CH665302A5

CH665302A5 - Brennelementbuendel fuer einen siedewasserreaktor.

Info

Publication number: CH665302A5
Application number: CH3682/84A
Authority: CH
Inventors: Bo Borrman; Arne Mansson; Anders Wallander
Original assignee: Asea Atom Ab
Priority date: 1983-08-04
Filing date: 1984-07-30
Publication date: 1988-04-29
Also published as: SE8304263L; US4632804A; SE8304263D0; FI80963B; FI843074A0; DE3427372A1; SE437738B; FI80963C; DE3427372C2; FI843074A

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Brennelementbündel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges, aus der SE-PS 426 530 bekanntes Brennelementbündel weist vier Teilbündel mit jeweils einer rechteckigen unteren und jeweils einer rechteckigen oberen Gitterplatte sowie eine einen runden Querschnitt aufweisende Zuflusshülse auf, in der ein zentral angeordnetes Wasserrohr mittels vier radial verlaufender Arme aufgehängt ist, die am Wasserrohr und an der Zuflusshülse angeschweisst sind. Jede Gitterplatte ruht auf einem entsprechenden, schräggestellten, nach oben gerichteten Flächenabschnitt des Wasserrohres sowie auf zwei nach oben gerichteten, schräggestellten Flächen, die jeweils in ihrem betreffenden, im oberen Teil der Zuflusshülse angeordneten axialen Vorsprung gebildet sind.

Die Befestigung der vier Teilbündel ist bei dem bekannten

Brennelementbündel in vielfacher Hinsicht unzufriedenstellend. So ist beispielsweise die Sicherung gegen eine Verdrehung ungenügend, so dass das Risiko besteht, dass oszillierende Drehbewegungen an den einzelnen Brennstabbündeln auftreten können. Ferner sind die Stützpunkte derart ungleichmässig verteilt, dass eine kippende Bewegung um eine horizontale Achse nicht ausgeschlossen ist.

Bei einem Brennelementbündel der eingangs genannten Art bewirkt die Neutronenbestrahlung, dass sämtliche Brennstäbe verlängert werden, nachdem sie einige Zeit in Betrieb gewesen sind. Bei einer ungleichmässigen Verlängerung der Teilbündel kann es vorkommen, dass mindestens eines der Teilbündel angehoben wird. Bei dem bekannten Brennelementbündel bedeutet ein solches Anheben, dass die untere Gitterplatte des angehobenen Teilbündels in kleinerem oder grösserem Masse eine Bewegungsfreiheit in horizontaler Richtung erhält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brennelementbündel zu schaffen, bei dem die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden und bei dem die die Brennstäbe tragenden Konstruktionselemente derart ausgeführt werden, dass ein Brennelementbündel bedeutend einfacher herstellbar ist als das vorstehend genannte, bekannte Brennelementbündel. Ferner soll auch eine verstärkte mechanische Verbindung zwischen dem Brennstoffkanal und der Zuflusshülse erzielt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Brennelementbündel gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäss die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale aufweist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Brennelementbündel entlang den Schnittlinien I-I in den Fig. 2, 3, 4 und

Fig. 2, 3 und 4 Querschnitte entlang den Schnittlinien II-II, III-III bzw. IV-IV in Fig. 1.

Auf der Zeichnung bezeichnet 1 die vertikale Mittelachse des Brennelementbündels, welches einen aus Zircaloy® hergestellten Brennstoffkanal 2 aufweist. Ein unterer Endabschnitt 3 desselben ist mit einer verhältnismässig grossen Wanddicke ausgeführt. Das obere Ende des Brennstoffkanals 2 ist mit zwei Hebeösen 3' versehen wobei das ganze Brennelementbündel mittels einer auf diese Hebeösen ausgeübten Hebekraft hochgehoben werden kann. Der Brennstoffkanal 2 hat auf seiner ganzen Länge einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt, d.h. der Querschnitt ist rechteckig, wenn man von der Abfa-sung der Ecken und von mehreren nach innen gerichteten Vorsprüngen 4 absieht, die in die Wände des Brennstoffkanals geprägt sind.

Der Brennstoffkanäl 2 umschliesst vierundsechzig Brennstäbe 5 und 5'. Seine Wände sind durch eine hohle, mit kreuzförmigem Querschnitt ausgeformte Stützvorrichtung 6 versteift, die wenigstens entlang der ganzen aktiven Länge der Brennstäbe verläuft. Ein vertikaler, mit kreuzförmigem Querschnitt ausgeführter Kanal 7 für Moderatorwasser durchläuft die Stützvorrichtung 6. Diese hat vier Flügel, wobei jeder Flügel an einer entsprechenden Wand des Brennstoffkanals 2 durch mehrere Schweissverbindungen befestigt ist, die jeweils an ihrem betreffenden Vorsprung 4 angebracht und somit gleichmässig längs des dünnwandigen Abschnittes des Brennstoffkanals verteilt sind. Dazu kommt eine vertikale Schweissnaht, die entlang eines Teils des dickwandigen Kanalabschnittes 3 verläuft.

Die Stützvorrichtung 6 teilt den Brennstoffkanal 2 in vier Teilkanäle 8 auf, von denen jeder ein Teilbündel umschliesst, das 1/4 oder alternativ ca. 1/4 der gesamten Anzahl Brennstäbe enthält. Jedes Teilbündel hat einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt, d.h. dass ein gedachtes, um das Bündel gewickeltes flexibles Band im wesentlichen eine Rechteck bildet. Bei jedem Bündel sind die Brennstäbe im Verhältnis zueinander

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mittels mehrerer vertikal hintereinander und mit vertikalem Abstand voneinander angebrachter Abstandshalterungen 9 sowie mittels einer oberen Gitterplatte 10 und einer unteren, die Brennstäbe des Teilbündels tragenden Gitterplatte 11 positioniert.

Wie bei dem bekannten Brennelementbündel ist die Majorität der Brennstäbe in jedem Teilbündel in der unteren Gitterplatte mit Bewegungsfreiheit in Richtung vertikal nach oben angeordnet, während mindestens ein Brennstab in jedem Bündel ein tragender Brennstab 5' ist, der zusammen mit einer oberen Mutter 22 und einer unteren Mutter 23 eine lösbare zugkraftübertragende Verbindung zwischen der oberen Gitterplatte 10 und der unteren Gitterplatte 11 des Teilbündels darstellt. Die vier Teilbündel sind im Verhältnis zueinander mittels einer gemeinsamen oberen Gitterplatte 12 positioniert, die im Brennstoffkanal 2 über der Stützvorrichtung 6 angebracht ist. Jede obere Gitterplatte 10 ist abnehmbar an der gemeinsamen oberen Gitterplatte 12 mittels jeweils einer Verbindungsvorrichtung befestigt, die sich zum Anheben des Teilbündels mit der dazugehörigen unteren Gitterplatte 11 und der dazugehörigen oberen Gitterplatte 10 eignet. Bei der auf der Zeichnung gezeigten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der letztgenannten Verbindungsvorrichtung um einen Schraubbolzen 13, der durch ein Loch in der gemeinsamen oberen Gitterplatte 12 geführt und in der oberen Gitterplatte 10 festgeschraubt ist. Die gemeinsame obere Gitterplatte 12 ist mit einem Griff 14 versehen, um sämtliche Teilbündel in einem einzigen Hebevorgang aus dem Brennstoffkanal herausheben zu können.

Der Brennstoffkanal 2 wird von einer aus rostfreiem Stahl hergestellten Zuflusshülse 15 getragen, die unten eine Zuflussöffnung 16 für Kühlwasser und Moderatorwasser aufweist. Die Zuflusshülse 15 hat einen unteren Abschnitt, der sich längs eines grösseren Teils ihrer gesamten vertikalen Ausdehnung erstreckt, und der durchgehend einen zirkulären inneren und äusseren Querschnitt aufweist. Ferner hat die Zuflusshülse 15 einen oberen, hohlzylindrischen, mit im wesentlichen konstanter Wanddicke ausgeführten Abschnitt 17, dessen äusserer Umkreis rechteckig mit abgerundeten Ecken und praktisch gleich dem inneren Umkreis des unteren Abschnittes 3 des Brennstoffkanals 2 ist. Der obere Hülsenabschnitt 17 ist in den unteren,

dickwandigen Abschnitt 3 des Brennstoffkanals 2 eingesetzt. Eine im wesentlichen zylindrische, jedoch nicht kreiszylindrische Tragplatte 18, die aus rostfreiem Stahl hergestellt ist und eine im wesentlichen rechteckige äussere Querschnittsform hat, 5 ist ohne nenneswertes Spiel zum grössten Teil in den oberen Hülsenabschnitt 17 eingesetzt.

Die Tragplatte 18 ist mit einem Flansch 18' versehen, wobei eine nach unten gerichtete ringförmige und im wesentlichen rechteckige Fläche des Flansches 18' an der nach oben gerichte-lo ten, ringförmigen Endfläche der Zuflusshülse 15 anliegt. Ferner weist die Tragplatte 18 in jedem ihrer Quadranten einen sich parallel zur Mittelachse 1 erstreckenden Durchbruch 19 auf, dessen Begrenzungsfläche — zumindest in einer nach oben gerichteten Schicht der Tragplatte 18 — eine von derjenigen eines 15 Kreiszylinders abweichende Zylinderform aufweist. Vorzugsweise ist der Durchbruch im wesentlichen rechteckig. Seine Begrenzungsfläche dient als verdrehsichere und in horizontaler Richtung verschiebesichere Führung für eine untere Gitterplatte 11, die mit einem dem Durchbruch 19 formschlüssig angepass-ten Absatz in diesen ohne nennenswertes Spiel hineinragt. Mit einer an einem flanschartigen Abschnitt von im wesentlichen rechteckigen Querschnitt oberhalb des Absatzes ausgebildeten ringförmigen Auflagefläche 24 ist die Gitterplatte 11 auf einer nach oben gerichteten Fläche an einem Flansch 18' der Tragplatte 18 abgestützt.

Falls sich ein Teilbündel bei einer durch Strahlung verursachten Brennstabverlängerung geringfügig anheben sollte, so würde die Höhe eines solchen Hubes bei dem erfindungsgemäs-sen Brennstabbündel wenigstens 10% der maximalen Höhe der unteren Gitterplatte 11 betragen können, ohne dass das vorstehend genannte Spiel nennenswert vergrössert wird.

An jeder der vier Seiten des Brennstoffkanals 2 ist ein Schraubbolzen 20 durch eine Bohrung in dem dickwandigen Kanalabschnitt 3 und durch eine weitere Bohrung in der Wand der Zuflusshülse 15 geführt und in eine Gewindebohrung in der Tragplatte 18 geschraubt, um die Komponenten 3, 15 und 18 relativ zueinander zu befestigen.

Die Tragplatte 18 ist mit einer durchgehenden Gewindebohrung versehen, in der ein Wasserrohr 21 für die Zufuhr von Moderatorwasser zum kreuzförmigen Kanal 7 eingeschraubt ist.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Brennelementbündel für einen Siedewasserreaktor, mit einer Mehrzahl vertikal angeordneter Brennstäbe (5), einem die Brennstäbe (5) umschliessenden, im Querschnitt zu einer vertikalen Mittelachse (1) im wesentlichen rechteckigen Brennstoffkanal (2), an dessen unterem Endabschnitt (3) eine eine Kühlwasser-Zuflussöffnung (16) aufweisende Zuflusshülse (15) befestigt ist, die eine die Brennstäbe (5) tragende Tragvorrichtung (18) trägt, mit einer sich mindestens entlang der aktiven Länge der Brennstäbe (5) erstreckenden, einen kreuzförmigen Querschnitt aufweisenden, am Brennstoffkanal (2) befestigten, hohlen Stützvorrichtung (6), durch die der Brennstoffkanal (2) in vier Teilkanäle (8) unterteilt ist, von denen jeder ein Teilbündel mit etwa einem Viertel der gesamten Anzahl Brennstäbe (5) des Brennelementbündels umschliesst, wobei jedes Teilbündel eine untere Gitterplatte (11) und eine obere Gitterplatte (10), Mittel (22, 23) zur Herstellung einer zugkraftübertragenden Verbindung zwischen den beiden Gitterplatten (10, 11) und mehrere, axial hintereinander angeordnete Abstandshalterungen (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragvorrichtung eine im wesentlichen rechteckige, mit je einem Durchbruch (19) pro Quadrant versehene, horizontal in der Zuflusshülse (15) angeordnete Tragplatte (18) aufweist, deren Durchbrüche (19) eine von einem Kreiszylinder abweichende Form aufweisen, dass jede der unteren Gitterplatten (11) einen zur verdrehsicheren und in horizontaler Richtung verschiebesicheren Führung in den Durchbrüchen (19) an die Druchbrüche angepassten und in diese eingreifenden, nach unten gerichteten Absatz und einen darüber angeordneten, flanschartigen Abschnitt mit einer nach unten gerichteten, auf der Tragplatte (18) aufliegenden Auflagefläche (24) aufweist.

2. Brennelementbündel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffkanal (2) einen unteren, integrierten Abschnitt (3) enthält, der eine grössere Wanddicke als die übrigen Abschnitte des Brennstoffkanals aufweist, und der dazu vorgesehen ist, ohne nennenswertes Spiel einen oberen, im wesentlichen rechteckigen Abschnitt (17) der Zuflusshülse (15) zu umschliessen, dass der untere Abschnitt (3) des Brennstoffkanals (2), die Zuflusshülse (15) und die Tragplatte (18) mittels mehrerer, horizontal gerichteter, in die Tragplatte eingeschraubter Schraubbolzen aneinander fixiert sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Brennelementbündel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragplatte (18) ein durchgehendes vertikal und zentral angeordnetes Loch aufweist, in dem ein am unteren Ende der Zuflusshülse (15) mündendes Wasserrohr (21) befestigt ist, welches an seinem oberen Ende hydraulisch mit einem vertikal durch die Stützvorrichtung (6) verlaufenden Kanal (7) für Moderatorwasser verbunden ist.