DE1639406A1

DE1639406A1 - Spaltstoff-Anordnung

Info

Publication number: DE1639406A1
Application number: DE19681639406
Authority: DE
Inventors: Robert Charles; Jean Dewandeleer; Jean-Paul Dievoet
Original assignee: Belge Pour L Ind Nucleaire S A
Current assignee: Belge Pour L Ind Nucleaire S A
Priority date: 1967-02-23
Filing date: 1968-02-16
Publication date: 1971-02-25
Also published as: GB1167453A; NL6801526A; BE694504A; US3567582A; FR1559126A

Description

Rudolf Busselmeier Augsburg, den ΙΛ. Februar ^958

Patentanwalt Priorität: Belgien, 23- Februar 1967

a«, /....,burs · Rehlingenstraße β Anm.Nr. : 4θ.

IW^cikontoi M ü η c h . π Nr. MS J» p_{a t}

5070/33

Patentanmeldung

Societe Beige pour I¹Industrie Nucleaire S.A.

"BELGONUCLEAI ά" 35» Rue des Colonies, Brüssel 1, Belgien

Spaltstoff-Anordnung ™

Die vorliegende Erfindung betrifft Spaltstoffanordnungen (Anordnungen von Brennelementen, auch: Gruppen von Brennelementen) für Kernreaktoren»

Bei Kernreaktoren sind den Brennstoff enthaltende Röhren normalerweise in parallelen Bündeln in der Weise angeordnet, daß Anordnungen von jeweils mehreren Brennstäben gebildet sind. m

Die Brennstäbe, die eine solche Anordnung bilden, werden mit Hilfe einer Konstruktion - etwa eines iahmens oder eines Gerüstes - zusammengehalten, welche das gesamte Bündel von Brennstäben trägt, so nämlich, daß ein Hindurchtreten der Kühlflüssigkeit möglich ist. Dieses Gerüst nmS stark und starr sein, da es die gesamten mechanischen und thermischen Beanspruchungen aufnehmen muß, die auf die Anordnung

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wirken können.

Darüberhinaus muß die verwendete bzw. notwendige Materialmenge soweit wie möglich begrenzt sein, damit ein optimales Volumen für den Brennstoff und die Kühlflüssigkeit sichergestellt ist und damit die Neutronenabsorption begrenzt wird. Der Aufbau der Konstruktion muß auch ein leichtes Demontieren der Anordnung nach deren Entfernen aus dem Reaktorbehälter ermöglichen. Ea würde weiterhin von Vorteil sein, ein) Konstruktion zu haben, die so gut wie möglich belüftbar ist, damit das Herausziehen der Restwärme, die durch die Anordnung während ihres Entfernen» (z.B. Aushebens) aus dem Reaktor und während der Dauer ihres Ausbauens bzw. Zerlegens entwickelt wird, erleJditert wird.

Um diese Anforderungen zu erfüllen, ordnet man die Brennstäbe normalerweise innerhalb eines seitlich geschlossenen Gehäuses an, durch welches das Kühlmittel in Längsrichtung hindurchfließt.

Eine derartige Konstruktion hat Jedoch den Nachteil, daß sie eine ziemlich große Menge Konstruktionsmaterial in den Kern (Core) des Reaktors einbringt bzw. also das Vorhandensein von viel .Material im Kerninneren bedingt; die Dicke bzw. Wandstärke des Gehäuses hängt dabei von der Differenz der Drücke ab, dia innerhalb und außerhalb 109809/0569

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dieses Gehäuses herrschen (Differenz zwisiien Innendruck und Außondruck).

Eine andere Lösung besteht darin, daß man das Gehäuse seitlich perforiert (mit Durchbrechungen versieht), damit die Drücke sich ausgleichen können und damit man die Wandstärke möglichst gering halten kann; in diesem Fall jedoch können die Wirkungen eines eventuell in einer Anordnung auftretenden Unfalls oder einer Störung nicht auf diese Anordnung begrenz! werden, und man riskiert in hohem Maße, daß die Störung auf die benachbarten Anordnungen durch den gesamten Kern (Core) des Reaktors ein- bzw. zurückwirkt (durchschlügt).

Die vorliegende Erfindung schlägt eine neue Art einer Spaltstoffanordnung vor, die nicht mehr die Nachteile der bisher bekannten Anordnung besitzt.

Die vorliegende Erfindung besteht aus Anordnungen von Brennstäben (Brennelementen) für Kernreaktoren und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstäbe durch irgendwelche, an sich bekannte Mittel mit einem zentralen Mittelträger verbunden sind, der die Brennstäbe trägt, und daß die zentralen Mittelträger mehrerer nebeneinanderliegender Anordnungen ein Netzwerk von geschlossenen Zellen, die die Brennet äbe-Bündel voneinander trennen bzw. isolieren, bilden. 109809/0569

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Der zentrale Mittelträger wird vorzugsweise aus einem Profil mit drei oder vier Flanschen bzw. Stegen bestehen, die wieder eine sechseckige oder quadratische Form der Zellen, wie sie allgemein verwendet wird, herstellen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung in Ausführungsbeispielen beschrieben:

Fig. 1 zeigt schematisch einen Horizohtalschnitt durch drei Anordnungen, von denen jeweils drei Untergruppen eine Zelle mit sechs-

eckigem Querschnitt füllen;

Fig. 2a und 2b zeigen jeweils schematisch einen

Horizontalschnitt durch vier Anordnungen, welche Zellen mit quadratischem Querschnitt herstellen;

Fig. 3 zeigt einen horizontalen Querschnitt in

vergrößertem Maßstab durch eine aus drei

Untergruppen bestehende Anordnung mit

einem Mittelträger mit drei Stegen (Flanschen)

Fig. 4 zeigt schematisch einen Horizontalquerschnitt durch Anordnungen mit zentralen Mittelträgern, kombiniert mit einer An-. Ordnung des klassischen Typs.

Fig. 1 zeigt drei nebeneinanderliegende jeweils aus drei Untergruppen bestehende Anordnungen 1 von Brennstäben. Jede Anordnung 1 besteht aus einem 109809/0569

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Mittelträger 2 mit drei Stegen oder Flanschen, tun den herum die Brennstäbe 3 in drei Sektoren angeordnet sind. Die Brennstäbe 3 sind mit dem Mittelträger 2 verbunden und werden durch (in Fig. 1 nicht dargestellte) Zentrier gitter (lagensichernde. Organe), die mit dem Mittelträger durch demontierbare Mittel, wie sie nachfol^ ' <id ^"schrieben werden, verbunden sind, in ihrer Lage gehalten. Aus Fig. 1 ist leicht ersischtlich, daß das Nebeneinanderliegen der Anordnungen das Wiederherstellen der sechseckigen Form einer Zelle 5 ermöglicht.

Zwei andere Anwendungsarten der vorliegenden Erfindung sind in den Fig. 2a und 2b gezeigt, welche das Nebeneinanderliegen von vier aus jeweils vier Untergruppen bestehenden Anordnungen 6 von Brennstäben zeigen. Jede Anordnung 6 besteht aus einem zentralen Mittelträger 7 mi"t vier Stegen oder Flanschen, um den herum die Brennstäbe 8 in Untergruppen quadratisch angeordnet sind. Die Figuren ' zeigen klar, daß das Nebeneinanderliegen der Anordnungen 6 es ermöglicht, die quadratische Form einer Zelle 9 wieder herzustellen. Die Zelle 9 besteht im Beispiel der Fig. 2a also aus vier Untergruppen, von denen jede neun Brennstäbe 8 besitzt, und in Fig. 2b aus zwei Untergruppen mit neun Brennstäben 8.

Fig. 3 zeigt anhand eines in keiner Weise be-109809/0569

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schränkenden Ausführungsbeispiels Einzelheiten der Ausführung, wie sie für eine Anordnung mit einem Mitxelträgor mit drei Stegen denkbar ist. Die Anordnung besteht aus einem Mittelträger mit drei Stegen IO , deren äußere Enden 11 so profiliert sind, daß sie die Enden 12 der Stege der benachbarten Mittelträger stützen und an diesen Enden anliegen. Dieses Stützen und Anliegen stellt auch die notwendige Dichtheit zwischen den benachbarten Zellen sicher.

Die Enden 11 und 12 garantieren auch das Führen der Anordnung während ihres Einsetzens oder Entfernens in den bzw. aus dem Kern (Core) des Reaktors,

Die Brennstäbe 13 werden durch Gitter lk_% die in gleichmäßigen Abständen über die Höhe der Brennstäbe 13 verteilt angeordnet sind, in ihrer Lage geltsten. Jedes Gitter Ik ist mit den Enden 11 der Stege IO des Mittelträgers verbunden. An seinen zwei anderen Enden ist jedes Gitter lk auf Ringen 15 und 16 befestigt, die innerhalb bzw. außerhalb des Gitters 14 angeordnet sind. Die Ringe 15 aller Gitter, die in gleichmäßigen Abständen über die Höhe der Brennstäbe 13 angeordnet sind-, sind durch einen entfernbaren Stab 17 miteinander verbunden, während die Ringe l6 dieser Gitter durch einen Stab verriegalt sind, der dufch eine Öffnung im Zentrum 109809/0569

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des Mittelträgers hindurchgeht. Diese Art der Befestigung des Rostes oder Gitters 14 ermöglicht ein sehr leichtes Montieren und Demontieren der Anordnungen.

Fig. k zeigt, daß es sehr leicht ist, Anordnungen des klassischen Typs in einen Kern, der aus Anordnungen mit einem zentralen Mittelträger besteht, einzusetzen, unter der Bedingung, daß die Kanten der klassischen Anordnungen passend geformt sind.

Fig. k zeigt sechs Anordnungen 19 mit einest zentralen Mittelträger, die eine Anordnung 20 des klassischen Typs einschließ en.Es ist klar, daß die Kanten 21 der klassischen Anordnung 20 an die Gestalt der Enden 22 der Stege 23 der MittelträgcTfür die Anordnungen 19 angepaßt werden müssen. Man kann in gleicher Weise Reihen von Mittelträgeranordnungen mit Reihen von klassischen Anordnungen kombinieren. Dies mag beispielsweise der Fall sein, wenn man in einem Reaktor mit schnellen Neutronen Anordnungen mit zentralem Mittelträger für das Spaltmaterial und Anordnungen des klassischen Typs .für das Brutmaterial rings um das Spaltmaterial herum zu verwenden wünscht.

Unter den Hauptvorteilen, die eine Anordnung ait zentralem .Mittelträger gemäß der Erfindung aufweist, müssen insbesondere erwähnt werden:

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Ein starkes Reduzieren der benötigten Baumaterialien, wobei die Konstruktion trotzdem stark und starr bleibt,.

das Aufrechterhalten des Überdrucks in einer Zelle, wie er im Falle eines Unfalls vorkommen kann (Begrenzen des Unfall- oder störungsbedingten Überdrucks auf die betreffende Zelle),

das schnelle Abführen der Restwärme, die von der Anordnung während ihres Entfernens aus dem Reaktor und während ihres Zerlegens entwickelt wird,

das leichte Demontieren der Anordnung nach deren Entfernen aus dem Reaktorbehälter.

Wohlverstanden sind die Arten der Anwendung der vorliegenden Erfindung, wie sie vorstehend beschrieben wurden, in keiner Weise beschränkend und verschiedene Änderungen können vorgenommen und/oder zugefügt werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen würde.

- Patentansprüche -

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Claims

-u - 9 - l4. Februar I968 Patentansprüche

1. Anordnung von Brennstäben für Kernreülctoren, dadurch gekennzeichnet , daß die Brennstäbe (3» 8,13) durch an sich bekannte Mittel mit einem sie tragenden zentralen Mittelträger (2,7) verbunden sind und daß die zentralen Mittelträger (2,7) von verschiedenen nebeneinanderliegenden Anordnungen (1,6, 19) ein Netzwerk von geschlossenen Zellen (5»9)i die Bündel von Brennstäben (3,8,13) voneinander isolieren, bilden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zentralen Mittelträger (2,7) aus einem Profil mit drei Stegen (lO) gebildet sind, die ein Netzwerk von sechseckigen Zellen bilden.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zentralen Mittelträger (2,7) aus einem Profil mit vier Stegen (lO) gebildet sind, die ein Netzwerk von quadratischen Zellen bilden.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet , daß die Enden (ll) der Stege (10) so geformt sind, daß sie die Enden (12) von benachbarten Mittelträgern (2,7) oder Zellen stützen und die Zellen abdichten.

5- Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Brennstäbe (3, 8,13) mit dem zentralen Mittelträger durch Gitter (lh) verbunden sind.

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- 10 - l'i. r'cbruar I.<>oii

6.· Anordnung nach Aasp/uch 5« dadurch g ο lc ü η ;: zeichnet, daß die Gitter (l-Ί) demon t i «;rl<n; mit dem zentralen Mittelträger (2,7) Verbünde! si:

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