SE509687C2 - Filter för en kärnbränslepatron - Google Patents

Description

509 687 som kan ge allvarliga konsekvenser om de skadorna uppträder pä delar som är särskilt ömtäliga säsom pä bränslestavarna.

För att undvika skador av det angivna slaget är det känt att anordna filter av skilda slag i anslutning till bränslepatronens nedre del. Filtret förhindrar att främmande föremäl när bränslestavarna. Det är exempelvis känt att utforma bottenplattan i vilken bränslestavarna är fästa med ett stort antal genomgående häl. Pä detta sätt ästadkoms en sil som förhindrar att främmande föremäl när bränslestavknippet med styrstavsledrör och spridare. Det är ocksä känt att anordna olika typer av skruvfjädrar i ett sä kallat bottenstöd i vilket bränsleknippet är anordnat att vila. Skruvfjàdrarna är anordnade att förhindra att skräp passerar med kylmedelsflödet genom bottenstödet och upp genom bottenplattan.

Genom anordnande av ytterligre konstruktionsdetaljer i kylmedlets flödesväg genom bränslepatronen ökas tryckfallet över bränslepatronen. Tryckfallet kan ökas inom vissa gränser. Ett för högt tryckfall kan i värsta fall leda till sä kallad torrkokning. För att minimera risken för torrkokning utformas bränslepatronen med ett flöde av kylmedel vilket med en fastställd marginal, driftsmarginal eller pà engelska "dry-out margin“, överstiger det kylmedelsflöde där torrkokning inträffar vid aktuella förhållanden.

En nackdel med att anordna lösa delar i bottenplattan eller i bottenstödet för infängning av eventuella främmande föremäl är att dessa pà grund av kylmedlets höga tryck kan komma att börja vibrera. Vid vibrationen ästadkoms nötning varvid de lösa delarna kan lossna. Det kan även fä till följd att flagor av det material som nötningen sker mot lossnar och följer med kylmedlet. 509 687 UPPFINNINGEN Enligt föreliggande uppfinning utformas en skräpfángare i ett bottenstöd anordnat under ett normalt i huvudsak vertikalt anordnat bränsleknippe. Bränsleknippet kan eventuellt vara uppdelat i fyra delknippen. Bottenstödet styr bränsleknippet i ett övergàngsstycke som i sin tur är avsett att anordnas i en så kallad patronuppställningsplatta i en reaktorhärd. Övergángsstycket styr det uppàt genom härden av bränslepatroner strömmande kylmedlet in i respektive bränslepatron genom bottenstödet. Bottenstödet utgörs antingen av en fràn övergàngsstycket separat enhet eller av en i övergàngsstycket integrerad del.

För att ge bottenstödet en filtrerande verkan är detta utfört med ett flertal genomgående i huvudsak raka genomgående hàl bildande en sil. Bottenstödet är i huvudsak utformat som ett rätblock med kvadratisk flatsida. uppströms flatsida och fyra smalsidor. Flatsidorna och Rätblocket är försett med en nedströms och en smalsidorna omsluter ett hàlrum och bildar ett rätblock.

Den nedströms anordnade flatsidan är utformad med en eller flera öppningar för att mottaga ett bränsleknippes eller flera delknippens nedre ändar. De i huvudsak raka hålen är anordnade i den uppströms anordnade flatsidan bildande ett filter genom vilket kylmedlet tvingas att passera innan det när bränslestavarna anordnade i bränsleknippet eller i bränsleknippena.

Fördelen med uppfinningen är att filtret utformas som en integrerad del av en konstruktionsdel, nämligen bottenstödet alternativt övergàngsstycket. Filtret kan tack vare sin utformning som en integrerad del i bottenstödet, alternativt övergàngsstycket, ges en mycket hög hàllfasthet varvid risken för att vibrationer uppstár är mycket liten.

Denna utformning av bottenstödet, alternativt övergàngsstycket, innebär att tryckfallet över detta blir 509 687 högre än om den uppströms anordnade flatsidan utformas med en enda stor genomloppsöppning som i normalfallet. Genom att anordna filtret integrerat med bottenstödet, alternativt övergångsstycket, istället för i bottenplattan kan dock bottenplattan ges en öppnare struktur. På detta satt kompenseras det ökade tryckfallet orsakat av det integrerade filtret så att en för brånslepatronen uppstålld driftmarginal kan bibehållas.

Genom att anordna de genomgående hålen i bottenstödet, alternativt övergångsstycket, istallet för i bottenplattan ges också en större valfrihet när det gäller placeringen av hålen. Vid placeringen av de genomgående hålen i bottenplattan måste åven hänsyn till brånslestavarnas placering tas. En annan fördel med att anordna de genomgående hålen i bottenstödet istället för i bottenplattan år att filtret kan göras väsentligt mera hållfast.

En annan viktig faktor vid konstruktion av ett filter ar att risken för igensättning av detta minimeras. Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning år detta problem löst genom anordnade av så kallade by-pass hål i vardera av bottenstödets hörnpartier. By-pass hålen år närmare bestämt utformade i de respektive hörnen av den uppströms anordnade flatsidan. By-pass hålen har en storlek som är väsentligt större än de genomgående hålens. Denna placering av by-pass hålen är fördelaktig i det fall en igensàttning av filtret skulle ske. I det fallet tvingas det uppåt strömmande flödet, bottenstödets hörn för passage genom by-pass hålen för att när det når bottenstödet, att omriktas ut mot sedan åter omriktas för att kunna passera uppåt genom de genomgående öppningarna i bottenplattan. Genom att tvinga flödet av kylmedel att byta riktning minskas risken för att främmande föremål som eventuellt orienterats så att det kan passera genom by-pass hålen inte ska kunna omorienteras så att det även kan passera genom bottenplattan utan fastna vid dennas uppströms anordnade sida. lO (Il 589 687 Fördelen med föreliggande uppfinning ar sáledes att en effektiv filtrering av kylmedlet kan åstadkommas med lagt tryckfall som följd och att risken för igensàttning minimeras.

RITNINGSFIGURER Uppfinningen ska nu förklaras närmare genom hänvisning till bifogade ritningsfigurer.

Figur la visar i ett snitt A-A i figur lb en bránslepatron av kokarvattentyp med spridare.

Figur lb visar i ett snitt B-B i figur la samma bránslepatron.

Figur lc visar bränslepatronen enligt figur la i en vy underifràn.

Figur 2 visar i perspektiv ett snitt C-C i figur la av ett bottenstöd med ett integrerat filter.

Figur 3 visar en alternativ utföringsform av ett bottenstöd med ett integrerat filter i en vy underifrån.

Figur 4 visar i ett snitt D-D i figur lc en första utföringsform av en nedre del av en bränslepatron med ett filter.

Figur 5 visar i ett snitt D-D i figur lc en andra utföringsform av en nedre del av en brànslepatron med ett filter.

Figur 6 visar i ett snitt D-D i figur lc en tredje utföringsform av en nedre del av en branslepatron med ett filter. lO 509 687 é Figur 7 visar i en perspektivvy underifrån en alternativ utföringsform av ett övergångsstycke med ett i detta integrerat bottenstöd och filter.

UTFÖRINGSEXEMPEL I figur la visas en bränslepatron 1 av kokarvattentyp som innefattar en lång rörformig behållare, med rektangulärt tvärsnitt, benämnd höljerör 2. Höljeröret 2 är öppet i båda ändar, strömningspassage, så att det bildas en genomgående genom vilken reaktorns kylmedel strömmar. Bränslepatronen 1 innefattar ett stort antal likaledes långa rörformiga i ett knippe parallellt anordnade bränslestavar 3, i vilka är anordnade kutsar 4 av nukleärt bränsle. Bränslestavarna 3 är anordnade åtskiljda i fyra ortogonala delknippen medelst en korsformig stödanordning 8, se även figur lb. Respektive delknippe av bränslestavar 3 sammanhålls upptill av en topplatta 5 och nedtill av en bottenplatta 6.

Bränslestavarna 3 i respektive delknippe hålls medelst spridare 7 på avstånd från varandra och hindras från att böja sig eller vibrera då reaktorn är i drift. Spridaren 7 enligt uppfinningen kan naturligtvis även användas i en reaktor av kokarvattentyp som saknar den korsformiga stödanordningen 8 och istället är försedd med t ex ett eller flera vattenrör.

Vid bränslepatronens 1 nedre del är anordnat ett övergångsstycke 9. Övergångsstyckets 9 funktion är att leda uppåt genom kärnreaktorns härd (ej visad) strömmande kylmedel till bränslepatronen 1 för kylning av de i denna anordnade bränslestavarna 3. Övergångsstycket 9 är i härden anordnat i en öppning i en så kallad patronuppställningsplatta (ej visad). I övergàngsstycket 9 är vidare anordnat ett bottenstöd 10. Bottenplattan 6 med de nedre ändarna av bränslestavarna 3 är anordnad åtminstone delvis nedsänkt i bottenstödet 10.

Bottenstödet 10 är försett med ett flertal genomgående hål 11 bildande ett filter. 509 687 Bottenstödet är i huvudsak utformat som ett rätblock med i huvudsak I figur 2 visas bottenstödet 10 mera i detalj. kvadratiskt flatsida. Kylmedlets flödesriktning är angiven med en pil F. Rätblocket är försett med en nedströms och en uppströms anordnad flatsida 12, 13 och fyra smalsidor 14.

Flatsidorna 12, 13 och smalsidorna 14 omsluter ett hälrum och bildar ett rätblock. Den nedströms anordnade flatsidan 12 är utformad fyra öppningar l2a där vardera öppningen l2a är anordnad att mottaga ett delknippens nedre ände. Hälen 11 är anordnade i den uppströms anordnade flatsidan 13 bildande ett filter genom vilket kylmedlet F tvingas att passera innan det när bränslestavarna anordnade i bränsleknippet eller i bränsleknippena. Hälen 11 är i huvudsak utformade raka. Bottenstödet 10 är vidare försett med en genomloppsöppning 16 för passage av kylmedel till den korsformiga stödanordningen 8. Den korsformiga stödanordnigen 8 är utförd som en kanal för ledning av icke kokande kylmedel upp genom bränslepatronen 1. Eventuella främmande föremäl som passerar med kylmedlet genom denna riskerar ej att fastna pä nägot olämpligt ställe i denna.

Den i figur 3 visade utföringsformen av uppfinningen är försedd med sä kallade by-pass häl 15. By-pass hälen 15 är anordnade i den uppstöms liggande flatsidan 13 och vid bottenstödets 10 respektive horn. By-pass hälen 15 har en i huvudsak trekantig form. Genom anordnande av by-pass häl 15 i bottenstödets 10 hörn säkerställs att kylmedel alltid kan I det fall filtret skulle sättas igen av främmande föremäl tilläts säledes passera genom bottenstödet 10. kylmedelsflöde att passera genom by-pass hälen 15.

By-pass hälen 15 är anordnade sä att det uppät genom bränslepatronen 1 strömmande kylmedlet tvingas att byta riktning för att kunna passera dem, se de streckade pilarna F i figur 4. Genom denna omrikning av kylmedelsflödet hindras effektivt eventuella främmande föremäl att medfölja kylmedelsflödet F upp genom bränslepatronen 1. De främmande föremäl som eventuellt orienteras sä att de kan passera med kylmedelsflödet genom by-pass hälen 15 bibehäller i 509 687 huvudsak sin orientering då kylmedelsflödet F tvingas att byta riktning för att kunna passera upp genom bottenplattan 6 till bränslestavarna 3. Genom att de eventuella främmande föremålens orientering i huvudsak bibehålls kommer de att fastna mot bottenplattan 6 och hindras från att passera upp till brånsleknippet.

Bottenstödets 10 uppströms anordnade flatsida 13 visas närmare i figur 3. I figur 3 visas den filtrerande delen av bottenstödet 10 i en vy underifrån. Den filtrerande delen år liksom brånslepatronen i sin helhet uppdelad i fyra delar. I princip år en filtrerande del anordnad under respektive delknippe av bränslestavar 3. I det visade exemplet är de genomgående hålen 11 anordnade i rader vilka i huvudsak är parallella med en öppningskant hos respektive by-pass hål 15.

Vidare är filtret i det valda utföringsexemplet i figur 3 försett med ett flertal långsmala rillor 17, se även figur 4-6. Rillorna 17 är orienterade så att de i huvudsak är anordnade parallella med en öppningskant 15a hos de respektive by-pass hålen 15. Genom anordnande av rillor 17 på detta sätt åstadkoms en orientering av de eventuella främmande föremål som når bottenstödet 10 så att dessa hindras från att ledas ut mot och igenom by-pass hålen 15.

Rillorna 17 kan givetvis även orienteras så att de är parallella med de respektive smalsidorna 14.

Utföringsformen med rillor 17 hindrar även igensättning av filtret genom att eventuella främmande föremål som anordnas mot filtrets uppströms liggande kant inte ligger dikt an utan med visst avstånd mellan respektive främmande föremål och filtret varvid kylmedel, eventuellt med viss omriktning, tillåts att passera förbi de uppfångade främmande föremålen. I figur 4 illustreras detta med ett inritat främmande föremål markerat med hänvisningssiffra 18. Ett utrymme är således bildat mellan det främmande föremålet 18 och rillans 17 botten. kb 509 687 Rillorna 17 i de visade utföringsexemplena i figur 3-6 har ytterligare en funktion, nämligen att bilda kanter mot vilka eventuella främmande föremäl som följer med kylmedlet kan släs sönder. De främmande föremäl som släs sönder när de när den med rillor 17 försedda ytan är i första hand oxidflagor som lossnat frän bränslestavarna 3 och följt med kylmedlet. nötning men kan till viss del täppa igen och hindra Dessa oxidflagor ger inte upphov till nägon flödespassage om de har en storlek som är större än diametern hos hälen 11 i filtret.

Vidare framgär det ur figur 4 att den del av bottenstödet i vilken de genomgäende hälen 11 är anordnade är relativt kraftig. Detta ger en stabil utformning av filtret och säkerställer att vibrationer pà grund av kylmedlets flöde genom detta undviks. I det i figur 4 visade utföringsexemplet är bottenstödet 10 nedströms filtret utformat med en fläns 10a. Flänsen lOa har en i huvusak trekantig form som mostsvarar de respektive by-pass hälens form. Flänsen lOa är anordnad i en nivä mellan den 13 och över det respektive by-pass hälets 15 öppning. Flänsen lOa uppströms och den nedstöms anordnade flatsidan 12, har till uppgift att styra in kylmedelsflöde F som passerat genom by-pass hälen 15 till de centrala delarna av bottenstödet 10 för att sedan passera uppät genom bottenplattan 6. I det valda utföringsexemplet visat i figur 4 framgär ocksä den öppna strukturen i bottenplattan 6. De genomgaende hälen 6a i bottenplattan 6 har en diameter som kompenserar för det ökade tryckfall som orsakas av filtret.

I figur 5 visas ett utföringsexempel som överensstämmer med det i figur 4 visade fränsett att bottenstödet inte är utförd med nagon fläns lOa för instyrning av kylmedlesflöde F.

I figur 6 visas en alternativ utföringsform av uppfinningen där ytterligre en nivä med ett andra filtrerande organ, se hänvisningssiffra 19, är anordnad i bottenstödet 10. Detta lO -10 509 687 andra filtrerande organ är i det visade exemplet utfört som en plàt 20 med genomgående hal 21. De genomgående hálen 21 har företrädesvis sin centrumaxel nagot förskjuten i förhållande till centrumaxeln hos de genomgående halen ll anordnade i den uppströms liggande flatsidan 13. Platen 20 är företrädesvis försedd med en centralt anordnat öppning för genomlopp av kylmedel till genomloppsöppningen 16.

I figur 7 visas en alternativ utföringsform av ett övergàngsstycke 9. Bottenstödet 10 är anordnat som en integrerad del av övergángsstycket 9. Filtret är i sin tur utfört som en integrerad del av bottenstödet 10. I det visade utföringsexemplet är filtret försett med genomgående hal ll och rillor 17 pà motsvarande sätt som visas i figur 3.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 40 11 509 687 PATENTKRAV

1. Bränslepatron (1) för en kärnreaktor av kokarvattentyp innefattande ett flertal vertikala bränslestavar (3) vilka med inbördes avstånd är anordnade mellan en bottenplatta (6) och en topplatta (5) varvid bottenplattan (6) är försedd med genomgående hål (6a) för passage av kylmedel (F), och ett bottenstöd (10),där bottenplattan (6) är anordnad åtminstone delvis nedsänkt i bottenstödet (10), och där bottenstödet (10) är format av en nedströms och en uppströms liggande flatyta (12, 13) och fyra sidoytor (14) (12, 13) (14) formar ett rätblock som omsluter ett hålrum kännetecknad av att ett filtrerande i huvudsak där flatytorna och sidoytorna organ är anordnat som en integrerad del av den uppströms (13) organet innefattar ett flertal genomgående hål och av att det filtrerande (11). anordnade flatytan

2. Bränslepatron (1) enligt patentkrav 1, kännetecknad av att den uppströms anordnade flatytan (13) innefattar ett flertal i huvudsak raka rillor (17).

3. Bränslepatron (1) enligt patentkrav 1, kännetecknad av att den uppströms anordnade flatytan (13) innefattar by- pass hål (15) anordnade vid respektive hörn.

4. Bränslepatron (1) enligt patentkrav 3, kännetecknad av att bottenstödet (10) i hàlrummet innefattar en fläns (10a) anordnad över det respektive by-pass hålet (15) i syfte att styra det kylmedel som passerat genom by-pass hålet (15).

5. Bränslepatron (1) enligt patentkrav 3, kânnetecknad av att bottenstödet (10) filtrerande organ (19) i hàlrummet innefattar ett andra innefattande ett flertal genomgående öppningar (21).

6. Bränslepatron (1) enligt patentkrav 1 eller 5, kännetecknad av att de genomgående hålen (11, 21) i huvudsak är raka.