DE1589867C3 - Brennstoffstabbündel für Kernreaktoren - Google Patents

Description

stoff stabbündeln mit Kernreaktoren einen neuartigen vorteilhaften Aufbau zu erreichen, bei dem sich insbesondere die für die Abstandshalterung herangezogenen Stäbe nicht gegeneinander verdrehen können und trotzdem die obere Gitterplatte im Bedarfsfalle für Wartungszwecke und für den Austausch von Stäben leicht gelöst und anschließend wieder auf einfache Weise befestigt werden kann.

Diese Aufgaben werden bei einem Brennstoffstabbündel für Kernreaktoren mit einer Vielzahl von Brennstoffstäben und ersten und zweiten Gitterplatten jeweils an den- Enden des Bündels, mit denen die Brennstoff stäbe in einer vorgegebenen geometrischen.; Ordnung gehalten werden, wobei mindestens ein Paar dieser Stäbe durch eine Verriegelungsvorrichtung zur Verhinderung der Drehbewegung der Stäbe miteinander verbunden sind und Mittel zur Befestigung der Gitterplatten an diesem Stabpaar vorgesehen sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verriegelungsvorrichtung erste und zweite Ringe, die ad durch einen Längsteil verbunden sind, umfaßt, und der erste Ring den ersten Stab des Paares umgibt und einen radial nach innen gerichteten Vorsprung besitzt, der in eine Öffnung des ersten Stabes eingreift und der zweite Ring den anderen Stab des Paares umgibt und einen radial nach innen gerichteten Vorsprung besitzt, der in die Öffnung des anderen Stabes eingreift.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Brennstoffstabbündels sind die von der Verriegelungsvorrichtung miteinander verbundenen Enden des Paares von Brennstäben zur Aufnahme von Sicherungsmuttern eingerichtet und jeder der beiden Ringe weist Verlängerungsteile auf, die mit den Sicherungsmuttern in Eingriff kommen und diese in ihrer Lage festhalten können. In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen weisen die zu einem Paar zusammengefaßten beiden Stäbe an beiden Enden Endstopfen auf, die mit den jeweiligen. Gitterplatten in Verbindung stehen, und es ist eine Vorrichtung zur Befestigung an den Gitterplatte!! vorgesehen. Vorteilhafterweise können dabei die unteren Endstopf en der Brennstäbe in die unteren Gitterplatten eingeschraubt sein und die Vorrichtung zur Befestigung an der oberen Gitterplatte umfaßt die Sicherungsschrauben. :

Die Beibehaltung der Möglichkeit der leichten Lösung der Sicherungsschrauben und des einfachen^: Auswechselns von Stäben des Brennstoffstabbündeis wird dadurch erreicht, daß die für das Zusammenspannen des Bündels verwendeten Stäbe während des Betriebs auf einfache Weise durch eine leicht zu lösende Verriegelungsvorrichtung gegen Verdrehung um ihre Längsachse und damit gegen eine Lockerung ihrer Verschraubung mit den Gitterplatten bzw. den Sicherungsmuttern eindeutig abgesichert sind: Diese Verriegelungsvorrichtungen' können in einer weiteren Ausgestaltung noch' dazu verwendet werden^: die \ Sicherungsschrauben ebenfalls auf eine solche Weise gegen Lockern während des Betriebs zu sichern, daß der Eingriff der hierzu verwendeten Verlängerungsteile; der; Verriegelungsvorrichtung mit den Sicherungsmuttern bei Bedarf leicht gelöst werden kann.¹ ί Im folgenden soll die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden.^{: :}

^; F i g. 1 ist eine' perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Brennstoffstabbündeis, das teilweise im Schnitt gezeigt ist;- ' r - · :'■;-;=■:) ^Fig. 2 ist ein vergrößerter Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Brennstoffstabbündel entlang der Linie 3-3 aus Fig. 3;

F i g. 3 ist eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Brennstoffstabbündel. Der Schnitt ist entlang der Linie 4-4 aus F i g. 2 gelegt;

F i g. 4 ist eine vergrößerte, teilweise im Schnitt gezeigte Ansicht eines herausnehmbaren Brennstoffstabes des erfindungsgemäßen Brennstoffstabbündeis;

Fig. 5 ist eine vergrößerte, teilweise im Schnitt gezeigte Ansicht eines anderen, herausnehmbaren Brennstoffstabes;

F i g. 6 ist eine vergrößerte Draufsicht auf die Verriegelungsvorrichtung für die abnehmbare obere Gitterplatte, die am besten aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich ist;

F i g. 7 ist eine Seitenansicht der Verriegelungsvorrichtung nach der F i g. 6.

In der F i g. 1 ist das erfindungsgemäße Brennstoffstabbündel mit herausnehmbaren Brennstoffstäben dargestellt. Das Brennstoffstabbündel 20 besteht aus einer an den Enden offenen rohrähnlichen Hülle 62, aus Brennstoffstäben 64, der unteren Gitterplatte 25, der oberen Gitterplatte 68 und Abstandsstücken 70 für die Brennstoffstäbe. Die Brennstoffstäbe 64 gehen durch die Abstandsstücke 70 hindurch, die sich an die Innenwand des rohrförmigen Brennstoffkastens 62 anlehnen und die Brennstoff stäbe in einem gewissen Abstand haltern. Diese Abstandsstücke der Brennstoffstäbe sind entlang dem Brennstoffbündel in vorgegebenen Abständen angeordnet, die beispielsweise 35 bis 40 cm betragen können.

Jeder Brennstoffstab 64 weist eine lange Hülse auf, die spaltbares Material enthält. Die unteren Enden der Brennstoffstäbe sind auf die untere Gitterplatte 25 aufgesetzt und passen in Aufnahmeöffnungen 72 hinein, die in der Gitterplatte vorgesehen sind. Weiterhin ist die untere Gitterplatte mit öffnungen 74 versehen, die neben den Aufnahmeöffnungen 72 liegen und direkt mit der unteren Einlaßöffnung 76 in Verbindung stehen.

In den F i g. 2 bis 7 sind die verschiedenen Einzelheiten der abnehmbaren oberen Gitterplatte und der Brennstoff stäbe dargestellt, die aus dem erfindungsgemäßen Brennstoff stabbündel herausgenommen werden können. Die F i g. 2 und 3 zeigen, daß die abnehmbare obere Gitterplatte 68 des Brennstoffstabbündeis vier.-VerriegeIungen 79 hat (die im Detail in Fig.6 und7 gezeigt sind). Jede dieser Verriegelungen ist mit zwei Verbindungsstäben 64' verbunden. Außerdem weist das erfinduhgsgemäße Brennstoffbündel zwei ' Grundtypen von herausnehmbaren Brennstoff stäben auf, nämlich die Verbindungsstäbe 64' (s. Fig.5) und die Brennstoffstäbe 64 (s. Fig.4). Die oberen und die unteren Gitterplatten werden von den Verbindungsstäben 64' zusammengehalten. Zwischen den oberen und den unteren Gitterplatten sind die Brennstoff stäbe 64 angeordnet. Beide Arten von Brennstoff stäben haben untere Endstopfen. Die unteren Eridstopfen sind so ausgebildet, daß die Brennstoffstäbeauf und ab bewegt werden , können,' ohne daß. sich' die Endstopfen in den Abstandsstücken 70 verfangen.'Die unteren. Endstopf en 80 der Verbindungsstäbe 64' sind mit Gewinden ver- _ sehen/wogegen die; unteren Endstopfen 82 der Brennstoffstäbe 64 kein^; Gewinde haben. Außerdem sind die oberen Endstopf en 84 der Verbindungsstäbe 64' oben so ausgebildet, daß sie die abnehmbare Verriegelungsvorrichtuhg 79, Sicherungsmuttern

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und ein Werkzeug zum Herausnehmen der Brenn- Der konische Abschnitt 96 paßt in den konischen stoffstäbe (nicht gezeigt) aufnehmen können. Die Teil 94 der Aufnahmeöffnung 72, so daß der Brennoberen Endstopfen 88 der Brennstoffstäbe 64 dage- Stoffstab in der radialen Richtung>und in der Längsgen passen in Öffnungen 90 in der oberen Gitter- richtung festgelegt ist. Die Neigung des konischen platte, hinein und sind an Werkzeuge zum Heraus- 5 Abschnittes erleichtert die Führung des Brennstoffnehmen dieser Brennstoffstäbe angepaßt. Stabes, während er in das Brennstoffbündel einge-

Die unteren Endstopfen 82 der Brennstoffstäbe 64 setzt wird.

passen in Aufnahmeöffnungen 72. Das obere Ende Eine Hauptschwierigkeit bei der Konstruktion 94 einer jeden Aufnahmeöffnung 72 ist an der In- eines herausnehmbaren Brennstoffstabes liegt darin, nenseite der unteren Gitterplatte abgeschrägt, so daß io daß sich der Brennstoffstab während des Einsetzens der konische Teil 96 des unteren Endstopfens 82 in in das Brennstoffstabbündel oder des Herausnehdie Aufnahmeöffnung hineinpaßt. Die unteren End- mens aus dem Brennstoffstabbündel nicht in den Abstopfen 80 der Verbindungsstäbe 64' haben Gewinde Standshaltern 70 mechanisch verfangen darf. Dieses 98, die in die Aufnahmeöffnungen 72' mit Innenge- Verfangen tritt insbesondere auf, wenn der Abwinde hineingeschraubt werden können. Die Aufnah- 15 Standshalter Kleinteile aufweist, wie beispielsweise meöffnungen 72' sind auch an der Innenseite abge- Gitterdrähte oder metallische Vorsprünge, die sich in schrägt, so daß der konische Teil 100 des unteren der umlaufenden Einkerbung 126 des unteren End-Endstopfens 80 in die Aufnahmeöffnung hineinpaßt. Stopfens verfangen können, wie es am besten in

Nun soll auf die Fig.4 Bezug genommen werden. Fig.4 gezeigt ist. Die umlaufende Einkerbung 126

Der Brennstoffstab 64 weist eine langgestreckte zy- 20 ist jedoch erwünscht, da sie verhindert, daß während

lindrische Hülse 102 auf, die aus verschiedenen des Verschweißen übermäßige Wärme von dem

Werkstoffen hergestellt sein kann;.Zirkon.wird je- Bund 116 abgeleitet wird. Man hat festgestellt, daß

doch wegen seines niedrigen Neutroneneinfangquer- die zylindrische Oberfläche 134, die sich longitudinal

schnittes bevorzugt. Das obere und das untere Ende erstreckt, die seitliche Bewegung des herausnehmba-

des Brennstoff stabs sind durch den oberen Endstop- 25 ren Brennstoffstabes ausrichtet und dämpft, wenn er

fen 88 und den unteren Endstopfen 82 verschlossen, durch die Abstandshalter geführt wird, so daß Klein-

die vorzugsweise ebenfalls aus Zirkon bestehen. teile des Abstandshalters sich nicht in der umlaufen-

Die Fig.4 zeigt, daß der untere Endstopfen 82 den Einkerbung 126 verfangen. Die Länge (L) der einen zylindrischen Bund 116 aufweist, dessen zylindrischen Oberfläche 134 beträgt vorzugsweise Durchmesser annähernd gleich dem Außendurch- 30 annähernd 2,54 mm. Durch eine größere Länge (L) messer der Hülse 102 ist, sowie einen Endabschnitt werden die Ausrichtungs- und Dämpfungseigenschaf-118, der sich in die Hülse 102 hineinerstreckt. Der ten der zylindrischen Oberfläche 134 nicht verrin-Endabschnitt 118 ist massiv, er weist eine konische gert; sie können im Gegenteil sogar geringfügig ver-Außenflache 120 auf, sowie eine flache Innenfläche bessert werden. Eine Verbesserung wäre darauf zu-122, auf die sich die unterste Brennstoff pille abstützt. 35 rückzuführen, daß für die Ausrichtung und Dämp-Ein abgeschrägtes Ringvolumen 124 wird zwischen fung des herausnehmbaren Brennstoffstabes mehr der konischen Außenfläche 120 und der Innenwand Zeit und eine längere Strecke zur Verfügung stehen, der Hülse 102 gebildet. Zwischen der Außenfläche während er in das Abstandsstück eingeführt wird. 128 des zylindrischen Bundes 116 und dem koni- Wenn die Länge (L) jedoch wesentlich verringert sehen Abschnitt 130 wird eine umlaufende Einker- 40 wird, ist es weniger wahrscheinlich, daß die seitliche bung 126 gebildet. Der vorzugsweise zylindrische Bewegung des Brennstoffstabes bei Einführung in Bund 116 umfaßt einen Teil des Schweißwerkstoffes. den Abstandshalter begrenzt oder gedämpft wird, da Zum Verschweißen werden der Bund 116 und das er dann keine Berührung mit der zylindrischen Ober-Ende der Hülse 102 auf eine Temperatur erhitzt, die fläche 134 hat. Daher können die: seitlichen · Beweüber den Schmelzpunkten dieser beiden Teile liegt. 45 gungen oder Erschütterungen des Endstopfens des Dadurch entsteht eine umlaufende Schweißnaht 132, Brennstoffstabes dazu führen, daß sich Kleinteile des die dann abgerundet wird. Ihre Aufgaben werden Abstandshalters in der umlaufenden; Kerbe 126 vernachfolgend beschrieben. Ein besonders wichtiges fangen, während der Brennstoff stab in den Abstands-Merkmal des Endstopfens 82 ist die zylindrische halter eingeführt wird. Es sei bemerkt, daß die abge-Oberflache 134, die sich in Längsrichtung erstreckt. 50 rundete Kante der umlaufenden Schweißnaht 132 ge-Die Aufgaben dieser Oberfläche 134 sollen nachfol- ringfügige Ungenauigkeiten in der_; Ausrichtung des gend beschrieben werden. -Unterhalb der zylin- Brennstoffstabes während des Einsetzens zuläßt, da drischen Oberfläche 134 erstreckt sich ein konischer der Brennstoffstab mit Hilfe der abgerundeten Kante Teil 96 nach unten, der in einen zylindrischen Ab- ausgerichtet wird, während er in den Abstandshalter schnitt 136 übergeht, an den sich wiederum eine ge- 55 eingeführt wird. In gleicher Weise werden, wenn der schoßförmig ausgebildete Nase 138 anschließt. Brennstoffstab aus dem Brennstoffstabbündel her-

Die Arbeitsweise und die^; Aufgaben des unteren ausgezogen wird, Ungenauigkeiten der Ausrichtung Endstopfens 82 sollen nun. in Verbindung mit den mit Hilfe der konisch zulaufenden Oberfläche 130 verschiedenen Figuren der Zeichnungen beschrieben berichtigt,;so daß sich der untere Endstopfen 82 werden.'Die geschoßf örmig) ausgebildete Nase 138 60 nicht in dem Abstandshalter verfängt. . ;. stellt eine kleine glatte Formdar;; die leicht in. die Der obere Endstopf en 88 weist einen zylindrischen Abstandsstücke 70 (Fig.l und 2) und in. die Auf- Bund 140'und einen Endabschnitt 142 auf, die nahmeöffnungen 72 der unteren Gitterplatte 25 ein- grundsätzlich in der gleichen Weise wie der Bund gesetzt werden kann. Die Fig. 2 zeigt am besten, daß 116 und der Endabschnitt 118 des unteren Endstopder Durchmesser des zylindrischen Abschnittes 136 65 fens 82 ausgebildet sind und die gleichen Aufgaben etwas geringer als der Durchmesser der Aufnahme- erfüllen. Auf dem Bund 140 erstreckt sich ein zylinöffnung 72 ist, so daß der zylindrische Abschnitt 136 drischer Teil 144 nach oben, der von einer Druckfein die Aufnahmeöffnung eingeführt werden kann. der 146 umgeben wird, deren Arbeitsweise nächste-

hend beschrieben werden soll. Es sei bemerkt, daß neben dem Bund 140 eine Rille 148 zur Aufnahme der untersten Windung der Druckfeder 146 vorgesehen ist. Es ist wichtig, daß die Druckfeder 146 gehaltert wird, denn sie könnte sich sonst während der Handhabung der Brennstoffstäbe lösen und in das Brennstoffbündel oder den Reaktorkern fallen. Nahe dem oberen Ende des oberen Endstopfens 88 ist ein Einschnitt 150 zwischen ;der konischen Oberfläche 152 am unteren Ende'und der oben rechtwinklig angeordneten ringförmigen Oberfläche 154 vorgesehen. Der Endstopfen 88 weistvferner eine sich in Längsrichtung erstreckende: zylindrische Oberfläche 156 auf, die annähernd den ,^gleichen Durchmesser wie der zylindrische Abschnitt 144 hat, sowie eine geschoßförmig ausgebildete: Nase 158. .·. Das Werkzeug 160 zum: Herausnehmen des Brennstoffstabes ist in unterbrochenen Linien gezeigt. Das Werkzeug weist Finger 162 auf, die durch das untere Ende einer Hülse 164 nach innen vorgespannt sind. Die Hülse 164 ist in Längsrichtung zu den Fingern 162 verschiebbar. Beim Betrieb, wird die Hülse 164 von den Fingern 162 abgezogen, so daß sie sich radial auseinanderbewegen können. Die Finger werden dann mit der geschoßförmig ausgebildeten Nase 158 zum Fluchten gebracht und über sie und die zylindrische Oberfläche 156 geschoben und an den Einschnitt 150 angelegt. Nun liegt der Anschlag 165 an der Nase 158 an; er wird so eingestellt, daß er die nach innen gerichtete Bewegung der Finger 162 begrenzt, sobald sie an dem Einschnitt 150 anliegen. Sobald die Finger 162 radial an dem Einschnitt 150 anliegen, wird die Hülse 164 über die Finger 162 gezogen, so daß die Finger radial einwärts bewegt werden und in den Einschnitt 150 eingreifen. Dadurch, daß man die Hülse 164 in der voll eingefahrenen Stellung läßt, lösen sich die Finger nicht, während der Brennstoffstab herausgenommen oder eingesetzt wird. Um die Finger 162 aus dem Einschnitt 150 zu lösen, zieht man die Hülse 164 ab und setzt die Finger 168 ein, die die Finger 162 radial auseinanderdrücken. Vorzugsweise weisen die Finger 162 und 168 konische Abschnitte 169 und 170 auf, um eine leichtere Einführung zu ermöglichen.

Die F i g. 5 zeigt einen herausnehmbaren Brennstoffstab, der als Verbindungsstab 64' ausgebildet ist. In vielen Punkten stimmt dieser herausnehmbare Verbindungsstab 64' mit dem herausnehmbaren Brennstoffstab 64 überein. Unterschiede zwischen den beiden Stäben bestehen in der Ausbildung des unteren Endstopfens 80 und des oberen Endstopfens 84. Der Hauptunterschied bei dem unteren Endstopfen 80 besteht darin, daß er mit einem Gewinde 98 versehen ist, das auf dem zylindrischen Abschnitt 172 ausgebildet ist. Außerdem ist der zylindrische Abschnitt 172 länger ausgebildet als der entsprechende zylindrische Abschnitt 136 des Endstopfens 82 des herausnehmbaren Brennstoffstabes 64. Der zylindrische Abschnitt 172 ist verlängert worden, um zu gewährleisten, daß das Gewinde 98 vollkommen in das entsprechende Gewinde in der Aufnahmeöffnung 72 eingreift, wie es am besten in der F i g. 2 gezeigt ist.

Der obere Endstopfen 84 des herausnehmbaren Verbindungsstabes 64' nach der F i g. 5 unterscheidet sich von dem herausnehmbaren Brennstoffstab nach der Fig.4 darin, daß sich der zylindrische Abschnitt 174 über die gesamte Länge des oberen Teils des oberen Endstopfens erstreckt. Außerdem ist ein Gewinde 176 zur Aufnahme der Sicherungsmuttern 86 vorgesehen, wie es in den Fig. 1,2 und3 gezeigt ist., Die Gewinde 176 dienen ferner zur Verbindung mit '■>■ Gewinden der Werkzeuge 178 zum Halten der herausnehmbaren Brennstoffstäbe. Diese Werkzeuge sind in unterbrochenen Linien dargestellt. Ein Schlitz 180 nimmt Verlängerungen 182 der Verriegelungsvorrichtung 79 auf, die in der Fig. 6 am besten dargestellt ist und nachstehend beschrieben werden soll. Die F i g. 6 und 7 zeigen die Verriegelungsvorrichtung 79 des Brennstoffstabbündels mit herausnehmbaren Brennstoffstäben. Der Verriegelungsmechanismus 79 weist Verlängerungsteile 186 auf, die von den Ringen 188 und 189 aus radial nach außen verlaufen und im Winkel von 120°'zueinander angeordnet sind. Jedes Verlängerungsteil 186 weist einen geraden Abschnitt 190 und einen gebogenen Abschnitt 192 auf, die sich von der oberen Fläche der Ringe 188 und 189 aus nach oben und nach außen erstrek-¹ ken. Die Ringe 188 und 189 sind durch einen Längsten 194 miteinander verbunden, der eine Drehung der Ringe 188 und 189 und der herausnehmbaren Verbindungsstäbe 64' verhindert.

Beim Betrieb werden die Verbindungsstäbe 64' durch die Abstandshalter 70 hindurch eingeführt, die in den F i g. 1 und 2 gezeigt sind und in die Gewindeöffnung 72' der unteren Gitterplatte 25 eingedreht, bis der konische Abschnitt 100 des unteren Endstopfens 80 in den konischen Sitz der Aufnahmeöffnung 72' der unteren Gitterplatte eingepaßt ist (s. Fig. 3). Die Verbindungsstäbe werden dann so lange gedreht, bis sich die Öffnungen 180 der oberen Endstopfen 84 der nebeneinanderliegenden Verbindungsstäbe gegenüberliegen. Dann werden die verbleibenden Brennstoffstäbe 64 durch die Abstandshalter 70 hindurch eingeführt, bis sie in die untere Gitterplatte 25 eingreifen. Als nächster Schritt wird die obere Gitterplatte über die Brennstoffstäbe gelegt, und eine verhältnismäßig geringe Vorspannung von ungefähr 2,3 kg wird gegen die Druckfedern 146 der eingebauten Brennstoffstäbe ausgeübt, wie es am besten in der F i g. 2 gezeigt ist. Nun werden die Verriegelungsvorrichtungen 79 über die Enden von jeweils zwei nebeneinanderliegenden Verbindungsstäben 64' gelegt, so daß die Vorsprünge 182 der Ringe 188 und 189 in die gegenüberliegenden Öffnungen 180 der Verbindungsstäbe 64' eingreifen. Als nächster Schritt werden die Sicherungsmuttern 86 auf die Gewinde 176 gedreht, bis sie auf den Ringen 188 und 189 der

■ Verriegelungsvorrichtungen, aufliegen. Nun werden die Verlängerungsteile 186 nach innen gedrückt, bis die geraden Teile 190 auf den flachen Flächen der Sicherungsmuttern 86 aufliegen. Der Teil 194 kann sich also nicht drehen, da er mit den benachbarten Verbindungsstäben durch die Ringe 188 und 189 verbunden ist; und jeder benachbarte Verbindungsstab kann sich nicht um den anderen drehen, da eine seitliche Bewegung der Verbindungsstäbe durch die Gitterplatten verhindert wird. Da der Teil 194 feststehend ausgebildet ist, verhindert er ein Drehen der Ringe 188 und 189; und die Vorsprünge 182, die in die Öffnungen 180 der benachbarten Verbindungsstäbe eingreifen, verhindern, daß sich die benachbar- ten Verbindungsstäbe aus der Aufnahmeöffnung 72 der unteren Gitterplatte herausdrehen. Ein Verdrehen der Sicherungsmuttern 86 wird durch die Verlängerungsteile 186 verhindert, da sie mit dem Ver-

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riegelungsmechanismus 79 ein Ganzes bilden. Auf diese Weise werden alle Teile des Brennstoffstabbündels in ihrer Stellung gesichert und können sich während der Handhabung der Brennstoffstäbe und während des Betriebes im Reaktor nicht lösen.

Um das Brennstoffstabbündel zu zerlegen oder herausnehmbare Brennstoffstäbe herauszunehmen und auszuwechseln, geht man folgendermaßen vor: zunächst wird ein (nicht gezeigtes) Werkzeug zwischen den gebogenen Teilen 192 angesetzt, um sie auseinanderzubiegen. Dann werden die Muttern 86 mit dem gleichen oder einem anderen Werkzeug entfernt. Nun werden die Verriegelungsvorrichtungen 79 abgehoben und von den benachbarten Verbindungsstäben abgenommen. Anschließend wird die obere Gitterplatte 68 abgehoben, und nun liegen die herausnehmbaren Brennstoff stäbe 64 und die herausnehmbaren Verbindungsstäbe 64' frei. Die einzelnen

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entfernbaren Stäbe und die entfernbaren Verbindungsstäbe können nun mit ,dem oben beschriebenen Werkzeug herausgenommen und ausgewechselt werden. Beim Zusammenbau des Brennstoffstabbündels geht man in umgekehrter Reihenfolge vor.

Es sei bemerkt, daß die vorliegende Erfindung in vielerlei Hinsicht von einem Fachmann abgewandelt werden kann. Beispielsweise kann die spezielle Form der unteren und oberen Endstopfen und der Verriegelungsvorrichtung abgewandelt werden, um besonderen Anforderungen zu entsprechen. Die Form der Öffnungen kann beispielsweise abgewandelt werden, um sie an anderes Werkzeug anzupassen. Außerdem kann die Anzahl der Bauteile 186 der Verriegelungsvorrichtung 79 vergrößert oder verkleinert werden, oder die Winkel, in denen sie angeordnet sind, oder ihre jeweiligen Längen können verändert werden, um besonderen Anforderungen gerecht zu werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 gend als Brennstoffstäbe bezeichnet werden. Solche Patentansprüche: Brennstoffstäbe weisen üblicherweise eine korrosionsbeständige Brennstoffhülle auf, die weder spalt-

1. Brennstoff stabbündel für Kernreaktoren mit bares noch brütbares Material enthält. Die Brenneiner Vielzahl von Brennstoffstäben und ersten 5 Stoffstäbe werden in vorgegebenen Abständen von- und zweiten Gitterplatten jeweils an den Enden einander in Gruppen angeordnet und als Brennstoffdes Bündels, mit denen die Brennstoffstäbe in stabbündel in einen Kühlmittelkanal eingesetzt. Zum einer vorgegebenen geometrischen Ordnung ge- Aufbau"des Reaktorkerns, in dem die Kettenspaltung haltert werden, wobei mindestens ein Paar dieser von selbst weiterläuft, wird eine ausreichende Anzahl Stäbe durch eine Verriegelungsvorrichtung zur io solcher Brennstoffstabbündel zusammengefaßt. Der Verhinderung der Drehbewegung der Stäbe mit- Reaktorkern wird üblicherweise in ein Reaktordruckeinander verbunden sind und; Mittel zur Befesti- gefäß eingesetzt.

gung der Gitterplatten an diesem Stabpaar vorge- Kernkraftwerke werden im allgemeinen für periosehen sind, dadurch gekennzeichnet, dische Abschaltung ausgelegt, während der der Kerndaß die Verriegelungsvorrichtung erste und 15 brennstoff ausgetauscht werden kann. Dieser Vorzweite Ringe (188, 189), die durch einen Längs- gang soll als »Nachladen« des Reaktorkerns bezeichteil (194) verbunden sind, umfaßt, und der erste net werden und besteht darin, daß der bestrahlte Ring (188) den ersten Stab (64) des Paares um- Brennstoff ganz oder teilweise durch neuen Brenngibt und einen radial nach innen gerichteten Vor- stoff ersetzt wird. Üblicherweise sieht der Nachladesprung (182) besitzt, der in eine öffnung (180) 20 plan eine Abschaltung des Reaktors für Zeiten des des ersten Stabes eingreift und der zweite Ring geringsten Netzstrombedarfes vor. Üblicherweise (189) den anderen Stab (64) des Paares umgibt werden 20 bis 25% des bestrahlten Brennstoffs aus und einen radial nach innen gerichteten Vor- dem Kern entfernt, und unbestrahlter Brennstoff sprung (182) besitzt, der in die Öffnung (180) des wird nachgeladen. Bei einem Austausch von 25 %> anderen Stabes (64) eingreift. .25 des Brennstoffs pro Jahr ist der Kern nach vierjähri-

2. Brennstoff stabbündel nach Anspruch 1, da- gem Normalbetrieb vollständig erneuert.

durch gekennzeichnet, daß die von der Verriege- Außerdem hat die bisherige Erfahrung gezeigt,

lungsvorrichtung miteinander verbundenen En- daß bestrahlte'Brennstoffbündel auch vor Ablauf ih-

den des Paares von Brennstäben zur Aufnahme rer geplanten Einsatzdauer aus dem Kern herausge-

von Sicherungsmuttern (86) eingerichtet sind und 30 nommen werden mußten. Dieses unplanmäßige Ent-

jeder der "Ringe (188, 189) Verlängerungsteile fernen der Brennstoffbündel aus dem Reaktor kann

(186) aufweist, die mit den Sicherungsmuttern in auf mechanische Beschädigung eines-oder mehrerer

Eingriff kommen und diese in ihrer Lage festhal- Brennstoffstäbe in dem Brennstoff bündel oder auf

ten können. unerwartete Änderungen der kernphysikalischen

3. Brennstoffstabbündel nach Anspruch 2, da- 35 Eigenschaften oder Erfordernisse des Brennstoffbündurch gekennzeichnet, daß die beiden Stäbe an dels oder des Reaktorkerns zurückzuführen sein. In beiden Enden Endstopfen aufweisen, die mit den solchen Fällen war es bisher üblich, das Brennstoffjeweiligen Gitterplatten in Verbindung stehen, bündel völlig neu aufarbeiten zu lassen, da es radio- und eine Vorrichtung zur Befestigung der Stäbe aktiv ist und nicht ohne weiteres abgeändert oder an den Gitterplatten vorgesehen ist. 40 ausgebessert werden kann. .

4. Brennstoffstabbündel nach Anspruch 3, da- In der belgischen Patentschrift 682191 ist ein durch gekennzeichnet, daß, die unteren Endstop- .Brennstoffstabbündel für-Kernreaktoren aus einer fen der Brennstäbe in¹ die untere Gitterplatte ein- Vielzahl von in einer vorbestimmten geometrischen geschraubt sind und die Vorrichtung zur Befesti- Ordnung angeordneten Brennstoffstäben beschriegung an der oberen Gitterplatte die Sicherungs- 45 ben, welche durch obere und-untere Gitterplatten in schrauben umfaßt. dieser Ordnung festgehalten werden. Der Zusammenhalt des gesamten Stabbündels erfolgt dadurch, daß einige der Brennstoff stäbe in die untere Gitter-

- , . . ....·...■·,.-. .■ -.. platte eingeschraubt sind und die obere Gitterplatte

^: ..... 50 abnehmbar durch auf die oberen Enden dieser Stäbe

Die Erfindung betrifft Brennstoffstabbündel für aufgeschraubte Muttern befestigt ist.
Kernreaktoren mit einer Vielzahl von Brennstoffstä- In der USA.-Patentschrift 3 182003 ist ein Brennben und ersten und zweiten Gitterplatten jeweils an stoffstabbündel beschrieben,, bei „dem„zur_ Vermeiden Enden des Bündels, mit denen die Brennstoff-. dung einer seitlichen Verschiebung der einzelnen stäbe in einer vorgegebenen geometrischen Ordnung 55 Stäbe-gegeneinander auf der Strecke zwischen den gehalten werden, wobei mindestens ein Paar dieser beiden Gitterplatten untereinander zu einem Gitter Stäbe durch eine Verriegelungsvorrichtung zur Ver- verbundene Hülsen eingefügt sind, welche die Stäbe hinderung der Drehbewegung der Stäbe miteinander des Brennstoffstabbündels federnd aufnehmen und verbunden sind und Mittel zur Befestigung der Git- gegen seitliche Lageänderung sichern. „
• terplatten an diesem Stabpaar vorgesehen sind. 60 In der deutschen Patentschrift 1045 563 wird eine

Um die Spaltreaktionen mit einer solchen Ge- Anordnung beschrieben, bei der bessere Strömungsschwindigkeit ablaufen lassen zu können, die die Er- Verhältnisse für ein Brennstoffstabbündel dadurch erzeugung verwertbarer Wärmemengen gestattet, wer- reicht werden sollen, daß unmittelbar benachbarte den heute Kernreaktoren konstruiert und betrieben, Brennstoffstäbe durch rohrförmige Verbindungsgliein denen das spaltbare Material in Brennstoffele- 65 der befestigt sind, welche die Brennstoffstäbe in menten untergebracht ist, die als Platten, Röhren Form eines Bündels zusammenhalten. Auf diese oder als Stäbe ausgebildet sind. Der Zweckmäßigkeit Weise können Gitterplatten vermieden werden,
halber sollen daher die Brennstoffelemente nachfol- Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, bei Brenn-