DE1489632C3

DE1489632C3 - Abstandshaltergestell zur paralle len Fuhrung und Halterung der Brenn Stoffstabe in einer Brennstoffpatrone

Info

Publication number: DE1489632C3
Application number: DE1489632A
Authority: DE
Inventors: Constan Glandin; Erik Olov Jansson
Original assignee: Allmanna Svenska Elektriska AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1964-06-03
Filing date: 1965-05-26
Publication date: 1973-09-27
Also published as: FR1436977A; DE1489632B2; DK121616B; US3431171A; GB1100706A; FI43325B; FI43325C; US3380890A; DE1489632A1; NO120843B

Description

Die Erfindung betrifft ein Abstandshaltergestell zu parallelen Führung und Halterung der Brennstoffstäbe in einer Brennstoffpatrone für Kernreaktoren, das aus mit Abstandshaltefedern versehenen Rohrelementen und einem diese umgebenden Rahmen besteht. In Brennstoffpatronen mit mehreren parallelen Brennstoff stäben müssen die Enden der Stäbe und oft auch mehrere Punkte zwischen den Enden der Stäbe mit Hilfe von sogenannten Abstandshaltern fixiert werden, damit der Abstand, zwischen den Stäben längs der ganzen Länge der Stäbe konstant gehalten wird. Im Betrieb sind' die Stäbe Vibrationen ausgesetzt, und di& Abstandshalter müssen deshalb eine verhältnismäßig robuste Konstruktion haben.

ίο Um scheuernde Vibrationsbewegungen zwischen den Brennstoff stäben und Abstandshaltern zu vermeiden, muß weiter ein gewisser federnder Anlagedruck zwischen ihnen aufrechterhalten werden. Bei der "Montage darf die Anlage zwischen den Abstandshaltern und den Brennstoffstäben nicht zu Verletzungen der Hüllen der Brennstoff stäbe führen. Die Kontaktfläche zwischen den Brennstoffstäben und den Abstandshaltern darf auch nicht allzu groß sein, denn sonst kann die Kühlmittelzufuhr zu diesem Punkt behindert werden und lokale Überhitzungen entstehen. Der Kühlmittelstrom um die Brerinstoffstäbe soll auch in anderer Hinsicht nicht nennenswert durch f die Abstandshalter gehindert werden. Bekannte Abstandshalterkonstruktionen erfüllen nicht vollständig

as die oben genannten Anforderungen und sind außerdem oft verhältnismäßig kompliziert und teuer in der Herstellung. Aus den französischen Patentschriften 1 285 670, 1 324 796 und 1 339 914 sind aus Rohrelementen aufgebaute Abstandshaltergestelle bekannt, bei denen die Abstandsfedern aus den Wänden der Rohrelemente herausgepreßt worden sind. Das bedeutet, daß bei einer ausreichenden Steifigkeit der Rohrelemente die Federn selbst zu steif werden und nicht den gewünschten Stützdruck erzeugen können. Wenn man andererseits die Rohrelemente so wählt, daß die Federn einen Stützdruck gewünschter Elastizität erzeugen, dann fehlt der Rohrelementenkonstruktion, d.h. dem Abstandshaltergestell, die wünschenswerte Steifigkeit, so daß die oben erwähnten Schwierigkeiten, auftreten können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abstandshaltergestell der eingangs erwähnten Art derart weiterzuentwickeln, daß die Federn einen optimalen Stützdruck aufbringen, ohne daß das Abstandshalterstativ mechanisch zu weich wird und daß das Abstandshaltergestell in thermischer Hinsicht die Brennstoff stäbe schont und nur in sehr geringem Maße die Kühlwasserströmung durch die Brennstoff patrone behindert.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Abstandshaltergestell der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das aus dem Rahmen und den Rohrelementen bestehende Abstandshaltergestell starr ausgebildet ist und an den Rohrelementen besondere Abstandshaltefedern befestigt sind. Gemäß der Erfindung werden der Rahmen und die Rohrelemente vorzugsweise aus einem Material mit niedriger Neutronenabsorption und die Federelemente aus einem Material mit guten Federeigenschaften hergestellt.

Die Erfindung gestattet es, die Abstandshaltefedern so zu bemessen, daß ein optimaler Stützdruck ausgeübt wird. Durch die Erfindung wird ferner der Vorteil erreicht, daß Fehler in einem Teil des Abstandshalters in den meisten Fällen nur dazu führen können, daß der eine der Brennstoffstäbe etwas loser gehalten wird, während die Halterung der übrigen Brennstoff stäbe nicht beeinflußt wird. Außerdem

wird eine stabile Abstandshalterkonstruktion er- Die Befestigung der Abstandshaltefedern geht reicht, die Schwingungen in der Brennstoffpatrone deutlich aus der F i g. 3 hervor. In der gezeigten Ausentgegenwirkt, führungsfonn ist die Abstandshaltefeder 4 auf der

Die Abstandshaltefedern können gemäß der Er- Außenseite des Rohrelementes 3 befestigt, der AnIa-

findung aus voneinander getrennten Federelementen 5 gekörper8 erstreckt sich durch die genannte öff-

bestehen, von welchen mindestens drei, vorzugsweise nung 6.

vier, so angeordnet sind, daß sie an ein und demsel- In F i g. 4 ist in größerem Maßstabe die Abstandsben Brennstoffstab anliegen, und welche bei dem Zu- haltefeder nach F i g. 1 und 3, von der Seite gesehen, sammenmontieren der Brennstoffpatrone auf das gezeigt. Die Feder 4 besteht aus einem gebogenen Abstandshaltergestell aufgezogen werden. Die Fe- io Blechstreifen aus einem geeigneten Federmaterial, dem können auch mit dem Abstandshaltergestell fest z. B. einer gehärteten Nickel-Chrom-Eisenlegierung, verbunden und so angeordnet sein, daß sie an der Der Anlagekörper 8 bildet in der Ausführungsform Seite ihrer Anlagepunkte an den Brennstoffstäben nach der F i g. 4 einen abgebogenen Teil des Federmit einem Klemmwerkzeug zusammengedrückt wer- blechs. Durch diese Ausführung gewinnt man den den können, um ein freies Einsetzen oder Heraus- 15 Vorteil, daß auch der Anlagekörper selbst federnd nehmen eines Brennstoffstabes zu ermöglichen. Das wird und daß kleinere Bewegungen sowohl in axialer Abstandshaltergestell kann mit Vorteil von kreisför- als auch in radialer Richtung von der Abstandshaltemigen Rohrelementen aufgebaut werden, doch sind feder aufgenommen werden können, ohne daß ein auch andere Querschnitte der Rohrelemente denk- Gleiten an der Anlagefläche am Brennstoffstab entbar. Rohrelemente mit einem vierseitigen polygona- 20 steht. Damit die Abstandshaltefeder axiale Bewegunlen Querschnitt können z. B. einfach dadurch erhal- gen aufnehmen kann, ist es wesentlich, daß die Verteni werden, daß ein Rahmen mit mehreren einander bindung zwischen dem Anlagekörper 8 und dem kreuzenden, vorzugsweise gruppenweise parallelen Hauptteil der Feder verhältnismäßig weich wird. Zwischenwänden versehen wird. Dies ist in der Ausführungsform nach der F i g. 4 da-

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der 25 durch erreicht, daß man dem Anlagekörper 8 eine

Zeichnung näher beschrieben, die schematisch /ver- pilzartige Form gegeben hat. Dadurch wird der AnIa-

schiedene Ausführungsformen der Erfindung zeigt. gekörper außerdem in radialer Richtung federnd. Es

Im einzelnen zeigt ist natürlich auch denkbar, die Abstandshaltefeder

F i g. 1 eine axiale Ansicht eines Abstandshalters mit einem gesonderten Anlagekörper an Stelle der

nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung, 3° Ausbiegung 8 auszuführen, falls sich dies in irgendei-

F i g. 2 eine Seitenansicht eines der Rohrelemente nem Fall als günstig erweist. Die Abstandshaltefeder

des in F i g. 1 gezeigten Abstandshalters, ist in ihren Enden mit Haken 9 versehen, von denen

Fig. 3 den Schnitt A -A in Fig. 1, eine gewöhnlich erst bei der Montage in die richtige

F i g. 4 in größerem Maßstabe eine Seitenansicht Lage gebogen wird. In solchen Fällen hat die Feder,

eines Typs von Abstandshaltefedern, 35 ehe sie auf das Rohrelement des Abstandshalters

F i g. 5 und 6 Abstandshaltefedern eines anderen aufmontiert wird, die Form, die mit gestrichelten Li-

Typs, nien bei 10 gezeigt ist. Falls die Ausbiegung 8 zuläßt,

F i g. 7 eine axiale Ansicht eines Abstandshalters, daß die Abstandshaltefeder axial ausgezogen werden

der für Abstandshaltefedern nach F i g. 6 geeignet ist. kann, ist es möglich, daß die beiden Haken 9 vor

In den Figuren bezeichnet 1 die Brennstoffstäbe 40 dem Montieren fertig sein können. Das Montieren

und 2 den äußeren Rahmen des Abstandshalterge- der Federelemente bei einer Brennstabposition kann

steiles. Innerhalb des Rahmens 2 sind mehrere runde, erfolgen, nachdem der Brennstoffstab in diese Posi-

rechteckige oder quadratische Rohrelemente 3 an- tion eingesetzt worden ist, oder die Brennstoffstäbe

geordnet, die in winkelrecht zueinander verlaufenden können auch nahher in den kompletten Abstandshal-

Reihen liegen und an Kontaktpunkten aneinander 45 ter eingeschoben werden. Das letzte Verfahren erfor-

gelötet oder geschweißt und in derselben Weise mit dert jedoch, daß die Brennstoffstäbe gegen Beschädi-

dem Rahmen2 verbunden sind. Die Lötung wird gungen geschützt werden, z.B. durch Verwendung

zweckmäßig durch Ofenlötung erreicht. Die Rohrele- von schützenden Zwischenlagen aus Kunststoff

mente 3 sind in den F i g. 1 und 7 rund. od. dgl., die nach vollendeter Montage entfernt wer-

In der F i g. 1 sind nur wenige Brennstoffstäbe 1 50 den. Es kann auch zweckmäßig sein, die Befestigung

in ihren Rohrelementen eingezeichnet. Die Stäbe 1 der Federn durch Löten oder eventuell Schweißen zu

werden im Zentrum der Rohrelemente 3 mit Hilfe sichern.

von Abstandshaltefedern 4 fixiert, von denen vier F i g. 5 zeigt eine Abstandshaltefeder von anderer

Stück in jedem Rohrelement befestigt sind. Das Ab- Konstruktion. Diese Feder ist vorgesehen, auf das

Standshaltergestell wird zweckmäßig aus einem Ma- 55 Rohrelement aufgezogen zu werden. Diese Feder-

terial mit niedriger Neutronenabsorbierfähigkeit her- form kann leicht so abgeändert werden, daß sie, wie gestellt, z. B. aus der bekannten Zirkonlegierung mit in F i g. 6 gezeigt ist, zweiseitig wirkt. Die Feder ist

einem Zusatz von 1,5 °/o Zinn, 0,12 °/o Eisen, hier mit zwei Anlagekörpern 8 α und 8 b in der Form 0,1 °/o Chrom und 0,05% Nickel. Auch rostfreier von Wölbungen ausgeführt. Dieser Federtyp wird

Stahl ist in gewissen Reaktortypen ein geeignetes 60 zweckmäßig in solchen Fällen verwendet, in denen

Material. die Feder an der Kontaktlinie zwischen zwei anein-

In F i g. 2 ist ein Rohrelement 3 von der Seite gese- ander liegenden Rohrelementen 3 α und 3 b angehen gezeigt. In der einen Kante des Rohres gibt es bracht wird. Ein Beispiel eines Abstandshalters dieeine Ausnehmung 5 für peripherische Fixierung der ses Typs ist in F i g. 7 gezeigt. Besonders bei diesem Abstandshaltefedern. In der Mitte des Rohrelemen- 65 Typ von Abstandshaltern können andere Querschnitte tes ist eine öffnung 6 angebracht, die ein auf der Ab- der Rohrelemente als die kreisförmigen zweckmäßig standshaltefeder4 angeordneter Anlagekörper für sein, z.B. ergibt eine sechseckige Form ein verhältden Brennstoffstab 1 durchsetzt. nismäßig steifes Abstandshaltergestell.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abstandshaliergestell zur parallelen Führung und Halterung der Brennstoffstäbe in einer Brennstoff patrone für Kernreaktoren, das aus mit Abstandshaltefedern versehenen Rohrelementen und einem diese umgebenden Rahmen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Rahmen (2) und den Rohrelementen (3) bestehende Abstandshaltergestell starr ausgebildet ist und an den Rohrelementen (3) besondere Abstandshaltefedern (4) befestigt sind.

2. Abstandshaltergestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (2) und die Rohrelemente (3) aus einem Material mit niedriger Neutronenabsorption und die Federelemente (4) aus einem Material mit guten Federeigenschaftenbestehen.

3. Abstandshaltergestell nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshaltefedern (4) aus voneinander getrennten Federelementen bestehen, von welchen mindestens drei an ein und demselben Brennstoffstab anliegen.

4. Abstandshaltergestell nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrelemente (3) kreisförmig sind.

5. Abstandshaltergestell nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrelemente (3) in zueinander winkelrecht verlaufenden Reihen angeordnet sind.

6. Abstandshaltergestell nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshaltefedern (4) auf der Außenseite der Rohrelemente (3) angebracht und mit einem Anlagekörper (8) versehen sind, der sich durch eine öffnung (6) im Rohrelement (3) in dessen Inneres erstreckt (F i g. 2 bis 4).

7. Abstandshaltergestell nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshaltefeder aus einem gebogenen Blechband aus Federmaterial besteht, das in seiner Mitte mit dem Anlagekörper (8) in Form einer federnden Ausbiegung des Bandmaterials und an seinen Enden jeweils mit einem Haken (9, 10) versehen ist, der die Kante eines Rohrelementes umgreift.

8. Abstandshaltergestell nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshaltefedera wie Klemmen ausgebildet und über den Mantel der Rohrelemente gezogen sind (F i g. 5 und 6).

9. Abstandshaltergestell nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrelemente (3) an ihren Endkanten mit axialen Einschnitten für die peripherische Fixierung der Abstandshaltefedern (4) versehen sind.

10. Abstandshaltergestell nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshaltefedern (4) am Abstandshaltergestell festgelötet oder festgeschweißt sind.