DE2100501B2 - Kernreaktor-brennelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kernreaktor-Brennelement, bei dem eine Anzahl von zylindrischen Führungsrohren für die Regelstäbe lösbar und in Abstand voneinander die untere Rostkonstruktion mit der oberen Rostkonstruktion verbindet, wobei die Brennstäbe in Ausnehmungen der oberen Rostkonstruktion dadurch gehalten sind, daß jeder Brennstab an seinem oberen Ende ein Teil aufweist, das in einer entsprechenden Ausnehmung der oberen Rostkonstruktion aufgenommen ist, während er in der unteren Rostkonstruktion vertikal verschiebbar geführt ist.

Es ist bereits eine Aufhängung für Kernreaktor-Brennelemente bekannt, die in einem Core in einem bestimmten parallelen Abstand gehalten sind, bei der jedes Brennelement in einem mit Nuten versehenen oberen Rost an einem Halterungsteil aufgehängt ist (US-PS 31 09 802). Bei dieser Aufhängung handelt es sich um Kernbrennstoffblöcke, die nicht in einer vorher bestimmten Lage zueinander gehaltert werden können. Auch ihre Entnahme ist außerordentlich umständlich. Es ist weiterhin bekannt, Kontrollstäbe in einem mit Nuten versehenen Rost aufzuhängen (US-PS 33 61 639). Bei einer solchen Anordnung fehlt jedoch ein unteres Gitter so daß eine Führung nicht erfolgen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Ein- und Ausbau von Brennstäben oder Führungsrohren in einen vorhandenen Reaktor zu vereinfachen und zu verbilligen.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Brennelement erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Brennstäbe im Oberrost in einer Reihe T-förmiger Nuten aufgehängt sind, in denen sie in an sich bekannter Weise horizontal verschiebbar sind.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Brennstäbe an ihrem oberen Ende T-förmige Teile auf, die aus einem zylindrischen Schaft und einer

zylindrischen Scheibe bestehen.

Um die Halterung am unteren Rost zu vereinfachen, weisen die Brennstäbe an ihren unteren Enden vorstehende Zapfen auf, die in Aussparungen des Unterrostes geführt werden.

Die erfindungsgemäße Aufhängung weist aen Vorteil auf, daß beide Endroste zum Zwecke des Zuganges zu den Brennstäben und Führungsrohren einfach dadurch entfernt werden können, daß die Verbindungen der Führungsrohre, die viel weniger zahlreich sind als die Brennstäbe, gelöst werden. Es wird also mit der Erfindung der Vorteil erzielt, daß der Zugang für die Ersetzung von Führungsrohren und für den Ausbau von • Brennstäben Verbessert wird. Dabei können die Rostkönstruktionen an beiden Enden des Brennelementes leicht ausgebaut werden, um einen leichten Zugang zu den Brennstäben in Führungsrohren zu ermöglichen. Erfindungsgemäß wird der untere Endrost und die Führungsrohre von der Aufgabe befreit, das gesamte Gewicht der Brennstäbe zu tragen. Dadurch dient der untere Rost lediglich dazu, diese Stäbe an einer seitlichen Bewegung zu hindern aber eine vertikale Bewegung zu ermöglichen. Der Ausbau der Brennstäbe erfolgt durch eine einfache Seitenbewegung des oberen Rostes.

Bei.n Zusammenbau werden die Brennstäbe hängend in dem Oberrost befestigt und gehaltert, während der untere Rost von den Oberrost durch die Führungsrohre getragen wird.

Da die Brennstäbe ebenso wie die Nuten des Oberrostes in paralellen Reihen angeordnet sind, kann der Oberrost, wenn die Haltemittel der Brennstäbe in Deckung mit den Teilnuten stehen, dadurch eingebaut werden, daß man 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 Führungsrohre auf ein Geringstmaß herabgesetzt und die Sicherheit des gesamten Elementes beträchtlich erhöht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist i,. der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Aufriß der Aufhängung, teilweise im Schnitt,

F i g. 2 eine Draufsicht gemäß F i g. 1,
F;g. 3 eine perspektivische Teilansicht des oberen Endrostes von unten gemäß F i g. 1 und 2,

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

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Brennelement 10 für

einen nicht dargestellten Kernreaktor; das Element weist eine Vielzahl länglicher, lotrechter Brennstäbe 11 und Regelstab-Führungsrohre 12 auf, die durch Oberroste 13 und Unterrostes 14 und durch einen oder mehrere Zwischenroste 15 zusammengehalten werden.

Bei der Fertigung des Brennelementes 10 werden die

Brennstäbe 11 und die Führungsrohre 12 in die Zwischenroste 15 eingeschoben, bevor die Rosten 13 und 14 eingebaut werden. Die Führungsrohre 12 dienen als Kanäle zum Einschub und zur Herausnahme von Regelstäben (nicht dargestellt); die Führungsrohre 12, deren Anzahl weitaus geringer ist als die Brennstäbe 11,

werden zwischen den Brennstäben 11 an vorher festgelegten Stellen angeordnet. Die Roste 15 halten die Brennstäbe 11 und die Führungsrohr? 12 parallel zueinander und in zahlreichen parallelen Reihen.

Nach dem Erfindungsgedanken werden die Brennstäbe 11 hängend von dem Oberrost 13 getragen. Der Unterrost 14 wird durch die Führungsrohr 12 der Regelstäbe U mit dem Oberrost 13 verbunden und dadurch getragen; jedes der Führungsrohre 12 ist am oberen und am unteren Ende lösbar mit den Rosten 13 bzw. 14 verbunden.

Um die Verbindung der Führungsrohre 12 herzustellen, sind als weser.tlicher Bestandteil der Roste 13 und 14 entsprechend angeordnete Fittings 16 vorgesehen, durch die die Führungsrohre 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 Führungsrohre 12 mit den Rosten 13 und 14 erfolgt durch Gewindemuttern 17, die auf Gewindeendstücke der Führungsrohre 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.

Um die Brennstäbe 11 am Oberrost 13 aufzuhängen, ist am oberen Ende eines jeden Brennstabs 11 ein Halterungsteil 18 vorgesehen, das in einer entsprechenden Nut 19 des Oberrostes 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 F i g. 3 dargestellt ist.

Beim Zusammenbau des Brennclements 10 weiden die Brennstäbe 11 gleichmäßig axial in Rosten 15 so angeordnet, daß die Teile 18 aller Brennstäbe 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 Brennstäbe 11 eingebaut werden kann, indem er lediglich entlang eines Wegs quer zu den Längsachsen der Brennstäbe 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 Führungsrohre 12 durch entsprechende Fittings 16 des Oberrosts 13 gesteckt und Muttern 17 werden auf die Rohrenden geschraubt.

Nachdem der Oberrost 13 so eingebaut ist, wird der Unterrost 14 in Ausrichtung zu den unteren Enden der Führungsrohre 12 gebracht und axial vorgerückt, bis diese Rohrenden in entsprechenden Fittings 16 des Unterrosts 14 aufgenommen sind. Wie beim Oberrost 13 wird der Unterrost 14 durch Muttern 17 an den Führungsrohren 12 befestigt. Der Unterrost 14 nimmt auch die unteren Enden der Brennstäbe 11 auf und hindert sie an einer Seitenbewegung zueinander. Zu diesem Zweck sind in dem Unterrost 14 zahlreiche Aussparungen 22 vorgesehen, die in Übereinstimmung mit der Ausbildung der Brennstäbe 11 angeordnet sind. Wie es besser der Fig.4 entnommen werden kann, nehmen diese Aussparungen 22 vorstehende Zapfen 23 der entsprechenden Brennstäbe 11 auf. Die Aussparungen 22 sind in bezug auf die Zapfen 23 so bemessen, daß sie dieselben und damit die unteren Enden der Brennstäbe 11 an einer Seitenbewegung hindern, jedoch eine freie Längsdehnung der Brennstäbe 11 auf einer begrenzten Strecke erlauben, die konstruktiv eiwas größer ist als die vermutete maximale Wärmedehnung des Elementes 10.

Dem Fachmann wird es klar sein, daß die oben beschriebenen Erfindungsmerkmale zu einem Brennelement 10 führen, bei dem das Gewicht eines jeden der zahlreichen Brennstäbe 11 ein/ein durch den Oberrost 13 getragen wird, während die Führungsrohre 12 nur das Gewicht des Unterrostes 14 tragen und somit verhältnismäßig gering beansprucht werden. Da die Brennstäbe 11 am Oberrost 13 aufgehängt werden und sich frei in Längsrichtung im unteren Rost 14 dehnen können, bringt jede Differenz in der Wärmedehnung zwischen den Brennstäben 11 und den Führungsrohren 12 keine zusätzliche Beanspruchung der Führungsrohre 12 mit sich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnunuen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   !. Kernreaktor-Brennelement, bei dem eine Anzahl von zylindrischen Führungsrohren für die Regelstäbe lösbar und im Abstand voneinander die untere Rostkonstruktion mit der oberen Rostkonstrukiion verbindet, wobei die Brennstäbe in Ausnehmungen der oberen Rostkonstruktion dadurch gehalten sind, daß jeder Brennstab an seinem oberen Ende ein Teil aufweist, das in einer entsprechenden Ausnehmung der oberen Rostkonstruktion aufgenommen ist,. während er in der unleren Rostkonstruktion': vertikal verschiebbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstäbe (11) im Oberrost (13) in einer Reihe T-förmiger Nuten (19) aufgehängt sind, in denen sie in an sich bekannter Weise horizonlaJ verschiebbar sind.
2. 2. Kernreaktor-Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstäbe (11) an ihrem oberen Ende T-förmige Teile (18) aufweisen, die aus einem zylindrischen Schaft (20) und einer zylindrischen Scheibe (21) bestehen.
3. 3. Kernreaktor-Brennelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstäbe (11) an ihren unteren Enden vorstehende Zapfen (23) aufweisen, die in Aussparungen (22) des Unterrostes (14) geführt sind.