SE446135B - KERNBRENSLEPATRON - Google Patents

Description

8301495-1 2 motverka krypningsdeforrnation med användning av en yttre genomström- ningskanal med tjockare väggar för att öka dess livslängd. Emellertid ökar användningen av tjockare väggar parasitisk absorption i reaktorhärden med ökning av bränslecykelkostnaden som resultat. 8301495-1 2 counteract creep deformation using an outer flow channel with thicker walls to increase its service life. However, the use of thicker walls increases parasitic absorption in the reactor core with increase in fuel cycle cost as a result.

Manga nu använda kärnbränslepatrorier i kokvattenreaktorer har lyfthandtag som är fästa vid de övre bärplåtarna för hantering och flyttning av bränslepatronerna i vertikalt läge. Därmed överförs vikten hos varje bränslepatron, inklusive vikten hos dess yttre genomströmningskanal, fran lyfthandtaget via en mångfald bränslestavar, som gemensamt benämnas bärstavar och är utrustade med speciella ändtapphallare, som gar genom de övre och undre bärplattorna hos bränslepatronen och som är fästa med lasmuttrar. Sådana bärstänger utsätts under behandlingsatgärder för höga dragkrafter, som kan medföra bränslestavfel. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en kärnbränslepatron som är speciellt anpassad för användning i en kokvatten- reaktor, i vilken en moderatorvätska kan släppas igenom patronen separat från kylmedlet.Many now used nuclear fuel patrols in boiling water reactors have lifting handles that are attached to the upper support plates for handling and moving the fuel cartridges in a vertical position. Thus, the weight of each fuel assembly, including the weight of its outer flow channel, is transferred from the lifting handle via a plurality of fuel rods, commonly referred to as support rods and equipped with special end pin holders which pass through the upper and lower support plates of the fuel assembly and are attached with welds. Such support rods are subjected to high tensile forces during treatment operations, which can lead to fuel rod failure. The object of the present invention is to provide a nuclear fuel assembly which is specially adapted for use in a boiling water reactor, in which a moderator liquid can be passed through the assembly separately from the coolant.

För detta ändamål avser föreliggande uppfinning en kärnbränsle- patron som den som anges i patentkravet l.To this end, the present invention relates to a nuclear fuel assembly such as that set forth in claim 1.

Uppfinningen beskrivs i det följande närmare i anslutning till en på de bifogade ritningarna visad f-äredragen utföringsform därav såsom exempel, varvid fig. 1 visar en kärnbränslepatron utförd enligt uppfinningen, sedd från sidan, fig. 2 är anordningen enligt fig. 1 sedd uppifrån i större skala, fig. 3 är en bild underifrån av anordningen enligt fig. 1, också i förstorad skala, fig. 4 är en sektion genom anordningen enligt fig. 1 utmed linjen 4-4 i fig. 1, fig. 5 är en tvärsektion i större skala av en del av anordningen enligt fig. 1 utmed linjen 5-5 i fig. 4, fig. 6 år en planvy i snitt av en del av anordningen enligt fig. 1 utmed linjen 6-6 i fig. 5, fig. 7 är en tvärsektion av en del av anordningen enligt fig. l tagen utmed linjen 7-7 i fig. 4, fig. 8 är en tvärsektion av en del av anordningen enligt fig. 1 tagen utmed linjen 8-8 i fig. 4, fig. 9 är en tvärsektion av en del av anordningen enligt fig. 1 tagen utmed linjen 9-9 i fig. 2, fig. 10 är ett delsnitt av en del av anordningen enligt fig. 1 som visar en modifierad övre bärplatta, fig. ll är en sektion av anordningen enligt fig. 1 utmedlinjen ll-ll i fig. 1, fig. 12 är en tvärsektion utmed linjen 12-12i fig. ll, fig. 13 är en sektion utmed linjen 13-13 i 'fig. 12, fig. 14 är en tvärsektion utmed linjen 14-14 i fig. 11, fig. 15 är en tvärsektion utmed linjen 15-15 i fig. 11, fig. 16 är en planvy tagen utmed linjen 16-16 i fig. 1, fig. 17 är en detalj utmed linjen 17-17 i fig. 16, fig. 18 är en sprängvy av en del av 8301495-1 3 anordningen enligt fig. l med ett bränsleknippe i isärtaget tillstang, fig. 19 är en perspektivbild av ett bränsleknippe utan distansgaller i hopsatt tillstànd, fig. 20 är en perspektivisk bild underifrån av botten hos ett bränsleknippe, fig. 21 är en sprängbild i perspektiv av undre änden av den yttre genomström- ningskanalen och av basen, fíg. 22 är en sprängbild som särskilt visar patronens ok, övre änden hos den yttre genomströmningskanalen och övre änden av bränsleknippen, fig. 23 visar ett alternativt utförande av basen hos en bränslepatron utförd enligt uppfinningen, fig. 24 är ett tvärsnitt utmed linjen 24-24 i fig. 23, och fig. 25 är en sprängbild i perspektiv av en del av anordningen enligt fig. 23, visande särskilt undre änden av den yttre genom- strömningskanalen och basen hos anordningen enligt fig. 23.The invention is described in more detail below in connection with an illustrated embodiment thereof shown in the accompanying drawings as an example, wherein Fig. 1 shows a nuclear fuel cartridge made according to the invention, seen from the side, Fig. 2 is the device according to Fig. 1 seen from above in larger scale, Fig. 3 is a bottom view of the device according to Fig. 1, also on an enlarged scale, Fig. 4 is a section through the device according to Fig. 1 along the line 4-4 in Fig. 1, Fig. 5 is a cross section on a larger scale of a part of the device according to Fig. 1 along the line 5-5 in Fig. 4, Fig. 6 is a plan view in section of a part of the device according to Fig. 1 along the line 6-6 in Fig. 5, Figs. Fig. 7 is a cross-section of a part of the device according to Fig. 1 taken along line 7-7 in Fig. 4, Fig. 8 is a cross-section of a part of the device according to Fig. 1 taken along line 8-8 in Fig. 4. Fig. 9 is a cross-section of a part of the device according to Fig. 1 taken along line 9-9 in Fig. 2, Fig. 10 is a partial section of a part of the device Fig. 1 shows a modified upper support plate, Fig. 11 is a section of the device according to Fig. 1 along the line II-II in Fig. 1, Fig. 12 is a cross-section along the line 12-12 in Fig. 11, Figs. 13 is a section taken along line 13-13 of FIG. Fig. 14 is a cross-sectional view taken along line 14-14 of Fig. 11; Fig. 15 is a cross-sectional view taken along line 15-15 of Fig. 11; Fig. 16 is a plan view taken along line 16-16 of Fig. 1. Fig. 17 is a detail along the line 17-17 in Fig. 16, Fig. 18 is an exploded view of a part of the device according to Fig. 1 with a fuel bundle in disassembled condition, Fig. 19 is a perspective view of a fuel bundle without spacer grid in assembled condition, Fig. 20 is a bottom perspective view of the bottom of a fuel bundle, Fig. 21 is an exploded perspective view of the lower end of the outer flow channel and of the base, fig. Fig. 22 is an exploded view showing in particular the cartridge yoke, the upper end of the outer flow channel and the upper end of the fuel bundles, Fig. 23 shows an alternative embodiment of the base of a fuel assembly made according to the invention, Fig. 24 is a cross-section along line 24-24 in Fig. 23, and Fig. 25 is an exploded perspective view of a portion of the device of Fig. 23, showing in particular the lower end of the outer flow channel and the base of the device of Fig. 23.

Till att börja med hänvisas till fig. l-9 och 11-22, som illustrerar en kärnbränslepatron 30 utförd enligt principerna för föreliggande uppfinning.To begin with, reference is made to Figures 1-9 and 11-22, which illustrate a nuclear fuel assembly 30 constructed in accordance with the principles of the present invention.

Bränslepatronen 30 innefattar en avlang, tät, yttre genomströmningskanal 32, som lämpligen är utförd av zirkonlegeringen Zircaloy, som sträcker sig väsentligen utmed bränslepatronens 30 hela längd och som konstruktionsmäs- sigt förbinder ett övre ok 34 med en undre bas 36. Företrädesvis är oket och basen utförda av rostfritt stål av reaktorkvalitet.The fuel assembly 30 includes an elongate, dense, outer flow channel 32 which is suitably formed of the zircaloy zircon alloy, which extends substantially along the entire length of the fuel assembly 30 and which structurally connects an upper yoke 34 to a lower base 36. Preferably, the yoke and base are made of reactor grade stainless steel.

En undre ände 38 av den yttre genomströmningskanalen 32 är radiellt indragen, så att den får mindre yttre sidodimensioner än kanalen för att möjliggöra en konstruktivt säker förbindelse mellan genomströmnings- kanalen 32 och basen 36 utan behov av att överskrida den omkrets som ges av de yttre sidodimensionerna hos genomströmningskanalen 32 ovanför den undre änden 38 (fig. 1, 12 och Zl). Företrädesvis är genomströmningskanalen 32 ansluten till basen 36 med vad som skulle kunna' kallas tunga-och-spär- förbindelse, som är utformad för upptagning av den undre änden 38 (fig. 21) mot en axiellt liggande, avläng anslutningsdel 40 med förminskade txrärdimen- sioner, som sträcker sig kring periferin av basen 36.. Den undre änden 38 pa genomströinningskarialen 32 är sä utförd att den vilar mot en radiellt utskjutande anslagskant 42, som är utformad kring basens 36 periferi. En gang i läge mot anslagskanten 42 och förbindelsedelen 40 kan genomströmnings- kanalens 32 undre ände 38 fästas vid basen 36 med ett antal skruvar 44 genom öppningar 46 i en rnetallskeria eller krage 48 och motsvarande hål 50 i genomströmningskanalens 32 undre ände 38. Pa detta sätt förbinda var och en av de fyra sidorna vid undre änden av genomströmningskanalen med basen 36.A lower end 38 of the outer flow channel 32 is radially recessed so that it has smaller outer side dimensions than the channel to enable a constructively secure connection between the flow channel 32 and the base 36 without the need to exceed the circumference given by the outer side dimensions. of the flow channel 32 above the lower end 38 (Figs. 1, 12 and Z1). Preferably, the flow channel 32 is connected to the base 36 by what might be called a tongue-and-groove connection, which is designed to receive the lower end 38 (Fig. 21) against an axially lying, elongate connecting portion 40 with reduced diameter dimensions. The lower end 38 of the flow-through bead 32 is formed so as to rest against a radially projecting abutment edge 42 formed around the periphery of the base 36. Once in abutment with the abutment edge 42 and the connecting portion 40, the lower end 38 of the flow channel 32 can be secured to the base 36 with a plurality of screws 44 through openings 46 in a metal bar or collar 48 and corresponding holes 50 in the lower end 38 of the flow channel 32. connecting each of the four sides at the lower end of the flow channel to the base 36.

De yttre. tva öppningar-na av de tre öppningarna 50 vid varje sida av genomströmningskanalen är avlånga för att medge olika expansioner vid undre änden av genomströmningskanalen 32 och basen 36. ,,s3u149s-1 4 I enlighet med en viktig egenskap hos föreliggande uppfinning är fyra på avstånd från varandra belägna kraftiga skenor 60 fästa vid var sin av genomströmnirigskanalens 32 fyra innerväggar, centralt utmed hela deras längd, vilka kan vara fästa till respektive innerväggar på vilket lämpligt sätt som helst, exempelvis genom svetsning. De undre ändarna av de fyra skenorna 60 avslutas nagot ovanför genomströmningskanalens 32 undre ände 38 (fig. 21), och de övre ändarna hos skenorna 60 avslutas nära den övre änden av genomströmningskanalen 32 (fig. 5 och 22). De övre ändarna på de fyra skenorna 60 är så anordnade att de tas upp inom fyra avlånga slitsar 62 (fig. 1, 2, 5 och 22) som är integralt utformade genom oket 34. I förbindelse med slitsarna 62 förefinns ett antal öppningar 64, som bildas av integralt utformade, förstärkta och generellt U-formade delar 66 av oket 34. Öppning- arna 64 är sa utförda att de ligger i linje med en öppning 68, som förefinns genom övre änden av varje skena 60 för en mångfald, här fyra, 'i stort sett U- formade laspinnar 70, med vilka oket 34 halls fast vid och strukturellt förbinda med skenorna 60 och genomströrnningskanalen 32.The outer ones. the two openings of the three openings 50 at each side of the flow channel are elongate to allow different expansions at the lower end of the flow channel 32 and the base 36. In accordance with an important feature of the present invention, four are spaced apart. spaced apart strong rails 60 are attached to each of the four inner walls of the through-flow channel 32, centrally along their entire length, which may be attached to respective inner walls in any suitable manner, for example by welding. The lower ends of the four rails 60 terminate slightly above the lower end 38 of the flow channel 32 (Fig. 21), and the upper ends of the rails 60 terminate near the upper end of the flow channel 32 (Figs. 5 and 22). The upper ends of the four rails 60 are arranged so as to be received within four elongate slots 62 (Figs. 1, 2, 5 and 22) which are integrally formed through the yoke 34. In connection with the slots 62 there are a number of openings 64, formed by integrally formed, reinforced and generally U-shaped parts 66 of the yoke 34. The openings 64 are designed so as to be aligned with an opening 68 present through the upper end of each rail 60 for a plurality, here four '' substantially U-shaped welding pins 70, with which the yoke 34 is fastened to and structurally connected to the rails 60 and the penetration channel 32.

Enligt en ytterligare viktig egenskap hos uppfinningen förefinns fyra avlånga, i stort sett L-formade vinkelpaneler 72, vilkas yttre sidoändar är fastsvetsade vid skenorna 60 för att bilda en inre, i stort sett centralt anordnad korsformad vattenkanal 74, som ger en centralt belägen, sluten genomströmningskanal för underkyld neutronmoderator utmed bränslepatro- nens 30 hela längd. Den centrala korsformade vattenkanalen 74 har sin undre ände 76 (fig. 21) i närheten av 'genomströmningskanalens 32 undre ände 38 och sin övre ände 78 i närheten av genomströmningskanalens 32 övre ände (fig. 22). F öreträdesvis innefattar den centrala vattenkanalens 74 undre ände 76 en mångfald integralt utformade moderatorströmningsbegränsare 80 för regle- ring av mängden och strömningshastigheten hos moderator som strömmar genom den centrala moderatorvattenkanalen 74. I föredraget utförande är avlånga delar hos de undre ändarna på vinkelpanelerna 72 böjda inåt för att göra kontakt med närbelägna förlängda inâtböjda delar av en närbelägen vinkelpanel 72. Om så önskas kan de förlängda i kontakt med varandra varande kanterna hos vinkelpanelerna 72 därefter svetsas så att strömnings- begränsare 80 bildas.According to a further important feature of the invention there are four elongate, generally L-shaped angle panels 72, the outer side ends of which are welded to the rails 60 to form an inner, substantially centrally arranged cross-shaped water channel 74, which provides a centrally located, closed flow channel for supercooled neutron moderator along the entire length of the fuel assembly 30. The central cross-shaped water channel 74 has its lower end 76 (Fig. 21) in the vicinity of the lower end 38 of the flow channel 32 and its upper end 78 in the vicinity of the upper end of the flow channel 32 (Fig. 22). Preferably, the lower end 76 of the central water channel 74 includes a plurality of integrally formed moderator flow restrictors 80 for controlling the amount and flow rate of moderator flowing through the central moderator water channel 74. In the preferred embodiment, elongate portions of the lower ends of the angled panels 72 are bent inwardly. making contact with adjacent elongate bent-in parts of an adjacent angle panel 72. If desired, the elongated contacting edges of the angle panels 72 can then be welded to form flow restrictors 80.

I Enligt en viktig egenskap hos uppfinningen uppdelar den korsfor- ' made vattenkanalen 74 tillsammans med innerväggarna hos genornströmnings- kanalen 32 bränslepatronen 30 i fyra separata, långsträckta bränslesektioner eller kvadranter 82 utmed bränslepatronens hela längd. En mångfald tätade passager 84 genom den centrala korsformade kanalen 74 ger förbindelser för 8501495-1 5 kylmedelströmning mellan de separata bränslesektionerna 82. Passagerna 84 är fördelade utmed den korsformade kanalens 74 hela längd och medför tryckutjämningimellan inbördes varandra närbelägna sektioner 82 innefattan- de undergrupper 86 av bränslestavar, som var för sig är belägna inom var sin av de fyra bränslesektionerna 82. Företrädesvis är passagerna 84 (tig. 2, 4-7, 21 och 22) utformade genom utböjning inåt mot mitten av utstansade eller utskurna delar av mot varandra vettande ytor hos vinkelpanelerna 72 i omrâdet för de tätade passagerna 84 tills dessa kanter kommer i kontakt med varandra för att bilda en i stort sett oylindrisk passage. Därefter kan en eller flera inre kring ornkretsarna gående svetsar användas för tätning av de mot varandra stötande ändarna av dessa utstansade eller utskurna delar av vinkelpanelerna 72 för bildning av de tätade passagerna 84, som möjliggör strömning av kylmedel mellan varandra närbelägna knippen 86, samtidigt som blandning av kylmedel för bränsleknippet med underkyld neutronmoderator som går genom den centrala korsformade kanalen 74 förhindras.According to an important feature of the invention, the cross-shaped water channel 74 together with the inner walls of the through-flow channel 32 divides the fuel assembly 30 into four separate, elongate fuel sections or quadrants 82 along the entire length of the fuel assembly. A plurality of sealed passages 84 through the central cross-shaped channel 74 provide connections for coolant flow between the separate fuel sections 82. The passages 84 are distributed along the entire length of the cross-shaped channel 74 and provide pressure equalization between mutually adjacent sections 82 comprising subgroups 86 comprising subgroups 86. fuel rods, each located within each of the four fuel sections 82. Preferably, the passages 84 (Figs. 2, 4-7, 21 and 22) are formed by bending inwardly toward the center of punched or cut-out portions of facing surfaces. of the angle panels 72 in the area of the sealed passages 84 until these edges come into contact with each other to form a substantially non-cylindrical passage. Thereafter, one or more internal welds welded around the mandrel circuits may be used to seal the abutting ends of these punched or cut-out portions of the angle panels 72 to form the sealed passages 84, which allow coolant flow between adjacent bundles 86, while mixing of refrigerant for the fuel bundle with subcooled neutron moderator passing through the central cruciform channel 74 is prevented.

Varje bränsleknippe 86 (fig. 1, 2, 4, 5, 7, 8 och 18-20) innefattar en övre bärplåt 92, en undre bärplät 94 och en mångfald däremellan anordnade avlånga bränslestavar 96. I ett föredraget utförande omfattar varje bränsleknippe 86 en mångfald av 16 bränslestavar 96 arrangerade i ett 4x4-arrangemang, och varje bränslestav 96 har en övre ändtapp 100 och en undre ändtapp 102. Dessutom innefattar varje bränsleknippe 86 en mångfald distansgaller 98 (av vilka en återges i fig. 1 blott som illustration), vilka är anordnade på axiellt avstånd från varandra utmed hela knippets längd med vilka lämpliga medel som helst, exempelvis en konventionell distanshållande bränslestav. Det precisa antalet och utformningen av distansgallren 98 väljs i enlighet med föreliggande termiska, hydrauliska, kärntekniska och mekaniska egenskaper hos ett visst bränsleknippe 86 och bränslepatron 3D.Each fuel bundle 86 (Figs. 1, 2, 4, 5, 7, 8 and 18-20) includes an upper support plate 92, a lower support plate 94 and a plurality of elongate fuel rods 96 disposed therebetween. In a preferred embodiment, each fuel bundle 86 comprises a a plurality of 16 fuel rods 96 arranged in a 4x4 arrangement, and each fuel rod 96 having an upper end pin 100 and a lower end pin 102. In addition, each fuel bundle 86 includes a plurality of spacer grids 98 (one of which is shown in Fig. 1 for illustration only), which are arranged at axial distances from each other along the entire length of the bundle by any suitable means, for example a conventional spacer fuel rod. The precise number and design of the spacer grids 98 are selected in accordance with the present thermal, hydraulic, nuclear and mechanical properties of a particular fuel bundle 86 and fuel assembly 3D.

Enligt en viktig egenskap hos uppfinningen är den övre bärplattan 92 framställd som en hopkopplad serie av tunna metallstänger eller remsor 104 och är utformad på vilket lämpligt sätt som helst, exempelvis gjutning eller maskinbearbetning. Vid vart och ett av de 16 nätpositionerna för bränslestavar borras eller på annat sätt utformas en liten cylindrisk öppning 106 med sådan form att den med glidpassning kan uppta en i vertikalled utförd förlängning 108 på bränslestavens 96 övre ändtapp 100. Glidpassningen mellan den övre bärplattan 92 och bränslestavarna 96 medger en inbördes rörelse i axiell led. En mångfald av avlånga tryckfjädrar 110 är anordnade ovanför de vertikala förlängningarna 108 på ändtapparna 100 och ligger mot undre ytan hos den övre bärplattan 92 för att hålla iaränslestavarria 96 på 8301495-1 6 plats i den undre bärplattan 94 och som stöd för den övre bärplattan 92.According to an important feature of the invention, the upper support plate 92 is made as an interconnected series of thin metal rods or strips 104 and is designed in any suitable manner, for example casting or machining. At each of the 16 mesh positions for fuel rods, a small cylindrical opening 106 is drilled or otherwise formed so as to accommodate a slid fitting extension 108 on the upper end pin 100 of the fuel rod 96. The sliding fit between the upper support plate 92 and the fuel rods 96 allow axial movement relative to each other. A plurality of elongate compression springs 110 are disposed above the vertical extensions 108 of the end pins 100 and abut the lower surface of the upper support plate 92 to hold the insert rod 96 in place in the lower support plate 94 and to support the upper support plate 92. .

Företrädesvds är minst två bränslestavar 96A och 96B i varje knippe 86 dragstänger, som används för att som en enhet förbinda den övre bärplattan 92, den undre bärplattan 94 och mångfalden bränslestavar 96. De båda dragstängerna 96A och 96B har gängade vertikala förlängningar 108A . och 108B vid övre ändtapparna 100A och 100B, som går genom öppningar 106 i den övre bärplattan 92 för att kunna förses med bärande muttrar 112.Preferably, there are at least two fuel rods 96A and 96B in each bundle 86 of drawbars, which are used as a unit to connect the upper support plate 92, the lower support plate 94 and the plurality of fuel rods 96. The two drawbars 96A and 96B have threaded vertical extensions 108A. and 108B at the upper end pins 100A and 100B, which pass through openings 106 in the upper support plate 92 to be provided with support nuts 112.

Den övre bärplattan 92 är också försedd med en förlängd vertikal styrpinne 114, som med glidpassning skall gå genom en av fyra, integralt utformade öppningar 116 (fig. 22) i oket 34 för att medge en axiell relativrörelse mellan bränsleknippet 86 och såväl oket 34 som genomström- ningskanalen 32, medan sidorörelser hos bränsleknippet 86 begränsas. _ Enligt en ytterligare viktig egenskap hos uppfinningen är den undre bärplattan 94 (fig. 1 och 18-20) försedd med en mångfald brånslestav- lokaliserande öppningar 124, som är anordnade vid varje bränslestavnätläge för upptagande av vertikala förlängningar 126 på bränslestavarnas 96 undre ändtappar 102. De båda dragstängerna 96A och 96B har undre ändtappar l02A och l02B, som har gängade förlângningar 126A respektive 1265 i vertikalled, vilka gar genom öppningar 124 i den undre bärplattan 94 för att låsas med muttrar 112 (fig. 19-20), så att hela bränsleknippet 86 kan lyftas och hanteras som en enhet. En tredje mutter 112 (fig. 20) kan användas för att låsa en gängad förlängning l26C på en distanshållande bränslestav 96, om sådan används i fast förbindelse med undre bärplattan 94.The upper support plate 92 is also provided with an elongated vertical guide pin 114 which slidably passes through one of four integrally formed openings 116 (Fig. 22) in the yoke 34 to allow axial relative movement between the fuel bundle 86 and both the yoke 34 and the flow channel 32, while lateral movements of the fuel bundle 86 are limited. According to a further important feature of the invention, the lower support plate 94 (Figs. 1 and 18-20) is provided with a plurality of fuel rod locating openings 124 provided at each fuel rod network position for receiving vertical extensions 126 on the lower end pins 102 of the fuel rods 96. The two tie rods 96A and 96B have lower end pins 102A and 102B, which have threaded extensions 126A and 1265, respectively, in the vertical direction, which pass through openings 124 in the lower support plate 94 for locking with nuts 112 (Figs. 19-20), so that the entire fuel bundle 86 can be lifted and handled as a unit. A third nut 112 (Fig. 20) may be used to lock a threaded extension 26C on a spacer fuel rod 96, if used in fixed communication with the lower support plate 94.

Den undre bärplattan 94 har en mångfald genomströmningsöpp- ningar 128 för kylmedel och en mångfald vertikalt gående urskärningar 130 för kylning av bränsleknippet utmed sin yttre periferi, vilka ger strömnings- kanaler för kylmedel utmed bränslestavarna 96. Fyra avsneddade urskärningar 132 förekommer i och reser sig upp från bottenytan hos den undre bärplattan 94 för att uppta och bäras av fyra avlånga, vertikalt gående och motstående, avsneddade stöd 140 (fig. l, 12 och 21) som är integralt utformade i och skjuter upp över basen 36. På detta sätt kommer den undre bärplattan 94 och därmed bränsleknippet 86 på avstånd ovanför basen 36, av vilken de bärs.The lower support plate 94 has a plurality of flow openings 128 for coolant and a plurality of vertically extending cutouts 130 for cooling the fuel bundle along its outer periphery, which provide flow channels for coolant along the fuel rods 96. Four sliced cutouts 132 occur in and rise up from the bottom surface of the lower support plate 94 to receive and be supported by four elongate, vertically extending and opposite, bevelled supports 140 (Figs. 1, 12 and 21) integrally formed in and projecting over the base 36. In this way, it the lower support plate 94 and thus the fuel bundle 86 at a distance above the base 36 from which they are carried.

Enligt en annan viktig egenskap hos uppfinningen har det övre oket 34 (fig. l, 2, 5, 7-9 och 22) en lyftögla 150, som skjuter upp från och ligger diagonalt över en i stort sett kvadratiskt formad ram 152 hos oket 34, som har minimal storlek och massa för att minska tryckfall hos genomströrn- mande vätska. Üglan 150 har en orienteringsindikerande tapp 154 och är så utförd att den kan gripas med en lyftmekanism för lyftning och hantering av 8301495-1 7 bränslepatrorien 30 i vertikalt läge. Üppningar 116 för styrstift är utformade genom fyra lober 158, som sträcker sig radiellt inåt från de fyra hörnen i ramen 152 utmed dess diagonaler. Genom att förbinda alla fyra knippena 86 genom öppningarna 116 i loberna 158, medför oket 34 att knippena 86 rår sig tillsammans och därmed minskar belastningar som annars kunde uppstå från ett knippe på ett annat.According to another important feature of the invention, the upper yoke 34 (Figs. 1, 2, 5, 7-9 and 22) has a lifting loop 150 which projects from and lies diagonally over a substantially square shaped frame 152 of the yoke 34. , which has a minimal size and mass to reduce pressure drops in flowing liquid. The owl 150 has an orientation indicating pin 154 and is designed so that it can be gripped by a lifting mechanism for lifting and handling the fuel assembly 30 in a vertical position. Guide pin openings 116 are formed by four lobes 158 extending radially inwardly from the four corners of the frame 152 along its diagonals. By connecting all four bundles 86 through the openings 116 in the lobes 158, the yoke 34 causes the bundles 86 to move together and thereby reduce loads that could otherwise arise from one bundle to another.

Oket 34 har vidare en mångfald i sidled riktade dämpare 160 som är utformade på ramen 152 för att när så är nödvändigt, i kontakt med motsvarande formade dämpare på närbelägna bränslepatroner för att möjlig- göra så små mellanrum och vätskegap som möjligt mellan varandra närbeläg- na bränslepatroner. Oket 34 innefattar dessutom en monteringsansats 62 som är utförd i ett stycke med ramen 152 och har ett gänget hål 164 för ett fjäderarrangeinang 166 och en fjäderarrangemanget kvarhållande skruv 168.The yoke 34 further has a plurality of laterally directed dampers 160 which are formed on the frame 152 so that when necessary, in contact with correspondingly shaped dampers on adjacent fuel assemblies to enable as small gaps and fluid gaps as possible adjacent to each other. fuel assemblies. The yoke 34 further includes a one-piece mounting shoulder 62 having a frame 152 and having a threaded hole 164 for a spring arrangement 166 and a spring 16 retaining screw 168.

Skruven 168 är avsedd att ga genom ett par öppningar 170 och 172 i en dubbelriktad bladfjäder 174 och en monteringsplatta eller -vinkel 176 för gängad förbindelse med öppningen 164 för kvarhållning av fjäderarrange- manget 166 i samverkan med monteringsansatsen 162. Den dubbelriktade bladfjädern 174 är avsedd att ligga i kontakt med motsvarande bladfjädrar på närbelägna bränslepatroner för att hålla avståndet mellan bränslepatronerna och överföra belastningar från en patron till en annan. Diagonalt i förhållande till monteringsansatsen 162 är en dämpare 178 (fig. 9 och 22), som sträcker sig i vertikalled, anordnad, vilken är avsedd att överföra belastningar från fjäderarrangenianget 166 till reaktorhärdens övre inre konstruktion för att förhindra att väsentliga rörelser på grund av sådana belastningar överförs på bränsiepatronen 30. För anpassning av de radiellt utskjutande delarna av dämparna 160 och fjäderarrangemanget 166 bör övre änden av den yttre genomströmningskanalen 32 (fig. 2, 7 och 22) vara utrustade med ett antal lämpligt formade urskärningar 204.The screw 168 is intended to pass through a pair of openings 170 and 172 in a bidirectional leaf spring 174 and a mounting plate or angle 176 for threaded connection to the opening 164 for retaining the spring arrangement 166 in cooperation with the mounting shoulder 162. The bidirectional leaf spring 174 is provided to be in contact with corresponding leaf springs on nearby fuel assemblies to maintain the distance between the fuel assemblies and to transfer loads from one cartridge to another. Diagonally relative to the mounting shoulder 162, a vertically extending damper 178 (Figs. 9 and 22) is provided which is intended to transfer loads from the spring arrangement 166 to the upper inner structure of the reactor core to prevent substantial movements due to such loads are transferred to the fuel assembly 30. To accommodate the radially projecting portions of the dampers 160 and the spring arrangement 166, the upper end of the outer flow channel 32 (Figs. 2, 7 and 22) should be provided with a number of suitably shaped cutouts 204.

Varje i stort sett U-formad låspinne 7D har ett förlängt förspänt övre ben 180 med en nedhängande del 182 vid sin yttre ände. Varje låspinne 70 har dessutom ett avlångt i stort sett rakt undre ben 184, som är avsett att gå genom i linje med varandra liggande öppningar 64 och 68. När det undre benet 184 skjutits in igenom öppningarna 64 och 68 snappar det förspända iivre benet 180 in mot det undre benet 184 så att den nedhängande delen 182 förs i ingrepp med en närbelägen övre vertikal kant hos den U-formade delen 66 på oket 34, så att låspinnen 70 hålls i ett frigörbart, låst ingrepp med konstruktionslisten 60 och oket 34.Each substantially U-shaped locking pin 7D has an elongated biased upper leg 180 with a hanging portion 182 at its outer end. Each locking pin 70 further has an elongate substantially straight lower leg 184 which is intended to pass through aligned openings 64 and 68. When the lower leg 184 is pushed through the openings 64 and 68, the biased lower leg 180 snaps in. against the lower leg 184 so that the hanging portion 182 engages a proximal upper vertical edge of the U-shaped portion 66 of the yoke 34 so that the locking pin 70 is held in a releasable, locked engagement with the structural strip 60 and the yoke 34.

Basen 36 (fig. l, 3, 14-16 och 21) innefattar ett inloppsmunstycke 8301495-1 8 190 med en inloppsöppning 191 för kylmedel eller moderatorvätska. Som framgår av fig. 3 och 16 är centrum hos munstycket 190 på grund av sin excentricitet förskjuten från basens 36 och bränslepatronens 30 centrum, samtidigt som inloppsöppningen 191 är koncentrisk med basens 36 och bränslepatronens 30 mitt. Munstycket 190 kan formas excentriskt vid gjut- ningen av basen 36 eller därefter genom bearbetning av det material hos basen 36 som bildar munstycket 190 för variation av tjockleken hos mun- stycket 190 kring dess periferi.The base 36 (Figs. 1, 3, 14-16 and 21) comprises an inlet nozzle 8301495-1 8 190 with an inlet opening 191 for coolant or moderator liquid. As shown in Figures 3 and 16, due to its eccentricity, the center of the nozzle 190 is offset from the center of the base 36 and the fuel assembly 30, while the inlet port 191 is concentric with the center 36 of the base 36 and the fuel assembly 30. The nozzle 190 can be formed eccentrically during the casting of the base 36 or thereafter by machining the material of the base 36 which forms the nozzle 190 to vary the thickness of the nozzle 190 around its periphery.

Därmed kan bränslepatroner 30 med större yttre dimensioner i sidled användas som ersättning för förbrukade bränslepatroner med mindre yttre laterala dimensioner vid bränslebyte i en kärnreaktorhärd.Thus, fuel cartridges 30 with larger outer dimensions laterally can be used as a replacement for spent fuel cartridges with smaller outer lateral dimensions when changing fuel in a nuclear reactor core.

Ovanför munstycket 190 är en öppning 192 anordnad för upptag- ning av kylmedel- eller moderatorström och för fördelning därav till de undre bärplattorna 94 för bränsleknippena 86 och till den centrala, korsformade kanalen 74. Från ínloppsmunstycket 190 sträcker sig ett antal, här tre, ben 194 nedåt, vilka är vinklade radiellt inåt för att komma i linje med basen 36 och därmed bränslepatronen 30 inom reaktorhärdens inre begränsningar och inom monteringskonstruktionen i bränsleförrädsrattar.Above the nozzle 190, an opening 192 is provided for receiving coolant or moderator current and for distributing it to the lower support plates 94 for the fuel bundles 86 and to the central, cross-shaped channel 74. From the inlet nozzle 190 a number, here three, legs extend. 194 downwards, which are angled radially inwards to align with the base 36 and thus the fuel assembly 30 within the internal constraints of the reactor core and within the mounting structure of fuel storage hoppers.

Avfasade stöd 140 med avfasade ytor 196 sträcker sig uppåt fran basen 36 från en vertikalt gående, inåt riktad sidoyta på varje stöd 140 och avslutas vid den övre ytan 198 på varje stöd 140. De fyra stöden 140, som är anordnade centralt inom basen 36 och är integralt utformade på ett korsfor- mat basstödorgan 200, som sträcker sig i sidled, innefattar ett par avsnedda- de ytor 196 som är avsedda att ligga i kontakt med och stöda motsatta avsneddade utskärningar 132 i de undre bärplattorna 194 hos tva närbelägna separata bränsleknippen 86. Överytorna 98 hos de fyra centralt anordnade stöden 140 innefattar också en avlàng krökt urtagning 202, som ger plats för flödesbegränsarna 8D hos den centrala, korsformade vattenkanalen 74 (fig. 21).Beveled supports 140 with bevelled surfaces 196 extend upwardly from the base 36 from a vertically extending, inwardly directed side surface of each support 140 and terminate at the upper surface 198 of each support 140. The four supports 140, which are arranged centrally within the base 36 and are integrally formed on a cross-shaped base support member 200 extending laterally, comprising a pair of bevelled surfaces 196 which are intended to be in contact with and support opposite bevelled cutouts 132 in the lower support plates 194 of two adjacent separate fuel bundles 86 The upper surfaces 98 of the four centrally arranged supports 140 also comprise an elongate curved recess 202, which provides space for the flow restrictors 8D of the central, cross-shaped water channel 74 (Fig. 21).

Det är klart att manga modifikationer och variationer av uppfin- ningen är möjliga inom ramen för det ovan anförda. Sa exempelvis kan i ett alternativt utförande av övre bärplatta 92' (fig. 10), integralt utformade radiella förlängningar 120 på metallstängerna eller remsorna 104 användas för ytterligare begränsning av bade radiell förskjutning av bränsleknippet 86 och vridning av det kring sin längdaxel. Dessutom kan ett alternativt utförande av den yttre genomströmningskanalen 32' (fig. 23-25) hos bränsle- patronen 30 ha en undre ände 38' som vid sin ände i längdled är utformad med en åt sidan utskjutande i stort sett serpentinformad tvärsektíon för upptag- 8501495-1 9 ning i ett avlångt spar 206 i basen 36' med en motsvarande serpentinformad tvärsnittsform. Som visat i utförandet enligt fig. 21 är den undre änden 38' anordnad radiellt inåt för att få niinskade yttre sidodimensioner jämfört med de yttre sidodiinensionerna hos delen hos genomströmnirigskanalen 32' ovanför den undre änden 38', för att ge en säker strukturell tungawch-spàr-förbindel- se mellan genomströmningskanalen 32' och basen 36' utan att den av genomströmningskanalens 32' yttre periferi givna utrymmet överskrids. Den centrala korsfcirrnade kanalen 74' är vid sin undre ände utformad utan moderatorströmbegränsare 80 (fig. 21). Därmed bildas övre plana ytor 198' på översidan av de fyra centralt belägna avsneddade stöden 140, som är integralt utformade pa och sträcker sig fràn det korsformade basstödet 200', som tjänar som bränslereglerare för begränsning av mängden moderator som strömmar genom den centrala korsformade kanalen 74k Basstödet 200' har vid mitten ett vertikalt hal 208 för en gängad skruv 210 (fig. 24). lnnerdiametern hos hålet 208 är mindre än ytterdiametern på skruvens huvud 212, vilket verkar som stopp och bärande yta för att halla strömningskanalen 32' i kontakt med basen 36'. Den gängade änden 214 pâ skruven 210 är avsedd att gå genom ett centralt, gängat hål 218 i en läsmutter 216. Muttern 216 kan vara fäst i läge vid mitten av den undre änden 76' hos den korsforrnade kanalen 74' pa lämpligt sätt, exempelvis genom svetsning. När skruven 210 är atdragen hålls den undre änden 38' hos genomströmningskanalen 32' säkert på plats inom spåret 206.It is clear that many modifications and variations of the invention are possible within the scope of the foregoing. For example, in an alternative embodiment of the upper support plate 92 '(Fig. 10), integrally formed radial extensions 120 on the metal rods or strips 104 may be used to further limit both radial displacement of the fuel bundle 86 and rotation thereof about its longitudinal axis. In addition, an alternative embodiment of the outer flow channel 32 '(Figs. 23-25) of the fuel assembly 30 may have a lower end 38' which at its end is longitudinally formed with a laterally projecting substantially serpentine-shaped cross-section for receiving In an elongate recess 206 in the base 36 'having a corresponding serpentine-shaped cross-sectional shape. As shown in the embodiment of Fig. 21, the lower end 38 'is arranged radially inwardly to have reduced outer side dimensions compared to the outer side dimensions of the portion of the flow channel 32' above the lower end 38 ', to provide a secure structural tongue groove. connection between the flow channel 32 'and the base 36' without exceeding the space provided by the outer periphery of the flow channel 32 '. The central crossover channel 74 'is formed at its lower end without moderator current limiter 80 (Fig. 21). Thus, upper planar surfaces 198 'are formed on the upper side of the four centrally located bevelled supports 140, which are integrally formed on and extend from the cross-shaped base support 200', which serves as a fuel regulator for limiting the amount of moderator flowing through the central cross-shaped channel 74k. The base support 200 'has at the center a vertical slide 208 for a threaded screw 210 (Fig. 24). The inner diameter of the hole 208 is smaller than the outer diameter of the head 212 of the screw, which acts as a stop and bearing surface to keep the flow channel 32 'in contact with the base 36'. The threaded end 214 of the screw 210 is intended to pass through a central, threaded hole 218 in a lock nut 216. The nut 216 may be secured in position at the center of the lower end 76 'of the cross-shaped channel 74' in a suitable manner, for example by welding. When the screw 210 is tightened, the lower end 38 'of the flow channel 32' is securely held in place within the groove 206.

Claims (7)

8301495-1 w PATENTKRAV8301495-1 w PATENT REQUIREMENTS 1. l. Kärnbränslepatron innefattande en kåpa (32) som definierar en yttre genomströmningskanal och innesluter en mångfald bränslestavar (96), varvid ett övre ok (34) är konstruktivt fäst vid kåpan (32) vid kåpans ena ände i längdled och att en undre bas (36) är konstruktivt fäst vid kåpan (32) vid dess motsatta ände, vilket övre ok (34) innefattar organ (150) för lyftning och hantering av bränslepatronen i vertikalläge och den undre basen (36) innefattar ett inloppsmunstycke, som utgör inloppsöppning för kylmedel för bränsleknippet, en av på avstånd från varandra anordnade vinkelpaneler (72) bildad korsformad väggkonstruktion är anordnad inom kåpan (32) så att den uppdelat bränslepatronen i en mångfald separata bränslesektioner och bildar en moderatorströmningsbana för kall neutronmoderator genom rummet mel- lan de nämnda vinkelpanelerna (72), ett separat bränsleknippe (86) är anord- nat i vart och ett av nämnda separata bränslesektioner (82) och varje separat bränsleknippe (86) innefattar en övre bärplatta (92), en undre bärplatta (94) och en mångfald kärnbränslestavar (96) anordnade mellan den övre bärplattan (92) och den undre bärplattan (94), k ä n n e t e c k n a d av att axiella styrpinnar (114) som är fästa vid de övre bärplattorna (94) sträcker sig genom en öppning (ll-S) i det .övre oket (34), varvid dessa styrstift (114) med glidpassning inskjuter i öppningen (116) i det övre oket (34).A nuclear fuel assembly comprising a housing (32) defining an outer flow channel and enclosing a plurality of fuel rods (96), an upper yoke (34) being constructively attached to the housing (32) at one end of the housing longitudinally and a lower base (36) is constructively attached to the housing (32) at its opposite end, the upper yoke (34) comprising means (150) for lifting and handling the fuel assembly in vertical position and the lower base (36) comprising an inlet nozzle, which constitutes the inlet opening. for fuel bundle coolant, a cruciform wall structure formed by spaced apart angular panels (72) is disposed within the housing (32) so that it divides the fuel assembly into a plurality of separate fuel sections and forms a cold neutron moderator flow path through the space between the said the angle panels (72), a separate fuel bundle (86) is arranged in each of said separate fuel sections (82) and each separate fuel bundle (86) comprises an upper support plate (92), a lower support plate (94) and a plurality of nuclear fuel rods (96) disposed between the upper support plate (92) and the lower support plate (94), characterized in that axial guide pins (114) are attached at the upper support plates (94) extends through an opening (11-S) in the upper yoke (34), these guide pins (114) sliding with insertion into the opening (116) in the upper yoke (34). 2. Kärnbränslepatron enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att de på avstånd från varandra anordnade vinkelpanelerna (72) är fästa i stort sett vid mitten av kåpans (32) innerväggar.2. A nuclear fuel assembly according to claim 1, characterized in that the spaced apart angle panels (72) are attached substantially to the center of the inner walls of the housing (32). 3. Kärnbränslepatron enligt något av kraven l eller 2, k ä n n e- t e c k n a d av att kåpan (32) är konstruktivt fäst vid den undre basen (36) med en tunga-och-spåwförbindelse.Nuclear fuel assembly according to one of Claims 1 or 2, characterized in that the housing (32) is constructively attached to the lower base (36) with a tongue-and-groove connection. 4. Kärnbränslepatron enligt något av kraven, 1-3 k ä n n e t e c k - n a d av att kåpan (32) har något mindre tvärsektion vid sin undre ände än i övrigt.Nuclear fuel assembly according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the cover (32) has a slightly smaller cross section at its lower end than in the rest. 5. Kärnbränslepatron enligt kravet 4, k ä n n e t e c k n a d av att den undre änden av kåpan (32) är konstruktivt fäst vid den undre basen (36) med en mångfald fasthållningsskruvar (44) som är anordnade genom en mångfald öppningar (50) i nämnda undre ände och en mångfald öppningar (52) i nämnda undre bas (36).Nuclear fuel assembly according to claim 4, characterized in that the lower end of the housing (32) is constructively attached to the lower base (36) with a plurality of retaining screws (44) arranged through a plurality of openings (50) in said lower end and a plurality of openings (52) in said lower base (36). 6. Kärnbränslepatron enligt- något av kraven l-5, k ä n n e t e c k - n a d av att den undre basen (36) har ett i sidled gående spår (38) utformat i sig med väsentligen serpentinform för upptagning av undre änden av kåpan 11 8501495-1 (32).Nuclear fuel assembly according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the lower base (36) has a lateral groove (38) formed therein with substantially serpentine form for receiving the lower end of the housing. 1 (32). 7. n a d av att det övre oket (34) som integralí; utformade komponenter har ett Kârnbrärlslepatron enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k - antal dämpare som skjuter ut lateralt från det övre oket (34) för att upprätthålla ett rnininialt avstånd mellan närbelägna kärnbränslepatrorwer, en axiellt uppskjutande rnonteringsansats (162) för montering av ett fjäder- _ arrangemang på oket och ett antai lober inklusive ett antal axielia öppningar . __......__-~.._....-...._.._...-.._.. , _ . för styrpinnar.7. n a d of the upper yoke (34) being integral; designed components have a Nuclear Fuel Cartridge according to any one of claims 1-6, characterized - number of dampers projecting laterally from the upper yoke (34) to maintain an initial distance between adjacent nuclear fuel assemblies, an axially projecting assembly assembly (162) for mounting a spring arrangement on the yoke and a number of lobes including a number of axial openings. __......__- ~ .._....-...._.._...-.._ .., _. for joysticks.