SE416764B - Anordning vid en brensleenhet for kernreaktorer med ett antal brenslestavar och en anordning for att stodja dessa i sidled och halla dem pa avstand fran varandra - Google Patents

Description

50 5* H0 7711812-3 2 ligen är det känt att man använder en kombination av stela och fjädran- de utsprång, samt yttre anordningar som påverkar de fjädrande utsprång- en och böjer undan dessa för_att tillåta ett obehindrat insättande och borttagande av bränslestängerna. ' Härvid är det också viktigt att ta hänsyn till karakteristika för neutronabsorbsion, mekanisk styrka och korrosionsbeständighet hos det material man använder för att utföra gallerplåtarna. All absorbtíon i reaktorn av neutroner, som inte medför ytterligare fission eller pro- duktion av ett nytt fissionsbart material, definieras som parasitisk absorbtion. Neutronekonomin avgöras av den grad till vilken neutroner i reaïtirn användas för önskade ändamål som till.exempel för att un- derhâ;ïz en kedjereaktion, omvandla ett fertilt material till ett fis- sionabelt, eller för att producera isotoper i stället för att förloras på grund av parasitísk absorbtion eller läckage: För att maximera ne- utronekonomin är det önskvärt att till ett minimum nedbringa volymen av material som användes för att bilda gallret och att härvid använda material som har en låg benägenhet för neutronfångst, och definieras av neutronfångsten i tvärsnittet hos materialet. En balans måste upp- rätthållas medan de ofta motstridande önskemålen av tillräckligt mate- rial för att konstruera en gallerplåt, som positivt stöder och skiljer bränsleelementen åt, som har tillräcklig motståndskraft, och som har ett tvärsnitt som utmärks av låg neutronfångst.

Zirkonium och legeringar, huvudsakligen i form av zirkaloy, är kända för att ha en tvärsektion med mindre neutronfångstbenägenhet än någon annan metall av jämförbar mekanisk styrka och korrosionsbestän- dighet. Vid den tidigare tillämpade tekniken har det emellertid an- setts nödvändigt att anordna fjädrande utsprång för att hindra icke önskade skador pa bränslestängernas ytor. Lämpligt fjädermaterial, som till exempel'ïnconel-718? har relativt hög neutronabsorbtion. y'.'Följaktligen kan man uppnå stora ekonimiska fördelar med ett ut- förande av gallerplåtarna som medför att man i huvudsak använder zir- _ kaloyplåtar.

Det existerar sålunda ett behov av en effektiv ekonomisk anord- ning och ett sätt för att insatta bränslestängerna i cellerna i ett galler av plåtar, varvid man använder utsprång för att skilja och stödja bränsleelementen utan att bränsleelementens ytor påverkas.

Ett mångsidigt användbart saller möjligt att anvflnda för att stö- da tuberna för ånggeneratorer, rör och värmeväxlare och liknande er- bjuder ytterligare fördelar.

Enlígt föreliggande uppfinning är en galleranordning sammansatt 55 40 7711812-3 av ömsesidigt läsande och varandra skärande plåtar eller plattor som bildar rektangulära celler. Varje cell är i stort sett kantad av de- lar av_två motsatta plåtar med bågformade utsprång med delytor, som motsvarar konturen hos motsvarande bränslestav. En tredje vägg i var- je cell har en allmänt fjädrande remsa, som är anordnad mellan tvâ longitudinellt skilda gallerplâtar i den tredje kanten. Remsan kan vara transversellt inskjuten i den tredje väggens plan. Utsprång är anordnade på en del av ytorna av alla sidor av remsan i varje närbe- lägen cell. Innan en bränslestav insättes i varje cell är remsorna orienterade så att utsnrången på dessa är vända från centrum av cel- len. Sedan bränslestaven insatts, skjutes remsan i transversell led, så att dess utskjutande del kommer att anligga mot bränslestaven och kilar härigenom fast varje brënslestav mellan en generellt sett fjä- deranordnad remsa med utsprång och de krökta utsprången på de två lod- räta närbelägna plåtar som kantar cellen. En extra gallerplåt anord- _nas om man önskar ett udda antal cellanordningar.

De nya drag som kännetecknar föreliggande uppfinning specifice- ras närmare i bifogade-patentkrev som bildar en del av beskrivningen.

För att underlätta förståelsen av uppfinningen är dess fördelar och specifika drag närmare beskrivna i anslutning till bifogade ritningar, som visar en särskilt lämplig utföringsform av uppfinningen.

På bifogade ritningar har samma referenssiffror anslutning till motsvarande delar i de olika figurerna.

Sålunda visar fig. l en planvy av en representativ del av ett skiljegaller med ett antal insatta bränslestänger. Fig. 2 visar en planvy av en del av en gallerplfit enligt uppfinningen. Pig. 3 visar en frontvy av gallerplåten enligt fig. 2 och fig. U visar en sidovy av gallerplåten enligt fig. 3, skuren längs linjen M-M. Fig. 5 visar en frontvy av en annan gçallcrplfm enligt uppfinningen och rig. 6 vi- sar en frontvy av en annan gallerplåt enligt uppfinningen. Pig. 7 visar en frontvy av ytterligare en gallerplåt enligt uppfinningen och fig. 8 visar en sidovy av gallerplåten enligt fig. 7, skuren längs linjen 8-8. Fig. 9-visar en frontvy av en dragremsa enligt uppfinning- en och fig. l0 visar en sidvy av dragremsan i fig. 9, skuren längs linjen 10-10. Fig. ll visar en perspektivvy av en del av ett skilje- galler enligt uppfinningen. Pig. 12 visar en planvy av en representa- tiv del av skiljegallret och visar anordnandet av dragremsan innan denna användes för att låsa brënslestaven på plats och fig. 13 visar en planvy av gallret i fig. 12 sedan dragremsan har förts till det lä- ge där den stöder och låser bränslestaven. öof” H0 77i18¶2~3 u Fig. 1 visar en del av ett galler 20 av plåtar som med uppfinningen är anordnade så att de bildar ett flertal celler 21 n 1 enlighet -med i allt väsentligt öppen tvärsektion.'Kärnbränslestavar 22, av vilka endast några är visade för tydlighets skull, är anordnade genom cellerna med sina längdaxlar parallella. = Termen "longitudinell", som användes i beskrivningen och kraven skall, så vitt inte annat sägas, avse den riktning i vilken bränsle- stavarna sträcker sig.

En gallerplåt 30 visas i detalj i fig. 2, 3 och H. Gallerplâten består av ett i huvudsak plant, rektangulärt ark av metall, som har motsatta längsgående kanter 31, 32 och ytor 33, 3H.

Ett i huvudsak centralt anordnat spår 29 (fig. 3) skär i rät vin- kel på längden igenom kanten 31. Ett flertal spår 35, 36 skär vinkel- rätt kanten 31 på vardera sidan av spåret 29, så att de sektioner som begränsas av spåren 35 och 36 uppträder i alternativ succession med samma intervall längs kanten 31, varvid ett spår 35 är anordnat vid ena sidan av det enstaka spåret 29 och ett spår 36 på den andra si- dan av spåret 29. Varje spår 35 och det enstaka spåret 29 går in ett avstånd 37 från kanten 31. Varje spår 36 går in ett större avstånd 38 från kanten 31. i För att underlätta förståelsen beskrives nedan varje del av gal- lerplåten 30, som är begränsad av centrumlinjerna Hl, dragen genom närbelägna par av spår 35 och 36, som en panel H2; den del av plåten som begränsas av centrumlinjerna H1 i dom enstaka spåren 29 och när- beläget spår 36 utgör en panel H7 och den del av plåten som begränsas av centrumlinjen H1 i det enstaka spåret 29 och det närbelägna spåret kallas för en panel H8. Följaktligen kan plåten 30 beskrivas som konstruerad av en serie av i huvudsak rektangulärt formade paneler- H2, H7 och H8. _ _ __ 2 j ' Stela utsprång, som nedan skall närmare beskrivas, skjuter ut en idel av varje yta på plåten 30 vid de olika panelerna. Utsprången H3 och H5 höjer sig från ytan 33 (fig. 2) så att var och en av de efter varandra följande panelerna H2 alternativt är försedd med icke cen- triska utsprång, antingen H3 eller H5, under det att föregående och efterföljande panel H2 är försedd med den andra utskjutande delen. Pa- nelerna H7 och H8 är var och en vid ytan 33 försedd med ett enkelt ut- språng H3. Få liknande sätt är ett antal utsprång HH och H6 upphöjda från ytan 3H (fig. 2), så att varje på varandra följande panel H2 al- ternativt innehåller en icke centrisk enkel utskjutande del HH eller H6. Ytan 3H vid panelerna H7 och H8 är upphöjda av en icke centrísk .l0 UT 7711812-'3 uuskjutande dei 1114. utsprången 1:3, nu, 1:5, 1:6 är anordnade på sådant sätt att de motsatta ytorna av varje enkel panel M2, H7 eller H8 in- nehåller antingen en kombination av utsprång 43 och ÄH eller alterna- tivt, endast i fallet av de till antalet överlägsna panelerna H2, en kombination av motsatt utskjutande utsprång H5 och H6. Utsprången, på motsatt anordnade ytor av varje panel, ligger longitudinellt i linje I (rie- 3)- / Som bäst framgår av fig. 2 och 3 är en del av varje utsprång i huvudsak formad att följa den perimetriska formen av bränslestaven, som skall insättas genom cellen i vilken utsprånget skjuter in. Den i stort sett konturformade delen av varje utsprång är delvis inpres- sad. Inpressningen sträcker sig vidare in i cellen och är avsedd f att ligga i kontakt med bränslestaven. Utsprången på närbelägna pane- ler H2 är skilda från centrum, närmare omkring spåren 35 än 36 med en konturformade delen av utsprånget anordnad vid sidan av det närbeläg~ na spår 36 som begränsar sidan av panelen. Utsprången H3 och UH på panelen 47 är anordnade närmare sidan av panelen H7 med spåret 29, med den konturformade delen av utsprånget anordnad bort från panelens H7 av spåret 29 avgränsade sida. Utsprången H3 och HH på panelen H8 är anordnade närmare spårsidan 35 av panelen H8 med den konturformade delen av varje utsprång anordnade mot sidan av den panel H8 som är närmast spåret 29.

Rektangulära utskärningar 51, 52, 53, anordnade med sina längd- sidor parallella med de längsgående kanterna 31, 32 av plåtarna 30 begränsar utsprången på sätt som framgår av fig. 3. I praktiken är utskärningarna åstadkomna i den i huvudsak plana plåten 30, och ut- sprången H3, HH, H5, H6 är följaktligen pressade till ovan beskriven form. Plåten 30 har en total bredd som markeras med avståndet SH, _varvid ett avstånd 38 föreligger mellan de inre urtagningarna hos spåren 35 och kanten 32, och ett avstånd 37 markerar avståndet mellan den inre urtagningen av spåret 36 och kanten 32.

Pig. 5 visar en gallerplåt 60. Plåten 60 utgöres av ett plant i huvudsak rektangulärt ark av metall med mitt emot varandra gående längdkanter 61 och 62. Kanterna 61 och 62 är försedda med ett flertal lika dimensionerade och på samma avstånd från varandra anordnade spår 63 och 6ü, avsedda att sammankopplas och låsas ihop med de skärande n plåtarna 30. Varje spår 63 ligger longitudinellt 1 linje med ett spår a 64 vid den motsatta kanten. Spåren 63 och 6N har samma dimensioner och varje spar sträcker sig i ett vinkelrätt avstånd 38 från kanten i vilken det är utformat. Plåten 60 har en total bredd som markeras " 771 i812~É med avståndet 65.

En gallerplât 70 visas i fig. 6. Plåten 70 utgöres av en plan i huvudsak rektangulär metallplåt, med mitt emot varandra anordnade längdkanter 71 och 72. Ett flertal lika stora spår 73, avsedda för att låsas samman med skärande plåtar 30, som nedan skall beskrivas, är utformade på lika stora intervaller längs kanten 72. Varje spår 75 sträcker sig i ett vinkelrätt avstånd 37 från kanten 72. Den tota- la bredden av plåten 70 sträcker sig över ett avstånd SU. Ett avstånd 38 föreligger mellan den inre urtagningen av varje spår 73 och kan- ten 71.

En gallerplåt 80 visas i fig. 7 och 8. Plåten 80 har mitt emot varandra gående längdkanter 81, 82, och ytor 83, 8ü. Ett flertal av lika långa spår 85, 86 år utformade i kanterna 81, 82 respektive, på samma avstånd längs respektive kanter. Spåren 85 och 86 är avsedda för låsande samverkan med skärande plåtar 30 som nedan skall närmare beskrivas. Varje spår 85 är longitudinellt linjerat med ett spår 86.

Ett flertal utskärningar 87, var och en anordnat på samma avstånd mellan och i longitudinell axiell linjering med ett par longitudinellt skilda spår 85 och 86 utformade i plåten 80. Ett utsprång 88 skjuter ut den del av ytan 85 mellan utskärningarna 87 vinkelrätt utåt från plåten 80, Plåten 80 har en total bredd som motsvarar distansen 65.

Spår 85 och 86 är urtagna ett avstånd 38 från kanterna 81 och 82 res- pektive. Varje utskärning 87 år på samma avstånd skilt ett avstånd 37 från den inre urtagningen av spåren 85 och 86 respektive i linje där- med. ' I Fig. 9 och 10 visar en plåt 90 nedan betecknad med ordet drag- remsa. Dragremsan 90 består av en i huvudsak rektangulär plåt med mitt emot varandra gående längdkanter 91, 92 och ytor 93, 9H. Ett flertal utsprång 95, anordnade med jämna intervall längs dragremsen skjuter ut en del av ytan 93; ett flertal ev liknande anordnade utsprång 96 skju~ ter ut en del av ytan 9H utåt. Varje utsprång 95 ligger longitudinellt i linje med ett utsprång 96 på motsatt yta av plåten 90. I dragremsan är inga spår utformade i kanterna. 5 Vid användning i en kärnreaktor är dragremsan 90 utformad av ett lämpligt fjädermaterial som Inconel-718 och gallerplåtarna 30, 60, 70 och 80 är utformade av ett stelare men mindre neutronabsorberande ma- terial som zirkaloy.

Som framgår av fig. ll är plåtarna 30 anordnade i longitudinellt åtskilda par, omvända eller inverterade i förhållande till varandra varvid den plåten (i den visade utföringsformen) är orienterad så \J1 EXJ \J1 ' H0 7 7711812-3 att spåren i densamma öppnar sig nedåt och den lägre plåten har spå- ren öppna uppåt. Varje plåtpar 30 är anordnade parallellt med på sam- ma sätt anordnade par av plåtar 30 genom hela galleranordningen och bildar på detta sätt kolumnerna i gallret som klart framgår av fig. l.

En kombination av plåtar 60, 70 och 80 samverkar på sätt som nedan skall beskrivas för att bilda raderna i galleranordningen.

Vid en särskilt lämplig utföringsform är en enkel gallerplåt 80 (fig. 1) orienterad vinkelrätt till det parallella paret av gallerplå- tar 30. Den enkla plåten 80 skär och låser anordningen i samverkan med båda kolumnerna av övre och lägre plåtar 30 vid spåret 29. Spåret 29 i var och en av de övre plåtarna 30 går i ingrepp med ett spår 86 i plåten 80 och spåret 29 i var och en av de lägre plåtarna 30 står i ingrepp med ett spår 85 i plåten 80. De delar av plåten 80 som lig- ger mellan utskärningarna 87 är relativt mera flexibla än resten av plåten beroende på de kantande utskärningarna.

Som framgår av fig. ll är en plåt 70 anordnad i longitudinellt motsatt och inverterad relation i förhållande till en andra plåt 70 så att ett par plåtar bildas. Vid den visade utföringsformen är den övre plåten 70 orienterad på sådant sätt att spåren 73 är öppna uppåt och den lägre plåten 70 är orienterad så att spåren 73 är öppna nedåt.

Dessutom är varje plåt 70 anordnad i gallret så att den vinkelrätt skär och låser de kolumnoríenterade plåtarna 30 så att spåren 73 Plå- tarna 70 (fig. 6) står i ingrepp med spåren 36 i plåtarna 30 (fiå- 3).

Som framgår av fig._l låser och skär plåtarna 60 också i rät vin- kel plåtarna 30 på sådant sätt att spåren 63 (fíg. 5) i varje plåt 60 står i ingrepp med spåren 35 (fip. 3) i hottenplåten 30 som framgår av fig. ll i kolumnerna av piåtpar 30, och spåren 6H (fíg. 5) i plå- tarna 60 står i ingrepp med det övre av plåtparen 30 vid spåren 35f - Följaktligen är plåtarna 60, 70 och 80 anordnade så att de bil- dar raderna i gallerplåtsanordningen.

Gallerplåtarna 30, 60, 70 och 80 är stelt fasthållna i läsande ingrepp på det sätt som tidigare beskrivits med hjälp av svetsning, lödning eller andra kända förbindelsesått. _ En dragremsa 90 är longitudinellt anordnad (fig. ll) i glidande kontakt i utrymmet mellan varje par av longitudinellt linjerade plå- tar- 70. I ' Som bäst framgår av fig. 12, efter insättning av bränslestaven, är dragremsorna 60, som är anordnade i plâtarnas 70 plan, belägna med utsprângen 95, 96 undandragna i varje cell 21 ett avstånd som är aproxi- mativt ungefär hälften av bränslestavens diameter. Sedan bränslestaveu '7711812-'3 l r har införts i gallerstrukturen, som bäst framgår avifig. 15, drages den glidhara dragremsan i transversell riktning till dess topparna av utsprången 95, 96 är i huvudsak centrerade med och anligger mot res- pektive bränslestav i samtliga närbelägna celler. Denna operation fixerar bränslestavarna mellan utsprången 95, 96 på dragremsan och trycket från den konturformade delen av utsprången H3, UN, H5, H6 på plåtarna 30. Storleken av de stödande krafterna i sidled som därvid alstras beror på höjden av utsprången på dragremsan. Utsprången 95, 96 är utformade för att underlätta anliggningen mot och centreringen av bränslestavarna. ändarna (icke visade) på varje dragremsa kan däref- ter böjas eller skäras av och svetsas till periferin.av gallerelemen- tet för att låsa remsan på plats. På detta sätt är bränslestavarna in- spända och stödda i sidled med minimal användning av fjädrande materi- al; sådant som Inconel-718 vilket i stort sett har en relativt hög ne- utronabsorbtion. _ Som framgår av fig. 1 är gallerplåten 80 orienterad så att dess utsprång skjuter in mot den närbelägna parallella plåten 60. De delar av ytan 83 som innehåller utsprången 88 kan vara deformerade medelst kända yttre organ för att tillåta insättning av bränslestaven utan skada till dess inklädsel. Användningen av plåten 80 tillåter konstruk- tionen av ett gallerelement som innehåller en matrix med udda antal celler vilket erbjuder fördelar i fråga om kontroll och återställande av delvis förbrukade bränsleanordningar. Plåten 80 kan emellertid ute- lämnas om man vill göra ett galler som innehåller ett jämnt antal cel- ler i den matrix som uppgörs enligt uppfinningens principer.

Claims (7)

7711812-3 O 1 P a t e n t k r a v

1. Anordning vid en bränsleenhet för kärnreaktorer med ett antal bränslestavar och en anordning (20) för att stödja dessa i sidled och hålla dem på avstånd från varandra, k ä n n e t e c k - n a d a v ett antal longitudinellt årskilda par av gallerplàtar av en första typ, varvid dessa plåtar har mitt emot varandra an- ordnade longitudinella ytor, varvid dessa ytor är försedda med stela utsprång (43-44) som i sidled skjuter ut en del av varje yta, varvid dessa utsprång är konturformade för att anligga mot ytan av närbelägna bränslestavar, varvid ett flertal remsor (70) är anordnade med mitt emot varandra anordnade longítudinella ytor, vilka ytor har utsprâng (95,96) som i sidled skjuter ut en del av varje yta, innefattande ett annat slag av gallerplåtar (60), var- vid den första typen av longitudinellt åtskilda par av plåtar är anordnade parallellt med varje annat par och i stort sett vinkel- räta mot den andra typen av gallerplåtar (60) och remsorna (70), så att därvid bildas ett flertal celler med i huvudsak öppen tvär- sektion genom vilken bränslestavarna anordnas longitudinellt, var- vid utsprången (43-46) på den nämnda första typen av gallerplâtar (30) skjuter in i varje närbelägen cell, varvid remsans eller rem- sornas utspràng (95,96) skjuter in i varje närbelägen cell, varvid var och en av dessa remsor (70) går genom det longitudinella ut- rymmet mellan varje par av den första typen av gallerplåt för att göra det möjligt för dessa remsor (70) att dragas i sidled så att utsprången på dessa remsor samverkar med bränslestavarna i de när- belägna cellerna och därvid åstadkomma att stavarna blir transver- sellt åtskilda och stödda av utsprången (95,96) på remsorna och utsprången (43-44) på den första typen av gallerplâtar (30).

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a du a v att åtminstone nâgra av den andra typen av gallerplåtar dessutom inne- fattar ett flertal av longitudinellt åtskilda par av gallerplåtar (60) av en andra typ, varvid var och en av remsorna (70) är indi- viduellt anordnad i respektive longitudinellt utrymme mellan varje longitudinellt åtskilt par av gallerplåtar av den andra typen och i glidande förhållande till dessa.

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e-c k n a d a v åt- minstone någon av den andra typen av gallerplåtar dessutom inne- fattar ett flertal gallerplåtar av en tredje typ (80), varvid de longitudinellt åtskilda paren av gallerplåtar av den andra typen och gallerplåtarna av den tredje typen är anordnade i omväxlande 'zman-s m. följd när raderna hos gallerelementet skall bilda en jämnt numrerad matrix av celler.

4. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v åt- minstone någon av de andra typerna av gallerplåtar som ytterligare innehåller ett flertal gallerplåtar av en tredje typ samt en gal- lerplåt av en fjärde typ, varvid det longitudinellt åtskilda paret av gallerplåtar av den första typen och gallerplåtarna av den tredje typen är anordnade i alternativ följd med raderna av galler- strukturen, där en plåt av den fjärde typen är anordnad i en rad p mellan en rad som har ett longitudinellt åtskilt par av galler- plåtar av den tredje typen, så att det bildas en matrix av celler med udda antal. _

5. » Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att materialet som bildar gallerplåtarna har en lägre benägenhet för neutronfångst i sin tvärsektion än det material som användes i remsorna. _

6. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d a v att materialet i gallerplåtarna har en lägre benägenhet för neutron- fångst i sin tvärsektion än det material som bildar remsorna.

7. Anordning enligt kraven 1-6, k ä n n e t e c k n a d a v att den har glidbara remsor med utsprång som skjuter ut från båda ytorna av remsan och in i närbelägna celler, vilka innefattar styr- ning för en remsa i glidande kontakt med och mellan longitudinellt åtskilda gallerorgan i alternativa rader av gallret med remsans utsprång anordnade vid sidan i varje närbelägen cell, varvid efter insättning av ett bränsleelement i varje cell remsan förskjutes transversellt så att remsans utsprång i var och en av cellerna samverkar med, fixerar och stöder bränsleelementet i sidled. ANFÖRDA PUBLIKÅTIONER: