DE1087285B - Abstandshalter in Stegform fuer Kernreaktor-Brennelemente mit einer Vielzahl von Brennstoffstaeben - Google Patents

Description

Brennelemente für heterogene Kernreaktoren weisen meist eine Vielzahl von Brennstoffstäben auf, die zu einem oder mehreren Bündeln zusammengefaßt sind und an einer oder an beiden Stirnseiten im Element gehaltert werden. Zur Halterung dienen vielfachLochplatten, die den Durchtritt des Kühlmittels gestatten und zugleich so gestaltet sind, daß ferngesteuerte Greifwerkzeuge das Brennelement fassen und manipulieren können.

Wegen der relativ großen Länge der Brennstoffstäbe gegen den Stabdurchmesser (Meter gegen Millimeter) neigen die Stäbe, wenn Versteifungsmittel fehlen, im Betrieb leicht zum Durchbiegen und Schwingen. Es ist daher üblich, mehrere über die Stablänge verteilte Abstandshalterungen, z. B. rasterartig ineinandergefügte Stababstandsstege aus Blech, vorzusehen, welche jeweils in gemeinsamen Querschnittszonen der Stäbe liegen und die Stäbe gegeneinander rüttelfest lagern. Bei Brennelementen, bei denen die Brennstoff-Stäbe in ihrer Gesamtheit nicht von einem besonderen Schutzrohr umgeben sind, wird das Stegraster an einzelnen oder an allen Brennstoffstäben befestigt, vorzugsweise verschweißt, und versteift so das Stabpaket. Im anderen Falle wird es am Schutzrohr befestigt.

Eine Befestigung durch Schweißen ist nicht immer ohne weiteres möglich, z. B. dann nicht, wenn eine Schwächung der Stabhüllen oder eine-ungünstige Beeinflussung der Hüllenmaterialeigenschaften zu befürchten ist. Es kann aber auch von vornherein eine Schweißung unmöglich oder zumindest nicht ratsam sein, und zwar auf Grund der Materialeigenschaften. Das ist bei Sinteraluminium (SAP 865) oder bestimmten Berylliumlegierungen der Fall.

Die Erfindung geht nun von der Aufgabe aus, eine Abstandshalterung für Brennelemente, gegebenenfalls mit Schutzrohr, zu schaffen, die auch als reine Abstützhai terung benutzt werden kann, bei der also das Haltegerüst nicht mit den Brennstoffstäben verschweißt oder verlötet ist. Ausgehend von der bewährten Stegkonstruktion soll die Halterung neben einem geringen Strukturmaterial volumen auch die notwendigen Festigkeitseigenschaften besitzen. Sie soll die gleichmäßige Wärmeabfuhr aus den Brennstoffstäben nicht beeinträchtigen und zur Vermeidung von Spaltkorrosion möglichst kleine Anliegeflächen an den Brennstoffstäben aufweisen. Außerdem soll auf Einfachheit der Herstellung geachtet werden.

Die Lösung besteht erfindungsgemäß darin, daß die in den jeweiligen Zwischenraum zwischen zwei Brennstoff-Stabreihen eingefügten Stege zwischen den Reihen hin- und herpendelnd geführt sind, derart; daß sie dabei die Brennstoffstäbe entweder im Lückenraum zwischen diesen — unter Richtungsumlenkung in der Lücke — tangieren oder — von Stab zu Stab hin- und

Abstandshalter in Stegform

für Kernreaktor-Brennelemente

mit einer Vielzahl von Brennstoffstäben

Anmelder:

Siemens-Sctmckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Hermann Kumpf und Hans Kröpfl,

Erlangen,
sind als Erfinder genannt worden

herspringend — die Brennstoffstäbe an einem Teil ihres Umfanges umfassen. Auf diese Weise wird eine seitliche Auslenkung der Brennstoff stäbe verhindert. Wegen der hochkant gestellten Stege wird der Kühlmittelquerschnitt nur geringfügig eingeengt. Außerdem ergeben sich kleine Berührungsflächen mit den Brennstabhüllen, so daß einerseits die Wärmeabfuhr nicht behindert, andererseits die Spaltkorrosion nicht begünstigt wird. Die Stegkonstruktion wird entweder durch Anpunkten am Schutzrohr oder Einhängen in Halteschlitze des Schutzrohres befestigt.

Die Zeichnung veranschaulicht im Waagerechtschnitt durch verschiedene Brennelemente schematisch einige Ausführungsbeispiele,· es zeigt

Fig. 1 eine Abstandshalterkonstruktion mit Wellensiegen für ein sechskantiges Brennelement,

Fig. 2 in der linken Figurenhälfte eine geschachtelte, in der rechten Figurenhälfte eine ungeschachtelte Wellenstegkonstruktion für ein zylindrisches Brennelement und

Fig. 3 eine Abstandshalterkonstruktion mit aneinandergereihten, ausgebuchteten trapezwellenartigen Stegen für ein sechskantiges Brennelement.

Gemäß den Fig. 1 und 2 sind die in die jeweiligen Zwischenräume zwischen den Brennstoff-Stab reihen angefügten Stege 1 erfindungsgemäß zwischen den Stabreihen hin- und herpendelnd geführt. Sie besitzen Wellenform und tangieren mit ihren Partien links und rechts der Wellenkuppen die Brennstoffstäbe 2. Jeder Brennstoffstab wird somit peripher vierfach gegen

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seitliche Verschiebung gestützt, bei kleinster Berührungsfläche mit den Stegen.

Gemäß Fig. 1 sind die Wellenstege am Ende miteinander und mit dem Schutzrohr 3 verbunden, z. B. verschweißt. Demgegenüber wird gemäß Fig. 2 die äußere Brennstoff-Stabreihe durch einen Bandagesteg 4 gehalten. Querstege 5 verbinden alle Stege zu einem einheitlichen Gerüst. Dieses Gerüst kann an dem gestrichelt eingezeichneten Schutzrohr 6 angeschweißt werden oder in entsprechenden Aussparungen desselben eingelassen sein.

Bei der Abstandshalterkonstruktion nach Fig. 3 sind die Halte- und Abstandsstege 7 erfindungsgemäß zwischen den Brennstoffstäben 8 hin- und herspringend nach Art einer Trapezwellenkurve ausgebildet, wobei die Stege die Brennstoff stäbe an ihrem Umfang teilweise umfassen. Sie sind untereinander und mit dem Schutzrohr 9 in gleicher Weise wie im Falle der Anordnung nach Fig. 1 befestigt.

An Stelle der wellenförmigen Stege können auch Stege in Zickzack- oder Trapezform verwendet werden.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Abstandshalter in Stegform für Kernreaktor-Brennelemente mit einer Vielzahl von Brennstoffstäben, dadurch gekennzeichnet, daß die in den jeweiligen Zwischenraum zwischen zwei Brennstoff-Stabreihen eingefügten Stege (1; 7) zwischen den Reihen hin- und herpendelnd geführt sind, derart, daß sie dabei die Brennstoffstäbe entweder im Lückenraum zwischen diesen — unter Richtungsumlenkung in der Lücke —· tangieren (Fig¹.1, 2) oder — von Stab zu Stab hin- und herspringend — die Brennstoff stäbe an einem Teil ihres Umfanges umfassen (Fig. 3).

2. Abstandshalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege als Wellenstege (1) ausgebildet sind und mit ihren Partien links und rechts der Wellenkuppen die Brennstoffstäbe (2) tangieren.

3. Abstandshalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege Zickzackform besitzen und in den Stablücken die Brennstoffstäbe mit den Zackenschenkeln tangieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©009 587/365 8.60