SE541270C2 - Distanser med avböjningsbegränsade stavkontakter för kärnbränsleanordningar och metoder för att tillverka dessa - Google Patents

Abstract

Kärnbränsledistanser innefattande en avböjningsbegränsad elastisk stavkontakt. Distanserna kan därutöver innefatta en styv kontakt utan elastiskt funktionalitet. Avböjningsgraden kan väljas utifrån en tröskel för plastisk deformation, maximal bränslestavsrörelse, förväntade tvärgående laster relaterade till bränsleanordning, inspektion, hantering, transport, drift, olyckor och/eller annan driftskaraktäristik. Distanserna innefattar avböjningsbegränsade elastiska kontakter och/eller styva kontakter i flera arrangemang inom distansen och/eller på en enskild bränslestav. Distanserna är kompatibla med en enkel tillverkningsmetod som bildar styva, avböjningsbegränsade och elastiska komponenter från ett enskilt substrat. Kärnbränsledistanserna är användbara vid flera typer av bränsleanordningar.

Description

Distanser med avböjningsbegränsade stavkontakter för kärnbränsleanordningar och metoder för att tillverka dessa

[0001] FIG.l är en illustration i genomskärning av en konventionell kärnreaktorbränsleanordning 10 som normalt används i kommersiella lättvattenkärnreaktorer för elproduktion runtom i världen. Flera bränsleanordningar 10 förs till och placeras i en reaktor i nära anslutning för att upprätthålla en nukleär kedjereaktion. En vätskemoderator och/eller kylmedel passerar konventionellt genom bränsleanordningen 10 i en axiell riktning, vilket förbättrar kedjereaktionen och/eller transporterar bort värme från anordningen 10.

[0002] ] Som visas i FIG.1, innefattar bränsleanordningen flera bränslestavar 14 som innehåller klyvbart material och som utsträcker sig i den axiella riktningen i anordningen 10 . Bränslestavar 14 begränsas av en kanal 12 som bildar en exteriör för anordningen 10 och kvarhåller vätskeflöde inuti anordningen 10 över hela den axiella längden av anordningen 10. Konventionell bränsleanordning 10 innefattar också en eller flera konventionella bränsledistanser 18 vid olika axiella positioner. Bränsledistans 18 tillåter bränslestavar 14 att passera genom gallerliknande öppningar i distansen 18 och riktar på så sätt in och anpassar avstånd för bränslestavar 14 . En eller flera vattenstavarl6 eller andra anordningsfunktioner kan också passera genom distans 18; gallerstorlek och form, samt den övergripande formen av distans 18 kan variera mellan olika utformningar av anordning 10.

[0003] FIG . 2 är en illustration av en bränsledistans 18 enligt närliggande teknik utifrån en axiell riktning. Såsom visas i FIG. 2, innefattar en konventionell distans 18 flera galleröppningar 41 som kan bildas av flera förenade inre valv 42. Perimeterband 49 kan innesluta distans 18 och innefattar ett eller flera badkar 44 som kontaktar kanal 12 (FIG.1). Såsom visas i FIG.2, kan ett flertal bränslestavar 14 passera genom distans 18 genom motsvarande galleröppningar 41 när den används i en anordning. Galleröppningar 41 kan ha väsentligen liknande storlek och position på ett rätlinjigt sätt, såsom visas i FIG.2, eller kan placeras och storleksanpassas olika för att rymma andra bränslekonstruktioner. Galleröppningar 41 för vattenstavar 16 kan exempelvis vara större än galleröppningar 41 för mindre bränslestavarna 14. Alternativt kan alla galleröppningar 41 ha samma storlek, och en eller flera stavkontakter 46 kan användas för att föra bränslestavarna 14 i styv kontakt med distans 18 om galleröppningar 41 är större än en diameter av bränslestaven 14. Stavkontakter 46 kan exempelvis fästas mot en eller flera sidoväggar 45 av galleröppning 41 och sträcker sig inåt för att kontakta bränslestav 14 och styvt förbinda bränslestaven 14 till distansen 18 i en tvärgående riktning.

SAMMANFATTNING

[0004] Exempel på utföringsformer innefattar kärnbränsledistanser som sitter längs axiella positioner på an bränsleanordning och omger/riktar in bränslestavar som passerar därigenom. Exempel på utföringsformer av distanser inkluderar en specialiserad stavkontakt med en elastisk komponent och en tillhörande begränsningskomponent som begränsar den elastiska komponentens avböjning. Den elastiska komponenten kan utföras på flera olika sätt, bland annat som ett krökt utsprång med en längd för minimal kontakt med bränslestaven. Begränsande komponenter är på liknande sätt olika, och kan innefatta ett krökt utsprång med en längd kortare än den elastiska komponenten för att tillåta en viss rörelse av bränslestaven mot den elastiska komponenten innan den stoppas, såsom genom kontakt med avböjningskomponenten. Graden av tillåten rörelse kan ungefär uppgå till tröskeln för plastisk deformation av den elastiska komponenten eller några andra önskade kriterier. Elastiska och avböjningsbegränsade komponenter kan vara anordnade och relaterade på flera olika sätt i exemplifierande utföringsformer, innefattande en central, axiellt utsträckt elastisk komponent som ansluter till distansen vid två axiella ändar, med avböjningsbegränsare vid respektive axiell ändpunkt. Exempelutföranden av bränsledistanser kan vidare innefatta ett styvt stopp utan någon motsvarande elastiska komponenten. Exempelutföranden av bränsledistanser kan innefatta specialiserade stavkontakter i valfritt antal och mönster baserat på bränsleanordningsutformning, önskade driftsegenskaper och förväntade belastningar och stötar. Exempelutföranden av bränsledistanser kan vara rätlinjiga med fyrkantiga galleröppningar med specialiserade stavkontakter som sträcker sig i grupper om fyra från varje innervägg av varje öppning, till exempel. I ett sådant exempel kan specialiserade stavkontakter omfatta en kombination av styva stopp och elastiska komponenter placerade runt varje bränslestav. Exemplifierande utföringsformer innefattar nukleära bränsleelement med distanser genom vilka flera stavar passerar, var och en i kontakt med en önskad kombination av avböjningsbegränsade och styva kontakter vid olika punkter om varje stav.

[0005] ] Exempelmetoder inkluderar tillverkning och användning av kärnbränsleanordningar och distanser med avböjningsbegränsade elastiska komponenter. Exempelmetoder kan innefatta stansning av inre delar av distanser för att forma delen och elastiska och/eller styva/avböjningsbegränsande delar tillsammans så att en förenklad tillverkningsmetod uppnås och distansen inre delar är integrerad och kontinuerliga. Olika komponenter kan stansa ytterligare eller göras smalare för att ge ytterligare styvhet och önskade elasticitetsnivåer utifrån bränslebehov.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA

[0006] Exempel på utföringsformer kommer att framgå tydligare genom att beskriva, i detalj, bifogade ritningar, där likadana element betecknas med samma hänvisningsbeteckningar, vilka ges som illustration enbart och således inte begränsar de termer som de skildrar.

[0007] FIG . 1 är en illustration av ett snitt av en konventionell kärnbränsleanordning.

[0008] FIG . 2 är en illustration av en bränsledistans enligt närliggande teknik från en axiell riktning.

[0009] FIG . 3 är en illustration av ett exempelutförande av en bränsledistans från en axiell riktning.

[0010] FIG . 4 är en illustration av ett exempelutförande av en specialiserad stavkontakt.

[0011] FIG . 5 är en illustration i ett snitt av ett exempelutförande av en bränsledistans från en axiell riktning som visar en detalj av ett exem pel utförande av en specialiserad stavkontakt.

DETAUERAD BESKRIVNING

[0012] ] Det här är ett patentdokument, och allmänna breda tolkningsregler bör tillämpas när man har läst och förstår detta. Allt som beskrivs och visas i det här dokumentet är ett exempel på föremål som omfattas av patentkraven. Eventuella specifika strukturella och funktionella detaljer som beskrivs häri är endast avsedda att beskriva hur man åstadkommer och använder exemplifierande utföringsformer. Flera olika utföringsformer som ej specifikt visas häri faller inom kravens omfattning; som sådana, kan kraven utföras i många alternativa former och skall inte tolkas såsom begränsade endast till de häri angivna exemplifierande utföringsformerna.

[0013] Det skall förstås att, även om termerna första, andra, etc, används häri för att beskriva olika element, ska dessa element inte begränsas av dessa termer. Dessa termer används endast för att skilja ett element från ett annat. Till exempel kan ett första element betecknas som ett andra element, och på liknande sätt kan ett andra element betecknas som ett första element, utan att avvika från omfattningen av de exemplifierande utföringsformerna. Såsom använt häri avser uttrycket "och/eller " vilken som helst och samtliga kombinationer av en eller flera av de associerade listade objekt.

[0014] Det skall förstås att när ett element betecknas som "anslutet", "kopplat", "parat", "fäst", eller "fixerat" till ett annat element, kan det vara direkt anslutet eller kopplat till det andra elementet eller kan mellanliggande element förekomma . Däremot när ett element betecknas såsom varande "direktanslutet" eller "direkt kopplat" till ett annat element, finns inga mellanliggande element närvarande. Andra ord som används för att beskriva förhållandet mellan elementen bör tolkas på ett liknande sätt (t. ex "mellan" kontra "direkt mellan", "intilliggande" kontra " direkt intilliggande", etc.). På samma sätt kan en term såsom "kommunikativt ansluten" innefatta alla varianter av informationsutbytesvägar mellan två enheter, inklusive mellanliggande enheter, nätverk etc. anslutna trådlöst eller inte.

[0015] Som använt häri är de singulära formerna "en", "ett" och "den" avsedda att innefatta både singular- och pluralformer, såvida inte språket uttryckligen anger något annat med ord som "bara", "singel", och/eller "en". Det ska vidare förstås att termerna "innefattar", "innefattande", "innehåller" och/eller "innehållande", när de används här, anger förekomsten av angivna funktioner, steg, operationer, element, idéer och/eller komponenter, men inte i sig utesluter förekomsten eller tillägg av en eller flera andra funktioner, steg , operationer , element , komponenter , idéer och/eller grupper av dessa.

[0016] Det bör också noteras att de strukturer och verksamheter som diskuteras nedan kan uppstå ur den ordning som beskrivs och/eller noteras i figurerna. Till exempel kan två operationer och/eller siffror som visas i följd faktiskt exekveras samtidigt eller kan ibland utföras i omvänd ordning, beroende på funktionalitet/handlingar inblandade. På samma sätt kan enskilda operationer inom de nedan beskrivna exempelmetoderna utföras upprepade gånger, var för sig eller i följd, så att återkoppling eller andra operationsserier utöver de nedan beskrivna enskilda operationerna tillhandahålls. Det bör förutsättas att alla utförande som har egenskaper och funktioner som beskrivs nedan omfattas, i varje fungerande kombination, omfattas av de exemplifierande utföringsformerna.

[0017] De sökande har insett att bränsleanordningar utsätts för en rad olika chocker och belastningar under sin livstid, innefattande frakt, installation, handhavande, seismiska händelser, och kraftproduktion, som täcker ett brett spektrum av tvärkraftprofiler på anordningen. Som sådan, även om det är önskvärt att hålla bränslestavarna i särskilda positioner i en bränsleanordning för fluidflöde, neutronik, och hanteringsändamål, kan styv och direkt kontakt mellan distansen och bränslestavarna öka risken för skador på distansen eller bränslestavarna när enheten utsätts för vissa tvärgående belastningar, exempelvis plötsliga slaghändelser eller intensiva vibrationer. Vidare har de sökande insett att en styv förbindelse mellan distansen och bränslestavarna kan orsaka skador vid axiell rörelse av distansen i förhållande till bränslestavarna under bränslemonterings- och demonteringsprocesser, och/eller kan leda till plastisk deformation av inre distansfunktioner eller bränslestavar under vissa tvärgående lasthändelser och potentiellt skada anordningen. Å andra sidan kan rent elastiska anslutningar mellan distansen och bränslestavar resultera i mindre förutsägbara avstånd mellan bränslestavarna när anordningen utsätts för vissa tvärgående belastningar, vilket resulterar i plastisk deformation av sådana elastiska anslutningar och/eller dålig bränslestavspositionering. Elastiska kopplingar kan också ha oacceptabelt stora tvärgående tvärsnittsektioner för att tillhandahålla nödvändig elastisk kraft, vilket minskar kylmedelsflöde och värmeöverföring för stavkylning. Nedan beskrivna exemplifierande utföringsformer behandlar dessa och andra problem som insetts av sökande med unika lösningar möjliggörs av exemplifierande utföringsformer.

[0018] Föreliggande uppfinningen avser bränsledistanser, bränsleanordningar med distanser och metoder att bilda och använda dessa, där distanserna inkluderar en stavkontakt som ger elastisk kraft till en bränslestav till en viss grad och avböjningsbegränsas därefter. Detta kan undvika permanent deformation av det elastiska elementet, uppnå önskad bränslestavsseparation, förenkla tillverkningen och/eller uppnå flera andra önskade egenskaper. Specifika exemplifierande utföringsformer diskuteras nedan som illustrerar exempel på hur detta kan göras.

[0019] FIG . 3 är en illustration av ett tvärsnitt av en profil av ett exempelutförande av en bränsledistans 100. Såsom visas i FIG. 3 kan utföringsexemplet av bränsledistanselement 100 innefatta flera särdrag av samt kunna användas med eller i stället för relaterade bränsledistanser, såsom de som visas i FIG. 1 och 2. Bränsledistans kan innefatta flera inre öppningarl41 som bildas av inre valv 142 inom ett yttre omkretsband 149. Bränslestavar 14 kan passera genom exempelutförandet av en bränsledistans100 genom inre öppningar 141, med en eller flera innerväggar 145 av inre öppningar 141 utan direkt kontakt med en motsvarande stav 14. Icke visade delar av exempelutförandet av bränsledistans 100 kan likna den del som visas i FIG. 3 för att förevisa samtliga exempelutförande av distans 100 med varje godtycklig antal galler 141 och bränslestavar 14. Även om det specifika exemplet i FIG. 3 visas i en rätlinjig form och layout liknande de distanserna enligt relaterad teknik i FIG. 1 och 2 är det underförstått att andra geometrier, storlekar och öppningslayouter omfattas och kan användas som exemplifierande utföringsformer. Exempel utförande av bränsledistans 100 kan innefatta andra särdrag, till exempel flödestabbar [flow tabs], virvelbladsblandare, skräp filter, badkar etc. som tillåter distansen att kunna användas med olika typer av bränsleanordningar genom lämplig eller känd variation.

[0020] Som visas i FIG. 3, innehåller utföringsexemplet av bränsledistansen 100 ett utföringsexempel av stavkontakt 146 som är i kontakt med bränslestaven 14 genom att sträcka sig i tvärriktning (horisontell eller vertikal riktning i exemplet i FIG.3) från innerväggen 145 av inre öppning 141 . Exempelutförande av stavkontakten 146 innefattar åtminstone en av ett styvt stopp 462 och en avböjningsbegränsad elastisk kontakt 461. Styvt stopp 462 förhindrar allmänt relativ rörelse av en kontaktad bränslestav 14 mot en närmast belägen innervägg 145 från vilken styvt stopp 462 sträcker sig. Avböjningsbegränsad elastisk kontakt 461 är flexibel och ger en del, men inte fullständig, förflyttning av en kontaktad bränslestav 14 i riktning mot en närmast belägen innervägg 145 från vilken den avböjningsbegränsade elastiska kontakten 461 sträcker sig. Det vill säga, den avböjningsbegränsade elastisk kontakten 146 ger ett avstånd eller spelrum för bränslestav 14 att röra sig mot en innervägg 145 och samtidigt vara föremål endast för återställande elastisk kraft, men bortom vilken bränslestav 14 är föremål för en styv blockerande kraft. Detta spelrum eller grad av rörelse kan väljas baserat på en fjäderkonstant föder avböjningsbegränsad elastisk kontakt 461, ett önskat minimiavstånd mellan bränslestav 14 och innerväggen 145, chockkrafter som förväntas påträffas av en bränsleanordning innefattande densamma vid transport, användning eller olycka, och/eller den plastiska tröskeln för den avböjningsbegränsade elastiska kontakten 461.

[0021] Varje antal specialiserade stavkontakterl46 kan placeras i en inre öppning 141 . Till exempel, om en inre öppning 141 har fyra innerväggar 145, kan en specialiserad stavkontakt 146 utsträcka sig från varje vägg 145 för att åstadkomma fyra specialiserade stavkontakter 146 i kontakt med en bränslestav 14. Alternativt kan flera eller inga specialiserade stavkontakterl46 också finnas på en viss innervägg 145, och valfritt antal innerväggar 145, inklusive en enda, cirkulär hylsliknande innervägg 145, kan användas i exempelutföranden av distanser. Som sådana, kan en enda specialiserad stavkontakt 146 i en enda inre öppning 141 finnas i exempelutföranden av distanser, upp till ett dussin specialiserade stavkontakterl46 i upp till varje inre öppning 141 i andra exempelutföranden.

[0022] Specialiserade stavkontakter 146 kan inrättas att tillhandahålla bränslestavar 14 med önskade dämpningsegenskaper. Till exempel, såsom visas i FIG.3, kan två avböjningsbegränsade elastiska kontakter 461 sträcka sig från två vinkelräta väggar 145, medan två styva stopp 462 kan sträcka sig från motsatta vinkelräta väggar 145 i en given inre öppning 141. Exempel arrangemanget i FIG. 3 kan därmed ge avböjningsbegränsade elastiska krafter i två vinkelräta tvärgående riktningar och styva krafter i två vinkelräta riktningar. Andra arrangemang, inklusive allt avböjningbegränsat elastiskt motstånd från avböjningsbegränsade elastiska kontakter 461 i en eller alla riktningar, en styv kontakt från en enda riktning, och/eller olika blandningar av elastisk, styv och/eller ingen kontakt från valfritt antal sidor över olika inre öppningar 141 är naturligtvis möjliga att använda i exempelutföranden av distanser. Kärnbränsleingenjörer kan använda exempelutföranden av distanser med varierande styva och elastiska stavkontakter för att uppnå en hög grad av stöd och svar på bränslestavar distanserade genom exempelutföranden och uppnå önskade nivåer av stöd och/eller dämpning baserat på stavposition inom en distans, bunt och/eller kärna som bygger på förväntade operativa och transportchockmagnituder och riktningar, baserat på steady-state vibrationsförhållanden.

[0023] Om specialiserade stavkontakter 146 använder två motstående kontakter, såsom både en avböjningbegränsad elastisk kontakt 461 och ett styvt stopp 462, såsom visas i FIG.3, kan specialiserad stavkontakt 146 vara i kontakt med ett flertal bränslestavar14 i olika inre öppningar 141 som sträcker sig på båda sidor av ett inre valv 142. I exemplet i FIG. 3 innehåller specialiserad stavkontakt ett styvt stopp 462 som ger styv kontakt till en bränslestav 14 i en inre öppningl41 och en motsatt avböjningsbegränsad elastisk kontakt 461 som ger en flexibel, återställande kontakt till en annan bränslestav 14 i en angränsande inre öppning 141.

[0024] Specialiserad stavkontakt 146 kan utföras på flera sätt för att ge önskade styva och/eller avböjningsbegränsade elastiska kontaktegenskaper till bränslestavar som därigenom stöds. FIG. 4 är ett exempel på utföringsform som visar ett speciellt arrangemang för en specialiserad stavkontakt 146 som ger både styv kontakt och avböjningsbegränsad elastisk kontakt med intilliggande bränslestavar. Såsom visas i FIG.4, innefattar exempelutförandet av specialiserad stavkontakt 146 ett elastiskt motståndselement 461a, som kan vara en fjäder eller en förlängning med en tvärgående längd som är tillräcklig för att kontakta en bränslestav placerad i en cell med specialiserade stavkontakt 146. Elastiska motståndselement 461a kan ha rundade kanter och har en relativt tunn profil så att den har minimal skräpuppsamling och/eller blockerande verkan på fluidum som strömmar över en stav och specialiserad stavkontakt 146 i den axiella riktningen. Elastiska motsåndselement 461a kan vidare vara utformad för att minimera en hydraulisk profil av exempeldistanser i vilka den är användbar genom att vara smal och långsträckt i den axiella riktningen (den vertikala riktningen i exemplet i FIG.4) och samtidigt med minimal utsträckning i den tvärgående riktningen (den horisontella riktningen i exemplet i FIG.5), för att minimalt blockera fluidflödet samtidigt som man tillhandahåller den önskade motståndskraften.

[0025] Elastisk motståndselement 461a kan bildas av något material som är kompatibelt med en operativ kärnreaktormiljö, innefattande zirkoniumlegeringar, aluminiumlegeringar, rostfritt stål och/eller nickellegeringar såsom X-750 . Elastisk kontakt 461a kan formas till en tunnhet och andra dimensioner för att åstadkomma en önskad fjäderkonstant och/eller tröskelvärde för plastiskt deformation baserat på valfritt antal kriterier bland annat position i kärna, bränslestavsegenskaper, förväntade belastningar och vibrationer etc. Eftersom elastisk kontakt 461a kan ge en flexibel, återställande kraft till en bränslestav i kontakt med enbart en relativt smal/tunn böjd kontaktyta, kan risken för nedsmutsning, korrosion och/eller skräpuppsamling mellan elastisk kontakt 461a och en bränslestav minimeras.

[0026] ] Exempel på utföringsform specialiserad stavkontakten 146 innefattar även en avböjningsbegränsare 461b som sträcker sig i tvärriktningen från inre valv 142. Avböjningsbegränsare 461b är jämförelsevis styv, och om den trycks till kontakt med en bränslestav kommer den i hög grad att förhindra varje ytterligare rörelse av bränslestaven mot en innervägg 145 (FIG.3) av en distans i vilken den används. Såsom visas i FIG.5, sträcker sig avböjningsbegränsare 461b mot en bränslestav en kortare sträcka än en motsvarande elastisk kontakt 461a . På detta sätt erbjuder avböjningsbegränsare 461b ett spelrum d inom vilket bränslestaven 14 kan röra sig i riktning mot en innervägg 145 av ett exempelutförande av en distans samtidigt som den är föremål för endast den återställande kraften från elastiskt motståndselement 461a. Spelrum d kan väljas baserat på en fjäderkonstant för elastisk kontakt 461a, ett önskat minsta avstånd mellan exempelutföranden av distanser och bränslestavar 14, chockkrafter som förväntas påträffas av en bränsleanordning innefattande densamma under transport, användning eller olycka och/eller tröskelvärde för plastisk deformation för elastisk kontakt 461a.

[0027] d kan exempelvis vara ett avstånd mindre än en tröskel för plastisk deformation för elastiskt motståndselement 461a, så att elastiskt motståndselement 461a kommer att upprätthålla en tillräcklig fjäderkonstant och längd, och därmed funktionalitet, även efter en kraftig tvärgående kraft som påverkar avböjningsbegränsare 461b att komma i direkt kontakt med bränslestaven 14. I ett alternativ eller tillägg kan d exempelvis vara ett maximalt avstånd mellan ett inre valv 142 i ett exempelutförande av distansen och en inre yta av bränslestaven 14 i syfte att upprätthålla de önskade flödesnivåer eller andra termohydrauliska egenskaper hos en bränsle anordning innehållande densamma. Såsom visas i FIG. 4 kan flera avböjningsbegränsare 461b användas, en på respektive axiell sida av elastiskt motståndselement 461a. I alla dessa och andra sätt, kan avböjningsbegränsare 461b styvt förhindra ytterligare relativ rörelse mellan distanselement och bränslestavar 14 i önskade kombinationer med tillåten relativ rörelse mellan desamma som motstås och vänds genom elastiskt motståndselement 461a.

[0028] Exempel på utföringsform av specialiserad stavkontakt 146 kan vidare innefatta ett styvt stopp 462, som ger en styv och säker kontakt med en bränslestav. Såsom visas i FIG.4 och 5 kan styvt stopp 462 likna avböjningsbegränsat 461b men utan parkoppling till något elastiskt element som är i kontakt med en likadan bränslestav. Styvt stopp 462 kan exempelvis också vara en tunn, avrundad förlängning av en tvärgående längd för att ge ett styvt stöd för bränslestav 14 och därigenom kontakt. På detta sätt kan styvt stopp 462 även utgöra en minimiflödesblockering och/eller skräpuppsamlingsprofil under kontakt med en minimal yta av bränslestaven 14. Såsom visas i FIG.5, kan en tvärgående bredd av det styva stoppet 462, elastiskt motståndselement 461a, och avböjningsbegränsare 461b vara cirka 0,1 tum eller mindre. Styvt stopp 462 och avböjningsbegränsare 461b kan sträcka sig i inbördes motsatta tvärgående riktningar för att tillhandahålla respektive krävd minimidistans mellan bränslestavar 14 i angränsande inre öppningar 141. Styvt stopp 462 och avböjningsbegränsare 461b kan vara relativt tjockare än elastisk kontakt 461a och stödjas mer direkt av inre valv 142 för att ha relativt liten elasticitet och ge önskad styvhet och rörelsebegränsning. Likaså styvt stopp 462 och/eller avböjningsbegränsare 461b tillsammans med andra delar av utföringsexempel av specialiserad stavkontakt 146 kan vara tillverkad av något material som är förenligt med en operativ kärnreaktormiljö, innefattande zirkoniumlegeringar, aluminiumlegeringar, rostfritt stål, och/eller nickellegeringar såsom X - 750.

[0029] Specialiserade stavkontakter 146 kan bildas av de inre valven 142 genom en stansning eller gjutningstillverkningsprocess som inte kräver några ytterligare delar eller anslutningar till de inre valven 142 och således skapas ett enklare, lättviktigt exempelutförande av en distans 100. Till exempel kan inre spännvidder 142 tillverkas genom en stansningsprocess som ger en mängd material och definierar en tjocklek för inre valv 142 på, exempelvis, cirka 0,010 tums tjocklek eller större. Elastisk kontakt 462 kan bildas därefter genom att expandera, stansa och/eller tunna ut önskade delar av inre valv 142 och eller ta bort delar av inre valv 142, såsom i fallet med utföringsexemplet av specialiserad stavkontakt 146 som visas i FIG. 4 och 5 med delar av inre valv 142 borttagna kring elastisk kontakt 462. Eller kan elastisk kontakt 461a exempelvis formas genom svetsning av en bladfjäder till inre valv 142 eller på annat sätt fästas vid inre valv 142. Specialiserade stavkontakter 146 och andra delar av exempelutföranden av bränsledistanser 100 kan värmebehandlas eller åldringshärdas efter tillverkning.

[0030] Avböjningsbegränsare 461b och styvt stopp 462 liksom elastiskt motståndselement 461a, kan formas genom stansning eller gjutning av inre valv 142 under framställning av exempelutförandet av distansen. På detta sätt kan tillverkningsprocessen förenklas och kräver inga ytterligare delar eller kontakter och minimera vikten av exempelutföranden av distanser med hjälp av specialiserade stavkontakter. Avböjningsbegränsare 461b och styvt stopp 462 kan stansas vid bildandet av inre valv 142 för att ha kvar en ursprunglig tjocklek, med liten eller ingen förtunning av materialet. Alternativt kan avböjningsbegränsare 461b och styvt stopp 462 vara separata styva delar svetsade eller på annat sätt förbundna med inre valv 142.

[0031] Trots att den visas i ett specifikt arrangemang i FIG.4 och 5 och i en layout i ett exempelutförande av distans 100 i FIG.3, kan avböjningsbegränsad elastisk kontakt 461 ha elastiska och avböjningsbegränsade element inrättade i flera olika konfigurationer och exempelutförande av specialiserade stavkontakter kan placeras och orienteras på flera olika sätt och innehålla olika komponenter. Utföringsexempel av distanser kan exempelvis innefatta en avböjningsbegränsare av ringtyp som omsluter en elastisk kontakt 461, avböjningsbegränsare fördelade med jämna mellanrum mellan elastiska motståndselement 461a på inre valv 142, etc. Således, så länge som en önskad innervägg 145 innefattar ett elastiskt motståndselement 461a och en avböjningsbegränsare 461b som samverkar för att undvika plastisk deformation av elastiskt motståndselement 461a, innefattar distansen en avböjningsbegränsad elastisk stavkontakt 146.

[0032] Med dessa exempelutföranden och metoder beskrivna, inses det av en fackman inom området att utföringsexemplen kan varieras och substitueras genom rutinexperimentering och ändå ligga inom omfånget för efterföljande krav. Även om några exemplifierande utfö ringsform er beskrivs med specialiserade stavkontakter i vissa positioner och med styva och elastiska särdrag i motsatta rätlinjiga inre öppningar skall det exempelvis förstås att utföringsexempel av distanser kan innefatta varje kombination och positionering av ett elastiskt element och avböjningsbegränsare. Vidare inses det att exemplifierande utfö ringsform er och metoder kan användas i samband med varje typ av bränsle och reaktor där axiella distanser används för att rikta in bränslestavarna. Sådana variationer ska inte uppfattas vara avsteg från omfattningen av efterföljande krav.

Image available on "Original document"

Claims (20)

PATENTKRAV

1. Bränsledistans (100) för användning i en kärnbränsleanordning, distansen (100) innefattande: ett flertal inre valv (142) som bildar ett flertal inre öppningar (141) inrättade att motta en bränslestav (14) och säkra bränslestaven i distansen (100), vart och ett av de inre valven (142) innefattande en innervägg (145), en motsatt innervägg (145) och ett flertal stavkontakter (146) åtskilda utmed de inre valven (142), varje stavkontakt innefattande: ett styvt stopp (462) som utsträcker sig från innerväggen (145), varvid det styva stoppet (462) har en tvärgående längd för kontakt med den bränslestav som passerar genom öppningen (141); ett elastiskt motståndselement (461a), som utsträcker sig från den motsatta innerväggen (145) och en styv avböjningsbegränsare (461b) som utsträcker sig från den motsatta innerväggen (145) och är axiellt inriktad med det elastiska motståndselementet (461a), kännetecknad av, att det elastiska motståndselementet (461a innefattaren plan del definierad av urtag i det inre valvet (142) och en krökt kontaktyta, varvid den plana delen är i samma plan som det inre valvet (142) och varvid det elastiska motståndselementets (461a) krökta kontaktyta haren bredd av 0,1 tum eller mindre och en tvärgående längd inrättad för kontakt med den bränslestav (14) som passerar genom en närliggande öppning (141) samt att den styva avböjningsbegränsaren (461b) har en tvärgående längd kortare än det elastiska motståndselementet (461a), så att bränslestaven och det elastiska motståndselementet (461a) måste röra sig i en tvärgående riktning mot ett inre element för kontakt med avböjningsbegränsaren (461b) och varvid en skillnad (d) mellan den tvärgående längden av avböjningsbegränsaren (461b) och den tvärgående längden för det elastiska motståndselementet (461a) är ett avstånd som understiger en tröskel för plastisk deformation av det elastiska motståndselementet (461a).

2. Bränsledistans (100) enligt krav 1, varvid det elastiska motståndselementet (461a) innefattar ett krökt utsprång inrättat för kontakt med en bränslestav enbart vid en spets av krökningen.

3. Bränsledistans (100) enligt krav 1, varvid avböjningsbegränsaren har en tjocklek större än tjockleken hos det elastiska motståndselementet (461a).

4. Bränsledistans (100) enligt krav 3, varvid skillnaden (d) mellan den tvärgående längden av avböjningsbegränsaren (461b) och den tvärgående längden för det elastiska motståndselementet (461a) ungefärligen motsvarar en tröskel för plastisk deformation av det elastiska motståndselementet (461a).

5. Bränsledistans (100) enligt krav 3, varvid avböjningsbegränsaren (461b) innefattar två krökta förlängningar som utsträcker sig i tvärgående riktning på respektive axiell sida av det elastiska motståndselementet (461a).

6. Bränsledistans (100) enligt krav 1, varvid det elastiska motståndselementet (461a) är förbundet med den motsatta innerväggen (145) av det inre valvet (142) endast vid två axiella ändar.

7. Bränsledistans (100) enligt krav 1, varvid var och en av avböjningsbegränsaren (461b) och det styva stoppet (462) har en tunn, avrundad förlängning av en tvärgående längd för att tillhandahålla styvt stöd för att uppvisa minimal flödesblockerings- och/eller skräpuppsamlingsprofil.

8. Bränsledistans (100) enligt krav 1, varvid nämnda flertal inre valv (142) valv utsträcker sig en längd eller bredd motsvarande bränsledistansen (100) och varvid de inre valven (142) är förenade för att bilda ett flertal av öppningarna (141).

9. Bränsledistans (100) enligt krav 8, varvid de förenade inre valven (142) möts vid räta vinklar och bildar ett flertal öppningar (141) som är kvadratiska galleröppningar.

10. Bränsledistans enligt krav 8, vidare innefattande: ett flertal stavkontakter (146) som utsträcker sig från inre valv (142) i var och en av öppningarna (141) samt ett flertal styva stopp (462) som utsträcker sig från de inre valven (142) i var och en av öppningarna (141) motsatt en motsvarande stavkontakt av stavkontakterna, varvid vart och ett av de styva stoppen (462) har en tvärgående längd för att komma i kontakt med bränslestavar som passerar genom öppningen (141).

11. Kärnbränsleanordning innefattande: ett flertal bränslestavar (14) innefattande kärnbränsle och utsträckta i en axiell riktning samt en distans (100) genom vilken bränslestavarna (14) passerar, varvid distansen (100) innefattar: ett flertal inre valv (142) som bildar ett flertal inre öppningar (141) konfigurerade att motta en bränslestav (14) och att säkra bränslestaven (14) inuti distansen (100), vart och ett av de inre valven (142) innefattande en innervägg (145), en motsatt innervägg (145) och ett flertal stavkontakter (146) åtskilda utmed de inre valven (142), varje stavkontakt innefattande: ett styvt stopp (462) som utsträcker sig från innerväggen (145), varvid det styva stoppet har en tvärgående längd för kontakt med den bränslestav som passerar genom öppningen (141); ett elastiskt motståndselement (461a), som utsträcker sig från den motsatta innerväggen (145) och en styv avböjningsbegränsare (461b) som utsträcker sig från den motsatta innerväggen (145) och är axiellt inriktad med det elastiska motståndselementet (461a); kännetecknad av, att det elastiska motståndselementet (461ainnefattar en plan del definierad av urtag i det inre valvet (142) och en krökt kontaktyta, varvid den plana delen är i samma plan som det inre valvet (142) och varvid det elastiska motståndselementets (461) krökta kontaktyta har en bredd av 0,1 tum eller mindre och en tvärgående längd inrättad för kontakt med bränslestaven (14) som passerar genom en närliggande öppning (141) samt att den styva avböjningsbegränsaren (461b) har en tvärgående längd kortare än det elastiska motståndselementet (461a) så att bränslestaven och det elastiska motståndselementet (461a) måste förflyttas i en tvärgående riktning mot ett inre element för kontakt med avböjningsbegränsaren (461b) och varvid en skillnad (d) mellan den tvärgående längden av avböjningsbegränsaren (461b) och den tvärgående längden för det elastiska motståndselementet (461a) är ett avstånd som understiger en tröskel för plastisk deformation av det elastiska motståndselementet (461a).

12. Kärnbränsleanordning enligt krav 11, varvid stavkontakterna (146) utsträcker sig in i ett flertal av de inre öppningarna (141).

13. Kärnbränsleanordning enligt krav 12, varvid vart och ett av de styva stoppen (462) utsträcker sig in i en öppning intill en öppning i vilken det elastiska motståndselementet (461a) och motsvarande avböjningsbegränsare (461b) utsträcker sig.

14. Kärnbränsleanordning enligt krav 13, varvid var och en av bränslekontakterna (14) vid en första punkt är i kontakt med ett av de elastiska motståndselementen (461a), vid en andra punkt är i kontakt med ett annat av de elastiska motståndselementen (461a), vid en tredje punkt är i kontakt med ett av de styva stoppen (462) och vid en fjärde punkt vid ett annat styvt stopp (462) och varvid de första, andra, tredje och fjärde punkterna är distribuerade runt bränslestaven med 90-gradiga intervall och varvid den första punkten är motstående den tredje punkten för bränslestaven (14).

15. Kärnbränsleanordning enligt krav 13, varvid varje elastiskt motståndselement (461a), styvt stopp (462) och avböjningsbegränsare (461b) saknar materialavbrott med ett av de inre valven (142).

16. Kärnbränsleanordning enligt krav 11, varvid det elastiska motståndselementet (461a) innefattar ett krökt utsprång inrättat för kontakt med bränslestaven (14) enbart vid en spets av krökningen.

17. Kärnbränsleanordning enligt krav 11, varvid avböjningsbegränsaren (461b) har en tjocklek större än tjockleken hos det elastiska motståndselementet (461a).

18. Kärnbränsleanordning enligt krav 17, varvid skillnaden (d) mellan den tvärgående längden av avböjningsbegränsaren (461b) och den tvärgående längden för det elastiska motståndselementet (461a) ungefärligen motsvarar en tröskel för plastisk deformation av det elastiska motståndselementet (461a).

19. Metod att tillverka en kärnbränsleanordning, metoden innefattande att: forma en bränsledistans (100) med ett flertal inre valv (142) som bildar öppningar (141) för att motta bränslestavar (14) och ett omkretsband (149) som sträcker sig runt distansen (100), varvid formningen av bränsledistansen (100) innefattar formning av vart och ett av de inre valven (142), vart och ett av de inre valven (142) innefattande en innervägg (145), en motsatt innervägg (145) och ett flertal stavkontakter (146) åtskilda utmed de inre valven (142), varje stavkontakt innefattande: ett styvt stopp (462) som utsträcker sig från innerväggen (145), varvid det styva stoppet (462) har en tvärgående längd för kontakt med den bränslestav (14) som passerar genom öppningen (141); ett elastiskt motståndselement (461a), som utsträcker sig från den motsatta innerväggen (145), innefattar en plan del definierad av urtag i det inre valvet (142) och en krökt kontaktyta, varvid den plana delen är i samma plan som det inre valvet (142) och varvid det elastiska motståndselementets (461) krökta kontaktyta har en bredd av 0,1 tum eller mindre och en tvärgående längd inrättad för kontakt med bränslestaven (14) som passerar genom en närliggande öppning (141) samt en styv avböjningsbegränsare (461b) som utsträcker sig från den motsatta innerväggen (145) och är axiellt inriktad med det elastiska motståndselementet (461a), varvid avböjningsbegränsaren (461b) har en tvärgående längd kortare än det elastiska motståndselementet (461a) så att bränslestaven (14) och det elastiska motståndselementet (461a) måste förflyttas i en tvärgående riktning mot ett inre element för kontakt med avböjningsbegränsaren (461b) och varvid en skillnad (d) mellan den tvärgående längden av avböjningsbegränsaren (461b) och den tvärgående längden för det elastiska motståndselementet (461a) är ett avstånd som understiger en tröskel för plastisk deformation av det elastiska motståndselementet.

20. Metod enligt krav 19, varvid formning av de inre valven (142) innefattar stansning av ett substrat för formning av det inre valvet, innefattande de styva stoppen (462), de elastiska motståndselementen (461a) och avböjningsbegränsarna (461b).