SE510817C2

SE510817C2 - Method of extending the life of a fuel cartridge in a nuclear reactor by turning up and down in this contained fuel rod after a certain operating time

Info

Publication number: SE510817C2
Application number: SE9201325A
Authority: SE
Inventors: Olov Nylund; Lennart Oehman
Original assignee: Asea Atom Ab
Priority date: 1992-04-28
Filing date: 1992-04-28
Publication date: 1999-06-28
Also published as: DE4313303A1; FR2690555A1; FR2690555B1; SE9201325D0; SE9201325L

Abstract

(A) extension of the fuel element lifetime in a PWR is effected by the following steps, not necessarily carried out in the given order, (a) after a preset operating time, withdrawing the fuel element (1) from the reactor core, the connectors between the element lead (6) and one end of the control rod guide tubes (4) and between the element foot (7) and the other end of the control rod guide tubes (4) having compatible designs; (b) detaching the control rod guide tubes (4) from the head and the foot; (c) placing the fuel rod bundle (2) on the head (6) and connecting the ends of the guide tubes (4), which were previously connected to the foot (7), to the head (6) and vice-versa; and (d) introducing the fuel element (1) into a suitable location in the core, the foot (7) being at the bottom as previously. (B) Also claimed are similar processes and appts. for carrying out the processes. ADVANTAGE - Inversion of the fuel bundle, usually carried out after 3 operating cycles, provides more uniform corrosion along the fuel rods so that fuel element lifetime can be extended by 4 to 5 operating cycles.

Description

510 817 2 av urandioxid. Denna kapsling korroderas under drift och korrosionen ökar starkt med ökad temperatur. Detta betyder att bränslestavarnas kapsling får en kraftigt uppàtförskjuten korrosionsfördelning enär temperaturen i härdens topp är 40 °C högre än i dess botten. 510 817 2 of uranium dioxide. This enclosure corrodes during operation and the corrosion increases sharply with increasing temperature. This means that the enclosure of the fuel rods has a sharply upward corrosion distribution since the temperature in the top of the hearth is 40 ° C higher than in its bottom.

Dä man endast tillàter en viss grad av korrodering av bränslestavarna har det varit korroderingen av bränslestavarnas överdel som bestänm bränsle- stavarnas livslängd. Det har nu föreslagits att man genom att efter ett visst antal driftcyklar vända hela knippet upp och ned i härden skulle kunna förlänga en bränslepatrons livslängd. För att en sådan vänding av knippet skall vara möjlig mäste dock bränslepatronens bärande struktur utformas pà visst sätt.When only a certain degree of corrosion of the fuel rods is allowed, it has been the corrosion of the upper part of the fuel rods that determines the service life of the fuel rods. It has now been suggested that by turning the entire bundle upside down in the core after a certain number of operating cycles, it would be possible to extend the life of a fuel assembly. In order for such a reversal of the bundle to be possible, however, the load-bearing structure of the fuel assembly must be designed in a certain way.

Genom svenska patentet 7806429-2 är det tidigare känt att vid utbyte av bränsle ersätta ett utbränt bränslestavknippe med ett bränslestavknippe som àtndnstone partiellt är sammansatt av bränslestavar från delvis ut- brända bränslestavknippen. Det framhàlles därvid att en del av de bränsle- stavar som insättes i det pà detta sätt bildade nya knippet vändes sä att bränslestavarnas ändar som vid tidigare använding i reaktorn varit vända nedát nu vändes uppåt i härden. Här har det emellertid alltid varit fraga om att vända enstaka bränslestavar och av dessa sammansatta ett nytt knippe tillsammans med ej vända bränslestavar. Det har däremot ej som nu föreslàs varit fråga om att vända ett helt knippe upp och ned. Ej heller är det fråga om att lösa ett korrosionsproblem utan hur delvis utbränt bränsle skall kunna användas längre.It is previously known from Swedish patent 7806429-2 to replace a burned-out fuel rod bundle with a fuel rod bundle which is at least partially composed of fuel rods from partially burned-out fuel rod bundles when exchanging fuel. It is emphasized that some of the fuel rods which are inserted into the new bundle thus formed are turned so that the ends of the fuel rods which in previous use in the reactor had been turned downwards are now turned upwards in the core. Here, however, it has always been a question of turning individual fuel rods and of these assembled a new bundle together with non-turned fuel rods. On the other hand, as has now been proposed, it has not been a question of turning an entire bundle upside down. Nor is it a question of solving a corrosion problem without how partially burnt-out fuel can be used anymore.

Uppfinningen avser en metod att i en kärnkraftreaktor av tryckvattentyp förlänga livslängden för en bränslepatron genom att efter viss bestämd drifttid vända i denna innehàllna làngsträckta bränslestavar upp och ner, dvs l80° kring en mot bränslestavarnas längsaxel vinkelrät axel.The invention relates to a method of extending the life of a fuel assembly in a pressurized water type nuclear reactor by turning elongated fuel rods upside down in this contained after a certain operating time, i.e. 180 ° about an axis perpendicular to the longitudinal axis of the fuel rods.

Bränslepatronen innefattar ett knippe av bränslestavar och styrstavsledrör som sannanhàlls längs knippet av pà lämligt avstånd fràn varandra anordnade spridare. Dessa spridare är förenade med en längs knippet löpande bärande struktur pà sådant sätt att spridarna förhindras att glida längs knippet. Styrstavsledrören är vid knippets ena ände sammankopplade med en topplatta och eventuellt med en bottenplatta. 3 510 817 I ett första alternativ kännetecknas uppfinningen av att följande atgärder vidtages dock icke nödvändigtvis i angiven ordningsföljd, a) bränslepatronen, innefattande bränslestavarna anordade i den bärande strukturen i sin tur innefattande styrstavsledrören och ett flertal spridare, där styrstavsledrören är anordnade vid topp- och bottenplattan medelst komatibla kopplingsorgan, lyfts ut ur härden, b) styrstavsledrören lösgöres fràn topp- och bottenplattan, c) knippet inklusive den bärande strukturen vänds upp och ner, d) styrstavsledrörens tidigare med bottenplattan förbundna ändar förenas med topplattan och vice versa, e) bränslepatronen förs in på länplig plats i härden med bottenplattan liksom tidigare vänd nedåt. Åtgärden att vända hela knippet i hmänslepatronen företages lämpligen efter tre driftcyklar (en cykel = 1 àr). Därigenom utjämnas korrosionen längs bränslestavarna och man bör kunna räkna med att den totala livs- längden för en pà sà sätt utnyttjad bränslepatron ökar fràn 4 till 5 driftcyklar.The fuel assembly includes a bundle of fuel rods and control rod guide tubes that are held along the bundle by suitably spaced injectors. These spreaders are connected to a load-bearing structure running along the bundle in such a way that the spreaders are prevented from sliding along the bundle. The guide rod guide tubes are connected at one end of the bundle to a top plate and possibly to a bottom plate. In a first alternative, the invention is characterized in that the following measures are not necessarily taken in the specified order, a) the fuel assembly, comprising the fuel rods arranged in the supporting structure in turn comprising the guide rod guide tubes and a plurality of diffusers, where the guide rod guide tubes are arranged at top and the bottom plate by means of combatable coupling means, lifted out of the core, b) the guide rod guide tubes are detached from the top and bottom plate, c) the bundle including the supporting structure is turned upside down, d) the ends of the guide rod guide tubes previously connected to the bottom plate and vice versa, e) insert into a flexible place in the hearth with the base plate as before facing downwards. The measure of inverting the entire bundle in the human cartridge is suitably carried out after three operating cycles (one cycle = 1 year). As a result, the corrosion along the fuel rods is equalized and it should be possible to count on the total service life of a fuel assembly used in this way increasing from 4 to 5 operating cycles.

Det bör observeras att styrstavsledrören i detta första alternativ är fixerade vid spridarna medelst utbulning av ledrören eller pà något annat sätt. Detta förhindrar att ledrören enkelt kan dragas ut ur knippet utan ledrören mäste vändas med knippet. För att utan omfattande atgärder där- efter kunna ansluta de ändar på ledrören, som tidigare varit anslutna till bottenplattan, till topplattan bör anslutningsorganen mellan ledrörens ändar och topp- respektive bottenplatta vara kompatibla. Därmed avses att de ändar pà ledrör som tidigare varit anslutna till bottenplattan utan ändring av anslutningsorganen skall kunna anslutas till topplattan och tvärt om.It should be noted that the guide rod guide tubes in this first alternative are fixed to the diffusers by bulging of the guide tubes or in some other way. This prevents the guide tubes from being easily pulled out of the bundle without the guide tubes having to be turned with the bundle. In order to be able to connect the ends of the guide tubes, which have previously been connected to the bottom plate, to the top plate without extensive subsequent measures, the connecting means between the ends of the guide tubes and the top and bottom plate, respectively, should be compatible. This means that the ends of guide pipes that have previously been connected to the bottom plate without changing the connecting means must be able to be connected to the top plate and vice versa.

När bränslepatronens bärande struktur utgöres av styrstavsledrören och bränslepatronen efter knippets vändning ej placeras i styrstavsposition är den enda ytterligare átgärd sm kan behöva vidtagas att pá lämpligt sätt plugga ledrören, förslagsvis upptill, så att kylflödet genom ledrören blockeras. 510 817 Önskar man däremot efter vändning av knippet placera bränslepatronen i styrstavsposition mäste styrstavsledrören vid sina bägge ändzoner utföras med en mindre inre diameter än inre diametern i styrstavsledrörens mitt- parti så att nämnda ändzoner bildar en bromssträcka för styrstavar som vid snabbstopp av kärnreaktorn bringas att falla ned i styrstavsledrören.When the load-bearing structure of the fuel assembly consists of the guide rod guide tubes and the fuel assembly after the turn of the bundle is not placed in the guide rod position, the only additional measure that may need to be taken is to plug the guide tubes appropriately at the top so that the cooling flow through the guide tubes is blocked. 510 817 If, on the other hand, it is desired to place the fuel assembly in the control rod position after turning the bundle, the control rod guide tubes at their two end zones must be made with a smaller inner diameter than the inner diameter in the center portion of the control rod guide tube. down into the control rod guide tubes.

Därvid mäste inbromsning av styrstavarna ske oberoende av vilken ände pà styrstavsledrören som vändes mot bottenplattan.In this case, braking of the control rods must take place regardless of which end of the control rod guide tubes is turned towards the bottom plate.

I ett andra alternativ kännetecknas uppfinningen av att àtgärderna enligt alternativ ett vidtages, dock icke nödvändigtvis i angiven ordningsföljd, samt att kopplingsorganen innefattar en första och en andra bärplatta som anordnas löstagbart sammankopplingsbara med sàväl en i topplattan anordnad tryckplatta som en i bottenplattan anordnad stödplatta. Styrstavsledrörens respektive ändar anordnas i bärplattorna.In a second alternative, the invention is characterized in that the measures according to alternative one are taken, but not necessarily in the specified order, and that the coupling means comprise a first and a second support plate which are arranged releasably connectable with both a pressure plate arranged in the top plate and a support plate arranged in the bottom plate. The respective ends of the guide rod guide tubes are arranged in the support plates.

Detta ger en elegant lösning pà problemet att med ledrören tjänande som bärande struktur och alltså fixerade vid spridarna vända knippet utan att behöva lösgöra ledrören var för sig från topp- respektive bottenplatta.This provides an elegant solution to the problem of turning the bundle with the guide tubes serving as a supporting structure and thus fixed to the spreaders without having to detach the guide tubes separately from the top and bottom plate, respectively.

Detta innebär att ledrörens individuella infästningar i första och andra bärplattan inte behöver vara kompatibla utan endast att både första och andra bärplattan skall passa i respektive tryck- och stödlatta. Vänd- ningen av knippet kan därigenom ske betydligt snabbare än i första alternativet.This means that the individual attachments of the guide tubes in the first and second support plate do not have to be compatible, but only that both the first and second support plate must fit in the respective pressure and support plate. The reversal of the bundle can thereby take place much faster than in the first alternative.

Liksom i alternativ ett gäller att om man efter vändningen av knippet önskar placera bränslepatronen i styrstavsposition mäste styrstavsledrören vid sina bägge ändzoner utföras med en bromszon för snabbstopp, så att inbromsningen av styrstavarna kan ske oberoende av vilken ände pà styr- stavsledrören som vändes nedåt.As in alternative one, if, after turning the bundle, it is desired to place the fuel assembly in the control rod position, the control rod guide tubes at both end zones must be made with a brake stop for quick stop, so that the control rods can be braked regardless of which end of the control rod guide tube is turned downwards.

I ett tredje alternativ kännetecknas uppfinningen av att följande åtgärder vidtages dock icke nödvändigtvis i angiven ordningsföljd, a) bränslepatronen, innefattande bränslestavarna anordade i den bärande strukturen i sin tur innefattande vinkelskenor eller stänger vid vilka spridarna är anordnade sà att styrstavsledrören är utdragbara ur knippet, lyfts ut ur härden, b) 510 817 knippets bärande struktur lösgöres fràn topp- och bottenplattan, styrstavsledrören lyfts, eventuellt tillsammans med topplattan, ut ur knippet, knippet, inklusive den bärande strukturen, vänds upp och ner, styrstavsledrören förs äter in i knippet och den bärande strukturens tidigare med bottenplattan förenade ändar förenas med topplattan och vice versa och styrstavsledrörens tidigare mot bottenplattan vända ändar anordnas liksom tidigare vända mot bottenplattan, bränslepatronen förs in pá lämplig plats i härden med bottenplattan liksom tidigare vänd nedàt. 510 817 Fördelen med detta alternativ är att styrstavsledrören icke behöver ha ett speciellt utförande då samma ände på dem kommer att vara vänd uppåt även efter vändningen av knippet.In a third alternative, the invention is characterized in that the following measures are not necessarily taken in the specified order, a) the fuel assembly, comprising the fuel rods arranged in the load-bearing structure in turn comprising angle rails or rods at which the spreaders are arranged so that the guide rod tubes are extendable out of the core, b) 510 817 the bearing structure of the bundle is detached from the top and bottom plate, the guide rod tubes are lifted, possibly together with the top plate, out of the bundle, the bundle, including the supporting structure, is turned upside down, the guide rod tubes are fed into the bundle and the the ends of the supporting structure previously joined to the bottom plate are joined to the top plate and vice versa and the ends of the guide rod guide tubes previously facing the bottom plate are arranged as before facing the bottom plate, the fuel assembly is inserted in a suitable place in the core with the bottom plate as before facing downwards. 510 817 The advantage of this alternative is that the guide rod guide tubes do not have to have a special design as the same end of them will be turned upwards even after the turning of the bundle.

I vissa speciella fall där styrstavsledrören är fixerade vid spridarna genom t ex en konstruktion som innebär att spridarna låses vid ledrören genom att dessa efter införandet i knippet vrides kring sin egen axel och därefter i t ex topplattan låses mot ytterligare vridning kan ledrören var för sig åter lösgöras ur knippet genom att låsningen i topplattan upphäves och ledröret vrides till införingsläge. I dessa fall tjänstgör ledrören som bärande struktur men kan alltså trots detta utdragas individuellt och därefter åter insättas i ett vänt knippe. Det förutsättes att kraven täcker även sådana utföringsformer då uppfinningens bärande idé är att efter ett antal driftcyklar på lämpligt sätt vända hela knippet i bränsle- patronen.In certain special cases where the guide rod guide tubes are fixed to the spreaders by, for example, a construction which means that the spreaders are locked to the guide tubes by rotating them around their own axis after insertion into the bundle and then locking the guide plate against further rotation. out of the bundle by lifting the lock in the top plate and turning the guide tube to the insertion position. In these cases, the guide tubes serve as a load-bearing structure, but can nevertheless be pulled out individually and then re-inserted into an inverted bundle. It is assumed that the requirements also cover such embodiments as the basic idea of the invention is to turn the entire bundle in the fuel assembly in a suitable manner after a number of operating cycles.

Det är vidare viktigt att se till att spridarna anordnas på sådant avstånd från varandra längs knippet, eller utformas med sådan förhöjd ramstruktur, att spridarna i en med ett vänt knippe försedd bränslepatron efter bränslepatronens införande i härden i sidled stöter mot en angränsande bränslepatrons motsvarande spridare tillhörande ett ej vänt knippe med åtminstone halv överlappning i höjdled. Skulle spridarna ej stödja mot varandra finnes risken att de skaver mot angränsande bränslestavar och därvid skadar höljet på dessa. Vidare bör spridarna vara utformade så att strömningsmotståndet genom dem är i huvudsak det samma oavsett från vilket håll de genomströmmas av reaktorns kylflöde.It is further important to ensure that the diffusers are arranged at such a distance from each other along the bundle, or designed with such an elevated frame structure, that the diffusers in a fuel bundle provided with an inverted bundle after the introduction of the fuel cartridge into the core laterally abut an adjacent fuel cartridge an inverted bundle with at least half overlap in height. Should the diffusers not support each other, there is a risk that they will rub against adjacent fuel rods and thereby damage the casing on these. Furthermore, the diffusers should be designed so that the flow resistance through them is essentially the same regardless of from which direction they are flowed through by the cooling flow of the reactor.

I vissa fall kan dock ett förhöjt spridarmotstånd hos det vända knippet, som ju är relativt utbränt och lågbelastat, vara en fördel genom att mer kylvatten då kommer det färskare och mer belastade bränslet tillgodo.In some cases, however, an increased spreading resistance of the inverted bundle, which is relatively burnt out and low-loaded, can be an advantage in that more cooling water then benefits the fresher and more loaded fuel.

Uppfinningen förstås enklast med hänvisning till bifogade figurer där fig 1 visar två bränslepatroner i en tryckvattenreaktor. Den högra bränslepatronen har efter viss drifttid vänts. Den bärade strukturen utgöres av styrstavsledrör. fig 2 visar ett snitt I-I och II-II av ett styrstavsledrör i figur 1 7 5104817 fig 3 visar överdelen av ett styrstavsledrör och fig 4 underdelen av samma styrstavsledrör. Ledröret har bromszon i bägge ändar, fig 5 visar schematiskt en bränslepatron med delbar topp- och bot- tenplatta enligt alternativ två, fig 6 visar schematiskt en bränslepatron vars bärande struktur utgöres av vinkelskenor enligt alternativ tre fig 7 visar den bärande strukturen från vilken topplattan med styrstavsledrör utdragits fig 8 visar den utdragna topplattan med däri hängande styrstavsledrör fig 9 visar en bränslestav.The invention is most easily understood with reference to the accompanying figures, where Fig. 1 shows two fuel cartridges in a pressurized water reactor. The right fuel assembly has been turned over after some operating time. The supported structure consists of guide rod guide tubes. Fig. 2 shows a section I-I and II-II of a guide rod guide tube in Fig. 17, Fig. 3 shows the upper part of a guide rod guide tube and Fig. 4 the lower part of the same guide rod guide tube. The guide tube has a brake zone at both ends, Fig. 5 schematically shows a fuel assembly with divisible top and bottom plate according to alternative two, Fig. 6 schematically shows a fuel assembly whose supporting structure consists of angle rails according to alternative three Fig. 7 shows the supporting structure from which the top plate with guide rod guide tube pulled out Fig. 8 shows the extended top plate with guide rod guide tube hanging therein Fig. 9 shows a fuel rod.

I figur 1 betecknar 1 en bränslepatron försedd med ett knippe 2. Knippet 2 är sammansatt av ett stort antal långsträckta bränslestavar 3 (av vilka endast en visas i figuren) och likaledes långsträckta styrstavsledrör 4.In Figure 1, 1 denotes a fuel assembly provided with a bundle 2. The bundle 2 is composed of a large number of elongate fuel rods 3 (of which only one is shown in the figure) and likewise elongate control rod guide tubes 4.

Knippet 2 sammanhålles av spridare 5. Styrstavsledrören 4 utgör här den bärande strukturen och är fixerade vid en topplatta 6 och en bottenplatta 7. Topplattan 6 är försedd med bladfjädrar 8 avsedda att hålla bränslepat- ronen på plats i härden. Den vänstra bränslepatronen 1 innehåller ett icke vänt knippe 2 medan knippet 2 i den högra bränslepatronen vänts upp och ned. Av figuren 1 framgår att spridarna 5 i de olika knippena 2 fortfar- ande stöder mot varandra med minst en halv överlappning.The bundle 2 is held together by a spreader 5. The guide rod guide tubes 4 here form the supporting structure and are fixed to a top plate 6 and a bottom plate 7. The top plate 6 is provided with leaf springs 8 intended to hold the fuel assembly in place in the hearth. The left fuel assembly 1 contains an inverted bundle 2 while the bundle 2 in the right fuel assembly is turned upside down. Figure 1 shows that the spreaders 5 in the different bundles 2 still support each other with at least half an overlap.

Figur 2 visar styrstavsledrörens 4 kompatibla kopplingsorgan mot topp- och bottenplatta 6, 7. Styrstavsledröret 4 är vid sina ändar försett med på- bulade styrhylsor 9 och 10 som är lika så att de passar i respektive ur- tagningar 11 i topplattan 6 och 12 i bottenplattan 7 oberoende av vilken ände på styrstavsledröret 4 som vänds uppåt. Styrhylsorna 9 och 10 är för- sedda med en utbulning 13. 14 är en slitsad låshylsa som kan tryckas in från andra sidan av topp- respektive bottenplatta 6, 7 i hylsorna 9, 10.Figure 2 shows the compatible coupling means of the guide rod guide tube 4 to top and bottom plate 6, 7. The guide rod guide tube 4 is provided at its ends with bulged guide sleeves 9 and 10 which are equal so that they fit in respective recesses 11 in the top plate 6 and 12 in the bottom plate 7 regardless of which end of the guide rod guide tube 4 is turned upwards. The guide sleeves 9 and 10 are provided with a bulge 13. 14 is a slotted locking sleeve which can be pressed in from the other side of the top and bottom plate 6, 7, respectively, in the sleeves 9, 10.

Låshylsan 14 är också försedd med en utbulning 15 som är placerad så att den vid låshylsans 14 montering faller ned i utbulningen 13 varigenom 510 817 8 styrstavsledröret H låses fast vid topp- och bottenplatta 6, 7. För att förregla läsningen kan en förreglingshylsa 16 tryckas in i låshylsan lä.The locking sleeve 14 is also provided with a bulge 15 which is positioned so that when the locking sleeve 14 is mounted it falls into the bulge 13, whereby the guide rod guide tube H is locked to the top and bottom plate 6, 7. To lock the reading, an interlocking sleeve 16 can be pressed. into the locking sleeve lä.

Förreglingshylsan 16 kan vid bottenplattan 7 lämpligen förses med en strypning 17 för kylflödet.The interlocking sleeve 16 can suitably be provided at the bottom plate 7 with a choke 17 for the cooling flow.

Som synes är det tämligen enkelt att med speciella utdragare avlägsna förreglingshylsa 16 och låshylsa 14 varefter topp- och bottenplatta 6, 7 kan lösgöras och knippet 2 vändas upp och ned för att på samma sätt åter fixeras vid topp- och bottenplatta 6, 7.As can be seen, it is fairly easy to remove the locking sleeve 16 and the locking sleeve 14 with special pullers, after which the top and bottom plate 6, 7 can be detached and the bundle 2 turned upside down to be fixed to the top and bottom plate 6, 7 in the same way.

Om bränslepatronen 1 vid införande i härden efter en vändning av knippet 2 skall placeras i styrstavsposition måste styrstavsledrören 4 förses med bromszon 18 i bägge ändar såsom framgår av fig 3 som visar övre delen av ett styrstavsledrör Ä och fig Ä som visar motsvarande nederdel. Som i tidigare figurer betecknas spridarna med 5. Bromszonen 18 bildas genom att styrstavsledröret Ä vid sina bägge ändzoner utföres med en mindre inre diameter än inre diametern i styrstavsledrörets Ä mittparti. Den skillnad som i figuren 3 visas mellan bromszonens 18 inre diameter och mellanpar- tiets inre diameter är grovt överdriven. I realiteten har mellanpartier i ett typiskt exempel en inre diameter av ca 11,3 mm och bromszonen ca ,1 mm. Styrsstavsledrörets Ä bägge ändzoner bildar därigenom en broms- sträcka för styrstaven som vid snabbstopp av kärnreaktorn får falla ned i styrstavsledröret Ä. Detta gäller oberoende av vilken ände på styrstavs- ledrören 4 som vändes mot bottenplattan 7.If the fuel assembly 1, when inserted into the core after a rotation of the bundle 2, is to be placed in the control rod position, the control rod guide tube 4 must be provided with brake zone 18 at both ends as shown in Fig. 3 showing the upper part of a guide rod guide tube Ä and Fig. Ä showing the corresponding lower part. As in previous figures, the diffusers are denoted by 5. The brake zone 18 is formed by making the guide rod guide tube Ä at its two end zones with a smaller inner diameter than the inner diameter in the middle portion of the guide rod guide tube Ä. The difference shown in Figure 3 between the inner diameter of the brake zone 18 and the inner diameter of the intermediate portion is grossly exaggerated. In reality, intermediate sections in a typical example have an inner diameter of about 11.3 mm and the brake zone about 1 mm. The two end zones of the control rod guide tube Ä thereby form a braking distance for the control rod which, when stopped quickly by the nuclear reactor, may fall into the control rod guide tube Ä. This applies regardless of which end of the control rod guide tube 4 faces the bottom plate 7.

Figur 5 visar en bränslepatron enligt alternativ två. I figuren betecknas som tidigare knippet med 2. Knippet 2 består av en bärande struktur av styrstavsledrör U och bränslestavar 3 och sammanhålles av spridare 5.Figure 5 shows a fuel assembly according to alternative two. In the figure, as before, the bundle is denoted by 2. The bundle 2 consists of a supporting structure of guide rod guide tube U and fuel rods 3 and is held together by diffusers 5.

Knippet är försett med en topplatta 6 och en bottenplatta 7. Topplattan 6 är uppdelad i en första bärplatta 19 som är sammankopplad med en tryck- platta 20 med bladfjädern 8. Bärplattan 9 sammankopplas med tryckplattan medelst pinnar 21 som inskjutes i spåren 22.The bundle is provided with a top plate 6 and a bottom plate 7. The top plate 6 is divided into a first support plate 19 which is connected to a pressure plate 20 with the leaf spring 8. The support plate 9 is connected to the pressure plate by means of pins 21 which are inserted into the grooves 22.

Bottenplattan 7 är likaledes uppdelad i en andra bärplatta 23 och en stödplatta 24 och försedda med sammankopplingsorgan i form av pinnar 25 inskjutna i spåren 26. Första bärplattan 19 och andra bärplattan 23 är kompatibla, dvs första bärplattan 19 passar utan ändring stödplattan 24 och andra bärplattan 23 i tryckplattan 20. 9 510 817 Bârplattorna är försedda med ett flertal flödeshål 27 och 28 för kylvatt- net. Flödeshålen 27, 28 kan lämpligen utföras så att vid ej vänt knippe hålen har rundade kanter uppströms och skarpa kanter nedströms. När knip- pet 2 vänts blir strömningsriktningen genom hålen den motsatta varvid hålens utformning medför att deras strömningsmotstånd blir högre.The bottom plate 7 is likewise divided into a second support plate 23 and a support plate 24 and provided with connecting means in the form of pins 25 inserted in the grooves 26. The first support plate 19 and the second support plate 23 are compatible, ie the first support plate 19 fits without change the support plate 24 and the second support plate 23 in the pressure plate 20. 9 510 817 The support plates are provided with a plurality of flow holes 27 and 28 for the cooling water. The flow holes 27, 28 can suitably be designed so that with the bundle of holes not turned, they have rounded edges upstream and sharp edges downstream. When the bundle 2 is turned, the direction of flow through the holes becomes the opposite, whereby the design of the holes means that their flow resistance becomes higher.

Detta kan vara en fördel då en delvis utbränd bränslepatron behöver mindre kylvatten än helt friska bränslepatroner. Genom att en bränslepatron med vänt knippe ges ett högre strömningsmotstånd dirigeras kylvattenströmmen i härden över till bränslepatroner med ej vända knippen. Det är även tänk- bart att utföra spridarna 5 så att deras strömningsmotstånd ökar i ett vänt knippe 2.This can be an advantage as a partially burned out fuel assembly needs less cooling water than completely healthy fuel assemblies. By giving an inverted fuel cartridge a higher flow resistance, the cooling water flow in the core is directed to non-inverted fuel cartridges. It is also conceivable to design the spreaders 5 so that their flow resistance increases in an inverted bundle 2.

Styrstavledrören 4 förses nedtill med ledrörspluggar som kan sammankopplas till en enhet medelst ett ok 29 som kan kopplas till stödplattan 24. Styr- stavsledrören 4 bör lämpligen vara försedda med bromszoner 18 i bägge ändar såsom visas i figurerna 3 och U.The guide rod guide tube 4 is provided at the bottom with guide tube plugs which can be connected to a unit by means of a yoke 29 which can be connected to the support plate 24. The guide rod guide tube 4 should suitably be provided with brake zones 18 at both ends as shown in Figures 3 and U.

När knippet 2 i en bränslepatron enligt figur 5 skall vändas utdrages först pinnarna 21, 25 ur spåren 22, 26 varvid första bärplattan 19 lös- göres från tryckplattan 20 och andra bärplattan 23 från stödplattan 2ü.When the bundle 2 in a fuel assembly according to Figure 5 is to be turned, the pins 21, 25 are first pulled out of the grooves 22, 26, whereby the first support plate 19 is detached from the pressure plate 20 and the second support plate 23 from the support plate 2ü.

Därefter får tryckplatta 20 och stödplatta ZH på lämpligt sätt byta plats och förenas med andra respektive första bärplattan genom att pinnarna åter inskjutes i sina respektive spår. Andra bärplattan 23 och tryckplattan 20 kommer nu att tillsammans bilda bränslepatronens nya topplatta 6 och första bärplattan 19 och stödplattan Zü bottenplattan 7. Bränslepatronen insättes sedan på lämplig plats i härden med bottenplattan nedåt inne- bärande att bränslepatronen nu opererar med ett vänt knippe 2.Thereafter, pressure plate 20 and support plate ZH may suitably change location and be joined to the second and first support plates, respectively, by re-inserting the pins into their respective grooves. The second support plate 23 and the pressure plate 20 will now together form the new top plate 6 of the fuel assembly and the first support plate 19 and the support plate Zü bottom plate 7. The fuel assembly is then inserted in a suitable place in the hearth with the base plate downwards meaning that the fuel assembly now operates with an inverted bundle 2.

Figur 6 visar ett tredje alternativ av uppfinningen med en bärande struk- tur av vinkelskenor 30. Vinkelskenorna 30 är fixerade vid topp- och bot- tenplatta 6, 7. Spridare 5 är förenade med vinkelskenorna 30. I spridarna är ett flertal bränslestavar 3 inskjutna av vilka i figuren endast en visas. Knippet 2 består dessutom av styrstavsledrör som är inskjutna i knippet 2 och i detta fall förhindras att röra sig i höjdled endast genom en låsning till topplattan 6 och eventuellt till bottenplattan 7. Detta innebär att när topplattan 6 lossats från vinkelskenorna 30 och eventuellt styrstavsledrören H från bottenplattan 7 så kan styrstavsledrören 4 till- sammans med topplattan 6 dragas ut ur knippet 2 såsom framgår av figurerna 7 och 8. I figuren 6 visas schematiskt att bränslestavarna 3 sitter kvar i knippet 2. 510 817 10 Vinkelskenorna 30 lösgöres nu ocksà fràn bottenplattan 7 och knippet 2 vändes upp och ned och fästes äter vid bottenplattan 7 nu alltsà med den tidigare överdelen mor bottenplattan. Därefter införes styrstavsledrören 4 upptill i knippet 2 och skjutes in i knippet 2 sà att topplattan 6 àter kan fästas vid den bärande strukturen av vinkelskenor 30. I detta utför- ande behöver styrstavsledrören 4 ej förses med kompatibla kopplingsorgan mot topp- och bottenplattan 6,7 ej heller med bromszoner 18 i bägge Spridarna 5 kan även tillåtas vara förskjutna i höjdled.Figure 6 shows a third alternative of the invention with a load-bearing structure of angle rails 30. The angle rails 30 are fixed to top and bottom plate 6, 7. Spreaders 5 are connected to the angle rails 30. In the spreaders a plurality of fuel rods 3 are inserted by which in the figure only one is shown. The bundle 2 also consists of guide rod guide tubes which are inserted into the bundle 2 and in this case are prevented from moving in height only by a locking to the top plate 6 and possibly to the bottom plate 7. This means that when the top plate 6 is detached from the angle rails 30 and possibly guide rod guide tubes H from bottom plate 7, the guide rod guide tubes 4 together with the top plate 6 can be pulled out of the bundle 2 as shown in Figures 7 and 8. Figure 6 shows schematically that the fuel rods 3 remain in the bundle 2. The angle rails 30 are now also detached from the bottom plate 7. and the bundle 2 was turned upside down and fastened to the bottom plate 7, i.e. with the previous upper part of the bottom plate. Thereafter, the guide rod guide tubes 4 are inserted at the top of the bundle 2 and pushed into the bundle 2 so that the top plate 6 can again be attached to the supporting structure by angle rails 30. In this embodiment the guide rod guide tubes 4 do not need to be provided with compatible coupling means to the top and bottom plate 6,7 nor with brake zones 18 in both diffusers 5 can also be allowed to be displaced in height.

Figur 9 slutligen visar en bränslestav 3 med ett hölje 31 av Zircaloy och kutsar 32 av urandioxid. Staven är försedd med fissionsgasutryrnrne i bàda Detta är känd teknik men är speciellt lämpligt vid vändning av knippet 2.Figure 9 finally shows a fuel rod 3 with a casing 31 of Zircaloy and pellets 32 of uranium dioxide. The rod is provided with the fission gas fittings in both This is a known technique but is especially suitable when turning the bundle 2.

Claims

10 15 20 25 30 35 If g 510 817 PATENTKRAV

Method for extending the service life of a fuel assembly (1) in a pressurized water type nuclear reactor (PWR) by turning elongated fuel rods (3) upside down in this contained elongated operating rod after a certain operating time, ie 180 ° around a longitudinal axis of the fuel rod axis , the fuel assembly (1) comprising a bundle (2) of fuel rods (3) and control rod guide tubes (4) held together along the bundle (2) by suitably spaced apart diffusers (5), the diffusers (5) being connected to a with the bundle running support structure in such a way that the spreaders (5) are prevented from sliding along the bundle, where the guide rod guide tubes at one end of the bundle are connected to a top plate (6) and possibly with a bottom plate (7) characterized in that the following measures are taken, but not necessarily in the order indicated, (1), comprising the fuel rods (3) arranged in the supporting structure in turn comprising a) the fuel assembly angular rails (30) or rods at which a the spreaders (5) are arranged so that the guide rod guide tubes (4) are extendable from the bundle (2), lifted out of the core, b) the supporting structure of the bundle is detached from the top and bottom plate (6, 7), c) the guide rod guide tubes optionally together with ( 6), (4) lift, the top plate out of the bundle (2), d) the bundle (2), including the supporting structure (4, 5, 30), is turned upside down, 10 15 20 25 30 35 510 817 f: e) the guide rod guide tubes (4) are inserted back into the bundle (2) and the ends of the supporting structure (4, 5, 30) previously joined to the bottom plate (7) are joined to the top plate (6) and vice versa and the facing rod rod guide tube (7) (7) ), (4) previously facing the bottom plate ends are arranged as before facing the bottom plate f) the fuel assembly (1) is inserted in a suitable place in the core with the bottom plate (7) as before facing downwards.

Method for extending the service life of a fuel assembly (1) in a pressurized type nuclear power reactor (PWR) by turning elongated fuel rods (3) upside down in this contained elongated operating rod after a certain operating time, ie 180 ° around a longitudinal axis of the fuel rod axis , the fuel assembly (1) comprising a bundle (2) of fuel rods (3) and guide rod guide tubes (4) held together along the bundle (2) by suitably spaced apart diffusers (5), the diffusers (5) being connected to a with the bundle running support structure in such a way that the spreaders (5) are prevented from sliding along the bundle, where the guide rod guide tubes at one end of the bundle are connected to a top plate (6) and possibly with a bottom plate (7) characterized in that the following measures are taken, but not necessarily in the indicated order, (1), arranged in the supporting structure in turn comprising a) the fuel assembly comprising the fuel rods (3) the guide rod guide tubes (4) and a plurality of sp rider (5), where the guide rod guide tubes (4) are arranged at the top and bottom plate (6, 7) by means of compatible coupling means, lifted out of the core, b) the guide rod guide tubes (4) (6, 7) are detached from the top and bottom plate c ) the bundle (2) including the supporting structure (4, 5) is turned upside down, d) the ends of the guide rod guide tube (4) previously connected to the bottom plate (7) are joined to the top plate (6) and vice versa, 10 15 20 25 30 35 ß 510 817 e) the fuel assembly (1) is inserted in a suitable place in the core with the base plate (7) as before facing downwards.

Method according to claim 2, characterized in that the coupling means comprise joined compatible guide sleeves (9, 10) which are arranged to cooperate with similarly compatible locking sleeves (14), which locking sleeves (14) are arranged to be slidable in the top and bottom plate (6, 7) in a direction opposite to the insertion direction of the control rod guide tubes.

Method according to claim 3, characterized in that an interlocking sleeve (16) is arranged slidably in the locking sleeve (14) for interlocking the latter.

Method according to claim 4, characterized in that (16) at the bottom plate (7) for cooling water for maintaining a small interlocking sleeve is provided with a throttle (17) cleaning or drainage flow in the lower end of the guide rod guide tube (4). characterized in that (19) (23) support plate which is arranged releasably interconnectable with both

Method according to claim 2, the coupling means comprise a first and a second a pressure plate (20) arranged in the top plate as a support plate (24) arranged in the bottom plate and that the respective ends of the guide rod guide tubes are arranged in the support plates.

Method according to claim 2, characterized in that the guide rod guide tubes (4) at their two end zones are formed with a smaller inner diameter than the inner diameter at the middle portion of the guide rod guide tube (4) so that at said end zones a brake zone (18) is formed. ) (7). for control rods at quick stop of the nuclear reactor, regardless of which faces the bottom plate 510 817 in?

Method according to claim 2, characterized in that the diffusers (5), which are optionally provided with a raised frame, are arranged at such a distance from each other along the bundle (2) that the diffusers in a fuel cartridge provided with an inverted bundle (2) in the hearth laterally supports the corresponding spreader (5) of an adjacent fuel assembly with at least half overlap in height regardless of whether said fuel assembly is turned upside down or not.