CH499850A - Abstandshalter für Brennelemente mit einer Vielzahl von Brennstoffstäben - Google Patents

Description

  
 



  Abstandshalter für Brennelemente mit einer Vielzahl von Brennstoffstäben
Brennelemente von wassergekühlten Reaktoren bestehen meist aus einer Vielzahl von Brennstoffstäben, die zu einem Bündel zusammengefasst und an den Stirnseiten fixiert sind. Aus der Tatsache, dass die relativ langen Stäbe im Betrieb zum Durchbiegen und zu Schwingungen neigen, ergibt sich die Forderung, mehrere Abstandshalterungen über die Länge des Bündels verteilt anzubringen.



   Von Abstandshaltern wird verlangt, dass sie einerseits die Brennstoffstäbe in ihrer gegenseitigen Lage fixieren, andererseits deren axiale Verschiebung infolge unterschiedlicher Wärmedehnung zulassen. Weiter ist von Bedeutung, dass die Abstandshalter im strömenden Kühlmittel nur einen geringen Druckverlust hervorrufen, einen geringen Einfangquerschnitt für thermische Neutronen aufweisen sowie einen einfachen Zusammenbau des Bauelementes ermöglichen.



   Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, für Brennelemente mit quadratisch angeordneten Brennstoffstäben einen Abstandshalter zu schaffen, der die vorgenannten Anforderungen weitgehend erfüllt.



   Ausgehend von dem an sich bekannten Prinzip, die Brennstoffstäbe in einem Stegraster durch ein System von festen Anlagepunkten und Spannfedern auf Abstand zu halten, wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass als Anlageflächen wechselseitig aus den Stegflächen des Gerüstes ausgeprägte runde Beulen oder wechselseitig aus den Stegblechen ausgestanzte Streifen mit trapezförmigem Längsschnitt vorgesehen sind, während die Spannfedern als geschlossene zweiseitig beanspruchbare Biegefedern ausgebildet und jeweils in Kerben zweier übereinanderliegender Stegbleche aufgehängt sind. Eine bevorzugte Form der Federn hat Ausbeulungen in der Mitte der beiden Schenkel. Diese stellen bei Oberlastung einen Schutz vor plastischer Deformation der Feder dar.



   Die Abbildungen zeigen Ausführungsformen des erfindungsgemässen Abstandshalters am Beispiel eines Bündels von 6 X 6 Stäben. Es zeigt:
Fig. 1 einen erfindungsgemässen Abstandshalter in der Aufsicht;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A durch den Abstandhalter nach Fig. 1;
Fig. 3 ausschnittsweise einen Schnitt entlang der Linie B-B des Abstandhalters nach Fig. 1;
Fig. 4 eine Feder im Einbauzustand;
Fig. 5 eine Feder nach Fig. 4 bei Überbelastung;
Fig. 6 ausschnittsweise einen Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 1;
Fig. 7 eine Variante des erfindungsgemässen Abstandshalters in der Aufsicht;
Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie A-A durch den Abstandhalter nach Fig. 7;
Fig. 9 ausschnittsweise einen Schnitt entlang der Linie B-B des Abstandhalters nach Fig. 7.



   Gemäss den Fig. 1-6 besteht die erste Ausführungsform aus Stegblechen 1, 2' Rahmenblechen 3 und Spannfedern 4. Aus den Stegblechen 1 sind Beulen 5 ausgeprägt, die als Anlageflächen für die Brennstoffstäbe 6 dienen. Die Federn 4 sind in Einkerbungen 13 der schmalen Stegbleche 2 eingehängt. Die Stegbleche 1, 2 sind mit den Rahmenblechen 3 verschweisst, die vier Rahmenbleche miteinander ebenfalls durch Schweissen verbunden. Die Kreuzungsstellen der Stege werden gelötet oder stirnseitig verschweisst.



   Die Beulen 5 liegen in Ebenen oberhalb und unterhalb der Berührungspunkte der Feder. Die jeweils einer Feder gegenüberliegenden beiden Beulen sind ausserdem gegenüber der Brennstoffstabachse leicht versetzt angeordnet. Jeder Brennstoffstab 6 wird von zwei um 900 versetzt angeordneten Federn gegen die jeweils gegenüberliegenden Beulen gedrückt. Die Stegbleche 1, 2  weisen Einschnitte 7 zur Aufnahme der kreuzenden Stege und Nasen 8 zum Einstecken in das Rahmenblech auf. Zur Gewichtsersparnis sind Öffnungen 9 ausgestanzt.



   Die Spannfedern 4 sind gemäss Fig. 4 als zweiseitig wirkende Biegefedern ausgebildet. Die Herstellung erfolgt durch Prägen aus Rohrabschnitten. Eine besondere Einzelheit stellen die Ausprägungen 10 dar. Diese sind so dimensioniert, dass sich entsprechend Fig. 5 bei einer Überbelastung die beiden Schenkel der Federn aufeinander abstützen und dadurch eine plastische Deformation verhindern. Eine   Oberlastung    der Feder kann beispielsweise infolge unsachgemässer Handhabung der Brennelemente eintreten. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, sind die Federn 4 in die Einkerbungen 13 von schmalen Stegen 2 eingehängt.



   In einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Abstandshalters sind die festen Anlageflächen für die Brennstoffstäbe gem. Fig. 7 und 9 als schmale trapezförmig gebogene Streifen 11 ausgebildet, während der übrige Aufbau des Abstandhalters identisch mit der Grundausführung ist. Die trapezförmigen Streifen 11 sind wechselseitig aus dem Stegblech 12 ausgestanzt und liegen in Ebenen oberhalb und unterhalb des Kraftangriffspunktes der Federn. Jeder Feder 4 liegen wieder 2 feste Anlageflächen 11 gegenüber.



   Als Werkstoff kommen bei beiden Varianten rostfreier Stahl, Legierungen vom Typ Inconel oder Zircaloy für die Steg- und Rahmenkonstruktion in Frage. Die Federn werden vorzugsweise aus einer aushärtbaren Ni-Cr-Legierung gefertigt. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Abstandhalter für Brennelemente mit Brennstoffstäben in quadratischer Anordnung, bestehend aus einem Gerüst mit starren Anlageflächen und Spannfedern, die die Brennstoffstäbe gegen diese Anlageflächen drücken, dadurch gekennzeichnet, dass als Anlageflächen wechselseitig aus den Stegflächen des Gerüstes ausgeprägte runde Beulen (5) oder wechselseitig aus den Stegblechen ausgestanzte Streifen (11) mit trapezförmigem Längsschnitt vorgesehen sind, während die Spannfedern als geschlossene zweiseitig beanspruchbare Biegefedern (4) ausgebildet und jeweils in Kerben (13) zweier übereinanderliegender Stegbleche (2) aufgehängt sind.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Abstandshalter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegefedern zwei Schenkel mit einer Aufwölbung (10) in deren Mitte aufweisen, wobei die Aufwölbungen dazu bestimmt sind, die Schenkel der Federn bei Oberlastung auf dem grösseren Teil ihrer Fläche aufeinander abzustützen.

   2. Abstandhalter nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die je zwei übereinander angeordneten Stegbleche (2), die die Spannfedern tragen, schmäler sind als die Stegbleche (1) mit den Anlageflächen, so dass sie mit je einem der letzteren zusammenarbeiten (Fig. 2).