SE526381C2 - Spridare och bränsleenhet för en nukleär anläggning - Google Patents

Description

,10 lestavarna. Spridarna håller således bränslestavarna i en kor- rekt position i bränsleenheten och har till uppgift att säkerställa att ett konstant inbördes avstånd upprätthålls mellan bränslesta- varna under drift av reaktorn. l en kokarvattenreaktor är bränslestavarna vanligen inneslutna i höljen, så kallade boxar. Varje box innefattar ett relativt stort antal bränslestavar och bildar tillsammans med dessa bränsle- stavar en så kallad bränslepatron som kan lyftas i och ut ur re- aktorns härd. Varje bränslepatron kan innefatta en eller flera bränsleenheter. JP-7225291 visar en bränslepatron med en så- dan bränsleenhet. US-A-5,875,223 visar en bränslepatron med fyra sådana bränsleenheter.

Härden är nedsänkt i ett kylmedel, vanligtvis vatten, vilket tjänstgör både som kylmedel och som moderator. Bränsleenhe- terna och bränslestavarna är vanligtvis anordnade väsentligen vertikalt i reaktorn. Kylmedlet strömmar vanligtvis nedifrån och upp. Det är viktigt upprätthålla en god kylning av bränslestavar- na upprätthålls i reaktorn. I en kokarvattenreaktor är det speci- ellt kritiskt att erhålla en god kylning i den övre delen av bräns- lestavarna där en avsevärd del av kylmedlet (vatten) har ombil- dats till ånga. l den övre delen av bränslepatronen befinner sig kylmedlet alltså i ett tvåfastillstånd, varvid vätskefasen dels strömmar som en film på bränslepatronens olika delar, bland annat på bränslestavarnas ytor, spridarna och insidan av höljet, och dels som droppar i ångströmmen. Om kylmedelsfilmen på bränslestavarnas ytor inte bibehålles bildas ett isolerande ång- skikt på bränslestaven med snabb temperaturstegring som följd, så kallad torrkokning, vilket kan leda till skador på kapslingsrö- ren.

Spridarnas utformning påverkar kylmedlets strömning och där- med bränslestavarnas kylning. Det är känt att förse spridare med avlänkningsorgan som är anordnade för att avlänka kylme- del mot bränslestavarna. Sådana avlänkningsorgan har dock .10 2 6 3 8 1 m _ 2:2; den nackdelen att de, om de används i stor omfattning medför en väsentlig ökning av spridarens tryckfallskoefficient. Andelen ånga är högst i bränslepatronens övre del. På grund av den höga andelen ånga i bränslepatronens övre del är tryckfallet ofta högre i denna del än i bränslepatronens nedre del. Ju större skillnaden är i tryckfall mellan bränslepatronens övre del och undre del desto större är risken för att härden blir instabil. För att ge bränslepatronen goda stabilitetsegenskaper eftersträvas ett lågt tryckfall i bränslepatronens övre del.

Det finns spridare av ett flertal olika typer, exempelvis spridare bildade av korslagda plåtar, spridare där cellerna bildas av öpp- na element med stödpunkter och fjäderorgan och spridare bilda- de av hylsliknande organ som är sammansvetsade med var- andra. De spridare som används idag är vanligtvis tillverkade av zirkoniumbaserade legeringar (Zircaloy), nickelbaserade leger- ingar (lnconel), kombinationer av dessa legeringar eller rostfritt stål. Föreliggande uppfinning avser en spridare som är bildad av hylsliknande organ.

En spridare av den inledningsvis angivna typen visas i US-A- ,875,223. Den kända spridaren innefattar således samman- svetsade hylsor som bildar de ovan nämnda cellerna. Var och en av hylsorna har en nedre kant och en övre kant. Den övre kanten är parallell med ett plan medan den nedre kanten har en vågform med vågtoppar och vågdalar. Syftet med denna utform- ning av den nedre kanten är att hindra eventuella skräppartiklar i kylmedlet från att fastna i spridaren och således minska nöt- ning på bränslestavarna.

JP-6-148370 visar en hylsspridare för en kokarvattenreaktor.

Varje hylsa har inbuktningar för anliggning mot den bränslestav som sträcker sig genom hylsan. lnbuktningarna sträcker sig en- dast över en liten del av hylsans längd. Varje hylsa är vidare enligt ett exempel vid den nedre änden är försedd med en av- _10 *w 526 381 fasning. Enligt ett annat exempel har varje hylsa en vågform vid den nedre änden av hylsan.

JP-7-225291 visar en annan hylsspridare för en kokarvattenre- aktor. De cirkulärcylindriska hyl_sorna är här försedda med en övre, nedströms ände som har triangulära eller rektangulära ut- skott som sträcker sig uppåt. Den nedre änden av hylsan synes vara rak. Varje hylsa kan vidare innefatta inbuktningar som sträcker sig över en endast del av hylsans längd för anliggning mot den bränslestav som sträcker sig genom hylsan.

US-5,331,679 visar en ytterligare variant av en hylsspridare med väsentligen cirkulärcylindriska hylsor. Spridaren hålls samman med hjälp av ett band som sträcker sig runt spridarens yttre omfång. Varje hylsa har relativt korta inbuktningar som tillsam- mans med ett fjäderelement bildar anliggningspunkter mot den bränslestav som sträcker sig genom hylsan. Både den nedre kanten och den övre kanten kan enligt en utföringsform ha en vågliknande form med vàgtoppar och vågdalar. Vågtopparna hos den övre kanten synes ligga i linje med var sin vågdal hos den nedre kanten.

Vid konstruktionen av en spridare måste hänsyn tas till en mängd olika krav som åtminstone delvis är motstridiga. 1) Spridaren skall vara tillräckligt mekaniskt stark för att minska bränslestavarnas utböjning och vibration och för att mot- stå stora termiska och hydrauliska krafter även vid dimensione- rande händelser som anläggningshaverier och jordbävningar. 2) Spridaren måste kunna tåla axiella och radiella dimen- sionsförändringar av bränslestavarna. 3) Spridaren måste ge tillräckligt anliggningsyta mot bränsle- stavarna för att minimera lokal nötning och risk för skador på bränslestavarna. 4) Spridaren skall utföras med en minimal mängd material för att minimera neutronabsorptionen. ,10 k : 6 8 1 C00 OQO I I II O OO Û I 'CIO l. a... 3 0 0 q I o o a v o I oo oo n f a . n u e - . u o v en I I I Û I IIOO O Q O O I O o o ~ n o n o O I OI OQI QIO IDO ) Spridaren skall utformas så att den ger minimalt flödes- motstånd och således ett litet tryckfall. 6) Spridaren skall vara så utformad att eventuella skräppar- tiklar i kylmedlet ej fastnar i spridaren på så sätt att dessa skräppartiklar kan utöva nötning_på bränslestavarna. 7) Spridaren skall vara så utformad att den åstadkommer en god kylning av bränslestavarna genom en lämplig omblandnlng av kylmedlet. 8) Spridaren skall kunna tillverkas på ett relativt enkelt och billigt sätt.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en spridare som är mekaniskt stark för att minska bränslestavarnas utböjning och vibration och för att motstå stora termiska och hydrauliska krafter och som tål axiella och radiella dlmensions- förändringar hos bränslestavarna.

Ett ytterligare ändamål är att åstadkomma en spridare som er- fordrar en liten mängd material för att minimera neutronabsorp- fionen.

Ett ytterligare ändamål är att åstadkomma en spridaren som ger ett lågt flödesmotstånd.

Ett ytterligare ändamål är att åstadkomma en spridaren som sörjer för en god kylning av bränslestavarna. ' Ändamålet uppnås med den inledningsvis angivna spridaren som kännetecknas av att väsentligen varje hylsliknande organ är » tillverkat av ett plåtformigt material som är böjt till den hylslik- nande formen. ~ Ett sådant hylsliknande organ kan tillverkas på ett enkelt sätt.

Genom att utgångsmaterialet är plåtformigt och inte rörformigt .10 till skillnad från teknikens ståndpunkt kan materiatjockleken gö- ras tunn till rimliga kostnader. Eventuell formning och bearbet- ning av det hylsliknande organet kan också göras på ett enkelt sätt innan det plåtformiga materialet böjs. i Enligt en utföringsform av uppfinningen har det plåtformiga ma- terialet före nämnda böjning ett första förbindningsparti i närhe- ten av en första ände av det plåtformiga materialet och ett andra förbindningsparti i närheten av en andra ände av det plåtformiga materialet, varvid den första änden överlappar den andra änden hos det hylsliknande organet efter nämnda böjning. Eftersom det plåtformiga materialet kan ha en liten materialtjocklek kan en sådan överlappning över en kort del av det hylsliknade organets omkrets tillåtas utan att överlappningen får någon nämnvärt ne- gativ inverkan på flödesmotståndet. Med fördel kan det första förbindningspartiet och det andra förbindningspartiet vara per- manent förbundna med varandra medelst åtminstone en svets- förbindning. Nämnda svetsförbindning kan innefatta en punkt- svets.

Den nukleära anläggningen är inrättad att medge cirkulation av ett kylmedelsflöde och spridaren är inrättad att befinna sig i detta kylmedelsflöde, varvid spridaren enligt en ytterligare utfö- ringsform av uppfinningen kan innefatta åtminstone en fena för att påverka kylmedelsflödet. En sådan påverkan kan innefatta att kylmedelsflödet styrs i riktning mot åtminstone en intilliggan- de bränslestav och/eller att turbulens skapas i kylmedelsflödet.

På så vis kan en god kylning säkerställas och torrkokning för- hindras. Med fördel är nämnda fena bildad av ett materialavsnitt som sträcker sig från det första förbindningspartiet. En sådan fena kan på ett enkelt sätt åstadkommas i samband med till- verkningen av det hylsliknande organet och formningen av det plåtformiga materialet som skall böjas till det hylsliknande orga- net. l samband med denna böjningsoperation kan fenan också böjas ut till lämplig vinkel så att "nämnda fena lutar i förhållande till den längsgående axeln. »10 'ß 526 381 *u"zawL fps-ur Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen har det hyls- liknande organet har en materialtjocklek som är mindre än 0,24 mm, företrädesvis mindre än eller lika med 0,20 mm och mer fö- reträdesvis mindre än eller |ika_med 0,18 mm. Med en sådan tunn materialtjocklek uppnås två väsentliga fördelar, nämligen en liten materialmängd hos spridaren, vilket ger en låg neutron- absorption, och ett lågt flödesmotstånd genom spridaren och därmed bidrar till ett lågt tryckfall i reaktorn.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen har det hyls- liknande organet en övre kant och en nedre kant. Det hylslikna- de organet kan vidare ha olika tvärsnittsformer, jämför de ovan angivna tidigare publicerade dokumenten. Exempelvis kan det hylsliknade organet ha en väsentligen cirkulärcylindrisk form.

Med fördel kan det hylsliknande organet även innefatta ett antal åsar som skjuter ut inåt mot den längsgående axeln och sträcker sig väsentligen parallellt med den längsgående axeln för anligg- ning mot den bränslestav som skall mottagas i cellen. Nämnda åsar kan sträcker sig från den övre kanten till den nedre kanten.

Sådana åsar säkerställer en lång anliggningslinje mot bränsle- staven och således en relativt liten nötning av brånslestavens kapslingsrör. Vidare kan varje hylsliknande organ innefattar åt- minstone fyra av nämnda åsar.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen har den nedre kanten, sett tvärs den längsgående axeln, en vågliknande form med vågtoppar och vågdalar och den övre kanten, sett tvärs den längsgående axeln, har en vågliknande form med vågtoppar och vågdalar. Därvid kan nämnda vågtoppar ligga i linje med var sin av nämnda åsar, varvid nämnda vågdalar befinner sig mellan två intilliggande av nämnda åsar. l en sådan spridare har. de hylslik- nande organen således åsar som har en lång axiell utsträckning vilket säkerställer en lång anliggningslinje mot den bränslestav som sträcker sig genom det hylsliknande organet. Anliggnings- linjen är speciellt lång i förhållande till det hylsliknande organets .10 co Q U Q 0 en längd och vikt. Med en sådan lång anliggning uppnås en liten nötning mot bränslestavens kapslingsrör. Vidare har varje så- dant hylsliknande organ på var sida om varje ås, dvs. vid våg- dalarna, en väsentligt kortare utsträckning parallellt med den längsgående axeln än vid åsarna och vågtopparna. Med en så- dan utformning åstadkoms dessutom en flexibilitet hos det hyls- liknande organet så att det vid åsarna kan röra sig radiellt inåt och utåt och samtidigt kan åsarna tillåtas att vrida sig kring en mittpunkt i ett radiellt plan. Det hylsliknande organet medger således en viss snedställning av bränslestaven. Därmed uppnås en jämn anliggning mot bränslestaven längs hela åsens längd även vid en utböjning av bränslestaven eller vid andra axiella och/eller radiella dimensionsförändringar av bränslestaven. Den vågliknande formen vid den nedre kanten reducerar också ris- ken för att eventuella skräppartiklar i kylmedelsflödet skall fast- na i spridaren och nöta mot bränslestaven.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen ligger de hylsliknande organen an mot varandra i spridaren längs ett för- bindningsområde som sträcker sig parallellt med den längsgå- ende axeln mellan en av nämnda vågdalar hos den övre kanten och en av nämnda vågdalar hos den nedre kanten. Med fördel kan de hylsliknande organen vara permanent förbundna med varandra medelst svetsfogar, varvid nämnda svetsfog kan inne- fatta en kantsvets vid nämnda förbindningsområde vid åtminsto- ne en av den övre kanten och den nedre kanten.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen har det hyls- liknande organet sett i den längsgående axelns riktning fyra vä- sentligen ortogonala långsidor, varvid varje långsida kan inne- fatta en av nämnda åsar. Med fördel kan nämnda fena sträcka sig utåt från en av nämnda långsidor. Sådana långsidor tillhan- dahåller en lämplig elasticitet hos det hylsliknande organet och speciellt hos de åsar som skall ligga an mot bränslestaven. Där- vid kan varje långsida innefatta en av nämnda vågtoppar hos den övre kanten och en av nämnda vågtoppar hos den nedre _10 t f! F.) Ch kanten. Vidare har det hylsliknande organet, sett i den längsgå- ende axelns riktning, med fördel fyra väsentligen ortogonala kortsidor, varvid varje kortsida förbinder två av nämnda långsi- dor och innefattar med ett avsnitt av en av nämnda vågdalar hos den övre kanten och ett avsnitt av en av nämnda vågdalar hos den nedre kanten. Nämnda kantavsnitt kan vara väsentligen rakt och vinkelrätt mot den längsgående axeln och är således lämpat för att svetsas samman med ett motsvarande avsnitt hos ett in- tilliggande hylsliknande organ. Ändamålet uppnås också med den inledningsvis angivna bräns- leenheten som kännetecknas av att väsentligen varje hylslik- nande organ är tillverkat av ett plàtformigt material som är böjt - till den hylsliknande formen.

KORT BESKRIVNING AV RlTNlNGARNA Föreliggande uppfinningen skall nu förklaras närmare med hjälp av olika utföringsformer och med hänvisning till de bifogade rit- ningarna.

Fig. 1 visar schematisk en nukleär anläggning.

Fig. 2 visar schematiskt en bränslepatron för en kokarvat- tenreaktor och med fyra bränsleenheter.

Fig. 3 visar schematiskt en bränslepatron för en tryckvatten- reaktor och med en bränsleenhet.

Fig. 4 visar en vy från sidan av en spridare för en bränsle- enhet Fig. 5 visar en vy från ovan av spridaren i Fig. 4.

Fig. 6 visar en vy från sidan av etthylsliknande organ hos spridaren i Fig. 4.

Fig. 7 visar en vy frånovan av det hylsliknande organet i Fig. 6.

Fig. 8 visar en vy från sidan av ett plàtformigt material för bildande av det hylsliknande organet i Fig. 6. .10 115 526 581 . 211: Fig. 9 visar en vy från ovan av det plàtformiga materialet i Fig. 8.

Fig. 10 visar en vy från sidan av ett yttre Kantelement hos spridaren i Fig. 4.

Fig. 11 visar en vy från ovan_av det yttre kantelementet i Fig.

. Fig. 12 visar en vy från sidan av ett inre kantelement hos spridaren i Fig. 4.

Fig. 13 visar en vy från ovan av det inre kantelementet i Fig. 12.

DETALJERAD BESKRIVNING AV OLIKA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar schematiskt en nukleär anläggning innefattande en reaktor 1. Reaktorn 1 innefattar en reaktortank 2 som innesluter en härd 3. Härden 3 innefattar ett antal bränslepatroner 4 som var och en innefattar ett antal bränslestavar 5, se Fig. 2 och 3.

Varje bränslestav 5 innefattar ett kapslingsrör och ett kärn- bränsle i form av en stapel med bränslekutsar (ej visade) som är inneslutna i kapslingsröret. Genom den nukleära anläggningen strömmar ett kylmedel, i detta fall vatten, som värms av kärnre- aktionen i kärnbränslet. Kylmedlet strömmar genom härden 3 och in i varje bränslepatron 4 i kontakt med varje bränslestav 5.

Det uppvärmda kylmedlet leds vi en första förbindelse 10 till en anläggning 11 för utvinning av värmeenergin ur kylmedlet. An- läggningen 11 kan innefattar en turbin och en Kondensor. Det kylda kylmedlet leds tillbaka till reaktorn 1 via en andra förbin- delse 12. Reaktorn 1 kan vara av kokarvattentyp, BWR, varvid kylmedlet. förångas i härden 3 och leds till anläggningen 11 så- som ànga för drivning av en ångturbin. Reaktorn 1 kan också vara av tryckvattentyp, PWR,lvarvid kylmedlet inte förångas utan leds till en värmeväxlare hos anläggningen 11 för förång- ningav ett medium i en annan krets som innefattar en turbin. _10 'zo 526 581 . är: 11 Fig. 2 visar schematiskt en bränslepatron 4 för en kokarvatten- reaktor. l den visade utföringsformen innefattar bränslepatronen 4 fyra bränsleenheter 20, som var och en innefattar ett flertal bränslestavar 5 och är placerade i var sitt utrymme i en box 21.

Mellan dessa utrymmen och _de fyra bränsleenheterna, 20 sträcker sig kylmedelskanaler. Varje bränsleenhet 20 hålls samman med hjälp av ett antal spridare 30, exempelvis sex till tio spridare 30. En bränslepatron 4 med denna principiella upp- byggnad visas i det inledningsvis nämnda dokumentet, US-A- ,875,223.

Fig. 3 visar schematiskt en bränslepatron 4 för en tryckvattenre- aktor. Den visade bränslepatronen 4 innefattar en brånsleenhet som innefattar ett flertal bränslestavar 5. Bränslepatronen 4 innefattar vanligen en övre stödplatta 25, en nedre stödplatta 26 och ett antal ledrör 27, som sträcker sig mellan och förbinder stödplattorna 25 och 26 och som kan vara inrättade att mottaga en styrstav (ej visad). Bränslestavarna 5 i bränsleenheten 20 hålls samman med ett antal spridare 30, exempelvis sex till åtta spridare 30. Bränsleenheten 20 är vidare förbunden med ledrö- ren 27 via spridarna 30 på i sig känt sätt.

Spridarnas 30 utformning och tillverkning skall nu förklaras när- mare med hänvisning till Fig. 4 - 13. I den utföringsform som vi- sas i Fig. 4 - 13 är spridarna 30 avsedda för en bränslepatron 4 för en reaktor 1 av kokarvattentyp och innefattande fyra bräns- leenheter 20. Det skall emellertid noteras att uppfinningen även är tillämplig på bränslepatroner som är avsedda för kokarvatten- reaktorer och som innefattar ett annat antal än fyra bränsleen- heter, exempelvis endast en bränsleenhet. Uppfinningen är ock- så tillämplig på bränslepatroner 4 för reaktorer 1 av tryckvat- tentyp, se Fig. 3.

Spridaren 30 innesluter ett antal celler 31 som var och en har en längsgående axel x, se Fig 6, som är avsedd att sträcka sig vä- sentligen vertikalt när bränsleenheten 20 är placerad i en reak- _10 fw 526 381 12 tor 1. Varje sådan cell 31 är i den visade utföringsformen inrät- tad att mottaga en bränslestav 5 på så sätt att bränslestaven 5_ sträcker sig parallellt med den längsgående axeln x.

Varje cell 31 bildas av ett hylsliknande organ 32, se Fig. 6 - 9, som har en övre kant 33 och en nedre kant 34. Det hylsliknande organet 32 innefattar vidare fyra åsar 35 som skjuter ut inåt mot den längsgående axeln x och mot den bränslestav 5 som sträcker sig genom cellen 31. Varje ås 35 sträcker sig väsentli- gen parallellt med den längsgående axeln x utmed det hylslik- nande organets 32 väsentligen hela längd från den övre kanten 33 till den nedre kanten 34. Tack vare att åsarna 35 skjuter ut mot bränslestaven skapas en relativt bred spalt mellan bränsle- staven 5 och det hylsliknande organet i närheten av åsarna 35.

På så sätt säkerställs en god kylning.

Den övre kanten 33 och den nedre kanten 34 har, sett tvärs den längsgående axeln x, en vågliknande form med vågtoppar 36 och vàgdalar 37. Vågtopparna 36 hos den övre kanten 33 ligger i linje med en respektive vågtopp 36 hos den nedre kanten 34 och med var sin av åsarna 35. Vågdalarna 37 hos den övre kanten 33 ligger i linje med en respektive vågdal 37 hos den nedre kanten. Vågdalarna 37 befinner sig mellan två intilliggan- de åsar 35.

Varje hylsliknande organ 32 har, sett i den längsgående axelns x riktning, fyra väsentligen ortogonala långsidor 40 som var och en innefattar en av åsarna 35. Varje långsida 40 innefattar såle- des ocksâ en av vàgtopparna 36 hos den övre kanten 33 och en av vàgtopparna 36 hos den nedre kanten 34. Vidare har varje hylsliknande organ 32, sett i den längsgående axelns x riktning, fyra väsentligen ortogonala kortsidor 41. Varje kortsida 41 för- binder två av långsidorna 40. Varje hylsliknande organ 32 har således, sett i den längsgående axelns x riktning, en åttahörnig grundform, se Fig. 7. Det skall emellertid noteras att denna grundform kan varieras, exempelvis kan de hylsliknande orga- .10 52 6 5 8 1 E":E":E š.":š . :": -š -E 521' 13 nen 32 ha en mer cirkulärcylindrisk form eller en mer fyrkantig form. Varje kortsida 41 innefattar ett avsnitt av en av vågdalarna 37 hos den övre kanten 33 och ett avsnitt av en av vågdalarna 37 hos den nedre kanten 34. Dessa avsnitt är väsentligen raka och vinkelräta mot den längsgående axeln x.

De hylsliknande organen 32 ligger såsom framgår av Fig. 5 an mot varandra i spridaren 30 längs ett förbindningsomràde som* bildas av kortsidorna 41 hos två intilliggande hylsliknande organ 34. Detta förbindningsomràde sträcker sig således parallellt med den längsgående axeln x mellan ovan nämnda avsnitt hos en av vågdalarna 37 hos de övre kanterna 33 och ovan nämnda av- snitt hos en av vågdalar 37 hos de nedre kanterna 34. De hyls- liknande organen 32 är vidare permanent förbundna med var- andra medelst svetsfogar. Varje sådan svetsfog innefattar en kantsvets vid nämnda förbindningsomràde vid åtminstone en av i den övre kanten 33 och den nedre kanten* 34. Företrädesvis är en sådan kantsvets anordnad både vid den övre kanten 33 och den nedre kanten 34. Eftersom kantsvetsarna i detta fall befin- ner sig vid de motstående vågdalarna 37 kommer de att vara relativt nära varandra, vilket är fördelaktigt ut hållfasthetssyn- punkt. De väsentligen raka avsnitten lämpar sig för applicering av sådana kantsvetsar.

Spridaren 30 har, sedd i den längsgående axelns x riktning, en väsentligen fyrhörnig form, se Fig. 5. Spridaren 30 innefattar åtminstone två separata yttre kantelement 50 som sträcker sig längs var sin sida av spridaren 30. Ett sådant yttre kantelement 50 visas närmare i Fig. 10 och 11. Spridaren 30 innefattar vidare ett separat yttre Kantelement 51 som sträcker sig längs tvâ av sidorna hos spridaren 30. Det inre kantelementet 51 visas när- mare i Fig. 12 och 13. Kantelementen 50, 51 skapar således en icke sluten eller öppen ram som bidrar till spridarens 30 håll- fasthet och tillhandahåller ytterytor 52 hos spridaren 30. Dessa ytterytor 52 underlättar bränsleenhetens 20 införande i boxen 21 och skapar en hydraulisk dämpning mot boxens 21 innervägg. _10 526 581 rara; ans. fa-s -azzr 14 Tack vare att ramen är öppen i tre hörn tillåts de hylsliknande organen 32 i dessa hörn att fjädra utåt. Såsom framgår av Fig. 4 har kantelementen 50, 51 en längre utsträckning i vertikalled, dvs. parallellt med den längsgående axeln x än de hylsliknande organen 32. l synnerhet sträcker sig kantelementen 50, 51 ett avsevärt stycke ovanför de hylsiiknade organens 32 övre ände, vilken befinner sig i höjd med vågtopparna 36.

Såsom framgår av Fig. 5 är ett av spridarens 30 fyra hörn redu- cerat genom frånvaro av ett yttre hylsliknande organ 32. Syftet med denna reducering är att skapa utrymme för en central vat- tenkanal genom boxen 21. Det inre kantelementet 51 sträcker sig runt det reducerade hörnet. Det inre kantelementet 51 är således vänt inåt i boxen 21 mot den centrala vattenkanalen.

Det inre kantelementet 51 innefattar vidare en fena 53 som be- finner sig vid nämnda' reducerade hörn och som lutar uppåt och inàtmot ett centrum hos spridaren 30.

Det hylsliknande organen 32 är tillverkade av en nickelbaserad legering såsom Alloy X-750, Alloy 718, Alloy 650, Alloy 690 eller Alloy 600. De hylsliknande organen 32 kan också vara tillverka- de av en zirkoniumbaserade legering, såsom olika typer av Zir- caloy-legeringar, av rostfritt stål eller av kombinationer av dessa legeringar. En viktig aspekt är emellertid att de hylsliknande or- ganen 32 skall ha en liten materialtjocklek som är mindre än 0,24 mm, mindre än eller lika med 0,20 mm eller mindre än eller lika med 0,18 mm. ' Enligt ett första alternativ är det hylsformiga organet 32 tillverkat av ett plåtformigt material i form av ett plåtband 60, se Fig. 8 och 9. Plåtbandet 60 har den ovan nämnda materialtjockleken.

Vid tillverkningen bearbetas en plåt till plåtbandet 60 med den i Fig. 8 och 9 visade formen, exempelvis medelst stansning. Plåt- bandet 60 böjs sedan till den hylsliknande formen. Plåtbandet 60 har före denna böjning ett första förbindningsparti 61 i när- heten av en första ände av plåtbandet 60 och ett andra förbind- .10 115 52 6 5 8 1 E":š":š š.":E . :": 'E -E EIS' ningsparti 62 i närheten av en andra ände av plåtbandet 60.

Plåtbandet 60 böjs på ett sådant sätt att efter böjningen över- lappar det första förbindningspartiet 61 det andra förbindnings- partiet 62. Efter böjningen förbinds förbindningspartierna 61 och 62 med varandra genom applicering av en svetsförbindning, ex- empelvis i form av två punktsvetsar 63 som sträcker sig genom de två partierna 61 och 62, se Fig. 6. Eftersom plåtbandet 60 har en liten materialtjocklek kan den ovan nämnda överlapp- ningen tillåtas med bibehållande av en totalt liten materialmängd hos det hylsliknande organet 32 och utan att det får någon ne- gativ effekt på flödesmotståndet. Tillverkningen av det hylslik- nande organet 32 blir med denna metod mycket enkel och de övre och nedre kanterna 33, 34 kan på ett enkelt sätt ges den visade vågliknande formen. En ytterligare fördel är att storleken på det hylsliknande organet 32 med avseende på den yttre dia- metern sett i den längsgående axelns x riktning kan varieras på ett enkelt sätt. Detta är väsentligt eftersom det är vanligt att de hylsliknande organen 32 i en spridare innefattar hylsliknande organ 32 med olika diameter.

Vid tillverkningen av spridaren böjs således de olika plåtbanden 60 på det ovan beskrivna sättet. Med fördel svetsas de enskilda böjda plåtbanden 60 medelst ovan nämnda punktsvets eller punktsvetsar 63 för att hålla ihop de hylsliknande organen 32 under monteringen av själva spridaren 30. Det är emellertid möjligt att ersätta denna eller dessa punktsvetsar 63 med en mer eller mindre tillfällig förbindning under monte-ringen av själ- va spridaren 30, exempelvis lödning. De hylsliknande organen 32 placeras sedan i en fixtur eller liknande i den position de skall ha i spridaren 30. Därefter svetsas de hylsliknande orga- nen 32 samman med varandra medelst de ovan nämnda kant- svetsarna längs nämnda avsnitt hos vàgdalarna 37. Kantsvet- sarna kan med fördel utföras som smältsvetsar med hjälp av la- sersvetsning eller elektronstrålesvetsning. -10 315 526 381 . 212: 16 Det är också möjligt att placera de böjda plåtbanden 60 direkt i en fixtur som håller alla dessa under svetsningen med hjälp av ovan nämnda kantsvetsar, dvs. utan någon sammanfogning av plàtbandens 60 ändpartier 61, 62.

Kantelementen 50, 51 kan placeras mot de hylsliknande orga- nen 32 i ovan nämnda fixtur eller liknande och svetsas vid de hylsliknande organen 32 i samband med appliceringen av nämnda kantsvetsar. Det år också möjligt att applicera och svet- sa fast kantelementen 50, 51 först efter det att de hylsliknande organen 32 har svetsats vid varandra.

Enligt ett andra alternativ är det hylsliknande organ 32 tillverkat av ett rörformig material som har den ovan nämnda material- tjockleken. Det rörformiga materialet kapas till lämplig storlek varefter den övre kanten 33 och den nedre kanten 34 bearbetas till den visade vàgliknande formen. De visade åsarna kan åstad- kommas genom en pressningsoperation eller vara anordnade på det ursprungliga rörformiga materialet. Åtminstone nâgra av spridarna 30 i bränsleenheten 20 innefattar en eller flera fenor 70 för att påverka kylmedelsflödet. Med en sådan fena 70 kan kylmedlet exempelvis styras i riktning mot åtminstone en intilliggande bränslestav 5. Med en sådan fena 70 kan också skapas turbulens i kylmedelsflödet. Med fördel är en sådan fena 70 bildad av ett materialavsnitt 64 som sträcker sig från det första förbindningspartiet 61, se Fig. 8. En sådan fena 70 kan tillverkas på ett enkelt sätt genom en utböjning av mate- rialavsnittet 64 utanför det första förbindningspartiet 61 längs en vikningslinje 71 pà så sätt att fenan 70 sträcker sig utåt från en av làngsidorna 40 och lutar i förhållande till den längsgående axeln x. * i Enligt en annan utföringsform kan det hylsliknande organet 32 innefattar en slits 72 som sträcker sig från den övre kanten 33 och/eller den nedre-kanten 34, se Fig. 8. Slitsen 71 medger ut- .OO »10 3 8 1 . :": -E -š šII' 17 böjning av en del av plåtbandet 60 eller det rörformiga materia- let för bildande av fenan 70, se även WO02/03394 som visar hur en sådan fena 70 kan åstadkommas.

Uppfinningen är inte begränsad .till de visade utföringsformerna utan kan varieras och modifieras inom ramen för de efterföljan- de patentkraven. Exempelvis skall noteras att den angivna våg- formen kan inkludera alla tänkbara vågformer, såsom en ren si- nusvåg, en fyrkantvàg, en trekantvàg och blandningar av dessa former.

Claims (24)

10 15 20 25 30 526 581 18 Patentkrav

1. Spridare för att hålla ett antal långsträckta bränslestavar (5) avsedda att placeras i en nukleär anläggning, varvid spridaren (30) innesluter ett antal celler (31) som var och en har en längsgående axel (x) och är inrättad att mottaga en bränsle- stav (5) på så sätt att bränslestaven sträcker sig parallellt med den längsgående axeln (x), och varje cell (31) bildas av ett hylsliknande organ (32), varvid väsentligen varje hylsliknande organ (32) är tillverkat av ett plåtformigt material (60) som är böjt till den hylsliknande formen, kännetecknad av att det plåtformiga materialet (60) före nämnda böjning har ett första förbindningsparti (61) i närheten av en första ände av det plåtformiga materialet (60) och ett andra förbindningsparti (62) i närheten av en andra ände av det plåtformiga materialet (60), varvid den första änden överlappar den andra änden hos~det hylsliknande organet (32) efter nämn- da böjning.

2. Spridare enligt krav 1, kännetecknad av att det första för- bindningspartiet (61) och det andra förbindningspartiet (62) är permanent förbundna med varandra medelst åtminstone en svetsförbindning.

3. Spridare enligt krav 2, kännetecknad av att nämnda svetsförbindning innefattar en punktsvets (63).

4. Spridare enligt något av de föregående kraven, varvid den nukleära anläggningen är inrättad att medge cirkulation av ett kylmedelsflöde och varvid spridaren (30) är inrättad att befinna sig i detta kylmedelsflöde, kännetecknad av att spridaren (30) innefattar åtminstone en fena (70) för att påverka kylmedelsflö- det. 10 15 20 25 30 35 526 381 19

5. Spridare enligt krav 4, kännetecknad av att nämnda fena (70) år bildad av ett materialavsnitt (64) som sträcker sig från det första förbindningspartiet (61). '

6. Spridare enligt något av kraven 4 och 5, kännetecknad av att nämnda fena (70) lutar i förhållande till den längsgående ax- eln (x).

7. Spridare enligt något av de föregående kraven, känneteck- nad av att det hylsliknande organet (32) har en materialtjocklek som är mindre än 0,24 mm.

8. Spridare enligt något av de föregående kraven, känneteck- nad av att det hylsliknande organet (32) har en materialtjocklek som är mindre än eller lika med 0,20 mm.

9. Spridare enligt något av de föregående kraven, känneteck- nad av att det hylsliknande organet (32) har en materialtjocklek som är mindre än eller lika med 0,18 mm.

10. Spridare enligt något av de föregående kraven, känneteck- nad av att det hylsliknande organet (32) har en övre kant (33) och en nedre kant (34).

11. Spridare enligt något av de föregående kraven, känneteck- nad av att det hylsliknande organet (32) innefattar ett antal åsar (35) som skjuter ut inåt mot den längsgående axeln (x) och sträcker sig väsentligen parallellt med den längsgående axeln (x) för anliggning mot den bränslestav (5) som skall mottagas i cellen (31).

12. Spridare enligt kraven 10 och 11, kännetecknad av att nämnda åsar (35) sträcker sig från den övre kanten (33) till den nedre kanten (34). 10 15 20 25 30 35 526 581 20

13. Spridare enligt något av krav 11 och 12, kännetecknad av att varje hylsliknande organ (32) innefattar åtminstone fyra av nämnda âsar (35). k

14. Spridare enligt något av kraven 10 - 13, kännetecknad av att den nedre kanten (34), sett tvärs den längsgående axeln (x), har en vågliknande form med vágtoppar (36) och vågdalar (37) och att den övre kanten (33), sett tvärs den längsgående axeln (x), har en vågliknande form med vågtoppar (36) och vågdalar (37).

15. Spridare enligt krav 14, kännetecknad av att nämnda våg- toppar (36) ligger i linje med var sin av nämnda åsar (35), varvid nämnda vågdalar (37) befinner sig mellan två intilliggande av nämnda åsar (35).

16. Spridare enligt kraven 14~och 15, kännetecknad av att de hylsliknande organen (32) ligger an mot varandra i spridaren (30) längs ett förbindningsområde som sträcker sig parallellt med den längsgående axeln (x) mellan en av nämnda vågdalar (37) hos den övre kanten (33) och en av nämnda vågdalar (37) hos den nedre kanten (34).

17. Spridare enligt krav 16, kännetecknad av att de hylsliknan- de organen (32) är permanent förbundna med varandra medelst svetsfogar.

18. Spridare enligt kraven 16 och 17, kännetecknad av att nämnda svetsfog innefattar en kantsvets vid nämnda förbind- ningsområde vid åtminstone en av den övre kanten (33) och den nedre kanten (34).

19. Spridare enligt något av de föregående kraven, känneteck- ngggv att det hylsliknande organet (32) sett i den längsgående axelns (x) riktning har fyra väsentligen ortogonala långsidor (40). 10 15 20 25 30 35 526 381 21

20. Spridare enligt kraven 11 och 19, kännetecknad av att varje långsida innefattar en av nämnda àsar (35).

21. Spridare enligt kraven 4 och 20, kännetecknad av att nämnda fena (70) sträcker sig utåtfrån en av nämnda làngsidor (40).

22. Spridare enligt något av kraven 19 till 21, kännetecknad av att det hylsliknande organet (32) sett i den längsgående axelns (x) riktning har fyra väsentligen ortogonala kortsidor (41), varvid varje kortsida förbinder två av nämnda làngsidor (40).

23. Spridare enligt kraven 14 och 22, kännetecknad av att varje kortsida (41) innefattar med ett avsnitt av en av nämnda vågdalar (37) hos den övre kant-en (33) och ett avsnitt av en av nämnda vågdalar (37) hos den nedre kanten (34).

24. Bränsleenhet för en nukleär anläggning innefattande ett antal làngsträckta bränslestavar (5) och ett antal spridare (30) för att hålla bränslestavarna, varvid . spridarna (30) innesluter ett antal celler (31) som var och en har en längsgående axel (x) och är inrättad att mottaga en av bränslestavarna (5) på så sätt att bränslestaven sträcker sig pa- rallellt med den längsgående axeln (x), och varje cell (31) bildas av ett hylsliknande organ (32), varvid att väsentligen varje hylsliknande organ (32) är tillverkat av ett plåtformigt material (60) som är böjt till den hylsliknande formen, kännetecknad av att det plåtformiga materialet (60) före nämnda böjning har ett första förbindningsparti (61) i närheten av en första ände av det plåtformiga materialet (60) och ett andra förbindningsparti (62) i närheten av en andra ände av det plåtformiga materialet (60), varvid den första änden överlappar den andra änden hos det hylsliknande organet (32) efter nämn- da böjning.