SE519331C2 - Styrstav och styrstavsblad för en kokarvattenreaktor - Google Patents

Description

anno» 519 331 batormaterial anordnas i kanalerna. Därefter innesluts ab- sorbatormaterialet genom att urtagningens skänklar valsas samman. Skänklarnas ändytor svetsas därefter samman med en längsgående svetsfog så att en hermetisk och tryckhållfast förslutning av urtagningen erhålls. En relativt djup urtag- ning måste här åstadkommas vid styrstavsbladets kantparti för att skänklarna ska erhålla en sådan längd att de kan valsas samman. I ett hopsvetsat tillstånd får styrstavsbla- dets fria kantparti här en avrundad form och absorbatormate- rialet måste därför anordnas på ett inte helt försumbart av- stånd från styrstavsbladets ändyta. För att öka styrstavs- bladet reaktivitetsverkan vore det önskvärt om absorbatorma- terial skulle kunna anordnas närmare ándytan.

Genom ett profylax infört i. Reasearch Disclosure 33925/92 visas ett styrstavsblad som försetts med en konkav urtagning vid ett fritt kantparti. För att försluta urtagningen appli- ceras här ett täckelement med en väsentligen motsvarande fonn i urtagningen. Täckelementet innefattar ett täckparti som försluter urtagningens öppning och ett stödparti som in- nefattar en konvex kontaktyta som är inrättad att komma till anliggning mot en motsvarande konkav väggyta hos urtagning- en. Täckelementet fästs medelst två längsgående svetsfogar samman med urtagningens skänklar. Stödpartiet innefattar ett avfasat parti så att en passage bildas mellan stödpartiets avfasade väggyta och. urtagningens konkava väggyta vilken passage förbinder kanalernas mynningar i utrymmet med var- andra. Kanalerna innehåller här ett pulverformigt absorba- tormaterial. Passagen medger en strömning av de under drift bildade fissionsgaserna mellan kanalerna så att en tryckut- jämning medges. Täckelementet har en form som medger anord- nandet av två ytterligare passager. Dessa ytterligare passa- ger är anordnade väsentligen omedelbart innanför svetsfogar- na. Passager medger distribution av en skyddsgas till svets- fogarnas rotsida under svetsningsoperationen. Täckelementet har i detta fall en relativt komplicerad konstruktion samti- »lasa 519 331 digt som en konkavt formad urtagning resulterar i kanalerna mynnar åtminstone lokalt på ett relativt stort avstånd från styrstavsbladets ändyta. Möjligheten att anordna absorbator- materialet nära styrstavsbladets ändyta är därmed reducerad.

SAMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett styrstavsblad med ett fritt kantparti som har en relativt enkel uppbyggnad så att styrstavsbladet kan tillverkas till en låg kostnad samtidigt som kantpartiets konstruktion med- för att styrstavsbladet erhåller en hög reaktivitetsverkan under drift.

De ovan angivna syftena uppnås med styrstavsbladet av det inledningsvis nämnda slaget, vilken kännetecknas av att stödpartiet har en bredd som understiger urtagningens bredd och en kontaktyta som är inrättad att komma till anliggning mot en bottenyta i urtagningen. Eftersom stödpartiet har en bredd som understiger urtagningens bredd erhålls på åtmin- stone en sida om stödpartiet, men företrädesvis på båda si- dor om stödpartiet, en passage mellan en sidoväggyta hos stödpartiet och sidoväggyta i urtagningen. En sådan passage medger en strömning av fissionsgaser under drift så att trycket mellan kanalerna som mynnar i urtagningen utjämnas.

Ett sådant täckelement kan ges en relativt okomplicerad form och kan därmed tillverkas till en låg kostnad. Med sådana sidoordnade passager kan urtagningen göras grund och kana- lernas mynningar erhålls därför på ett relativt kort avstånd från styrstavsbladets ändyta. Därmed kan även absorbatorma- terialet anordnas på ett relativt kort avstånd från styr- stavsbladets ändyta så att styrstavsbladet erhåller en hög reaktivitetsverkan under drift.

Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfin- ning har stödpartiet en bredd som understiger bredden hos v ou.- nv,øv 519 331 kanalernas mynningar. Därmed täcker stödpartiet bara delvis kanalernas mynningar och bildade fissionsgaser medges att strömma förbi stödpartiet och genom passagen till angränsan- Med fördel har sträckning längs hela täckelementets längd. Ett fästelement de kanaler. stödpartiet en kontinuerlig som innefattar ett stödparti med en kontinuerlig sträckning har en väsentligen konstant tvärsnittsprofil längs sin sträckning, vilket medger en enkel tillverkning till en låg kostnad. Ett sådant fästelementet tillhandahåller* även. en enkel montering då ingen speciell anpassning behöver göras av stödpartiet efter kanalernas mynningar för att erhålla en tillfredställande funktion. Med fördel har täckelementet en väsentligen T-formad tvärsnittsprofil. Ett T-format täckele- ment innefattar med fördel ett övre täckparti med en väsent- ligen rektangulär tvärsnittsprofil med en bredd som väsent- ligen täcker urtagningens öppning och en tjocklek som medger en tryckhållfast förslutning av urtagningen. Stödparti har med fördel även en väsentligen rektangulär tvärsnittsprofil med en vinkelrät nedåt sig sträckande utbredning i urtag- ningen från en central del av täckpartiet. Ett sådant T- format täckelement är enkelt att tillverka.

Enligt en annan föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning har stödpartiet en 'väsentligen. plan kontaktyta som är inrättad att komma till anliggning mot en motsvarande plan bottenyta i urtagningen. Med en plan kontaktyta erhålls i kontaktomràdet inga lokala fördjupningar av utrymmet. Så- dana lokala fördjupningar ökar kanalernas mynningars avstånd till styrstavsbladets ändyta och därmed absorbatoemateria- lets avstånd till ändytan. Urtagningens bottenyta kan vara bildad som en fördjupning i de områden som sträcker sig mel- lan kanalernas mynningar. Företrädesvis har här nämnda för- djupning en bredd som motsvarande bredden hos stödpartiet.

Därmed erhåller täckelementets stödparti under nmntage på ett enkelt sätt en korrekt och stabil positionering i urtag- ningen. Täckelementets täckparti täcker således i nämnda po- len-n 519 3-31 sition väsentligen en urtagningens öppning. Med en sådan po- sitionering kan dock smala spalter mellan täckelementets kanter och urtagningens skänklar erhållas. Sådana spalter underlättar en sammansvetsning av täckelementets kanter med skänklarnas inre ytor då spalterna medger distribution av en skyddsgas till passagen så att skyddsgasen kan verkar mot den bildade svetsens undersida.

Enligt en annan föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning är täckelementet fäst vid styrstavbladets kant- parti medelst två längsgående svetsfogar. Sådana svetsfogar kan med fördel åstadkommas med en TIG-brännare. Ett T-format täckelement tillhandahåller således en passage på var sida om stödpartiet. Passagerna medger således förutom tryckut- jämning under drift även en distribution av en inert gas till svetsens undersida under svetsningsoperationen. Med en sådan tillförsel av en inert gas säkerställs att svetsfogar bildas med en hög kvalitet.

Enligt en annan föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning består nämnda absorbatormaterial av solida absor- batorkroppar. Solida absorbatorkroppar är med fördel stav- formiga och har ett cirkulärt tvärsnittsprofil. Solida ab- sorbatorkroppar har fördelen i. förhållande till pulverfor- migt absorbatormaterial att absorbatormaterial här inte ris- kerar att virvla upp under svetsningsoperationen och blandas in i svetsfogen. Med fördel innefattar nämnda solida absor- batorkroppar borkarbid. Borkarbid är det vanligast förekom- mande absorbatormaterialet och kan pressas till solida ab- sorbatorstavar medelst en HIP ( Hot Isostatic Pressing) pro- cess. Alternativt kan absorbatorstavar av hafnium användas.

En eller flera absorbatorstavar kan vara anordnade i var och en av kanalerna. Då absorbatorstavar av borkarbid absorberar neutronstrålning expanderar de. För att medge en expansion av absorbatorstaven i en axiell riktning i kanalen kan en fjäder vara anordnad längst in i kanalen. Därmed kan absor- 519 331 batorstaven yttre ände anordnas relativt nära täckelementet utan att absorbatorstaven riskerar att deformera täckelemen- tet under en axiell expansion.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs såsom ett exempel en föredragen ut- föringsform av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, pà vilka: Fig. 1 visar en schematisk perspektivvy av en styrstav för en kokarvattenreaktor, Fig. 2 visar ett kantparti hos ett styrstavsblad och ett täckelement enligt föreliggande uppfinning, Fig. 3 visar en snittvy längs linjen A-A i Fig. 2 och Fig. visar en snittvy av ett kantparti hos ett styr- stavsblad med ett monterat täckelement.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar en styrstav l för styrning av neutronflödet i (BWR). stycken styrstavsblad 2 som är riktade i en rät vinkel i en kokarvattenreaktor Styrstaven J. innefattar fyra förhållande till de angränsande styrstavsbladen 2. .Styr- stavsbladen 2 innefattar ett flertal över varandra i rader uppborrade kanaler 3 som sträcker sig mellan ett fritt kant- parti hos styrstavsbladen 2 och ett centrum, där styrstavs- bladen 2 möts. Styrstavsbladen 2 är tillverkade av ett plåt- material som företrädesvis är av stàl och har en tjocklek av 7-8 mm. Kanalerna 3 som är uppborrade i Styrstavsbladen 2 kan härvid ha en diameter av 5-6 mm.

Fig. 2 visar dels ett kantparti hos ett styrstavsblad 2 in- nan det förslutits och ett täckelement 4 för förslutning av kantpartiet. Styrstavsbladet innefattar således ett plátma- terial vars fria. ändyta försetts med ett första U-format 519 331 spår 5 medelst en fräsningsoperation. Det första spåret 5 har en konstant bredd under sin sträckning längs väsentligen plåtmaterialets hela fria ändyta. Därefter har ett andra smalare U-format spår 6 frästs centralt i det _första U- formade spåret 5. Det andra spåret 6 har även en konstant bredd under sin sträckning längs väsentligen hela plåtmate- rialets fria ändyta. De första 5 och andra 6 U-formade spå- ren bildar tillsammans en urtagning 7 i. styrstavsbladets 2 fria kantparti. Urtagningen 7 begränsas i sidled av skänklar Efter eller före tillverk- ningen av urtagningen 7 har ett stort antal raka kanaler 3 8 med en lämplig väggtjocklek. med ett cirkulärt tvärsnitt borrats i styrstavsbladet 2. Ka- nalerna 3 sträcker sig således mellan styrstavsbladets 2 fria kantparti och ett centrum, där styrstavsbladen 2 möts.

Kanalerna 3 har en diameter som underskrider det första U- formade spårets 5 bredd men överskrider det andra U-formade spårets 6 bredd. Det centralt anordnade andra U-formade spå- ret 6 erhåller därför endast en sträckning i de ytområden 9 som bildas mellan kanalernas 3 mynningar i urtagningen 7. I Fig. 2 visas sex stycken uppborrade kanalers 3 mynningar. De tre nederst belägna kanalerna 3 har här försetts med absor- batormaterial i form av solida absorbatorstavar 10 som med fördel är tillverkade :nr borkarbid. Absorbatorstavarna 10 har en mindre diameter än kanalerna 3 så att de medges att expandera radiellt då de utsätts för strålning under drift.

En fjäder, som dock inte är visad i figurerna, är anordnad längs in i var och en av kanalerna 3 så att absorbatorsta- varna l0 med ett eftergivligt tryck hålls i riktning mot ka- nalernas mynningar. Absorbatorstavarna 10 nædges expandera axiellt i kanalerna 3 mot fjäderns verkan. Absorbatorstavar- na 10 innefattar en avfasning 11 så att dess tjocklek avtar vid den yttre änden. Eftersom absorbatorstavarnas 10 ändyta även. utsätts för strålning' utsätts absorbatorstavarna tvid den yttre änden för den största strålningsdosen. Med en så- dan avfasning 11 säkerställer man att absorbatorstaven 10 i detta område inte erhåller en radiell utbredning så att ab- lO 519 351 sorbatorstaven 10 kommer till anliggning mot den omgivande kanalväggen.

Fig. 2 visar således även täckelementet 4 som är inrättat att försluta urtagningen 7 så att styrstavsbladet 2 erhåller en utvändig jämn ändyta. Täckelementet 4 innefattar en längd som motsvarar urtagningens 7 längd och har ett täckparti 12 som har en bredd motsvarande det första U-formade spårets 5 bredd. Täckpartiets 12 övre yta är inrättat att väsentligen bilda styrstavsbladets ändyta i. ett nmnterat tillstånd. I Fig. 2 är med streckade linjer ett stödparti 13 hos täckele- Stödpartiet 13 sträckning längs täckelementets 4 hela längd och en bredd mentet 4 markerat. har en kontinuerlig som väsentligen motsvarar det andra spårets 6 bredd.

Fig. 3 visar en snittvy längs linjen A-A i Fig. 2. Här fram- går det första U-formade spåret 5 och det andra U-formade spårets 6 utformning och djup klarare i än i Fig.2. Täckele- mentet 4 har en väsentligen T-formad tvârsnittsprofil. Täck- elementets 4 täckpartiet 12 innefattar en väsentligen övre rektangulär tvärsnittsyta med en väggtjocklek dimensionerad för att innesluta fissionsgaser med ett specifikt tryck och en bredd som väsentligen motsvarar bredden hos urtagningens 7 öppning. Täckelementets 4 stödparti 13 innefattar en nedre väsentligen rektangulär tvärsnittsyta som har en bredd som väsentligen motsvarande det andra U-formade spårets 6 bredd.

Stödpartiet 13 har en höjd så att en plan nedre kontaktyta 14 kommer till anliggning mot en motsvarande plan bottenyta hos det andra U-formade spåret 6 då täckpartiets 12 övre yta befinner sig i höjd med skänklarnas 8 ändyta. En absor- batorstav 10 med en avfasning 11 vid änden är anordnad i ka- nalen 3.

Fig. 4 visar en snittvy av ett kantpartí hos ett styrstavs- blad 2 med ett monterat täckelement 4. Genom att stödpartiet 13 har en bredd som understiger urtagningens 7 bredd erhålls 519 331 på båda sidor om stödpartiet 13 passager 16 som sträcker sig längs urtagningen 7. Passagerna 16 sammanbinder kanalernas 3 mynningar' med 'varandra och. medger därvid en strömning av fissionsgaser mellan kanalerna 3 under drift. Det övertryck som under drift skapas av fissionsgaserna kan därmed förde- las väsentligen. likformigt mellan samtliga kanaler* 3 som mynnar i utrymmet 7 hos styrstavsbladet 2.

Det andra U-formade spåret 6 har således en bredd som vä- sentligen motsvarar bredden hos stödpartiet 13. Därmed er- håller täckelementet 4 under montage en stabil positionering i urtagningen 7 så att smala likformiga spalter bildas på ömse sidor täckelementet 4 mellan täckpartiets 12 kanter och urtagningens 7 skänklar 8. Sådana spalter medger distribu- tion av en skyddsgas till passagerna 16 under en samman- svetsningsoperation av täckpartiets 12 kanter med skänklar- nas 8 inre ytor. Täckelementet 4 fästs här i urtagningen 7 medelst två längsgående svetsfogar 17. Sådana svetsfogar 17 kan med fördel åstadkommas med en TIG-brännare. Ett T-format täckelement 4 tillhandahåller således en passage 16 på ömse sidor om stödpartiet 13. Passagerna 16 medger förutom ovan nämnda tryckutjämningsfunktion under drift således även en distribution av en inert gas till svetsfogens rotsida under svetsningsoperationen. Med en sådan tillförsel av en inert gas säkerställs att svetsfogarna 17 erhåller en hög kvali- tet.

Föreliggande uppfinning är på intet sätt begränsad till den på ritningarna framställda utföringsformen utan kan modifie- ras fritt inom patentkravens ramar. Urtagningen behöver inte nödvändigtvis utgöras av två U-formade spår utan kan ha en väsentligen godtycklig men funktionell form.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 519 351 10 Patentkrav

1. Styrstavsblad för en kokarvattenreaktor, varvid styrstav- bladet (2) innefattar ett fritt kantparti med en urtagning (7) som innefattar ett flertal i rad anordnade mynningar för kanaler (3) som är inrättade att mottaga ett absorbatormate- (10) och ett täckelement (4) längs åtminstone ett avsnitt av kantpartiet, vilket täckele- (12) inrättat att försluta urtagningens (7) öppning och ett stödparti (13) som är inrättat att i ett monterat tillstånd komma till anligg- rial som är inrättat att fästas ment (4) innefattar ett täckparti som är ning mot en väggyta i urtagningen (7) och medge bildandet av åtminstone en passage (lá) mellan kanalernas (3) mynningar i (7), (13) bredd som understiger urtagningens (7) bredd och en kontakt- yta (14) bottenyta urtagningen kännetecknad av att stödpartiet har en som är inrättad att komma till anliggning mot en (15) i urtagningen (7).

2. Styrstavsblad enligt krav l, tiet (13) nas (3) mynningar. kännetecknad av att stödpar- har en bredd som understiger bredden hos kanaler-

3. Styrstavsblad enligt krav 2, tiet (13) har en kontinuerlig sträckning längs hela täckele- kännetecknad av att stödpar- mentets (4) längd.

4. Styrstavsblad enligt något av föregående krav, känneteck- nad av att täckelementet (4) har en väsentligen T-formad tvärsnittsprofil.

5. Styrstavsblad enligt något av föregående krav, (13) som är inrättad att komma till anliggning mot en (15) känneteck- nad av att stödpartiet har en väsentligen plan kontakt- yta (14) motsvarande plan bottenyta i urtagningen (7). 10 15 20 519 331 ll

6. Styrstavsblad enligt något av föregående krav, känneteck- (15) som sträcker sig mellan kanalernas (3) myn- nad av att bottenytan är bildad som en fördjupning (6) i de områden (9) ningar.

7. Styrstavsblad enligt krav 6, kännetecknad av att fördjup- ningen (6) har en bredd som väsentligen motsvarande bredden hos stödpartiet(l3).

8. Styrstavsblad enligt något av föregående krav, känneteck- nad av att täckelementet (4) är fäst vid styrstavbladets (2) kantparti medelst två längsgående svetsfogar (17).

9. Styrstavsblad enligt något av föregående krav, känneteck- nad av att nämnda absorbatormaterial består av solida absor- batorkroppar (10).

10. Styrstavsblad enligt krav 9, (10) kännetecknad av att nämnda solida absorbatorkroppar innefattar borkarbid.

11. ll. Styrstav för en kokarvattenreaktor innefattande åtmin- stone ett styrstavsblad enligt något av föregående krav.