TW220000B - - Google Patents

Description

220000 A6 _____Bfi_ 五、發明説明（1 ) 里兹汽分饈槽之間限as 本發明係有闞於沸水式核能反懕器中，保持燃料棒束安 全間隔之融雕裝置。其特微為按「交點」陣列配置之次级 導管内部具有蒸汽分離槽。 發明背景： 沸水式核能反應器内部的燃料棒陣列需按設計之安全間 隔等距排列，此直立之燃料棒束安裝於下方的固定底板上 *部分燃料棒延伸至上方的固定頂板，全部燃料棒構成上 下兩固定板之間的燃料棒陣列。中等流速的冷卻水自固定 底板進入，水與蒸汽從固定頂板流出。冷卻水局限在燃料 棒週圍的旁通導管腔内流動。 沸水式反應器燃料棒束產生蒸I的道理很簡單°冷卻水 從燃料棒束底部泵入，垂直通遇高热的燃料棒。當冷卻水 往上流動時，其中蒸汽的比例逐漸增加，加热過後之冷卻 劑實踝上為水與蒸汽之混合物。漸增的蒸汽比例，或稱「 含汽比」阐冷卻劑往上流動而增高，直到從固定頂板流出 Ο 雙相流體的特微為水與蒸汽的流量不同。水流傾向於接 < 觸所有的臨近管壁，且流速較蒸汽為慢。蒸汽則遠離管壁 並向燃料棒束間的空間快速移動。 基於上述特激，自然得致蒸汽&與水流最之比* 「滑動比」，比值.通常大於1 ，而介仝主 _____X ..一〜......一----------^-------------- 在燃料棒陣列内，四支邮近燃料棒圍成的近似圓柱形區 域稱為「次级導管腔」。大部分為蒸汽的水汽混合物在此 -3- 本纸張又度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） .丨裝. .1T. 丨線！ 經濟部中央標準局S工消费合作社印Λ- 81.9.20.000 220000

Afi BG 烴濟部中央標準局tK工消費合作社印t 五、發明説明（2 ) · 快速上昇*水濃度較高的混合物則延著遇画的燃料棒作較 侵速流動。 燃料棒為當中填滿放射性燃料球的佃長形密閉管，若兩 端之間未加固定，則在產生蒸汽的過程中，燃料棒將會移 位並彼此磨擦。為了固定燃料棒束並避免磨擦接觭K提高 核反懕效率，反應器製造廠商通常在燃料棒陣列中加入間 隔器。 間隔器的次鈒導管隔並壤鐃各個燃料棒，Μ其外壁的袖 向突起將燃料棒固定。次级導管Κ特定的篩距規刖排列， 將燃料棒的振動滅至最小，並預防磨擦接》，保持安全距 離。 燃料棒間隔器有各種不同的犁1。距陣式間隔器Μ彈簧 網製成（通常為射蝕性練合金），每一燃料棒由一小型彈簧 距陣所環繞；套環間隔器中的燃料棒由本身的套環所保護 ;板箱式間隔器則Κ方形格子结構分隔各個燃料棒。 在冷卻劑汽化過程中*板箱式間隔器先天上具有缺點。 由於板條的節點位於相郾燃料棒的當中，正居蒸汽密集之 處，對於蒸汽的往上流動形式嚴重阻礙。 < 這項困擾在Κ前的研究中已經存在，以往的發明中特別 建議以直立式次鈒導管取代節點，是為.「.交&L式J間隔器 ___ "― .......................... .. .. . ' > Ι^ΙΙΡΙΙ 1111 ιιηιπτ I ，本發明即依此方向發展而成。^了避免節點干援蒸汽流 動，而將格子结構置於導管之外，因此這種配置具有使次 级導管外部發揮结構上瞄结的功能，而蒸汽在内部暢通無 阻的優點。 -4 - (請先閉泣背面之注念事頊再瑣寫本頁) --裝· -ΪΤ. —線. 本紙张又度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公货） 81.9.20,000 220000 A 6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 發明總结： 交點間皤器的次级導管腔中央具次级等管，水汽混合物 可在導管中高速潦動。 本發明，使導管内產生湯流„並.賸.m 量損失滅至最小。根據較佳之第一s施例，導管κ較厚材 料製造並具有來輻線。 根據第二實施例，先將鏍旋狀導片銲接在導管内壁，再 將中心部分鑕除，所餘揉旋狀導片即成為渦流之誘導通道 。兩項實施例中，蒸汽皆可由導管腔之中心部分往上流動 ，同時，次鈒導管中的水也形成渦流向上流動，與蒸汽分 離槽中的流埸相似。在次级導管出口處除了水汽混合之外 ，另有分離而出的蒸汽存在。琴I離心力作用而自蒸汽流 中向外運動的誘導水流，接觸到四遇高熱的燃料棒後亦進 一步汽化。 導管的蒸汽分離槽可使燃料棒保持良好的核反應效率。眾 所週知，沸水式核能反應器燃料棒束之水汽混合物中，水 的比例需愈高愈好。水分微粒對核反應產生的高速中子有 滅速的作用，並使「熱中子」雄續反應。當燃料束之蒸汽 比例遇高時，超值之含汽比使對高速中子之減速效果降低 〇 本發明中，在次鈒導管及其内無·'蒸汽分離槽的作用之下 ，導管出口處的蒸汽體積小於誘導水流的鸦横，二者流速 的關係則正好相反。由於燃料棒束的路！表面積中僅有小部 分接觸蒸汽，其餘大部份仍與高含水S的水汽混合物接觸 -5 - ^紙張义度適用中园國家桴準（CNS)甲4规格（210 X 297公货) ^ 81^9-2〇,〇〇〇 ------------------------裝------.玎------線. . f (請先間-背面之注念事項再塡寫本") . 220030 經濟部中央標準局β工消費合作社印焚 Λ6

BG 五、發明説明（4 ) 並進行冷卻，因此’冷卻水量愈多，愈可提高核反應效率 〇 附圖簡介： 圖1為未加螺旋導Η的次鈒等管上視圖； 圔2 Α及2Β為具備螺旋導片的次级導管上視圖與側視圖 ，此例中來輻線狀的導片在兩端之間旋轉90。； 圖3Α/3Β為圖2Α/2Β所示之導管上視與側視圖，其中格 子安裝槽與燃料棒擋子已加工完成； 圖4為次鈒導管上端與格子之裝配圖； 圖5Α為間隔器成品之上視圖； 圖5Β為間隔器成品的側視圖，並Κ斷面圖表示部分次級 導管之外部構造； 圖6為燃料棒束在間隔器内之上視圖》並顯，示次级導管 的蒸汽分離功能； 圖7為舊式的交點間隔器，具有次级導管； 圖8Α與8Β分別為圖7所示交點間隔器的上視與側視圖 ，但加上螺旋導片之改良； 圔9Α/9Β分別為圖8Α/8Β所示交點間隔器的上視與側視圖 < •，其中螺旋専片的中心部分已鑽除； 圖10為本發明裝人燃料棒束後之剖面圖。 詳佃說明 一― 圖10為一典型的燃枓棒束。固定頂板16，固定底板，冷 卻劑入口 14，及燃料棒束皆在圖中可見。請注意燃科棒的 全長不便圖示，因此圖中僅有一個間隔器。標準的燃料棒 -6 ~ --------·---------7-------裝 -------玎------^ C諳先·'11·-背面之;±:£卞項再塡寫本頁) ^ 本纸張尺_度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公货） 81.9.20,000 220000

A6 BG 經濟部中央標準局S工消费合作社印絮 五、發明説明（5 ) 長約160吋*截面積為5.25吋X5.25吋，並使用5到7假 間隔器。一般使用7個間隔器垂直等距排列於燃料棒的全 長之中。 画1為全尺寸次级導管的上視圖，圖2A與2B為具有來辐 線的次鈒導管。來幅線的輻向節距為90° ，包含四葉内裝 螺旋狀導片14，16，18與20。當然節距與導片數最皆可變 更。 圖3A與3B為圖2A與2B所示的次級導管，導管外壁的軸向 擋子S1與S2在燃料棒穿遇間隔器時，可將燃料棒定位σ ® 端的開口巧）34,36, 與38是與方格楔合之聯接槽° 前述構造製造完成之後，導管頂端與方格聯结的情形％ 圖4所示。板條Η與V的開口 44 互相楔合構成一節點’ 方格结構G之節點部位置入每一導管的端部，Μ點銲或張 線固定於導管外部。圖4僅顯示導管上端與格子聯结的情 形，専管下端Μ同樣方式與另一格子聯结。 由圖5Α與5Β可對間隔器的整體構造一目了然，格子板 條Η與V在導管Τ內部的结點部分必需鑽除，鑽除程序有兩 種選擇。本茛施例中，鑽頭尺寸與導管内徑相同，僅在導 < 管兩端施工。第二法之嫌頭尺寸與螺旋導Η的内徑相同’ 此法將殘留板條樁部在導管内。 圖5Β為間隔器之斷面脚視圖，If中可見具有画角之外框 Β與間隔器的局部内部構造〇 圖6顯示間隔器成品之局部構造，連同定位之燃料棒束 下。間隔器S角落部位板條H/V與導管Τ之間槽32/38聯 <¾¾¾¾背面之注念事頊再塡寫本頁) -裝- 訂. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 81.9.20,000 OOnn. 220000

Λ6 BG 經濟部中央標準局β工消费合作社印*''代 五、發明説明（6 ) 结的情形均詳如圖示，某些特定板條加裝彈簧圈5〇°彈簧 圈相對擋子S1/S 2的位置與功能在此不予赘述。痛特別一 提的是：某些與外框B相鄰的導管被切割而僅餘一半長度 〇 圖7，8, 9為另一種將螺旋等片植入導管τ内部的方 法。此法的缺點為螺旋導片未在導管兩端與之聯结’二者 並非構成一整體，因此遘免採用。整體结構的儍點是長期 搡作過程中，姐件破裂而產生碎Η並導致故障的機率可降 至最小。 圖7的格子由板條Η與V構成，與導管Τ Μ32，34，36· 38之開槽楔合。仍然用簧圈50Μ固定間隔夾入格子中’使 燃料棒（未在圖中顯示）與導管辑i抵緊。 圖8B中，金靨板條姐72, 74, 76, 78與導管底部之格子 接合後，板條即被扭曲形成螺旋導片。圖示之導片呈 180°扭轉•當然亦可使用其他角度。 圖8A中的頂部横向板條Η與頂/底部縱向板條V己定位 並銲接。格子結構的螺旋板條72、78在每一等管的上下端 被永久固定。 < 參看圖9Α與9Β，導管Τ内部螺旋導片的中央部分被嫌除 ，圖9Α與9Β分別為間隔器成品的上視與側視圖。由於讀者 已热悉間隔器，燃料棒束下，與>框8的裝配，故在此不 再赘述。 (請先閲泊背面之注-$項再塥寫本頁) -8- 本紙張尺度適用中因S家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公货） 81.9.20,000

Claims (1)

1. 220000 諸專蚵泛王衣ch_年么 7 7 7 7 A B c D 六、申請專利範® 绞濟部中喪搮準扃印焚 1. 一種具蒸汽分離檷之間隔器，包含一間隔格柵，用以在 燃料束内部之燃料棒陣列中之預定高度形成周圍環繞之 單元，其包含： 若干垂直對正元件，在燃料棒之個別排列之間延伸，以 在燃料束燃料棒陣列周圏形成周界單元之第一部份； 垂直對正之次级等管陣列·連接至前述之元件，Μ形成 圍繞在燃料束燃料棒陣列周麵之周界單元之第二部份， 並形成格柵元件之櫬械性連接，而在相鄰燃料棒之間之 次级導苷界定次级導管之流動容積； 次级導管的改良包括： 次级導管内壁的周圍附件，誘導至少一些水汽混合物形 成渦流流經該苷，藉此使至少一些水份在冷卻劑流由次 级導管排出時，自流經次级導管之蒸汽流中離心式分離 ， 在次鈒導管内壁表面之周圃附件，在次鈒等管内形成一 中心無流容積，Κ在該管中提供冷卻劑向上無阻之流動 〇 2. 根據申讅專利範画第1項之具蒸汽分離檷之間隔器，其 中之内部突出物係與導苷為整《结構，並且具有長節距 之内嫘旋構造。 3. 根據申謫專利範園第1項之具蒸汽分離檐之間隔器，其 中之等管内部之周圔附件包含有《旋物。 4. 根據申講專利範園第2項之具蒸汽分離榷之間隔器.其 中導苷内部之内突出物包含有螺旋狀金屬導片，等片固 -1 - (請先閱讀背面之注意事項再填荈本页) *裝. 打. *線. f 4(210X297^：廣） 220000 Α7 Β7 C7 D7 六'申請專利範® 經濟部中央櫺準局印¾ 定於前述導管之内壁。 5. —種具蒸汽分離槽之間隔器，包含一間隔格柵，用以在 燃料束内部之燃料樺陣列中之預定高度形成周圍環繞之 單元，其包含： 若干垂直對正元件，在燃料棒之個別排列>之間延伸，以 在燃料束燃料棒陣列周圃形成周界單元之第一部份； 垂直對正之次級導管陣列，速接至前述之元件· Μ形成 圍縝在燃料束燃料棒陣列周園之周界單元之第二部份， 並形成格柵元件之機械性連接，而在相鄰燃料棒之間之 次级導管界定次級専苷之流動容積； 次级導管内壁的周園附件·誘専至少一些水汽混合物形 成渦流流經該管，賴此使至少一些水份在冷卻劑流由次 級専管排出時，自流烴次鈒導苷之蒸汽流中離心式分離 9 在次级導管内壁表面之周圔附件·在次级等管内形成一 中心無流容稹，以在該管中提供冷卻劑向上無阻之流動 〇 6. 根據申請專利範園第5項之具蒸汽分離檷之間隔器，其 中該間隔器具有上端與下端格柵。 7. 根據申請專利範園第5項之具蒸汽分濉槽之間隔器，其 中之等管内部之周園附件具有螺旋狀等片。 8. 根據申請專利範園第7項之具蒸汽分離槽之間隔器，其 中之導管内部之周園附件具有蠼旋狀金臈導片，導片固' 定於前述導管之内壁。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本百) -襄- •打. •線. f 4 (210X297 公廣) A7 220000 c? ____D7 六'申請專利範圊 (請先閱讀背面之注龙事项再填穽本頁) 9. —種十字交點間隔器之製造方法’該間隔器包括一用Μ 在燃料束内部瓖定高度之燃料棒陣列内形成周界單元之 間隔格櫊，該方法包含： 提供若干垂直對正元件，以在各別之燃料棒之排與列之 間延伸，Μ形成燃料束之燃料棒陣列周園之周界單元之 第一部份； 提供直立對正次级導管，連接至該元件以形成燃料束之 燃料棒陣列周園之周界軍元之第二部份，並形成格柵元 件之間之楗械性連接，以在相鄰之燃料棒之間之次级導 管形成次鈒導管流容稹； 在該次級等管之内部設置周附件’以在'流經該次级導 管之至少一部份之汽水混合物提供一漩渦流，箱此使至 少一些水份在冷卻爾由次级導管排出時，由流經次级等 管之蒸汽流離心式分離出來；以及 在次级導管内部之周圃附件形成一次级導管之中央無流 容稹，Μ在該次级導管内提供冷卻劑之向上無阻流。 10. 根據申請專利範園第9項之方法，其中將周圃附件置設 在次级導管内壁以搮供流經該管之水汽混合物形成渦流 ，Μ使水份被離心式分離出來之步驟包括將嫘旋物設在 該次级等管内之步Κ。 短濟部中央揼準局印製 f 4(210X297 公廣)