DE1944932B2 - Abstandshalterung fuer brennstaebe von kernreaktoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abstandshalterung zur seitlichen Halterung einer Vielzahl langer parallel zueinander angeordneter Brennstäbe von Kernreaktoren nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Derartige Abstandshalterungen dienen dazu, die Brennstäbe eines Brennelementes mit gewissem gegenseitigen seitlichem Abstand zu haltern, um den Durchtritt von Kühlmittel zwischen den Brennstäben zu gestatten.

Eine Abstandshalterung der genannten Art ist aus der CH-PS 4 51 335 bekannt. Bei der bekannten Abstandshalterung ist der den jeweils einen Stütznoppen tragende Finger als Blattfeder ausgebildet, mittels welcher der eine Stütznoppen gegen den betreffenden Brennstab und dieser folglich gegen die beiden starren Stütznoppen gedrängt wird.

Im Hinblick auf die Neutronenökonomie im Reaktor wird angestrebt, die Brennstäbe möglichst dicht nebeneinander anzuordnen, wobei jedoch die verbleibenden Kühlmitteldurchtrittswege noch so groß bleiben müssen, daß die Bildung örtlicher heißer Stellen durch ausreichende Kühlung verhindert wird. Das den genannten einen Stütznoppen federnd haltende Element soll so abgestützt, ausreichend groß bemessen, gestaltet und angeordnet sein, daß es eine ziemlich große Wärmemenge abführen kann und durch die auftretenden Kräfte nicht plastisch verformt wird. Außerdem soll dieses Element gegen Herstellungstoleranzen besonders unempfindlich und genügend nachgiebig sein, um den betreffenden Brennstab beitu Zusammenbau leicht einführen zu können.

Bei der bekannten Anordnung erstreckt sich der Federwerkstoff, da der genannte Finger selbst das Federeiement bildet, bis in nächste Nähe der Brennstabhülle, was im Hinblick auf die eben genannten Forderungen nicht optimal ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Abstandshalterung der eingangs genannten Art im Hinblick auf die eben genannten Forderungen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebene Anordnung gelöst.

Die erfindungsgemäßc Anordnung bringt den Vorteil, daß auch bei sehr geringen Abständen zwischen den einzelnen Brennstäben ein ausreichend bemessenes großflächiges Federelement angeordnet werden kann, das stark dimensioniert werden kann und deshalb unempfindlich gegen Herstellungstoleranzen und die im Betrieb auftretenden Belastungen ist.

Durch das Merkmal des Anspruchs 2 ergibt sich eine besonders stabile Anordnung.

Außerdem weist die erfindungsgemäße Anordnung den wesentlichen Vorteil auf, daß das durch den Torsionsstreifen gebildete Federelement einen größtmöglichen Abstand von den benachbarten Brennstäben aufweist und sich folglich in einer Zone geringster Wärmebelastung befindet.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Brennelement mit Abstandshalterungen nach der Erfindung,

Fig.2 einen vergrößerten Querschnitt in der Ebene II-IlinFig.l,

F i g. 3 einen vergrößerten Ausschnitt einer Abstandshalterung im Querschnitt,

F i g. 4 perspektivisch einen Ausschnitt der Abstandshalterung,

Fig.5 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Abstandshalterung,

Fig.6 perspektivisch einen Ausschnitt der in Fig. 5 gezeigten Abstandshalterung, und

F i g. 7 einen Querschnitt durch eine noch weitere Abwandlung einer Abstandshalterung.

Fig. 1 zeigt ein Brennelement 10 mit einer Vielzahl von parallelen Brennstäben 12, die mit festgelegter gegenseitiger räumlicher Lage in einer Brennelementenhülle 14 angeordnet sind, die einer obere Abschlußplatte 16 und eine untere Abschlußplatte 18 aufweist. Die beiden Abschlußplatten 16 und 18 sind jeweils mit Kühlmitteldurchtrittsöffnungen 22 bzw. 24 versehen. Zusätzlich weist die obere Abschlußplatte öffnungen 26 auf, durch welche die Brennstäbe 12 in die Brennelementenhülle 14 einführbar sind. Die Brennelementenhülle 14 ist außerdem mit öffnungen 20 versehen, die eine Querströmung des Kühlmittels erlauben.

An der Innenwandung der Brennelementenhülle 14 ist eine Abstandshalterung zur seitlichen Halterung der Brennstäbe 12 befestigt, die aus mehreren mit gegenseitigem Axialabstand angeordneten Gitterwerken 28 besteht.

Die Gitterwerke 28 sind in den F i g. 2 bis 4 mehr im einzelnen gezeigt.

Gemäß den F i g. 2 und 3 besteht jedes Gitterwerk 28 aus einer Vielzahl besonders geformter innerer Gitterstreifen 30, die fest miteinander verbunden sind und ein Wabenmuster bilden und jeweils mit ihrer Enden an äußeren Gitterstreifen 32 befestigt sind, welch letztere fest mit der Brennelementenhülle 14 verbunder sind.

Damit die gegenseitigen Abstände zwischen zwei durch zwei hartverlötete innere Gitterstreifen 3( voneinander getrennte benachbarten Brennstäben 3' und 36 und zwischen nur durch einen einziger Gitterstreifen 30 voneinander getrennten benachbarter Brennstäben 36 und 38 jeweils gleich sind, sind di< miteinander hartverlöteten Abschnitte der Gitterstrei

fen 30 mit entsprechend geringerer Dicke ausgeführt.

Die Brennstäbe 12 sind in den öffnungen des Gilterwerks 28 jeweils mittels einer Anordnung von Stütznoppen 48 und 50 seitlich gehaltert, von denen der Stütznoppen 48 an einem Federelement 42 angeordnet ist. Das Federelcment 42 besteht aus einem Torsionsstreifen 46, der durch Ausstanzungen 52 und 53 im jeweiligen Gitterstreiferi 30 gebildet ist, und einem von diesen wegragenden Federfinger 44, der an seinem Ende den Stütznoppen 48 trägt. Die Slütznoppen 50 sind starr und jeweils durch Ausbeulungen im Gitterwerk gebildet. Die jeder Gitteröffnung zugeordneten starren Stütznoppen 50 sind mit Bezug auf die jeweiligen Brennstabachse symmetrisch zum federnden Noppen 48 angeordnet. Gemäß den Fig. 3 und 4 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils vier starre Noppen 50 vorgesehen, von denen zwei oberhalb des Torsionsstreifen 46 und zwei unterhalb desselben angeordnet sind. Die jeweils im gleichen Gitterstreifenabschnitt wie ein Torsionsstreifen 46 angeordneten Noppen 50 sind jeweils entgegengesetzt zur Wirkungsrichtung des zugehörigen Federfingers 44 ausgebeult, so daß sie in eine benachbarte Gitteröffnung 40 hineinragen.

Jedem Federfinger 44 ist ein durch Ausstanzungen 54 und 55 im betreffenden Gitterstreifen 30 gebildetes Fenster zugeordnet, in welches er beim Auftreten von Seitenkräften federnd ausweichen kann.

Die Fi g. 5 und 6 zeigen ein quadratisches Gitterwerk, das aus Gitterstreifen 60 und 62 zusammengesetzt ist, die jeweils mit Schlitzen 80 bzw. 82 zum IneinanderstekkenderGitterslreifen versehen sind.

In den Gitterstreilen 60 sind Federelemenle 64 gebildet, die jeweils aus einem Torsionsstreifen 66 und einem von diesem wegragenden Finger 68 bestehen, an dessem Ende ein Noppen 70 angeordnet ist. Ein jedem Finger 68 zugeordnetes Fenster 72 ermöglicht eine freie federnde Beweglichkeit des Fingers. Ein Schlitz 74 trennt jeweils einen Torsionsstreifen 66 vom benachbarten Gitterstreifenteil. Oberhalb und unterhalb jedes Federelements 64 ist ein starrer Noppen 76 gebildet, der nach der mit Bezug auf den federnden Noppen 70 entgegengesetzten Seite des betreffenden Gitterstreifens 60 ragt. Die Gitterstreifen 62 sind ebenfalls mit durch Ausbeulungen gebildeten starren Noppen 78 versehen, die jeweils auf gleicher Höhe wie die Noppen 76 der Gitterstreifen 60 liegen.

In jeder Gitteröffnung 84 wird der betreffende Brennstab 86 durch den am Finger 68 angeordneten federnden Noppen 70 gegen die zugehörigen starren Noppen 76 und 78 dieser Gitteröffnung gedruckt.

Fig. 7 zeigt ein Gitterwerk aus einzelnen, miteinander fest verbundenen Stahlringen 88. Jeder Gitteröffnung % sind wiederum ein an einem Finger 90 angeordneter federnder Noppen 92 und vier starre Noppen 94 zugeordnet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Abstandshalterung zur seitlichen Halterung einer Vielzahl langer, parallel zueinander 'nsjeordneter Brennstäbe von Kernreaktoren, best iJ aus mindestens einem Gitterwerk, in dessen ( ,mungen die Brennstäbe jeweils mittels dreier Stütznoppen seitlich festgelegt sind, von denen einer mittels eines Fingers federnd angeordnet ist und die beiden to anderen starr sind und mit Bezug auf die jeweilige Brennstabachse gleiche Winkelabstände vom federnden Noppen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der den einen Stütznoppen (48; 70; 92) tragende Finger (44; 68; 90) über einen in Brennstablängsrichtung verlaufenden, im Gitterwerk (30; 60,62; 88) gebildeten Torsionsstreifen (46: 66) mit dem Gitterwerk verbunden ist.

2. Abstandshalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der am Finger (64, 90) angeordnete eine Stütznoppen (70; 92) als in sich starrer Körper ausgebildet ist und daß die Abmessung des Fingers in Brennstablängsrichtung mindestens das Vierfache der Abmessung dieses einen Noppens beträgt.