CZ281841B6 - Palivový element jaderného reaktoru - Google Patents

Abstract

Uvnitř podélné schránky (3) palivového elementu dosedají podélné palivové tyče (8) jedním koncem na dolní přidržovací těleso (5), v němž je rovněž upevněna svým dolním koncem tyč ve formě podélné trubky (9), přečnívající palivové tyče (8). Pro zabránění poškození palivových tyčí (8) dosedá ve schránce (3) volně vedená opěrná deska (13) na horní konec podélné trubky (9). Hlava (17) palivového elementu je nasazena na horní konec schránky (3) a otáčením kolem podélné osy (3a) schránky (3) je zaskočitelná se zajištěním proti otáčení. Pružná noha (20), uspořádaná mezi hlavou (17) palivového elementu a opěrnou deskou (13) se opírá jak o hlavu (17) palivového elementu, tak i o opěrnou desku (13). ŕ

Description

Palivový element jaderného reaktoru

Oblast techniky

Vynález se týká palivového elementu jaderného reaktoru s podélnou schránkou, na jejímž dolním konci je upevněno koncové těleso palivového elementu, dolním přidržovacim tělesem, které volně uvnitř podélné schránky dosedá na koncové těleso palivového elementu, a na némž jsou postaveny svým jedním koncem podélné palivové tyče obsahující jaderné palivo, a v němž je upevněna svým dolním koncem tyč přečnívající svým horním koncem palivové tyče ve schránce, opěrnou deskou volně vedenou ve schránce na jejím horním konci, a hlavou palivového elementu, která je vložena do horního konce schránky a která je v této schránce otočením kolem podélné osy schránky zaskočitelná proti otáčení.

Dosavadní stav techniky

Takový palivový element jaderného reaktoru byl již navržen. U tohoto navrženého palivového elementu jaderného reaktoru je tyč přečnívající svým horním koncem palivové tyče provedena jako podélná trubka, která je pevně přišroubována k dolnímu přidržovacímu tělesu, a která prochází opěrnou deskou na horním konci schránky palivového elementu. Každá palivová tyč zasahuje svým horním koncem volné do opěrné desky, přičemž na každé palivové tyči na jejím horním konci je upravena tlačná pružina, která se svým jedním koncem opírá o vnitřní stranu opěrné desky a svým druhým koncem o osazení na vnější ploše příslušné palivové tyče. Trubka procházející opěrnou deskou může být měřicí trubkou, v níž jsou uloženy termočlánky a/nebo měřicí zařízení pro měření neutronů. Touto trubkou může být však i vedena podélná tyč, která se otáčením kolem své podélné osy zašroubuje do dolního přidržovacího tělesa. Tato tyč představuje zdvihací zařízeni, pomocí něhož je možno dolní přidržovací těleso, které volně dosedá na koncové těleso palivového elementu, spolu s trubkou, palivovými tyčemi, mřížovými distančními tělesy, kterými jsou palivové tyče a trubka vedeny, a opěrnou deskou, vytáhnout ze schránky.

Na okraji opěrné desky jsou upraveny jazýčky, které v podélném směru schránky přesahují vnější stranu této opěrné desky a svými horními konci zasahují do vybrání v hlavě palivového elementu, když se nacházejí ve schránce palivového elementu na jejím horním konci v zaskočené poloze. Pro uvolněni tohoto zaskočeni hlavy palivového elementu je nutno vést touto hlavou palivového elementu nástroj, kterým se opěrná deska přesune v podélném směru schránky ve směru k dolnímu přidržovacímu tělesu, a tím se konečně provede vysunutí jazýčků na opěrné desce z vybrání v hlavě palivového elementu. Takové přesunuti v dostatečné míře však nemusí být možné nebo může způsobit poškození palivových tyči, když se délka alespoň jediné palivové tyče po určité době odstávky palivového elementu jaderného reaktoru v tomto jaderném reaktoru příliš zvětšila, a proto dojde ke stlačeni vinutých pružin na koncích prodloužených palivových tyčí při zasouvání opěrné desky do schránky ještě před vyskočením jazýčků z vybrání v hlavě palivového elementu do té míry, že závity vinutých pružin dosednou na sebe a vytvoří pevný blok.

-1CZ 281841 B6

Tomuto dosednutí závitů jednotlivých vinutých pružin na sebe tak, že vytvoří blok, je sice možno zabránit dostatečně velkým volným prostorem pro tyto vinuté pružiny, což by však znamenalo, že při předem dané délce palivových tyčí by musela být i délka palivového elementu jaderného reaktoru přiměřené velká. Potom by musela být i nádoba reaktoru se svými vestavbami, do níž se vloží palivový element, provedena rovněž přiměřeně velká. To však znamená relativní zvýšení nákladů.

Úkolem vynálezu proto je navržený palivový element jaderného reaktoru dále vylepšit a zabránit poškození palivových tyčí při otáčení hlavy palivového elementu z její zaskočené polohy i tehdy, když je délka palivového elementu jaderného reaktoru poměrně malá.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol splňuje palivový element jaderného reaktoru s podélnou schránkou, na jejímž dolním konci je upevněno koncové těleso palivového elementu, s dolním přidržovacím tělesem, které volně uvnitř podélné schránky dosedá na koncové těleso palivového elementu, a na němž jsou postaveny svým jedním koncem podélné palivové tyče obsahující jaderné palivo, a v němž je upevněna svým dolním koncem tyč přečnívající svým horním koncem palivové tyče ve schránce, s opěrnou deskou volně vedenou ve schránce na jejím horním konci, a s hlavou palivového elementu, která je vložena do horního konce schránky a která je v této schránce otočením kolem podélné osy schránky zaskočitelná proti otáčení, podle vynálezu, jehož podstatou je, že opěrná deska dosedá na horní konec tyče přečnívající palivové tyče, a že mezi hlavou palivového elementu a opěrnou deskou je uspořádána pružná noha, která se opírá jak o hlavu palivového elementu, tak i o opěrnou desku.

Opěrná deska dosedající na horní konec tyče přečnívající palivové tyče stíní palivové tyče při otáčení hlavy palivového elementu z její zaskočené polohy. Navíc může být rovněž vzdálenost mezi opěrnou deskou a palivovými tyčemi zvolena pouze tak velká, že poskytuje prostor pro prodloužení palivových tyčí při odstávce palivového elementu v jaderném reaktoru.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladu provedeni podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 je rozdělen na obr. IA a 1B a znázorňuje v podélném řezu palivový element jaderného reaktoru podle vynálezu, obr. 2 příčný řez podél čerchované čáry II-II z obr. 1, a obr. 3 dílčí podélný řez podél čerchované čáry III-III z obr. 2.

Příklady provedení vynálezu

Palivový element jaderného reaktoru, znázorněný na obr. IA až 3, sestává z koncového tělesa 2, kterým je dolní konec palivového elementu. Toto koncové těleso 2 je dutým tělesem z nerezavě

-2CZ 281841 B6 jící oceli a má na svém horním konci vnější obrys ve tvaru pravidelného šestiúhelníku.

Tímto horním koncem zasahuje koncové těleso 2 do podélné schránky 3 palivového elementu, která je provedena ze slitiny zirkonia. Vnitřní průřez schránky 3. má obrys, který má rovněž tvar pravidelného šestiúhelníku, takže tato schránka 3 na svém dolním konci celou svou vnitřní plochou dosedá na vnější plochu koncového tělesa 2 na jeho horním konci. Na tomto koncovém tělese 2 je schránka 3. upevněna radiálními šrouby 14.

Uvnitř schránky 2 je upraveno ploché deskovité dolní přidržovací těleso 5, které má vnější obrys ve tvaru pravidelného šestiúhelníku, který je přizpůsoben obrysu vnitřního průřezu schránky 3.· Toto dolní přidržovací těleso 5 je volně vedeno ve schránce 2 kolmo k podélné ose 3a schránky 3 a volně dosedá na koncové těleso 2 palivového elementu.

Dolní přidržovací těleso 5 je sestaveno ze síťovité vedle sebe uspořádaných objímek z nerezavějící oceli. Podélné osy těchto objímek jsou rovnoběžné s podélnou osou 3a schránky 2· Dále jsou vnější strany těchto objímek navzájem spolu pevné spojeny pomocí můstků nebo žeber z nerezové oceli.

Ve schránce 2 jsou rovnoběžně s její podélnou osou 3a uspořádány palivové tyče 8 vyplněné jaderným palivem, z nichž každá svým dolním koncem volně dosedá na jeden můstek nebo žebro dolního přidržovacího tělesa 5.

V dolním přidržovacim tělese 5 jsou upraveny objímky 6, z nichž je na obr. IB znázorněna pouze jedna, které mají větší vnitřní i vnější průměr než ostatní objímky tvořící dolní přidržovací těleso 5. Objímky 6 tvoří v dolním přidržovacim tělese 5 otvor provedený jako průchod. Dále jsou objímky 6 opatřeny vnitřním závitem. Ve vždy sedmi těchto objímkách 6 je zašroubována podélná trubka 9 ze slitiny zirkonia, která je na svém konci opatřena vnějším závitem pro zašroubování do vnitřního závitu příslušné objímky 6. Na tomto zašroubovaném konci je příslušná podélná trubka 9 zakončena převlečnou maticí 10, která je zašroubována do příslušné objímky 6 na vnější straně dolního přidržovacího tělesa 5, přivrácené koncovému tělesu 2. Tato převlečná matice 10 vždy vystupuje do dutého prostoru koncového tělesa 2. Je opatřena středovým průchodem II provedeným v podélném směru schránky 2 a určeným pro průchod kapalného chladicího prostředku v jaderném reaktoru. Dále je převlečná matice 10 opatřena vnitřním závitem. Nad vnitřní stranou dolního přidržovacího tělesa 5 se nachází druhý konec stejné podélné trubky 9.·

Jak palivové tyče 8, tak i podélná trubka 9, která palivové tyče 2 přečnívá, jsou vedeny vždy jedním okem nebo otvorem v mřížovém distančním držáku. Tyto mřížové distanční držáky mají vnější obrys ve tvaru pravidelného šestiúhelníku a jsou přizpůsobeny obrysu vnitřního průřezu schránky 2 palivového elementu. V otvorech těchto distančních držáků, uspořádaných kolmo k podélné ose 3a schránky 2 s odstupem od sebe v podélném směru této schránky 3, jsou palivové tyče 2 přidržovány silové pomoci dosedacích pružin a pevných dosedacich výstupků. V každém distančním držáku je alespoň jedna podélná trubka 2 přidržována se zajiště-3CZ 281841 B6 ním proti otáčení tvarovými tělesy. Dále jsou distanční držáky samotné fixovány tvarovými tělesy vně na alespoň jedné podélné trubce 9 v podélném směru schránky 3. Tyto distanční držáky nejsou na obr. IA a 1B znázorněny.

Na horním konci schránky 3 je uvnitř této schránky 3 upravena opěrná deska 13 z nerezové oceli, jejíž vnější obrys ve tvaru pravidelného šestiúhelníku je přizpůsoben obrysu vnitřního průřezu schránky 3., a která je podobně jako koncové těleso 2, které volně dosedá na dolní přidržovaci těleso 5, sestavena z objímek, jejichž osy jsou rovnoběžné s podélným směrem schránky 3., a které jsou navzájem spojeny můstky nebo žebry. Tato opěrná deska 13 je ve schránce 3. vedena volně a je uspořádána kolmo k podélné ose 3a schránky 3,. Volně dosedá na otevřené konce podélných trubek 9, které se nacházejí nad vnitřní stranou dolního přidržovacího tělesa 5.

Na své vnitřní straně, přivrácené k vnitřní straně dolního přidržovacího tělesa 5, je opěrná deska 13 opatřena středícími tělesy 14, která jsou vždy zašroubována do jedné objímky opěrné desky 13., a která zasahují do otevřeného horního konce příslušné podélné trubky 9. volně, avšak prakticky bez vůle. Podélné trubky 9 mohou ovšem zasahovat i do neznázorněného středícího vybrání na vnitřní stran opěrné desky 13.

Do horního konce schránky 3 je vložena hlava 17 palivového elementu. Tato hlava 17 palivového elementu má tvar dutého tělesa, které je na své straně přivrácené k opěrné desce 13 opatřeno šesti pružnými nohami 20. Jak je znázorněno zejména na obr. 3, sestává taková pružná noha 20 z kolíku 21, uspořádaného rovnoběžně s podélnou osou 3a schránky 3. s odstupem od podélné osy 3a, který je v hlavě 17 palivového elementu opatřen podélnou dírou 22, kterou prochází příčný kolík 23., přidržovaný pevně v hlavě 17 palivového elementu. Svým koncem nacházejícím se v hlavě 17 palivového elementu zasahuje kolík 21 do vinuté pružiny 24, která je s podélnou osou rovnoběžnou s podélnou osou kolíku 21 uložena uvnitř díry, upravené v hlavě 17 palivového elementu a rovnoběžné s podélnou osou 3a schránky 3.. Tato vinutá pružina 24 se opírá svým jedním koncem o dno této díry a svým druhým koncem o osazení 21a na kolíku 21. Kolík 21 každé pružné nohy 20 zasahuje svým koncem, nacházejícím se vně hlavy 17 palivového elementu, do zaskakovacího vybrání 25 ve vnější straně opěrné desky 13. přivrácené k hlavě 17 palivového elementu.

V zaskočené poloze, znázorněné na obr. IA, zasahuje hlava 17 palivového elementu vždy svým jedním obvodovým žebrem 18 na své vnější plášťové ploše do příslušné štěrbiny 19 provedené ve schránce 3_. Účinkem stlačených předepjatých vinutých pružin 24 je pružná noha 20 v hlavě 17 palivového elementu fixována ve schránce 3. v zaskočené poloze, znázorněné na obr. IA.

Pro vyjmutí palivových tyči 8 ze schránky 3. se kolíky 21 pružných noh 20 nástrojem vedeným dutým prostorem hlavy 17 palivového elementu, který se zahákne za osazení 21a v plášťové ploše kolíku 21 pružné nohy 20. přesunou v podélném směru schránky 2 ve směru k hlavě 17 palivového článku do hlavy 17 palivového článku, dokud tyto kolíky 21 nevyskočí ze zaskakovacích vybrání 25 v opěrné desce 13,. Potom může být hlava 17 palivového elementu

-4CZ 281841 B6 natočena kolem podélné osy 3a schránky 3 ze zaskakovací polohy, znázorněné na obr. 1A a 2, do druhé koncové polohy, v níž jsou obvodová žebra 18 ze štěrbin 19 vytočena ven, a v níž může být hlava 17 palivového elementu vytažena ze schránky 3 ven. Po vytaženi hlavy 17 palivového elementu ze schránky 2 může být vedena podélná tyč s koncem opatřeným vnějším závitem centrálně uspořádanou podélnou trubkou 9 až k převlečné matici 10 a otáčením kolem podélné osy této tyče je možno její konec zašroubovat do vnitřního závitu převlečné matice 10,. Potom je možno pomocí této tyče představující zdvihací zařízení vytáhnout ven dolní přidržovací těleso 5 volně dosedající na koncové těleso 2 palivového elementu včetně všech podélných trubek 9, palivových tyčí 8, neznázorněných mřížových distančních držáků a opěrné desky 13 ze schránky 3 palivového elementu.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Palivový element jaderného reaktoru s podélnou schránkou, na jejímž dolním konci je upevněno koncové těleso palivového elementu, dolním přidržovacím tělesem, které volné uvnitř podélné schránky dosedá na koncové těleso palivového elementu, a na němž jsou postaveny svým jedním koncem podélné palivové tyče obsahující jaderné palivo, a v němž je upevněna svým dolním koncem tyč přečnívající svým horním koncem palivové tyče ve schránce, opěrnou deskou volně vedenou ve schránce na jejím horním konci, a hlavou palivového elementu, která je vložena do horního konce schránky a která je v této schránce otočením kolem podélné osy schránky zaskočitelná proti otáčení, vyznačující se tím, že opěrná deska (13) dosedá na horní konec tyče (9) přečnívající palivové tyče (8), a že mezi hlavou (17) palivového elementu a opěrnou deskou (13) je uspořádána pružná noha (20), která se opírá jak o hlavu (17) palivového elementu, tak i o opěrnou desku (13).
2. 2. Palivový element podle nároku 1, vyznačující se tím, že pružná noha (20) je svým jedním koncem upevněna v hlavě (17) palivového elementu a svým druhým koncem volně zasahuje do zaskakovacího vybrání (25) v opěrné desce (13).
3. 3. Palivový element podle nároku 2, vyznačující se tím, že pružná noha (20) je uspořádána s odstupem rovnoběžné s podélnou osou (3a) schránky (3).
4. 4. Palivový element podle nároku 1, vyznačující se tím, že opěrná deska (13) zasahuje středícím tělesem (14) volně do horního konce tyče (9).
5. 5. Palivový element podle nároku 1, vyznačující se tím, že tyč (9) zasahuje volné do středícího vybrání v opěrné desce (13).