CH490723A - Abstandshalter für in einem Brennstoffbündel angeordnete Kernbrennstoffelemente - Google Patents

Abstandshalter für in einem Brennstoffbündel angeordnete Kernbrennstoffelemente

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CH490723A
CH490723A CH894568A CH894568A CH490723A CH 490723 A CH490723 A CH 490723A CH 894568 A CH894568 A CH 894568A CH 894568 A CH894568 A CH 894568A CH 490723 A CH490723 A CH 490723A
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Lloyd Lass James
Thomas Ross Wilfred
Ambrose Venler Dominic
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Gen Electric
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Description


      Abstandshalter    für in einem Brennstoffbündel angeordnete     Kernbrennstoffelemente       Das Gewinnen grosser Energiemengen durch Kern  spaltreaktionen ist gut bekannt. Im allgemeinen absor  biert dabei ein spaltbarer Kern, wie beispielsweise     U233,          U235,        Pulas    oder     Pu211    ein Neutron und erleidet danach  eine Kernspaltung. Dabei entstehen im Mittel zwei  Spaltprodukte mit geringerem Atomgewicht und gros  ser kinetischer Energie und mehrere Spaltneutronen,  welche ebenfalls eine hohe Energie aufweisen.

   Bei  spielsweise entstehen bei der Spaltung von     U23     ein  leichtes und ein schweres Spaltprodukt mit Massenzah  len im Bereich zwischen SO und 110 und zwischen 125  und 155 und im Mittel 2,5 Neutronen. Die pro Spal  tung freigesetzte Energie erreicht 200     MeV.     



  Die kinetische Energie der Spaltprodukte wird  rasch in Form von Wärme in den Kernbrennstoff ab  geleitet. Wenn nach der Wärmeerzeugung     mindestens.     ein Neutron, das eine weitere Spaltung einleitet, übrig  bleibt, wird die     Kernspaltreaktion    selbsterhaltend und  die Wärmeerzeugung kontinuierlich. Die Wärme wird  dann durch das Vorbeileiten eines Kühlmittels an dem  Brennstoff abgeführt. Die Reaktion kann solange fort  geführt werden, wie der Brennstoff genügend spaltba  res Material enthält, um die Wirkung der Spaltpro  dukte und anderer, möglicherweise vorhandener Neu  tronenabsorber     zu    überwiegen.  



  Um solche Spaltreaktionen in einem, zum Erzeu  gen brauchbarer Mengen thermischer Energie ausrei  chendem Umfang durchzuführen, werden Kernreakto  ren betrieben,     in    denen das spaltbare Material (der  Kernbrennstoff) in Brennstoffelementen enthalten ist,  welche verschiedene Formen, wie beispielsweise Plat  ten, Rohre oder Stäbe     aufweisen    können. Der Einfach  heit wegen werden diese Brennstoffelemente im folgen  den als Brennstoffstäbe bezeichnet. Diese Brennstoff  stäbe sind gewöhnlich an ihrer     äusseren    Oberfläche mit  einer korrosionswiderstandsfähigen Beschichtung ver  sehen, welche kein spaltbares oder     brütbares    Material  enthält.

   Die Brennstoffstäbe werden in vorgegebenen  Abständen voneinander in einem, für ein Kühlmittel  vorgesehenen     Durchflusskanal    in der Form von Brenn-         stoffbündeln    angeordnet. Eine ausreichende Anzahl  solcher Brennstoffbündel wird dann zu einem Reaktor  kern zusammengesetzt, in welchem die oben beschrie  bene selbständige     Kernspaltreaktion    abläuft.  



  Ein typisches Brennstoffbündel wird beispielsweise  durch eine Anordnung von 6 x 6 Brennstoffstäben ge  bildet, welche Stäbe eine Länge von einem bis mehrere  Meter und einen Durchmesser von etwa 12 mm auf  weisen, wobei der Abstand der Stäbe untereinander  einige Millimeter bis Zentimeter beträgt. Um zu ver  hindern, dass sich diese langen Stäbe berühren, sei es  durch Verbiegen oder Vibrieren während des Betriebs  des Reaktors, ist es notwendig, die Stäbe durch eine  Mehrzahl von über ihre Länge verteilt angeordneten       Abstandshaltern    voneinander zu trennen.  



  An solche     Abstandshalter    für Brennstoffstäbe wer  den eine Reihe von Forderungen gestellt: Der Abstand  zwischen den Stäben und die Form des     Brennstoffbün,          dels    dürfen nicht veränderbar sein; die Brennstoffstäbe  müssen sich unter dem Einfluss der entwickelten  Wärme ausdehnen können; die Vibration der Stäbe  muss begrenzt werden; das Brennstoffbündel muss  ohne Schwierigkeiten     zusammensetzbar    sein; der       Durchfluss    des Kühlmittels darf möglichst nicht gestört  oder behindert werden; die erwünschte Neutronenab  sorption und die Berührungsfläche zwischen den Ab  standshaltern und den Brennstoffstäben soll ebenfalls  so klein wie. möglich sein;

   die Gesamtheit des mit den       A@bstandshaltern    verbundenen Aufbaus soll beständig  und die Herstellkosten sollen so gering wie möglich  sein und es soll schliesslich eine automatische Herstel  lung möglich sein. Damit     stellt    die Notwendigkeit der  Verwendung von     Abstandshaltern    für die Brennstoff  stäbe eine Reihe wichtiger Probleme.  



  Jedes Material, das neben dem Kernbrennstoff  beim Aufbau des Reaktorkerns verwendet wird, absor  biert Neutronen und verringert auf diese Weise die       Reaktivität    und damit die ökonomische Nutzung des  Brennstoffs im Reaktorkern. Das Ausmass der     Neutro-          nenabsorption    ist eine Funktion der Menge des ver-      wendeten Materials und dessen     Neutronenabsorptions-          eigenschaften.     



  Die     Abstandshalter    für die Brennstoffstäbe bilden  einen Strömungswiderstand für das Kühlmittel im       Durchflusskanal.    Der dadurch bewirkte Druckabfall  muss durch     eine    grössere, für den     Kühlmitteldurchfluss     aufzuwendende     Pumpleistung    ausgeglichen werden. Die  Berührungsflächen zwischen den     Abstandshaltern    und  den Brennstoffstäben bilden thermische Barrieren für  den Wärmeübergang vom Brennstoff an das Kühlmit  tel. Ausserdem bewirkt auch ein sehr kleiner Abstands  halter im Kühlmittel Blasen und einen ungleichmässi  gen     Durchfluss,    was zu überhitzten Stellen an den  Brennstoffstäben führt.

   Sehr hohe Temperaturen an  diesen überhitzten Stellen können dann eine beschleu  nigte Korrosion und sogar das Schmelzen der den  Brennstoffstab umgebenden Schicht bewirken.  



  Wie bereits oben beschrieben wurde, ist es wün  schenswert, für die Herstellung von     Abstandshaltern     für Brennstoffstäbe ein Material mit geringer Neutro  nenabsorption zu verwenden. Einen wünschenswerten  kleinen Absorptionsquerschnitt für Neutronen weisen  beispielsweise     Zirkoniumlegierungen    auf, deren     Neu-          tronenabsorptionsquerschnitt    etwa nur 1/15 des     Absorp-          tions-Wirkungsquerschnitts    von rostfreiem Stahl ist.  Dagegen ist gut bekannt, dass     Zirkoniumlegierungen     schwierig zu bearbeiten sind.

   Sie müssen in einer  schützenden,     inerten    Atmosphäre geschweisst werden  und neigen während des     Stanzens    und     Biegeas    und an  deren, der     Verformung    dienenden     Arbeitsgängen    zum  Brechen und Splittern. Aus diesem     Grunde    waren die  bisher bekannten     Abstandshalter    für Brennstoffstäbe  im allgemeinen nicht für die Herstellung aus     Zirkoni-          umlegierungen    geeignet.  



  Es war als wünschenswert gefunden worden, in den       Abstandshaltern    für die Brennstoffstäbe federnde Teile  vorzusehen, um seitliche Schwingungen der Brennstoff  stäbe zu vermeiden und das Reiben der     äusseren     Schicht um die Brennstoffstäbe an den Seiten: der für  die Brennstoffstäbe vorgesehenen Durchlässe zu ver  hindern. Geeignete Federmaterialien weisen jedoch  einen     verhältnismässig    hohen     Neutronenabsorptions-          Wirkungsquerschnitt    auf.

   Beispielsweise ist der     Neutro-          nenabsorptionsquerschnitt    von     Inconel-x    etwa ein- bis  eineinhalbmal grösser als der von rostfreiem Stahl und  mehr als zwanzigmal grösser als der von     Zirkoniumle-          gierungen.     



  Es ist ein Ziel der vorliegenden     Erfindung,    die ge  schilderten Nachteile zu beheben, was mit einem Ab  standshalter erreicht wird, der gekennzeichnet ist durch  ein. eine Mehrzahl     nebeneinanderliegender        Durchlass-          öffnungen    für die Brennstoffelemente bildendes Gerüst  und an diesem Gerüst angeordnete Federanordnungen,  die so ausgebildet und angeordnet sind,     dass    in jede       Durchlassöffnung    eine Feder dieser     Federanordnung     hineinragt.  



  Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform des       Abstandshalters    ist das Gerüst aus     fachwerkartig    mit  einander verbundenen, metallischen Trennstreifen und  Trenndrähten aufgebaut,     ur?    die Menge des verwende  ten Materials so klein wie möglich zu     halten-.    Weiter  wird für das Gerüst vorzugsweise mit geringer Neutro  nenabsorption, wie beispielsweise     Zirkoniumlegierun-          gen,        das.    für eine     automatisierte    Bearbeitung besonders  geeignet ist, verwendet.  



  Die     Erfindung    soll nun mit Hilfe der Figuren an  einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.         Fig.    1 zeigt eine teilweise geschnittene, perspektivi  sche Ansicht eines Brennstoffbündels mit     Abstandshal-          tern    für die Brennstoffstäbe.  



       Fig.    2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer er  sten Ausführungsform eines     Abstandshalters    nach der  vorliegenden     Erfindung.     



       Fig.3    zeigt eine vergrösserte perspektivische An  sicht einer kastenförmigen Feder, wie sie in dem Ab  standshalter nach     Fig.    2     verwendet    ist.  



       Fig.4    ist eine Draufsicht auf     ein    Teil des Ab  standshalters nach     Fig.    2 und zeigt dis Wirkung und  Verwendung der Federanordnung nach der     Erfindung.     



       Fig.    5 ist eine Draufsicht auf eine zweite Ausfüh  rungsform eines     Abstandshalters    nach der Erfindung.       Fig.6    ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht  des     in        Fig.    5 gezeigten     Abstandshalters.     



       Fig.7A    und 7B sind zwei verschiedene Seitenan  sichten eines Teils des     Abstandshalters    nach     Fig.    5.       Fig.8    ist eine Seitenansicht einer ersten Ausfüh  rungsform einer Trennleiste, wie sie in der Ausfüh  rungsform nach     Fig.    5 verwendet ist.  



       Fig.9    zeigt eine Seitenansicht einer     zweiten    Aus  führungsform einer Trennleiste, wie sie bei der Aus  führungsform mach     Fig.    5 verwendet ist.  



       Fig.    10 zeigt eine vergrösserte perspektivische An  sicht einer kastenförmigen Feder, wie sie in dem Ab  standshalter nach     Fig.    5 verwendet ist.  



  Das in     Fig.    1 gezeigte Brennstoffbündel 1_0. enthält  einen, mit offenen Enden versehenen     Durchflusskanal     11 und eine Mehrzahl von langen Brennstoffstäben 12,  welche zwischen einer unteren Führungsplatte 13 und  einer oberen     Führungsplatte    14     angeordnet    sind.

   Die  Brennstoffstäbe 12 erstrecken sich durch eine Mehr  zahl von     Abstandshaltern.    15, welche Zwischenhalte  rungen bilden, um die langen Brennstoffstäbe im Ab  stand voneinander zu haltern und seitliche Schwingun  gen zu     vermeiden..    Eine Mehrzahl solcher Brennstoff  bündel wird zu einem (nichtgezeigten)     Reaktorkern    zu  sammengesetzt, wobei die untere Öffnung 16 jedes  Bündels mit     einem    Füllraum     in    Verbindung steht, der  ein unter Druck stehendes Kühlmittel, wie beispiels  weise Wasser, enthält. Das Kühlmittel strömt durch die  Öffnung 16 und     zwischen        den        Brennstoffstäben    nach  oben.  



  Die in     Fig.    2 gezeigte erste Ausführungsform eines       Abstandshalters    15 enthält ein, die äussere Umrandung  bildendes Tragband 20 und eine Mehrzahl von Unter  teilungen bildenden metallischen Trennstreifen 21 und  eine Mehrzahl von Unterteilungen bildenden Trenn  drähten. 22. Das die Umrandung bildende Tragband 20  enthält ein erstes Paar gegenüberliegender Seiten 20(1)  und 20(3) und ein zweites Paar gegenüberliegender       Seiten    20(2) und 20(4).

   Eine erste Gruppe von im Ab  stand     voneinander    angeordneter Trennstreifen 21 ist  zwischen den Seiten     20(1)    und 20(3), und     eine    zweite  Gruppe von im Abstand voneinander angeordneten  Trennstreifen 21 ist zwischen den Seiten (20(2) und  20(4) angeordnet. Auf diese Weise kreuzen sich die  Trennstreifen der ersten Gruppe mit den Trennstreifen  der zweiten Gruppe etwa rechtwinklig. Die Trennstrei  fen sind mit Schlitzen versehen, um an den sich kreu  zenden Stellen ineinander verhakt zu werden. Die  Trenndrähte 22 sind in Paaren in senkrechter Richtung  voneinander     beabstandeten    Paaren angeordnet, so dass  jedes Paar aus einem oberen. und einem unteren Draht  besteht. Eine erste Gruppe solcher Paare befindet sich.

    zwischen den Seiten 20(3) und 20(1) und eine zweite      Gruppe eines solchen Paares zwischen den Seiten  20(2) und 20(4). Diese Anordnung der Trennstreifen  21 und der Trenndrähte 22     bildet    eine Mehrzahl       nebeneinanderliegender    Durchlässe für die Brennstoff  stäbe.  



  Wie aus     Fig.2    zu ersehen ist, weist jeder der für  die Unterteilungen verwendeten Trenndrähte 22 auf  seiner ganzen Länge eine Mehrzahl von     S-förmigen     Biegungen auf. Diese     S-förmigen    Biegungen bilden  längs der Seiten der für die Brennstoffstäbe vorgesehe  nen     Durchlässe    zentrische Ausbuchtungen, welche dem  Trenndraht eine Federwirkung verleihen, und die Be  rührungsfläche zwischen. dem Brennstoffstab und dem  Dreht begrenzt. Die sich     kreuzenden    Drähte sind     an     den Kreuzungsstellen 25 vorzugsweise verschweisst,  was dem gesamten Aufbau eine grössere Festigkeit ver  mittelt.  



  An jeder Kreuzungsstelle der Trennstreifen 21 ist  eine, vier Seiten     aufweisende    Federanordnung 23 vor  gesehen, wie sie in     Fig.    3 dargestellt ist. Diese Feder  anordnung 23 ist aus einem geeigneten, federnden  Material, wie beispielsweise     Inconel-x    hergestellt. Die  Anordnung ist längs jeder ihrer Kanten geschlitzt und  jede Seite ist nach aussen gebogen um vier sich nach  aussen erstreckende     Federn    23(1) bis 23(4) zu bilden,  welche zwischen oberen und unteren Endteilen 23(5)  und 23(6) befestigt sind.

   Nach dem Einbau in den in       Fig.2    gezeigten     Abstandshalter    verlaufen die Trenn  streifen 21 durch die in den Ecken der     Federan.ord-          n.ung    23 angebrachten Schlitze, während sich eine  Feder der Anordnung diagonal in jeden der für die  Brennstoffstäbe vorgesehenen Durchlässe erstreckt.  



  Die Vorteile der beschriebenen Federanordnung  können noch besser aus der     Fig.4    ersehen werden,  welche einen Brennstoffstab 12 zeigt, der in einem für  den Stab vorgesehenen Durchlass 40 des     Abstandshal-          ters    entsprechend der     Fig.2    eingesetzt ist. Die Feder  23(1) der Federanordnung 23 drückt seitlich auf den  Brennstoffstab und zwar in Richtung der durch einen  Pfeil gekennzeichneten Diagonalen der     Durchlassöff-          nung    40. Auf diese Weise wird der Brennstoffstab an  den Punkten 4l(1) und 41(2) gegen die Biegungen des  oberen, die Unterteilung begrenzenden Drahts und an  den Punkten 42(1) und 42(2) gegen die Biegungen des  unteren Drahts gedrückt.

   Auf diese Weise wird der  Brennstoffstab 12 durch eine einzige Feder gegen: jede       seitliche    Bewegung     gesichert.    Für diese Anordnung     ist     nur etwa halb soviel Federmaterial notwendig, als für  die bisher bekannten     Abstandshalter.    Da geeignete       Federmaterialien    eine     verhältnismässig    hohe Neutronen  absorption aufweisen, kann durch die beschriebene  Anordnung eine wesentliche Verbesserung der Neutro  nenausbeute erreicht werden. Ausserdem ist die Zahl  der Kontaktflächen der Brennstoffstäbe mit dem Ab  standshalter merklich verringert.  



  In den     Fig.    5 und 6 ist eine weitere Ausführungs  form eines     Abstandshalters    für Brennstoffstäbe gezeigt.  Dieser     Abstandshalter    weist ein längs seines Umfangs  verlaufendes Tragband 50, und eine Mehrzahl von  bandförmigen metallischen     Trennwänden    51, und eine  Mehrzahl von bandförmigen metallischen Trennstäben  52 und 53 auf. Das Tragband 50 enthält ein erstes  Paar gegenüberliegender Seiten 50(1) und 50(3) und  ein zweites Paar gegenüberliegender Seiten 50(2) und  50(4). Eine erste Gruppe von Trennwänden 51 ist zwi  schen den Seiten 50(1) und 50(3), und eine zweite  Gruppe von Trennwänden 51 zwischen den Seiten    50(2) und 50(4) angeordnet und an diesen befestigt.  



  Die Trennstäbe sind paarweise übereinander ange  ordnet, wobei jedes Paar aus einem oberen und unte  ren Stab besteht. Eine erste Gruppe der Trennstab  paare 52 ist zwischen den Seiten 50(1) und 50(3) und  eine zweite Gruppe der     Trennstabpaare    53 ist zwischen  den Seiten     50(2)    und 50(4) mit den Trennwänden 51  angeordnet. Die sich kreuzenden Trennwände und  Trennstäbe sind in geeigneter Weise geschlitzt um an  den Kreuzungsstellen     ineinander    verhakt zu werden.

    Diese Anordnung der sich kreuzenden Trennwände  und Trennstäbe bildet eine Mehrzahl von für die  Brennstoffstäbe vorgesehenen     Durchlassöffnungen.    Die  Trennwände und Trennstäbe sind an den Kreuzungs  stellen 58 vorzugsweise verschweisst, um die Festigkeit  des     Abstandshalters    zu erhöhen.  



  Jede Seite 50(1) bis 50(4) des Tragbands 50 ent  hält eine seitliche     Verlängerung,    welche ein geboge  nes     Eckband    bildet,     dessen    Ende     mit    der Kante des  benachbarten Seitenteils verschweisst ist. Beispiels  weise enthält die Seite 50(2) ein Eckband 56. Die Eck  bänder können eine kleinere Höhe aufweisen, um die  Menge des für den     Abstandshalter    verwendeten Mate  rials zu verringern und den     Durchfluss    des Kühlmittels  neben den in den Ecken angeordneten Brennstoffstä  ben ohne Benachteiligung der Festigkeit des Abstands  halters zu ermöglichen.

   Jedes Eckband 56 weist     ein     Paar seitliche Ausbuchtungen 57(1) und 57(2) auf, um  die Berührungsfläche mit den in den Ecken angeordne  ten Brennstoffstäben zu verkleinern. Jedes Seitenteil ist  mit einer Mehrzahl von sich nach aussen erstreckenden  Ausbuchtungen 59(1) bis     59(4)    versehen, von denen  jede einer Seite der für die Brennstoffstäbe vorgesehe  nen     Durchlassöffnungen    benachbart ist. Diese Aus  buchtungen erlauben den     Durchfluss    des Kühlmittels  seitlich vom Brennstoffstab und verkleinern die Berüh  rungsfläche des Brennstoffstabs mit dem Seitenteil. Die  um den Umfang der Ausbuchtung verlaufenden Kanten  sind geneigt, um die Bildung von Dampftaschen im  Kühlmittel zu verhindern.

   Wenn der     Abstandshalter     aus der spröden     Zirkoniumlegierung    hergestellt wird,  muss der Biegeradius aller gebogenen Teile     mindestens:     dreimal so gross wie die Materialdicke sein, um Riss  bildung im Material zu vermeiden.  



  Einzelheiten der Trennwände 51 sind in den       Fig.    7A und 7B gezeigt. Die in     Fig.    7A im     Aufriss    dar  gestellte, aus einem Stück gestanzte Trennwand 51 ent  hält einen oberen Querteil 70 und einen unteren Quer  teil 71, die durch eine Mehrzahl senkrechter Stege 72       miteinander    verbunden sind. Die Stege 72 sind in  einem solchen Abstand voneinander angeordnet, dass  sie in dem zusammengebauten     Abstandshalter    in der  Mitte der Seiten der für die Brennstoffstäbe vorgesehe  nen     Durchlassöffnungen    verlaufen, wie es aus     Fig.    6 zu  ersehen ist.

   Wie weiter aus der Seitenansicht in     Fig.    7B  zu ersehen ist, ist jeder der Stege 72 in einer doppelten       S-Form    gebogen. Die Brennstoffstäbe berühren auf  diese Weise die Trennwände 51 nur an den Punkten  72(1) bis 72(4) der Stege 72, wodurch die Berührungs  fläche der Brennstoffstäbe mit den Trennwänden sehr  klein ist.  



  Die oberen und unteren Querteile 70 und 71 wei  sen eine Mehrzahl von Schlitzen auf, beispielsweise die  Schlitze 73 und 74, in welche die Trennstäbe 52 und  53 eingehakt werden können. Der untere Querteil 71   enthält weiter eine Mehrzahl von senkrechten Verlän  gerungen 75, von denen jede einen Schlitz 76 aufweist,      welcher zum Verhaken mit     umgekehrten    Trennwänden  dient.

   Wie aus     Fig.    5 zu ersehen ist, öffnen sich die  Schlitze 76 der ersten Gruppe der Trennwände 51, die  sich zwischen den Seiten 50(1) und 50(3) erstrecken,  nach unten, während die zweite Gruppe der     Trenn-          wände    51, die sich zwischen den Seiten     50(2)    und  50(4) erstrecken umgekehrt ist, so dass sich deren  Schlitze 76 nach oben öffnen, um mit den Schlitzen 76  der ersten     Gruppe    verhakt zu werden.  



  Wie aus     Fig.    7A zu ersehen ist, sind an den     äusse-          ren    Enden der oberen und unteren Teile 70 und 71 der  Trennwände 51 Verlängerungen 77 angebracht. Wie  weiter aus     Fig.5    ersehen werden, kann, passen diese  Verlängerungen 77     in.        geeignet        angeordnete        Schlitze    der  Seitenwand 50, wo sie durch     Schweissen,    oder ein  anderes geeignetes Mittel, befestigt werden.  



  In     Fig.8    ist ein typischer Trennstab 52 gezeigt.  Der Stab ist vorzugsweise aus einem Metallband ausge  stanzt. Er enthält eine Mehrzahl senkrecht angeordne  ter Verlängerungen 80, von denen jede einen Schlitz  81 aufweist, um den Stab mit anderen Trennstäben 53  an den     Kreuzungsstellen    zu verhaken. Weiter ist eine  Mehrzahl von senkrechten Verlängerungen 82 vorgese  hen, von denen jede einen Schlitz 83 aufweist, um mit  den Trennwänden 51 verhakt zu werden. An den äus  seren Enden des Trennstabs 52 sind     Verlängerungen     84 angebracht. Wie aus     Fig.5    zu ersehen ist, passen  diese Verlängerungen 84 in geeignete Schlitze der Sei  tenwand 50, wo sie beispielsweise durch     Schweissen     befestigt werden.

   Wie bereits, erwähnt wurde, werden  die Trennstäbe 52 paarweise     übereinanderliegend    zwi  schen den Seitenwänden 50(1) und 50(3) verwendet.  Der obere Trennstab jedes Paares ist so ausgerichtet,  dass sich die Schlitze 81 nach unten öffnen, während  der untere Trennstab umgekehrt angeordnet ist, so  dass sich die Schlitze 81. nach oben öffnen.  



  In     Fig.9    ist ein Trennstab 53 gezeigt. Dieser       Trennstb    enthält eine Mehrzahl senkrechter Verlänge  rungen 90, von denen jede einen Schlitz 91 aufweist,  mit dessen Hilfe der Trennstab mit den Trennstäben  52 verhakt wird. Weiter ist eine Mehrzahl senkrechter  Verlängerungen 92 vorgesehen, von denen jede einen  Schlitz 93 aufweist, um den Trennstab mit den Trenn  wänden 51 zu verhaken. An den     äusseren    Enden des  Trennstabs 53 sind seitliche Verlängerungen 94 vorge  sehen, welche in entsprechend angeordnete     Schlitze    .der  Seitenwände passen, um den Trennstab 53 zwischen  den Seiten 50(2) und 50(4) paarweisen übereinander  liegend zu befestigen.

   Dabei ist der obere Trennstab  jedes Paars so ausgerichtet, dass die Schlitze 91 und  93 nach unten offen sind, während der untere Trenn  stab umgekehrt angeordnet ist, so dass sich seine  Schlitze nach oben     öffnen.     



  An jedem Kreuzungspunkt der Trennstäbe 52 und  53 ist     eine    kastenförmige     Federanordnung    54, wie sie  in     Fig.    10 dargestellt ist, vorgesehen. Die Federanord  nung 54 ist aus einem geeigneten     Federmaterial    wie  beispielsweise     Inconel-x    hergestellt. Die Federanord  nung ist längs jeder Kante geschlitzt und jede Seite ist  nach aussen gebogen und bildet vier nach aussen vor  stehende     Federteile    54(1) bis 54(4), welche zwischen  oberen und unteren     Endteilen        54(6)    und 54(5) gehal  tert sind.

   Jede der vier Seiten jedes     Endteils;    weist eine  nach aussen gerichtete halbkugelförmige Verformung  auf, deren Zweck ist, die Berührungsfläche mit und die  seitliche Bewegung des benachbarten Brennstoffstabs  für den Fall, dass das Federteil unwirksam werden    sollte, zu begrenzen.

   Bei den in den     Fig.    5 und 6 ge  zeigten     Abstandshaltern    verlaufen die sich überschnei  denden Paare der     Trennstäbe:    52 und 53 durch die     ge-          schlitzte    Ecken der Federanordnung 54, auf welche  Weise sich die     einzelnen    Federn der Federanordnung  in jede der für die Brennstoffstäbe vorgesehenen       Durchlassöffnungen    in diagonaler Richtung erstrecken,  um die darin angeordneten Brennstoffstäbe federnd zu       haltern.    Bei dieser Anordnung hat jeder Brennstoffstab  höchstens fünf Berührungspunkte mit dem Abstands  halter.  



  Bei der Verwendung von     Trenndrähten,    entspre  chend der in     Fig.2    gezeigten Ausführungsform, kann  die Menge des für den     Abstandshalter    verwendeten  Materials verringert werden. Dagegen war es als  schwierig gefunden worden, die Herstellung des in       Fig.2    gezeigten     Abstandshalters    zu automatisieren,  weil die Drähte während der zum Schweissen notwen  digen Erhitzung zum Verwerfen neigen.

   Durch die  Verwendung von ineinander     verhakbaren,        bandförm-          gen    Trennwänden und     -stäben    .ist die in den     Fig.    5 und  6     gezeigte    Ausführungsform für eine automatische  Herstellung sehr gut geeignet.

   Dies ist besonders vor  teilhaft, wenn     Zirkoniumlegierungen    verwendet wer  den,     weil    deren     Schweissung    unter einer     inerten     Schutzatmosphäre     ausgeführt    werden     muss.    Die Trenn  wände 51 und die Trennstäbe 52 und 53 und die  Federanordnungen 54 und die Seitenwände 50(1) bis  50(4) können zusammengesetzt und durch     eine    geeig  nete     Vorrichtung    zusammengehalten werden.

       An-          schliessend    können die von der Vorrichtung gehalter  ten Trennwände in einen geschlossenen Raum einge  bracht werden, in dem eine geeignete     inerte    Atmo  sphäre, wie beispielsweise Helium oder Argon, auf  rechterhalten wird und in dem die notwendigen     Ver-          schweissungen    durch geeignete bekannte Schweissappa  rate automatisch ausgeführt werden können.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Abstandshalter für in einem Brennstoffbündel an geordnete Kernbrennstoffelemente, gekennzeichnet durch ein eine Mehrzahl nebeneinanderliegender Durchlassöffnungen (40) für die Brennstoffelemente (12) bildendes Gerüst (20, 21, 22) und an diesem Ge rüst angeordnete Federanordnungen (23), die so ausge bildet und angeordnet sind, dass in jede Durchlassöff- nung eine Feder dieser Federanordnung [23(1), 23(2), 23(4), 23(5)] hineinragt.
    UNTERANSPRüCHE 1. Abstandshalter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das für das Gerüst (20, 21, 22) verwendete Material einen geringeren Neutronenein- fangquerichnitt als das für die Federanordnung (23<B>)</B> verwendete Material aufweist. 2. Abstandshalter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das für das Gerüst verwendete Material zum grössten Teil aus Zirkonium besteht.
    3. Abstandshalter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jede Feder [23(1), 23(2), 23(3), 23(4)] der Federanordnung (23) im mittleren Teil ihrer Längsausdehnung gebogen ist. 4. Abstandshalter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Durchlassöffnungen (40) einen praktisch quadratischen Querschnitt aufweist und auf mindestens zwei nicht an der Federanordnung (23) anliegenden Seiten von paarweise angeordneten Trenn drähten (22) des Gerüstes begrenzt ist.
    5. Abstandshalter nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenndrähte (22) derart ver formt sind, dass sie in die Durchlassöffnungen (40) hineinragende, zum Abstützen :des Brennstoffelements (12) vorgesehene Vorsprünge [41(1), 42(2)] aufweisen.. 6. Abstandshalter nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenndrähte (22) aus einem zum grössten Teil Zirkonium enthaltenden Material hergestellt sind.
    7. Abstandshalter nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenndrähte (22) an einem die Seitenwände des Abstandshalters bildenden Trag band (20) des genannten Gerüsts befestigt sind.
    B. Abstandshalter nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das die Seitenwände des Ab- standshalters bildende Tragband (20) vier Seitenteile [20(1), 20(2), 20(3), 20(4)] aufweist, die durch gebo gene Verlängerungen miteinander verbunden sind, wel che Verlängerungen eine geringere Höhe als die Seiten teile aufweisen.
    9. Abstandshalter nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenteile [20(1), 20(2), 20(3), 20(4)] Ausbuchtungen (59) aufweisen, die zwecks Verbesserung des Durchflusses des Kühlmittels eine längliche Form mit abgerundeten und konisch ver laufenden Kanten aufweisen, deren Krümmungsradius nicht kleiner als die dreifache Dicke der Seitenteile ist.
    10. Abstandshalter nach Unteranspruch 7,. dadurch gekennzeichnet, dass an einander gegenüberliegenden Seiten [20(1), 20(3) bzw. 20(2), 20(4)] des Tragbandes (2) eine erste bzw. eine zweite Gruppe von beabstande- ten Paaren praktisch parallel zueinander angeordneten Trennstreifen (21) des genannten Gerüstes befestigt sind.
CH894568A 1967-06-26 1968-06-17 Abstandshalter für in einem Brennstoffbündel angeordnete Kernbrennstoffelemente CH490723A (de)

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