DE1514469A1 - Abstandshalter fuer Kernreaktor-Brennelemente - Google Patents

Description

• .':botendsnalter für Kerrreaktor-Brennelemente

  Die :vorliegende Erfindung tetrifft einen Abetandahalter für

  Kernreaktor-Brennelemente in 3tegrasteranordnung und federnden,

  an de: Erennstäten anliegenden AhstandsfahnenDerartige Ab-

  stenachalter sind dringend notwendig, damit zwischen den ein-

  zeinen Brennstäben eines Brenr:elemerites stets gleiche Strö-

  mu.gsuerhä itni sse herrs-ct:en - und lichwingungen sehr dünner Brenn-

  stäbe auf ein Minimum beschränkt bleiben. Zur Aufnahme der Drennstabtoleranzen sowie der evt1. etwas unterschiedlichen thermischen Ausdehnung der Brennstäbe und zur Verminderung einer mechanischen Belastung des Brennelementgehäusea müssen die Abstandshalterelemente teilweise federnd ausgebildet sein. Andererseits muß aber auch dafür Sorge getragen werden, daß eine evtl. Verbiegung der Brennstäbe durch unterschiedliche Temperatur über den Querschnitt i'n Grenzen bleibt. Dafür sind auch starre Halterungsmöglichkeiten vorgesehen. Da an den Berührungspunkten zwischen den Abstandshalterelementen und ' den Brennstäben zwangsläufig eine Verschlechterung der Kühlung eintritt, müssen die Berührungsstellen sowie die Strömungsschatten an diesen Stellen so klein wie möglich gehalten werden..-Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Abstandsfahnen in an eich bekannter Weine vom Stegraeter nach außen erstrecken, daß die Stege innerhalb den Rastere zur Anlage an den umfaßten Brennetitben ausgebeult. sind, daß jeder Brennstab von je zwei Fahnen und je zwei Ausbeulungen gehaltert ist und daß alle Steg- und Fahnenteile in unmittelbarer Nähe der Berührungspunkte mit den Brennstäben zur Verbesserung zier Kühlungsverhältnisse durchbrochen sind. Die Fahnen- #rind ,Teile der einzelnen Rasterstege und in BrennetabrichtW% geeeheh abwechselnd nach beiden Seiten abgewinkelt. Sie sind aber in diesen Abwinkelungen so gebogen, daß sie beim tlberechreiten einer gewissen Brennstabverbiegung als nahezu starrer Anschlag wi rken. '

  Weitere Einzelheiten gelier, aus den Figuren 1 bis 5 hervor,

  die sich auf' ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er-

  Findung beziehen: -

  Figur 1 stellt eine Draufsicht auf Stegraster dar, aus

  dessen Stegen die einzelnen Abetindshaiterelemente herausg®-# -

  arbeitet sind. Dieser Stegraster besteht aus den Stegen 1 und

  2, das sind hochkant angeordnete Blechbänder, die mit Hilfe

  von schlitzen, siehe Figur 1 und r, ineinander gesteckt sind.

  Ar. den Kreuzungspunkten 11 sind diese Bänder oder Stege bei-

  -ePielsweise durch :'ch@"eißung oder -Iiartlütung miteinander vor- l

  banden. >nlieh gestaltete Stege 2 und 3 bilden den äußeren

  Rahmen dieses Raeterss Innerhalb jeder einzelnen Masche 5

  t$eses Stegraetere ist- je ein Brennstab 4 den Brennelementes

  .gehaltert. Es ist dabei notwendig, daß die Abstände de"r-_

  Brennstäbe innerhalb des Erennelementee auf die geeaäte länge

  der durch die Rastermaschen 5 gebildeten #8trcimung®kanäle CletA

  sind, damit einwandfreie-Kühlungsverhältniese herreahen und .

  nicht durch eine ungleiche 1-türmeabfuhr ungleiche Wärmedehuüngs&*

  verhältnisse an den Brennztäben und damit Verbiguxgen an

  denselben hervorgerufen werden können..

  .

  Die Halterung jedes Brennstabes 4- innerhalbsit..aicha-5

  wird dabei besorgt durch zwei starre Anschläge,-12 SO'Vie zwei''

  elastche Abstandsfahnen 1:. Über: dass gesamte Raster des Ab-

  standshaltergtters gesehen ist es dabei zweckcdäBig, die.festen

  und elastischer. Hal.terungselemente 12 und 13 vorn Masche.zu

  Masche an immer wieder anderen Seitenflächen anzuordnen, damit` keine bevorzugte starre Anschlagrichtung der Brennstäbe vorhanden ist, die unter Umständen zu einer einseitigen Verbiegung des ganzen Brennelementes führen könnte; Diese Anordnung wird beispiels=weise dadurch erreicht, de.0 gemäß Figur ? die Abetande= elemente an einem Steg 1 von Maschenseite zu Masdheneeite, ; siehe auch die Seitenansicht dieses Steges, nach der einen oder anderen Seite vorstehen.
• Durch die je "uerschnitteebene der Maschen auftretenden ört- lichen Verengungen und Erweiterungen des Strömungskanals ent- stehen zudem zwischen benachbarten Maschen kleine.Drückunterschiede, die den Kühlmittelaustausch begUn®tigen. Wie auch in Figur 4 in größerem Maßstab ereichtlich ist, ist jedes'Stegband 1 mit einer Anzahl von Schlitzen Tvereehen, an denen sie, wie vorbeschriebenineinander gesteckt Bind. Außerdem 'befinden sich an diesem Band im-ganzen etwa traperförmige . Abstandsfahnen 13, die den Stegrlächen zwischen je zwei Sehlit- zen 7 zugeordnet sind. In dienen Stegfläehen selbst, die je eine Seite einer Masche des Stegraeters zunäehst eine ovale Ausbeulung 12 eingeformt. Dernach werden etwa auf einer Diagonale der Stegfläche zwei Durchbrechungen 14 ange- bracht, so daß die vörbliebene Ausbeulung die Gestalt eines Blechbandes annimmt, das an seiner echmalsten Stellt an dem zu halternden Brennstab 4 anliegt. Diese Durchbrechunaen 14 haben dabei nicht nur den Zweck, die Bertihrungestelle selbst mitzukühlen, sondern auch einen guten Kühlmittelauatausch

  zwischen benachbarten Maschen des Stegrasters zu ermöglichen.

  Die Erstreckungsrichtungen derartiger Ausbeulungen und der

  . Ausbiegung der zugehörigen Abstandshalterfahne sind dabei-

  gegensätzlich, siehe siehe- Figur 5. .

  Diese stellt einen Schnitt entlang der LinieyV-V von Figur Q

  und Figur 4 dar. Es ist hier zunächst auf eine ovale Auebeu-

  Jung 16 $m Fuße der Abwinkelung hinzuweisen, die zur Verstei-

  fung dieser Abetandshalterl'ahne,dient. Am äußeren Ende ist

  diese Fahne mit einer Wölbung 17 versehen, mit der sie @an den .

  zu halternden Brennstab 4. anliegt. Länge der Symmetrielinie

  ist gemäß Fiä@ar « und Figur 2 eine ovale Durchbrechuxsg 15

  angeordnet, die wiederum der besseren Kühlung des Brennstabes'- -

  sowie auch zur Verringerung der Strukturmasse des ganzen Ab-

  standshaltergebildes dient. Aus Figur -5 ist anschließend an

  die Ausbeulung 16 eir. gerader Verlauf 18 der Abstandshalter#

  fahne-zu ersehen.. Dieser federt praktisch nicht und ist zur

  iv'ermedung eines Grates mit einer. Umdrückcug der beiden seit-

  lichen Kanten versehen. Dies bedeutet, daß die Veratsgunge-.

  ausbeulung 16 .sowie dienen Teil 18 der Abetaxudahalt'erfahae ' 13

  eine große _Gesamteteifigket besitzen und b*i einer:ttl-@. *fA'

  grollen: seitlichen Verbiegung des Bremstabe®,. der dann .aeobl.d*a

  elastischen Teil dieser Fahne mit seinem Anabhlag 1?,naoh der

  Seite wegdrückt; als starrer Anschlag rangieren. Damit wird

  ein Vaxi:..u:n der seitlichen. Verbiegung j-edee einzelnen Brenn-

  states. festgelegt. .

  Als Material für diese . Abstandshalterelerente kommen-wie auch'

  für andere dieser.; Zweck dienenden Konstruktioneteilet wie sie

  aus dem 6tand der Technik her bekannt sind, u.a. Fe=, N-begle## ";

  rungen infrage. Die Wahl dieser Werkstoffe hängt dabei im

  wesentlichen von der jeweiligen ßeaktorkonz®ption, von den

  Kühlmitteltenperatureri usw. ab. .

  Zusammenfassend kann gesagt werden, da9 Abstandehaltwt ge#-,

  der Erfindung aus einem an eidh .bekannten gtograeter beatfhent.

  dem aber Starre und federnde abstandshaltendes Elementee@

  ordnet sind. Weiterhin sind diese beiden grundsätzlich-unter-

  schiedlicher.. Elemente über die gesamte Zahl der Abetaehalter-

  naschen jeweils an anderen Maschenseiten angebracht' so dat3

  sich über das gesamte Brennelement gesehen$ keine Vorsug@-

  richturig der fester. Anschläge ergibt. Die Öffnungen in`den

  1

  Maschenseiten und in den-federnden Abstandehalterfahnen sorgen

  nicht xur für eine verbesserte Kühlung der Berührungsetellgn

  zwischen den starren und: federnden Abetandshaltereletssxiten ünd

  den Erennvtäben, sondern euch .für einen Kühlmittelaustausoh

  zwischen benachbarten Strömungskanälen und damit eine bessert

  Durchmiscnung oder auch Verwirbelung des

  Durch

  die besondere Formgebung der federnden Abetandahalterelemente

  13,9 die in ihrem Fußteil Vereteigungeelemente enthalten, Wird

  die Verbiegung des gehalterten Brennstabes auf ein Maximum

  beschränkt, so dafl die. zu fordernden Kühlungsverhältnisse 'auch

  in solchen Fellen mit dieherheit aufrecht erhalten bleiben.

  Abschließend sei erwähnt* daß es sich in allen Fällen um

  .eine punktförmige BerUhrung zwischen Brennetab und abstand*-

  haltenden Elementen handelt - was aus den Figuren leicht zu

  ersehen ist - so daß auch von' dieser Seite her für ein gerimget-

  mögliches Maß der Behinderung des-Wärmeabflusses gesorgt ist.

  Selbstverständlich können diese Prinz@ipien@der Abstandshal-

  teruizg .von Brennstäben auch in abgewandelter könetruktiver

  AusfUhrungeform verwirklicht werden, ohne den Rahmen der vor-

  liegenden Erfindung zu verlassen. .

Claims (1)

1. Yätentansprüche 1. Abstandshal-ter für Kernreaktor-Brennelemente in Stegraster- v anordnung und federnden, an den Brennstäben anliegenden Ab- standsfahnen, dadurch gekennzeichnet, daB,sichr''die Abstandes' fahnen in an sich bekannter Weise vom Stegraster nach außen, erstrecken, daß die Stege innerhalb des Rasters zur Anlage an 'den umfaßten Brennstäben ausgebeultlsind, daß jeder Brennstab von je zwei Fahnen undzwei Ausbeulungen gehaltert ist und daß alle Steg- und Fahnenteile in unmittelbarer Mähe der rührungspunkte mit-den Brennstäben zur Verbeeaerung der ZUh# lungsverhältnisse durchbrochen sind. 2. Abstandshalter nach Anspruch 1, dadurch geksnilseiehnet, 8a8 die Abstandsfahnen als Teile der einzelnen Ranterntege ib- wechselnd nach beiden Seiten abgewinkelt sind und in sich zudem so gebogen sind, dafl sie beim Überschreiten einer gewiesen Brennstabverbiegung und damit auch Verbiegung der Abetondi- fahne als nahezu starrer Anschlag wirken.. 3. Abstandshalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekannzeichnet,@ --daß=de als Anschläg wirkenden Teile der Abetandefahnen mit einer lefü°hten Umdrückung der Kanten versehen sind. 4. Abstandshalter nach Anspruch 1: , dadurch gekennzeichnet, aafl die J@usbeulung mit dem flachen Rastersteg eine ovale Verfor- mungslinie bildet und in diagonaler Zuordnung zwei große Durchbrechungen derart vorgesehen sind, daß zur Anlage am Brennstab nur ein schmaler Steg an der. tiefsten Stelle 4er Ausbeulung verbleibt. - - - ' 5. Abstandshalter nach Anspruch@1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der federnde. Teil der i,.bstand fahnen mit einem $ymmetrf- sehen Langloch ,ersehen ist, das bis@zur Berührung$wülbung am 4ugeren 3nde der Pahne. reicht.