SE508645C2 - Kärnbränslepatron för lättvattenreaktor med axiellt gap i det klyvbara materialet - Google Patents
Kärnbränslepatron för lättvattenreaktor med axiellt gap i det klyvbara materialetInfo
- Publication number
- SE508645C2 SE508645C2 SE9602452A SE9602452A SE508645C2 SE 508645 C2 SE508645 C2 SE 508645C2 SE 9602452 A SE9602452 A SE 9602452A SE 9602452 A SE9602452 A SE 9602452A SE 508645 C2 SE508645 C2 SE 508645C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- fuel
- axial gap
- fissile material
- axial
- spacer
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 19
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 title claims description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 174
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 38
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 210000002105 tongue Anatomy 0.000 claims description 3
- 238000005253 cladding Methods 0.000 abstract 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 41
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 15
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 14
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 4
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 235000015096 spirit Nutrition 0.000 description 2
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000272525 Anas platyrhynchos Species 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 210000005069 ears Anatomy 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/326—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements comprising fuel elements of different composition; comprising, in addition to the fuel elements, other pin-, rod-, or tube-shaped elements, e.g. control rods, grid support rods, fertile rods, poison rods or dummy rods
- G21C3/328—Relative disposition of the elements in the bundle lattice
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/16—Details of the construction within the casing
- G21C3/18—Internal spacers or other non-active material within the casing, e.g. compensating for expansion of fuel rods or for compensating excess reactivity
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Description
508 645 z kylmedlet i bränslepatronens Övre del bestar av bade anga och vatten. Denna skillnad mellan den övre och den nedre delen ger upphov till speciella problem som maste tas hänsyn till när bränslepatronen utformas.
Detta problem kan lösas genom astadkommande av en flexibel bränslepatron som pa ett enkelt sätt kan ges en utformning där den övre delen av branslepatronen skiljer sig fran den undre delen sa att optimala förhallanden kan erhallas. En bränslepatron for en kokarvattenreaktor med dessa egenskaper visas i PCT/SE95/01478, som vid denna patentansökans inlämnande ännu är opublicerad. Denna branslepatron innefattar ett flertal pa varandra staplade bransleenheter, vilka var och en innefattar ett flertal bränslestavar som sträcker sig mellan en topplatta och en bottenplatta.
Bransleenheterna ar omslutna av ett gemensamt holjerör med ett i huvudsak kvadratiskt tvärsnitt. En bränslepatron av denna typ kan pa ett enkelt sätt ges olika utformning i sin övre och undre del. Även i en lattvattenreaktor av tryckvattentyp kan det vara lämpligt att utforma branslepatronerna sa att vardera branslepatronen innefattar ett flertal pa varandra staplade bransleenheter. Liksom ovan beskrivet innefattar da var och en av bränsleenheterna ett flertal bränslestavar som sträcker sig mellan en topplatta och en bottenplatta. En bränslepatron för en tryckvattenreaktor innefattar dock inget holjerör.
En faktor man maste ta hänsyn till vid utformning av bränsleenheter som är i storleksordningen 300-1500 millimeter langa är att vid karnklyvning bildas fissionsgaser. Dessutom expanderar pelaren av branslekutsar pa grund av den i bränslekutsarna bildade värmen. För att ta hand om fissionsgaserna och den termiska expansionen av branslekutspelaren är i kända hellanga, dvs i storleksordningen 4 meter langa, bränslestavar normalt ett relativt stort utrymme, axiellt gap, bildat ovanför den Översta branslekutsen i kapslingsröret. Det axiella gapet ar i storleksordningen 200-300 mm langt. Till detta axiella gap .«..L. 3' 508 645 kan säledes fissionsgaserna diffundera och pelaren av bränslekutsar kan expandera in här.
En annan faktor man mäste ta hänsyn till vid utformningen av axiella gap är att kapslingsrörets temperatur i detta omräde är lägre än i det övriga kapslingsröret genom att ingen bränslekuts är anordnad i det axiella gapet. Ett problem som kan uppstä till följd av detta är att väte som bildas bland annat vid korrosion av kapslingsröret, som är av en zirkoniumbaserad legering, och tas upp av detta, diffunderar in i detta kallare omräde. I det fall koncentrationen av väte blir för hög i detta omräde bildar det hydrider i kapslingsmaterialet och orsakar försprödning av detta. I ett allvarligt fall kan det gä häl pä kapslingsröret och klyvbart material kan komma ut i kylvattnet. Samma typ av problem kan även uppträda i omrädena mellan kutsarna, dvs där en underände av en branslekuts anligger mot en överände hos en intill liggande branslekuts, och i omradet mellan tvä pà varandra staplade bränsleenheter. Risken för försprödning pä grund av alltför hög koncentration av väte ökar, till en viss gräns, med storleken pä det axiella gapet.
Frigjord fissionsgas bidrar till att temperaturen i det axiella gapet sjunker ytterligare. Detta beror pä att fissionsgasen försämrar värmeledningsförmagan för den gas som befinner sig i det axiella gapet. Samma sak gäller för den gas som befinner sig i spalten mellan bränslekutsarna och kapslingsröret varvid temperaturskillnaden mellan kutsarnas yttre yta och kapslingsrörets inre yta ökas.
Det är känt att pä olika sätt minska fissionsgasfrigörelsen.
Ett sadant sätt är att förse en eller flera av bränslekutsarna med genomgäende häl i deras axiella riktningar. Pa sä sätt sänks temperaturen i bränlsekutsen varvid fissiongasfrigörelsen minskas och det axiella gapet kan minskas. I detta fall kan det axiella gapet begränsas till i storleksordningen nägra millimeter i en stav med en längd pä i storleksordningen 300 millimeter, upptill nagra tiotals millimeter för längre stavar, för att tilläta den 508 645 4 termiska expansionen av pelaren av bränslekutsar. En nackdel med kutsar försedda med genomgäende häl är att de är komplicerade att tillverka. Av den anledningen är det önskvärt att anordna axiella gap i det klyvbara materialet.
Ytterligare en faktor man maste ta hänsyn till vid utformningen av axiella gap i en bränslestav är att lokala effekttoppar uppkommer här. Effekttopparna uppkommer pa grund där klyvbart och är mycket god. Detta av att modereringen i detta omräde, neutronabsorberande material saknas, leder till att effekten i de kutsar som angränsar till det axiella gapet blir mycket hög, dvs det uppkommer en effekttopp. Effekttoppen blir större ju större det axiella gapet är.
Syftet med föreliggande uppfinning är att anvisa en bränslepatron med ett flertal korta bränsleenheter med bränslestavar utformade med axiella gap i det klyvbara materialet anordnade att endast ge upphov till smà effekttoppar UPPPINNINGEN, FÖRDELAR Föreliggande uppfinning avser en bränslepatron innefattande ett flertal bränslestavar vardera med minst ett axiellt gap för under drift bildade fissionsgaser och termisk expansion av kärnbränslet. De särdrag som kännetecknar denna bränslepatron finns angivna i patentkrav l.
Bränslestaven innefattar ett kapslingsrör och en i detta anordnad stapel av kärnbränslekutsar. Kapslingsröret är förslutet med en plugg i vardera änden, närmare bestämt med en topplugg och en bottenplugg. De axiella gapen i bränslestavarna är anordnade sä att de i intill varandra anordnade bränslestavar är anordnade pä axiellt ätskilda niväer. Genom att undvika att anordna axiella gap pà samma niväer i intill varandra anordnade bränslestavar minskas risken för höga effekttoppar till följd av den goda modereringen i detta omräde. 40 sus 645? För att ytterligare minska effekttopparna vid de axiella gapen ar dessa i en utföringsform av uppfinningen fördelade pa ett flertal nivaer inom en och samma branslestav. Pa sa satt kan vart och ett av de axiella gapen göras väsentligt mindre än om endast ett gap anordnas i bränslestaven.
För astadkommande av de axiella gapen pa önskad niva i bränslestaven är ett distansorgan anordnat i det eller de axiella gapen. Distansorganet ar utformat deformerbart i axiell led. Pa detta satt tillats pelaren av branslekutsar att pa grund av termisk expansion utvidgas in i det eller de axiella gapen under det att distansorganet deformeras. Da distansorganet deformerats i axiell led hindrar den genom friktion mot kapslingsrörets vagg att axiella gap uppstar i branslestavens övre del aven da branslekutsarna pa grund av densifiering minskar i storlek. Distansorganet kan alternativt utföras fjädrande till exempel i form av en spiralfjader med samma funktion som ovan beskrivits.
Genom att inte anordna de axiella gapen pa traditionellt vis, dvs över eller under pelaren med det klyvbara materialet i branslestavarna, minskas effekttopparna mellan tva pa varandra staplade bransleenheter. De axiella gapen astadkoms genom anordnande av ett distansorgan pa godtycklig niva i pelaren med klyvbart material. För att ytterligare minska effekttopparna i branslestavarnas övre respektive undre andar, dvs mellan tva pa varandra staplade bransleenheter, kan branslekutsarna i dessa omraden utföras med en mindre diameter an de övriga branslekutsarna. För att undvika annulara gap mellan branslekutsen och kapslingsröret utformas den del av branslestaven som omger dessa med en i motsvarande grad mindre inre diameter som har samma utsträckning i axiell led som branslekutsen. Alternativt kan brànslekutsarna i nämnda omrade ges en lagre anrikning.
Fördelen med uppfinningen ar att axiella gap innefattande de valfritt utplacerbara distansorganen undviks i de övre delarna av branslestavarna. Omradet utan klyvbart material utbildat mellan tva pa varandra staplade bransleenheter 508 645 6 minskas pa sä sätt och därmed ocksa den lokala effekttopp som kan uppkomma i detta omràde pa grund av alltför god moderering.
En annan fördel är att det nödvändiga axiella gapet medelst de valfritt utplacerbara distansorganen kan fördelas pà flera mindre axiella gap varvid effekttopparna i dessa minskas.
Samtidigt minskas risken för alltför hög koncentration av väte i de axiella gapen. till att temperaturen i det material som omger det axiella gapet ökas Distansorganet bidrar, àtminstone till en viss grad, nagot i jämförelse med temperaturen hos axiella gap utan distansorgan. Den ökade temperaturen beror pa att distansorganet leder en del av den värme som alstras i de mot det axiella gapet vettande kutsarna till kapslingsröret.
Genom denna ökade temperatur minskas ytterligare risken för att vätekoncentrationen ska bli alltför hög i de axiella gapen.
Ytterligare en fördel är att distansorganet redan vid tillverkningen av bränslestavarna kan ackumulera en viss längdtolerans hos kutspelaren. Det innebär att kravet pà de enskilda branslekutsarnas längdtolerans minskas.
RITNINGSFIGURER Figur la visar i ett vertikalt snitt en branslepatron av kokarvattentyp med korta bransleenheter.
Figur 2 visar ett snitt A-A av bränslepatronen i figur 1.
Figur 2a och 2b visar alternativa utföringsformer av en bränslepatron av samma typ som den i figur l visade i ett snitt som motsvarar A-A av bränslepatronen i figur l.
Figur 3 visar i ett vertikalt snitt en bränslepatron av tryckvattentyp med korta bränsleenheter. l5 v~ 508 645 Figur 4 visar en bränslestav for en bransleenhet enligt figur l eller 2 med ett distansorgan anordnat i ett axiellt gap.
Figur 5a visar tva intill varandra anordnade bránslestavar vardera med ett axiellt gap, där de axiella gapen är anordnade pà axiellt àtskilda nivàer.
Figur Sb visar tvà intill varandra anordnade bränslestavar vardera med tva axiella gap, där samtliga axiella gap är anordnade pà axiellt àtskilda nivàer.
Figur 6a visar en branslestav med ett flertal axiella gap fördelade utmed dess axiella längd.
Figur 6b visar en detalj i figur 6a där ett distansorgan är anordnat i ett axiellt gap.
Figur 7a visar ett distansorgan i en vy frán sidan.
Figur 7b visar distansorganet enligt figur 7a i en vy fràn OVafl .
Figur 8 visar en brànslestav med en övre och en undre andkuts med mindre diameter än de övriga bränslekutsarna och en topplugg respektive en bottenplugg som är avsedd att omsluta àndkutsarna.
UTFÖRINGSEXEMPEL Figur 1 visar en branslepatron av kokarvattentyp som innefattar ett övre handtag l, ett nedre àndparti 2 och ett flertal pa varandra staplade bransleenheter 3. Varje bransleenhet 3 innefattar ett flertal branslestavar 4 anordnade parallellt och pa bestämda avstànd fràn varandra i ett givet gitter. Varje bransleenhet 3 innefattar vidare en topplatta 5 och en bottenplatta 6 for infastning av brànslestavarna 4 i sina respektive positioner i gittret.
Brànsleenheterna 3 är staplade pà varandra i bränslepatronens langdriktning och de ar staplade pà sa sätt att topplattan 5 508 645 8 i en bränsleenhet 3 är vänd mot bottenplattan 6 i nästa bränsleenhet 3 i stapeln, och sa att bränslestavarna 4 i alla bränsleelementen 3 är parallella med varandra. En bränslestav 4 innefattar bränsle i form av en i ett kapslingsrör 7a anordnad stapel av bränslekutsar 7b av uran. Kapslingsröret 7a är lämpligen utfört i en zirkoniumbaslegering eller en legering som förutom zirkonium innefattar niob, järn, tenn och krom. Ett kylmedel är anordnat att strömma nedifrän och upp genom bränslepatronen.
Figur 2 visar att bränslepatronen är innesluten i ett höljerör 8 med ett i huvudsak kvadratiskt tvärsnitt. Hölje- röret 8 är försett med ett ihàligt, med korsformat tvärsnitt utformat stödorgan 9, som är fast förbundet med höljerörets 8 fyra väggar. I den av stödorganet 9 bildade centrala kanalen 14 strömmar moderatorvatten. Höljeröret med stödorgan omsluter fyra vertikala kanalformade delar 10, s k delkanaler, med ätminstone i huvudsak kvadratiskt tvärsnitt.
De fyra delkanalerna innehäller var sin stapel av bränsle- enheter 3. Varje bransleenhet 3 innefattar 24 bränslestavar 4 anordnade i ett symmetriskt 5x5 gitter.
Bränslepatronen i figur 2 innefattar lOxlO bränslestavs- positioner. Med en bränslestavsposition avses en position i gittret. Alla bränslestavspositioner i gittret behöver inte vara besatta med bränslestavar 4. I vissa bränslepatroner har ett antal bränslestavar 4 ersatts med en eller flera vattenkanaler. Införandet av en vattenkanal förändrar antalet bränslestavar 4 men inte antalet bränslestavspositioner.
Figur 2a visar ett alternativt utförande av en bränslepatron enligt uppfinningen. Figuren 2a visar ett horisontellt snitt genom bränslepatronen som är försedd med en invändigt anordnad vertikal kanal l4a genom vilken vatten leds i vertikal riktning nedifrän och uppät genom bränslepatronen.
Kanalen l4a omsluts av ett rör 9a med ett i huvudsak kvadratiskt tvärsnitt. Bränsleenheterna 3 hälls pä plats genom att de är uppträdda pà röret som omsluter den vertikala kanalen. 9' 508 645 Figur 2b visar ytterligare ett utförande av en bränslepatron enligt uppfinningen. Figuren visar ett horisontellt snitt genom bränslepatronen som är försedd med tvà centralt anordnade vertikala vattenstavar l4b genom vilka vatten leds nedifràn och uppàt genom bränslepatronen. Vattenstavarna l4b har en diameter som är nagot större än bränslestavarnas 4 diameter och är utformade med ett i huvudsak cirkulärt tvärsnitt. Bränsleenheterna 3 hälls pà plats genom att de är uppträdda pä vattenstavarna l4b.
Figur 3 visar en bränslepatron av tryckvattentyp som har ett kvadratiskt tvärsnitt. Pa samma satt som bränslepatronen i figur l innefattar den ett flertal pä varandra staplade bränsleenheter 3. Varje bränsleenhet 3 innefattar ett flertal bränslestavar 4 anordnade parallellt och pa bestämda avständ frän varandra i ett givet gitter. Varje bränsleenhet 3 innefattar vidare en topplatta 5 och en bottenplatta 6 för infästning av bränslestavarna 4 i sina respektive positioner i gittret. Eränsleenheterna 3 ar staplade pà varandra i bränslepatronens längdriktning och de är staplade pà sa sätt att topplattan 5 i en bränsleenhet 3 är vänd mot bottenplattan 6 i nästa bränsleenhet 3 i stapeln, och sä att bränslestavarna 4 i alla bränsleelementen 3 är parallella med varandra. En bränslestav 4 innefattar klyvbart material i form av en i ett kapslingsrör 7a anordnad stapel av bränslekutsar 7b av uran. Ett kylmedel är anordnat att strömma nedifrän och upp genom bränslepatronen. Ett antal sa kallade styrstavsledrör 4b är anordnade sig sträckande genom hela bränslepatronen. Styrstavsledrören 4b är avsedda att mottaga fingerformade styrstavar (ej visade) som skjuts in respektive dras ut ur ledrören 4a i syfte att reglera kärnreaktorns effekt. Ledrören löper mellan en toppdel 15 och en bottendel 16. bränsleenheten 3 i bränslepatronen och bottendelen 16 är Toppdelen 15 är anordnad ovanför den översta anordnad under den nedersta bransleenheten 3 i bränslepatronen. Bränsleenheterna 3 hälls pä plats genom att de är uppträdda pä styrstavsledrören 4b. 508 645 N Figur 4 visar en branslestav 4 för en branslepatron enligt figur 1 eller figur 3. Branslestaven 4 innefattar, sasom namnts ovan, ett kapslingsror 7a och en i detta anordnad stapel av branslekutsar 7b. Kapslingsröret 7a ar upptill förslutet med en topplugg 17 och nedtill med en bottenplugg ett i vilket fissionsgaser kan ackumuleras. Det 18. Branslestaven 4 ar utformad med ett inre halrum, axiellt gap 19, axiella gapet 19 är även avsett att tillata termisk expansion av pelaren av branslekutsar 7a.
Ett distansorgan 20 utfört i en zirkoniumbaslegering är anordnat i pelaren av branslekutsar 7b för astadkommande av det axiella gapet 19 pa önskad niva i branslestaven. Det axiella gapet 19 anordnas sa att atminstone en brànslekuts 7b är anordnad mellan det axiella gapet och endera av branslestavens 4 topplugg 17 eller bottenplugg 18.
Distansörganet 20 ar utformat som en hylsa med V-formade slitsar 21 anordnade i respektive andar. De yttre delarna av de mellan slitsarna bildade tungörna 22 ar böjda in mot distansörganets 20 centrum med en vinkel pa i storleksordningen 100°. Distansorganet 20 ar anordnat att med sin övre ande anligga mot en undre ande av en branslekuts 7b och med sin undre ande anligga mot en övre ande av en branslekuts 7b. Denna utformning av distansorganet 20 medger att detta kan deformeras i axiell led da branslekutsarna 7b pa grund av termisk expansion vaxer i axiell led. Da distansorganet 20 deformeras kommer det att anligga mot kapslingsrörets 7a inre yta. Detta medför att kutspelaren över ett sadant distansorgan 20, tack vare dess friktion mot aven da kutsarna 7b krymper pa grund av Pa sa sätt förhindras kapslingsröret, densifiering, kvarhalls i sin position. axiella gap 19 att bildas mellan toppluggen 17 och den i pelaren överst anordnade branslekutsen 7b.
Distansorganet 20 kan givetvis utformas pa manga olika satt.
Den kan exempelvis förses med en inat centrum vikt kant utan slitsar 21. Alternativt kan det formas som en spiralfjader.
Det kan ocksa vara lampligt att anordna olika typer av 111 sus 645 distansorgan 20 i olika delar av bränslestaven 4, exempelvis ej deformerbara distanorgan 20 i vissa axiella gap l5a.
I figuren 4 indikeras att den i bränslestaven 4 överst respektive underst anordnade kutsen 7b liksom kutsarna 7b anordnade intill distansorganet 20 är utförda med genomgående häl 23. Med denna utföringsform kan den maximala temperaturen i bränslekutsarna 7b minskas i det omräde där effekttoppar pä grund av god moderering uppträder. Pà samma gäng kan mängden frigjord fissionsgas minskas och utrymme för ackumulering av frigjorda fissionsgaser skapas i kutsarna 7b. Bränslekutsarna 7b är vidare utförda med skälade övre och undre ändytor, se hänvisningssiffra 24. Bränslekutsarna 7b växer pä grund av den termiska expansionen mer i de centrala, varmare delarna än i de yttre, kallare delarna. Skälformen 24 medger sàledes termisk expansion till en viss grad innan det axiella gapet 19 tas i anspräk för detta ändamäl. Hälade 23 och skàlformade 24 kutsar 7b gör att ett mindre axiellt gap 19 räcker för den termiska expansionen och för ackumulering av de frigjorda fissionsgaserna.
Alternativt kan bränslekutsar 7b med lägre anrikning användas intill distansorgan 20. Detta har i princip samma effekt som hälade kutsar när det gäller att begränsa effekttoppar dock ej vad avser att minksa effekt i centrum av det klyvbara materialet eller att ackulmulera fissionsgaser.
I figur Sa visas tvä intill varandra anordnade bränslestavar 4 med vardera ett axiellt gap 19. De axiella gapen 19 i de tva intill varandra anordnade bränslestavarna 4 är anordnade pä axiellt ätskilda niväer. Genom anordnande av axiella gap 19 pä axiellt ätskilda niväer i intill varandra anordnade bränslestavar 4 erhälls en utjämning av effekten längs med bränslestaven 4 och risken minskar för höga effekttoppar till följd av alltför god moderering i dessa omräden som saknar klyvbart material 7b.
I en alternativ utföringsform anordnas ett axiellt gap 19 i bränslestaven 4 slumpmässigt vid tillverkningen. Det är dä 508 645 U 40 lämpligt att i förväg bestämma ett omräde inom vilket det axiella gapets 19 placering kan varieras. Den slumpmässiga placeringen av det axiella gapet 19 kan exempelvis ästadkommas med hjälp av en konventionell slumptalsgenerator.
I figur 5b visas en alternativ utföringsform av bränslestaven 4 enligt figur 5a. Det axiella gapet 19 är här uppdelat i tvä mindre axiella gap 19a i vardera bränslestaven 4. De axiella gapen 19a är anordnade pä skilda axiella niväer i de respektive bränslestavarna 4.
Bränslestavarna 4 i figur 5a och figur 5b utformas företrädesvis likadana men vid sammansättningen av dessa till ett knippe för en bränslepatrön placeras varannan bränslestav 4 upp och ned.
I figur 6a visas ytterligare en alternativ utföringsform av bränslestaven 4. I denna bränslestav 4 är det axiella gapet 19 uppdelat pä fyra mindre axiella gap l9b anordnade pà axiellt skilda niväer. I detta fall kan bränslekutsar 7b utan genomgäende häl 23 användas. I figur 6b visas ett distanselement 20 anpassat för ett sädant kort axiellt gap l9b.
En bränslepatron som är i storleksordningen 400 millimeter läng förses med ett gap som är 20-30 millimeter, alternativt tva gap som vardera är i storleksordningen 10 millimeter etc.
I figur 7a och 7b visas en alternativ utföringsform av distansorganet 20. Detta distansorgan 20 bildas genom stansning i en plät och formning av pläten till en hylsa och vikning av tungorna 22 in mot hylsas centrum. Den i figuren streckade slitsen 25 markerar var plätens ändar möts. Genom att utföra slitsen 25 med en hake 25a kan distansorganet 20 ges en stabil utformning i axiell led. Detta distansorgan 20 är enkelt att tillverka eftersom det stansas ut i ett plätstycke varefter det formas till en hylsa.
I figur 8 visas ett utföringsexempel pä en bränslestav 4 med en övre och en nedre ändkuts 7c med mindre diameter än de 13» 508 645 övriga brànslekutsarna 7b. Genom detta arrangemang kan effekttoppen vid det axiella gap mellan klyvbart material 7b som bildas mellan tva pà varandra staplade bransleenheter minskas, se hänvisningssiffra 19c i figur 1 respektive 3. För att hindra att gap mellan bránslekutsen 7c och toppluggen 17 respektive bottenpluggen 18 uppstàr utförs materialet som omger ändkutsen 7c med en motsvarande mindre inre diameter. I figuren 8 ar toppluggen 17 respektive bottenpluggen 18 försedd med en i förhàllande till kapslingsröret 7a större godstjocklek. Materialet kring andkutsen 7c kan självfallet pà annat satt än med hjälp av toppluggen 17 respektive bottenpluggen 18 förses med en i motsvarande grad mindre inre diameter, exempelvis kan själva kapslingsröret 7a utföras pá detta sätt.
Claims (9)
1. Bränslepatron för en lättvattenreaktor med ett i huvudsak kvadratiskt tvärsnitt kännetecknad av att den innefattar ett flertal korta brànsleenheter (3) vardera innefattande ett flertal bränslestavar (4) topplatta (5) som sträcker sig mellan en (6), (7a) med en första och en och en bottenplatta där en brànslestav (4) innefattar ett kapslingsrör andra ände, där kapslingsröret (7a) omsluter en pelare med klyvbart material (7b) och att ätminstone en brànslestav (4) är försedd med ett axiellt gap (19) i det klyvbara materialet (7b) (7b) pä bada sidor om det axiella gapet (19) i bränslestaven (4). och att klyvbart material är anordnat
2. Bränslepatron enligt patentkrav 1, kännetecknad av att det axiella gapet (l9a, anordnat mellan de axiella gapen (19) är fördelat pà tvá eller flera mindre l9b) och att klyvbart material (7b) är (l9a, l9b). axiella gap
3. Bränslepatron enligt patentkrav l eller 2, kännetecknad (19) (4) är anordnade pà axiellt skilda av att det eller de axiella gapen i intill varandra anordnade brànslestavar nivàer.
4. Bränslepatron enligt nagot av föregående patentkrav, (19, l9a, deformerbart kännetecknad av att det eller de axiella gapen l9b) eller odeformerbart distansorgan (7b) innefattar ett i axiell led fjädrande, (20) som är anordnat över respektive för àtskiljande av det klyvbara materialet under detta. 10 15 20 25 30 113' 508 645
5. Bränslepatron enligt patentkrav 4, kännetecknad av att distansorganet (20) är utformat som en hylsa och att hylsan vid vardera änden är försedd med V-formade slitsar (21) och att de mellan slitsarna utbildade tungorna (22) är vikta in mot distansorganets (20) centrala del med en vinkel páii storleksordningen l00°.
6. Bränslepatron enligt patentkrav 4 eller 5, kännetecknad av att distansorganet (20) är anordnat att anligga mot (7a) fixera det klyvbara materialet axiell led. inre yta och genom friktion mot detta (7b) kapslingsrörets anordnat över detta i
7. Bränslepatron enligt patentkrav 4, 5 eller 6, kännetecknad av att distansorganet (20) är utfört i en zirkoniumbaserad legering.
8. Bränslepatron enligt nagot av föregående patentkrav, kännetecknad av att klyvbart material (7c) med en mindre diameter än den huvudsakliga delen av det klyvbara (7b) (7a) och/eller andra ände och att kapslingsröret vid denna är anordnat vid kapslingsrörets första (7a) ände är försett med en i motsvarande grad mindre inre materialet diameter.
9. Bränslepatron enligt nàgot av föregående patentkrav, kännetecknad av att det klyvbara materialet (7b) är utformat som kutsar av kärnbränsle och att de kutsar som är anordnade (19, l9a, l9b) kapslingsrörets första eller andra ände är försedda med intill ett axiellt gap och/eller vid genomgående hál (23) eller med lägre anrikning.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9602452A SE508645C2 (sv) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | Kärnbränslepatron för lättvattenreaktor med axiellt gap i det klyvbara materialet |
JP10502812A JP2000512761A (ja) | 1996-06-20 | 1997-06-18 | 原子炉の燃料集合体 |
DE69724471T DE69724471T2 (de) | 1996-06-20 | 1997-06-18 | Kerbrennstoffeinheit |
US09/202,496 US6275557B2 (en) | 1996-06-20 | 1997-06-18 | Nuclear fuel assembly |
ES97928608T ES2206725T3 (es) | 1996-06-20 | 1997-06-18 | Conjunto de combustion nuclear. |
EP97928608A EP1012852B1 (en) | 1996-06-20 | 1997-06-18 | Nuclear fuel assembly |
PCT/SE1997/001081 WO1997049092A1 (en) | 1996-06-20 | 1997-06-18 | Nuclear fuel assembly |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9602452A SE508645C2 (sv) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | Kärnbränslepatron för lättvattenreaktor med axiellt gap i det klyvbara materialet |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE9602452D0 SE9602452D0 (sv) | 1996-06-20 |
SE9602452L SE9602452L (sv) | 1997-12-21 |
SE508645C2 true SE508645C2 (sv) | 1998-10-26 |
Family
ID=20403099
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE9602452A SE508645C2 (sv) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | Kärnbränslepatron för lättvattenreaktor med axiellt gap i det klyvbara materialet |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6275557B2 (sv) |
EP (1) | EP1012852B1 (sv) |
JP (1) | JP2000512761A (sv) |
DE (1) | DE69724471T2 (sv) |
ES (1) | ES2206725T3 (sv) |
SE (1) | SE508645C2 (sv) |
WO (1) | WO1997049092A1 (sv) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000039807A1 (en) * | 1998-12-23 | 2000-07-06 | Westinghouse Atom Ab | Fuel assembly |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE517733C2 (sv) * | 2000-11-02 | 2002-07-09 | Westinghouse Atom Ab | Bränslepatron och rörformigt element för en nukleär kokarvattenreaktor |
US20020181642A1 (en) * | 2001-06-04 | 2002-12-05 | Swaminathan Vaidyanathan | Zirconium-alloy clad fuel rods containing metal oxide for mitigation of secondary hydriding |
US7343758B1 (en) * | 2004-08-09 | 2008-03-18 | Continental Carbonic Products, Inc. | Dry ice compaction method |
KR100836954B1 (ko) | 2007-06-14 | 2008-06-11 | 한국원자력연구원 | 요철을 구비한 환형 소결체를 포함하는 환형 핵연료봉 |
US20090034674A1 (en) * | 2007-07-30 | 2009-02-05 | Burger Joseph M | Nuclear reactor control rod |
KR100912679B1 (ko) | 2007-09-06 | 2009-08-19 | 한국원자력연구원 | 열린 환형구조 소결체를 포함하는 환형 핵연료봉 |
US8842800B2 (en) | 2007-11-28 | 2014-09-23 | Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc | Fuel rod designs using internal spacer element and methods of using the same |
US8572847B2 (en) | 2008-07-25 | 2013-11-05 | Babcock & Wilcox Canada Ltd. | Tube support system for nuclear steam generators |
US8549748B2 (en) | 2008-07-25 | 2013-10-08 | Babcock & Wilcox Canada Ltd. | Tube support system for nuclear steam generators |
US9378853B2 (en) | 2010-10-21 | 2016-06-28 | Bwxt Nuclear Energy, Inc. | Support structure for a control rod assembly of a nuclear reactor |
US9985488B2 (en) | 2011-07-22 | 2018-05-29 | RWXT Nuclear Operations Group, Inc. | Environmentally robust electromagnets and electric motors employing same for use in nuclear reactors |
US9558855B2 (en) | 2011-11-10 | 2017-01-31 | Bwxt Nuclear Energy, Inc. | Pressurized water reactor with upper plenum including cross-flow blocking weir |
US9406406B2 (en) | 2011-12-12 | 2016-08-02 | Bwxt Nuclear Energy, Inc. | Control rod with outer hafnium skin |
US9620250B2 (en) | 2012-02-02 | 2017-04-11 | Bwxt Nuclear Energy, Inc. | Spacer grid |
US10102933B2 (en) | 2012-04-13 | 2018-10-16 | Bwxt Mpower, Inc. | Control rod assembly impact limiter |
US10124472B2 (en) | 2012-04-16 | 2018-11-13 | Bwxt Mpower, Inc. | Lower end fitting locknut for nuclear fuel assembly |
WO2013158498A1 (en) | 2012-04-17 | 2013-10-24 | Babcock & Wilcox Mpower, Inc. | Suspended upper internals for compact nuclear reactor including a lower hanger plate |
US9881701B2 (en) | 2012-04-17 | 2018-01-30 | Bwxt Mpower, Inc. | Spacer grids with springs having improved robustness |
CA2870926C (en) | 2012-04-17 | 2021-03-09 | Babcock & Wilcox Mpower, Inc. | Lower end fitting locating pins |
US9378852B2 (en) | 2012-04-17 | 2016-06-28 | Bwxt Mpower, Inc. | Spacer grids for nuclear reactor |
CA2870654C (en) | 2012-04-17 | 2020-08-25 | Babcock & Wilcox Mpower, Inc. | Integral pressurized water reactor with compact upper internals assembly |
US10529457B2 (en) | 2012-04-17 | 2020-01-07 | Bwxt Mpower, Inc. | Defense in depth safety paradigm for nuclear reactor |
US9972407B2 (en) | 2012-04-17 | 2018-05-15 | Bwxt Mpower, Inc. | Small modular reactor fuel assembly |
US10102932B2 (en) | 2012-04-17 | 2018-10-16 | Bwxt Mpower, Inc. | Power distribution plate for powering internal control rod drive mechanism (CRDM) units |
EP2839471B1 (en) | 2012-04-17 | 2017-11-08 | Babcock & Wilcox MPower Inc. | Riser transition element for compact nuclear reactor |
WO2013165669A1 (en) | 2012-04-17 | 2013-11-07 | Babcock & Wilcox Mpower, Inc. | Suspended upper internals with tie rod couplings for compact nuclear reactor |
WO2013158491A1 (en) | 2012-04-17 | 2013-10-24 | Babcock & Wilcox Mpower, Inc. | Suspended upper internals for compact nuclear reactor including a mid-hanger plate |
US10096388B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-10-09 | Bwxt Mpower, Inc. | Extruded guide frame and manufacturing methods thereof |
EP3182416B1 (en) * | 2015-12-18 | 2018-09-26 | Westinghouse Electric Sweden AB | Nuclear fuel assembly with balancing plate |
CN109935361B (zh) * | 2017-12-19 | 2024-05-31 | 中国原子能科学研究院 | 一种方形双面冷却环形燃料组件 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3043761A (en) * | 1958-09-23 | 1962-07-10 | Gen Electric | Nuclear reactor fuel |
US3274067A (en) * | 1965-06-07 | 1966-09-20 | Greebler Paul | Fuel rod design |
GB1269210A (en) * | 1968-08-29 | 1972-04-06 | Atomic Energy Authority Uk | Improvements in or relating to nuclear reactor fuel elements |
DE1815957A1 (de) * | 1968-12-20 | 1970-07-02 | Siemens Ag | Keramische Kernbrennstofftablette |
US3679545A (en) * | 1969-06-02 | 1972-07-25 | Babcock & Wilcox Co | Nuclear fuel rod |
US4326922A (en) * | 1978-02-06 | 1982-04-27 | Westinghouse Electric Corp. | Composite nuclear fuel assembly |
FR2513796B1 (fr) * | 1981-09-30 | 1987-02-13 | Commissariat Energie Atomique | Aiguille combustible et fertile pour reacteur nucleaire et son procede de fabrication |
US5162097A (en) * | 1990-07-10 | 1992-11-10 | General Electric Company | Steam cooled nuclear reactor with bi-level core |
SE9404497D0 (sv) | 1994-12-23 | 1994-12-23 | Asea Atom Ab | Bränslepatron med korta bränsleenheter |
-
1996
- 1996-06-20 SE SE9602452A patent/SE508645C2/sv not_active IP Right Cessation
-
1997
- 1997-06-18 US US09/202,496 patent/US6275557B2/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-18 EP EP97928608A patent/EP1012852B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-18 DE DE69724471T patent/DE69724471T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-18 JP JP10502812A patent/JP2000512761A/ja active Pending
- 1997-06-18 ES ES97928608T patent/ES2206725T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-18 WO PCT/SE1997/001081 patent/WO1997049092A1/en active IP Right Grant
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000039807A1 (en) * | 1998-12-23 | 2000-07-06 | Westinghouse Atom Ab | Fuel assembly |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2206725T3 (es) | 2004-05-16 |
US20010001618A1 (en) | 2001-05-24 |
EP1012852A1 (en) | 2000-06-28 |
DE69724471T2 (de) | 2004-06-24 |
SE9602452D0 (sv) | 1996-06-20 |
DE69724471D1 (de) | 2003-10-02 |
WO1997049092A1 (en) | 1997-12-24 |
US6275557B2 (en) | 2001-08-14 |
SE9602452L (sv) | 1997-12-21 |
EP1012852B1 (en) | 2003-08-27 |
JP2000512761A (ja) | 2000-09-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SE508645C2 (sv) | Kärnbränslepatron för lättvattenreaktor med axiellt gap i det klyvbara materialet | |
US4655995A (en) | Reversible BWR fuel assembly and method of using same | |
US4357298A (en) | Nuclear fuel assembly space arrangement | |
JP3977532B2 (ja) | 燃料集合体、原子炉の炉心及びチャンネルボックス | |
JPS61191990A (ja) | 原子炉用の燃料集合体 | |
JPS60100792A (ja) | 原子炉の燃料集合体 | |
US5247551A (en) | Spacer sleeve for nuclear fuel assembly | |
EP0007688A1 (en) | Nuclear reactor fuel assembly | |
US6347130B1 (en) | Fuel assembly with short fuel units | |
JPH0573194B2 (sv) | ||
US6519309B1 (en) | Pressurized water reactor fuel assembly spacer grid | |
EP0528621A1 (en) | Hydride resistant spacer formed from interlocking strips for a nuclear fuel assembly of a boiling water reactor | |
SE506820C2 (sv) | Bränslepatron innefattande ett flertal på varandra staplade bränsleenheter, där bränsleenheterna innefattar bränslestavar med skilda diametrar | |
US6385271B2 (en) | Nuclear fuel assembly | |
US20140169516A1 (en) | Fuel rods with varying axial characteristics and nuclear fuel assemblies including the same | |
US4294660A (en) | Spacer assembly retainer arrangement | |
SE508059C2 (sv) | Kärnbränslepatron uppbyggd av ett flertal på varandra staplade bränsleenheter | |
SE522371C2 (sv) | Bränslepatron för en lättvattenreaktor | |
US5896436A (en) | Fuel assembly for a boiling water reactor | |
JPS5857718B2 (ja) | 複合燃料集合体 | |
SE511427C2 (sv) | Greppenhet för en bränslepatron i en kärnreaktor. | |
EP0820066B1 (en) | Fuel bundles and nuclear reactor using such fuel bundles | |
US6151376A (en) | Nuclear fuel assembly | |
US5353317A (en) | Shipping shim for nuclear reactor fuel assemblies | |
KR20110127903A (ko) | 핵연료 집합체용 상단고정체 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |