[B] (II) UTLEGNINGSSKRIFT Nn 135297 IMORGE [NO] (51) Int. Cl. 2 G 21 C 3/30 STYRET FOR DET INDUSTRIELLE RETTSVERN (21) Patent søknad nr. 122/71 (22) Inngitt 13.01.71 (23) Løpedag 13.01.71 (41) Ålment tilgjengelig fra 15.07.71 (44) Søknaden utlagt, utlegningsskrift utgitt 06.12.76 (30) Prioritet begjeert 14.01.70, USA, nr. 2767 (54) Oppfinnelsens benevnelse Brenselaggregat for atomreaktor. (71)(73) Søker/Patenthaver BABCOCK & WILCOX COMPANY, 161 East 42nd Street, New York, NY 10017, USA. (72) Oppfinner FELIX S. JABSEN, Lynchburg, VA, USA. (74) Fullmektig (56) Anførle publikasjonar Bryns Patentkontor A/S, Oslo. Britisk patent nr.1132919, 862208 US patent nr. 3105026, 3167484, 3150057, 3354045, 3379619, 3287230.
1 135297 I Foreliggende oppfinnelse angår generelt sett konstruksjoner av atomreaktorer og nærmere bestemt et aggregat av brenselelementer som anvendes i kjernen i en atomreaktor. I visse, brenselaggregater av kjent type er de mange brenselstaver og styrerør stivt innfestet i både de øvre og nedre gitterkonstruksjoner. Adgang til styrerørene for utskiftning, erstatning eller gjenvinning av brenselstavene blir på denne måte en tidskrevende operasjon, idet det er nødvendig å løsne hver brenselstav og hvert styrerør for å få løs gitteret. I det forbedrede brenselaggregat i henhold til oppfinnelsen kan begge gitterkonstruksjonene løsnes for å gi adgang til brenselstavene og styrerørene ganske enkelt ved at man løsner styrerørenes forbindelser som finnes i et betydelig færre antall enn antall brenselstaver. Vad,brense1- aggregatet i henhold til oppfinnelsen er det anordnet et øvre endegitter for å bære brenselstavene hengende, og det er forsynt med parallelle rader av T-formede spalter, et antall sylindriske styrerør-tilslutninger som er skilt fra hverandre og står nær ved de T-formede spalter, hvilke sylindriske tilslutninger har en utformning med åpne ender og er anordnet i det øvre endegitter, en T-formet kile anordnet ved en ende av hvert av brenselstavene for løsbart og bærende å gripe sammen med de T-formede spalter, idet hvert styrerør har en ende stikkende gjennom de sylindriske styrerørtilslutninger, samt låseanordninger for å feste styrerørene i stilling, en utstående tapp anordnet på den motsatte ende av brenselstavene, et nedre endesjikt forsynt med en rad utsparinger,samt med sylindriske styrerørtilslutninger med åpne ender, idet styrerørene går gjennom de sylindriske styrerør-tilslutninger og er løsbart festet i disse for støttende å
2 gripe sammen med det nedre endegitter og idet utsparingene er innrettet til løsbart å støtte de utstikkende tapper. Da brenselstavene er anordnet i parallelle rader på samme måte som kilesporene i det Øvre gitter kan, når brenselstavenes kiledeler faller sammen med kilesporene, det øvre gitter monteres ved at det forskyves langs en bane hovedsakelig vinkelrett på brenselstavenes akser, mens frigjøring oppnås ved forflytning av gitteret i den motsatte retning. En av fordelene med oppfinnelsen er at når brenselaggregatet underkastes normal håndtering» hvorved det løftes ved hjelp av det øvre gitter, bæres brenselstavenes vekt direkte av det øvre gitter, noe som minsker belastningen på styrerørene og øker sikkerheten ved hele aggregatet. Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk og vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningene Fig. 1, sett fra siden og delvis i snitt, viser et brenselelementaggregat, fig. 2 viser aggregatet på fig. 1 sett.ovenfra, fig. 3 viser, i perspektiv og sett nedenfra, en del av det øvre endegitter som anvendes i brenselaggregatet på fig. 1 og 2, og gitteret er vist adskilt fra dette, og fig. 4 viser, i perspektiv og sett ovenfra, en del av det nedre endegitter som anvendes i brenselaggregatet pa fig. 1 og 2, og det er vist adskilt fra dette. Fig. 1 og 2 viser et brenselelementaggregat 10 for en ikke vist atomreaktor som har flere langstrakte vertikale brenselstaver 11 og styrerør 12 for styrestavene som holdes sammen av øvre og nedre endegittere 13 resp. 14, og av etteller flere mellomliggende avstandsgittere 15. Ved oppbygning av brenselaggregatet 10 settes stengene 11 og styrerørene 12 inn i avstandsgitteret 15 før endegitterne 13 og 14 monteres. Styrerørene 12 tjener som føring for innsetning og uttagning av regulerings- eller styrestaver (ikke vist) og finnes i et betydelig mindre antall enn antall brenselstaver 11, og de enkelte rør 12 ligger blant stavene 11 i på forhånd bestemte stillinger. Gitteret 15 holder staverell og rørene 12 parallelle med hverandre og i flere parallele rader. I henhold
til oppfinnelsen bæres brenselstavene 11 hengende ned fra det øvre gitter 13. Det nedre endegitter 14 er forbundet med og bæres derved av det øvre endegitter 13 ved hjelp av styrerørene 12 som hvert er løsbart forbundet ved sin øvre og nedre ende med henholdsvis gitterne 13 resp. 14. For forbindelse av styrerørene 12 er det, som en innbygget del av endegitterne 13 og 14, anordnet.,hensiktsmessige tilslutninger 16 ved hjelp av hvilke rørene 12 stikker inn i det ferdige aggregat lo.detaljene ved disse tilslutninger 16 fremgår best av fig. 3 og 4. Rørenes 12 forbindelse med gitterne 13 og 14 gjøres komplett med gjengede muttere 17 som skrus på gjengede endestykker av rørene 12,som stikker gjennom og forbi tilslutningene 16, og derved låser gitterne 13 og 14 i aggregatet 10. For opphengning av brenselstavene 11 i gitteret 13 er det ved den øvre ende av hver stav 11 anordnet en kiledel 18 som opptas i et tilsvarende kilespor 19 i gitteret 13. Kiledelen 18 har hensiktsmessig form av en sylindrisk stamme 20 som bærer den sylindriske skive 21, slik at kiledelen 18 får T-form i lengdesnitt og denne form kan passes sammen med kilesporets 19 T-form. Det er hensiktsmesig at alle kiledeler 18 og alle kilespor 19, som vist på fig. 3, har samme form. Ved sammensetning av aggregatet 10 plaseres stavene 11 likt aksielt i gitteret 15 slik at kiledelene 18 på alle staver 11 med hver rad ligger på linje med hverandre. Kilesporene 19 er anordnet i parallelle rader og har samme sidedeling som de tilsvarende kiledeler 18 slik at gitteret 13 kan innsettes i de sammensatte staver 11 ved forflytning av gitteret 13 langs en bane på tvers av stavenes 11 lengderetning inntil kiledelene 18 ligger i kilesporene 19. Når hver kiledel 18 er opptatt i sitt tilhørende spor 19, skyves styrerørene 12 gjennom de tilhørende tilslutninger 16 i gitteret 13 og mutterne 17 skrus på rørendene. Med gitteret 13 montert på denne måte anbringes det nedre endegitter 14 på linje med de nedre ender av rørene 12 og forskyves aksialt til rørendene opptas i de respektive tilslutninger 16 i gitteret 14. På samme måte som gitteret 13 er gitteret 14 festet til rørene 12 ved hjelp av muttere 17. Det nedre gitter 14 opptar også de nedre ender av brenselstavene 11 og låser disse fast mot bevegelse i sideretningen i forhold til hverandre. For dette formål er det i gitterei: 14 anordnet flere utsparinger 22
504 som er fordelt i overensstemmelse med mønsteret for stavene 11» og som det best fremgår av fig. 4, opptar utsparingene 22 tapper 2 3 som stikker ut fra stavene 11. Utsparingene 22 er slik dimensjonert i forhold til tappene 23 at de låser disse og de låser derved også de nedre ender av stavene 11 mot bevegelse i sideretningen, men hindrer ikke stavene 11 i å utvide seg fritt i lengderétningen et begrenset stykke som er beregnet til å være noe større enn den maksimale Ventede varmeutvidelse av aggregatet 10. Som det skulle fremgå for fagmannen resulterer de ovenfor beskrevne trekk ved oppfinnelsen i et brenselaggregat 10 der vekten av hver enkelt av de mange brenselstaver 11 bæres av det øvre gitter 13, mens styrerørene 12 bare bærer vekten av det nedre gitter 14 og derved er forholdsvis lett belastet. Ved at brenselstavene 11 henger ned fra det øvre gitter og fritt kan utvide seg. i lengderetningen i det nedre gitter 14, vil eventuelle forskjeller i varmeutvidelse mellom stavene 11 og styrerørene 12 ikke føre til noen ytterligere belastning på styrerørene 12. Patentkrav. 1. Brenselaggregat for en atomreaktor (10) med et flertall brenselstaver (11) og styrerør (12) som holdes nær ved hverandre og parallelt ved hjelp av gittere (15) anbrakt i avstand fra hverandre over brenselstavenes (11) lengde og mellom deres ender, k a r a k t e r i s e r t ved:, et øvre endegitter (13) som skal bære brenselstavene ' (11) hengende og som har parallelle rader av T-formede spalter (19, fig. 3), og et antall sylindriske styrerørtilslutninger (16) som er skilt fra hverandre og står nær ved de T-formede spalter (19), hvilke sylindriske tilslutninger (16) har en utformning med åpne ender og er anordnet i det øvre endegitter (13), en T-formet kile (18) anordnet ved en ende av hver av brenselstavene (11) for løsbart bærende inngrep med de T- formede spalter (19), idet hvert styrerør (12) har en ende stikkende gjennom de sylindriske styrerørtilslutninger (16),samt låseanordninger (17) for å holde fast styrerørene i stilling, en utstikkende tapp (23, fig. 4) anordnet på den motstående ende av brenselstavene og
5 135297 et nedre endegitter (14) forsynt med en rad utsparinger (22) samt med sylindriske styrerørtilslutninger (16) med åpne ender, idet styrerørene (12) går gjennom de sylindriske styrerørtilslutninger og er løsbart festet i disse (17) for støttende å gripe sammen med det nedre endegitter (14), og idet utsparingene (22) er innrettet til løsbart å støtte de utstikkende tapper (23).
FIG. 3 FIG.4