SE508875C2 - Anordning och förfarande för låsning av stavar i bottenplattan på en bränslepatron - Google Patents

Description

508 875 anordnade övre ändar är anordnade fria eller styrda i topplattan.

För att kunna hantera ett knippe av längsträckta element som en enhet är en eller flera längsträckta element anordnade att sammanhälla knippet. Dessa lángsträckta bärande element kan exempelvis utgöras av ordinarie bränslestavar i en kokarreaktor och benämns dä bärande bränslestavar, eller av styrstavsledrör i en tryckvattenreaktor. Dessa bärande element är normalt lästa i bottenplattan. Ej bärande längsträckta element hindras fràn att pá grund av lyftkrafter orsakade av kylmedlets flöde, egna vikten dels genom friktion i spridarna och dessutom lyfta frán bottenplattan dels genom den genom ett mekaniskt stopp som utgörs av topplattan.

Andra längsträckta element som kan vara lästa i bottenplattan är sä kallade dellänga stavar och spridarhällarstavar. En spridarhällarstav har till uppgift att begränsa spridarnas förflyttning i axiell led pä grund av det uppät genom bränslepatronen strömmande kylmedlet. I en bränslepatron för en kokarreaktor kan spridarhällarstavarna utgöras av en eller flera ordinarie bränslestavar eller av vattenledande stavar. I en bränslepatron för en tryckvattenreaktor är det normalt styrstavsledrören som har funktionen att hälla spridarna.

Vanligen är bottenplattan utförd i rostfritt stäl för att ha goda mekaniska egenskaper. Topplattan kan vara utförd pá en mängd olika sätt beroende pà vilken funktion den har i den aktuella bránslepatronen. Åtminstone nägot av de längsträckta elementen är vanligen försett med en ändplugg som är införd i eller genom bottenplattan för läsning av det längsträckta elementet i bottenplattan. Ändpluggarna utgörs vanligen av en zirkoniumbaslegering.

Det är önskvärt att ändpluggarna är löstagbart anordnade i förhållande till bottenplattan sä att de kan monteras respektive demonteras för utbyte av felfungerande delar.

BUS Särskilt i bränslepatroner som innefattar dellänga 875 bränslestavar, som inte när frän bottenplattan och ända upp till topplattan, är det viktigt att säkerställa att de dellànga bränslestavarna inte lyfts ur och förlorar sin styrning i bottenplattan pä grund av friktionen frän det uppät genom bottenplattan strömmande kylmedlet.

Dellänga stavar, som sträcker sig fràn bottenplattan upp mot topplattan utan att nä denna, är över bottenplattan styrda av de nämnda spridarna anordnade pä skilda niväer längs med knippet. I det fall styrningen i bottenplattan gär förlorad genom att en bränslestav förskjuts uppát i brànslepatronen varvid lànga fria ändar kan komma att vibrera och orsaka nötning pä intill anordnade bränslestavar varvid i värsta fall penetrering av en eller flera bränslestavar kan uppstà och klyvbart material kan komma ut i kylmedlet.

Bärande stavar läses vanligen i bottenplattan med gängförband. Det är t ex vanligt att den bärande staven är försedd med en gängad ändplugg som förs genom ett i bottenplattan anordnat genomgående plugghál och fixeras till bottenplattan genom anordnande av en mutter pà bottenplattans normalt i reaktorn anordnade undre sida.

Ett annat vanligt sätt är att förse plugghálet i bottenplattan med en gänga för samverkan med den gängade ändpluggen. En svårighet med gängförband är att gängförbandet pà grund av korrosion kan kärva efter drift av reaktorn. Även partiklar som avlagras och förs med kylmedlet kan avsättas pà de gängade ytorna och ge upphov till kärvning. Korrosion är särskilt besvärligt när den gängade pluggen utgörs av en zirkoniumlegering och gängan i dess fästelement, t ex bottenplattan eller en muttern, är utförd i rostfritt stal.

Vid konstruktion av en bränslepatron av ovan nämnda typ är det önskvärt att i möjligaste man kunna hantera de ingäende delarna frán bränslepatronens övre ände. 508 875 Det är inte möjligt att hantera de ingäende delarna frän ovan vid användning av ett gängförband där staven ska fästas med en mutter vid bottenplattans undersida. En annan svärighet med denna typ av gängförband är att muttern och pluggen sticker ut under bottenplattan i ett omräde där kylmedelsflödet är mycket turbulent. Det turbulent flödande kylmedlet kan ge upphov till vibrationer och därigenom nötning av àndpluggen. Detta innebär att det vid konstruktion av en bränslepatron även är önskvärt att undvika delar som sticker ut under bottenplattan.

Det är möjligt att hantera de ingående delarna uppifrån vid användning av ett gängförband av den typ där bottenplattan innefattar gängade häl i vilka stavarnas gängade àndpluggar skruvas. En svårighet är vid demontering när staven vrids i motsatt riktning. Dels är det besvärligt att vrida en stav som kan ha en längd pá fyra meter dels kan gängförbandet kärva. I det fall gängan kärvar vid demonteringen föreligger risk för att staven utsätts för vridkrafter och i värsta fall vrids av. Dessutom medför det stora hanteringsproblem dä det är svärt att komma ät och montera och demontera stavar med en kortare längd än omkring anordnade stavar och det särskilt om gängorna kärvar.

Att läsa normala, dvs icke bärande, bränslestavar till bottenplattan pä motsvarande sätt är onödigt och ofördelaktigt. Det finns inte nagot behov av att infästa normala bränslestavar pà detta sätt eftersom krafterna frän det uppät strömmande flödet är mycket lägre än krafterna som verkar pá knippet vid hantering säsom lyft av hela knippet.

Avsikten med uppfinningen är att ástadkomma en bränslepatron med en bottenplatta som medger demonterbar läsning av ändpluggarna hos längsträckta element, säväl bärande som icke bärande och hellänga och dellànga, i bottenplattan. 508 875 UPPFINNINGEN, FÖRDELAR Föreliggande uppfinning avser en bränslepatron innefattande en bottenplatta och ätminstone ett längsträckt element som är demonterbart läst i bottenplattan med hjälp av ett làsorgan som anges av den kännetecknande delen av patentkrav 1.

Närmare bestämt avser föreliggande uppfinning en bränslepatron innefattande ett flertal längsträckta element innefattande normalt i patronen anordnade nedre ändar som är försedda med ändpluggar. Bottenplattan är utförd med ätminstone tvä intill varandra anordnade plugghàl för mottagande av vardera en ändplugg. I en kärnreaktor av tryckvattentyp är en intill làshàlet anordnad stav utförd sä att den gär ner i bottenplattan för läsning av läspluggen mot en ändplugg hos ett styrstavsledrör. Vidare är bottenplattan försedd med ett làshäl anordnat sig sträckande mellan tvä intill varandra anordnade plugghäl. Ett första làsorgan i form av ett urtag med konkav form är anordnat i ändpluggen. Dä ändpluggen är införd i plugghälet är det första läsorganet anordnat i samma nivä som läshälets mynning i plugghälet. Det första läsorganet är anordnat att samverka med ett andra làsorgan i form av en läsplugg med konvex eller plan form. Läspluggen är anordnad i láshälet i vilket den är skjutbar i en riktning som företrädesvis är i huvudsak vinkelrätt mot längdaxeln hos ändpluggen.

Läspluggen har en axiell längd som är större än läshàlets axiella längd.

Läsning av en ändplugg i bottenplattan ästadkoms genom införsel av en ändplugg som ska läsas i bottenplattan innefattande ett första làsorgan. Ãndpluggen förskjuter, i det fall det är nödvändigt, vid införseln i plugghälet läspluggen i läshälet sä att den tilläter införsel av ändpluggen. Närmare bestämt förskjuts läspluggen delvis genom läshälets mynning och ut i det intill anordnade l5 508 875 plugghälet. Därefter förs en ändplugg som inte ska läsas i bottenplattan in i det intill anordnade plugghàlet. Den nu införda ändpluggen förskjuter láspluggen i motsatt riktning, dvs mot den först införda ändpluggen varvid den bringas att samverka med det första làsorganet, urtaget, i denna och därmed läsa ändpluggen i bottenplattan. Vid demontering av ändpluggarna dras dessa ut i omvänd ordning, dvs först dras den ej lästa staven med tillhörande ändplugg ut sedan den lästa.

Fördelen med uppfinningen är att en demonterbar läsning av stavarna till bottenplattan àstadkoms pà ett enkelt sätt. Det är ocksa en fördel demontering av stavarna fràn ovan. En annan fördel är att làngsträckta elementen krävs bottenplattan utan endast en att montering och bottenplattan kan ske fràn ingen vridning av de för demontering frän begränsad kraft i det längsträckta elementets axelriktning. Det är också en fördel att läsning sker inne i bottenplattan varvid delar som sticker ut under bottenplattan undviks.

Ytterligare en fördel är att láspluggen och bottenplattan kan tillverkas i samma eller liknande material varvid risken för kärvning pä grund av korrosion minskas.

RITNINGSFIGURER Uppfinningen förstäs enklast med hänvisning till bifogade figurer.

Figur la visar i ett snitt A-A i figur lb en bränslepatron av kokartyp.

Figur lb visar i ett snitt B-B i figur la samma bränslepatron.

Figur 2a visar i en vy frän sidan en bränslepatron av tryckvattentyp. 508 875 Figur 2b visar i ett snitt C-C i figur 2a en bottenplatta.

Figur 3a visar i en vy fràn sidan en àndplugg med ett första lásorgan.

Figur 3b visar i en vy fràn sidan en bottenplugg med en alternativ utföringsform av ett första làsorgan.

Figur 3c visar det första lásorganet i figur 3b i ett snitt D-D.

Figur 4 visar i ett snitt frán sidan tva intill varandra anordnade plugghál i en bottenplatta och ett andra lásorgan anordnat i ett làshàl anordnat mellan de intill varandra anordnade plugghálen i bottenplattan.

Figur 5 visar ett làngstráckt element med en àndplugg som med ett andra lasorgan anordnat infört i ett första lasorgan är làst i en bottenplatta.

Figur 6 visar ett làngstràckt element som med en alternativ utföringsform av ett andra lásorgan anordnat infört i ett första lasorgan är last i en bottenplatta.

Figur 7 visar ett lángstráckt element som med ytterligare en alternativ utföringsform av ett andra làsorgan anordnat infört i ett första làsorgan ar last i en bottenplatta.

Figur 8 visar i ett snitt fràn sidan tva intill varandra anordnade plugghàl i en bottenplatta och en alternativ utföringsform av ett andra lásorgan anordnat i ett làshàl anordnat mellan de intill varandra anordnade plugghàlen i bottenplattan.

UTFÖRINGSEXEMPEL 508 875 I figur la visas en bränslepatron 1 av kokarvattentyp som innefattar en lång rörformig behållare, med i huvudsak rektangulärt tvärsnitt, benämnd höljerör 2. Höljeröret 2 är öppet i båda ändar, så att det bildas en genomgående strömningspassage, genom vilken reaktorns kylmedel strömmar. Bränslepatronen 1 innefattar ett stort antal likaledes långa rörformiga i ett knippe parallellt anordnade bränslestavar 3, i vilka är anordnade kutsar 4 av nukleärt bränsle. Bränslestavarna 3 är anordnade åtskilda i fyra ortogonala delknippen med en korsformig stödanordning 8, se även figur lb. Respektive delknippe av bränslestavar 3 sammanhålls upptill av en topplatta 5 och nedtill av en bottenplatta 6. Bränslestavarna 3 i respektive delknippe hålls medelst spridare 7 på avstånd från varandra och hindras från att böja sig eller vibrera då reaktorn är i drift. Bottenplattan 6 innefattar ett flertal genomgående hål 6a för genomlopp av kylmedel.

Vidare innefattar bottenplattan 6 ett flertal plugghål 6b för styrning av de långsträckta elementen 3, 3a med tillhörande ändpluggar 3b, se figur 4. I figur la är den stav som är anordnad närmast centrumlinjen utförd som en dellång stav. Den dellånga staven sträcker sig från bottenplattan 6 och uppåt genom bränslepatronen l utan att nä topplattan 5.

I figur 2a, 2b visas en bränslepatron 1 av tryckvattentyp som innefattar ett antal långsträckta rörformiga parallellt anordnade bränslestavar 3 och styrstavsledrör 3a. I bränslestavarna 3 är anordnade kutsar 4 av nukleärt bränsle. Styrstavsledrören 3a sammanhålls upptill av en topplatta 5 och nedtill av en bottenplatta 6.

Bränslestavarna 3 hålls medelst spridare 7 på avstånd från varandra. De med centrumlinjer försedda hålen i figur 2b är plugghål 6b för mottagande av làngsträckta element. De övriga hålen 6a är avsedda för genomlopp av kylmedelsflöde.

I figur 3a visas i en vy från sidan en ändplugg 3b ansluten till ett långsträckt element 3, 3a. Åndpluggen 508 875 3b är försedd med ett första làsorgan i form av ett urtag 9a i form av ett spar med i huvudsak sfärisk form som sträcker sig runt ändpluggens periferi. Åndpluggens 3b nedre del, betecknad med 3c', kan vara utförd med en fasad kant för underlättande av instyrning av ändpluggen i plugghälet 6b i bottenplattan 6.

I figur 3b visas en alternativ utföringsform av ett första läsorgan 9b anordnat i ändpluggen 3b. Här är det första lásorganet utfört som urtag i form av en grop med i huvudsak sfärisk form.

I figur 4 visas en del av en bottenplatta 6 som innefattar tvä intill varandra anordnade plugghàl 6b och ett làshál 6c som sträcker sig mellan dessa plugghäl 6b och mynnar i dessa. Vidare visas ett andra làsorgan 10 anordnat i làshälet 6c. Det andra läsorganet 10 är i det valda utföringsexemplet utförd som en i huvudsak cirkulärcylindrisk kropp lOa som är skjutbar i láshälets 6c axelriktning. Värdera änden av den i huvudsak cirkulärcylindriska kroppen lOa är utförd med en radie och har en sfärisk form l0b.

I figur 5 visas hur läspluggen 10 med sin sfäriska ände l0b samverkar med urtaget 9a hos en ändplugg 3b enligt figur 3a. Vid montering förs den ändplugg 3b" som ska läsas i plugghàlet 6b", dvs i det plugghál 6b" visas till höger i figur 5, som in först varvid läspluggen 10 skjuts i sidled genom läshälet 6c och delvis in i plugghälet 6b' förs en intill anordnad ändplugg 3b' som visas till vänster i figur 5. Därefter in i plugghälet 6b'. Ändpluggen Bb' skjuter läspluggen 10 i motsatt riktning genom láshàlet 6c sä att den med sin sfäriska ände l0b anordnas i sfäriska urtaget 9a i ändpluggen 3b". Därmed är den ena ändpluggen 3b" läst i bottenplattan 6 medan den andra ändpluggen 3b' bottenplattan 6. endast är anordnad styrd i 508 875 10 Vid demontering av längsträckta element 3, 3a som är anordnade styrda med sina respektive ändpluggar 3b' i bottenplattan lyfts dessa ur plugghälen 6b'. För att demontera làngsträckta element som är anordnade med sina respektive ändpluggar 3b" lästa i bottenplattan 6 krävs en visst lyftkraft i axiell led för att àstadkomma en förskjutning av läspluggen 10 i sidled i läshálet 6c sä att ändpluggen 3b" med det första lásorganet 9a separeras fràn läspluggen 10.

Genom anordnande av det första làsorganet som en öppning 9b i ändpluggen 3b kan ändpluggen 3b rotationslásas i bottenplattan 6. Rotationsläsning i bottenplattan 6 är önskvärt särskilt dä det är fraga om läsning av spridarhàllarstavar.

För att hindra att làspluggen 10 lämnar làshälet 6c, dä de làngstráckta elementen 3, 3a inte är monterade i bottenplattan 6, kan en làspinne 11 anordnas fràn en av bottenplattans flatytor, i figur 4 och 5 visat fràn den övre flatytan och i vinkel mot läspluggen 10. Làspinnen 11 kan fixeras till bottenplattan 6 med t ex svetsning och anordnas att sträcka sig in i làshàlet 6c sà att làspluggens 10 möjliga förskjutning mellan tvà intill varandra anordnade plugghäl 6b begränsas till en sträcka som kan motsvaras av längden hos en del 10c av làspluggens 10 cirkulärcylindriska kropp 10a som är försedd med en mindre diameter än resten av kroppen l0a.

Làspluggen 10 placeras lämpligen skyddad inne i bottenplattan 6 och tillverkas med fördel i rostfritt stàl, vilket är bra ur korrosionssynpunkt. Alternativt utförs läspluggen 10 i en nickelbaslegering, t ex Inconel. Genom placering av läspluggen 10 inne i bottenplattan 6 är hela arrangemanget skyddat mot det genom brànslepatronen l strömmande kylmedlet och vibration och med denna förbunden nötning hindras. n o 00; 11 51:38 Det första respektive det andra làsorganet 9a, 9b, 10 875 behöver självfallet inte utföras med sfäriska ytor. Ytan kan ha en godtycklig dubbelkrökt form, plan form eller fasad form. Det väsentliga är att det första läsorganets 9a, 9b konkava form kan samverka med det andra làsorganets 10 form för läsning av ändpluggen 3b" i bottenplattan 6. Làspluggen 10 förses sàledes i vardera änden ytor som är lämpliga för samverkan med det första làsorganet 9a, 9b i den ändplugg 3b som den ska läsa och för underlättande av demonteringen av denna fràn bottenplattan 6.

I figur 6 visas en läsplugg 10 som i vardera änden är försedd med avfasade kanter betecknade med 10d. Åndpluggen 3b" som ska läsas är försedd med en midja med motsvarande fasade kanter betecknade med 3c" för samverkan med läspluggen 10.

I figur 7 visas en läsplugg 10 som i vardera änden är försedd med plana ändytor betecknade med 10e. Åndpluggen 3b" som ska läsas är försedd med en midja med motsvarande plana ytor för samverkan med làspluggen 10.

För att underlätta montering och demontering av de lángsträckta elementen 3, 3a är ändpluggen 3b" vidare försedd med en fasad kant 3d.

I figur 5, 6 och 7 visas ändpluggen 3b" med en fasad kant betecknad med 3e för samverkan med en fasad kant 6d utbildad i bottenplattan i samband med monteringen av de làngsträckta elementen 3, 3a i bottenplattan 6.

Figur 8 visar en làsplugg 10 vars diameter i huvudsak motsvarar làshälets 6c diameter. Vidare visas att ett häl för införsel av läspluggen 10 i bottenplattan 6 är igensatt, se hänvisningssiffra 12. Hälet kan exempelvis svetsas igen sedan láspluggen 10 förts in i läshàlet 6c.

Pa detta sätt hindras partiklar i kylmedlet att komma in i läshálet 6c och orsaka eventuell kärvning mellan láspluggen 10 och láshälet 6c. Igensättning av hàlet 12" 508 875 innebär också sákerstállande av att làspluggen 10 inte lämnar bottenplattan 6.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 13 LH CU OO PATENTKRAV Bränslepatron (l) för en med lättvatten kyld kärnreaktor innefattande ett första och ett andra lásorgan (9a, 9b, 10), ett flertal làngsträckta element (3, 3a) där vardera av de làngsträckta elementens nedre ändar är försedda med en ändplugg (3b) där ändpluggen (3b) är anordnad styrd eller last i en ändplatta (6) som innefattar àtminstone tvà intill varandra anordnade plugghàl (6b) för mottagande av vardera en ändplugg (3b) kännetecknad av att det första lásorganet (9a, 9b) är utfört som ett urtag i en ändplugg (3b), det andra làsorganet (10) är anordnat skjutbart i ett làshàl (6c) anordnat sig sträckande mellan de tva intill varandra anordnade plugghàlen (6b) och mynnande i dessa, det andra làsorganet (10) är utfört med en längd som överstiger längden hos láshàlet (6c) och har ändytor med form avsedd för samverkan med det första lásorganet (9a, 9b). Bränslepatron (1) enligt patentkrav 1, kännetecknad av att det första làsorganet (9a, 9b) är utfört sig sträckande kring ändpluggens (3b) periferi. Bränslepatron (l) enligt patentkrav l eller 2, kännetecknad av det första lásorganet (9a, 9b) har en i huvudsak konkav form. Bränslepatron (1) enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av det första làsorganet (9a, 9b) har en i huvudsak sfärisk form. Bränslepatron (1) enligt patentkrav 1, kännetecknad av att det andra lásorganet (10) är utfört som en i huvudsak cylindrisk kropp (lOa) med tva ändar där vardera änden har en konvex (l0b) form. 875 10 15 20 25 30 35 6. , 14 508 875 Bränslepatron (1) enligt patentkrav 5, kännetecknad av att àtminstone ena änden hos det andra làsorganet (10) är utförd med en i huvudsak sfärisk form (10b). Bränslepatron (1) enligt patentkrav 1, kännetecknad av att det andra làsorganet (10) är utfört som en i huvudsak cylindrisk kropp (l0a) med tvà ändar där åtminstone ena änden har en plan form (10e). Bränslepatron (1) enligt patentkrav 1, kännetecknad av att det andra làsorganet (10) är utfört som en i huvudsak cylindrisk kropp (l0a) med tvà ändar där àtminstone ena änden har en avfasad form (lOd). Bränslepatron (1) enligt patentkrav 4, kännetecknad av att det andra läsorganet (10) är utfört med en mindre diameter hos en del (10c) av den cylindriska kroppen (l0a) för samverkan med en laspinne (11) för begränsning av det andra lásorganets (10) rörelse i làshàlet (6c). 10. Förfarande för läsning av ett lángsträckt element (3, 3a) med en tillhörande ändplugg (3b) i en ändplatta (6) i en bränslepatron (1) för en med lättvatten kyld kärnreaktor, där läsning àstadkoms genom samverkan mellan ett första och ett andra làsorgan (9a, 9b, 10) och där ändplattan är utförd med àtminstone tvà intill varandra anordnade plugghàl (6b) för mottagande av vardera en ändplugg (3b) kännetecknat av att det innefattar följande steg ett làshàl (6c) anordnas sig sträckande mellan de tva intill varandra anordnade plugghàlen (6b) och mynnande i dessa, anordnas i láshälet (6c), det andra lásorganet (10) en ändplugg (3b") innefattande det första làsorganet (9a, 9b) förs in i ett plugghàl (6b"), 15 ses 875 - det andra làsorganet (10), som har en längd som överstiger längden hos láshàlet (6c), skjuts, om nödvändigt, i en riktning i läshàlet (6c) av ändpluggen (3b") sà att införsel av ändpluggen (3b") tilläts, - en ändplugg (3b') förs in i det intill anordnade plugghàlet (6b') varvid det andra làsorganet (10) bringas att skjutas i en riktning så att det bringas att samverka med det första làsorganet (9a, 9b).