FI85069C - Gejd foer ett regleringsstavknippe i en kaernreaktor med en centrerande och vibrering foerhindrande placeringsanordning. - Google Patents

Description

1 85069

Ydinreaktorin säätösauvanipun ohjain, jossa on keskittävä ja värähtelyä estävä asetuslaite

Esillä oleva keksintö liittyy ydinreaktorin yläosan 5 sisärakenteisiin ja se soveltuu käytettäväksi erityisesti reaktoreissa, joissa vesi toimii jäähdytteenä ja hidastimena.

Ennestään tunnetaan reaktoreita, joissa on vierekkäisten pystysuorien polttoainenippujen muodostama sydän 10 ja sisärakenteet, jotka käsittävät alemman väliseinän, jossa on poistoaukot polttoainenipuilta ulos virtaavalle jäähdytteelle, ylemmän väliseinän, kannatinpylvään, jotka yhdistävät väliseinät toisiinsa, ja putkimaiset ohjaimet säätösauvanippuja varten, joita voidaan liikuttaa pysty-15 suunnassa kahden asennon välillä, joista toisessa ne ovat sydämen sisällä ja toisessa sen ulkopuolella. Ohjaimet on kiinnitetty yksitellen ylempään väliseinään ja niistä kukin on varustettu laitteella, joka ohjaa ja keskittää ohjaimen alaosan alemman väliseinän päälle.

20 Säätösauvanippujen ohjainten tarkoituksena on ohja ta sauvanippujen sauvoja, estää niitä vääntymästä ja suojata näitä elementtejä kaikissa niiden asennoissa reaktorin normaalikäytön yhteydessä ja onnettomuustilanteissa. Niihin kuuluu yleensä putki, poikittaisia levyjä, jotka 25 sijaitsevat putken yläosassa ja ohjaavat sauvoja yksitellen tietyin välein, ja putken alaosassa olevia halkaistuja putkia, joista kukin on tarkoitettu yhdelle sauvalle. Tällaisia ohjaimia on esitetty esim. US-patenttijulkaisussa 4 173 513 (Obermeyer et ai.) ja FR-patenttijulkaisuissa 30 8 309 275 (Framatome) ja 8 105 037 (Framatome).

Tunnetaan erilaisia laitteita, joilla ohjaimet voidaan ohjata ja keskittää sisärakenteisiin kuuluvan alemman väliseinän suhteen. Ne on yleensä suunniteltu sellaisiksi, että ohjaimet pääsevät liikkumaan aksiaalisesti alemman " ’ 35 väliseinän suhteen, erityisesti sen vuoksi, että ne voivat 2 85069 vapaasti laajentua käytön aikana ja jotta ne on helpompi asentaa ja poistaa tarvittaessa, samalla kun ne muodostavat sopivat välykset sauvojen liukuohjausta varten ja voidaan välttää jäähdytteen turbulenttisuuden aiheuttama vä-5 rähtely ohjaimissa. Laitteiden tulee rajoittaa ohjainten sivuttaispoikkeamaa maanjäristyksen tai reaktorin tilapäisen paineenlaskun yhteydessä, esim. poistosuulakkeen vahingoittuessa, siten että ohjaimet pysyvät polttoainenippujen suuntaisina ja säätösauvaniput voivat edelleen liik-10 kua vapaasti. Ohjauslaitteet muodostuvat usein joustavista elimistä, joissa on se epäkohta, että ne vastaavat kaikista em. toiminnoista. Mitoitusparametrit ovat siten kriittisiä, koska ohjauslaitteiden tulee olla sekä riittävän joustavia kompensoidakseen valmistuksen mittapoikkeamista 15 ohjaimissa ja sisärakenteiden alemmassa ja ylemmässä väliseinässä johtuvat suuntapoikkeamat rakenteessa ja riittävän jäykkiä estääkseen ohjainten värähtelyn ja vääntymisen satunnaisten rasitusten johdosta.

Esimerkkinä tällaisesta tunnetusta keskityslait-20 teestä voidaan mainita sokka, joka kytkeytyy alemmassa väliseinässä olevaan reikään (US-patentti 4 173 513). Tällaiset tunnetut laitteet edellyttävät tarkkaa palkalleen asettamista, jotta joustavien elinten kytkentä alemmassa väliseinässä oleviin reikiin ei rasita liikaa näitä jous-25 tavia elimiä.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan entistä parempi sauvanlppujen ohjain reaktorin yläosan sisärakenteita varten ja erityisesti tarkoituksena on erottaa joustava keskitystoiminto säteispoikkeaman rajoitustoiminnosta on-30 nettomuuksien (kuten äkillinen paineenlasku tai maanjäristys ) yhteydessä.

Tätä varten on luotu ydinreaktorin säätösauvanipun ohjain, ydinreaktorin säätösauvanipun ohjain, jossa on keskittävä ja värähtelyä estävä asetuslalte, jonka ydin-: 35 reaktorin yläosan sisärakenteet käsittävät alemman väli- 3 85069 seinän, jossa on aukot polttoainenipuilta ulos virtaavalle jäähdytteelie, ylemmän väliseinän, kannatinpylväät, jotka yhdistävät väliseinät toisiinsa, ja putkimaiset ohjaimet, Joihin voidaan työntää pystysuunnassa liikkuvat säätösau-5 vaniput ja jotka on kiinnitetty yksitellen ylempään väliseinään, jolle on tunnusomaista, että laite muodostuu useista jäykistä, ohjaimen alaosan kannattamista lavoista, jotka sijaitsevat tietyin kulmavälein ohjaimen keskiakse-lin ympärillä ja kytkeytyvät aukkoon tietyllä säteittäis-10 välyksellä, ja useista joustavista lavoista, jotka sijaitsevat jäykkien lapojen välissä ja ovat kiinni ohjaimen alaosassa ja jotka ovat lepoasennossa muodoltaan sellaiset, että ne painautuvat joustavasti aukon reunaa vasten ja kohdistavat siihen säteittäisen voiman.

15 Tämä järjestely erottaa toisistaan seuraavat kaksi toimintoa: (a) ohjaimen keskitys, mikä tapahtuu joustavilla lavoilla, jättämällä säteittäinen välys ja (b) sivuttaispoikkeaman rajoittaminen, mikä tapah-20 tuu jäykillä lavoilla.

Sauvanippujen ohjaimen mahdollisen poikkeaman suuruus ja joustavien lapojen taivutusjännitykset tulevat tällöin pienemmiksi.

Mainittuja kahta laparyhmää kannattaa sopivimmin . 25 ohjaimen runko-osaan kiinnitetty pöhjakappale. Edellyttäen että runko-osan ja pöhjakappaleen poikkileikkaukset ovat pyöreitä, voidaan pohjakappale asettaa säätösauvojen jatkuvien ohjauselementtien asentamisen jälkeen mihin tahansa sopivaan kulma-asentoon.

30 Pohjakappale tai alempi väliseinä on edullisesti varustettu välineillä, jotka pidättävät joustavia lapoja, jos ne katkeavat, ja estävät niitä karkaamasta reaktorin primääripiiriin.

Keksintö tulee paremmin ymmärretyksi seuraavasta 35 selostuksesta, jossa esitetään joitakin sen sovellutusmuo-toja pelkästään esimerkinomaisesti.

4 85069

Kuvio 1 on yksinkertaistettu pystysuuntainen poikkileikkaus sellaisen ydinreaktorin yläosasta, jossa keksintöä voidaan soveltaa.

Kuvio 2 on suurennettu poikkileikkauskuvanto pitkin 5 viivaa Il-II kuviossa 4 ja se esittää keksinnön mukaista ohjauslaitetta, joka on tarkoitettu käytettäväksi kuvion 1 mukaisessa reaktorissa.

Kuviot 3 ja 4 ovat leikkauskuvantoja pitkin viivoja III-III ja IV-IV kuviossa 2.

10 Kuviot 5 ja 6 vastaavat kuviota 4 ja esittävät tä män muunnelmia.

Keksintöä selostetaan esimerkinomaisesti kuvion 1 mukaiseen painevesireaktoriin sovellettuna. Kuvion 1 esittämä reaktori käsittää paineastian 10, joka on mitoitettu 15 kestämään jäähdytteenä ja hidastimena toimivan veden paineen. Astia on suljettu kannella 12, joka kannattaa mekanismia 14, jolla voidaan liikuttaa säätösauvanippuja, joista yksi on osoitettu numerolla 16. Astia 10 sisältää sydämen 18, Joka muodostuu vierekkäisistä polttoaineni-20 puista, joista kussakin on kehikko ja nippu polttoainesau-voja, jotka on sijoitettu säännölliseen monikulmiojärjestykseen (neliömäiseen tai kolmiomaiseen). Kunkin nipun kehikkoon kuuluu ohjainputket (ei esitetty), joihin voidaan työntää absorptiosauvat 20, jotka kuuluvat säätösauvanip-25 puun (tai mahdollisesti neutronien energiaspektriä muutta vaan sauvanippuun).

Mekaaninen hitsattu rakennekokonaisuus, jota yleisesti kutsutaan reaktorin yläosan sisärakenteiksi, on sijoitettu sydämen yläpuolelle. Tällä rakennekokonaisuudella 30 on useita tehtäviä. Se kokoaa sydämestä tulevan kuuman vesivirran ja ohjaa sen kohti astian 10 poistoaukkoa 22. Se tukee ja pitää järjestyksessä polttoainenippuja 18. Lopuksi se ohjaa säätösauvanippuja 16, jotka voidaan työntää ainakin joidenkin nippujen sisään, niiden pystysuuntaisen - 35 liikkeen aikana.

5 85069

Kuviossa 1 esitetyt reaktorin yläosan sisärakenteet käsittävät alemman väliseinän 24, joka ottaa vastaan polttoainenippujen ylöspäin suuntautuvan työntövoiman, ja ylemmän väliseinän 26, joka välittää rakennekokonaisuuteen 5 (yläosan sisärakenteisiin) kohdistuvan voiman astiaan 10. Väliseinät 24 ja 26 on kiinnitetty toisiinsa putkimaisilla välikepylväillä 28, joissa on suuria aukkoja jäähdytteen virtausta varten. Lopuksi säätösauvanippujen 16 ohjaimet 30 ulottuvat alemmasta väliseinästä 24 ylempään välisei-10 nään 26 ja sen yläpuolelle. Kukin ohjain käsittää yleisesti ottaen hoikin 34, jonka yläosa on kiinnitetty jäykästi ylempään väliseinään 26 ja jonka sisällä liukuu osa (ns. ristikappale), johon sauvat 20 on kiinnitetty. Poikittais-levyt 32, joihin on muodostettu aukot, joiden lävitse ris-15 tikappale ja sauvat liikkuvat, muodostavat epäjatkuvan ohjauksen viimeksi mainituille. Ohjaimen alaosassa elementtejä ohjataan jatkuvasti halkaistuilla putkilla 36 tai vastaavilla elimillä. Jotta ohjainten ja yläosan sisärakenteiden välillä voi tapahtua keskinäistä laajentumista, 20 ohjaimet on yleensä sovitettu alemmassa väliseinässä 24 olevaan aukkoon 38 mutta niitä ei ole kiinnitetty aukkoihin.

Edellä selostettu rakenne on yleisesti tunnettu. Sen kuvaus on löydettävissä edellä mainituista tekniikan 25 tasoa kuvaavista julkaisuista ja esim. FR-patenttijulkaisuista 8 409 275 ja 2 501 892.

Keksinnön sovellutusmuodossa, joka on esitetty kuvioissa 2-4, ohjaimen hoikilla 34 on putkimainen runko-osa 40, jonka yläosassa on laippa 41 ylempään väliseinään 30 26 kiinnittämistä varten, ja pohjakappale 42, joka on so vitettu runko-osan alapäähän ja kiinnitetty siihen tapeilla 44 (kuviot 2 ja 3). Pöhjakappaleen alaosaan on työstetty ryhmä jäykkiä lapoja eli korvakkeita 46 ja ryhmä joustavia lapoja 48. Kuten kuviossa 4 voidaan havaita, näihin 35 kahteen ryhmään kuuluvat lavat sijaitsevat vuorotellen ja ____ tasaisin kulmavälein toistensa suhteen. Aukko 38 on muo- 6 d5069 doltaan lieriömäinen ja siinä on olake 50, joka tukee tarvittaessa pohjakappaletta 42.

Jäykkien lapojen säteittäisillä ulko-osilla on lieriömäiset pinnat, joiden halkaisija on pienempi kuin aukon 5 38, jolloin muodostuu 1 mm luokkaa oleva säteittäinen vä lys. Suuruusluokka on valittu kompromissina hyväksyttävien valmistustoleranssien ja ohjainten ja polttoainenippujen keskinäisen suuntatarkkuuden kannalta. Joustavissa lavoissa on ohennettu kohta, joka antaa niille vaadittavan jous-10 tavuuden, ja päätykohouma, jota lavan kimmoisuus pyrkii painamaan aukon 38 muodostavan lieriömäisen pinnan reunaa vasten. Lapojen määrä kussakin ryhmässä voi olla suurempi kuin neljä ja yleensä lapoja on parillinen määrä.

Jotta joustavan lavan katketessa jäähdyte ei kulje-15 ta sitä pois, lavoille on edullisesti järjestetty erilliset pidätinvälineet. Kuten kuvioissa 2 ja 4 on esitetty pidätinvälineet muodostuvat silloista 52, jotka on kiinnitetty aukon 38 seinämään esim. hitsaamalla ja joista kukin ympäröi yhtä joustavista lavoista. Kuten kuviossa 4 on 20 esitetty, joihinkin siltoihin ja/tai paksuihin, jäykkiin lapoihin 46 voidaan muodostaa lovet, jotta vältytään sää-tösauvanippujen sekaantumiselta, esim. sauvojen 54 osalta, joiden järjestys on esitetty kaavioimaisesti kuviossa 4.

Kun pohjakappaleen 42 ja runko-osan 40 kosketus-25 pinnat ovat poikkileikkaukseltaan pyöreät, pohjakappale voidaan asettaa runko-osaan haluttuun kulma-asentoon, mitä varten lavat sijaitsevat siltojen 52 kohdalla, kun alin levy 32, joka kannattaa jatkuvia ohjausputkia 36, on asennettu .

30 Kuvion 5 esittämä rakennemuunnelma poikkeaa kuvion 4 mukaisesta ainoastaan siten, että sillat puuttuvat. Kuvion 6 sovellutusmuodossa on aukko 38, jonka poikkileikkaus ei ole pyöreä vaan monikulmio, jonka kussakin kulmassa sijaitsee yksi paksuista lavoista 46. Tämä rakenne es-35 tää sauvanipun ohjaimen alaosaa pyörimästä ohjaimen keski-akselin ympäri.

Claims (11)

1. Ydinreaktorin säätösauvanipun ohjain, jossa on keskittävä ja värähtelyä estävä asetuslaite, jonka ydin- 5 reaktorin yläosan sisärakenteet käsittävät alemman väliseinän (24), jossa on aukot (38) polttoainenipuilta (18) ulos virtaavalle jäähdytteelle, ylemmän väliseinän (26), kannatinpylväät (28), jotka yhdistävät väliseinät toisiinsa, ja putkimaiset ohjaimet (30,34), joihin voidaan työn-10 tää pystysuunnassa liikkuvat säätösauvaniput (16) ja jotka on kiinnitetty yksitellen ylempään väliseinään (26), tunnettu siitä, että laite muodostuu useista jäykistä, ohjaimen (30,34) alaosan kannattamista lavoista (46), jotka sijaitsevat tietyin kulmavälein ohjaimen kes-15 kiakselin ympärillä ja kytkeytyvät aukkoon (38) tietyllä säteittäisvälyksellä, ja useista joustavista lavoista (48), jotka sijaitsevat jäykkien lapojen (46) välissä ja ovat kiinni ohjaimen alaosassa ja jotka ovat lepoasennossa muodoltaan sellaiset, että ne painautuvat joustavasti 20 aukon (38) reunaa vasten ja kohdistavat siihen säteittäi-sen voiman.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että aukko (38) ja lavat (46,48) ovat pyörähdyssymmetrisiä ohjaimen (30,34) keskiakselin suh- 25 teen.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että aukko (38) on muodoltaan lieriömäinen.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, t u n -30 n e t t u siitä, että aukko (38) on muodoltaan monikulmio, jonka kukin kulma ottaa vastaan yhden jäykistä lavoista (46).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjain (30,34) käsittää run- 35 ko-osan (40) ja siihen kiinnitetyn pohjakappaleen (42), jolloin lavat (46,48) on kiinnitetty pöhjakappaleessa. 8 85069

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että lavat (46,48) ovat yhtä kappaletta pöhjakappaleen (42) kanssa.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, t u n - 5. e t t u siitä, että runko-osan (40) ja pöhjakappaleen (42) kosketuspinnat ovat poikkileikkaukseltaan pyöreät ja pohjakappale on varustettu välineillä, joilla se voidaan kiinnittää runko-osaan asennoltaan säädettävästi.

7 85069

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen laite, 10 tunnettu siitä, että alempi väliseinä (24) on varustettu välineillä (52), jotka pidättävät joustavia lapoja (48), jos ne katkeavat, ja estävät niitä irtoamasta.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että välineet muodostuvat useista sil- 15 loista (52), joista kukin liittyy yhteen joustavaan lapaan (48) ja on kiinnitetty aukon (38) reunaan.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu säteittäisvälys on noin 1 mm.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite muodostuu vähintään kolmesta jäykästä lavasta (46), jotka sijaitsevat tasaisin kulmavälein ohjaimen (30,34) keskiakselin ympärillä, ovat kiinni ohjaimessa ja ulottuvat ohjaimesta alaspäin alem-25 massa väliseinässä (24) olevaan aukkoon (38), joka on mitoitettu siten, että jäykkien lapojen (46) suhteen jää säteittäinen välys, ja vähintään kolmesta joustavasta lavasta (48), jotka sijaitsevat jäykkien lapojen (46) välissä, ovat kiinni ohjaimessa (30,34) ja ulottuvat ohjaimesta 30 alaspäin aukkoon (38), jolloin joustavat lavat ovat jän-nittämättömässä tilassa siten mitoitettu, että alemmassa väliseinässä oleva pinta, joka muodostaa aukon, taivuttaa niitä joustavasti sisäänpäin, kun ne työnnetään mainittuun aukkoon. 35 9 85069