaktiviteten sjunker. Ju högre neutronabsorberande verkan styrstaven har desto bättre sa kallad styrstavsverkan har den.

En del av bränslestavarna kan innehälla brännbara absorptionsmaterial för minskning av behovet av mekanisk styrning. En sädan brännbar absorbator omvandlas genom absorption av neutroner till ett material med lägre neutronabsorberande förmaga. Ett välkänt sadant material är gadolinium, vanligen i form av gadoliniumoxid. De brännbara 3 509 238 absorbatorer som stär till förfogande sàsom konstruktionsmaterial har emellertid en icke försumbar restabsorptionsförmäga. Vid användande av t ex gadolinium säsom brännbar absorbator, kommer de isotoper som har höga neutroninfängningstvärsnitt, att tämligen snabbt förbrukas, medan en restabsorptionsförmága kvarblir till följd av fortsatt neutroninfàngning av de övriga isotoperna.

Vid päkallat behov mäste effektproduktionen i härden snabbt kunna avbrytas, dvs neutronförsörjningen avbrytas och därmed effektutvecklingen frän kärnklyvningar i bränslet. Tillräckliga avställningsmarginaler mäste alltid föreligga sä att inte neutronförsörjningen oväntat kommer igäng, med en kraftig effektutveckling till följd, exempelvis när reaktortanken är öppnad och servicearbete eller bränslebyte pägàr.

Ett typiskt myndighetskrav för driftsgodkännande innebär att om vilken som helst av styrstavarna har fastnat i sitt ytterläge, sä skall avställningsmarginalen motsvara en reaktivitetsminskning av minst 0,38% O,9962). praktiken ofta till 1% respektive 0.99. (keff skall vara mindre än För att fà en extra säkerhet ändras dessa värden i Det är känt att förbättra avställningsmarginalen genom att i bränslekutsarna inkorporera nagon brännbar neutronabsorbator, t ex gadoliniumoxid. Den brännbara neutronabsorbatorn ger en sänkning av reaktiviteten i bäde kallt och varmt tillstànd. Att inkorporera brännbara absorbatorer i bränslekutsarna är kostsamt, dessutom kan de brännbara absorbatorerna inte brännas ut helt vilket innebär att det alltid finns en viss del neutronabsorberande material kvar som nedsätter reaktiviteten i det varma drifttillständet, vilket inte är önskvärt.

Ytterligare ett problem är att brännbara neutronabsorbatorer säsom gadoliniumoxid minskar bränslestavarnas värmeledningsförmäga. Bränslestavar som innehåller gadolinuiumoxid fär pä grund av absorbatorn en betydligt lägre relativ effekt, vilket ofördelaktigt pàverkar den lokala 509 258 effektfördelningen. Desto större antal stavar med brännbar absorbator och desto större koncentration av brännbar absorbator ju större blir den negativa inverkan pä den lokala effektfördelningen.

Sammanfattningsvis gäller alltsa att de fordringar som ställs pä reaktorhärden under drift och vid avställning ofta verkar at motsatt häll, vilket har försvarat konstruktionen av en härd med optimal konfiguration.

Nedan redogörs för nägra av de kända konfigurationer där en förbättrad avställningsmarginal har efterstravats.

Ur US 4 863 680 framgàr en branslepatron där en ökad avställningsmarginal ástadkoms genom att i branslepatronen anordna ett antal smä enheter med ett litet antal bränslestavar i varje enhet. Enheterna är anordnade pà ett bestämt inbördes avständ. Centralt bland de sma enheterna är en vattenstav anordnad. Avställningsmarginalen kan säkerställas genom att pà ett lämpligt sätt variera avstànden mellan enheterna.

Ur US 4 968 479 framgär en bränslepatron med ett antal dellänga stavar anordnade kring en centralt placerad vattenstav.

Vattenstaven har en övre del med en större diameter och en undre del med en mindre diameter. där den mindre diametern i huvudsak motsvarar bränslestavarnas diameter. En del av stavarna är försedda med mellanliggande zoner av icke fissilt material.

Dessa zoner är anordnade kring vattenstavens övre del sä att den effektiva multiplikationsfaktorn, keff, i varmt tillstànd effektivt kan ökas och i kallt tillstànd effektivt kan minskas. varvid en förbättrad avställnigsmarginal erhälls. Detta beror pä att det finns ett överskott av vatten kring vattenstaven vid de mellanliggande zonerna sä att vattenstaven eller omradet kring denna är övermodererat i kallt tillstànd, varvid neutronmultiplikationsfaktorn minskas och avställningsmarginalen speciellt dä ängbubblor uppträder vid vattenstavens yttre periferi, kommer det ökas. Under reaktorns varma tillstànd, s 509 258 överflödiga vattnet att försvinna och multiplikationsfaktorn att äterhämta sig.

US 5 128 097 visar en bränslepatron som innefattar centrala bränslestavar anordnade i ett kvadratiskt gitter med större diameter än perifera bränslestavar anordnade i ett triangulärt gitter. Det perifera triangulära gittermönstret gör att kylregionen kan ökas vid periferin varvid avställningsmarginalen ökas. Mängden kylmedel i bränslepatronens centrum ökas genom införande av tva vattenstaver med i förhållande till bränslestavarna förstorad diameter.

Ur SE 454 822 framgàr en bränslepatron som innefattar fyra delpatroner försedda med varsitt reducerat hörnparti där de reducerade hörnpartierna är vända mot varandra bildande ett förstorat centrum i bänslepatronen. Delpatronerna är ätskilda medelst en korsformad stödanordning vars korscentrum förstorats vid anpassning till de reducerade hörnpartierna. Det kanalformade stödorganets förstorade centrum bidrar till att mer icke kokande vatten kan innehällas i bränslepatronens centrala del. Avställningsmarginalen förbättras säledes vid kall reaktor genom att den större mängden vatten innehälles i bränslepatronens centrala del.

Ur SE 423 760 framgär en annan bränslepatron med reducerade hörnpartier. Bränslepatronen innefattar fyra delpatroner varav minst en är försedd med fyra reducerade hörnpartier. Anledningen till hörnreduceringen i denna konstruktion är en önskan att pä ett begränsat utrymme fä rum med ytterligare en bränslestav. För att àstadkomma detta har stavarna anordnats i ett delvis triangulärt mönster istället för i ett kvadratiskt. Det är sedan naturligt att anpassa delpatronens hörnpartier efter den triangulära stavkonfigurationen. Denna bränslepatron ger ingen förbättrad avstàllningsmarginalè Visserligen fäs mer vatten in i härden men det ger ingen sänkning av reaktiviteten i kallt tillstànd eftersom förhällandet mellan vatten och uran inte ändras. l0 509 258 UPPFINNINGEN, FÖRDELAR Ändamälet med uppfinningen är att àstadkomma en reaktorhärd med i kallt tillstànd förbättrad avställningsmarginal genom att öka mängden vatten i härden. För att àstadkomma en ytterligare förbättrad avställningsmarginal i kallt tillstànd kan styrstavsverkan förbättras. En bränslepatron som ästadkommer en sàdan härd är försedd med minst ett, mot en spalt vettande, yttre reducerat hörnparti vid vilket minst en bränslestav borttages. Det/de reducerade hörnpartiet/hörnpartierna medför en ökning av tvärsnittsytan i moderatorregionerna mellan supercellerna i reaktorhärden. Varje hörnreducering innebär en ökning av moderatorregionen vilken ökning motsvarar minst tvärsnittsarean hos en bränslestav.

Mer vatten i härden innebär att reaktiviteten i kallt tillstànd sjunker eftersom vattnets densitet dä är hög och diffusionslängden hos neutronerna liten- Även vattnet i sig har en neutronabsorberande förmäga. Detta sammantaget ger en förbättrad avställningsmarginal i kallt tillstànd.

Förbättrad styrstavsverkan innebär att styrstaven tillàts nä, dvs absorbera fler neutroner. Detta àstadkoms genom att minska det fissila materialets, dvs neutrongeneratorernas medelavstànd till styrstaven och därmed även neutronernas avstànd till styrstaven. Detta àstadkoms i sin tur av att minst en bränslestav i nàgot/nägra av en bränslepatrons yttre hörn, vända fràn styrstavens centrum, plockas bort varvid det kvarvarande fissila materialet är anordnat närmare styrstaven. För erhàllande av en förbättrad avställningsmarginal genom bàde införande av mer vatten i härden och en förbättrad styrstavsverkan reduceras ätminstone det yttre hörn som är anordnat pä störst avständ fràn styrstaven.

P Genom hörnreduceringen kan mer icke kokande vatten föras in i reaktorhärden. Förändringen av förhållandet mellan volymen kokande och volymen icke kokande vatten ger en ökning av reaktiviteten i varmt tillstànd och en relativt ökningen i varmt 509 238” tillstànd, större sänkning av reaktiviteten i kallt tillstànd.

Dä reaktiviteten i varmt tillstànd är förutbestämd kan en förhöjd varm reaktivitet kompenseras genom sänkning av medelanrikningshalten i bränslet. Uppfinningen ger genom hörnreduceringen tillgàng till en större volym icke kokande vatten än vid utbyte av bränslestavar mot vattenstavar, beskrivet under teknikens stàndpunkt, eftersom tillgàng ges även till den volym som finns utanför staven. Det är väsentligt för uppfinningen att utrymmet för det icke kokande vattnet har en viss storlek för att en väsentligt förbättrad moderering i varmt tillstànd och en väsentligt sänkt reaktivitet i kallt tillstànd skall erhàlls.

Bränslepatroner i asymmetriska härdgitter, dvs härdgitter där vattenspalterna mellan bränslepatronerna i en supercell, kallade styrstavsspalter, är bredare än vattenspalterna mellan supercellerna, kallade bakspalter, har vanligen en sned anrikningsfördelning. Detta beror pä att vid dimensionering av asymmetriska härdgitter kompenseras en sämre effekt, pà grund av sämre modereringsförhällanden vid supercellens yttre del, med en högre anrikningshalt där. Hörnreduceringen enligt uppfinningen är särskilt fördelaktig vid denna typ av gitter dä den gör det möjligt att sänka anrikningshalten i de stavar som är anordnade närmast det/de reducerade hörnpartiet/hörnpartierna tack vare den ökade mängden icke kokande vatten som har en bättre modereringsförmäga än kokande vatten. En motsvarande ökning av anrikningshalten görs i patronens motstàende del (motstàende i förhàllande till det reducerade hörnet) för bibehàllande av medelanrikningen varvid en utjämning av anrikningsfördelningen erhàlls vid asymmetriska härdgitter.

Den ändrade anrikningsfördelningen medför, i bäde symmetriska och asymmetriska härdgitter, att fissilt material flyttas närmare styrstavscentrum sà atg,styrstavsverkan kan förbättras varvid reaktiviteten i kallt tillstànd sänks.

Enligt en fördelaktig utföringsform av uppfinningen bestäms anrikningshalten hos de stavar som är anordnade närmast intill 509 258 ett reducerat hörnparti, beläget på maximalt avstånd från styrstaven, med en borttagen bränslestav, enligt följande empiriska samband: B=A-Fk+1> där B=anrikningshalt i en stav anordnad nära ett reducerat hörnparti med en bränslestav borttagen A=anrikningshalt i motsvarande stav vid ett icke reducerat hörnparti i bränslepatronen som är motsatt det reducerade hörnpartiet Faktorn Fk beskriver hur förhållandet B/A påverkas av ett reducerat hörnparti i ett gitter med symmetriska vattenspalter Faktorn FS anger en symmetrifaktor som beskriver hur förhållandet B/A beror av förhållandet mellan styrstavsspalterna och bakspalterna för ett gitter med asymmetriska vattenspalter a=spaltbredd styrstavsspalt b=spaltbredd bakspalt Då hela hàrden förses med ovan beskrivna typ av brànslepatron minskas reaktiviteten i kallt tillstånd ytterligare genom samverkan mellan ett flertal reducerade hörn varvid erhålls väsentligt förstorade moderatorregioner.

Uppfinningen har i förhållande till kända tekniska lösningar avseende förbättrad avställningsmarginal, en rad stora fördelar.

Den huvudsakliga fördelen är att lösningen innebär en väsentlig förenkling av bränslepatronens utformning jämfört med tidigare lösningar samtidigt som minskningen av den totala mängden lO 9 509 238 fissilt material begränsas och säkerhetskraven vid avställning mer än väl uppfylls.

Vidare är det en fördel att mer icke kokande vatten, genom hörnreduceringen, kan föras in i härden.

Den förstorade moderatorregionen innebär en fördel dä en stor sammanhängande volym absorberar fler neutroner än flera mindre moderatorregioner med samma totalvolym. Detta beror pä att neutronernas diffusionslängd blir kortare dä de pä grund av mer vatten bromsas ner och absorberas innan de hinner fram till det klyvbara bränslet. I kallt tillstànd kommer moderatorregionen sàledes till viss del att fungera som en neutronfälla.

Vidare kan anrikningshalten vid ett reducerat hörnparti minskas och vid det reducerade hörnpartiets motstäende hörn ökas. Detta är en stor fördel särskilt vid asymmetriska gitter eftersom pà sä sätt erhälls en utjämning av anrikningshalterna.

I de fall åtminstone det hörn beläget pä störst avständ frän styrstaven reduceras, kan mängden brännbara absorbatorer, sàsom gadolinium, i härden minskas, vilket minskar den negativa päverkan som dessa har pä reaktiviteten i varmt tillstànd. Detta beror dels pä att mer vatten, tack vare hörnreduceringen, förs in i härden dels pä att fissilt material flyttas närmare styrstaven. Det minskade behovet av brännbara absorbatorer är ocksa kostnadsbesparande.

En förbättrad styrstavsverkan och därmed en bättre avställningsmarginal erhälls genom att bränslestavar borttages sä att det fissila materialets medelavständ till styrstaven minskas. Även sänkning av anrikningshalterna i bränslestavar anordnade intill reducerade hörn och motsvarande höjning av anrikningshalterna i motsvarande stavar vid motstäende hörn sä att högre anrikningshalter anordnas närmare styrstaven (dvs fissilt material närmare styrstaven) bidrar till att förbättra styrstavsverkan. 509 238 En ytterligare fördel är att bränslepatronen enligt uppfinningen är användbar i härdar i befintliga reaktorer vilket är särskilt värdefullt.

RITNINGSFIGURER Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av flera utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningsfigurer.

Figur l visar i ett vertikalsnitt genom linjen I-I i figur 2 en utföringsform av en sammansatt bränslepatron uppbyggd av fyra delpatroner för en kokarvattenreaktor enligt uppfinningen.

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

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

Figur 4 visar ett horisontellt snitt av en del av en reaktorhärd med bränslepatroner enligt känd teknik anordnade i härden.

Figur 5 visar en bränslestav i ett vertikalsnitt.

Figur 6 visar i ett horisontellt snitt en särskilt fördelaktig utformning av en del av en reaktorhärd enligt uppfinningen.

Figur 7-ll visar i ett horisontellt snitt alternativa utföranden av en del av en reaktorhàrd enligt uppfinningen. ll 509 258 UTFÖRINGSEXEMPEL Ur figurerna 1, 2 och 3 framgär ett höljerör 1 med i huvudsak kvadratiskt tvärsnitt. Höljeröret 1 omsluter utan nämnvärt spel ett övre kvadratiskt parti 2a hos en bottendel 2 som i övrigt omfattar ett koniskt parti 2b och ett cylindriskt parti 2c. Bottendelen 2 har en nedät vettande inloppsöppning 3 för kylvatten. Bottendelen 2'uppbär förutom höljeröret en bärplatta 4. Höljeroret 1 har nederst ett relativt tjockt väggparti som är fixerat vid bottendelen 2 och bärplattan 4 medelst ett flertal horisontella bultar antydda medelst streckprickade linjer 5.

Ur figur 3 framgär att höljeröret 1 enligt uppfinningen är försett med ett reducerat hörnparti 41. höljeröret 1 är med ett ihäligt, med korsformat tvärsnitt utformat stödorgan 7 indelat i fyra vertikala kanalformade delar 6 med ätminstone i huvudsak kvadratiskt tvärsnitt. Stödorganet 7 är fastsvetsat vid höljerörets 1 fyra väggar la, lb, lc, ld och har fyra ihäliga flyglar 8. Den av stödorganet 7 bildade centrala kanalen är betecknad 32 och är nederst förbunden med ett inloppsrör 9 för moderatorvatten. Varje rörformade del 6 innehåller ett knippe 25 om tjugofem bränslestavar 10.

Stavarna 10 är anordnade i ett gitter där varje stav 10 ingar i tvà mot varandra vinkelräta rader frånsett det reducerade hörnpartiet 41 där en stav 10 tagits bort.

Ur figur l framgär att varje knippe 25 är anordnat med en bottenplatta ll, en topplatta 12 och ett flertal spridare 13. Ett bränslestavknippe 25 med bottenplatta ll, topplatta 12, spridare 13 och höljedel 1 bildar en enhet som i denna ansökan benämns delpatron medan en enhet omfattande fyra sädana delpatroner benämns bränslepatron. Bränslepatroner är i ritningsfigurerna försedda med hänvisningssiffra 40 och delpatronerna med 40a-d. En enhet omfattande fyra bränslepatroner 40 och en däremellan centralt anordnad styrstav 38 utgör en supercell. 509 258 De fyra bottenplattorna 11 uppbärs i bränslepatronen 40 av bärplattan 4 och är delvis införda i var sitt kvadratiskt häl 14 i denna. I varje delpatron 40a-d är minst en av bränslestavarna 10 utförd med relativt länga, gängade ändpluggar 33 och 34 av massivt kapslingsmaterial, varvid nedre ändpluggen 33 är förd genom bottenplattan 11 och försedd med en mutter 15 medan den övre ändpluggen 34 är förd genom topplattan 12 och försedd med en mutter 16. I den visade utföringsformen är centrumstaven 26 i varje delpatron utformad pá detta sätt. Denna stav 26 tjänstgör även som spridarhàllarstav. Hälen för vattnets passage genom bottenplattan 11 är betecknade med 35.

Ur figur 1 och 2 framgár hur ett övre ändparti av höljeröret 1 omsluter en korsformig lyftplatta 17 med fyra horisontella armar 18, 19, 20 och 21 vilka utgàr frän ett gemensamt centralparti. Varje arm 18-21 har vid ytteränden ett pilspetsliknande parti 22 som vid var sitt hörn hos höljeröret 1 ligger an mot höljerörets 1 inre väggyta. Ett lyfthandtag 23 är fixerat vid armarna 18~21. Lyftplattan 17 och handtaget 23 bildar tillsammans ett helgjutet lyftorgan av stal. Lyftplattan 17 är fixerad vid stödorganet 7 genom att fyra vertikala skenor 28 är införda i varsin flygel 8 hos stödorganet 7 och fastsvetsade vid detta. Varje skena 28 har överst ett vertikalt, bultliknande parti 29 som med spel är fört genom ett motsvarande häl i lyftplattans 17 mittparti och försett med en mutter 30. Höljeröret 1 är säsom framgar av figurerna försett med i längdriktningen intermittent anordnade inpressningar 31 mot vilka stödorganet 7 är insvetsat.

Ur figur 4 framgár en del av ett asymmetriskt härdgitter enligt känd teknik. Snittet innehåller sexton bränslepatroner 40.

Utrymmena mellan bränslestavarng 10 inom varje delpatron 40a-d genomströmmas av vatten liksom den korsformiga kanalen 32 i bränslepatronen 40. Spalterna mellan bränslepatronerna 40 genomströmmas ocksa av vatten. I ett asymmetriskt härdgitter är styrstavsspalterna 37a, där styrstavarna 38 kan införas, bredare 13 509 238 än bakspalterna 37b, där inga styrstavar 38 kan införas. I ett symmetriskt härdgitter är styrstavsspalterna 37a och bakspalterna 37b lika breda. Styrstavarna 38 har blad 38a-d som bildar ett rätvinkligt kors.

I varje bränslestav 10 ingàr sàsom framgàr av figur 5 ett kapslingsrör 42 och ett stort antal cirkulärcylindriska kutsar 43 staplade pä varandra i rörets 42 axelriktning. De närmast varje ände hos bränslestavarna 10 belägna kutsarna 43, kan eventuellt bestä av natururanoxid medan kutsarna 43 i övrigt pà konventionellt sätt bestär av urandioxid anrikad med avseende pà uran-235. Den understa kutsen vilar stumt pä en i stavens 10 nedre ände insvetsad ändplugg 44 och den översta kutsen trycks nedät med en spiralfjäder 45, som är inspänd mot en i rörets 42 övre ände insvetsad ändplugg 46, sä att ett med helium fyllt plenum 47 uppkommer. Detta plenum 47 utan kärnbränslematerial ingär således inte i bränslestavens 10 aktiva längd. Kutsar 43 av natururan räknas tillhöra bränslestavens 10 aktiva längd.

Ur figur 6 framgär en särskilt fördelaktig utföringsform av uppfinningen. Bränslepatronerna 40 är till skillnad frán de i figur 4 visade försedda med ett förstorat centrum genom att den korsformiga kanalen 32 är utformad med inre hörnreduceringar i bränslepatronen 40 (känd teknik enligt det svenska patentet 454 822), vidare är vardera patronen 40 försedd med ett reducerat hörnparti 41. Det reducerade hörnpartiet 41 utgörs av det hörnparti 41 i supercellen som är anordnat pa störst avständ frän styrstavens 38 centrum. Reduceringen av hörnpartiet 41 kombineras med borttagande av ätminstone en bränslestav 10 vid det reducerade hörnpartiet 41 sä att den rektangulära stavpositioneringen, med stavar anordnade i mot varandra vinkelräta rader, kan bibehällas.

Hörnreduceringen medger att mervicke kokande vatten kan föras in i härden. I varmt tillstànd med en blandning av änga och vatten ger detta en bättre neutronmoderering och ökad reaktivitet. I kallt tillstànd har neutronerna en betydligt kortare diffusionslängd. Detta medför att hörnreduceringen bidrar till lO 509 258 en ökad neutronabsorption varvid reaktiviteten i kallt tillstànd minskas och avställningsmarginalen ökas.

Vid användande av uppfinningen uppnäs ytterligare förbättrad avställningsmarginal genom borttagande av en bränslestav 10 sa att det fissila materialets medelavständ till styrstaven 38 i en supercell minskas varvid styrstavens 38 neutronabsorberande verkan förbättras och därmed även avställningsmarginalen i kallt tillstànd. Ännu ytterligare förbättring av avställningsmarginalen fas genom att anrikningshalten i bränslestavarna 10 anordnade närmast det/de reducerade hörnpartiet/hörnpartierna 41 sänks och anrikningshalten i motsvarande bränslestavar 10 i det reducerade hörnets 41 motstäende hörn i bränslepatronen 40 ökas sä att det fissila materialets medelavständ till styrstaven 38 ytterligare minskas.

I asymmetriska härdgitter är sänkningen av anrikningshalten vid. det reducerade hörnpartiet 41 en fördel även genom att en utjämning av anrikningshalterna i bränslepatronerna 40 erhälls.

I figur 7 och 8 illustreras i ett asymmetriskt härdgitter andra bränslepatroner 40 med vardera ett reducerat hörnparti 41, lämpliga för användning enligt föreliggande uppfinning.

Bränslepatronen 40 enligt figur 7 är försedd med en invändigt anordnad vertikal kanal 48 genom vilken vatten leds i vertikal riktning nedifrän och uppät genom patronen 40. Kanalen 48 har i huvudsak kvadratiskt tvärsnitt motsvarande nio borttagna bränslestavar 10 och är förskjuten i förhällande till patronens 40 centrum. I figur 8 visas en bränslepatron 40 som är försedd med tvä centralt anordnade vertikala vattenstavar 49 genom vilka vatten leds i vertikal riktning nedifrän och uppät genom patronen 40. Vattenstavarna 49 har en diameter som är nagot större än bränslestavarnas 10 diameter och är utformade med i huvudsak cirkulärt tvärsnitt. Apordnade av de tvä vattenstavarna 49 centralt i patronen 40 sker pá bekostnad av sju bränslestavar . I patronen 40 är även anordnade dellänga bränslestavar 10a vilka i figuren 8 är streckmarkerade. 000000 I O 9 O OO .ÛUIQO Û O C I OO 'OI OOOC I øflfi I , (H OOII 509 238 Ur figur 9, 10 och ll framgär i ett asymmetriskt härdgitter bränslepatroner 40 med tre reducerade hörnpartier 41. De reducerade hörnpartierna 41 är anordnade vända frän styrstavens 38 centrum. Bränslepatronen 40 enligt figur 9 är av samma typ som de i figur 6 visade. Bränslepatronen 40 enligt figur 10 är av samma typ som de i figur 4 visade. Utföringsformerna enligt figur 6-11 är även lämpliga vid symmetriska härdgitter, särskilt utföringsformerna i figur 9-ll eftersom borttagande av tre hörn av fyra innebär att den symmetriska anrikningsfördelningen i stort sett kan bibehällas symmetrisk. Bränslepatronen 40 enligt figur 11 är försedd med tvä centralt anordnade vertikala vattenstavar 50 genom vilka vatten leds i vertikal riktning nedifràn och uppät genom patronen 40. vattenstavarna 50 har en diameter som motsvarar ungefär bränslestavarnas 10 diameter och är utformade med i huvudsak cirkulärt tvärsnitt. Anordnade av de tva vattenstavarna 50 centralt i patronen 40 sker pà bekostnad av tvä bränslestavar 10.

Enligt den särskilt fördelaktiga utföringsformen av uppfinningen, dvs den utföringsform som visas i figur 6, bestäms anrikningshalten B hos de stavar 10 som är anordnade närmast intill det reducerade hörnpartiet 41 i en bränslepatron 40, med en bränslestav borttagen, enligt följande empiriska samband: B=A-Fk(Fs(a/b-1)+1) där B=anrikningshalt i en bränslestav 10 anordnad nära ett reducerat hörnparti 41 med en bränslestav borttagen A=anrikningshalt i motsvarande stav 10 vid ett icke reducerat hörnparti 41 i bränslepatronen 40 som är motsatt det reducerade hörnpartiet 4la Faktorn Fk beskriver hur förhållandet B/A päverkas av ett reducerat hörnparti 41 i ett gitter med symmetriska vattenspalter 37a, 37b 509 238 Faktorn FS anger en symmetrifaktor som beskriver hur förhållandet B/A beror av förhàllandet mellan styrstavsspalterna 37a och bakspalterna 37b för ett gitter med asymmetriska vattenspalter 37a, 37b a=spaltbredd styrstavsspalt 37a b=spaltbredd bakspalt 37b Vid bade symmetriska och asymmetriska hárdgitter väljs faktorn Fk för brànslepatroner i figur 6 lämpligen i intervallet O,72SFkSO,92 och F5=0,72.

Claims (4)

10 l5 20 25 30 35 Fl- 509 238 P ans 9302305-9 1998-09-22 PATENTKRAV

1. Reaktorhärd för en kärnreaktor av kokarvattentyp med ett flertal vertikala bränslepatroner (40) anordnade i grupper om fyra med en centralt placerad styrstav (38) bildandes en supercell, varvid styrstaven är korsformig och innefattar fyra (40) vertikala bränslestavar (10) med anrikat kärnbränslematerial, (ll) i ett omslutande vertikalt höljerör (1), (40) för ledning av vatten in genom bottenplattan (10) i det vertikala höljeröret (1) (12), (40) är anordnad med mellanliggande par av (37a) (37b) till angränsande bränslepatroner (40), varvid styrstavsspalterna är blad, där var och en av bränslepatronerna innehåller vilka bränslestavar är anordnade mellan en bottenplatta (12) varvid varje bränslepatron och en topplatta är utformad med ett vatteninlopp (3) (11) genom utrymmet mellan bränslestavarna och genom topplattan och varje bränslepatron styrstavsspalter respektive bakspalter avsedda att omsluta tvà av styrstavens blad, och bränslepatronen (40) är eventuellt försedd med en invändigt anordnad kanal (32, 48, 49, 50, 51) vertikal riktning nedifrán och uppàt genom härden kännetecknad för ledning av vatten i därav att den innefattar minst en bränslepatron (40) med ett eller tre reducerade hörnpartier (41), bildande en femsidig eller en sjusidig bränslepatron, för att öka mängden icke- kokande vatten i reaktorhärden, varvid det eller de reducerade hörnpartierna är anordnade vända fràn nämnda supercells (38) centrum sä att ett reducerat hörnparti vetter (37b) kommunicerar med varandra. S 'CyIS CâVS mot bakspalterna där dessa möter varandra och

2. Reaktorhärd enligt patentkrav 1, kännetecknad därav att den (40) utförd med fyra delpatroner (40a-d) med en däremellan anordnad (32) med ett förstorat centrum utbildad innefattar minst en bränslepatron i en supercell som är korsformad vattenkanal av inre reducerade hörnpartier. 10 \8 509 238 kännetecknad därav att det (10)

3. Reaktorhärd enligt patentkrav 1, finns ett samband mellan anrikningshalterna A i en stav anordnad i ett icke reducerat hörnparti (41) motsatt ett reducerat hörnparti (41), och B i motsvarande stav vid det reducerade hörnpartiet (41) som lyder B=A-Fk(Fs(a/b-1)+1) där O,72~Fk-0,92, Fs=O,72 och där a är spaltbredd hos styrstavsspalten (37a) och b är spaltbredd hos bakspalten (37b).

4. Reaktorhärd enligt patentkrav 1, kännetecknad därav att den innefattar minst en bränslepatron (40) med ett ortogonalt gitter med 10x10 bränslestavar (40).