CH617286A5 - Spacer for fuel rods in nuclear reactor fuel elements - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abstandshalter für übereinander angeordneten Abstandshaltergittern 3 an Brenn-die Brennstäbe eines Kernreaktorbrennelementes, Vorzugs- Stabpositionen und haltern diese. Aus dieser Darstellung sind weise für leichtwassergekuhlte Kernreaktoren, das aus einem d;e Abstandshaltermaschen zu ersehen, die diese durchsetzen-Gitter hochkant angeordneter und sich kreuzender Blechstege, J5 den Kernreaktorbrennstäbe 8 (siehe Fig. 7) sind jedoch der die mit starren Anlagenoppen versehen sind und in dieses Gitter Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet. Diese Brennstäbe eingesetzten federnden Anlageelementen besteht. Solche werden jedoch in den einzelnen Abstandshaltermaschen zur

Abstandshalter, bei denen die Blechstege beispielsweise aus Zentrierung und zur Schwingungsdämpfung durch federnde und einem neutronenphysikalisch sehr günstigem Material, wie aus starre Anlageelemente gehaltert, wobei die federnden Anlageeiner Zirkonlegierung bestehen, und die federnden Anlageele- 4() elemente üblicherweise den Brennstab in der Mitte des mente, beispielsweise aus Inconel, sind schon mehrfach vorge- Abstandshaltergitters berühren, die starren Anlageelemente schlagen worden. So ist es z.B. aus der deutschen Auslegeschrift oder Noppen dagegen ober- und unterhalb dieses Punktes. 1 489 632 bekannt, die federnden Anlageelemente über die Dieses System der Halterung eines Brennstabes in einer Ebene Abstandshalterstege zu schieben und durch Umbiegen des wjr{j daber a]s Dreipunkthalterung bezeichnet. Eine derartige freien Endes zu sichern. Aus der noch nicht veröffentlichten 45 Halterung wird auch mit den in den nachfolgenden Figuren deutschen Patentanmeldung P 26 31 925 (VPA 76 P 9350 dargestellten Abstandshalterkonstruktionen erreicht, zusätzlich

BRD) ist ein Vorschlag zu entnehmen, nach dem durch seitliche jedoch noch die vorbeschriebene Sicherung gegenüber überÖffnungen der Maschenwandungen gewellte Federbänder hin- gr0ssen seitlich auftretenden Kräften.

durchtreten und in diesen Öffnungen selbsthemmend einrasten. Die Fig. 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel für den

Allen diesen Konstruktionsvorschlägen ist jedoch gemeinsam, 5() Aufbau und die Anbringung eines federnden Anlageelementes, dass die federnden Anlageelemente entweder durch sehr starke das aus Teilen 6 und 7 besteht Die Fig 4 zeigt zunächst eine

Verformungskräfte in den Brennstäben selbst öder auch durch Seitenansicht, der die Abstandshaltergittermaschen bildenden seitlich einwirkende Kräfte, wie z.B. bei Erdbebenschwingun- Blechstege 31 bzw. 32, die Fig. 4a eine Draufsicht auf den gen so überbeansprucht werden können, dass sie ihrer Aufgabe hochkant gestellten Blechsteg. Mit 33 sind die Schlitze in den der Zentrierung der Brennstäbe in der jeweiligen Abstandshal- „ Blechstegen bezeichnet, mit denen sie zum Aufbau des termasche nicht mehr im gewünschten Masse nachkommen Abstandshaltergitters ineinandergesteckt sind, die ausgeprägkönnen. Damit ergeben sich aber dann möglicherweise ten, stegförmigen, starren Noppen sind mit 41 und 42 an der ungleichmässige Abstände zwischen den einzelnen Brennstaben oberen Kante un(J mit 43 und 44 an der unteren Kante der eines Brennelementes, die mit einer ungleichmässigen Wärme- Gitterstege bezeichnet. Wie aus der Fig. 4a ersichtlich, bilden abführung verbunden sind und die insbesondere im Falle einer fi() die Noppen 41 und 42 bzw 43 und 44 einen Zwischenraum. Notkühlung zu stellenweisen Überhitzungen der Brennstabwan- Dieser wird gemäss R 3 zur Halterung der eigentlichen dung und damit deren Zerstörung führen können. federnden Anlageelemente 6 und 7 verwendet. Die Fig. 3 stellt

Es stellt sich daher die Aufgabe, einen Abstandshalter des einen Querschnitt durch einen Gittersteg31 bzw. 32 dar. Das genannten Grundprinzips zu finden, bei dem Überlastungen der als Beispiel dienende federnde Anlageelement besteht aus zwei federnden Anlageelemente verhindert werden und die auch bei M Teilen 6 und 7> die in der dargestellten Weise an ihren Enden grösstmöglichen Seitenkräften einen für eine Notkühlung not- teilweise umgebogen sind und sich dadurch in den durch die wendigen Zwischenraum zwischen den Brennstäben des Brenn- Noppen gebildeten Räumen gegenseitig festklemmen. Die elementes gewährleisten. Montage dieser Vorrichtung ist sehr einfach, zunächst wird das

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federnde Teil 7 eingeschoben, bis der zentrale Teil 7a in den Zwischenraum zwischen den Noppen 42 und 43 einrastet. Alsdann wird die Feder 6 von unten eingeschoben bis deren Teil 6a wiederum im Zwischenraum zwischen den Noppen 41 und 44 einrastet. Dann liegt der gebogene obere Teil 6b innerhalb des gebogenen Teiles 7b des federnden Teiles 7 und der untere gebogene Teil 6c drückt auf den in der Abstandshalternoppe 43 liegenden flachen Teil 7c der Teilfeder 7. Die Fig. 3a zeigt diese Anordnung von oben. Hieraus ist auch zu ersehen, dass die Bänder 6 und 7 des federnden Anlageelementes etwas schmäler sind wie der flache Teil der ausgeprägten starren Noppen 41 bis 44, so dass überall eine satte Anlage der federnden an den starren Teilen gegeben ist. Aus dieser Figur ist auch ersichtlich, dass eine Verformung der federnden Abschnitte 7a bzw. 6a nur bis zur Anlage des Brennstabes an den starren Anlagenoppen möglich ist und damit eine Überbeanspruchung bzw. Dauerverformung dieser Elemente ausgeschlossen ist.

Die Fig. 5 und 6 zeigen ein etwas abgewandeltes Ausführungsbeispiel, es entspricht in Ausbildungsform und Halterungsprinzip den federnden Anlageelementen sowie den starren Noppen aus den Fig. 3 und 4. Lediglich der Blechsteg 31a bzw. 32a ist zwischen den Noppen fensterförmig ausgeschnitten (34), was nicht nur eine Erleichterung für die Einführung der Federelemente 6 und 7 bedeutet, sondern auch eine Materialersparnis an den Gitterstegen. Weiterhin ist damit eine Verbindung zwischen den Kühlmittelströmen innerhalb der einzelnen Maschen des Abstandshaltergitters gegeben, was eine Verbesserung der

Kühlwirkung im Bereich derselben mit sich bringt. In diesem Zusammenhang sei ausserdem darauf hingewiesen, dass die beidseitig wirkenden Federelemente selbstverständlich auch einteilig ausgebildet werden können.

5 Wie bereits erwähnt, zeigt die Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt dieses Abstandshaltergitters. Hieraus ist zu ersehen, dass in beiden Koordinatenrichtungen jeder zweite Gittersteg 31a bzw. 32a mit federnden Anlageelementen 6 und 7 versehen ist, die dazwischenliegenden sind nur mit den Nop-pen entsprechend der Fig. 4 und 6 versehen. Dies bedeutet, dass zunächst sämtliche Blechstege 31 und 32 absolut gleich gefertigt werden können, die Unterschiede ergeben sich erst durch den Einbau dieser federnden Elemente. Wie bereits eingangs erwähnt, stehen sich jeweils ein federndes Element und eine 1 starre Noppe gegenüber, so dass damit die übliche Dreipunkhal-terung erzielt wird. Selbstverständlich könnten zur Erreichung dieses Prinzips auch eine solche Anordnung von Noppen und federnden Anlageelementen gewählt werden, bei der je Gittersteg federnde Anlageelemente und Noppen abwechseln.

Abschliessend sei erwähnt, dass sich die vorliegende Erfindung selbstvertändlich nicht auf die beiden genannten Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr sind noch andere konstruktive Möglichkeiten denkbar, die diesem Prinzip der Sicherung 25 der federnden Anlageelemente und der Sicherung stets ausreichender Kühlquerschnitte zwischen den Brennstäben - auch im Falle einer Notkühlung des Reaktorkernes - folgen.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

617 286 2 PATENTANSPRÜCHE Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Abstands-

1. Abstandshalter für die Brennstäbe eines Kernreaktor- halterkonstruktion gelöst, die nach dem Kennzeichen des brennelementes, vorzugsweise für leichtwassergekühlte Kernre- Anspruchs 1 aufgebaut ist. Dies bedeutet, dass sich ober- und aktoren, bestehend aus einem Gitter hochkant angeordneter unterhalb jeweils eines federnden Anlageteils eine starre Anla-und sich kreuzender Blechstege, die mit starren Anlagenoppen s genoppe befindet, die jedoch normalerweise nicht am Brennversehen sind und dieses Gitter eingesetzten federnden Anla- stab selbst anliegt. Erst wenn so grosse Kräfte innerhalb des geelementen, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechstege (31, Brennelementes auftreten, dass sie ein Zurückdrücken des 31) im oberen bzw. unteren Kantenbereich der Gittermaschen- federnden Anlageelementes bewirken, kommen diese starren wände mit horizontal aus den Stegen (31,32) nach beiden Noppen zur Anlage am Brennstab und verhindern somit eine Seiten ausgeformten und jeweils übereinander angeordneten io weitere Verformung des federnden Anlageelementes, sichern starren Anlagenoppen (41,41 bzw. 43,44) versehen sind und in damit aber auch den für eine ausreichende Kühlung notwendi-die von diesen Noppen gebildeten Zwischenräume an wenig- gen Abstand zu Nachbarbrennstäben.

stens zwei rechtwinklig aneinander stossenden Maschenwänden Zur weiteren Erläuterung sei auf die Fig. 1 bis 7 verwiesen,

nach den beiden Seiten wirkende federnde Anlageelemente (6, von denen die Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch 7) eingeschoben sowie eingerastet sind. i s einen druckwassergekühlten Kernreaktor zeigt und die Fig. 2

2. Abstandshalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- ein dafür geeignetes Brennelement in perspektivischer Ansicht, net, dass die Maschenwände (31a, 32a) im Bereich zwischen woraus insbesondere die Lage der Abstandshaltergitter deutlich den starren Anlagenoppen (41,42,43,44) fensterförmig (34) zu ersehen ist. Die Fig 3 und 4 sowie 5 und 6 zeigen jeweils eine ausgeschnitten sind. Ausführungsform der erfindungsgemässen Abstandshalterkon-

3. Abstandshalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- 20 struktion, die Fig. 7 veranschaulicht in der Drausicht auf ein zeichnet, dass die federnden Anlageelemente (6,7) zweiteilig Abstandshaltergitter die Anordnung der starren und federnden sind und sich gegenseitig in den Zwischenräumen der starren Abstandshalterelemente und damit die normale Zentrierfunk-Anlagenoppen (41-44) festklemmen. tion derselben.

4. Abstandshalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich- Nach Fig. 1 befinden sich die den Kern des Druckwasserre-net, dass die beiden Teile der federnden Anlageelemente (6,7) 25 aktors bildenden Brennelemente 2 innerhalb eines Druckgefäs-nach jeweils einer Seite der Maschenwand vorstehen und durch ses 1 und werden dort in der dargestellten Weise von unten nach ihre geknickte Form im Raum zwischen den oberen und unteren oben vom Kühlwasser durchströmt. Eine mögliche Brennele-starren Anlagenoppen (41-44) festgehalten sind. mentbauart ist in Fig. 2 dargestellt. Das Brennelement 2 besteht zunächst aus einem Gerüst aus je einer Kopf- und Fussplatte 4 30 sowie diese verbindenden Regelstabführungsrohren

5. Diese Regelstabführungsrohre 5 durchsetzen dabei eine Anzahl von