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Brennstoffröhren-Stirnverschluß Diese Erfindung betrifft einen Brennstoffröhren-Stirnverschluß
für Kernreaktoren.
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Bei bestimmten Anwendungen, wie etwa der Brennstoffzuführiing für
Kernreaktoren, sind die Brennstoffröhren Druckröhren, und es ist erwünscht, Druckröhren-Stirnverschlüsse
zu haben, die sich in Abhängigkeit vom Ladungsvorgang mit Brennstoffelementen öffnen,
wenn die Brennstoffelemente von einer Beschickungsmaschine in die Drückröhren eingeführt
werden. Der Verschluß muss unter dem hohen Innendruck und der hohen Innentemperatur
der Druckröhre verschliessbar sein und abdichtbar sein, um ein Herauslaufen des
Kühlmittels aus den Druckröhren zu verhindern.
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Die bisher zur Verfügung stehenden Stirnverschlüsse für Druckröhren
bilden weder eine Einheit mit der Leitung, noch erlauben sie ohne weiteres den Zugang
zum gesamten Innendurchmesser dieser Druckröhre, noch ermöglichen sie eine ausreichend
dicht.
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Verbindung des Verschlusses mit der Röhre, ohne die Verwendung separater
Abdichtverschlüsse oder besonderer Metall-Metall-Dichtungen, die beim Entfernen
der AbdiohtZ verschlüsse in der Beschickungsmaschine untergebracht werden müssen.
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Nach der vorliegenden Erfindung kennzeichnet sich ein Brennstoffröhren-Stirnverschluß
für Kernreaktoren durch: a) einen Rumpfteil mit einem Eingang und einem Ausgang,
b) eine Klappe innerhalb dieses Rumpfteils, welche so vorgespannt ist, daß sie gegen
den Ausgang schwingt und ihn abdichtet und vom Ausgang wegschwenken kann, wenn sie
davon weggedrllckt wird.
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Insbesondere wird es der Klappe durch eine Aussp in der Seite des
Endverschlusses ermöglicht, in die Aussparung hineinzuschwingen und so das gesamte
Innere der Leitung offenzulegen. Das erübrigt die Notwendigkeit eins separaten Verschlusses
und eines Endpaßstückes mit stufenförmig abgesetztem Boden in den der Verschluß
paßt, ebenso wie die Notwendigkeit einer abnehmbaren Buchse, die von der Beschickungsmaschine
zur Einführung in das Endstück während des Beschickungsvorganges getragen werden
muß, um eine Leitung und ein Endstück von konstantem innerem Durchmesser zu schaffen,
durch welche die Brennstoffbündel ohne weiteres hindurchgehen können.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden
anhand
der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt: Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht
eines Endteils einer Brennstoffröhre eines Kernreaktors; Fig. 2 eine vergrößerte
geschnittene Ansicht eines Teils der Dichtflächen nach Fig. 1; die Fig. 3 und 4
geschnittene Seitenansichten des in Fig. 1 gezeigten Teils, um dessen Gebrauch bei
den Beschickungsvorgängen in Kernreaktoren zu veranschaulichen, und Fig. 5 eine
geachnittene Seitenansicht einer von der in Fig. 1 gezeigten verschiedenen Brennstoffröhre
für Kernreaktoren.
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Ein Röhren-Stirnverschluß 11 weist einen Rumpf 12, einen Eingang 13.,
einen Verbindungsausgang 14 und eine Klappe 15 auf, die an einem Scharnier 16 drehbar
angebracht ist, welohe sich durch eine Aussparung 17 im Rumpf 12 erstreckt.
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Die Aussparung 17, welche sich entlang eines Raumes zwischen dem Verbindungseingang
13 und -ausgang 14 erstreckt, ist so groß und so dimensioniert, daß ein wesentlicher
Teil der Klappe 15 in sie hineinschwingen kann. Das ermöglicht ungehinderten Zugang
in den Raum zwischen dem Eingang 13 und dem Ausgang 14, und, wenn sie von gleichem
Durchmesser sind, wird der Durchgang von festen Körpern 19, z.B. Brennstoffbündeln,
leicht ermöglicht. Insbesondere ist
der Schwerpunkt 18 der Klappe
15 eo gelegen, daß, wenn der Rumpf aufrecht steht oder im wesentlichen horizontal
liegt, die Klappe 15 durch ihr eigenes' Gewicht so vorbelastet ist, daß nie gegen
den Ausgang 14 schwingt und ihn abdichtet, selbst wenn sich die Klappe in der Aussparung
17 befindet (siehe hierzu auch Fig. 3b). Eine konvexe Fläche 21 an der Klappe 15
ist so beschaffen, daß sie innerhalb des Dichtungerandes 22 im Ausgang 14 liegt,
um eine Abdichtung zwischen dem Eingang 13 und dem Ausgang 14 zu ergeben. Eine verbesserte
Abdichtung zwischen der Klappe 15 und dem Dichtungerand 22 wird erreicht durch das@enge
Aufliegen einer die Fläche 21 umschreibenden Nase 23 auf dem Rand 22.
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Die Nase 23 ist mit einer leichten Abschrägung versehen, z.B. mit
einer Abschrägung von 0,01 entlang ihrer Breite von 0,1", um entlang ihrem inneren
Umfang eine etwa 0,001" größere Dicke zu haben, als entlang dem äußeren Umfang.
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Andererseits ist der Dichtungsrand 22 eben gearbeitet, so daß die
Nase 23, wenn sie darauf aufliegt, durch das Gewicht der Klappe 15 leicht deformiert
wird, so daB sie sich eng an den Rand 22 anlegt.
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Um die Bearbeitung zu erleichtern, ist die Nase 23 von der Fläche
21 durch eine Abstandsnut 24 getrennt, während der Abdichtrand 22 mit einer Zwisohennut
25 zwischen ihm und dem Rumpf 12 versehen ist; auch ist die Innenkante 26 des
Randes
22 abgeschrägt.
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Die Klappe 15 kann vom Ausgang 14 durch eine Kraft weggeschwenkt werden,
die entgegengesetzt der Kraft wirkt, welche die Gravitation Uber den Punkt 18 auf
die Klappe 15 ausübt.
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Zu diesem Zweck ist eine Stoßvcrrichtung vorgesehen, welche sich durch
den Ausgang 14 gegen den Eingang 13 bewegt, um die Klappe 15 vom Ausgang 14 weg
in die Aussparung 17 hineinzuschwenken, Wenn sich die Stoßvorrichtung durch den
Ausgang hindurch zurückbewegt, veranlaßt die Schwerkraft die Klappe 15 zurückzuschwingen
und den Ausgang 14 abzudichten (siehe hierzu Fig. 3b bis 3e).
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Der Verschluß 11 wird bei einer sich senkrecht erstrekkenden Druckröhre
27 eines Kernreaktors verwendet (Fig. 3); sein Eingang 13 ist mit dem unteren Ende
der Dreckröhre 27 verbunden. Das Mundstück 28 einer Brennstoff-Beschickungsmaschine
(nicht gezeigt) kann mit dem Ausgang 14 ausgerichtet werden (Fig. 1). Der Hohlraum
der Beschickungsmaschine wird ru Anfang unter Druck gesetzt, um einen Ausgleich
mit dem Innendruck in der Druokröhre 27 und im Rumpf 12 zu schaffen. Ein Brennstoffbündel
19 wird z.B. von einem abgeschrägten Stirnstößel 29 (Stoßvorrichtung) in die Druckröhre
27 hineingedrückt teig. 3a und 3b). Der angschrägte Stirnstößel 29 hat ein stumpfes
Ende 30, das sich bis ru einer Länge erstreckt, die geringer ist als
der
Durchmesser des Stößels. Wenn das Ende 30 genfigend weit über den Dichtrand 22 hinausragt,
um die Klappe 15 freizugeben, (Fig. 3c), wird der Stößel 29 zurückgezogen (Fig,
3d). Die Klappe 15 schließt sich dann wegen der auf sie wirkenden Gravitationskräfte.
Die auf die BrennstoffbUndel 19 wirkende Gravitationläßt sie auf der gekrümmt-geradlinigen
Rfickfläohe 31 der Klappe 15 aufliegen. Auf diese Weise nötigen sowohl die Brennstoffbündel
als auch die Gravitation die Klappe, gegen den Ausgang 14 ru schwingen und ihn abzudichten.
(Fig. 3e).
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Nach Fig. 4 kann das Brennstoffbündel 19 aus der Druckröhre 27 entfernt
werden, indem man den Stößel 29 durch den Ausgang 14 schiebt, um die Klappe 15 ru
öffnen. (Fig. 4a und 4b). Bei diesem Vorgang drückt das Ende 30 gegen den äußeren
konvexen Teil 32 der Fläche 21. Bei der fortgesetzten Aufwärtebewegung des Stößels
29 kommt die abgeschrägte Fläche 33 des Stößels mit dem äußeren konvexen Teil 32
in Berührung und dann mit dem inneren konvexen Teil 34 der Fläche, wobei sich die
Klappe 15 um ihr Scharnier 16 dreht, um die Aussparung 17 auszufüllen (Fig. 4a und
4b). Der abgeschrägte Stirnstößel 29 wird dann um 180° um seine Längsachse gedreht
(Fig. 4c), um das Ende 30 an di Aussparung 17 angrenzen ru lassen. In dieser Stellung
wird die Klappe 15 weiter in die Aussparugg 17 hineingebracht, obwohl ihr äußerer
konvexer Teil 32 am Schaft des Stößels 29 anliegt, Der Stößel 29 wird dann zurückgezogen,
und die Gravitation sieht das
Brennstoffbündel 19 durch den Eingang
13 und den Ausgang 14 aus der Druckröhre 27 heraus; die Klappe 15 ist in schon beschriebener
Weise selbstschließend.
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In Fig. 5 wird ein ebenfläohiger Stößel verwendet. In dieser Ausführung
ist für Zwecke, die nun beschrieben werden, der Verschluß 11 verbunden mit einer
Druckröhre 37 mit Aussparungen 38. In zuvor beschriebener Weise werden Brennstoffbündel
19 in die Druokrffhre 37 eingeführt. Jedoch wird zusammen mit den Brennstoffbündeln
eine Haltevorrichtung 39 eingeithrt. Diese Haltevorrichtung 39, welohe sich zwischen
dem Brennstoffbündel 19 und dem Stößel 36 befindet, (Fig. 5b), hat Stifte 41, welche
in die Aussparungen 38 hineinragen, um das Brennstoffbündel 19 in der Druckrdhre
37 zu halten. Nach Fig. So wird der Stößel 36dann aus dem Verschluß 11 herausgezogen,
damit sich die Klappe 15 schließen kann.
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Um das Brennstoffbündel 19 herauszuziehen, wird der Stößel 36 an der
Klappe vorbei eingefünhrt, um das Brennstoffbündel 27 nach oben zu bewegen. Das
veranlaßt die Stifte 41, sich zurückzuziehen. Der Stößel 36 wird dann um seine Längsachse
gedreht und zurückgezogen. Die einziehbaren Stifte 41 bleiben eingezogen, da keine
weiteren Aussparungen im Rumpf 12 vorhanden sind. Die Druckröhre 37 wird geschlossen,
wenn die Klappe 15 umschwingt, um sioh an den Dichtrand 23 anzulegen, während das
obere Ende des Brenns@offbündels 19 den Rand 23 freigibt.