SE459458B - Fjaedrings- och stoedanordning foer braenslepatroner ien kokvattenreaktor - Google Patents

Description

459 458 Därvid är det viktigt att ersättningsbränslepatronerna är så utförda att de är lätta att tillverka, samtidigt som de ger viss frihet vid anpassningen av nytt bränsle till redan förefintliga bränslepatroner.

Huvudsakliga ändamålet med föreliggande uppfinning är sålunda att åstadkomma en kärnbränslepatron för en kokvattenreaktor som har en förbättrad fjädrings- och stödanordning vid genomströmningskanaler mellan bränslepatroner som möjliggör anpassning av en utbytesbränslepatron till tidigare förefintliga bränslepatroner.

För detta ändamål är en för en kokvattenreaktor avsedd bränsle- patron, som är försedd med en övre bärplatteanordning och en bränslepatro- nens bränslestavar omgivande vägg, vilken bildar en genomströmningskanal genom bränslepatronen, vilken har kännetecken som framgår av bifogade patentkrav.

Uppfinningen beskrivs närmare i anslutning till en pa de bifogade . ritningar-na som exempel visad utföringsform, varvid fig. 1 visar den av uppfinningen berörda, övre delen av en bränslepatron sedd fràn sidan, delvis i snitt, av vilken anordnandet av den för upprätthàllandet av genomströsnningskanal mellan bränslepatroner förefintliga fjädrings- och stödanordningen enligt uppfinningen framgår, fig, 1A visar det i fig. 1 i tvärsnitt visade stödorganet sett uppifrån, fig. 2 och 3 i perspektivíska sprängbilder visar tvâ utföranden av fjäderanord- ningen med tillhörande fjäderhållare, fig. li visar fyra varandra närbelägna bränslepatroner med tillhörande fjäder- organ sedda uppifrån, och fig. 5 är ett tvärsnitt som illustrerar samverkan mellan fjädrings- och stödanordningar pa varandra närbelägna bränslepatroner som betraktade i riktningen A-A i fig. ll.

Den i fig. 1 visade bränslepatronen 100 har en bränslestavarna omgivande, för flöde ogenomtränglig vägg 102, som bildar en axiell genom- strömningskanal genom patronen. Denna kanalvägg 102 är företrädesvis utförd av en zirkonlegering, Zirkaloy, som sträcker sig väsentligen utmed patronens hela längd och som strukturellt förbinder ett lämpligen av rostfritt stal av rcaktorkvalitet utfört övre ok 104 med ett inte visat undre bärorgan.

Ett centralt "vattenkors" 106 utgör en centralt belägen, sluten genomströmningsbana för en underkyld neutronmoderator utmed bränsle- patronens längd. Det centrala vattenkorset 106 har sin övre ände 108 i närheten av övre änden av genomströmningskanalen 102. Andra bränslcpatro- 3 459 453 ner för BWR, vid vilka moderatorstavar används i stället för ett centralt vattenkors 106 berörs också av och ligger inom ramen för uppfinningen.

Följande beskrivning av en bränslepatron vid vilken vattenkors används för modereringen utgör blott exempel och är inte att betrakta som begränsande i detta hänseende.

I typfallet uppdelas bränslepatronen av det centrala vattenkors-et 106 tillsammans med kanalväggen 102 i fyra skilda langsträckta bränslesek- tioner eller kvadranter i patronens längdriktning. En mångfald tätade kanaler 112 kan vara anordnade i det centrala vattenkorset 106 och ge möjlighet för kylmedel att strömma mellan de åtskilda bränslesektionerna 110. Kanalerna 112 är fördelade utmed vattenkorsets 106 hela längd och medger tryckutjäm- ning i kylmedlet för bränsleknippena mellan varandra närbelägna delknipperi llä som vardera är belägna i en av de fyra separata brânslesektionerna 110.

Varje bränsleknippe 114 har en övre fästplatta 116 och en mångfald langsträckta bränslestavar 126. l det här visade utförandet omfat- tar varje bränsleknippe lll: sexton bränslestavar 126 arrangerade i ett Axl:- arrangemang och varje bränslestav är försedd med en övre ändpropp 1211. Det är klart att även andra matrisutformningar kan förekomma.

Den övre fästplattan 116 kan vara utförd som en sammanhängande serie tunna metallstänger eller remsor 118 och formas pa vilket lämpligt sätt som helst, exempelvis gjutning. I vart och ett av de sexton bränslestavlägeiia i det visade (axla-arrangemanget tas hal upp i fästplattan 116 för glidpassning med vertikalt uppskjutande tappar 122 pa de övre ändpropparna 124 i bränslestavarna 126, sa att bränslestavarna halls i sidled samtidigt som en axiell relativrörelse mellan bränslestavarna och den övre fâistplattan 116 möjliggörs. Kring varje tapp 122 är en tryckfjäder 128 anordnad och dessa tryckfjädrar 128 verkar mellan den övre fästplattan 116 och bränslestavarnas övre ändpluggar 124 sa att bränslestavarna trycks mot sina säten i den inte visade undre fästplattan för bränslestavarna. De övre och undre fästplattorna halls gemensamt av en eller flera inte visade bärstänger av vanligt slag, som sträcker sig mellan och är fästa vid de övre och undre fästplattorna, varvid varje-delknippe 1111 lämpligen har tva bärstänger.

Den övre fästplattan 116 är försedd med en vertikal styrtapp 130 som gar med glidpassning genom ett hal 132 i en okplatta 136, som utgör fäste i oket 104 för patronens 110 samtliga delbränsleknippen, varigenom en axiell relativrörelse mellan bränsleknippet 114 och saväl oket 101: som flödeskanalen 102 möjliggörs, samtidigt som bränsleknippet 114 halls i sidled. 459 458 a Det övre oket 104 kan innefatta ett handtag 134 som skjuter upp fran och sträcker sig diagonalt över den i stort sett kvadratiska okplattan 136 vilken lämpligen är utförd sa liten som möjligt med hänsyn till tryckfall i förbiströmmande fluid. l-iandtaget 134 har ett riktningsangivande utspràng 138 och är anpassat för hantering av bränslepatronen i vertikalläge. Genom att de fyra knippena 114 halls pa plats i hålen 132 kan knippena 114 manövreras gemensamt utan att utsätta varandra för skada.

Oket 104 kan vidare vara försett med en monteringsstolpe 140 för en fjäderanordning 144 enligt uppfinningen som skruvas fast pa denna stolpe med en skruv 146. Fjädern i denna fjäderanordning är en dubbelverkande bladfjäder 152, som under mellanlägg av en adapterplatta 154 är fäst pà stolpen 140. Den dubbelriktade bladfjädern är så utförd att den kan samverka med motsvarande bladfjädrar pà närbelägna bränslepatroner för att efter- givande halla patronerna pá plats, samtidigt som mellanrum mellan de varandra närbelägna bränslepatronerna upprätthàlles.

För att lämna plats för de från bränslepatronen utskjutande partierna av fjäderanordningen 144 kan övre änden av den övre genomström- ningskanalplaten 102 vara utrustad med ett antal pa lämpligt sätt utformade utskärningar 156. Ytterligare detaljer hos bränslepatronen är beskrivna i sökandens patentansöi-:ning nr 8}01495.l.' Bränslepatronen 100 innefattar vidare en stödanordning 158 för att upprätthålla en separation mellan varandra närbelägna kanalplatar 102 för bibehållande av en mellanliggande genomströmningskanal. En viktig faktor vid ett utförande enligt föreliggande uppfinning ligger i att kanalfjäderanord- ningen 144 är konstruktionsmässigt skild och anordnad på avstånd fràn stödanordningen 158, men kan funktionellt samverka med tidigare fjädrings- och stödanordningar sådana som de som beskrivits i US-PS nr. RE 27 173, sa att bränslepatroner med det här föreliggande utförandet kan passa ihop med bränslepatroner av tidigare slag i en reaktorhärd. I detta hänseende är att märka att de dubbelriktade fjädrarna 152 enligt föreliggande uppfinning är avsedda att samverka med en motsvarande fjäder på bränslepatron med tidigare tillämpat utförande i fysisk kontakt med denna och med kompatibel beiastnings-deflektions-karakteristik.

Stödanordningen 158 innefattar företrädesvis en monteringsfläns 160, som med en skruv 166 är fäst vid okplattan 136 och som bär ett distansorgan 168 för att upprätthalla ett minsta mellanrum mellan varandra närbelägna bränslcpatroncr. Detta distansorgan har ett parti som är dimen- s 459 453 sionerat och anordnat för samverkan med motsvarande distansanordning på närbelägna bränslepatroner för upprätthallandet av ett förutbestämt minsta avstånd mellan varandra närbelägna kanalväggar 102 för kylmedelsgenom- strömning och styrstavsrörelse. Distansorgenet 168 skjuter sålunda in i omradet mellan varandra närbelägna kanalväggar 102.

Stödanordningen 158 är företrädesvis fastskruvad på okplattan 136 se att man far en möjlighet att använda stödanordningar med olika utföran- den i beroende av utförandet av de bränslepatroner som redan finns i den härd som skall förses med nytt bränsle. När sådan valmöjlighet inte krävs, är det klart att stoppanordningen 158 kan vara utformad i ett stycke med okplattan 136, exempelvis i ett och samma gjutstycke. I vilket fall som helst är genomströmningskanalväggen 102 företrädesvis försedd med urskärningen 156 som ger plats för den utskjutande stödanordningen 158.

Som bäst framgår av fig. 1A har stödanordningen 158 en uppskju- tande kant 159, som sträcker sig uppåt fran flänsen 160 och ligger an mot sidorna på okplattan 136 för att hindra stödanordningen 158 att vrida sig i förhållande till okplattan.

Som tidigare nämnts och som bäst framgår av figurerna 2 och 3 har den dubbelriktade bladfjädern 152 tva fjäderblad 170 och 172 som lämpligen är utformade ur ett enda stycke fjädermaterial. Som närmare framgår av det följande har fjäderbladet 170 ett utskjutande platt parti 174, medan fjäderbladet 172 har ett utskjutande knäparti 176 vars knä, som framgår av figurerna 2, 5 och 5, är utformat utmed ett väsentligen horisontellt plan, som skär det andra fjäderbladets 170 platta parti 17A ungefär vid dess mitt. De bada fjäderbladen 170 och 172 hänger ihop vid ett övre parti 178, med vilket fjädern är fäst vid stolpen 140 under mellanlägg av adapterplattan 154.

Adapterplatton 1511 är anordnad för att hindra bladfjädern 152 att vrida sig i förhållande till stolpen 1110. Den har ett nedskjutande kantparti 180 som sträcker sig utmed stolpens 140 kontor, så att adapterplattan inte kan vrida sig pä stolpen, och har vid ett hörn en avfasning 182 för en omvikt kant 1811 på fjädern, så att fjädern hålls på plats i förhållande till adapterplattan 1511. Detta iitförande frazngâr av fig. 2.

Alternativt kan fjäderanordningen vara utförd som framgar av fig. 3, enligt vilken fjäderns övre parti 178 har ett hörn avskuret så att det bildas en kant 186, vilken samverkar med en från adapterplattari 151: uppskjutande fläns 187 för att hindra bladfjädern att vrida sig. 459 458 Fig. 4 visar schematiskt ett exempel pa en härdsektion som bildas av fyra bränslepatroner FAl, FAZ, F A3 och FA4, vilka vardera har ett handtag 134 och är omsluten av en kanal-vägg 102. Mellan kanalväggarna 102 upprätthålls en kanal 188 för kylmedel av de fyra samverkande fjäderanord- ningarna 141: med totalt atta fjäderblad och de fyra mot varandra riktade stödorgan 158, som garanterar ett visst minsta avstånd mellan de varandra närbelägna bränslepatronerna. inom kanalen 188 förefinns en korsformad styrstavsanordning 190. Kanalen 188 maste upprätthallas med en viss minsta bredd, sa att styrstavsanordningen 190 kan röra sig fritt i kanalen under alla seismiska och belastningstekniska förhållanden. Ett antal axiellt pa avstand fran varandra anordnade galler 192 kan förekomma som sidostöd.

Fig. 5 visar ett typiskt utförande av fjädrarna och samverkan mellan knäformat fjäderblad och fjäderblad med platt parti hos intill varandra belägna brânslepatroner.

Knäet 176 pa fšäderbladet 172 ligger an mot det utskjutande platta partiet 174 pa fjäderbladet 170. Fjädrarna är fästa pa stolpen 140 och förhindras att vrida sig av adapterplattan 150.. Stolpen 140 är fäst pa eller utformad i ett stycke med okplattan 136. íflíanalplaten 102 för genomström- ningskanalen har en urskärning 156 som lämnar plats för fjäderanordningen 144 och stödanordningen 158. Stödanordningarna 158 har utskjutande partier 168, som skjuter ut tillräckligt långt i genomströmningskanalen 188 för att upprätthalla ett sådant avstånd mellan bränslepatronerna att styrstavsanord- ningen 190 far plats mellan kanalväggarna 102 hos varandra närbelägna bränslepatroner.

Det platta partiet 171; på fjäderbladet 170 medger viss grad av axiell förskjutning mellan varandra närbelägna bränslepatroner utan väsentlig inverkan pa kontaktförhallandena, varför bränslepatronernas övre ändar har möjlighet att röra sig relativt varandra över ett begränsat axiellt omrâde.

Claims (8)

w .Iis U'l \O »få (fl (13 PATENTKRAV

1. För en kokvattenkärnreaktor avsedd bränslepatron (100), inne- fattande en yttre flödeskanal och en fjädrings» och stödanordning för kanalen, för att vid användning halla bränslepatronen i ett förutbestämt avstandsförhallande med avseende pà angränsande bränslestavar och för att verksamt vidmakthålla ett minimiavständ mellan bränslepatronen och an- gränsande bränslepatroner och pa så sätt möjliggörande fri rörelse av en kontrollstav mellan dessa, varvid nämnda fjädrings- och stödanordning för kanalen omfattar en i tvâ riktningar verkande fjäder-enhet som har ett par vinkelrätt mot varandra riktade fjädrar som sträcker sig utmed ett övre parti av den yttre kanalen på dess utsida och ett stödorgan som sträcker sig längs nämnda övre parti av flödeskanalen och har ett distansorgan, vilket skjuter ut i sidled från flödeskanaleo i en utsträckning som är tillräcklig för att vidmakthålla nämna minimšavstand, k ä n n e t e c k n a d av att (a) bränslestaven (100) innefattar en övre okplatta som är fastsatt vid nämnda flödeskanal (102) vid dennas övre ände (b) fjädrings- och stödorganet för kanalen innefattar en fjäderadap- terplatta (154) som är fast stödd pa nämnda okplatta (136) och pa vilken den i tva riktningar verkande fjäderenheten är fast monterad; varvid nämnda fjäderadapterplatta (154) innefattar medel (180, 182 eller 187) vilka sam- verkar med respektive okplatta och den i tva riktningar verkande fjäderen- heten för att aktivt förhindra en relativ rörelse hos den senare i förhållande till den förra; och (c) varvid stödorgsnet (158) är en del skild fran och fäst vid nämnda okplatta (136) oberoende av nämnda fjäderadapterplatta (154) som stöder det i två riktningar verkande fjäderorganet (152).

2. Kärnbränslepatron enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att okplattan (136) innefattar en uppåtskjutande stolpe (140), på vilken adapter- plattan (154) för fjädern är fäst, varvid adapterplattan (154) har en nedåt utskjutande fläns (180) som ligger an mot en del av stolpens utsida på sådant sätt att den inte kan vrida sig i förhållande till stolpen, och att fjäderenheten (152) och adapterplattan (154) är gemensamt fästa pa stolpen (140).

3. Kärnbränslepatron enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att adapterplattan (154) har en uppatriktad fläns (187) och att fjäder-enheten (152) vid en kant (186) ligger an mot och samverkar med den uppatriktade flänsen (187) för att förhindra vridning av fjäderenheten (152) i förhållande 459 458 till adapterplattan (154).

4. Kärnbränslepatron enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att fjâderenheten (152) har ett övre parti (178) med en nedåt riktad fläns (184) vilken ligger an mot och samverkar med en kantyta (182) pà adapter- plattan (154) för att förhindra vridning av fjädern i förhållande till adapter- plattan.

5. Kärnbränslepatron enligt krav l, 2, 3 eller 4, k ä n n e t e c k - n a d av att stödorganet (158) innefattar en monteringsfläns (160) som är fäst vid okplattan (136) och har ett uppåt utskjutande kantparti (159) som ligger an mot och samverkar med okplattan för att förhindra vridning av stöd- organet (158) i förhållande till okplattan.

6. Kärnbränslepatron enligt krav l, 2, 3 eller 4, k ä n n e t e c k - n a d av att stödorganet (158) är utformat pà okplattan (136) i ett stycke med denna.

7. Kärnbränslepatron enligt nagot av föregående krav, kän n e- t e c k n a d av att den dess genomströmningskanal för kylmedel bildande kanalväggen (102) har en utskärning (156) för att ge plats för adapterplattan (154) för fjäderenheten och fjäderenhetens (152) nedåt utskjutande partier.

8. Kärnbränslepatron enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av att de vinkelrätt mot varandra verkande fjädrarna (170, 172) är bladfjädrar, av vilka den ena har ett utskjutande platt parti (174) och den i andra ett utskjutande, ett knä bildande parti (176), varvid detta knä sträcker sig utmed ett väsentligen horisontellt plan som skär det platta partiet (174) på den andra bladfjädern väsentligen vid dess mitt.