DE1589563A1 - Vorrichtung zum Festlegen plattenfoermiger Brennstoffelemente fuer Kernreaktoren - Google Patents

Description

Patentanwälte Dlpl.-ing. R.ßeofzu. Dipl.-Ing. Lemprechl 1589563

München 22, Stelnsdorfstf. 10 iwwwv

410-12.035P(12.036H) 10.1.196?

Commissariat a. !'Energie Atomique, P ar i s (Frankreich)

Vorrichtung zum Pestlegen plattenförmiger Brennstoffelemente für Kernreaktoren

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum !Festlegen plattenförmiger Brennstoffelemente für Kernreaktoren in stabförmigen, eine Mehrzahl von Brennstoffplatten jeweils an zwei gegenüberliegenden Seiten umgreifenden Halterungen mittels partieller Eindrückung des Halterungsmaterials»

Es sind Brennstoffelemente für Kernreaktoren bekannt, bei denen das spaltbare Material von rechteckigen Platten großer Jj'änge und geringer Wandstärke schalenförmig umschlossen wird. Diese Elemente kommen im Reaktor meist in der Form in Einsatz, daß eine Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten Platten in einem .gemeinsamen Rahmen sitzt, der gleichzeitig die Auf—, rechterhaltung eines konstanten Abstandes zwischen den Platten •gewährleistet, in dem ein Kühlmittel strömen kann<> Der Rahmen ist mit parallelen Nuten versehen, in die die Enden der Platten eingeschoben sind. TJm zu verhindern, daß die Platten Während des Betriebes im Reaktor zu Schwingungen angeregt werden, hat es sich als erforderlich erwiesen, die Platten in den Nuten

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durch teilweise Verdrängung des Materials des Rahmens festzulegen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Festlegen solcher plattenförmiger Brennstoffelemente in den Halterungen des Rahmens durch eine einfache, leicht handzuhabende und leistungsfähige Vorrichtung zu erleichtern.

Erfindungsgeraäß wird diese Aufgabe gelöst durch den Aufbau der Vorrichtung aus drei miteinander verkoppelten und. gemeinsam ein Rechteck von den Abstand der Halterungen voneinander geringfügig unterschreitender Höhe bildenden Bauteilen von den Zwischenraum zwischen benachbarten Brennstoffplatten geringfügig unterschreitender Dicke, von denen das erste mindestens so lang ist wie die Brennstoffplatten und eine Ausnehmung besitzt, das zweite die 3?orm eines in die Ausnehmung des ersten Bauteiles passenden und teilweise um seine eigene Achse drehbaren Exzenters mit einem zum Fluchten mit einer ersten Längsseite des ersten Bauteils zu bringenden und einen darüber vorspringenden Sporn tragenden Ansatz und mit einem über eine zu der ersten Längsseite parallele zweite Längsseite des ersten Bauteils hinausragenden, hakenförmigen Vorsprung aufweist und das.dritte ein auf der zweiten Längsseite des ersten Bauteils gleitender und an einem Ende mit einem mit dem Vorsprung des

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zweiten Bauteils in Eingriff stehenden Haken versehener Flach Btab X3t.

Die Verschiebung des dritten Bauteils gegenüber dea ersten und damit die Verdrehung des Exzenters erfolgt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in der Weise, daß das zweite finde des Flachstabes mit einer Kurbel verkoppelt ist, deren Drehachse durch eine Bohrung in dem ersten Bauteil verlauft. Von Vorteil ist es dabei weiter, die Verkopplung zwischen der Kurbel und dem dritten Bauteil bzw» zwischen der Kurbel und dein ersten Bauteil in der Weise vorzunehmen, daß ill dem ersten und in den dritten Bauteil eine Mehrzahl jeweils auf einer Geraden liegender Bohrungen angeordnet sind, die im ersten Bauteil als Lager für die Drehachse der Kurbel und im dritten Bauteil ale Führung für ein Koppelglied zwischen der Kurbel und dem dritten Bauteil dienen.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das erste -Bauteil mit einem feststehenden Sporn versehen ist, der dem Sp^ra an dem Exzenter gegenüberliegt und gleichzeitig su einer Verdrängung von Halterungsma-terial Verwendung finden kann. Um die einzelnen Bauteile, zusammenzuhalten, solange sie noch nicht zwischen Brennstoffplatten eingeschoben sind, erweist sich die Verwendung einer Gabel als vorteilhaft, deren Wangen in Länge und Abstand so bemessen sind, daß sie die drei Bauteile zu übergreifen und zusammenzuhalten vermögen.

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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung näher beschrieben, das die Erfindung jedoch lediglich erläutern und in keiner Weise einschränken soll. Dabei ist in der Zeichnung:

Fig. 1 ein Querschnitt durch ein aus mehreren Brennst off plat ten aufgebautes Brennstoffelement;

Fig· 2 eine p<=jgpektivische Ansicht des einen Endes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung}

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in ihrer Gesamtheit, die durch eine Gabel zusammengehalten ist}

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht eines in Fig. 3 durch den Buchstaben A bezeichneten Details}

Fig. 5 ein Querschnitt durch einen Sporn, der eine MaterialVerdrängung zwischen zwei Brennstoffplatten eines Brennstoffelementes durchzuführen gestattet} und

Fig. 6 eine Abwandlung des in der Fig. 5 gezeigten Sporns, bei der dieser aus dem Zentrum verschoben ist, um die Einfassung einer einzelnen Brennstoffplatte zu ermöglichen.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, "besteht das Brennstoffelement aus einer Anzahl von rechteckigen Platten 1 größer

länge und ziemlich geringer Wandstärke, zwischen denen der eigentliche Kernbrennstoff 3 eingeschlossen ist·

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Die Platten 1 sind parallel zueinander angeordnet und ■bilden eine Gesamtheit, bei der zwischen benachbarten Platten jeweils ein schmaler Zwischenraum 5 verbleibt, in dem ein Kühlmittel strömen kann.

Um den Abstand 5 zwischen den Platten 1 konstant zu halten, werden diese an ihren Längsseiten 7 beidseitig und auf ihrer gesamten länge von Halterungen 9 und 10 umfaßt, die mit Nuten 13 versehen sind, die die Plattenenden umgreifen« Die Breite der Nuten 13 ist so bemessen, daß eine leichte und mühelose * Montage der Platten möglich wird, ohne daß ein Druck auf die Platten ausgeübt wird. Bei einer solchen Zusammenstellung eines Brennstoffelementes besteht der Nachteil, daß die Platten 1 während des Betriebes im Reaktor in Schwingung geraten können. Zur Abhilfe werden die Platten 1 in ihren Nuten 13 in der -Weise gefaßt, daß das Material der Halterungen 9 und 11 auf beiden Seiten der Längsseiten 7 der Platten 1 zusammengedrückt wird.

Wie man ams Fig. 2 ersieht, weist die Vorrichtung zur Festlegung der Platten ein erstes Bauteil 15 auf, dessen Länge mindestens gleich der eines Brennstoffelementes, das gefaßt werden soll, ist. Das Bauteil 15 ist eine Platte, deren Dicke geri fügig unter der Größe des Abstandes 5 liegt, der zwischen zwei benachbarten Platten 1 vorhanden ist. An einem Ende des

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Bauteils 15 ist eine Ausnehmung 17 eingearbeitet, die die Unterbringung eines zweiten entsprechend geformten Bauteiles gestattet, das die Gestalt eines Exzenters besitzt, der eine partielle Drehbewegung um seine eigene Achse auszuführen vermag,

Bin Ansatz 21 des Exzenters 19 kann mit einer Längsseite des ersten Bauteils zum Fluchten gebracht werden und trägt einen Sporn 25, der über diese Längsseite hinaussteht. Dieser Sp'.rn dient, wie sich gleich zeigen wird, als das eigentliche Werkzeug zum Festlegen der Brennstoffplatten 1.

Die Drehbewegung des Exzenters 19 um seine Achse wird durch ein drittes Bauteil 27 gesteuert, das die Form eines Flachstabes besitzt und mit dem ersten Bauteil längs einer Schmalseite 29 in Berührung steht, auf der es entlangzugleiten vermagβ

Das eine Ende dieses dritten Bauteiles 27 ist in der Weise bearbeitet, daß es einen Haken 31 bildet, der sich um einen hakenförmigen Vorsprung 33 des Exzenters 19 herumlegt, der aus dem Exzenter durch eine Ausnehmung 35 herausgearbeitet ist*

Wie aus Fig. 3 ersichtlich Ist, bilden die drei Bauteile 15j 19 und 27 zusammen ein Rechteck, dessen Breite um ein Geringes kleiner ist, als der Abstand zwischen den mit den

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Nuten 13 versehenen Halterungen 9Und 11 und dessen länge mindestens die Länge eines Brennstoffelementes erreicht. Alle drei Bauteile haben die gleiche Dicke.

Mit Vorteil kann man gegenüber dem ersten Sporn 25 einen zweiten Sporn 37 (Fig.-4) anbringen, so daß man einen beweglichen Sporn 25 und einen feststehenden Sporn 37 hat, die beide zu einer Verdrängung von Material der Halterungen 9 und 11 benutzt werden können.

Die Handhabung der Vorrichtung geschieht mit Hilfe einer Kurbel 39, deren eines Ende eine Gabel 41 bildet, in deren Innerem die beiden Bauteile 15 und 27 mit ihren Längsseiten aneinander anliegen. Der Arm der Kurbel 39 liegt den beiden Spornen 25 und 37 gegenüber und ist mittels einer Achse 43/ die an den ersten Bauteil 15 befestigt ist, angelenkt. Das "die Drehung des Exzenters 19 steuernde Bauteil 27 besitzt eine Achse 45, deren beide Enden die Gabel 41 in Langlöchern 47 durchqueren, die eine für die Handhabung hinreichende Verschiebung zulassen.

Bei einer bevorzugten und vorteilhaften Ausführungeform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die beiden Achsen 43 und 45 beweglich und können leicht entfernt werden. In diesem Falle sind in den Bauteilen 15 und 27.jeweils eine Reihe von

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identischen Bohrungen, wie 49 und 51 angeordnet, die jeweils auf einer zu den Längsseiten der Bauteile parallelen Geraden liegen und die Einstellung des Kurbelhebels 39 auf Zwischenstellungen zulassen· Auf diese Weise kann man auch Brennstoffelemente sehr großer Länge ohne Schwierigkeit festlegen.

Wie man sieht, werden die drei Bauteile durch die Brennst off platten zusammengehalten, zwischen denen sie gleiten« In manchen Fällen, nämlich dann, wenn die Platten 1 kürzer sind als die Halterungen 9 und 11, ist es schwierig, die drei Bauteile in richtiger Weise zusammenzuhalten. Zur Erleichterung, kann man in diesem Falle die drei Bauteile vor ihrer Einführung zwischen die Brennstoffplatten durch eine Gabel 53 besonderer Form zusammenhalten. Die Gabel 53 hat etwa die Form eines Steigbügels 55/auf dessen einer Seite Wangen 57» die länger sind und in ihrer Breite etwa der Zusammenfassung der drei Bauteile entsprechen, ein Zusammenhalten der nicht von den Brennstoffplatten umschlossenen Teile der Vorrichtung gestatten.

Die Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung geschieht in der folgenden Weise: Durch die in der oben angegebenen Weise aufgeschobene Gabel 53 zusammengehalten, werden die drei Bauteile 15, 19 und 27 zwischen die Platten 1 eingeschoben· Sobald die drei Bauteile genügenden Zusammenhalt

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haben, zieht man die Gabel 53 zurück und schiebt sie an das Ende des Aufbaues. Hat dann der Kurbelhebel 39 die in Pig. 3 dargestellte Stellung eingenommen, so genügt es, auf ihn einen Zug auszuüben, damit sich der Sporn 25 des Exzenters 19 mit Gewalt, beispielsweise an die Halterung 9 anlegt, und Material dieser Halterung verdrängt und in Richtung auf die anstoßenden Platten 1 staucht (Fig. 5)°

In gleicher Weise kann man, wie aus Pig. 6 zu ersehen ist, den Sporn 25 exzentrisch anbringen, so daß er näher an der Platte 1a als an der Platte 1b liegt und auf diese Weise allein die Platte 1a in der Halterung 9 festgelegt wird.

Sobald die Vorrichtung eine bestimmte Länge zurückgelegt hat, empfiehlt es sich, den Angriffspunkt für den Kurbelhebel 39 zu wechseln und ihn so nahe wie möglich an die Brennstoffplatteten heranzubringen« Mit dieser Vorsichtsmaßregel wird ein Knicken des HauptStücks vermieden, das angesichts dessen geringer Dicke möglich wäre.

Sobald die Festlegung auf einer Seite beendet ist, führt man die Vorrichtung zurück, um die Festlegung auf der gegenüberliegenden Seite vorzunehmen« Bei Verwendung einer Vorrichtung mit zwei Spornen 25 und 37 ist die Vornahme dieses Manövers wohlverstanden nicht unbedingt erforderlich, wenn sich auch trotz allem in der Praxis gezeigt hat, daß eine Festlegung mit Hilfe des Spornes 25 des Exzenters 19 beaser wirkt als eine solche mit Hilfe des festen Spornes 37 an dem ersten Bau«

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Claims (4)

- .10 Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Festlegen plattenförmiger Brennstoffelemente für Kernreaktoren in stabförmigen, eine Mehrzahl von Brennstoffplatten Jeweils an zwei gegenüberliegenden Seiten umgreifenden Halterungen mittels partieller Eindrückung dea Halterungsmaterials, gekennzeichnet durch drei miteinander verkoppelte und gemeinsam ein Rechteck von den Abstand der Halterungen (9 und 11) voneinander geringfügig unterschreitender Höhe bildende Bauteile (15,19 und 27) von den Zwischenraum (5) zwischen benachbarten Brennstoffplatten (1,3) geringfügig unterschreitender Dicke, von denen das erste (15) mindestens so lang ist wie die Brennstoffplatten und eine Ausnehmung (17) besitzt, das zweite (19) die Form eines in die Ausnehmung (17) des ersten Bauteils (15) passenden und teilweise um seine eigene Achse drehbaren Exzenters mit einem zum Fluchten mit einer ersten Längsseite (23) des ersten Bauteils (10) zu bringenden und einen darüber vorspringenden Sporn (25) tragenden Ansatz (21) und mit einein über eine zu der ersten Längsseite (2.3) parallele zweite Längsseite (29) des ersten Bauteils (15) hinausragenden, hakenförmigen Vorsprung (33) aufweist und das dritte (27) ein auf der zweiten Längsseite (29) des ersten Bauteils (15) gleitender und an einem Ende mit einem mit dem Vorsprung (33) des zweiten Bauteils (19) in Eingriff stehenden Haken (31) versehener Flachstab ist·

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2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende des Flachstabes (27) mit einer Kurbel (39) verkoppelt ist, deren Drehachse (43) durch eine Bohrung (49) in dem ersten Bauteil (15) verläuft.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten (15) und in dem dritten (27) Bauteil eine Mehrzahl jeweils auf einer Geraden liegender Bohrungen (49 bzw. 51) angeordnet sind, die im ersten Bauteil als lager für die Drehachse (43) der Kurbel (39) und im dritten Bauteil als Führung für ein Koppelglied (45) zwischen der Kurbel (39) und dem dritten Bauteil (27) dienen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß, das erste Bauteil (15) mit einem feststehenden Sporn (37) versehen ist, der dem Sporn (25) an dem Exzenter (19) gegenüberliegt.

5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4; gekennzeictaBt durch eine Gabel (53), deren Wangen (57) in Länge und Abstand so bemessen sind, daß sie die drei Bauteile (15»19 und 27) zu übergreifen und zusammenzuhalten vermögen·

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