NO145504B - PROCEDURE AND DEVICE FOR MANUFACTURING FIBERS FROM A MATERIAL IN TREATABLE CONDITION - Google Patents

Description

Kj ernereaktor. Nuclear reactor.

Oppfinnelsen vedrører en kj ernereaktor med en kjerne av avlange brenselelementer som har en tendens til å bevege seg i lengderetningen som følge av påvirkning fra kjølemiddelstrømmen gjennom dem, hvorhos noen av brenselelementene har en langsgående innvendig passasje for opptak av kontrollstaver. The invention relates to a nuclear reactor with a core of elongated fuel elements which tend to move longitudinally as a result of the influence of the coolant flow through them, some of the fuel elements having a longitudinal internal passage for receiving control rods.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en kjernereaktor med en kjerne omfatten-de et antall stangliknende brenselelementer hvis nedre ender er opptatt i rommene i en gitterplate og holdes der ved hjelp av en låseinnretning, hvilken kjerneinnret-ning er kjennetegnet ved at låseinnretningen omfatter sperrearmer som er svingbart forbundet med faste deler av brenselelementene og kan betjenes ovenfra med en betj eningsstang, hvilken betjeningsstang går hovedsakelig aksialt gjennom elementet og bærer et plungerstempel som av en skruefjær presses mot en stilling i hvilken sperrearmene presses utover til forank-ringssamvirke med gitterplaten. According to the invention, a nuclear reactor has been provided with a core comprising a number of rod-like fuel elements whose lower ends are occupied in the spaces in a grid plate and are held there by means of a locking device, which core device is characterized by the locking device comprising locking arms which are pivotable connected to fixed parts of the fuel elements and can be operated from above with an operating rod, which operating rod passes mainly axially through the element and carries a plunger piston which is pressed by a coil spring towards a position in which the locking arms are pressed outwards into anchoring cooperation with the grid plate.

Ved en foretrukken utførelsesform er gitterplaten oppbygget av innbyrdes kryssende gitterstaver. In a preferred embodiment, the grid plate is made up of mutually crossing grid rods.

Ifølge oppfinnelsen kan de nedholdte brenselelementene ha utadrettede fjærklemmer ved sine øvre ender beregnet for samvirke med og fastholding av hosliggende kontrollstavbrenselelementer. According to the invention, the restrained fuel elements can have outwardly directed spring clamps at their upper ends intended for cooperation with and retention of adjacent control rod fuel elements.

Oppfinnelsen skal i det følgende be-skrives ved hjelp av et utførelseseksempel som vist på de delvis skjematiske tegnin-ger hvor: In the following, the invention will be described with the help of an embodiment as shown in the partially schematic drawings where:

Fig. 1 viser et lengdesnitt av en kjernereaktor. Fig. 2 viser et forstørret tverrsnitt av reaktoren i fig. 1 etter linjen 2-2 sett i retningen av pilene, med noen av delene på utsiden av reaktorens trykkjele delvis vist. Fig. 3 viser et oppriss i en forstørret målestokk av et nedholdt brenselelement i reaktoren i fig. 1, også her er tegningen brutt og rykket sammen for å redusere tegningens vertikale utstrekning. Fig. 4 viser et forstørret tverrsnitt av det nedholdte brenselelement i fig. 3 etter linjen 4-4 og sett i retning av pilene og med noen av brenselkomponentene fjernet. Fig. 5 viser et grunnriss av det nedholdte brenselelement i fig. 3. Fig. 6 viser sett ovenfra en del av et toppgitter i det nedholdte brenselelement i fig. 3 med noen brenselkomponenter i stilling. Fig. 7 viser sett ovenfra en del av et mellomliggende avstandsgitter i det nedholdte brenselelementet i fig. 3 med noen brenselkomponenter i stilling. Fig. 8 viser et forstørret tverrsnitt av en hjørnebrenselbolt i det nedholdte brenselelementet med et tilhørende buklet av-standsbeslag etter linjen 8-8 i fig. 3 og sett i retningen til pilene. Fig. 9 viser et utrettet snitt etter linjen 9-9 i fig. 8. Fig. 1 shows a longitudinal section of a nuclear reactor. Fig. 2 shows an enlarged cross-section of the reactor in fig. 1 following the line 2-2 seen in the direction of the arrows, with some of the parts on the outside of the reactor pressure vessel partially shown. Fig. 3 shows an elevation on an enlarged scale of a contained fuel element in the reactor in fig. 1, here too the drawing is broken and compressed to reduce the drawing's vertical extent. Fig. 4 shows an enlarged cross-section of the restrained fuel element in fig. 3 following the line 4-4 and set in the direction of the arrows and with some of the fuel components removed. Fig. 5 shows a plan view of the restrained fuel element in fig. 3. Fig. 6 shows, seen from above, a part of a top grid in the restrained fuel element in fig. 3 with some fuel components in position. Fig. 7 shows a top view of a part of an intermediate spacing grid in the restrained fuel element in fig. 3 with some fuel components in position. Fig. 8 shows an enlarged cross-section of a corner fuel bolt in the restrained fuel element with an associated bent spacer bracket along the line 8-8 in fig. 3 and set in the direction of the arrows. Fig. 9 shows a straightened section along the line 9-9 in fig. 8.

Reaktoren 10 i fig. 1 består av en opp-reist trykk-kjele 54, med sirkulært tverrsnitt og med en bunn 54A og et øvre lukke-organ 56 som sikres med boltene 58. The reactor 10 in fig. 1 consists of an upright pressure vessel 54, with a circular cross-section and with a bottom 54A and an upper closing member 56 which is secured with the bolts 58.

I reaktor-trykkjelen 54 er det like oven- I for bunnen 54A plasert en horisontal nedre gitterplate 60 som avgrenser et nedre, grunt felleskammer 62. Over og parallelt med den nedre gitterplaten 60 er det anordnet en øvre gitterplate 64 omtrent midt på kjelen, hvilken gitterplate sammen med trykkjelen 54 og lokket 56 begrenser et øvre felleskammer 66. In the reactor-pressure boiler 54, a horizontal lower grid plate 60 is placed just above the bottom 54A, which delimits a lower, shallow common chamber 62. Above and parallel to the lower grid plate 60, an upper grid plate 64 is arranged approximately in the middle of the boiler, which grid plate together with the pressure cooker 54 and the lid 56 limit an upper common chamber 66.

Den aktive brenselregionen eller kjernen 68 i reaktoren er plasert mellom de nedre og øvre gitterplater 60 og 64 og består av en kombinasjon av vertikalt for-løpende nedholdte brenselelementer 70 og kontrollstavbrenselelementer 72 i et regu-lært alternerende mønster som vist i fig. 2. Hvert av kontrollstavbrenselelementene 72 er utformet slik at en i tverrsnitt korsfor-met kontrollstav 73 kan passere gjennom det, og kjernen er arrangert slik at den har et omtrentlig sirkulært tverrsnitt med et antall nedholdte brenselelementer 74 med redusert tverrsnitt plasert i grupper på tre i kvadrantintervaller rundt kjernens periferi. Mellom nevnte kvadrantintervaller er det plasert nedholdte brenselelementer 70A i grupper på tre, slik at kjernens periferi dannes uv nedholdte brenselelementer og hvert kontrollstavbrenselelement 72 er om-gitt av fire nedholdte brenselelementer 70, eller 70 og 74. The active fuel region or core 68 in the reactor is located between the lower and upper grid plates 60 and 64 and consists of a combination of vertically extending restrained fuel elements 70 and control rod fuel elements 72 in a regular alternating pattern as shown in fig. 2. Each of the control rod fuel elements 72 is designed so that a cross-sectional control rod 73 can pass through it, and the core is arranged to have an approximately circular cross-section with a number of contained fuel elements 74 of reduced cross-section placed in groups of three in quadrant intervals around the core's periphery. Between said quadrant intervals, retained fuel elements 70A are placed in groups of three, so that the periphery of the core is formed by retained fuel elements and each control rod fuel element 72 is surrounded by four retained fuel elements 70, or 70 and 74.

Som vist i fig. 3 og 5 består et nedholdt brenselelement 70 av et antall brenselkomponenter 76, utformet som brensel-pinner eller staver med sirkulært tverrsnitt, og som strekker seg longitudinalt i kjernen. As shown in fig. 3 and 5, a contained fuel element 70 consists of a number of fuel components 76, designed as fuel sticks or rods with a circular cross-section, and which extend longitudinally in the core.

Disse komponentene 76 inneholder spaltbart brensel i avlange forseglede rør. Ved de motsatte ender, som ved den øvre enden 77, har komponentene 76 deler med redusert tverrsnitt som passer inn i toppgitteret 78, respektivt bunngitteret 80. Bunngitteret 80 har en liknende kassefor-met konstruksjon selv om det er dypere enn toppgitteret 78 som er vist i fig. 6 og består av parallelle ledd som er plasert i et diagonalt mønster slik at det dannes fir-kantede rom for de respektive brenselkomponenter. I tillegg er med lik avstand mellom endene til brenselkomponentene 76 plasert mellomliggende gitter 82, som sik-rer sideveis avstand og støtte for brenselkomponentene. Disse mellomliggende gitter har også en i det vesentlige eggkasseformet konstruksjon som vist i fig. 7 og består av parallelle gitterledd i et kvadratisk møn-ster, og danner kvadratiske rom for opptak av de respektive brenselkomponenter. These components 76 contain fissile fuel in elongated sealed tubes. At the opposite ends, as at the upper end 77, the components 76 have parts of reduced cross-section that fit into the top grid 78, respectively the bottom grid 80. The bottom grid 80 has a similar box-shaped construction although it is deeper than the top grid 78 shown in fig. 6 and consists of parallel joints which are placed in a diagonal pattern so that square spaces are formed for the respective fuel components. In addition, intermediate grids 82 are placed at equal distances between the ends of the fuel components 76, which ensure lateral distance and support for the fuel components. These intermediate grids also have an essentially egg-crate-shaped construction as shown in fig. 7 and consists of parallel grid links in a square pattern, and forms square spaces for receiving the respective fuel components.

Ved de fire hjørner til hvert nedholdt brenselelement 70 er det plasert hjørne- At the four corners of each contained fuel element 70, there are placed corner

brenselkomponenter 84, i hvilke brenselet er plasert i rør av tyngre konstruksjon enn for de andre brenselkomponentene 76. I tillegg til hjørnebrenselkomponentene 84 har de midtre brenselkomponentene 86 i hver av de periferiske radene med brenselkomponenter, rør med tyngre konstruksjon enn komponentene 76, dog ikke av en så tung konstruksjon som de i hjørnebrensel-komponentene 84, og hjørnebrenselkompo-nentene 84 og de midtre brenselkomponentene 86 er innesluttet i en brenselelement-støtteramme. Der hvor hjørnebrenselkom-ponentene 84 passerer gjennom de mellomliggende gitterne 82 er det på hjørnebren-selkomponentene 84 plasert buklete beslag 87 som holder de mellomliggende gittere i fuel components 84, in which the fuel is placed in tubes of heavier construction than for the other fuel components 76. In addition to the corner fuel components 84, the middle fuel components 86 in each of the peripheral rows of fuel components have tubes of heavier construction than the components 76, but not of such a heavy construction as those of the corner fuel components 84, and the corner fuel components 84 and the center fuel components 86 are enclosed in a fuel element support frame. Where the corner fuel components 84 pass through the intermediate grids 82, there are dented fittings 87 placed on the corner fuel components 84 which hold the intermediate grids in

stilling ved hjørnene til brenselelementet. Som vist i fig. 8 og 9 ligger de buklete beslagene 87 rundt hjørnebrenselkomponen-tene 84 over og under det mellomliggende gitter 82. Beslagene 87 er buklet innover ved de tre stedene 85 på periferien slik at det dannes en klempasning mot hjørne-brenselkomponenten 84. position at the corners of the fuel element. As shown in fig. 8 and 9, the bent fittings 87 lie around the corner fuel components 84 above and below the intermediate grid 82. The fittings 87 are bent inwards at the three places 85 on the periphery so that a clamping fit is formed against the corner fuel component 84.

Rett over toppgitteret 78 er det et topp-støpestykke 88 hvori hjørnebrenselkompo-nentene 84 og de midtre brenselkomponentene 86 er skrudd inn for å forbinde støpe-stykket til brenselelementet. De andre brenselkomponentene 76 i brenselbunten rager bare inn i toppgitteret 78. På liknende måte løper hjørne- og midtbrenselkom-ponentene gjennom bunngitteret 60 og er forbundet med et nedholdningsovergangs-stykke 90 som er plasert rett under bunngitteret. Overgangsstykket 90 består av en større rektangulær del 92 og en nedre sy-lindrisk del 94 som rager aksialt nedover fra det nedholdte brenselelement 70. In-deksorganer 95 er plasert på yttersiden av den sylindriske delen 94 for lokalisering av det nedholdte brenselelementet i reaktor-kjernen. Den sylindriske delen 94 i overgangsdelen 90 passer inn i den nedre gitterplaten 60 i kjernen og organene 95 går inn i de tilpassede utsparinger i gitterplaten 60. Directly above the top grill 78 is a top casting 88 into which the corner fuel components 84 and the center fuel components 86 are screwed in to connect the casting to the fuel element. The other fuel components 76 in the fuel bundle only project into the top grid 78. Similarly, the corner and center fuel components run through the bottom grid 60 and are connected to a hold-down transition piece 90 which is placed just below the bottom grid. The transition piece 90 consists of a larger rectangular part 92 and a lower cylindrical part 94 which projects axially downwards from the contained fuel element 70. Index means 95 are placed on the outside of the cylindrical part 94 for locating the contained fuel element in the reactor core . The cylindrical part 94 of the transition part 90 fits into the lower grid plate 60 in the core and the members 95 go into the adapted recesses in the grid plate 60.

To støttestenger 96 er ved deres øvre ender forbundet med overgangsdelen 90 og rager nedover parallelt med den longitudi-nale aksen til det nedholdte brenselelementet 70. På de nedre endene av støtte-stengene 96 er det påsatt et par vertikale plater 98. Et par overfor hverandre plaser-te sperrearmer 100 er svingbart forbundet med platene 98 med deres øvre ender og henger ned mellom platene og under støt-testengene 96. Hver sperrearm består av en øvre del 102 som er forbundet til platen 98 med en bolt og en i det vesentlige triangu-lært formet lav nedre del 104 med en egg som løper tranversalt fra sperrearmen vekk fra aksen til det nedholdte brenselelement slik at det danner en skulder 106. Istedet for en sentrisk brenselkomponent i brenselelementet er det en betjeningsstang 108 som strekker seg fra toppstøpestykket 88 nedover gjennom brenselelementet til et punkt under overgangsstykket 90. Ved dens nedre ende er betjenings- eller utløsnings-stangen 108 utformet med et stempel eller hode 110 med en nedre, nedoverrettet til-spisset kileformet del 112, som er plasert mellom og i kontakt med de nedre delene 104 til sperrearmene 100. Den kileformede delen 112 er forsynt med et par motsatte overflater 114 som konvergerer nedover og er i kontakt med de tilsvarende overflatene 116 på de nedre delene 104 til sperrearmene 100. Two support rods 96 are connected at their upper ends to the transition part 90 and project downwards parallel to the longitudinal axis of the restrained fuel element 70. On the lower ends of the support rods 96 are attached a pair of vertical plates 98. A pair facing each other placed locking arms 100 are pivotally connected to the plates 98 at their upper ends and hang down between the plates and below the shock bars 96. Each locking arm consists of an upper part 102 which is connected to the plate 98 by a bolt and a substantially triangular -leathery shaped low lower portion 104 with an egg running transversely from the detent arm away from the axis of the restrained fuel element so as to form a shoulder 106. Instead of a centric fuel component in the fuel element there is an operating rod 108 extending from the top casting 88 down through the fuel element to a point below the transition piece 90. At its lower end the operating or release rod 108 is formed with a piston or head e 110 with a lower, downwardly pointed wedge-shaped portion 112, which is positioned between and in contact with the lower portions 104 of the locking arms 100. The wedge-shaped portion 112 is provided with a pair of opposed surfaces 114 which converge downwardly and are in contact with the corresponding surfaces 116 on the lower parts 104 of the locking arms 100.

Utløsningsstangen 108 løper gjennom en åpning i overgangsdelen 90 og en fjær-holderplate danner en del av overgangsdelen ved den nederste enden av åpningen hvor betjeningsstangen passerer. Som vist i fig. 3, er det rundt utløsningsstangen plasert en skruefjær 120, som virker mot fjær-holderplaten ved den øvre enden og mot topplaten 122 på stempelet 110 ved den nederste enden. Ved stangens øvre ende over støpestykket 88 er det på utløsnings-stangen 108 påsatt en løfteknott 124. The release rod 108 runs through an opening in the transition part 90 and a spring retaining plate forms part of the transition part at the lower end of the opening where the operating rod passes. As shown in fig. 3, a coil spring 120 is placed around the release rod, which acts against the spring holder plate at the upper end and against the top plate 122 of the piston 110 at the lower end. At the rod's upper end above the casting 88, a lifting knob 124 is attached to the release rod 108.

Fjæren 120 spenner stempelet 110 og dets kileformede del 112 nedover, idet overflatene 114 presser utover mot de tilsvarende overflater 116 på sperrearmene 100 og tvinger sperrearmene 100 til å svinge rundt de respektive svingepunkter i platene 98 slik at de nedre delene 104 beveges utover og skuldrene 106 beveges til en horisontal stilling slik at de presser oppover mot støt-tesko som er plasert på den underste flaten til den nedre gitterflaten 60. The spring 120 braces the piston 110 and its wedge-shaped part 112 downwards, the surfaces 114 pressing outwards against the corresponding surfaces 116 of the detent arms 100 and forcing the detent arms 100 to swing around the respective pivot points in the plates 98 so that the lower parts 104 are moved outwards and the shoulders 106 are moved to a horizontal position so that they press upwards against the shock shoe which is placed on the lower surface of the lower grating surface 60.

Rundt periferien til toppstøpestykket 88 på hvert nedholdt brenselelement er det flere fjær klemmer 126 som tjener til å forbinde nedholdte brenselelementer 70 til til-støtende kontrollstavbrenselelementer 72. Som vist i fig. 5 er det to fjærklemmer 126 på hver av tre sider på toppstøpestykket 88. De indre nedholdte brenselelementene 70 som er plasert innenfor kjerneperiferien har fjærklemmer 126 på alle fire sidene, men nedholdte brenselelementer i kjernens periferi har ikke kontrollstavbrenselelementer på alle fire sidene og de har derfor bare fjærklemmer 126 på sider som støter mot kontrollstavbrenselelementer. Around the periphery of the top casting 88 of each restrained fuel element are several spring clamps 126 which serve to connect restrained fuel elements 70 to adjacent control rod fuel elements 72. As shown in FIG. 5, there are two spring clips 126 on each of three sides of the top casting 88. The inner held-in fuel elements 70 located within the core periphery have spring clips 126 on all four sides, but held-in fuel elements in the core periphery do not have control rod fuel elements on all four sides and therefore have only spring clips 126 on sides abutting control rod fuel elements.

Som nevnt før, finnes det flere nedholdte brenselelementenheter 74 med redusert størrelse plasert rundt kjernens periferi. Disse reduserte nedholdte enheter har egne sperreorganer i likhet med de nedholdte brenselelementene 70, som virker på den nedre gitterplaten 60, men bare de som har en side i kontakt med et kontrollstavbrenselelement 72 utgjør en ned-holding for et tilstøtende brenselelement. As mentioned before, there are several contained fuel element assemblies 74 of reduced size located around the periphery of the core. These reduced hold-down units have their own locking means like the hold-down fuel elements 70, which act on the lower grid plate 60, but only those which have one side in contact with a control rod fuel element 72 constitute a hold-down for an adjacent fuel element.

Når reaktoren arbeider, kommer mode-rator kjølemiddel som består av en blanding av lett og tungt vann inn i reaktoren 10 gjennom innløpsåpningen 17 og strømmer nedover mellom det indre termiske skjold 140 og trykkjeleveggen 54 til det nedre felleskammer 62. Fra det nedre felleskammer 62 strømmer moderator-kjølemidlet oppover gjennom kjernen 68, og gjennom brenselelementene 70, 72, idet det strømmer forbi brenselkomponentene i både de nedholdte brenselelementene 70 og kontrollstavbrenselelementene 72, fjerner varmen som er fremkommet ved spaltingskjedere-aksjonen og bevirker den nødvendige mo-derering eller bremsekraft for kontroll av reaktoren slik at det fremskaffes et over-skudd av nøytroner for omgjøring av fer-tilt materiale til spaltbart materiale. When the reactor is operating, moderator coolant, which consists of a mixture of light and heavy water, enters the reactor 10 through the inlet opening 17 and flows downwards between the inner thermal shield 140 and the pressure boiler wall 54 to the lower common chamber 62. From the lower common chamber 62 flows the moderator coolant upward through the core 68, and through the fuel elements 70, 72, as it flows past the fuel components in both the restrained fuel elements 70 and the control rod fuel elements 72, removes the heat generated by the fission chain action and provides the necessary moderation or braking force for control of the reactor so that an excess of neutrons is produced for the conversion of fertile material into fissile material.

Etter at det er passert gjennom kjernen 68, strømmer moderator-kjølemidlet oppover gjennom den øvre gitterplaten 64 inn i den øvre felleskammersylinderen 156 hvorfra mesteparten av kjølemidlet passerer gjennom åpningen 190 til utløpet 18. En viss del av kjølemidlet fra kjernen strømmer inn i kontrollstavføringsrørene 158 og forbi disse oppover og ut gjennom åpningen 174 i bøssingene 172 til rommet over platen 160. Fra rommet over denne platen, strømmer kjølemidlet nedover på utsiden av den ytre felleskammersylinderen 156 og innenfor understøttelsesanordnin-gen 180 og går ut av reaktor kjelen gjennom utløpet 18. After passing through the core 68, the moderator coolant flows upward through the upper grid plate 64 into the upper common chamber cylinder 156 from which most of the coolant passes through the opening 190 to the outlet 18. A certain portion of the coolant from the core flows into the control rod guide tubes 158 and past these upwards and out through the opening 174 in the bushings 172 to the space above the plate 160. From the space above this plate, the coolant flows downwards on the outside of the outer common chamber cylinder 156 and within the support device 180 and exits the reactor boiler through the outlet 18.

Claims (3)

1. Kjerhereaktor med en kjerne omfat-tende et antall stangliknende brenselelementer hvis nedre ender er opptatt i rommene i en nedre gitterplate og holdes der ved hjelp av en låseinnretning, karakterisert ved at låseinnretningen omfatter sperrearmer (100) som er svingbart forbundet med faste deler (98) av brenselelementene (70) og kan betjenes ovenfra med en betjeningsstang (108), hvilken betjeningsstang går hovedsakelig aksialt gjennom elementet og bærer et plungerstempel (110) som av en skruefjær (120) presses mot en stilling i hvilken sperrearmene (100) presses utover til forankrings-samvirke med gitterplaten (60).1. Core reactor with a core comprising a number of rod-like fuel elements whose lower ends are occupied in the spaces in a lower grid plate and held there by means of a locking device, characterized in that the locking device comprises locking arms (100) which are pivotally connected to fixed parts ( 98) of the fuel elements (70) and can be operated from above with an operating rod (108), which operating rod passes mainly axially through the element and carries a plunger piston (110) which is pressed by a coil spring (120) towards a position in which the locking arms (100) are pressed outwards for anchoring cooperation with the grid plate (60). 2. Kjernereaktor ifølge påstand 1, karakterisert ved at gitterplaten (60) består av innbyrdes kryssende gitter - staver.2. Nuclear reactor according to claim 1, characterized in that the grid plate (60) consists of mutually crossing grid rods. 3. Kjernereaktor ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at brenselelementene (70) er utstyrt med utadrettede fjærklemmer (126) ved sine øvre ender, hvilke fjærklemmer er beregnet for sam virke med og fastholding av hosliggende kontrollstavbrenselelementer (72).3. A nuclear reactor according to claim 1 or 2, characterized in that the fuel elements (70) are equipped with outwardly directed spring clips (126) at their upper ends, which spring clips are intended for working with and retaining adjacent control rod fuel elements (72).