DE2100501A1 - Aufhangung fur Kernreaktor Brennstabe - Google Patents

Description

PATENTANWALT

6. Januar 1971 Anw.-Akte: 27.10

PATENTANMELDUNG

Anielderin; The Babcock & Wilcox Company Corporation, 161 East 42nd Street, New York, N.Y. 10017

Titel: Aufhängung für Kernreaktor-Brennstäbe

Die Erfindung betrifft eine Aufhängung fUr Kernreaktor-Brennstäbe, wie sie in dem Kern eines Atomreaktors eingesetzt wird und die dazu dient, die Brennstäbe in einem bestimmten parallelen Abstand innerhalb des Reaktors zu halten.

Es ist bekannt, die in einem Reaktor in großer Anzahl vorhandenen Brennstäbe und die Führungsrohre für die Regelstäbe starr an dem oberen und unteren Rost zu befestigen. Beim Ausbau von FUhrungsrohren und beim Ersatz von Brennstäben ist es schwierig und zeitraubend, den Rost zu entfernen, weil jeder Brennstab und jedes Führungsrohr einzeln von diesem geläst werden muß, um nur einige wenige auszubauen oder zu ersetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Ein- und Ausbau von Brennstäben oder FUhrungsrohren in einem vorhandenen Reaktor zu vereinfachen und zu verbilligen. Diese Aufgabe wird erfindungsge-■äß dadurch geläst, daß jeder Brennstab in einem mit Nuten verse-

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henen oberen Rost an einem Halterungsteil aufgehängt ist. Dabei ist erfindungsgemäß ein mit dem oberen Rost durch lösbare Haltemittel verbundener Unterrost vorgesehen, der die unteren Enden der Brennstäbe aufnimmt und sie an einer gegeneinandergerichteten seitlichen Bewegung hindert.

Zweckmäßigerweise werden die Brennstäbe in parallelen Reihen angeordnet und die Halterungsteile aller Brennstäbe in jeder Reihe gleich ausgebildet und zueinander in Achsrichtung angeordnet, um diese in entsprechenden Nuten des oberen Rostes zu halten. Dabei sind die Nuten in parallelen Reihen angeordnet mit der Maßgabe, den Ein- und Ausbau des Rostes allein durch eine Querverschiebung zu den Längsachsen der Brennstäbe zu ermöglichen.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Nuten profilförmig, beispielsweise T-formig auszubilden und die Halterungsteile dementsprechend in ihrem Längsschnitt zu formen.

Es ist vorteilhaft, die lösbaren Haltemittel, die den unteren mit dem oberen Rost verbinden, aus den FUhrungsrohren fUr die Regelstäbe zu bilden, die entsprechend lösbar an den Enden sowohl mit dem oberen als auch mit dem unteren Rost zu verbinden sind.

Bei der erfindungsgemäßen Aufhängung können beide Endroste zum Zwecke des Zuganges zu den Brennstäben und FUhrungsrohren einfach dadurch entfernt werden, daß die Verbindungen der Führungsrohre, die viel weniger zahlreich sind als die Brennstäbe, gelöst werden.

Die Brennstäbe werden hängend in dem oberen Endrost befestigt und gehaltert, während der untere Endrost von dem oberen Endrost durch

die Fuhrungsrohre getragen wird.

Da die Brennstäbe ebenso wie die Nuten des Oberrostes in parallelen Reihen angeordnet sind, kann der Oberrost, wenn die Haltemittel der Brennstäbe in Deckung mit den Teilnuten stehen, dadurch eingebaut werden, daß nan ihn einfach entlang einer Richtung schiebt, die im allgemeinen senkrecht zu den Achsen der Brennstäbe liegt. Der Ausbau kann dadurch erfolgen, daß der Rost in der entgegengesetzten Richtung bewegt wird. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß, wenn das Brennelement einer normalen Bewegung ausgesetzt wird, bei der es von seinem Oberrost angehoben wird, das Gewicht der Brennstäbe direkt vom Oberrost getragen wird. Dadurch wird die Beanspruchung der Fuhrungsrohre auf ein Geringstmaß herabgesetzt und die Sicherheit des gesamten Elementes beträchtlich erhöht.

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Aufriß der Aufhängung, teilweise im Schnitt; Fig. 2 eine Draufsicht gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht des oberen Endrostes von unten gemäß Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht des unteren Endrostes von oben.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Brennelement 10 fUr einen nicht dargestellten Kernreaktor; das Element weist eine Vielzahl länglicher, lotrechter Brennstäbe Π und Regelstab-FUhrungsrohre 12 auf, die

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durch Oberroste 13 und Unterroste 14 und durch einen oder mehrere Zwischenroste 15 zusammengehalten werden.

Bei der Fertigung des Brennelements 10 werden die Brennstäbe 11 und die FUhrungsrohre 12 in die Zwischenroste 15 eingeschoben, bevor die Endroste 13 und 14 eingebaut werden· Die FUhrungsrohre 12 dienen als Kanäle zum Einschub und zur Herausnahme von Regelstäben (nicht dargestellt); die Rohre 12, deren Anzahl weitaus geringer ist als die Brennstäbe 11, werden zwischen den Stäben an vorher festgelegten Stellen angeordnet. Die Roste 15 halten die Stäbe 11 und die Rohre 12 parallel zueinander und in zahlreichen parallelen Reihen.

Nach dem Erfindungsgedanken werden die Brennstäbe 11 hängend von dem oberen Endrost 13 getragen. Der untere Endrost 14 wird durch die FUhrungsrohre 12 (Haltemittel) mit dem oberen Endrost 13 verbunden und dadurch getragen; jedes der FUhrungsrohre ist am oberen und am unteren Ende lösbar mit den Rosten 13 bzw. 14 verbunden.

Um die Verbindung der FUhrungsrohre 12 herzustellen, sind als wesentlicher Bestandteil der Endroste 13 und 14 entsprechend angeordnete Fittings 16 vorgesehen, durch die die Rohre 12 sich in das fertige Element 10 erstrecken. Die Einzelheiten dieser Fittings 16 kann man besonders in den Fig. 3 und 4 erkennen. Die Verbindung der Rohre 12 mit den Rosten 13 und 14 erfolgt durch Gewindemuttern 17, die auf GewindeendstUcke der Rohre 12 geschraubt werden, welche sich durch und Über die Fittings 16 hinaus erstrecken, um dadurch die Roste 13 und 14 mit dem Element 10 zu verbinden.

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Un die Brennstabe Π am Rost 13 aufzuhängen, ist an oberen Ende eines jeden Stabs 11 ein Halterungsteil 18 voxgesehen, das in einer entsprechenden Nut 19 des Rosts 13 aufgenommen wird. Das Halterungsteil 18 hat zweckmäßigerweise die Form eines zylindrischen Schafts 20, der an einer zylindrischen Scheibe 21 so angeschlossen ist, daß das Teil 18 einen T-förmigen Längsschnitt erhält, welcher von der T-förmigen Ausbildung in den Nuten 19 kraft- und formschlüssig aufgenommen wird. Zweckmäßigerweise haben alle Teile 18 ebenso wie alle Nuten 19 die gleiche Form, wie sie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt ist.

Beim Zusammenbau des Brennelements 10 werden die Stäbe 11 gleichmäßig axial in Rosten 15 so angeordnet, daß die Teile 18 aller Stäbe 11 in jeder Reihe zueinander ausgerichtet sind. Die Nuten 19 werden in parallelen Reihen angeordnet und haben den gleichen seitlichen Abstand wie die entsprechenden Teile 18, so daß der Rost 13 in die zusammengebauten Stäbe 11 eingebaut werden kann, indem er lediglich entlang eines Wegs quer zu den Längsachsen der Stäbe 11 bewegt wird, bis die Teile 18 in den Nuten 19 sitzen. Wenn jedes Teil 18 in seiner zugehörigen Nut 19 aufgenommen ist, werden die FUhrungsrohre 12 durch entsprechende Fittings 16 des Rosts 13 gesteckt und Muttern 17 werden auf die ti

Rohrenden geschraubt.

Nachdem der Rost 13 so eingebaut ist, wird der untere Endrost 14 in Ausrichtung zu den unteren Enden der Rohre 12 gebracht und axial vorgerückt, bis diese Rohrenden in entsprechenden Fittings 16 des Rosts 14 aufgenommen sind. Wie beim Rost 13 wird der Rost 14 durch Muttern 17 an den Rohren 12 befestigt. Der untere Rost 14 nimmt auch die unteren Enden der Brennstäbe 11 auf und hindert sie an einer Seitenbewegung zueinander.

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Zu diesem Zweck sind in dem Rost 14 zahlreiche Aussparungen 22 vorgesehen, die in Übereinstimmung mit der Ausbildung der Stäbe 11 angeordnet sind. Wie es besser der Fig. 4 entnommen werden kann, nehmen diese Aussparungen 22 vorstehende Zapfen 23 der entsprechenden Stäbe 11 auf. Die Aussparungen 22 sind in Bezug auf die Zapfen 23 so bemessen, daß sie dieselben und damit die unteren Enden der Stäbe 11 an einer Seitenbewegung hindern, jedoch eine freie Längsdehnung der Stäbe 11 auf einer begrenzten Strecke erlauben, die konstruktiv etwas größer ist als die vermutete maximale Wärmedehnung des Elements 10.

Dem Fachmann wird es klar sein, daß die oben beschriebenen Erfindungsmerkmale zu einem Brennelement 10 fuhren, bei dem das Gewicht eines jeden der zahlreichen Brennstäbe 11 einzeln durch den oberen Rost 13 getragen wird, während die FUhrungsrohre 12 nur das Gewicht des unteren Rosts 14 tragen und somit verhältnismäßig gering beansprucht werden. Da die Brennstäbe 11 am oberen Rost 13 aufgehängt werden und sich frei in Längsrichtung im unteren Rost 14 dehnen können, wird jede Differenz in der Wärmedehnung zwischen den Stäben 11 und den FUhrungsrohren 12 keine zusätzliche Beanspruchung der FUhrungsrohre 12 mit sich bringen.

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Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE SBisss::::s:ssESssss:rsss&sEB

1.!Aufhängung für Kernreaktor-Brennstäbe, die in einem Core in eines bestirnten parallelen Abstand gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Brennstab (TI) in einem Mit Nuten (19) versehenen oberen Rost (13) an einen Halterungsteil (18) aufgehängt ist,

2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein nit den oberen Rost (13) durch lösbare Haltemittel (12) verbundener unterer Rost (14) die unteren Enden der Brennstäbe (11) aufninnt und sie an einer gegeneinander gerichteten seitlichen Bewegung hindert.

3. Aufhängung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstäbe (11) in parallelen Reihen angeordnet und die Halterungsteile (18) aller Brennstäbe (11) in jeder Reihe gleich ausgebildet und zueinander in Achs richtung angeordnet sind, un in entsprechenden Nuten (19) des oberen Rostes (13) Aufnahme zu finden, wobei die Nuten in parallelen Reihen angeordnet sind mit der Maßgabe, den Ein- und Ausbau des Rostes (13) durch eine Querverschiebung zu den Längsachsen der Brennstäbe (11) zu ermöglichen.

4. Aufhängung nach Anspruch 1 und/oder einen der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten T-fömig ausgebildet sind und die Halterungsteile (18) dementsprechend T-fömig im Längsschnitt geformt sind.

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5. Aufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbaren Haltemittel (12) die den unteren (14) mit dem oberen Rost (13) verbinden, FUhrungsrohre fUr Regelstäbe sind.

6. Aufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die FUhrungsrohre lösbar an den entsprechenden Enden sowohl mit dem oberen (13) als auch dem unteren Rost (14) verbindbar sind.

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