SE533155C2 - En styrstav för kärnreaktorer, samt ett sätt att tillverka en styrstav - Google Patents

Description

533 'H55 2 hos varje vinge 207 vilka är anordnade parallellt med vingens 207 axel. Varje par av hafniumplattor 205 är motstående till varandra. De respektive hafnium- plattorna 205 har olika tjocklekar beroende på mängden neutroner som absorberats av de avskiljda sektionerna. Detta möjliggör att hafniumplattorna 205 har en likformig livslängd.

Med hänvisning till fig. 31 och 32 är hafniumplattorna 205 fästa vid de invändiga ytorna hos skidorna 201, vilka bildar mantlar av vingarna 207 med fästdelar 208 genom svetsning. Skidorna 201 är fästa vid fäststaven 202 genom punktsvetsning.

Skidorna 201 är något nedsänkta i riktning mot hafniumplattorna 205 på grund av vridning under svetsningen, eftersom fästdelarna 208 ärfästa vid skidorna genom svetsning i flödesfälla-styrstaven av hafnium 200. Detta kan ta bort utrymmen mellan hafniumplattorna 205 och skidorna 201 och det kan orsaka att skidorna 201 och hafniumplattorna 205 är tätt fästa till varandra. l detta fall existerar inget utrymme för absorbering av en korrosiv komponent mellan hafniumplattan 205 och skidorna 201 och en stor spänning kan anbringas på skidan 201 på grund av att hafniumplattan 205 inte kan förflyttas från skidan 201 även om den terrniska expansionen och strålningstillväxten hos hafniumplattan 205 skiljer sig från motsvarande hos skidan 201. l flödes- fälla-styrstaven av hafnium 200 är hafniumplattan 205 fäst till skidan 201 med fästdelen 208 genom svetsning såsom beskrivits ovan. Det svetsade partiet upptar en relativt hög belastning såsom snabbstoppsbelastning (”scrum load”) under drift. Fästningen av fästdelen 208 genom svetsning kan framkalla att restdragspänningar runt det svetsade partiet orsakar spänningskorrosions- sprickor i skidan 201 i närheten av det svetsade partiet. Detta leder till minskad livslängd hos flödesfälla-styrstaven av hafnium 200 och det kan hota säkerheten hos kärnreaktorn.

Den ej granskade japanska patentansökan med publiceringsnummer 9-113664 (hädanefter kallad Patentdokument 2) beskriver också en styrstav för en BWR som är tillverkad genom svetsning. Emellertid beskriver inte Patentdokument 1 någon teknik för minskning av restspänningar som är orsakade av svetsning. 3 Hos flödesfälla-styrstaven av hafnium 200 är varje par av hafnium- plattor 205, vilka är motstående till varandra, belägna i en av skidorna 201 och ett avstånd mellan varje hafniumplatta 205 och motsvarande skida 201 bibehålls medelst fästdelarna 208. Svetsningen av skidorna 201 till fäst- delarnas 208 övre partier orsakar att tunna partier hos skidorna 201 nedsänks i riktning mot hafniumplattorna 205 för framkallning av restdragspänningen i skidorna 201.

Om flödesfälla-styrstaven av hafnium 200 används i ett sådant tillstånd kan restdragspänningen i samverkan med vatten med hög temp- eratur orsaka spänningskorrosionssprickor i skidorna 201. Den på grund av svetsning uppkomna vridningen av skidorna 210 kan eliminera att utrymmen mellan skidorna 201 och hafniumplattorna 205 orsakar spaltkorrosion. Detta leder till minskad pålitlighet hos flödesfälla-styrstaven av hafnium 200.

Vidare har skidorna 201 en öppning som är passningsbar över ett utstående parti hos den smala fäststaven 202 vars tvärsektion är korsformad, och de har även en invändig yta som inrymmer paret med hafniumplattor 205 som är neutronabsorbatorer. Varje vinge 207 har ett främre parti 211 som är fäst vid en framändskonsruktionsdel 203 och en bakre ände som är fäst vid en slutändskonstruktiondel 204. l en kärnreaktor är utrymmet mellan hafniumplattorna 205 i styrstaven 200 fyllt med vatten. Reaktorvattnet bromsar neutronerna, vilka därför effektivt absorberas av hafniumplattorna 205. Hafniumplattorna 205, som är dyra och tunga, kan därför skonas på grund av närvaron av reaktorvatten mellan hafniumplattorna 205. Utrymmet däremellan kallas för en fälla eller ett fälla-utrymme.

Hafniumplattorna 205 är belägna på avstånd från varandra i den axiella riktningen hos styrstaven 200, som är införd i eller utdragen eller borttagen från kärnreaktorn på grund av att mängden hafnium som inryms i hafnium- plattorna 205 som är belägna närmare kärnreaktorns ingång är litet. Hafnium- plattorna 205 är fästa till skidorna 201 medelst fästdelar 208, som är angivna som utrymmes eller belastningsbevarande delar, anordnade däremellan. l konventionella tekniska dokument beskrivs inga tekniker för att förhindra spänningskorrosionssprickor. Hafniumplattorna 205 är belägna på 533 155 4 avstånd från varandra i styrstavens 200 axiella riktning och de har olika tjocklek. Ett problem är emellertid att ett ökat antal hafniumplattor 205 innebär ökade tillverkningskostnader och hafniumplattorna 205 är inte likformiga i den axiella riktningen (det vill säga att hafniumplattorna 205 som är belägna vid lägre positioner har lägre mekanisk hållfasthet).

Skidorna 201 är belägna i närheten av hafniumplattorna 205 och styrstaven 200 är därför i korrosiv miljö eftersom rostfritt stål som används för tillverkning av skidorna 201 har elektrokemiska egenskaper som skiljer sig från hafniumet i hafniumplattorna 205. Vidare utsätts styrstaven 200 för korrosion eftersom atmosfären i kärnreaktorn är korrosiv.

Den ej granskade japanska patentansökan med publicerings- nummer 58-147687 (hädanefter kallad Patentdokument 3) beskriver en styrstav av hafnium som inte innefattar en skida. Styrstaven av hafnium är konstruerad för att lösa problemet att hafnium och rostfritt stål inte kan svetsas till varandra. Styrstaven av hafnium innefattar en fäststav som är tillverkad av rostfritt stål. Patentdokument 3 beskriver emellertid inga åtgärder mot korrosion eller mot ett annat problem kallat bladhistorik ("blade history”).

En styrstav med lång livslängd är oftast införd i kärnreaktorn under högeffektsdríft. Partier hos bränsleanordningar som är intilliggande neutron- absorbatorer har därför låg grad av neutronflöde och förbränns därför långsamt. Således är det fissionsbara innehållet i bränsleanordningarna relativt högt. När en styrstav med lång livslängd dras ut från kärnreaktorn bildas en stor mängd energi. Detta påverkar bränsleanordningarnas skick.

Detta problem kan kallas för bladhistorik. Förhindrandet av minskning i neutronflöde är ett effektivt sätt att lösa detta problem och vanligtvis minskas reaktivitetsvårdet hos styrstaven med lång livslängd, van/id en minskning i reaktivitetsvärde orsakas.

Konventionella styrstavar har använts i kommersiella reaktorer och uppvisat tillfredsställande strålningsmotstånd. Det har emellertid blivit klart att de konventionella styrstavarna är mottagliga för spänningskorrosionssprickor och att de är elektrokemiskt aktiva. För att använda de konventionella styr- stavarna i kärnreaktorer under en lång tid måste problem som orsakas av skillnader i strålningsväxning eller av skillnader i termisk expansion lösas, och 533 155 följande problem måste också lösas på ett sådant sätt att minskning i reaktivitetsvärde dämpas, det vill säga ett problem att bränsleanordningar som är intilliggande de konventionella styrstavarna bildar en stor mängd energi när de konventionella styrstavarna tas bort från kärnreaktorerna (problemet med bladhistorik är alltså allvarligt).

Vidare är det önskvärt att de neutronabsorberande plattorna förbättras med avseende på deras tillverkningsbarhet, att de har en likforrnig konstruktion i den axiella riktningen, och att deras tillverkningskostnad minskas.

Sammanfattninqav Upnfinninqen Föreliggande uppfinning har framtagits i ljuset av de förhållanden som är gällande iden ovan beskrivna kända tekniken, och ett ändamål med före- liggande uppfinning är att tillhandahålla en styrstav med lång livslängd för kärnreaktorer, och även att tillhandahålla ett sätt att framställa en sådan styrstav.

Föreliggande uppfinning förhindrar effektivt spänningskorrosions- sprickor, minskar effektivt elektrokemisk aktivering minskar effektivt blad- historik, förbättrar effektivt den axiella mekaniska hållfasthetsfördelningen, samt förbättrar effektivt tillverkningsbarheten.

Ovan och andra ändamål kan uppnås i enlighet med föreliggande uppfinning genom att i en aspekt tillhandahålla en styrstav för en kärnreaktor innefattande en neutronabsorbator av en sammansatt del som innefattar en platta av hafnium och minst en platta av zirkonium som är fäst vid plattan av hafnium.

Denna aspekt kan innefatta följande utföringsformer.

Neutronabsorbatorns horisontella tvärsektion kan vara korsformad.

Plattan av zirkonium kan vara belägen på en yta hos neutron- absorbatorn som är i kontakt med reaktorvattnet.

Styrstaven kan vidare innefatta vingar som är fästa med fästorgan i en tjockleksriktning hos varje vinge, varvid fästorganen är belägna vid positioner i närheten av vingarnas baser och anordnade i en längsgående riktning. 533 155 6 Styrstaven kan vidare innefatta vingar som är fästa med fästorgan i en basriktning hos varje vinge, varvid fästorganen är belägna vid positioner som är anordnade i en längsgående riktning och belägna vid baserna hos till varandra motstående vingar.

Styrstaven kan vidare innefatta en slutändskonstruktionsdel och en framändskonstruktionsdel innefattande ett handtag, varvid vingarna är bildade av den sammansatta delen så att en korsforrn åstadkommas och att fram- ändskonstruktionsdelen är fäst vid vingarnas övre partier med fästorganen, eller att slutändskonstruktionsdelen är fäst vid vingarnas undre partier med fästorganen. Framändskonstruktionsdelen kan vara bildad av den sammansatta delen. Ändamålen ovan kan också uppnås i en annan aspekt genom till- handahållandet av ett sätt att tillverka en styrstav innefattande en neutron- absorbator av en sammansatt del som innefattar en platta av hafnium och minst en platta av zlrkonium som är fäst vid plattan av hafnium, vilket sätt innefattar stegen att: utforma den sammansatta delen så att den sammansatta delen har en rektangulär ihålig form och så att plattan av zlrkonium är belägen utanför plattan av hafnium, bilda ett rektangulärt rör genom att svetsa ihop den sammansatta delens bägge ändpartier till varandra, vilka ändpartier är anordnade l en längsgående riktning hos den sammansatta delen, och utforma det rektangulära röret så att det rektangulära rörets horisontella tvärsektion är korsforrnad.

Denna aspekt kan innefatta följande utföringsformer.

Tillverkningssättet kan vidare innefatta steget att anordna fästorgan för fästning i en tiockleksriktning hos varje vinge hos neutronabsorbatorn vid positioner som är i närheten av vingarnas baser och anordnade i en längs- gående riktning för förhindrande av vridning av ett rektangulärt rör vars horisontella tvärsektion är korsformad.

Tillverkningssättet kan vidare innefatta steget att anordna fästorgan för fästning i en basriktning hos varje vinge vid positioner som är anordnade i en längsgående riktning och belägna vid baserna hos till varandra motstående 7 vingar för förhindrande av vridning av ett rektangulärt rör vars horisontella tvärsektion är korsformad. Ändamålen ovan kan också uppnås i en ytterligare aspekt genom tillhandahållandet av en styrstav för kärnreaktorer innefattande fyra vingar som innefattar neutronabsorbatorer som innehåller hafnium, en framändskonstruktionsdel vars horisontella tvärsektion är kors- fonnad och som innefattar fästen som är fästa vid vingamas främre ändar, och en slutändskonstruktionsdel vars horisontella tvärsektion är kors- formad och som innefattar fästen som är fästa vid vingarnas bakre ändar, varvid de fyra vingarna är fästa vid en vingfästdel som innefattar en korsformad centrumaxel för bildande av en korsform på sådant sätt att vingarna är belägna på avstånd från varandra med förutbestämda intervall i en axiell riktning, åtminstone framändskonstruktionsdelen och vingfästdelen är tillverkade av en zirkoniumlegering som innehåller hafnium vars hafniumhalt är högre än eller lika med halten i naturliga sammansättningar, vingarna har huvudpartier som innefattar neutronabsorberande plattor med neutronabsorberande partier som är tillverkade av en hafnium- zirkoniumlegering som är utspädd med hafnium eller zirkonium och varje innefattar en utvändig yta som är motstående ett bränsleaggregat och vid vilken en sammansatt hafnium-zirkaloy-del täckt med zirkaloy är belägen, de neutronabsorberande plattorna är motstående varandra på sådant sätt att fällutrymmen, vari finns reaktorvatten, är belägna mellan de neutron- absorberande plattorna, och tjockleken hos varje neutronabsorberande platta är väsentligen likformig i en riktning i vilken styrstaven införs eller dras ut. l denna aspekt kan följande utföringsformer vidare tillhandahållas.

Styrstaven kan vidare innefatta fäststavar som är belägna i vingarna för förbindning av framändskonstruktionsdelen med slutändskonstruktions- delen, varvid de neutronabsorberande plattorna är monterade i vingarna för glidning från vingarnas främre ändar mot vingarnas bakre ändar, eller från 533 'E55 8 vingarnas bakre ändar mot vingarnas främre ändar. Fäststavarna kan vara tillverkade av hafnium.

Styrstaven kan vidare innefatta vingändsförstärkningsdelar vilka är belägna i fällutrymmena mellan de neutronabsorberande plattorna och vilka glider i styrstavens axiella riktning. Vingändsförstärkningsdelarna kan vara tillverkade av hafnium.

Varje neutronabsorberande parti kan ha ett första parti som sträcker sig från det neutronabsorberande partiets främre ände och vars längd är lika med 1/24 till 2/24 av det neutronabsorberande partiets längd, ett andra parti som sträcker sig från det första partiet och vars längd är lika med en skillnad som erhålls genom att subtrahera det första partiets längd från 1/4 till 1/2 av det neutronabsorberande partiets längd, och ett tredje parti som sträcker sig från det neutronabsorberande partiets bakre ände, varvid det andra partiets bredd är större än det tredje partiets bredd, och en yttre ände hos varje vinges främre parti är inriktad i linje med motsvarande hos vingens bakre parti. Det första partiets bredd kan vara mindre än det andra partiets bredd.

Styrstaven kan vidare innefatta ett sammansatt hafnium-zirkaloy- material och korta smala hafniumstavar, varvid det sammansatta hafnium- zirkaloy-materialet är vikt upprepade gånger i berg och dalar för åstad- kommande av bergvikta och dalvikta partier vilka är anordnade med lika intervaller och vilka sträcker sig parallellt med varandra, varvid de dalvikta partiema är bringade nära varandra så att det vikta sammansatta hafnium- zirkaloy-materialets horisontella tvärsektion är korsformad, och att hafnium- stavarna är anordnade i ändpartierna hos vingarna iform av distansorgan.

Styrstaven kan vidare innefatta ett fästkors utformat av zirkaloy, varvid de dalvikta partierna delvis har längsgående hål som är regelbundet och intennittent anordnade i den axiella riktningen och partier hos fästkorset är anordnade ovanför och under de längsgående hålen för bevarande av kors- formen och för förbättring av den mekaniska hållfastheten.

Styrstaven kan vidare innefatta korta smala hafniumstavar som verkar som distansorgan, varvid de fyra sammansatta hafnium-zirkaloy-delama är böjda för åstadkommande av en L-form, varvid böjda partier hos de sammansatta hafnium-zirkaloy-delarna är bringade nära varandra så att de (f: Lift ltifl .å Lfl til 9 inriktas mot en korsforms centrum, och hafniumstavarna är fästa vid änd- partierna av de böjda sammansatta hafnium-zirkaloy-delarna. Styrstaven kan vidare innefatta ett fästkors som är tillverkat av zirkaloy, varvid de böjda partierna delvis har längsgående hål som är regelbundet och intermittent anordnade i den axiella riktningen och partier av fästkorset är anordnade ovanför och under de längsgående hålen för bevarande av korsformen och för förbättring av den mekaniska hållfastheten.

Varje vinge kan vara utformad så att två av de sammansatta hafnium- zirkaloy-delarna är motstående till varandra med ett utrymme däremellan och distansorgan för bevarande av utrymmen är fästa vid bägge ändarna av de sammansatta hafnium-zirkaloy-delarna i en införande eller utdragande riktning och en vinkelrät riktning, och de fyra vingama är fästa vid ett fästkors som innefattar en korsformad centrumaxel för bildande av en korsforrn på ett sådant sätt att vingarna är belägna på avstånd från varandra med förut- bestämda intervall iden axiella riktningen.

Varje vinge kan vara utformad så att en av de sammansatta hafnium- zirkaloy-delarna är böjd för åstadkommande av en U-form med ett utrymme, och ett flertal korta distansorgan är fästa vid ändpartier hos den sammansatta hafnium-zirkaloy-delen som är belägen vid sidan nära en korsformad centrumaxel som är innefattad i ett fästkors, varvid fästkorset är beläget på avstånd från vingen vid ett förutbestämt avstånd iden axiella riktningen, och de fyra vingarna ärfästa till varandra så att de bildar en korsform.

Varje vinge kan vara utformad så att en av de sammansatta hafnium~ zirkaloy-delarna är böjd för åstadkommande av en cylindrisk form, bägge ändpartierna hos den böjda sammansatta hafnium-zirkaloy-delen är fästa till varandra för bildandet av en cylinder, vilken därefter är pressad till ett till- plattat rör, och ett flertal korta distansorgan är fästa vid utvändiga ändpartier och invändiga partier hos det tillplattade röret, varvid de invändiga partierna är belägna på sidan nära en korsformad centrumaxel, vilken är innefattad i ett fästkors, och de fyra vingarna är fästa för bildande av en korsform så att fästkorset är beläget på avstånd från vingarna vid ett förutbestämt avstånd i den axiella riktningen.

Vingarna kan vara fästa med delar, som är belägna i närheten av ändpartier hos den korsformade centrumaxeln för förhindrande av öppning av vingarna.

Distansorganen, som är tillverkade av hafnium och som är belägna vid de utvändiga ändpartierna hos vingarna, kan vara korta stavar, och centrum- partier hos de korta stavarna är fästa vid de sammansatta hafnium-zirkaloy- delarna.

I enlighet med föreliggande uppfinning med de ovan beskrivna känne- tecknen motverkar styrstaven effektivt spänningskorrosionssprickor och/eller elektrokemisk aktivering. När styrstaven används i en kärnreaktor kan de nackdelar som gäller för känd teknik och som orsakas av skillnader i strål- ningsväxning eller av skillnader i termisk expansion undvikas, och minskning i reaktivitetsvärde kan dämpas, vilket kan lösa problemet att bränsle- anordningar som är intilliggande de konventionella styrstavarna bildar en stor mängd energi när de konventionella styrstavarna tas bort från kärn- reaktorerna (det vill säga ett problem med allvarlig bladhistorik).

De neutronabsorberande plattorna kan framställas så att de har en likformig tjocklek i den axiella riktningen, varvid tillverkningsbarheten förbättras, tillverkningskostnaden minskas, och det mekaniska skicket förbättras.

Egenskaperna och vidare kännetecknande särdrag hos föreliggande uppfinning förtydligas i den följande beskrivningen med hänvisning till de bifogade ritnlngarna.

Kort beskrivning av ritninqarna Fig. 1 är en partiell sektionsvy av en neutronabsorbator som är inne- fattad i en styrstav enligt en första utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 2 är en partiell sektionsvy av en neutronabsorbator som är inne- fattad i en styrstav enligt en andra utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 3 är en horisontell sektionsvy av en sammansatt del som är inne- fattad i en styrstav enligt den första utföringsformen, den sammansatta delen är gjuten så att den har en rektangulär form, och den sammansatta delens ändpartier är svetsade till varandra.

(LMIH l'.l.,'.i få ...a u'"'"| LW 11 Fig. 4 är en horisontell sektionsvy av den sammansatta delen enligt den första utföringsformen, den sammansatta delen är gjuten så att den har en rektangulär form, och den är vidare gjuten så att den har en korsforrn.

Fig. 5 är en horisontell sektionsvy av en styrstav enligt en femte utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 6 är en horisontell sektionsvy av en styrstav enligt en sjätte utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 7 är en partiell snittad perspektiwy av en styrstav enligt en sjunde utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 8 är en planvy av insidan av en kämreaktor som används för experiment.

Fig. 9 är en förstorad vy av partiet som i fig. 1 angivits med B.

Fig. 10A till 10C är diagram som visar resultaten från experimenten ovan.

Fig. 11 är en partiell sektionsvy från sidan av en styrstav enligt en tionde utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 12A, 128 och 12C är sektionsvyer av styrstaven som är tagna längs linjen A1-A1, linjen B1-B1, och linjen C1-C1 ifig. 11.

Fig. 13A och 138 är planvyer av en styrstav enligt en elfte utförings- form av föreliggande uppfinning, 13C är en sektionsvy av styrstaven som är tagen längs linjen C21-C21 i fig. 13A, och fig. 13D är en sidovy av en av de neutronabsorberande plattorna som var och en används för att bilda en vinge.

Fig. 14A, 14B och 14C är sektionsvyer av den neutronabsorberande plattan som är tagna längs linjen A2-A2, linjen B2-B2, och linjen C22-C22 i fig. 13C.

Fig. 15 är en vertikal sektionsvy av en av vingarna som är innefattade i en styrstav enligt en tolfte utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 16A, 16B och 16C är sektionsvyer av vingen som är tagna längs linjen A3-A3, linjen B3-B3, och linjen C3-C3 ifig. 15.

Fig. 17 är en vertikal sektionsvy av en av vingarna som är innefattade i en styrstav enligt en trettonde utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 18A, 18B och 180 är sektionsvyer av vingen som är tagna längs linjen A4-A4, linjen B4-B4, och linjen C4-C4 ifig. 17. 533 '155 12 Fig. 19 är en vertikal sektionsvy av en av vingarna som är innefattade i en styrstav enligt en fjortonde utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 20A, 20B och 1200 är sektionsvyer av vingen som är tagna längs linjen A5-A5, linjen B5-B5, och linjen C5-C5 i fig. 19.

Fig. 21 är en utvecklad vy av ett hafniumark som är innefattat i styr- staven enligt den fjortonde utföringsfomien.

Fig. 22 är en illustration av ett huvudparti av hafniumarket som visas i fig. 21.

F ig. 23 är en förstorad vy av ett huvudparti av hafniumarket som visas i fig. 21.

Fig. 24 är en sektionsvy av en av vingarna som är innefattad i en styr- stav enligt en femtonde utföringsfomi av föreliggande uppfinnig.

Fig. 25A, 25B, och 250 är sektionsvyer av vingen som är tagna längs linjen A6-A6, linjen B6~B6, och linjen C6-C6 i fig. 24.

Fig. 26 är en sektionsvy av en av vingarna som är innefattad i en styr- stav enligt en sextonde utföringsforrn av föreliggande uppfinnig.

Fig. 27A, 27B, och 270 är sektionsvyer av vingen som är tagna längs linjen A7-A7, linjen B7-B7, och linjen C7-C7 i fig. 26.

Fig. 28A är en vertikal sektionsvy av ett främre parti av en av vingarna som är innefattad i en styrstav enligt en sjuttonde utföringsforrn av före- liggande uppfinnig.

Fig. 28B är en sektionsvy av vingen som är tagen längs linjen B8-B8 i fig. 28A.

Fig. 29A är en vertikal sektionsvy av ett bakre parti av vingen som visas i fig. 28B, och fig. 29B är en sektionsvy av vingen som är tagen längs linjen B9-B9 ifig. 29A.

Fig. 30 är en perspektiwy av en konventionell styrstav.

Fig. 31 är en horisontell sektionsvy av en konventionell styrstav.

Fig. 32 är en vertikal sektionsvy av en konventionell styrstav.

Detalierad beskrivninq av föredragna utförinqsformer Styrstavar enligt utföríngsformer av föreliggande uppfinning för kärn~ reaktorer kommer att beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar. 13 Vidare betonas att uttrycken ”övre”, ”undre”, högra”, ”vänstra” och liknande används häri med hänvisning till ritningarnas illustrationer eller till ett verkligt laddat tillstånd hos en styrstav.

[Första utföringsformen] Fig. 1 är en partiell sektionsvy av en neutronabsorbator 16 som är innefattad i en styrstav 15 enligt en första utföringsform av föreliggande uppfinning. Styrstaven 15 hari sig själv en allmän konstruktion såsom visas i fig. 30. Neutronabsorbatorn 16 innefattar en platta av hafnium 20 som är fäst till en platta av zirkonium 21 genom varmvalsning eller liknande. Plattan av hafnium 20 och plattan av zirkonium 21 bildar en sammansatt del 22.

En konventionell styrstav, exempelvis av sådan konstruktion som nämns med hänvisning till fig. 30 till 32, innefattar U-forrnade skidor som har passningspartier, plattor av hafnium, och uppbärande delar som har ut- stående delar som är fästa till passninsgpartierna genom TlG-lödning. Om den konventionella styrstaven utsätts för vatten med hög temperatur i en kämreaktor vid ett tillstånd när de U-formade skidorna har hög restdrag- spänning på grund av svetsning, uppkommer spänningskorrosionssprickorl de U~formade skidorna som försämrar prestandan hos den konventionella styrstaven.

Enligt denna utföringsform innefattar emellertid styrstaven 15 den sammansatta delen 22. som innefattar de till varandra fästa plattorna av hafnium 20 och av zirkonium 21. Eftersom plattan av zirkonium 21 verkar som ett bränsleskydd och har goda strålningsegenskaper, har styrstaven 15 högt korrosionsmotstånd. Därför kan spänningskorrosionssprickor förhindras från att uppkomma i styrstaven 15 även om styrstaven 15 äri kontakt med vatten med hög temperatur.

Enligt denna utföringsforrn är den sammansatta delen 22 i styrstaven formad till en korsformad konstruktion, och således har partier hos styr- staven 15 låg restspänning, liten vridning och lång livslängd. Därför uppvisar styrstaven 15 en hög pålitlighet och kvalitet.

[Andra utföringsformen] F ig. 2 är en partiell sektionsvy av en neutronabsorbator 16 som är innefattad i en styrstav 15 enligt en andra utföringsform av föreliggande 5333 155 14 uppfinning. l denna utföringsforrn innefattar neutronabsorbatorn 16 en sammansatt del 23 som innefattar en platta av hafnium 20 och plattor av zirkonium 21 som är fästa till bägge ytorna hos plattan av hafnium 20 genom varmvalsning eller liknande såsom visas i fig. 2.

Plattan av hafnium 20 är skyddad från vatten med hög temperatur och högt tryck som verkar som moderator, och således kan korrosion av neutron- absorbatorn 16 förhindras och bildandet av oxider i styrstaven 15 kan dämpas. Detta möjliggör för styrstaven 15 att ha en lång livslängd.

[Tredje utföringsformen] En tredje utföringsform av föreliggande uppfinning tillhandahåller ett sätt att tillverka styrstaven 15 enligt den första utföringsformen. Styrstaven 15 innefattar den sammansatta delen 22, som innefattar plattan av hafnium 20 och plattan av zirkonium 21.

Efter att den sammansatta delen 22, som har förberetts genom att plattan av hafnium 20 och plattan av zirkonium 21 har fästs till varandra genom exempelvis valsning, formats så att den har en sådan lådform att plattan av zirkonium 21 är belägen utanför plattan av hafnium 20, fästs den sammansatta delens 22 ändpartier till varandra medelst en svetsdel eller liknande, varvid ett rektangulärt rör A förbereds såsom visas i fig. 5.

Såsom visas i fig. 6 pressas det rektangulära röret A till ett korsformat rör B så att plattan av zirkonium 21 är belägen utanför plattan av hafnium 20.

Det korsformade röret B har ett invändigt utrymme 25 vars tvärsektion är korsformad, och genom vilket vatten som används som moderator kan flöda.

Såsom visas ifig. 30 svetsas en framändskonstruktionsdel 203 som innefattar ett handtag 211 till ett övre parti av det korsformiga röret B och en slutänds- konstruktionsdel svetsas till ett undre parti därav, varvid styrstaven 15 erhålls.

Detta gör det möjligt för kylvatten som används som moderator att flöda jämnt genom styrstaven 15. Det invändiga utrymmet 25 innehåller inga hinder, och därmed ackumuleras ingen korrosiv komponent i det invändiga utrymmet 25. Detta möjliggör för styrstaven 15 att ha en lång livslängd.

[Fjärde utföringsformen] En fjärde utföringsform av föreliggande uppfinning tillhandahåller ett sätt att tillverka styrstaven 15 enligt den andra utföringsformen. Styrstaven 15 Lil w w innefattar den sammansatta delen 22, som innefattar plattan av hafnium 20 och plattorna av zirkonium 21 som är fästa till bägge ytorna hos plattan av hafnium 20. Sättet i denna utföringsforrn är liknande motsvarande i den tredje utföringsformen. Plattan av hafnium 20 är täckt av plattorna av zirkonium 21 i styrstaven 15, och därför kan den förhindras från att korrodera. Detta möjlig- gör för styrstaven 15 att ha en lång livslängd.

[Femte utföringsforrnen] Fig. 3 visar en styrstav 15 enligt en femte utföringsform av föreliggande uppfinning. Styrstaven 15 har i denna utföringsform en korsformad tvärsektion och innefattar ett flertal (i denna utföringsform fyra) vingar 2 som är fästa med nitar 26 som verkar som fästdelar för förhindrande av vridning. Nitarna 26 är belägna vid positioner som är anordnade i den längsgående riktningen och som är belägna nära vingarnas 2 baspartier. Om styrstaven 15 används under en lång tid kan tjockleksriktningen hos varje vinge 2 därför fixeras genom närvaron av nitarna 26. Detta förhindrar vridning hos styrstaven 15.

Om bultar används istället för nitarna 26, kan vridningen av styrstaven 15 förhindras. Detta möjliggör för styrstaven 15 att ha en lång livslängd.

[Sjätte utföringsforrnen] En sjätte utföringsform av föreliggande uppfinnlng tillhandahåller ett sätt att förhindra vridningen av styrstaven 15 som beskrivits i den tredje och fjärde utföringsformen. Styrstavens 15 tvärsektion är korsformad. Med hänvisning till flg. 4 innefattar styrstaven 15 vingar 2 som är fästa med nitar 27 som verkar som fästdelar för förhindrande av vridning. Nitarna 27 är fördelade vid positioner som är anordnade i styrstavens 15 längsgående riktning och de är belägna nära vingarnas 2 baspartier. Varje nit 27 bildar tillsammans med varje vinges 2 längsgående axel en vinkel om 45 grader.

Styrstavens 15 vridning kan förhindras om styrstaven 15 används under en lång tid. Om bultar används istället för nitarna 27, kan vridningen av styr- staven 15 förhindras. Detta möjliggör för styrstaven 15 att ha en lång livslängd.

[Sjunde utföringsformen] En styrstav 15 enligt en sjunde utföringsform av föreliggande uppfinning är liknande det som beskrivits i den tredje och fjärde utförings- 533 155 16 formen. Med hänvisning till fig. 7 innefattar styrstaven 15 en framänds- konstruktionsdel 4 som är fäst med nitar 28 som verkar som fästdelar.

Eftersom inte svetsning utförs för att fästa framändskonstruktionsdelen 4, har framändskonstruktionsdelen ingen restsvetsspänning och kan förhindras från att vridas. Om bultar används istället för nitarna 28, kan vridningen av styr- staven 15 förhindras. Detta möjliggör för styrstaven 15 att ha en lång livslängd. [Åttonde utföringsforrnen] En styrstav 15 enligt en åttonde utföringsform av föreliggande upp- finning innefattar en framändskonstruktionsdel som i ett stycke är gjutet från den sammansatta delen 22 eller 23 av hafnium-zirkonium som beskrivits i den första eller andra utföringsformen. Därför är styrstaven 15 stabil och likformig och kan ha en lång livslängd.

[Nionde uföringsformen] En styrstav 15 enligt en nionde utföringsform av föreliggande upp- finning är liknande det som beskrivits i den tredje och fjärde utföringsformen.

Styrstaven 15 innefattar en slutändskonstruktionsdel 5 som ärfäst med nitar som verkar som fästdelar. Eftersom inte svetsning utförs för att fästa slut- ändskonstruktionsdelen 5, har slutändskonstruktionsdelen ingen restsvets- spänning och kan förhindras från att vridas. Om bultar används istället för nitarna, kan vridningen av styrstaven 15 förhindras. Detta möjliggör för styrstaven 15 att ha en lång livslängd.

Såsom beskrivits ovantillhandahållerföreliggande uppfinning av den första till nionde utföringsformen en styrstav för en kärnreaktor och ett sätt att tillverka densamma. Styrstaven innefattar en sammansatt del som innefattar en platta av hafnium som verkar som en neutronabsorbator och en platta av zirkonium som är fäst till plattan av hafnium. Därmed kan styrstaven förhindras från att försämras och förhindras från att korrodera av vatten med hög temperatur. Detta gör det möjligt för styrstaven att ha en hög pålitlighet och kvalitet.

Följande är ytterligare utföringsformer av styrstavarna enligt före- liggande uppfinning. 151 03 121.21 .a m 1.51 17 Före beskrivningen av ytterligare föredragna utföringsformer kommer kritiska experiment som utförts för utföringsforrnerna att beskrivas med hänvisning till fig. 8 till 10.

Fig. 8, 9 och 10A tili 10C är bilder som visar kritiska experiment som utförts för att utvärdera anordningen med neutronabsorbatorer enligt föreliggande uppfinning. l mer detalj är fig. 8 en illustrerad planvy som visar insidan av en kärnreaktor som använts för experimenten, fig. 9 är en förstorad vy av ett parti som representeras av B i fig. 8, och fig. 10A till 10C är diagram som visar resultaten av experimenten.

En korsformad styrstav 111 som har samma tvärsektion som en existerande styrstav är under experimenten placerad vid centrum av en härdtank 110 hos en kritisk kärnkraftsanordning (NCA), och fyra bränsle- anordningar 112, som skiljer sig från kanallådor, är anordnade runt styrstaven 111 såsom visas i fig. 8 och 9. Vidare är bränslestavar 113 symmetriskt anordnade utanför bränsleanordningarna 112 så att deras tvärsektion bildar en kvadrat fram till dess att härden hos NCA når en kritisk punkt.

Samtliga bränslestavar 113 är anrikade med 2%. Styrstaven 111 innefattar neutronabsorberande stavar som är preparerade genom att rör av rostfritt stål (SUS) med en ytterdiameter av 4,8 mm och en innerdiameter av 3,5 mm fylls med ”podiatry” borkarbíd (B40) till en teoretisk densitet om ungefär 70%, och innefattar också stavar av hafnium (Hf) med väsentligen samma diameter och reaktivitetsvärde som de neutronabsorberande stavarna.

En styrstav 111a som är belägen i den första raden i fig. 10A innefattar B4C-fyllda SUS-rör 114 och vattenfyllda SUS-rör 115 (denna konfiguration kallas hädanefter för Konfiguration "a”), de vattenfyllda SUS-rören är märkta med symbolen X. En styrstav 111b som är belägen i den andra raden i fig. 10A innefattar Hf-stavar 116 och de vattenfyllda SUS-rören 115 (denna konfiguration kallas hädanefter för Konfiguration ”b"). En styrstav 111c som är belägen i den tredje raden i fig. 10A innefattar rektangulära akryistavar 117 och de B4C-fyllda SUS-rören 114 (denna konfiguration kallas hädanefter för Konfiguration ”c"), de rektangulära akrylstavarna 117 är märkta med symbolen X. En styrstav 111d som är belägen i den fjärde raden i fig. 10A 533 155 18 innefattar enbart de B4C-fyllda SUS-rören 114 (denna konfiguration kallas hädanefter för Konfiguration ”d”). Styrstavarna 111a till 111d innefattar skidor 118 som är gjorda av rostfritt stål, vars tjocklek är ungefär 1,4 mm och vars tvärsektion är U-formad.

Styrstaven 111 innefattar en centrumdel (fäststav) som är belägen vid dess centrum. l Konfiguration ”d” finns en fäststav. l Konfiguration ”a” är tre absorberande stavar som är anordnade i varje vinge och som är belägna på sidan som är intill sidoytan hos en fäststav ersatta av tre av de vattenfyllda SUS-rören 115. l Konfiguration ”b” är de vattenfyllda SUS-rören 115 och Hf- stavarna 116 alternerat anordnade i varje vinge så att de är belägna på sidan som är intill sidoytan hos en fäststav så att de vattenfyllda SUS-rören 115 och Hf-stavarna 116 upptar två tredjedelar av vingen. l Konfiguration ”c” är en fäststav borttagen så att ett område som är upptaget av den fäststaven är fyllt med vatten. I experimenten används fyra typer av styrstavar med någon av Konfigurationerna ”a” till ”d” för att mäta aktiveringen av kopparfolie för att bestämma neutronflödesfördelningen hos styrstavarna såsom visas i fig. 10B och 10C.

Remsor av kopparfoilen fästs tätt till skidorna 118, vatten tillförs härd- tanken 110, härden görs kritisk, och remsorna av kopparfolie bestrålas med neutroner, de tas bort från härdtanken 110, och de skärs därefter i delar.

Betastrålning som emitteras från varje del mäts, varvid den inducerade radio- aktiviteten hos varje del bestäms.

Fig. 10C visar intensitetsfördelningen hos radioaktiviteten som är norrnaliserad med en punkt (en normaliseringspunkt i figuren) som knappast påverkas av konfigurationsvariationerna hos varje styrstav. Fig. 10B visar förhållandet mellan intensitetsfördelningen hos radioaktiviteten hos varje konfiguration och motsvarande för Konfiguration ”a”.

Aktiveringen av koppar orsakas av neutroner som har låg termisk energi och därför kan antas ha en termisk neutronflödesfördelning. Neutron- flödesfördelningen ökar markant ungefär vid det 15 mm yttersta ändpartiet hos en vinge.

Neutronflödet hos ett område nära fäststaven i Konfiguration ”d” är något högt. Neutronflödeti Konfiguration ”c” är väldigt högt på grund av ett LE! LIJ fr. ...a iii til 19 område som inte innehåller någon fäststav upptas av vatten. Neutronflödet är väldigt högt hos en av bränslestavarna som är belägen nära styrstavens centrumaxel i Konfiguration ”a”.

Neutronflödet i Konfiguration ”b” är högt över ett brett område.

Uteffekten från bränslestavarna som är belägna nära styrstaven varierar inte markant jämfört med neutronflödesfördelningen, men liknande variation orsakas.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är därför att öka neutronflödet över ett brett om råde utan någon större minskning av reaktivitetsvärdet hos en styrstav.

Såsom framgår av mätresultaten är reaktivitetsvärdet lägst och minskningen av reaktivitetsvärde är ungefär 8%, vilket är tillåtet, i Konfigura- tion ”c” vars neutronflödesfördelning är föredragen. Det är emellertid inte föredraget att reaktivitetsvärdet hos styrstaven minskas med 8%, och således används denna konfiguration endast i ett nödvändigt område. Det är inte tillåtet att reaktivitetsvärdet minskar med mer än 10% i utformningen av vanliga styrstavar. l Konfiguration ”a” är reaktivitetsvärdet ungefär 335%. Reaktivitets- värdet ökar i Konfiguration Livslängden och reaktivitetsvärdet hos styr- staven kan förbättras genom att anordna ett stort antal neutronabsorbatorer i ett ändparti hos varje vinge, eftersom ändpartiet hos vingen har särskilt högt neutronflöde.

I verkliga styrstavar bestrålas ändpartierna hos neutronabsorbatorerna som är anordnade i varje vinge med en hög dos neutroner. Därför anordnas långlivade neutronabsorbatorer när en långlivad styrstav utformas. När en styrstav med hög reaktivitetsvärde utformas, anordnas neutronabsorbatorer med hög neutronabsorberande effekt. Förhållanden för att välja neutron- absorbatorer som är anordnade i ett centrumparti hos varje vinge är relativt enkla.

Nedan beskrivs utföringsformer av föredragna styrstavar baserat på mätningarna ovan med hänvisning till de bifogade ritningarna i fig. 1 till 29.

[Tionde utföringsformen] 533 'H55 Fig. 11 visar en styrstav 111 enligt en tionde utföringsform av föreliggande uppfinning. Högra halvan av figuren är en sektionsvy av en del av styrstaven 111. Fig. 12A är en sektionsvy av styrstaven 111 som är tagen längs linjen A1-A1 i fig. 11,fig. 12B är en sektionsvy av styrstaven 111 som är tagen längs linjen B1-B1 i fig. 11, och fig. 12C är en sektionsvy av styrstaven 111 som är tagen längs linjen C1-C1 ifig. 11.

Med hänvisning till fig. 11 innefattar styrstaven 111 en framänds- konstruktionsdel 121 som är belägen på styrstavens införselsida (den övre sidan i figuren), som har en korsformad horisontell tvärsektion, och en slutändskonstruktionsdel 122 som är belägen på den bakre sidan som är styrstavens utförsel- (borttagnings-) sida (den undre sidan ifiguren), som har en korsformad horisontell tvärsektion.

Framändskonstruktionsdelen 121 och slutändskonstruktionsdelen 122 är förbundna med varandra medelst ett långt fästkors 123 som verkar som en vingfästande del. Fästkorset 123 innefattar en centrumaxel 23a vars horisont- ella tvärsektion är korsformad. Åtminstone framändskonstruktionsdelen 121 och fästkorset 123 är tillverkade av en zirkoniumlegering som innehåller hafnium. Hafniumhalten hos zirkoniumlegeringen kan vara större än eller lika med den hos naturliga sammansättningar.

Fyra vingar 124 är förbundna med fästkorset 123 så att en korsformad horisontell tvärsektion bildas. Vingamas 124 övre ändpartier ingriper med ett undre parti hos framändskonstruktionsdelen 121 och fästs därtill genom svetsade partier 125. Varje vinge 124 innefattar ett par till varandra mot- stående plattor. Plattorna är anordnade ovanpå varje klammerparti hos fästkorset 123. Vingen 124 har ett huvudparti som innefattar neutron- absorberande plattor som har neutronabsorberande partier som är tillverkade av en hafnium-zirkoniumlegering som är utspädd med hafnium eller zirkonium. Vingen 124 är smal och spaltformig och har en ändsektion med ett smalt undre parti som är motstående till fästkorset 123.

Vingen 124 har ett undre ändparti som ingriper med ett övre ändparti hos slutändskonstruktionsdelen 122 med ett avstånd 130 som är beläget däremellan, som har en förutbestämd storlek och som bärs upp av det övre ändpartiet så att det är horisontellt glldbart. Detta gör det möjligt för vingen 533 155 21 124 att expandera eller krympa på grund av strålningsväxning eller liknande under bränsleförbrukning. Framändskonstruktionsdelen 121 och slutänds- konstruktionsdelen 122 innefattar vars fyra klamrar som är förbundna med vingarna 124.

Ett flertal korta hafniumstavar 128 som verkar som vingändsförstärk- ningsdelar är vertikalt anordnade i ett sidändparti hos varje vinge med däremellan belägna avstånd för absorbering av termisk expansion. Hafnium- stavarna 128 är fästa till vingarna 124 med nitar 129 och kan glida vertikalt tillsammans med vingen 124 när vingen 124 expanderar eller krymper.

Vingen 124 har ändpartier som är belägna på fästkorssidan. Vingens 124 ändpartier är anordnade på bägge sidor om vertikalt anordnade spalt- formiga partier 131, som sträcker sig från varje klammer hos fästkorset 123 och som är fästa till de spaltformiga partierna 131 med nitar 132. Fig. 11 visar en svetslinje 141 som är bildad genom ihopsvetsning av ett övre parti och ett undre parti av vingen 124 (en verklig styrstav har ett flertal svetslinjer).

Fig. 12A visar en tvärsektion av ett övre parti av styrstaven 111 som är tagen längs linjen A1-A1 ifig. 11. Fig. 12B visar en tvärsektion av ett undre parti av styrstaven 111 som är tagen längs linjen B1-B1 ifig. 11. De två motstående plattorna som är innefattade i vingen 124 är neutron- absorberande plattor 135 som var och en innefattar en sammansatt del som innefattar ett ark av zirkaloy 133 och ett hafniumark 134 som är fäst till arket av zirkaloy 133 genom varmvalsning eller liknande. Arket av zirkaloy 133 är beläget utanför hafniumarket 134. De neutronabsorberande plattorna 135 är motstående till varandra med ett fällautrymme 136 däremellan och de har en väsentligen likforrnig tjocklek i styrstavens 111 axiella riktning.

En fäststav 137 sträcker sig i vingen 124, som innefattar neutron- absorberande plattor 135. Fäststaven 137 verkar som en förbindande stav för förbindande av framändskonstruktionsdelen 121 till slutändskonstruktions- delen 122 och den har svetsade partier 138 och 139 som är fästa till framändskonstruktionsdelen 121 och slutändskonstruktionsdelen 122.

Med hänvisning till fig. 10C är en av nitarna 132 fäst till arken av zirkaloy 133 och hafniumarken 134 med svetsade partier belägna däremellan. 533 155 22 De neutronabsorberande plattorna 135 är monterade i vingarna 124 så att de är glidbara från den främre änden i riktning mot den bakre änden hos vingen 124, eller från den bakre änden i riktning mot den främre änden hos vingen 124. Hafniumstavar 128 är anordnade ifällautrymmet 136 mellan de neutronabsorberande plattorna 135 i styrstavens 111 axiella riktning. Fram- ändskonstruktionsdelen 121 och slutändskonstruktionsdelen 122 är fästa till varandra med fäststaven 137. Det betyder att i denna utföringsforrn är inte framändskonstruktionsdelen 121 och slutändskonstruktionsdelen 122 fästa till varandra med en korsning (centrumaxel) av de fyra vingarna 124, utan fästa till varandra med hjälp av fällautrymmen 136 i vingarna 124 utan användning av en konventionell fäststav (centrumdel).

Ett huvudsyfte med fäststaven 137, som är detsamma hos en konventionell fäststav, är att bibehålla mekanisk hållfasthet. Fäststaven 137 är belägen vid en position som är skiljd från den hos den konventionella styrstaven. Detta beror på att en konfiguration som är liknande Konfiguration ”c” som visas i fig. 10C erhålls så att förbrukningen av bränslestavar nära styrstaven 111 förhindras från att försenas under införsel av styrstaven 111 genom minskningen av ett termiskt neutronflöde nära centumaxeln 123a.

Eftersom fäststavar 137 är anordnade i vingarna 124, tas vatten bort från ett område som upptas av varje fäststav 137, och således är neutroner modererade, och därför minskas absorptionen av neutroner. Detta åstad- kommer en neutronabsorberande borttagningseffekt liknande det som uppnås av Konfiguration ”b”. Detta innebär att fördelarna med Konfiguration ”c” kan uppnås, och även en fördel med Konfiguration ”b“. Konfigurationerna ”b” och ”c” är effektiva l att förhindra försening av förbrukningen av bränslestavama som är belägna nära styrstaven 111. Denna effekt beror på utformnings- förhållanden såsom storleken och positionerna hos fäststavarna 137 i vingarna 124. l denna utföringsform innefattar varje vinge 124 de neutron~ absorberande plattorna 135, som är motstående till varandra och som innefattar de sammansatta delarna som innefattar arken av zirkaloy 133 och arken av hafnium 134. Tjockleken hos arken av zirkaloy 133 är ungefär 0,2 till 0,5 mm och de är belägna vid en yttre yta (en yta hos en bränslekon- Ul DJ fl-.ïl __: 'Äïl Lä? 23 struktionssida) hos en av vingarna 124. Tjockleken hos de sammansatta delarna är ungefär 2 till 2,5 mm. Vingarna 124 är bevarade med hafnium- stavarna 128, fästkorset 123 och nitarna 132. Hafniumstavarna 128 har en vingändsdistansverkan, en förstärkningsverkan, och en neutronabsorberande verkan och de verkar som vingändsförstärkningsdelar. Fästkorset 123 är en del för fästning av partier av vingarna 124 som är belägna på centrumaxelns sida. Nitarna 132 är delar för förhindrande av att vingarna 24 öppnas. De huvudsakliga partierna av vingarna 124 är de sammansatta delarna.

Fästkorset 123 bevarar framändskonstruktionsdelen 121 och slutänds- konstruktionsdelen 122 och bevarar också de fyra vingarna 124 så att vingarna 124 bildar en korsform. Nitarna 132 är belägna vid positioner där fästkorset 132 inte finns för att förhindra att vingarna 124 inte öppnar sig. l denna utföringsform är varje neutronabsorberande plattas tjocklek likformig i den axiella riktningen hos styrstaven 111. Det är känt att böjnings- motståndet hos en platta är proportionell mot plattans tjocklek i kubik och proportionell mot dess bredd i kvadrat, att den främre änden hos den neutronabsorberande plattan företrädesvis har en stor förrnåga att absorbera neutroner, och att dess bakre ände företrädesvis har en liten förmåga att absorbera neutroner.

Konventionella neutronabsorberande plattor har tunna bakre ändar med låg hållfasthet. l denna utföringsform har emellertid de neutron- absorberande plattorna 135 en likformig tjocklek såsom beskrivits ovan, och den neutronabsorberande förmågan hos de neutronabsorberande plattorna 135 är anpassad genom att bredden hos de neutronabsorberande plattornas 135 bakre partier varieras. Införandet eller borttagandet av styrstaven 111 avbryts om sidoänden hos ett främre parti av varje vinge 124 inte är inriktad med motsvarande hos ett bakre parti av vingen 124. Partierna som är belägna på centrumaxelns sida är därför borttagna från de neutron- absorberande plattorna 135, vilket åstadkommer att minskning av ett termiskt neutronflöde förhindras såsom beskrivits med hänvisning till fig. 10. En skarp ökning av uteffekten kan därför förhindras under borttagandet av styrstaven 111, varvid bränsleskicket förbättras (förbättring av bladhistorikfenomenet). 533 å. 155 24 Enligt denna utföringsform har styrstaven 111 en ökad mekanisk håll- fasthet och bränsleskicket kan därför förbättras.

I denna utföringsform är tjockleken hos de neutronabsorberande plattorna 135 likformig, och därför är de neutronabsorberande plattorna 135 av enkel typ. Tillverkningskostnaden för de neutronabsorberande plattorna är därför liten. Fäststavens 137 tjocklek är också likforrnig. och därför har fäststaven 137 goda glidegenskaper och tillverkningskostnaden är liten.

Fäststavens glidförmåga beror på absorptionen av en skillnad i termisk expansion och en skillnad i strålningsväxning.

Varje neutronabsorberande platta 135 kan tillverkas från ett enda material och ett parti som är beläget på centrumaxeln 123a kan därför tas bort från den neutronabsorberande plattans 135 bakre parti. Det främre och det bakre partiet hos den neutronabsorberande plattan 135 kan alternativt tillverkas separat och därefter svetsas ihop. l det fait när det främre och det bakre partiet är ihopsvetsade, kan skicket hos det svetsade partiet förbättras på ett sådant sätt att det svetsade partiet är bestämt till en position som är förskjuten från den neutronabsorberande plattans 135 centrum mot dess bakre ände så att det svetsade partiets neutronstrålningsdos minskas, eftersom neutronstrålningsdosen hos ett parti som är beläget nedanför den neutronabsorberande plattans 135 centrum är väsentligen mindre än motsvarande hos ett centralt parti av den neutronabsorberande plattan 135.

Hos den neutronabsorberande plattan 135 är den yttre ytan av hafniumarket 134 täckt med arket av zirkaloy 133 och dess inre yta är polerad för åstadkommande av mindre ojämnheter och en minskad yta. Med hänsyn till tillverkning är i vissa fall bägge ytorna av hafniumarket 134 företrädesvis täckta. Detta minskar emellertid fällautrymmet 135 i varje vinge 124 och orsakar följande nackdelar som en minskning av reaktivitetsvärdet hos styrstaven 111, en minskning av fästkorsets 123 diameter, och iiknande.

Syfet med att täcka bägge ytoma av hafniumarket 134 och att minska ytornas area hos hafniumarken 134 är att dämpa eller förhindra hafniumarket 134 från att korrodera under användning av styrstaven 111 i en kämreaktor under lång tid. Produkterna av hafniumarkens 134 korrosion är radioaktiva och bildandet av dessa mäste därför dämpas. Å andra sidan är produkterna av korrosionen av arken av zirkaloy 133 väldigt lite radioaktiva. Även om hafniumarken 134 har högt korrosionsmotstånd, bildas korrosionsprodukter på hafniumarket 134 under tiden hafniumarket 134 används i vatten med hög temperatur under lång tid. Det är känt att korrosionsprodukter fäller ut från hafniumarket 134 på grund av vissa orsaker.

Korrosionsprodukterna är radioaktiva. En huvudsaklig nuklid bland korrosionsprodukterna är Hfm, vars halveringstid är 43 dagar och som avger gammastrålning med relativt låg energi, (482, 346 eller 133 keV). En mindre mängd Tam, vars halveringstid är 111 dagar och som avger 1.2 MeV gammastrålning, bildas också.

Vattenkvalitén hos den aktuella BWR är avsevärt förbättrad jämfört med motsvarande hos vanliga BWR. Eftersom radioaktiviteten hos vattnet i den aktuella BWR är extremt låg, kan den låga radioaktiviteten av Hfm mätas. Även om inga miljöskador som orsakas av Html har bekräftats eftersom dess halveringstid är relativt kort, står det klart att radioaktiviteten i kärnreaktorbyggnader måste minskas. l denna utföringsfcrm är därför hafniumarkets 134 yttre yta täckt av arket av zirkaloy 133 och den inre ytan är polerad för åstadkommande av mindre ojämnheter.

Styrstavens 111 yttre ytor är slipade med kanallådor av zirkaloy av bränslekonstruktionerna som är motstående styrstaven 111 på grund av styrstavens 111 rörelser, så att korrosionsprodukter fäller ut från dess yttre yta. Arken av zirkaloy 133 är därför belägna vid dess yttre ytor. Korrosions- produkterna som finns på hafniumarkens 134 inre ytor kan fällas ut som en följd av åverkan som orsakats av snabbstopp, jordbävning eller liknande för kontaminering av kylvattnet i en kärnreaktor genom vattenkanaler. Därför är dess inre ytor polerade.

Arken av zirkaloy 133 och hafniumarken 134 ärtillverkade av processer som skiljer sig från motsvarande för tillverkning av de neutron- absorberande plattorna 135, fäststavarna 137 och hafniumstavarna 128 på grund av kristallkornens karakteristik i arken av zirkaloy 133 och hafnium- arken 134, och de har därför olika strålningsväxning jämfört med de neutron- absorberande plattorna 135, fäststavarna 137 och hafniumstavarna 128. En Ul C45 EÜ 26 ökning av strålningsdosen kan orsaka en negativ påverkan på styrstavens 111 skick. l denna utföringsform vidtas olika åtgärder mot den negativa påverkan.

Särskilt är vingarna 124 och fäststavarna 137 glidbara. Vingarnas 124 främre partier är fästa tili framändskonstruktionsdelen 121 genom svetsning (andra tekniker såsom stiftning kan användas) och dess bakre partier är glidbart belägna mitt emellan slutändskonstruktionsdelens 122 tunna partier.

Hafniumstavarna 128 är korta och centrumpartier hos dessa är stiftade med nitarna 129. Hafniumstavarna 128 är fästa till de neutronabsorberande plattorna 135 med nitarna 129 och de övre och undre ändpartierna hos hafniumstavarna 128 kan expandera eller krympa fritt.

Fästkorset 123 och nitarna 132 som är belägna på sidan av centrum- axeln 23a är korta, och de har därför inga problem som hänför sig till expansion eller krympning av vingarna. Om små skillnader orsakas av expansion eller krympning av vingarna 124, kan ett problem som uppstår på grund av de små skillnaderna lösas på ett sådant sätt att små utrymmen bildas eller att rotation tillämpas.

Vingarna 124 och fäststavarna 137 kan glida från slutändskon~ struktionsdelen 122 mot framändskonstruktionsdelen 121 eller kan expandera eller dra ihop sig längsgående. Vingarna 124 kan innefatta U-formade sammansatta absorberande plattor istället för hafniumstavarna 128.

[Elfte utföringsformen] Fig. 13A är en planvy av en styrstav 111 enligt en elfte utföringsform av föreliggande uppfinning. Fig. 13B är en annan planvy av styrstaven 111. Fig. 13C är en sektionsvy av styrstaven 111 som ärtagen längs linjen C21-C21 i fig. 13A. Fig. 13D är en sidovy av en av de neutronabsorberande plattorna 135 som var och en används för att bilda en vinge. Fig. 14A är en sektionsvy av den neutronabsorberande plattan 135 som är tagen längs linjen A2-A2 i fig. 13C. Fig. 14B är en sektionsvy av den neutronabsorberande plattan 135 som är tagen längs linjen B2-B2 ifig. 13C. Fig. 140 är en sektionsvy av den neutronabsorberande plattan 135 som är tagen längs linjen C22-C22 i fig. 13C. 27 l denna utföringsform innefattar den neutronabsorberande plattan 135 (den sammansatta absorberande plattan) ett första ark av zirkaloy 133a, ett andra ark av zirkaloy 133b, och ett hafniumark 134 som är beläget mitt emellan dessa. Samma delar som beskrivits i den tionde utföringsforrnen kommer inte att beskrivas här i detalj.

Med hänvisning till fig. 13A och 13B har styrstaven 111 en korsforrnad planvy och den innefattar vingar 124. Med hänvisning till tig. 13C sträcker sig en första fäststav 137a och en andra fäststav 137b genom varje vinge 124.

Vingens 124 främre ände ärfäst till en framändskonstruktionsdel 121.

Vingen 124 har ett smalt utrymme som är beläget i närheten av den neutron- absorberande plattans 135 främre ände och som är stiftad med nitar 132. Ett bakre parti hos den första fäststaven 137a och ett bakre parti hos den andra fäststaven 137b är passade i ett första urtag 142a och ett motsvarande andra urtag 142b, som är belägna i ett tunt parti hos slutändskonstruktlonsdelen 122, det tunna partiet är beläget mitt emellan vingarnas 124 partier. De bakre partierna hos den första och den andra fäststaven 137a och 147b kan glida så att skillnader i strålningsväxning mellan Vingen 124 och den första och den andra fäststaven 137a och 137b kan absorberas.

Den första fäststaven 137a är belägen på vingspetssidan och är tillverkad av hafnium så att den har goda neutronabsorberande egenskaper.

Den andra fäststaven 137b är belägen nära centrumaxeln och är tillverkad av zlrkonium så att den neutronabsorberande effekten på grund av borttagning av vatten är något dämpad.

Såsom visas i fig. 13D är den neutronabsorberande plattan 135 böjd längs den streckade linjen O så att den väsentligen är L-formad i en planvy.

Den böjda neutronabsorberande plattan 135 bildar ytor de två intilliggande vingarna 124 som indikeras av den imaginära linjen (D) ifig. 13B (det vill säga att fyra av de neutronabsorberande plattorna 135 bildar yttre ytor hos styrstaven 111).

En av vingarna 124 som är gjorda av de neutronabsorberande plattorna 135 har en sluten konstruktion i vilken ândpartier 1350 av två av de neutronabsorberande plattorna 135 är böjda så att de är motstående till 28 varandra och fästa till varandra med ett svetsparti 150 såsom visas i fig. 14A, 14B och 14C.

Såsom visas ifrg. 13C har varje neutronabsorberande platta 135 ett första parti 143, ett andra parti 144, ett tredje parti 145 och ett fjärde parti 146.

Det första partiet 143 sträcker sig från den främre änden av den neutron- absorberande plattan 135 (det är känt att det inte uppstår några problem om reaktivitetsvärdet minskas till en viss utsträckning, eftersom längden av det första partiet 143 är ungefär 15 till 16 cm). Det andra partiet 144 sträcker sig från den bakre änden av den neutronabsorberande plattan 135, har en längd som är lika med hälften (1/2) av längden hos den neutronabsorberande plattan 135 och är relativt mycket avsmalnad från centrumaxeln så att den har en smal bredd. Det tredje partiet 145 sträcker sig från det första partiet 143, har en längd som är lika med skillnaden som erhålls genom att subtrahera det första partiets längd från en fjärdedel (1/4) av den neutronabsorberande plattans 135 längd och är inte avsmalnad eftersom det tredje partiet 145 är det viktigaste med avseende på reaktivitesvärde. Det fjärde partiet 146 sträcker sig från det fjärde partiet 145 till det andra partiet 144 och är något avsmalnat eftersom det fjärde partiet 146 behöver ha en god balans mellan reaktivitetsvärde och åtgärder mot bladhistorik.

Den neutronabsorberande plattan 135 visas i fig. 13D i sin helhet. Den neutronabsorberande plattan 135 har en övre skåra 151 som är belägen vid dess främre ände (den övre änden i fig. 13D), har en stor bredd och även en undre skåra 151a. Den övre skåran 151 motsvarar det första partiet 143 som visas i fig. 13C och den undre skåran 151a motsvarar det andra, tredje och fjärde partiet 144, 145 och 146 som visas i fig. 13C. Denna konfiguration används som åtgärd mot bladhistorik eftersom inget reaktivitetsvärde krävs,.

Ett fästkors som ej visas är fäst till partier hos vingarna 124 som är belägna nära styrstavens 111 centrumaxel.

Nitar 132 som verkar som delar för förhindrande av vingarna 124 från att öppnas kan anordnas såsom krävs. De neutronabsorberande plattornas 135 ändpartier 1350, såsom de som beskrivits i den första utföringsformen, är fästa till svetspartierna 150 på ett sådant sätt att ändpartierna 135c är böjda så att införsel eller borttagande av styrstaven 111 inte förhindras. Vingarnas 5323 155 29 124 främre ändar är fästa till framändskonstruktionsdelen 121 och dess bakre ändar är fästa till slutändskonstruktionsdelen 122.

Den första fäststaven 137a är belägen på vingspetssida och är tillverkad av hafnium så att den har goda neutronabsorberande egenskaper.

Den andra fäststaven 137b är belägen i närheten av centrumaxeln och är tillverkad av zirkonium så att den neutronabsorberande effekten på grund av borttagning av vatten dämpas något. l denna utföringsform uppnås samma fördelar som de som beskrivits i den tionde utföringsformen. Det första och det andra arket av zirkaloy 133a och 133b har likformig bredd och kan ha en olikforrnig bredd beroende på konstruktionsförhållanden. Detta kan tillämpas påföljande utföringsformer.

[Tolfte utföringsformen] Fig. 15 är en vertikalsektionsvy av en av vingarna 124 som är inne- fattad i en styrstav enligt en tolfte utföringsforrn av föreliggande uppfinning.

Fig. 16A är en sektionsvy av vingen 124 som är tagen längs linjen A3-A3 i fig.15. Fig. 1GB är en sektionsvy av vingen 124 som är tagen längs linjen B3- B3 i fig. 15. Fig. 16C är en sektionsvy av vingen 124 som är tagen längs linjen C3-C3 ifig. 15.

Styrstaven i denna utföringsform har en konstruktion som är liknande konstruktionen hos den elfte utföringsformen, men bägge styrstavama skiljer sig från varandra i det att en enskild glidbar fäststav 137 är belägen i närheten av vingens 124 sidoände, och vingens 124 konstruktion skiljer sig från motsvarande hos vingarna 124 hos styrstaven 111 i den elfte utförings- formen.

Med hänvisning till fig. 15 innefattar vingen 124 en neutronabsorb- erande platta 135 som absorptionsplatta. Den neutronabsorberande plattan 135 har ett första parti 143, ett andra parti 144 och ett tredje parti. Det första partiet 143 sträcker sig från den främre änden av den neutronabsorberande plattan 135 och har en längd som är lika med en tjugofärdedel (1/24) av den neutronabsorberande plattans längd. Det andra partiet 144 sträcker sig från den bakre änden av den neutronabsorberande plattan 135 och har en längd som är lika med hälften (1/2) av längden hos den neutronabsorberande plattan 135. Det första partiet 143 och det andra partiet 144 är konfigurerade 533 155 som två till varandra motstående ark. Det tredje partiet sträcker sig från det första partiet 143 och har en längd som är lika med skillnaden som erhålls genom att subtrahera det första partiets längd från hälften (1/2) av den neutronabsorberande plattans 135 längd. Den neutronabsorberande plattan 135, och såsom vad som beskrivits i den elfte utföringsformen, är böjd till en L-form för att bilda vingen 124. Den yttre ytan av den neutronabsorberande plattan 135 är täckt med zirkaloy och den inre ytan är polerad för minskning av den effektiva ytan. Den neutronabsorberande plattans 135 korrosionsyta kan därför minskas. l denna utföringsform finns ingen beläggning av zirkaloy som tar bort fällavatten på den neutronabsorberande plattans 135 inre yta. Denna konfiguration är lämplig för tunna styrstavar som måste innefatta tunna vingar. Ett flertal korta distansorgan 152 är belägna i närheten av styrstavens centrumaxel. Centrala partier hos distansorganen 152 är fästa till ett fästkors 123 medelst nitar 129.

Med hänvisning till fig. 16A, 168 och 16C har vingen 124 ett yttre ändparti 153 som är böjt med en relativt stor vinkel. Det yttre ändpartiet 153 är fäst till den neutronabsorberande plattan 135 genom ett svetsparti 139 som är beläget däremellan. Ett parti hos vingen 124 som är beläget i närheten av styrstavens centrumaxel är fäst medelst nitarna 129.

Distansorganen 152 är tillverkade av hafnium så att de har en liten vikt när reaktivitetsvärde i första hand önskas. Distansorganen 152 är tillverkade av zirkaloy när bladhistorik i första hand önskas. Distansorganen 152 är alternerat anordnade i styrstavens axiella riktning så att de delvis överlappar varandra. Detta beror på att distansorganen 152 är korta och att böjhållfas- theten hos gränserna mellan distansorganen 152 förhindras från att minskas. l denna utföringsform är andra delar och fördelar väsentligen samma som de som beskrivits i den tionde eller elfte utföringsforrnen.

[Trettonde utföringsforrnen] Fig. 17 är en vertikalsektionsvy av en av vingarna 124 som är inne- fattad i en styrstav enligt en trettonde utföringsform av föreliggande uppfinning. Fig. 18A är en sektionsvy av vingen 124 som är tagen längs linjen A4-A4 ifig.17. Fig. 18B är en sektionsvy av vingen 124 som är tagen längs 533 'P55 31 linjen B4~B4 i fig. 17. Fig. 180 är en sektionsvy av vingen 124 som är tagen längs linjen C4-C4 i fig. 17.

Konstruktionen hos styrstaven i denna utföringsform är liknande motsvarande hos styrstaven i den tolfte utföringsforrnen. Den yttre ytan hos hafniumarket som är innefattat i den neutronabsorberande plattan 135 i den tolfte utföringsforrnen är täckt av arket av zirkaloy. Varje neutronabsorb- erande platta 135 som är en sammansatt absorptionsplatta och som är innefattad i styrstaven i den trettonde utföringsfonnen innefattar ark av zirkaloy 133 och ett hafniumark 134 som är beläget emellan dessa.

Konfigurationen i denna utföringsform är lämplig för styrstavar i vilka områden med fällavatten mellan absorptionsplattorna 135 kan hållas inom ett önskat intervall och den är särskilt lämplig för tjocka styrstavar. Andra delar och fördelar är väsentligen samma som de som beskrivits i den tolfte utföringsformen, och de kommer därför ej att beskrivas.

[Fjortonde utföringstormen] Fig. 19 är en vertikalsektionsvy av en av vingarna 124 som är innefattad i en styrstav enligt en fjortonde utföringsform av föreliggande uppfinning. Fig. 20A är en sektionsvy av vingen 124 som är tagen längs linjen A5-A5 i fig.19. Fig. 20B är en sektionsvy av vingen 124 som är tagen längs linjen B5-B5 ifig. 19. Fig. 20C är en sektionsvy av vingen 124 som är tagen längs linjen C5-C5 ifig. 19.

Med hänvisning till fig. 19 har ett undre ändparti hos vingen 124 väsentligen samma storlek och konstruktion som ett motsvarande ändparti.

De övre och undre ändpartierna hos vingen 124 måste inte ha samma storlek och konstruktion och kan ha olika storlek och konstruktion. De optimala stor- lekarna hos de övre och undre ändpartierna hos vingen 124 kan utformas.

Med hänvisning till fig, 19, 20A, 20B och 20C är styrstavens 111 tvär- sektion korsformad och det är ingen signifikant skillnad i konstruktionen hos styrstaven 111 i denna utföringsforrn och motsvarande hos de ovan nämnda utföringsformerna. Därför kommer inte fig. 19, 20A, 20B och 20C att beskrivas här i detalj. 32 Denna utföringsform fokuserar på ett sätt att tillverka styrstaven 111 och åtgärder mot bladhistorik med avseende på styrstavens 111 transversella tvärsektionskonstruktion.

Fig. 21 är en utvecklad vy av ett hafniumark som innefattas i styrstaven 111 och visar konfigurationen hos ett material 161 med fyra delar för tillverkning av styrstaven 111. Materialet 161 är en sammansatt absorptions- platta och innefattar hafniumarket som är täckt med zikaloy. Med hänvisning till fig. 21 har materialet 161 inte böjts till en korsform men har stansats.

Materialet 161 innefattar fyra sammansatta absorptionsplattdelar162a till 162d som har samma form som motsvarande hos de neutronabsorber- ande plattorna 135 som visas i fig. 13D som beskrivits med hänvisning till den tionde uttöringsfcrmen och som är sammansatta absorptionsplattor. De sammansatta absorptionsplattdelarna 162a till 162d har skåror 164 och 165 som har samma forrn som skåroma som finns i den neutronabsorberande plattan 135 som indikeras av den brutna linjen i fig. 19. De sammansatta absorptionsplattdelarna 162a till 162d har vikningslinjer 171 a till 171h.

Materialet 161 är dalvikt med en rät vinkel längs vikningslinjerna 171a, 171c, 171e och 171g, passerar genom skårorna 164 och 165 och är bergvikt med en rät vinkel längs vikningslinjerna 171b, 171d, 171f och 171h och passerar genom områden mellan skårorna 164 och 165.

Detta tillåter materialet 161 att ha en varierad form med bergpartier och dalpartier. Det resulterande materialet 161 är vidare vikt, varvid styrstaven 111 vars tvärsektion är korsformad kan utformas.

Med hänvisning till fig. 21 har de respektive vänstra och högra sammansatta absorptionsplattdelarna 162a till 162d olika bredd. Detta tillåter svetspartierna hos det slutligen konstruerade materialet 161 att inte vara belägna vid ett ändparti hos någon av vingarna 124 utan att vara beläget vid ett motsvarande platt parti. Svetspartierna är svetsade till varandra, varvid funktionsduglighet och hållfasthetsegenskaper kan förbättras.

Fig. 22 visar en huvudsakligt parti av materialet 161 som visas ifig. 21.

Med hänvisning till fig. 22 har materialet 161, vilket används för att tillverka styrstaven 111, en längd om ungefär 3,6 m och en bredd om ungefär 1 m.

Om materialets 161 storlek är för stor för att tillverka styrstaven 111, kan de 1.31 IZIJ l' Cl 33 sammansatta absorptionsplattorna 135 som är förberedda genom skärning av materialet 161 längs linjen som förbinder centrum hos linjen o-o med motsvarande hos linjen ß-ß i fig. 21 svetsas till en del.

Anledningen till att materialet 161 skärs längs linjen som förbinder centrum hos linjen a-o med motsvarande hos linjen ß-ß är för att undvika att svetspartierna är belägna vid de berg- eller dalvikta partierna hos den korsformade styrstaven 111. Linjen d-ß bestäms på basis av samma koncept som beskrivits ovan.

Den bakre änden hos en slutändskonstruktionsdel är belägen vid en position som representeras av den streckade linjen som finns i ett främre ändparti hos materialet 161 och den främre änden hos en slutändskonstruk- tionsdel är belägen vid en position som representeras av den streckade linjen i ett bakre ändparti hos materialet 161, Materialet 161 har ett första parti "c”, ett andra parti ”d”, och ett tredje parti ”e”. Det första partiet ”c” sträcker sig från den främre änden hos materialet 161 och har en längd som är lika med en tjugotjärdedel (1/24) av materialets 161 längd. Det andra partiet ”d” sträcker sig från det första partiet ”c” och har en längd som är lika med skillnaden som erhålls genom att subtrahera det första partiets ”c” längd från en fjärdedel (1/4) av materialets 161 längd. Det tredje partiet sträcker sig från materialets 161 bakre ände. Det första partiet ”c” har breda skåror som är belägna vid den dalvikta partierna. Det andra partiet ”d” har inga skåror. Det tredje partiet ”e” har breda skåror som är belägna vid de dalvikta partiema och har även smala skåror som sträcker sig från en position som skiljer sig från materialets 161 främre ände med ett avstånd som är lika med en fjärdedel (1/4) av materialets 161 längd till en position som skiljer sig från materialets 161 främre ände med ett avstånd som är lika med två fjärdedelar (2/4) av materialets 161 längd.

Skårorna ovan är borttagna från partiema som måste ha högt reaktivitetsvärde men de är anordnade i partier som kan ha något lägre reaktlvitetsvärde så att reaktivitetsvärdet och åtgärder mot bladhistorik är balanserade. Detta koncept är oföränderligt häri.

Behovet av det första partiet ”c” är lågt med avseende på reaktivitets- värde under nedstängning av en kärnreaktor. Det första partiet ”c” är inte 34 tillhandahålleti styrstaven 111 iden tionde utföringsformen eftersom det första partiet ”c” är förmodat att påverka snabbstoppsegenskaper vid tidpunkten för införsel av styrstaven 111 iden första utföringsformen när införselhastigheten av styrstaven 111 i den första utföringsformen inte är hög.

Korta stavformade partier, som sträcker sig horisontellt, och som är omgivna av streckade linjer visar en vingfästande del, det vill säga ett fästkors för bevarandet av en korsform. Den vingfästande delen är inte fäst till materialet 161 när materialet 161 är plattformat men är fäst till materialet 161 efter att materialet 161 är vikt till en korsforrn.

Sättet i denna utföringsform kommer nu att beskrivas. l ett första steg bearbetas hafniumarket som är täckt med zirkaloy i förväg så att materialet 161 är utformat såsom visas i fig. 21 till 23, materialet 161 bergviks med en rät vinkel längs vikningslinjerna 171b, 171d, 171f och 171h, passerar genom områdena mellan skåroma 164 och 165, och bägge ändarna av materialet 161 som representeras av linjen d-ß svetsas ihop, varvid ett ej visat objekt vars tvärsektion är kvadratiskt formad bildas. l ett andra steg dalviks objektet med en rät vinkel längs vikningslinjerna 171a, 171e, 171e och 1719, och passerar genom skåroma 164 och 165. En svetslinje som motsvarar linjen o-ß är belägen mellan en av de bergvikta partierna och en av de dalvikta partierna. Detta är förmodligen på grund av att metallkristaller i svetspartierna återbildas av svetsningen och att närvaron av svetslinjen vid det berg- eller dalvikta partiet kan orsaka försämring av skicket på grund av strålning. l det andra steget viks de bergvikta partierna vidare med en vinkel om 180 grader för att bilda yttre ändpartier hos vingarna 124 och de dalvikta partierna viks vidare med en vinkel om 90 grader för att bilda partier hos vingarna 124 som är belägna i närheten av styrstavens 111 centrumaxel.

Med hänvisning till fig. 23 stiftas yttre stavar, det vill säga korta hafniumstavar 128 som är vingändsförstärkningsdelar, till de bergvikta partierna. Fästkorsen 123 stiftas med hjälp av par av hål 174 som är belägna mellan fönster- formade hål (längsgående hål) som är intermittent anordnade i de dalvikta partierna i styrstavens 111 axiella riktning. Nitarna som används är tillverkade av zirkaloy eller hafnium. Styrstaven som visas i fig. 19 och 20 erhålls. if] .ES-tå 'E55 Avståndet mellan linjen o-o och linjen ß-ß som visas i fig. 21 måste vara 3 m eller längre, och längden hos linjen o-a är vanligen ungefär 1 m.

Styrstaven 111 kan därför tillverkas så att dess längd överstiger 3 m så att ett flertal neutronabsorberande plattor 135 kan förberedas, bearbetas som visas i fig. 21, och därefter svetsas till varandra i deras axiella riktning. I detta fallet kan samma nukleida egenskaper (bladhistorikförbättrande egenskaper) erhållas såsom beskrivits i den tolfte eller trettonde utföringsforrnen på ett sådant sätt att hål som är anordnade i dalvikta partier varieras med avseende på storlek i styrstavens axiella riktning (de hål som är belägna närmre styr- stavens 111 bakre ände har större storlek i vingändsriktningen). Hafniumarket kan ersättas med ett ark av hafnium-zirkoniumlegering.

[Femtonde utföringsformen] Fig. 24 är en sektionsvy av en av vingarna 124 som är innefattad i en styrstav enligt en femtonde utföringsform av föreliggande uppfinning. Fig. 25A är en sektionsvy av vingen 124 som är tagen längs linjen A6-A6 ifig. 24. Fig. 25B är en sektionsvy av vingen 124 som är tagen längs linjen 86-56 i fig. 24.

Fig. 25C är en sektionsvy av vingen 124 som är tagen längs linjen C6-C6 i tig. 24.

Denna utföringsforrn fokuserar på ett sätt att tillverka styrstaven och på åtgärder mot bladhistorik med avseende på styrstavens transversella tvär- sektionskonstruktion. Sättet i denna utföringsform är enklare än motsvarande som beskrivits med hänvisning till fig. 19 till 23.

Fig. 24 och 25A till 25C är väsentligen samma som fig. 19 och 20A till 200 och kommer därför inte att beskrivas häri. l denna utföringsform tillhandahålls längsgående hål i vikta partier, par med smala hål för fästande av ett fästkors tillhandahålls mellan de längs- gående hålen, och de vikta partierna dalviks. Bergvikta partier bildas slutligen i vingarnas 124 ändar. Korta hafniumstavar 128 fästs till de bergvikta partierna med nitar 129 som är tillverkade av zirkaloy eller hafnium och som är införda i passningshål.

I denna utföringsforrn är vingarnas 124 bredd vanligen 50 cm eller mindre och de kan därför tillverkas separat. Vingarna 124 kan tillverkas från ett enstaka material om vingarnas 124 längd överstiger 3 m. Hål som är 533 '255 36 belägna i närheten av styrstavens bakre ände expanderar företrädesvis mot vingändarna såsom de som beskrivits i ovan utföringsformer.

[Sextonde utföringsformen] Fig. 26 är en sektionsvy av en av vingarna 124 som är innefattad i en styrstav enligt en sextonde utföringsforrn av föreliggande uppfinníng för kärnreaktorer. Fig. 27A är en sektionsvy av vingen 124 som är tagen längs linjen A7-A7 i fig. 26. Fig. 27B är en sektionsvy av vingen 124 som är tagen längs linjen B7-B7 i fig. 26. Fig. 27C är en sektionsvy av vingen 124 som är tagen längs linjen C7-C7 i fig. 26.

Denna styrstav har väsentligen samma konstruktion som styrstaven i den femtonde utföringsformen. Såsom visas i fig. 26 tillhandahålls i denna utföringsform en beläggning av zirkaloy 133a på en yta hos varje hafniumark 134, en annan yta hos hafniumarket 134 som är motstående beläggningen av zirkaloy 133a poleras för minskning av den effektiva ytan, hafniumarket 134 rullas till en cylindrisk form så att beläggningen av zirkaloy 133a är belägen på utsidan, och ändpartier hos den rullade hafniumarket 134 svetsas därefter ihop med varandra, varvid en cylinder bildas. Cylindern pressas till ett tillplattat rör 181 såsom visas i denna figur.

Tre olika cylindrar med olika diametrar förbereds och formas till de tillplattade rören 181 såsom visas i fig. 27A, 27B eller 27C. En skåra som passar över ett fästkors 123 tillhandahålls i ett parti av det tillplattade röret 181 som är beläget nära styrstavens centrumaxel. Sidopartiet av centrum- axeln hos det tillplattade röret är fäst till korta avskiljare 152 som är fästa till den sammansatta absorptionsplattan.

Avståndet mellan motsvarande centrumaxel och ett första parti hos varje tillplattat rör 181 är stort såsom visas i fig. 27A, det första partiet sträcker sig från det tillplattade rörets 181 främre ände och vars längd är lika med en tjugofjärdedel (1/24) av det tillplattade rörets 181 längd. Avståndet mellan motsvarande centrumaxel och ett andra parti hos det tillplattade röret 181 är också stort, det andra partiet sträcker sig från det tillplattade rörets 181 bakre ände ooh vars längd är lika med hälften (1/2) av det tillplattade rörets 181 längd. Avståndet mellan motsvarande centrumaxel och ett tredje parti hos det tillplattade röret 181 är minst såsom visas i fig. 27A, det tredje partiet lÉJfl _: m llfl 53:: 37 sträcker sig från det första partiet och vars längd är lika med en fjärdedel (1/4) av det tillplattade rörets 181 längd. Såsom visas i fig. 27C är avståndet mellan motsvarande centrumaxel och ett fjärde parti hos det tillplattade röret 181 mellan vad som visas i fig. 27A och vad som visas i fig. 27B, det fjärde partiet sträcker sig från det tredje partiet.

Denna konstruktion är fastställd på basis av samma koncept som beskrivits i ovan utföringsformer.

[Sjuttonde utföringsformenj Fig. 28A är en vertikalsektionsvy av ett främre parti (ett övre parti) av en av vingarna 124 som är innefattad i en styrstav enligt en sjuttonde utföringsform av föreliggande uppfinning för kärnreaktorer. Fig. 28B år en sektionsvy av vingen 124 som är tagen längs linjen B8-B8 i fig. 28A. Fig. 29A är en vertikalsektionsvy av ett bakre parti (ett undre parti) av vingen 124. Fig. 29B är en sektionsvy av vingen 124 som är tagen längs linjen B9-B9 i fig. 29A. l denna utföringsform har styrstaven väsentligen samma konstruktion som vad som beskrivits i den sextonde utföringsformen förutom att avståndet mellan styrstavens centrumaxel och ett främre parti hos den sammansatta absorptionsplattan 135 skiljer sig från mellan motsvarande centrumaxel och motsvarande främre parti. l den övre halvan av vingen 124 är, med hänvisning till fig. 28A och 28B, korta hafniumstavar 137 fästa till ett yttre ändparti hos vingen 124 medelst nitarna 132 som är belägna i närheten av hafniumstavarnas 137 centrum. Korta distansorgan 191 som är tillverkade av hafnium är fästa till partier hos vingen 124 med nitama 132, partiet är beläget i närheten av styrstavens centrumaxel. Varje parti av fästkorset 123 är fäst mellan distans- organen 191 i nära anslutning till varandra i styrstavens axiella riktning med en eller tre av nitarna 132.

För att lösa ett problem som orsakas av skillnaden i strålningsväxning, kan företrädesvis en av nitarna 132 användas i några fall. Tre av nitarna 132 kan användas för att lösa problemet om ett lämpligt avstånd är bildat.

Med hänvisning till fig. 29A och 298 har styrstaven väsentligen samma konstruktion som vad som beskrivits iden sjuttonde utföringsformen förutom 533 155 38 det att avståndet mellan styrstavens centrumaxel och det främre partiet hos den sammansatta absorptionsplattan 135 skiljer sig från mellan motsvarande centrumaxel och motsvarande främre parti. I vingens 124 undre halva är de korta hafniumstavarna 137 fästa till ett yttre ändparti hos vingen 124 medelst nitarna 132 som är belägna nära hafniumstavarnas 137 centrum. Korta distansorgan av zirkaloy 191 är fästa till partier hos vingarna med nitama 132, partiet är anordnat i närheten av styrstavens centrumaxel. Varje parti av fästkorset 123 är fäst mellan distansorganen av zirkaloy 191 som är intilliggande varandra i styrstavens axiella riktning med en eller tre av nitarna 132.

För att lösa ett problem som orsakas av skillnaden i strålningsväxning, kan företrädesvis en av nitarna 132 användas i några fall. Tre av nitama 132 kan användas för att lösa problemet om ett lämpligt avstånd är bildat.

Claims (24)

10 15 20 25 30 1533 155 39 PATENTKRAV

1. Styrstav (111, 15) för kärnreaktorer innefattande en neutron- absorbator (16) av en sammansatt del (22, 23) som innefattar en platta av hafnium (20) och minst en platta av zirkonium (21) som är förbunden till plattan av hafnium (20), k ä n n e t e c k n a d a v a t t neutron- absorbatorns (16) horisontella tvärsektion är korsformad och plattan av zirkonium (21) är belägen på en yta hos neutronabsorbatorn (16) som äri kontakt med reaktorvattnet.

2. Styrstav (11 1 , 15) enligt kravet 1, vidare innefattande vingar (2, 124) som är fästa med fästorgan (26) i en tjockleksriktning hos varje vinge (2, 124), varvid fästorganen (26) är belägna vid positioner i närheten av vingarnas baser och anordnade i en längsgående riktning.

3. Styrstav (111, 15) enligt kravet 1, vidare innefattande vingar (2, 124) som är fästa med fästorgan (27) i en riktning över basen i 45 graders vinkel med den längsgående axeln hos varje vinge (2, 124), varvid fästorganen (27) är belägna vid positioner som är anordnade i styrstavens (111, 15) längs- gående riktning och belägna vid baserna hos till varandra motstående vingar (2, 124).

4. Styrstav (111, 15) enligt något av kraven 2 eller 3, vidare innefattande en slutändskonstruktionsdel (5) och en framändskonstruktions- del (4) innefattande ett handtag (3), varvid vingarna (2, 124) är bildade av den sammansatta delen (22, 23) så att en korsform åstadkommas och att framändskonstruktionsdelen (4) är fäst vid vingarnas (2, 124) övre partier med fästorganen (28), eller att slutändskonstruktionsdelen (5) år fäst vid vingarnas undre partier med fästorganen.

5. Styrstav (111, 15) enligt kravet 4, varvid framändskonstruktionsdelen (4) är bildad av den sammansatta delen (22, 23). 10 15 20 25 30 533 '255 40

6. Sätt att tillverka en styrstav (111, 15) innefattande en neutron- absorbator (16) av en sammansatt del (22, 23) som innefattar en platta av hafnium (20) och minst en platta av zirkonium (21) som är förbunden till plattan av hafnium(20) , varvid neutronabsorbatorn (16) har en korsform i ett horisontellt tvärsnitt, vilket sätt innefattar stegen att: utforma den sammansatta delen (22, 23) så att den sammansatta delen (22, 23) har en rektangulär ihålig form och så att plattan av zirkonium (21) är belägen utanför plattan av hafnium (20), bilda ett rektangulärt rör genom att svetsa ihop den sammansatta delens (22, 23) bägge ändpartier till varandra, vilka ändpartier är anordnade i en längsgående riktning hos den sammansatta delen (22, 23), och fonha det rektangulära röret så att det rektangulära rörets horisontella tvärsektion blir korsformat.

7. Sätt enligt kravet 6, vidare innefattande steget att anordna fästorgan (26) för fästning i en tjockleksriktning hos varje vinge (2, 124) hos neutron- absorbatorn (16) vid positioner som är i närheten av vingarnas (2, 124) baser och anordnade i en längsgående riktning för förhindrande av vridning av ett rör vars horisontella tvärsektion är korsforrnad.

8. Sätt enligt kravet 6, vidare innefattande steget att anordna fästorgan (27) för fästning i en riktning över basen i 45 graders vinkel med den längsgående axeln hos varje vinge (2, 124) vid positioner som är anordnade i en längsgående riktning och belägna vid baserna hos till varandra mot- stående vingar (2, 124) för förhindrande av vridning av ett rör vars horisontella tvärsektion är korsforrnad.

9. Styrstav (111, 15) för kärnreaktorer innefattande fyra vingar (2, 124) som innefattar neutronabsorbatorer (16) som innehåller hafnium, en framändskonstruktionsdel (4) vars horisontella tvärsektion är kors- formad och som innefattar fästen som är fästa vid vingarnas (2, 124) främre ändar, och 10 15 20 25 30 iii ÉÜ ffll 41 en slutändskonstruktionsdel (5) vars horisontella tvärsektion är kors- formad och som innefattar fästen som är fästa vid vingarnas (2, 124) bakre ändan varvid de fyra vingarna (2, 124) är fästa vid en vingfästdel som innefattar en korsformad centrumaxel (123a) för bildande av en korsform på sådant sätt att vingarna (2, 124) är belägna på avstånd från varandra med förutbestämda intervall, åtminstone framändskonstruktionsdelen (4) och vingfästdelen är tillverkade av en zirkonlumlegering som innehåller hafnium vars hafniumhalt är högre än eller lika med halten i naturliga sammansättningar, vingarna (2, 124) har huvudpartier som innefattar neutron- absorberande plattor (135) med neutronabsorberande partier som är tillverkade av en hafnium-zirkoniumlegering och varje vinge innefattar en utvändig yta som är motstående ett bränsleaggregat och vid vilken en sammansatt del av hafnium och zirkaloyär belägen, varvid hafnium täcks av zirkaloy, de neutronabsorberande plattorna (135) är motstående varandra på sådant sätt att fällutrymmen (25), vari finns reaktorvatten, är belägna mellan de neutronabsorberande plattorna (135), och tjockleken hos varje neutronabsorberande platta (135) är väsentligen likforrnig i en riktning i vilken styrstaven (111, 15) införs eller dras ut.

10. Styrstav (111, 15) enligt kravet 9, vidare innefattande fäststavar (137) som är belägna i vingarna (2, 124) för förbindning av framänds- konstruktlonsdelen (4) med slutändskonstruktionsdelen (5), varvid de neutronabsorberande plattorna (135) är monterade i vlngama (2, 124) för glidning från vingarnas främre ändar mot vingamas bakre ändar, eller från vingarnas bakre ändar mot vingarnas främre ändar.

11. Styrstav (111, 15) enligt kravet 10, varvid fäststavarna (137) är tillverkade av hafnium. 10 15 20 25 30 533 155 42

12. Styrstav (111, 15) enligt kravet 9, vidare innefattande vingänds- förstärkningsdelar (128) vilka är belägna i fällutrymmena mellan de neutron- absorberande plattorna och vilka glider i styrstavens (111, 15) axiella riktning.

13. Styrstav (111, 15) enligt kravet 12, varvid vingändsförstärknings- delarna (128) är tillverkade av hafnium.

14. Styrstav (111, 15) enligt kravet 9, varvid varje neutron- absorberande parti har ett första parti som sträcker sig från det neutron- absorberande partiets främre ände och vars längd är lika med 1/24 till 2/24 av det neutronabsorberande partiets längd, ett andra parti som sträcker sig från det första partiet och vars längd är lika med en skillnad som erhålls genom att subtrahera det första partiets längd från 1/4 till 1/2 av det neutronabsorb- erande partiets längd, och ett tredje parti som sträcker sig från det neutron- absorberande partiets bakre ände, varvid det andra partiets bredd är större än det tredje partiets bredd, och en yttre ände hos varje vinges främre parti är inriktad i linje med den hos vingens (2, 124) bakre parti.

15. Styrstav (111, 15) enligt kravet 14, varvid det första partiets bredd är mindre än det andra partiets bredd.

16. Styrstav (111, 15) enligt kravet 9, vidare innefattande ett sammansatt hafnium-zirkaloy-material och korta smala hafniumstavar, varvid det sammansatta hafnium-zirkaIcy-materialet är vikt upprepade gånger i berg och dalar för åstadkommande av bergvikta och dalvikta partier vilka är anordnade med lika intervaller och vilka sträcker sig parallellt med varandra, varvid de dalvikta partierna är bringade nära varandra så att det vikta sammansatta hafnium-zirkaloy-materialets horisontella tvärsektion är korsformad, och att hafniumstavarna är anordnade i ändpartierna hos vingarna i form av distansorgan.

17. Styrstav (111, 15) enligt kravet 16, vidare innefattande ett fästkors (123) utformat av zirkaloy, varvid de dalvikta partierna delvis har längsgående 10 15 20 25 30 lf! C-Ü få 43 hål som är regelbundet och intermittent anordnade i den axiella riktningen och partier hos fästkorset (123) är anordnade ovanför och under de längsgående hålen för bevarande av korsformen och förförbättring av den mekaniska hållfastheten.

18. Styrstav (111, 15) enligt kravet 9, vidare innefattande korta smala hafniumstavar (128) som verkar som distansorgan, varvid de fyra samman- satta hafnium-zirkaloy-delarna (133, 134) är böjda för åstadkommande av en L-form, varvid böjda partier hos de sammansatta hafnium-zirkaloy-delarna (133, 134) är bringade nära varandra så att de inriktas mot en korsforms centrum, och hafniumstavarna är fästa vid ändpartierna av de böjda sammansatta hafnium-zirkaloy-delarna (133, 134).

19. Styrstav (111, 15) enligt kravet 18, vidare innefattande ett fästkors (123) gjort av zirkaloy, varvid de böjda partierna delvis har längsgående hål som är regelbundet och interrnittent anordnade i den axiella riktningen och partier av fästkorset är anordnade ovanför och under de längsgående hålen för bevarande av korsformen och för förbättring av den mekaniska håll- fastheten.

20. Styrstav (111, 15) enligt kravet 9, varvid varje vinge (2, 124) är utformad så att två av de sammansatta hafnium-zirkaloy-delarna (133, 134) är motstående till varandra med ett utrymme däremellan och distansorgan för bevarande av utrymmen är fästa vid bägge ändarna av de sammansatta hanfium-zirkaloy-delarna (133, 134) i en införande eller utdragande riktning och en vinkelrät riktning, och de fyra vingarna (2, 124) är fästa vid ett fästkors som innefattar en korsformad centrumaxel (123a) för bildande av en korsform på ett sådant sätt att vingarna (2, 124) är belägna på avstånd från varandra med förutbestämda intervall.

21. Styrstav (111, 15) enligt kravet 9, varvid varje vinge (2, 124) är utformad så att en av de sammansatta hafnium-zirkaloy-delarna (133, 134) är böjd för åstadkommande av en U-form med ett utrymme, och ett flertal korta 10 15 20 25 30 533 155 44 distansorgan är fästa vid ändpartier hos den sammansatta hafnium-zirkaloy- delen (133, 134) som är belägen vid sidan nära en korsforrnad centrumaxel (123a) som är innefattad i ett fästkors (123), varvid fästkorset är beläget på avstånd från vingen (2. 124) vid ett förutbestämt avstånd i den axiella riktningen, och de fyra vingarna (2, 124) är fästa till varandra så att de bildar en korsform.

22. Styrstav (111, 15) enligt kravet 9, varvid varje vinge (2, 124) är utformad så att en av de sammansatta hafnium-zirkaloy-delarna (133, 134) är böjd för åstadkommande av en cylindrisk form, bägge ändpartierna hos den böjda sammansatta hafnium-zirkaloy-delen (133, 134) är fästa till varandra för bildandet av en cylinder, vilken därefter är pressad till ett tillplattat rör, och ett flertal korta distansorgan (152) är fästa vid utvändiga ändpartier och invändiga partier hos det tillplattade röret, varvid de invändiga partierna är belägna på sidan nära en korsforrnad centrumaxel (123a), vilken är innefattad i ett fästkors (123), och de fyra vingarna (2, 124) är fästa för bildande av en korsform så att fästkorset (123) är beläget på avstånd från vingarna (2, 124) vid ett förutbestämt avstånd.

23. Styrstav (111, 15) enligt kravet 9, varvid vingarna (2, 124) är fästa med delar, som är belägna i närheten av ändpartier hos den korsformade centrumaxeln (123a) för förhindrande av öppning av vingarna (2, 124).

24. Styrstav (111, 15) enligt kravet 9, varvid distansorganen (152), som är tillverkade av hafnium och som är belägna vid de utvändiga ändpartierna hos vingarna (2, 124), är korta stavar (128), och centrumpartier hos de korta stavarna (128) är fästa vid de sammansatta hafniumzirkaloy-delarna (133, 134).