SE533204C2 - Anordning för avlägsnande av partiklar av fast material från det i primärkretsen till en kärnreaktor cirkulerade kylmediet - Google Patents

Description

533 ZOffl 2 Detta syfte uppnås enligt uppfinningen med hjälp av en anordning med de i patentkrav 1 angivna kännetecknande dragen. i enlighet med dessa drag är anordningen vad gäller dess geometriska dimensioner och former så utformad att den istället för ett för kärnreaktorn ifråga utformat bränsleelement är anbringbar som ett sådant bränsleelement i ett tomt bränsleelementläge i kärnreaktorns reaktorkärna. Genom denna åtgärd ställes en filter- eller rengöringsanordning till förfogande, vilken är aktiv under ail normal drift på kärnreaktorn och vilken genom denna långa verksamma tid successivt och effektivt eliminerar partiklarna av fast material ur det cirkulerade kylmediet, d.v.s. separerar dessa från kylmedelflödet, genom att dessa under kärnkraftverkets drift lagras i anordningen.

Anordningen kan då inom ramen för normala service- och underhållsarbeten, t.ex. i slutet av en driftcykel, avlägsnas från reaktorkärnan som ett bränsleelement och rengöras. Efter att däri lagrade partiklar av fast material aviägsnats kan anordningen på nytt placeras i samma eller i ett annat tomt bränsleelementläge för att efter start av kärnreaktorn åter tas i bruk.

Alternativt är det också möjligt att ta hand om den kompletta anordningen som ett utbränt bränsleelement efter att densamma t.ex. använts under flera driftscykier.

Vid en särskilt för användning i en kokvattenreaktor lämpad anordning innefattar denna en i en längdriktning förlöpande bärstruktur, i vilken åtminstone en avskiljare, företrädesvis dock ett flertal av i längdriktningen efter varandra anordnade avskiljare är anbnngade.

Som avskiljare är därvid framförallt flödesavskiljare anordnade, vid vilka separering av kylmedium och partiklar av fast material åstadkommes genom tyngdkrafts- eller centrifugalkraftspåverkan, Genom användningen av en flödesavskiljare är konstruktiva utföranden möjliga, vilka trots lågt flödesmotstånd ger tillräcklig avskiijnings- eller separeringseffekt.

Vid bärstrukturen rör det sig om framförallt en ihålig låda. En dylik anordning är särskilt lämpad för användning i en kokvattenreaktor.

Enligt ett särskilt föredraget uppfinningsutförande är som avskiljare en med en inloppsöppning för kylmedlet försedd, i bärstrukturen anbringbar insats anordnad, vilken uppvisar en anordning för avledning av kylmedlet mittför och på avstånd från inloppsöppningen, och vilken är försedd med en lagerzon för förvaring av genom centrifugaikraften vid aviedningen avskilda partiklar av fast material. En dylik avskiljare är konstruktivt enkelt uppbyggd och kan tillverkas med en liten teknisk insats samt anpassas till ifrågavarande kraftverksspecifika krav.

Då en cyklon, framförallt i form av ett fast skovelblad, användes som avlednings- anordning som påför det i längdriktningen inuti bärstrukturen strömmande kylmediet en rotation kring denna längdriktning, uppnås en hög avskiljningsgrad och lågt flödesmotstånd samt mindre tendens till fiödesinducerade svängningar. 533 294 3 Enligt ett annat föredraget utförande är flera avskiljare anordnade efter varandra i längdriktningen samt löstagbart förbundna med varandra. En således bildad stapel kan på enkelt sätt byggas in i bärstrukturen i sin helhet eller avlägsnas därur.

Då flera avskiljare är anordnade efter varandra i längdriktningen, vilka för uppnàende av en varierande avskiljningseffekt är konstruktivt olika, kan partiklar av fast material som geometriskt och fysikaliskt skiljer sig från varandra med stor verkningsgrad avskiljas ur eller separeras från kylmediet med hjälp av en enda anordning.

Då flödesmotståndet i anordningen åtminstone närmelsevis motsvarar flödes- motståndet i ett bränsleelement, pâverkas de hydrauliska betingelserna i anordningens omgivning i acceptabel utsträckning i förhållande till drift med anordnat bränsleelement Vid en reaktorkärna till en kärnreaktor där en anordning enligt uppfinningen är placerad i ett tomt bränsleelementläge, befinner sig denna företrädesvis vid kanten, framförallt i en hörnposition, eftersom de i dessa positioner belägna bränsleelementen har den lägsta effekten för kärnan och således i minst utsträckning försämrar kärnans totala effekt då ett dylikt bränsleelement byts ut mot en anordning enligt uppfinningen.

Uppfinningen skall beskrivas närmare nedan med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 visar en anordning enligt uppfinningen med en schematisk vy av dess långsida med ett flertai efter varandra anordnade avskiljare; fig. 2 är en schematisk vy i förstoring av anordningen i ett av dess ändpartier; fig. 3 åskådliggör ett alternativt utförande av uppfinningen med avskiljare som är utformade som cykloner; fig. 4 visar med en sidovy och en planvy underifrån (i flödesriktningen) en avskiljare i demonterat tillstånd; fig. 5 är en vy i förstoring av en del av den i fig. 3 visade anordningen; och fig. 6 visar en del av gallerstrukturen till en reaktorkärna i dess kantparti med föredragna lägen för anbringning av anordningen enligt uppfinningen.

Enligt fig. 1 innefattar en anordning enligt uppfinningen för användning i reaktor- kärnan till en kokvattenreaktor, dels ett fotstycke 2 och dels ett med ett grepp 3 försett huvudstycke 4, som vad gäller desammas dimensionering och form är så utformade att anordningen kan anbringas som ett för denna kärnreaktor konfigurerat bränsleelement mellan ett övre kärngaller och ett undre kärngaller i ett tomt bränsleelementläge i reaktor- kärnan istället för brånsleelementet. Fotstycket 2 och huvudstycket 4 är förbundna med varandra via en i en längdriktning 6 förlöpande bärstruktur 8, t.ex. en låda med yttermått som lådan till ett för kokvattenreaktorn konfigurerat bränsleelement. lnuti lådan (bärstrukturen 8) är ett flertal avskiljare 10 anordnade efter varandra i längdriktningen 6 så att de 533 2061 4 genomströmmas i en följd av det genom bärstrukturens 8, i visat exempel genom lådans inre strömmande kylmediet.

I fig. 2 visas anordningens mot huvudstycket 4 med greppet 3 vända övre ände på anordningen i förstoring. Avskiljarna 10 är utformade som en i lådan (bärstrukturen 8) anordnad insats och innefattar i utföringsexemplet en bärplatta 12 som centralt har en inloppsöppning 14 som leder det i lådan strömmande kylmediet K i en flödeskanal 16, vars tvärsnitt avsmalnar i flödesriktningen i form av ett munstycke. Vid fiödeskanalens 16 utlopp återfinns en avledningsanordning 18 med vars hjälp kylmediet K avleds. l visat utförande bildas avledningsanordningen 18 av en kalott 19 som avleder inströmmande kylmedium i nästan 180°. Mellan kalotten 19 och väggen till lådan återfinns en cirkelringformad utloppsöppning 20 via vilken kylmediet K strömmar ut så att det utanför flödeskanalen 16 strömmar längs utsidan i riktning mot bärplattan 12, som tillsammans med lådans insida åstadkommer en ny omlänkning av av kylmediet K med likaså nästan 180” så att detta kan strömma uppåt (axiellt i riktning mot huvudstycket 4) genom en mellan lådans vägg och avlednings- eller omlänkningsanordningen 18 bildad utloppskanal 21 till nästa avskiljare 10.

Lagerplattans 12 kantparti bildar ett dödutrymme 22 och därmed en lagerzon för partiklar P av fast material som avsätter sig här p.g.a. den genom kylmediets K undre omlänkning genererade centrifugalkraften. l utföringsexemplet enligt fig. 3 är i avskiljarna 10 cykloner 23 anordnade som avledningsanordningar 18. Även i detta utförande är avskiljarna 10 utformade som separata moduler eller insatser som kan anordnas i lådan (bårstrukturen 8). Varje avskiljare 10 uppvisar en rätvinklig hålprofil 24, som vid en av dess gavelsidor är försedd med inloppsöppningen 14 och som är öppen i motsatt ände eller gavelsida 25. Till inloppsöppningen 14 ansluter likaså en kort flödeskanal 16. Vid det i hålprofilen 24 mynnande utloppet till den i mitten anordnade, dvs. efter monteringen i bärstrukturen på linje med längdriktningen 6 belägna flödeskanalen 16, är cyklonen 23 anordnad, vilken innefattar en fast lagerkropp 26 med flera skovlar eller skovelblad 28. Skovelbladen 28 är likaså fast fixerade vid lagerkroppen 26 och påför det i längdriktningen 6 strömmande kylmediet K en rotation kring denna längdriktning 6 (en rotationsimpuls parallell med denna längdriktning 6) samt genererar därmed en rörelse på kylmediet K i form av en skruvformad bana kring denna längdriktning 6. Genom denna rotation påverkas de ur flödeskanalen 16 utströmmande partiklarna P av fast material av en utåtriktad kraft (centrifugalkraft) som matar partiklarna utåt mot hålprofilens 24 insida, där de genom tyngdkraftpåverkan sjunker ned i ett flödeskanalen 16 omgivande dödutrymme 22 som samtidigt fungerar som uppsamlings- utrymme.

Av fig. 4 framgår att den (i monterat tillstånd under drift) upptill öppna hålprofilen 24, vid dess mittemot inloppsöppningen 14 belägna gavelsidiga (övre) kant 30, är försedd med 533 204 ett flertal i längdriktningen 6 förlöpande fjädertungor 32, vid vilkas fria ändar radiellt utåtriktade noppor 34 är anordnade.

Dessa noppor griper enligt fig. 5 in i öppningar 36 i invid och däröver belägen samt vid den övre kanten 30 placerad avskiljare 10 samt bildar ett snäpp- och làsförband, så att de i en stapel anordnade avskiljarna är formbundet förbundna med varandra och kan lyftas ut ur bärstrukturen 8 tillsammans som en stapel. Snäppförbandet kan dessutom låsas upp med hjälp av ett verktyg för att kunna ta ut insatserna var för sig. l området för inloppsöppningen 14 är hålprofilen 24 utformad som en stympad pyramid, så att den, då den med en vid basen på den stympade pyramiden befintlig runtomgående krage 38 ligger an mot ovankanten på den (i monterat tillstånd) därunder belägna hålprofilen 24 till avskiljaren 10, skjuter in i denna med inloppsöppningen 14.

Vid de i fig. 1-5 visade utföringsexemplen är avskiljarna utformade som flödesavskiljare med en avledningsanordning som åstadkommer en ändring av kylmediets flödesriktning - en avledning eller omlänkning - och vid vilka partiklarna av fast material genom en därpå verkande centrifugalkraft drivs in i zoner utan flöde, i vilka partiklarna inte längre medbringas av kylmedium utan samlas i som lagerrum anbringade dödzoner. l fig. 6 visas ett avsnitt av ett kantparti till en reaktorkärna 40, vars celler 42 är besatta med vardera ett bränsleelement. l figuren betecknas bränsleelementlägen 44, 46 vid kanten till reaktorkärnan med ”x” och “o”, vilka lägen är särskilt lämpade för användning av en anordning enligt uppfinningen. Därvid rör det sig företrädesvis om hörnpositioner 46, vid vilka anordningen bara med två sidokanter gränsar till ett närliggande bränsleelement. En på detta sätt med en eller flera dylika anordningar bestyckad reaktorkärna 40 medger säkrare och varaktig separering eller avlägsnande av partiklar av fast material från primärkretsen.

Lista med hänvisningsbeteckningar: 2 fotstycke 3 grepp 4 huvudstycke 6 längdriktning 8 bärstruktur avskiljare 12 bärplatta 14 nloppsöppning 16 flödeskanal 18 avlednings- eller omlänkningsanordning 19 kalott utloppsöppning 21 22 23 24 26 28 29 32 34 36 38 40 42 44, K P 533 204 utloppskanal dödutrymme cyklon hàlprofil gavelslcla eller ändyta lagerkropp skovelblad dödutrymme kant fiädertunga "ODD öppning krage reaktorkàrna cell 46 bränslelementläge kylmedlum partiklar av fast material

Claims (13)

533 284 PATENTKRAV

1. Anordning för avlägsnande av partiklar (P) av fast material från det i primärkretsen till en kärnreaktor, företrädesvis en kokvattenreaktor, cirkulerade kylmediet (K), vilken anordning vad gäller dess geometriska dimensioner och former är så utformad att den istället för ett för kärnreaktorn ifråga utformat bränsleelement är anbringbar som ett sådant bränsleelernent i ett tomt bränsleelernentläge i kärnreaktorns reaktorkärna, vilken anordning innefattar en i en längdriktning (6) förlöpande bärstruktur (8) vari åtminstone en avskiljare (10) är anordnad.

2. Anordning enligt patentkrav 1, vid vilken ett flertal avskiljare (10) är anordnade efter varandra i längdriktningen (6) i bärstrukturen (8).

3. Anordning enligt patentkrav 2, vid vilken avskiljarna (10) är iöstagbart förbundna med varandra.

4. Anordning enligt patentkrav 2 eller 3, vid vilken som avskiliare (10) en flödesavskiljare är anordnad.

5. Anordning enligt något av patentkrav 2-4, vid vilken som bärstruktur (8) en ihålig låda är anordnad.

6. Anordning enligt något av föregående patentkrav, vid vilken som avskiljare (10) en med en inloppsöppning (14) for kylmediet (K) försedd, i bärstrukturen (8) anbringbar insats är anordnad, vilken uppvisar en anordning (18) för avledning av kylmediet mittför och på avstånd från inioppsöppningen (14), och vilken är försedd med en lagerzon for mottagning och förvaring av genom centrifugalkraften vid avledningen avskilda partiklar (P) av fast material.

7. Anordning enligt patentkrav 6, vid vilken som avledningsanordning (18) en cyklon (23) är anordnad, vilken pàför det i längdriktningen (6) inuti bärstrukturen (8) strömmande kylmediet (K) en rotation kring denna längdriktning (6).

8. Anordning enligt patentkrav 7, vid vilken avledningsanordningen (18) innefattar minst ett fast skovelblad (28).

9. Anordning enligt något av patentkrav 2-8, vid vilken flera avskiljare (10) är anordnade efter varandra i längdriktningen (6) samt för åstadkommande av varierande avskiljningsresultat konstruktivt skilda från varandra. 533 205!

10. Anordning enligt något av föregående patentkrav, vars flödesmotstànd åtminstone närmelsevis motsvarar flödesmotståndet hos ett bränsleelement.

11. Reaktorkärna (40) till en kärnreaktor, företrädesvis en kokvattenreaktor, innefattande en däri i ett tomt bränsleelementläge (44, 46) anbringad anordning enligt något av föregående patentkrav.

12. Reaktorkärna enligt patentkrav 11, vid vilken anordningen är anbringad i ett vid kanten befintligt bränsleelementläge (44, 46).

13. Reaktorkärna enligt patentkrav 11 eller 12, vid vilken anordningen är anbringad i en hörnposition (46).