TWI234169B - Fuel-element of a boiling-water reactor - Google Patents

Description

1234169 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種沸水式反應器之燃料元件。此種燃料元 件包含一由間隔支件在橫向中所固定且由燃料元件箱所圍 繞之燃料棒束。其下端存在一種底件且其上端存在一種頭 件。在該間隔支件之外側和該燃料元件箱之內側之間存在 一種間隙，因此在操作時邊緣固定之燃料棒被供應以冷卻 水。多個粒結由間隔支件之外側凸出。此種間隔支件之主 體寬度（即，其經由粒結而測得之寬度）小於該燃料元件箱 之內部淨寬度。由於中子可較節省，則燃料棒，間隔支件 和燃料元件箱可由鉻合金所製成。由锆合金所製成之構件 (其組構（Texture)因素不同於0.33)在該反應器操作時顯示 一種對應於該組構之生長區（例如，由於中子之輻射，腐蝕 之影響等所造成），這在間隔支件用在反應器中時會使間隔 支件之主體寬度變大。爲了在提供服務期間能無問題地進 行拆解，則與中子有關之生長區可藉由間隔支件之主體寬 度相對應地減少來獲得補償。在一種新的燃料元件中，因 此在燃料元件箱和燃料棒束之燃料棒（或間隔支件）之間存 在一種較大之間隙。這樣會在操作期間所造成之溫度和壓 力中使燃料元件箱之與底件和頭件相隔開之中央區持續地 擴大，這歸因於該鍩材料之輻射感應式蠕變（Kneehen)。在 安裝狀態下該間隔支件和該燃料元件箱之內側之間所存在 之間隙在操作時首先仍會變大。燃料元件因此會由於不同 之流動比（r a 11 〇)而在側向中彎曲且接近該燃料元件箱之內 1234169 側，於是屬於該內側之間隙會變小，但相面對之間隙仍會 變大。結果會在相關之邊緣固定之燃料棒之區域中使熱學 上之特性改變。 【先前技術】 在U S 5 2 6 7 2 9 1中已爲人所知之燃料元件中，上述問題 以下述方式來防止：在間隔支件之二個相鄰之邊條上設有 粒結，其由其外側凸出之寬度小於其另二個邊條之粒結 者。此外，在第一次所提及之邊條之外側上施加彈簧元件， 其支撐在燃料元件箱上且使燃料元件集中於燃料元件箱 中。上述之全部之間隙因此都具有相同之寬度。 【發明內容】 本發明之目的是提供另一種形式之燃料元件，其確保可 定位在燃料元件箱中且可在熱學上獲得改良。 上述目的以申請專利範圍第1項來達成，其中一間隔支 件藉由一在側向中作用在其上或作用在一燃料元件上之力 而固定在一種偏心之位置中，使外部之間隙（其位於燃料元 件箱和間隔支件之與核心單元之外側相對應之外側之間）較 其相面對之面向中央-或面向該處已存在之控制元件之間隙 還狹窄。以此種方式可確保：一間隔支件之區域中存在著 E界定之可預先算出之間隙，其在反應器操作時不會不可 預料地改變。 才亥心單元是一由4個燃料元件所構成之配置，燃料元件 t胃配置一種橫切面是十字形之控制元件。鄰接於該控制 π ί牛t j:然料棒由於該處較高之水量或減速劑量而具有較核 1234169 心單元之外側所對應之燃料棒還高之功率密度，因此其濃 縮度通常較外側之燃料棒者還低。藉由本發明中使一燃料 元件偏心地定位在燃料元件箱中，則在內部間隙之區域中 可使該冷卻橫切面之變大所造成之冷卻作用獲得改良且因 此可使沸水轉移功率（MASL)所需之間距變大。位於外側之 功率密度較小之燃料棒中甚至會使冷卻劑通量變小，但這 可藉由最佳化之濃縮分佈而獲得補償。 使燃料元件束保持在其偏心位置中所用之力較佳是由彈 簧元件所施加。但亦可使該力由一與流動有關之壓力差所 產生。在較佳之實施形式中，各彈簧元件設在該間隔支件 之對應於一內部間隙之一個外側上。這樣可確保：該間隔 支件能以其相面對之外側較該處配置各燃料元件（如us 5 267 29 1中所述之燃料元件）時更接近該燃料元件箱。 【實施方式】 本發明以下將依據附圖來描述。 在沸水式反應器之壓力容器中由4個燃料元件1所形成 之多個組（group)分別組合成一種核心單元2。各圖中由於 電惱之原因只顯示一燃料棒束之間隔支件3，水通道和燃 料棒則省略。原理上該間隔支件之構造形式是任意的。但 在本實施例中該間隔支件（3)由互相交錯而插接之縱條和橫 條4，5以及圍繞這些縱條和橫條之邊條6a-d所構成。在 各縱條和橫條上存在著各彈簧元件7以固定各燃料棒。此 外，該間隔支件3具有一偏心配置之開口 8，其由一種水 通道所經過。燃料棒束及其間隔支件3由燃料元件箱9所 1234169 圍繞。須配置該核心單元2之該燃料棒束，使其中點或其 所屬之間隔支件3之中點大約位於一正方形之角隅上。在 各燃料棒束之間或在同一高度位準上之各間隔支件3之間 存在一種中間區1 〇，其可容納一種橫切面是十字形之控制 元件1 2。在該控制元件1 2和一與其相鄰之燃料元件箱9 之間存在一種間隙區1 3。內部之邊條或與該控制元件相鄰 之邊條6a，6b例如設有二個彈簧元件14,其由各邊條6a, 6b 之外側1 5 a延伸而出。各彈簧元件1 4支撐在該燃料元件箱 9之內側16。各邊條6a，6b之二個彈簧元件14分別配置 在一間隔支件3之角隅17附近。在另二個邊條6c，6d(其 配屬於一核心單元之外側）上未存在任何彈簧元件而是只有 外側之粒結1 9存在著。各彈簧元件1 4分別以一橫向於相 對應之邊條6a，6b而延伸之力來擠壓該間隔支件3使由該 燃料元件箱9之內側1 6偏離。這樣會形成一種在對角線 上在箭頭20之方向中作用在一間隔支件3上之力成份。 此種力作用之結果是：未具備彈簧元件之各邊條6c，6d以 其粒結19而對著該燃料元件箱9之內側16擠壓。由於由 各邊條6c，6d之外側凸出之粒結，則在各粒結和燃料元件 箱之間存在一狹窄之間隙區22。反之，各外邊條6a，6b和 燃料元件箱9之間之間隙區23則大很多。相對於間隔支 件配置在燃料元件箱9之中央（其是藉由該間隔支件3之周 圍所分佈之彈簧元件來達成）而言，在本發明之構造中在功 率密度較大之位置上（即，在與該控制元件1 2直接相鄰之 燃料棒列24上）存在著較大之間隙區23且因此可達成一種 1234169 較強之冷卻作用。 【圖式簡單說明】 第1圖 包含4個燃料元件和一個控制元件之核心單元之 俯視圖。 第2圖 係第1圖之切面IIA和11B之細部圖。 主要元件之符號表： 1 燃料元件 2 核心單元 3 間隔支件 4 縱條 5 橫條 6 a - d 邊條 7 彈簧元件 8 開口 9 燃料元件箱 10 中間區 12 控制元件 13 間隙區 14 彈簧元件 15 外側 16 內側 17 角隅 18 外側 19 粒結

1234169 20 箭頭 22 間隙區 23 間隙區 24 然料棒列

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Claims (1)

1234169 拾、申請專利範圍： 1 . 一種沸水式反應器之燃料元件（1 )，其包含一由間隔支件（3) 在橫向中所固定-且由燃料元件箱（9)所圍繞之燃料棒 束，由該間隔支件（3 )之外壁（1 5 )凸出多個粒結（1 9)’其 可在該間隔支件（3 )之各別之外側（1 5 )和該燃料元件箱（9) 之間確保一種最小間隙，且該間隔支件（3)之主體寬度小 於該燃料元件箱（9)之內部淨寬度，其特徵爲： 該間隔支件（3)由一在側向中作用在其上之力而固定在 一偏心位置中，使一外部間隙（22)(其存在於該間隔支件（3) 之與一核心單元（2)之外側（18)相對應之外側（15)和該燃 料元件箱（9)之間）較一與其相面對之面向中央-或面向該 處已存在之控制元件（12)之內部間隙（23)還狹窄。 2.如申請專利範圍第1項之燃料元件，其中二個外部間隙（22) 較內部間隙（23)還狹窄。 3 .如申請專利範圍第1或2項之燃料元件，其中在側向中 作用在一間隔支件上之力係由其外側（15)凸出之彈簧元 件（14)所產生。 4.如申請專利範圍第3項之燃料元件，其中該彈簧元件（14) 設在該間隔支件（3)之一種對應於該內部間隙（23)之外側 (1 5 a)上。