CH627872A5 - Einrichtung zur lagerung von kernbrennelementen. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Lagerung von 35 Kernbrennelementen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Brennstoffbeschickung von Kernreaktoren erfolgt typischerweise in Form langgestreckter Brennelemente, die jeweils ein Brennstabbündel umfassen. Nach dem Verbrauch 40 der Brennelemente in einem Reaktorkern werden die ausgebrannten Brennelemente in Lagergestellen gelagert, die in einer Kammer, beispielsweise einer Grube, untergebracht sind. Eine Grube für ausgebrannte Brennelemente weist typischerweise vertikale Wände und einen Boden auf, die aus Beton und 45 anderen Konstruktionswerkstoffen hergestellt und leckdicht mit rostfreiem Stahl ausgekleidet sind. Die Lagergestelle weisen jeweils eine rechteckige Anordnung von eng nebeneinander angeordneten Zellen auf, die jeweils zur Aufnahme eines Brennelements dienen. Da die Brennelemente verstrahlt sind, 50 müssen sie abgeschirmt werden, wozu typischerweise Wasser benützt wird. Die Lagergestelle mit den darin enthaltenen Brennelementen befinden sich deshalb in der Grube unter Wasser.

Von erheblicher Wichtigkeit ist eine auch bei ausserge- 55 wohnlichen Ereignissen, beispielsweise starken Erdbeben,

sichere seitliche Abstützung der Lagergestelle. Übermässige Verschiebungen oder Verformungen (Biegungen) der Gestelle und der darin gelagerten Brennelemente können zu Beschädigungen der Brennelemente und ihrer Behältnisse führen. Aus- 60 serdem ist zu berücksichtigen, dass zwischen den Lagergestellen und den Wänden der sie aufnehmenden Kammer unterschiedliche Wärmedehnungen auftreten können.

Es sind daher schon verschiedene Bauarten seitlicher Stützkonstruktionen vorgeschlagen worden, welche sowohl unter- 65 schiedliche Wärmedehnungen ermöglichen als auch auf Erdbeben ansprechen. Eine derartige bekannte Stützkonstruktion ist an der betreffenden Seite eines Lagergestells befestigt und weist eine vom Lagergestell bogenförmig gegen die benachbarte Kammerwand schwenkbare und sich daran abstützende Stützplatte auf, die mittels eines Tellerfederpakets vorgespannt ist. Bei einer derartigen Vorrichtung ist die Vorspannkraft sehr schwierig einzustellen und auch die genaue Ausrichtung dieser Vorrichtung ist schwierig. Ferner ist wegert der bogenförmigen Bewegbarkeit übermässig viel Raum zwischen dem Lagergestell und der benachbarten Kammerwand erforderlich. Darüberhinaus ist es wegen der hohen Reibungskräfte zwischen der Stützplatte und der Kammerwand schwierig, eine genaue Anlage der Stützplatte an der Kammerwand zu erreichen.

Eine wesentliche Verbesserung gegenüber der eben beschriebenen bogenförmig bewegbaren Stützvorrichtung bringt eine an einer Seite des Lagergestells befestigte und im wesentlich horizontal gegen die benachbarte Kammerwand ausfahrbare Stützvorrichtung, die scherenlenkerartig arbeitet.

Die bekannte bogenförmig bewegbare Stützvorrichtung erzeugt Kräfte zwischen dem Lagergestell und der Kammerwand, die sowohl von unterschiedlichen Wärmedehnungen als auch von zu Vorspannzwecken erzeugten starken Kräften herrühren. Dadurch werden beispielsweise die Kammerwände unnötig hoch belastet. Die bekannte, scherenlenkerartig arbeitende Stützvorrichtung weist den gleichen Nachteil auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Stützvorrichtung zur seitlichen Abstützung zu finden, welche unnötig hohe Belastungen vermeidet, insbesondere bei neuen Anlagen, bei denen nicht unbedingt eine Fernpositionierbarkeit erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst.

Vorzugsweise ist die Stützvorrichtung mit einem Kolbenarretierungsstift ausgestattet, mittels welchem der Kolben in einer bestimmten Stellung arretierbar ist, in welcher die Feder zusammengedrückt ist.

Die geeignet bemessene seitliche Stützvorrichtung kann mit eingefahrenem und durch den Arretierungsstift arretiertem Kolben an einem Lagergestell befestigt werden. Danach wird der Arretierungsstift entfernt, so dass die sich ausdehnende Feder den Kolben in Anlage an die benachbarte Kammerwand ausfährt. Unterschiedliche Wärmedehnungen zwischen der Kammerwand und dem Lagergestell werden dann durch Bewegung des Kolbens im Zylinder unter Ausdehnung oder Zusammendrückung der Druckfeder aufgenommen. Dabei strömt in der Kammer befindliches Wasser in den hinter dem Kolben im Zylinder gelegenen und die Druckfeder aufnehmenden Raum hinein oder aus diesem heraus. Bei einer starken seitlichen Belastung, beispielsweise bei einem Erdbeben, übt die im wesentlichen inkompressible Flüssigkeit im Zylinder einen Widerstand aus und dämpft die Kolbenbewegung, so dass eine im wesentlichen starre Abstützung zwischen dem Lagergestell und der Kammerwand gegeben und die Möglichkeit übergrosser, auf die Brennelemente wirkender Belastungen oder Biegekräfte wesentlich verringert ist.

Von unterschiedlichen Wärmedehnungen herrührende Kräfte zwischen dem Lagergestell und der Kammerwand werden durch Ablassen von Wasser aus dem Zylinder vermieden. Im Falle eines Erdbebens wirkt die im wesentlichen inkompressible Flüssigkeit jedoch als starre Stütze.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht einer Anzahl von in einer Kammer angeordneten Lagergestellen für ausgebrannte Brennelemente,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht einer seitlichen Stützvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 3 eine Ansicht aus der Ebene III-III in Figur 2, und

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Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform der Stützvorrichtung.

Figur 1 zeigt eine Anzahl von in einer Kammer bzw. Grube 12 angeordneten Lagergestellen 10 für ausgebrannte Brennelemente. Die Gestelle sind in rechteckiger Anordnung in der 5 Grube angeordnet und weisen jeweils eine Anzahl von Zellen auf, die jeweils zur Aufnahme eines Brennelements 16 dienen. Einander benachbarte Gestelle 10 sind jeweils durch seitliche Stützen 18 gegeneinander abgestützt, so dass sich die Anordnung bei starken Belastungen im wesentlichen als einheitliche 10 Masse bewegt. Die Gestelle sind ausserdem typischerweise am Boden der Grube mittels einer nicht dargestellten, angeschraubten oder angeschweissten Konstruktion befestigt. Die Grube weist typischerweise eine tragende Konstruktion 20 aus Beton und eine dichte Metallauskleidung 22 auf. Die Seitenteile 24 der 15 Gestelle bestehen typischerweise aus einer offenen Konstruktion von Metallstreben, um den Durchtritt von borhaltigem Wasser zu ermöglichen. Zwischen den, den Grubenwänden zugewandten Gestellseitenteilen 24 und der dazu im wesentlichen parallelen Auskleidung 22 der Grubenwände ist eine 20 Anzahl seitlicher Stützvorrichtungen 26 vorgesehen. Diese Stützvorrichtungen können in unterschiedlichen Höhen längs der Seiten der Gestelle angeordnet sein, vorzugsweise befinden sie sich jedoch nahe dem oberen Ende der Gestelle.

Ein Ausführungsbeispiel einer dieser seitlichen Stützvor- 25 richtungen ist in den Figuren 2 und 3 gezeigt. Die Stützvorrichtung weist eine oder mehrere, vorzugsweise jeweils mittels eines Kugelgelenks beweglich gehalterte Stützplatten 28 mit einer ebenen Stützfläche 30 auf, die sich gegen jede, bezüglich der sie tragenden Schäfte 32 im wesentlichen achssenkrechte 30 Gegenfläche anlegen können. Die Schäfte 32 können unmittelbar an einem Kolben 34 oder in der dargestellten Weise über zusätzliche Bauteile daran befestigt sein. Bei diesen zusätzlichen Bauteilen kann es sich um einen mittels einer Zapfenverbindung 40 an einer Verlängerung 38 des Kolbens angelenkten 35 Einstellkörper 36 handeln.

Der Kolben 34 ist in einem Zylinder 42 verschiebbar und ragt vorzugsweise durch ein offenes Ende 35 des Zylinders in diesen hinein. Zwischen dem Kolben und dem Gestell, vorzugsweise innerhalb des Zylinders befindet sich ein elastisch zusam- 40 mendrückbares Bauteil, beispielsweise eine Druckfeder 44.

Diese Druckfeder 44 ist so bemessen, dass sie ständig eine Vorspannkraft auf den Kolben ausübt. Der Kolben 42 ist beispielsweise mittels einer Schweissverbindung 48 an einem tragenden Bauteil 46 des Gestells 10 befestigt. 45

Alternativ dazu können gemäss Figur 4 die Stützplatten 28 mit dem Zylinder 42a verbunden sein, der auf einem feststehenden Kolben 34a verschiebbar ist und zwischen sich und dem Kolben einen vorgegebenen Spielraum 56a aufweist. Der Kolben 34a ist an der Seite 24 feststehend befestigt, und die Feder 50 44a wirkt auf den Zylinder.

Gemäss den Figuren 2 und 3 sind auch Mittel zur wahlweisen Arretierung des Kolbens 34 in einer eingefahrenen Position bei zusammengedrückter Feder vorgesehen. Diese Mittel umfassen eine Öffnung 50 in der Zylinderwand, eine entsprechende Öffnung 52 im Kolben und einen mit einem Ring versehenen Arretierungsstift 54, der bei entsprechender Kolbenstellung durch die Zylinderwandöffnung 50 in die Kolbenöffnung 52 einsteckbar ist.

Vorzugsweise ist die Öffnung so gelegen, dass ein Teil des Kolbens diese Öffnung stets verdeckt, damit diese Öffnung nicht unerwünschterweise als Strömungsweg in den bzw. aus dem Zylinder wirkt.

Eine entsprechende Arretierungsvorrichtung ist auch bei der abgewandelten Ausführungsform nach Figur 4 vorgesehen.

Ferner sind Mittel zur Steuerung einer Flüssigkeitsströmung in den oder aus dem zwischen dem Kolben und dem Gestell befindlichen Zylinderraum 60 vorgesehen. Dazu kann beispielsweise ein bestimmter gewählter Spielraum 56 zwischen dem Kolben 34 und dem Zylinder 42 oder alternativ eine oder mehrere kleine Bohrungen 62 in der Zylinderwand oder im Zylinderboden 58 dienen.

Die Stützvorrichtung 26 lässt sich leicht einbauen, indem der Kolben unter Zusammendrückung der Feder in den Zylinder eingeschoben und mittels des Arretierungsstiftes verriegelt wird. Danach kann der Zylinder am Gestell befestigt werden. Anschliessend können der Einstellkörper und die daran gehalterten Teile am Kolben bzw. an dessen Verlängerung montiert werden, wonach die Vorrichtung für die endgültige Ausrichtung fertig ist. Bei richtig bemessenen Bauteilen kann die Vorrichtung dann lediglich durch Lösen des Arretierungsstiftes positioniert werden, wodurch die auf dem Kolben wirkende Feder diesen aus dem Zylinder ausschiebt und dadurch die damit verbundenen Stützplatten gegen die Kammerwand drückt. Dabei strömt in der Kammer vorhandenes Wasser in kontrollierter Weise in den hinter dem Kolben befindlichen Raum 60 im Zylinder ein, der die Feder enthält. Bei langsamen Relativbewegungen, wie sie beispielsweise infolge von unterschiedlichen Wärmedehnungen zwischen der Kammer und dem Gestell auftreten, gleitet der Kolben in der jeweiligen Richtung im Zylinder, wobei die Gleitbewegung durch die Feder unterstützt oder ihr entgegengewirkt wird, je nach der Verschieberichtung. Bei schnellen Relativbewegungen, wie sie beispielsweise durch erdbebenbedingte Belastungen hervorgerufen werden, kann die Hydraulikflüssigkeit im Zylinder nicht so schnell Ausströmen, so dass die Stütze als im wesentlichen starre Stütze bzw. als Dämpfer wirkt. Die Stärke der Dämpfung kann durch Bemessung des Spielraums zwischen Kolben und Zylinder und/oder Bemessung und Orientierung der Drosselöffnungen 62 auf jeden gewünschten Wert eingestellt werden.

Die in Figur 4 gezeigte Anordnung arbeitet in entsprechender Weise.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Einrichtung zur Lagerung von Kernbrennelementen, mit einem in einer Kammer mit im wesentlichen vertikalen Wänden angeordneten Gestell, das eine Vielzahl von jeweils zur Aufnahme eines Brennelements dienenden Zellen aufweist und 5 mindestens eine im wesentlichen parallel zu einer Kammerwand und mit Abstand dazu verlaufende Seite besitzt, und mit einer das Gestell an dieser Kammerwand seitlich abstützenden, erdbebensicheren Stützkonstruktion, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkonstruktion eine zwischen der genannten 10 Gestellseite und der Kammerwand im wesentlichen horizontal angeordnete Kolben/Zylinder-Anordnung mit einem Zylinder (42) und einem darin verschiebbaren Kolben (34) aufweist, und dass die Kolben/Zylinder-Anordnung mit Mitteln (62) zur Steuerung einer Flüssigkeitsströmung in den bzw. aus dem 15 Zylinderinnenraum (60) zwecks Dämpfung der Kolbenbewegungen im Zylinder und mit einer Feder (44) ausgestattet ist, die zwischen Kolben und Zylinder eine diese in Anlage mit der genannten Gestellseite bzw. mit der Kammerwand drängende Vorspannkraft erzeugt. 20
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   dass in der Wand des Zylinders (42) und im Kolben (34) jeweils eine Bohrung (50,52) vorhanden ist, und dass diese beiden Bohrungen in einer bestimmten Kolbenstellung miteinander fluchten und zur Aufnahme eines den Kolben relativ zum Zylinder 25 festlegenden Arretierungsstiftes (54) dienen.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kolben (34) und Zylinder (42) ein gewählter Spielraum vorgesehen ist.

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