DE1238119B - Vorrichtung zum Abstuetzen und Zentrieren von Brennelementeinsaetzen in den Brennstoffkanaelen eines Kernreaktors - Google Patents

Description

DEUTSCHES PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21 g - 21/20

Nummer: 1238 119

Aktenzeichen: U 9593 VIII c/21 g

1238119 Anmeldetag: 19. Februar 1963

Auslegetag: 6. April 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abstützen und Zentrieren von Brennelementeinsätzen in den Brennstoffkanälen eines Kernreaktors, wobei jeder Brennelementeinsatz aus einer Reihe von aufeinandergesetzten Brennelementen besteht, deren Enden zueinander parallel verlaufende Schrägflächen aufweisen.

Es ist bereits bekannt, relativ zueinander geneigte Endflächen an den benachbarten Enden von übereinanderliegenden Brennelementen in einem Kühlmittelkanal eines Kernreaktors vorzusehen. Bei einem Stapel derart ausgebildeter Brennelemente drückt eine radiale Komponente der abwärts gerichteten Kraft auf Grund des Gewichtes der darüberliegenden Elemente die Brennelemente seitlich an die Kanalwand. Es besteht damit jedoch immer noch die Gefahr, daß die Elemente »rattern«, wenn ein Kühlmittel mit hohem Druck durch den Kanal fließt, wodurch die Brennelemente beschädigt oder sogar zerbrochen werden können. Außerdem haftet diesen früheren ao Vorschlägen noch der Mangel an, daß, wenn eine zwangläufige Beabstandung der Brennelemente relativ zur Kanalwand bewirkt werden soll, offensichtlich das Wachstum oder sonstige Abmessungsänderungen, denen diese Teile unterliegen, selbst wenn sie aus keramischem Material bestehen, nicht berücksichtigt werden können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Abstandshalter zu schaffen, die bei Ausnützung der Radialkomponente der nach unten gerichteten Kraft sich radial und axial zusammenziehen und ausdehnen können und die sich außerdem zwischen Brennelement und Kanalwand ausdehnen können.

Dies wird erfindungsgemäß in erster Linie dadurch erreicht, daß zwischen den einzelnen Brennelementen einer Elementenreihe je ein aus einem ringförmigen Bauteil mit entsprechend ausgebildeten Schrägflächen und mit am Außenumfang verteilten hakenförmigen Vorsprüngen bestehender Abstandshalter angeordnet ist, dessen über den Rand der Brennelemente sich hinaus erstreckenden und mit der Kanalwand in Berührung stehenden Vorsprünge so ausgerichtet sind, daß der Abstandshalter am vorhergehenden Brennelement hängend gelagert und das nachfolgende Brennelement relativ zum vorhergehenden Brennelement fixiert werden kann.

Einem weiteren Erfindungsmerkmal zufolge besteht der Abstandshalter aus zwei Halbringteilen, die durch Zapfen-Nutverbindungen zu einem Ring vereinigt sind.

Außerdem verlaufen im eingebauten Zustand die Vorsprünge des einen Halbringteils entgegengesetzt Vorrichtung zum Abstützen und Zentrieren von
Brennelementeinsätzen in den Brennstoffkanälen eines Kernreaktors

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority,
London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen, Eiserner Str. 227

Als Erfinder benannt:

Hermann Joseph Hackett, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 20. Februar 1962 (6502) - -

zu denen des anderen Halbringteils und parallel zur Längsachse der Brennelementreihe.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert werden, und zwar zeigt

F i g. 1 einen axialen Querschnitt durch einen sich vertikal erstreckenden Reaktorkanal mit gestapelten Brennelementen,

F i g. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II der F i g. 1 und

F i g. 3 einen Querschnitt durch den Reaktorkanal entlang der Linie III-III der F i g. 2, der die Beschaffenheit und Lage eines Abstandsstückes gemäß der Erfindung in diesem zeigt.

In der F i g. 1 ist mit 1 ein Block aus Moderatormaterial bezeichnet, der einen Teil eines Reaktorkerns bilden kann und einen vertikalen Kühlmittelkanal 2 für übereinanderliegende rohrförmige Brennelemente aufweist. F i g. 1 zeigt nur zwei derartige Brennstoffrohre, nämlich ein oberes Brennstoffrohr 3 und ein unteres Brennstoffrohr 4. Die benachbarten Endflächen der Brennstoffrohre 3,4 sind mit Schrägflächen versehen; ein Abstandsring 5 trennt die beiden Brennstoffrohre voneinander, dessen Innendurchmesser gleich demjenigen der Brennstoffrohre 3,4 ist. Der Ring 5 besteht aus zwei gleichen Hälften 5a, Sb. Die obere Hälfte5a ist mit der unteren Hälfte 5 b durch eine Zapfen-Nut-Verbindung vereinigt; die Nuten sind übergroß ausgebildet, um Zwischenräume 6 a zu bilden, damit eine Aus-

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Claims (3)

dehnung des Rings beim Betrieb aufgenommen werden kann, während die Endflächen 6 b dicht ineinander eingreifen. Wie in der F i g. 2 gezeigt ist, ist der Ring 5 so angeordnet, daß die Verbindungsstelle der Zapfen-Nut-Verbindung sich in einem Mittelbereich zwischen den oberen und unteren Enden der Berührungsebenen befindet, wobei die dicht ineinandergreifenden Endflächen 6 b in einer Vertikalebene, in der die Längsachse der Brennstoffrohre liegt, und im rechten Winkel zur Radialkomponente F1 liegen. Der Umfang des Rings hat vier sich nach außen erstreckende Vorsprünge 7 α bis 7 d, und zwar zwei an jedem Teil5a, Sb des Rings5, wobei jeder Vorsprung der Innenwand des Kanals 2 eine teilkugelförmige Fläche 8 darbietet. Die Vorsprünge 7 a, 7 b am oberen Teil 5 a des Rings 5 erstrecken sich axial nach unten, derart, daß sie die Kante des unteren Brennstoffrohrs 4 überlappen und dazu dienen, dieses Rohr von der Kanalwand zu trennen. Der untere Teil 5 b des Rings 5 hat Vorsprünge 7 c, 7 d, die sich in gleicher Weise zur Kanalwand hin erstrecken, aber sich aufwärts erstrecken, um die Kante des oberen Brennstoffrohrs 3 zu überlappen. Der RingS kann somit als auf der Kante des unteren Rohrs 4 durch Vorsprünge7a,7b hängend betrachtet werden, wobei er dem Rand des oberen Brennstoffrohrs 3 nach oben gerichtete Vorsprünge 7 c, 7 d darbietet. Wie in der F i g. 2 gezeigt ist, ist die Lage der Vorsprünge um den Umfang herum derart, daß der Umfangsabschnitt des Rings zwischen dem Paar von Vorsprüngen 7 c, 7 d einem Winkel an der Kanalachse gegenüberliegt, dessen Halbierungslinie entlang der Linie der vorgenannten RadialkomponenteF1 liegt. Der RingS kann aus jedem beliebigen Material, wie beispielsweise Aluminiumoxyd, sein; dieses Material darf lediglich den Neutronenhaushalt der Anlage nicht wesentlich beeinflussen und es darf unter der Wirkung von Wärme und Strahlung nicht an die Brennstoffrohre anschweißen. Im Betrieb sind die Brennstoffrohre einer Axialkraft innerhalb der Grenzen ihrer Kompressionsstärke ausgesetzt, und die RadialkomponenteF2 dieser Kraft führt zu einer Wirkberührung mit der Kanalwand durch die Vorsprünge 7 a bis 7 d an dem Ring 5, der benachbarte Enden der Brennstoffrohre im Abstand voneinander hält und verhütet, daß die Enden zusammenkleben oder aneinandergeschweißt werden. Dimensionelle Änderungen in den Brennstoffrohren 3, 4 und dem Ring 5 können unter Betriebsbedingungen durch Gleiten in den geneigten Berührungsflächen zwischen den Brennstoffrohren 3, 4 und dem Ring 5 aufgenommen werden. Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abstützen und Zentrieren von Brennelementeinsätzen in den Brennstoffkanälen eines Kernreaktors, wobei jeder Brennelementeinsatz aus einer Reihe von aufeinandergesetzten Brennelementen besteht, deren Enden zueinander parallel verlaufende Schrägflächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Brennelementen einer Elementenreihe je ein aus einem ringförmigen Bauteil mit entsprechend ausgebildeten Schrägflächen und mit am Außenumfang verteilten hakenförmigen Vorsprüngen (7a~7d) bestehender Abstandshalter (5) angeordnet ist, dessen über den Rand der Brennelemente (3, 4) sich hinaus erstreckenden und mit der Kanalwand in Berührung stehenden Vorsprünge so ausgerichtet sind, daß der Abstandshalter am vorhergehenden Brennelement (4) hängend gelagert und das nachfolgende Brennelement (3) relativ zum vorhergehenden Brennelement fixiert werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter aus zwei Halbringteilen besteht, die durch Zapfen-Nutverbindungen zu einem Ring vereinigt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im eingebauten Zustand die Vorsprünge des einen Halbringteils entgegengesetzt zu denen des anderen Halbringteils und parallel zur Längsachse der Brennelementreihe verlaufen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1112 212;
französische Patentschrift Nr. 1281 808;
»Nuclear Fuel Elements« von Haus η er und chum ar, 1959, S. 35 und 36.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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