DE1956053A1

DE1956053A1 - Rahmen zur Halterung eines bewegbaren Brennstabes in einem Kernreaktor

Info

Publication number: DE1956053A1
Application number: DE19691956053
Authority: DE
Inventors: Jabsen Felix S
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1968-11-07
Filing date: 1969-11-07
Publication date: 1970-06-25
Also published as: DE1956053B2; ES373332A1; CH504077A; ES393980A1; US3665586A; FR2022780A1; NL166149C; FR2022780B1; GB1264639A; CA932079A; DE1956053C3; BE741457A; JPS5512555B1; NL6916828A; SE335183B; NL166149B

Description

Dipl. Phys. Dr. rer. nat. Wolfgang Kempe

PAT E N TA N WA LT

6ΘΟΟ Mannheim 25

DUraratraBa S1 Farnaprachart (ΟΘ21) 4O05 91

5. November 1969

To 2

THE BABCQCK & WILCOX COICPAKY,
New York, N.Y., USA

"Rahmen zur Halterung eines bewegbaren Brennstabes in einem · Kernreaktor" i

Die Erfindung betrifft einen Rahmen mit elastischen Teilen zur festen Halterung mindestens eines bewegbaren, Kernbrennstoff enthaltenden Behälters in einem Kernreaktor in einer in Bezug auf den Rahmen vorbestimmten Lage.

Will man eine optimale Energieverteilung in dem Core eines
Kernreaktors erzielen, so muss man der Gestaltung und Verteilung der den Kernbrennstoff enthaltenden Behälter besondere

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Beachtung schenken. Da die durch den Brennstoff erzeugte Hitze von der unmittelbaren Umgebung cies Brennstoffes in wirkungsvollerer vVeise abgeleitet werden kann, wenn das Verhältnis der Oberfläche zu dem Volumen des den Kernbrennstoff enthaltenden Behälters gross ist, v/erden heutzutage in den Reaktoren eine Vielzahl dünner, langgestreckter Brennstoffbehälter oder Brennet übe verwendet, von denen jeder aus einem länglichen Stück ■ Brennstoff besteht, eins einen metallischen überzug in Form eines relativ dünnwnncii-en, kreisförmigen Rohres aufweist. Eine Anzahl derartiger Brennstäbe wird zu einer Gruppe zusammengefügt, die als Brennelement bezeichnet wird, während eine Vielzahl derartiger Brennelemente das Core bilden. V/ie auch immer die Anordnung zur Halterung der einzelnen Brennstäbe und deren Positionierung zueinander aussehen mag, sie muss eine gute mechanische Stabilität wegen des schlanken Aufbaues der Brennstäbe aufweisen und sie muss die Fähigkeit besitzen, geringe Differenzen in den Querschnittsdimensionen der einzelnen Brennstäbe aufgrund der Fertigun:;stoleranzen auszugleichen. Damit der Brennstab dem Kühlmittel die grösstmögliche Oberfläche aussetzen kann, ist zusätzlich erforderlich, dass der Kontakt zwischen der Halterung und dem Brennstab und die Störungen für den Kühlmittelfluss um den Brennstab herum so klei wie möglich gehalten werden.

Unter Beachtung dieser Forderungen wurden schon verschiedene gitterförmige Brennstabhalterungen entwickelt. Beispielsweise ist durch das US-Patent 3 225 o9o ein Haltegitter für ein Brennelement bekannt geworden, das aus einer Vielzahl von offenen, rohrförmigen Halteabschnitten besteht, von denen jeder Abschnitt einen Brennstab aufnehmen kann. Jeder rohrförmige Abschnitt dieser Halterung weist eine Zacke auf, die in die elastische Seitenwand eingedrückt ist. Die Zacken weisen in axialer Richtung in das Innere des rohrförmigen Abschnittes, klemmen den Brennstab fest und halten ihn fest an seinem Platz. Das

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priiirire KühlmittcJ umflie:;;t den Brennst;^ frei durch den langgestreckten, rincförraifren Raum, der zwischen dem Stab und den '.Vändcn des rohrförmigen Abschnitten·, -ebildet wird, mit Ausnahme derijeni τοπ Punkte, wo der Stab durch die Zacken kontaktiert wird. Da die WHnde des rohrförmigen Abschnittes elastisch sind, können sie geringfügige Unterschiede im Durchmesser der Brennstübe aufnehmen und ihnen eine seitliche Kraft aufdrucken, deren Grosse ausreicht, die Stäbe in einer aufrechten Stellung im Core des Kernreaktors zu halten.

Beim ^usammenbnu derartiger bekannter Haltevorrichtungen wird jeder Brennstab in seinen entsprechenden Abschnitt gestossen oder gezogen. Der Brennstab selbst wird dabei dazu benutzt, die einstischen Teile, wie zum Beispiel die elastischen Wände eier rohrf örini -en Abschnitte nach US-Patent 3 225 o9o oder federnde Vorsprünge in starren Wänden oder ähnliche elastische bewegbare Klemmteile aus dem Durchgangsweg des Brennstabes zu drücken, damit der Durchtritt des Stabes durch die Haltevorrichtung in die gewünschte Position möglich ist. Hierfür sind Kräfte bis zu 2oo kp erforderlich. Da für das Einbringen der Brennstäbe in die Haltegitter gewöhnlich hochspezialisierte und komplizierte Ladeeinrichtungen erforderlich sind, werden die Brennelemente üblicherweise in der Fabrik zusammengebaut und als Einheiten zum Reaktorort transportiert. Der Zusammenbau der Brennelemente verursacht deshalb nicht nur Kosten und Zeitaufwand, sondern führt auch noch zu einem Abrieb des Erennstabüberzuges, wodurch der Brennstab selbst beschädigt werden kann.

Infolgedessen wurde lange nach einem einfacheren Aufbau des Haltegitters gesucht, das in einfacher Weise am Reaktorort mit Brennstäben bestückt werden kann, ohne dass dazu komplizierte Einrichtungen benötigt v/erden. Gleichzeitig sollte bei dem gesuchten Haltegitter das Abriebproblem bei der Einführung der Brennstäbe in die Halterung gelöst werden. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Halterahmen

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der eingangs .,geschilderten Art dadurch gelöst, dass Mittel zur Auslenkung der elastischen Teile vorgesehen sind, sodass sich, der Brennstoffbehälter frei im Rahmen bewegen kann. Während der ! Auslenkung der einstischen TeUe des Rahmens wird der Weg für den Brennstoffbehälter also freigegeben, sodass der Brennstoffbehälter ungehindert und ohne Reibung in den Halterahmen eingeführt oder aus ihm herausgezogen werden kann. Damit werden .

■ auch komplizierte Einführvorrichtungen überflüssig.

J In V/eit.erbildun.- der V.rfir.dung wird vorgeschlagen, die Halterung '■ in Form eines Zel.l rnaufbnues auszubilden, wobei jede Zelle

ί aup einer I.Iehrr,ahl rechtwinklig zueinander angeordneter Wände '-ebildet wird. Erfindun·:sgemäss wirkt wenigstens eijie der Wände als elastisches Teil, die ihrerseits ein Teilstück aufweist, das nach innen in die Zelle und damit in den Durchtrittsweg des Brennstoffbehälters hineinragt, wodurch eine Bewegung" des Brennstoff behälters in der Zelle verhindert wird. Durch die Mittel zur Auslenkung ist dieser Teil der Wand nach aussen bewegbar, sodass der Durchtrittsweg für den Brennstoffbehälter vergrößertwird und der Brennstoffbehälter selbst ohne Hinderung durch die Zelle hindurchgeführt werden kann. Erfindungsgemäss besteht das Liittel zur Auslenkung aus mindestens einem drehbaren langgestreckten Element, das in Längsrichtung in die Zelle einführ- ! bar ist und dort bei Drehung die elastische Wand auslenkt. Da-, nach kann das Element wieder gedreht und zurückgezogen werden.

! Die Erfindung erstreckt sich auf das Verfahren zur Einführung eines Brennstabes in das erfindungsgemässe Haltegitter. Wie bereits erwähnt, besteht der grosse Vorteil dieses Verfahrens darin, dass der Brennstab in dem Haltegitter bewegt werden kann, ohne dass der Brennstabüberzug abgerieben, abgekratzt oder auf sonst eine Art beschädigt wirft. Es sei ausdrücklich betont, dass das erfindungsgemässe Verfahren vorzugsweise aus folgten Schritten besteht: Auslenkung der elastischen Teile, um den Stab in eine vorbestimmte Lage innerhalb des Haltegitters zu

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bringeny ohne dass er dadurch, durch Reibung abgenutzt wird, Frei gäbe des elastischen Teils und Rückkehr in seine ursprüngliche Lage, in der es den Stab in seiner Position festhält. Befindet sich der Brennstab bereits in seiner Position innerhalb des Haltegitters, so schliesnt dos erfindun-sgemässe Verfahren folgende Schritte ein: Auslenkung des elastischen Teils, Zurückziehen des Stabes und Freigabe des elastischen Teils; oder: Auslenkung des elastischen Teils, Zurückziehen des Stabes, Einbringen eines anderen Stabes in die Position und anschliessende Freigabe des elastischen Teils.

Weitere Einzelheiten und zweckmässige Weiterbildungen der Erfindung werden nachstehend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine maßstäbliche teilweise Explosionsdarstellung eines Teils eines Haltegitters gemäss der Erfindung, und zwar eine Zwischenaufbaustufe aus drei Gitterteilen;

Fig. 2 eine Seitenansicht des zusammengesetzten Teiles des Haltegitters;

Fig. 3 eine Aufsicht auf einen repräsentativen Teil eines zusammengesetzten Haltegitters mit Brennstäben und Elementen zur Auslenkung;

Fig. ¹V die Seitenansicht eines Teiles einer erfindungsgemässen .Gitterwand;

Fig. 5 einen Schnitt gemäss Linie 5 - 5 i& i'ig.^j

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Teils einer anderen erfindungsgemässen Gitterwand;

Fig. 7 eine räumliche Seitenansicht eines Brennstabes, bei der die Kräfte idealisiert dargestellt sind, die von der Gitterzelle gemäss Fig.J seitlich auf den Brennstab I ausgeübt werden, um ihn in seiner Lage zu _vhalten;

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Fig. 8 eine Aufsicht auf den Brennstab gemäss Fig.7;

Fig. 9 ein Bild eines typischen erfindun^sgemässen Auslenkungselementes;

Fig.io einen Schnitt Äemoss Linie 1o - 1o in Fig.3;

Fig.11 den Schnitt eines Toils von Fig.3 in vergrösserter Darstellung, bei der sich das Auslenkungselement gemäß ■' der Erfindung in der Stellung vor der Drehung befindet und

jFig.12 einen Schnitt ähnlich wie Fig. 11, bei dem das Auslenkungselement nach der Drehung dargestellt ist, und zwar entlang der Linie 12 - 12 nach Fig.io.

In der Zeichnung sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig.1 bis 3 enthält ein Haltegitter 1o für ein Brennstoffelement, durch das eine Vielzahl von Kernreaktorbrennstäben 12 in räumlich paralleler Anordnung zueinander gehalten werden. Das Haltegitter 1o ist ein vielzelliger Metallrahmen, der aus einer Vielzahl von annähernd flachen, langgestreckten Wänden 14 zusammengesetzt ist, die aus einem schweissbaren und einigermaßen elastischen Metall bestehen. Dieses Metall muss einen Aufenthalt in einem Kernraktor überstehen, ohne dass eine einschneidende Veränderung seiner Elastizitätseigenschaft eintritt. Die Brennstäbe 12 "bestehen aus einem Kernbrennstoffmaterial, das mit einer dünnwandigen, schlanken, langgestreckten Metallhülle umgeben ist, deren Ausdehnungskoeffizient annähernd gleich demjenigen des Metalles ist, aus dem der Rahmen 1o hergestellt . ist. Dadurch wird eine unterschiedliche thermische Ausdehnung zwischen dem Rahmen Io und den Brennstäben 12 vermieden, was ein häufiger Grund für die Reibung und/oder das Aufkratzen der Stabumhüllung und/oder die Zerstörung* des Rahmens während des normalen Reaktorbetriebes ist.

Jede der Gitterwände 14· ist von der gleichen Bauart, um eine leichte Herstellung der Rahmen 1oau ermöglichen. Eine besonders

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zweckmässige Gitterwand 14 besteht aus einem Metallstreifen oder —band mit längs verlaufenden Flächen 15 und Händern 16. Eine Vielzahl von kleinen, gleiengrossen Einschnitten 18 in jedem der beiden Ränder 1o sind annähernd im gleichen Abstand voneinander entlang des Randes 16 angebracht, wobei jeweils einen Einschnitt 18 ein direkt gegenüberliegender, korrespondierender Einschnitt auf dem anderen Rand zugeordnet ist. Jeder Einschnitt 18 weist einen Absatz 17 auf. So liegt zum Beispiel der Einschnitt 1^Ay. direkt .regenüber dem Einschnitt 18B^, der Einschnitt 1^A₂ direkt gegenüber dem Einschnitt 18Bp usw. Jeder Einschnitt 1^A liegt einem korrespondierenden Abschnitt 18B j'x.cenüber, woboi η eine franze Zahl ist. Zur Vereinfachung der weiteren Beschreibung wird jeder Teil der Gitterwand .14-, der durch die durch benachbarte Paare von gegenüberliegenden Einschnitten 18A - 18B und 18A ,,- 18B_n+* gezogenen Mittellinien 19 begrenzt wird, als eine Viand 2o bezeichnet. Eine Gitterwand 14- kann somit als aus einer Kette von im allgemeinen rechtwinklig geformten Wänden 2o bestehend beschrieben werden.

Zusätzlich zu den Einschnitten 18 sind eine Reihe von gleich grossen und annähernd gleich weit voneinander entfernten, schaufeiförmigen Ausschnitten 22 in Längsrichtung der Gitterwand 14 vorgesehen. Die Anzahl der Ausschnitte 22 ist gleich der Anzahl der Paare gegenüberliegender Einschnitte 1SA - 183 ZweckmässigerWeise liegt jeder Ausschnitt 22 axial auf einer der oben erwähnten Mittellinien 19 und weist einen en^en Schlitz 24 auf, der sich von dem Absatz 17 des Einschnittes- 18 zur Längsachse der Gitterwand.14 hin erstreckt, und der durch eine symmetrisch geformte, öffnung 26 begrenzt wird, deren Achse ebenfalls vorzugsweise in der Mittellinie 19 liegt. Die Schlitze 24 dienen zum Zusammenfügen zweier Gitterwände 14, Im zusammengefügten Zustand bilden die Einschnitte 18 eine Aussparung, in ι die Schweißmaterial zur Fixierung des Gitters eingefügt werden j kann und die öffnungen 26 dienen als Zutrittsöffnungen in das zusammengebaute, vielzellige Haltegitter 1o.

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Bevorzugte Aucfuhrun.^sform der Gitterwand 14 weist eine Vielzahl von Zacken 28 auf, die in unterteilten Intervallen über die Lange und Breite so gebildet sind, dass jede der Wände 2o mit drei Zacken 28 versehen ist, wobei die Zacken in gleichen Abständen voneinander auf einer Zentrumslinie liegen,, die parallel zu der !.litte l linie 19 verläuft. Wie in Fig.1 darge-■st-.T'it drückt-{i^de Zacke 28 ein begrenztes Teilstück der Gitterwand 14 v.inknlförmif nach der Seite in Breite und Länge hemun. Vorzugsweise drücken zwei der Zacken 28A und 28B in einer V/and 2o ,jeweils ein Teilstück des freien Randes 16 der ,',and in einer Richtung heraus, während die dritte Zacke 28C dns Zentrum -ior wand Zo in der entgegengesetzten Richtung hi rau: druckt. Di<; Zacken 28 selbst sind starr im Vergleich zu den elastischen Gitterw"nden 14 und den relativ steifen Wänden 2o. Der Scheitel 32 jeder Zacke 28 ist ein Linienstück, das senkrecht zur Längsachse der Gitterwand 14 verläuft. Wie bereits erwähnt, wird die Gitterwand 14 aus einem elastischen Metallstreifen hergestellt« In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird vorausgesetzt, dass die ^itterwand 14 eine ausreichende Elastizität besitzt, dass wenigstens eine der Wände 2o ohne äusseren Zwang in ihre vorherige Lage zurückkehren wird, wenn ihr Zentrum in Bezug auf ihre Ränder in der Richtung der Ausrückung der Zacken 28A und 28B derselben Wand ausgebogen wird.

Das Zusammenfügen zweier Gitterwände 14 wurde bereits beschrieben. Selbstverständlich umfasst die vorliegende Erfindung nicht nur das Zusammenfügen zweier Gitterwände 14, sondern erstreckt sich auch auf den Aufbau eines Haltegitters 1o, das aus beliebig vielen Gitterwänden 14 aufgebaut ist. Zwar wird von der Erfindung bereits Gebrauch gemacht, wenn durch die Gitterwände 14 wenigstens eine Zelle 35 geschaffen wird; aber vorzugsweise ist es das Ziel, dass eine Vielzahl von Zellen 55 mit einer Vielzahl von Wänden 2o gebildet werden, wobei jede der Wände 2o als eine Seite weni^tens einer Zelle 35 wirkt und wenigstens eine Zacke 28 in jeder Wand 2o in eine Zelle 35

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hineinragt. Das derart gebildete Haltegitter 1o enthält eine Vielzahl von offenen Zellen 35r die in parallelen Reihen angeordnet sind, die ihrerseits eine rechtwinklig angeordnete Formation von Zellen bilden, die durch üussere Gitterwönde 14D, 14E, 14F und 14G begrenzt sind. Zum Abschluss des · Zusammenbaues des Haltemitters 1o wird in jede durch die Einschnitte 18 gebildete Auspparunfc eine Sch; eissperle 36 gelegt, um die Ränder 16 der Gitterwjinde 14 starr miteinander zu verbinden. Genauer gesagt verbindet die Schweissperle 36 natürlich nur die Kreuzungspunkte der Ränder 16 miteinander.

Fig.6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Alle Einzelheiten bleiben hier dieselben wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, lediglich die Einschnitte 18 sind-weggefallen und somit sind nur die schnufelförmigen Ausschnitte 22 und die Zacken 28 in jeder Gitterwand 14 vorgesehen. Die Schlitze 24 erstrecken sich dann bis -zum Rand 16. Der Zusammenbau des Haltegitters 1o wird in derselben Weise bewerkstelligt wie bei dem. ersten Ausführungsbeispiel. Er schliesst damit ab, dass auf jeden Kreuzungspunkt der Ränder 16 der Gitterwände 14 ein Schweisspunkt gelegt wird und somit die Wändet untereinander fest verbunden werden.

Die Brennstäbe 12 in Fig.3 sind in der ihnen jeweisl zugeordnete Zelle durch eine Vielzahl von Zacken 28 in einer vorbestimmten Position gehaltert. Die seitlichen Kräfte, die dabei auf einen Brennstab durch die gegenüberstehenden Wände 2o auf dem Wege über deren Zacken 28 drücken, reichen aus, den Stab an seinem Platz in einer aufrechten Stellung innerhalb der Zelle zu halten. In beiden Ausführungsbeispielen enthält jede Zelle 35 jeweils sechs nach innen gerichtete Zacken 28. Jedes Paar von parallel gegenüberliegenden Wänden 2o weiet drei Zacken 28 auf. Diese Zacken sind im gleichen Abstand voneinander entlang der longitudinalen Achse der Zelle gemessen angeordnet, wobei eine der Wände zwei Zacken und die andere Wand einen Zacken aufweist. Demgemäss weisen zwei Wände 2o einer jeden Zelle eine

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einzire Zacke 28, die in die Zelle hineingorichtet ist, auf. Deswegen sind die Wände 2o mit derselben Anzahl von Zacken in einer Zelle rechtwinklig zueinander und benachbart angeordnet nicht aber etwa oarallel und gegenüberstehend.

In Fig.3 sind sämtliche Zacken 28 einer Zelle in eine gemeinsame Ebene gelegt. Der kleinste Durchmesser "d" eines langgestreckten, geraden Durchtrittsweges, der durch die Wände ^o einer Zelle 35 festgelegt wird und der sich in Längsrichtung durch-die Zelle erstreckt, ist gegeben durch die kürzeste gerade Linie, die man durch die Achse der Zelle und zwischen den in eine gmeinsame Ebene gelegten Zacken 28 von gegenüberliegenden Wänden 2o ziehen kann. Ein langgestreckter, gerader Brennstab mit einem kleinsten Durchmesser, der geringfügig grosser als die Grosse "d" ist, kann nicht in Längsrichtung durch eine Zelle, bewegt, werden, sofern nicht der minimale Durchmesser des Durchtrittsweges vergrössert wird. Bei den vorbekannten Anordnungen wird ein Ende eines Brennstabes in die Zelle eingeführt und als Keil oder Hebel benutzt, um ein oder mehrere elastische Teile wie beispielsweise ein oder mehrere elastische Wände, elastische Wände mit Vorsprüngen, elastische Vorsprünge, elastische Zacken oder ähnliche elastische bewegbare Brennstabklemmittel mit Gewalt von der Achse der Zelle nach auswärts wegzubewegen, oder um den Durchtrittsweg durch die Zelle zu vergrössern, damit das eine Ende des Stabes durch die Zelle hindurch geführt werden kann und der Stab selbst dort in die richtige Position gebracht werden kann. Folglich werden die sorgfältig bearbeiteten äusseren Oberflächen der Brennstäbe ab- ' gerieben, zerkratzt, eingeschnitten, eingekerbt oder in anderer Weise durch die elastischen Teile beschädigt, da die Stäbe mit Gewalt in die vorherbestimmte Position in ihrer Zelle gebracht werden müssen. Die Stäbe werden danach zusätzlich zerkratzt und abgerieben usw., wenn sie" aus ihren Zellen herausgezogen werden. Infolgedessen ist es ein besonderes Kennzeichen der vorliegenden Erfindung, dass hier Mittel geschaffen worden sind,

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um eine kurzzeitige Vergrösserunp: des Durchtrittsweges zu erzielen, damit die Brennstäbe sich frei in ihrem Durchtrittsweg bewegen können, wodurch das gesamte Reibungsproblem gelöst worden ist. Im Unterschied zu den bekannten Einrichtungen diese Art wird hier als Mittel zur Erzwingung der Vergrosserung des Durchtrittswe^es nicht der Brennstab selbst benutzt.

In den hier beschriebenen Ausführunp;sbeispielen wirken alle Wände 2o alc elastische Halterun steile für wenistens einen Brennstab mit Ausnahme derjenigen Gitterwände 14D und 14E, die zwei der Aussenseiten des Haltegitters 1o bilden. Bei diesen Gitterwänden ra^cn die Zacken 28C nämlich nach aussen. In der Praxis wirken jedoch nur zwei Wände 2o einer jeden Zelle 35 als elastische Halteteile für den Brennstab 12, nämlich diejenigen benachbarten Wände, die nur eine einzige Zacke 28C aufweisen, die in die infrage stehende Zelle hineinragt. Jede dieser Wände 2o mit nur einer einzigen Zacke 28C.übt auf den Brennstab 12 eine seitliche Kraft aus und drückt ihn dadurch gegen die gegenüberliegende Seite und klemmt ihn gep,en die Zacken 28A und 28B₁ die dort in die gleiche Zelle 35 hineinragen . Die Zacken 28A und 28B sind nicht bewegbar. Ss ist bereits ausgeführt worden, dass die Gitterwände 14- an den Kreuzungspunkten ihrer Ränder 16 starr durch Schweissung miteinander verbunden sind. Dagegen ist das Mittelstück einer Wand 2o in Bezug auf den Rand 16 dieser Wand elastisch bewegbar. Es ist beispielsweise nach aussen aus der Zelle heraus bewegbar und nimmt dabei den Zacken 2SC mit. Dadurch wird die Durchtritts öffnung der betrachteten Zelie vergrössert. Wenn die IJittelteile beider Wände 2o einer Zelle 351 die nur eine einzige Zacke 28 aufweisen, die in das Innere der Zelle gerichtet ist, nach ausserhalb ausgelenkt werden, so vergrössert sich die Durchtrittsöffnung durch die besagte Zelle noch mehr. Folglich bestehen die Mittel zur Kurzzeitigen Vergrosserung des Durchtritts weges durch eine Zelle aus folgendem: einem Auslenkun;rsmittel zur Bewegung der elastischen Brennstabhalterungen in eine aus-

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wärts, von der Achse der Zelle weggerichtete Richtung. Das Auslenkungsmittel schliesst zweckmässigerweise ein Element zur Betätigung des Auslenkungsmittels ein, aber dieser G-eSichtspunkt ist nicht wesentlich.

Angenommen,ein Brennstab soll in eine Gitterzelle eingeführt werden. Dann brauchen - wie beschrieben- die Mittelteile zweier ir'/ände 2o lediglich so weit nach aussen ausgelenkt zu werden, dass der Brennstab die Durchtrittsöffnung durch die Zelle frei passieren kann. Das Wort "frei" wird in diesem Zusammenhang in dem Sinne benutzt, dass die beschriebene Bewegung des Brennstabes "ohne Hemmnis", "ohne Hindernis" oder "ohne Behinderung" in der Zelle oder der Durchtrittsöffnung vor sich gehen kann. Auch "ohne Wechselwirkung" zwischen dem Brennstab und den* elastischen Teilen soll darunter verstanden werden, wenn der Stab durch die Zelle hindurch, gleich in welcher Richtung, bewegt wird. Wenn der Stab in diesem Sinne "frei" bewegt wird, dann sollte^ es möglich sein, ihn ohne Berührung der Zacken 28A, 28B und 280 zu bewegen. In jedem Falle ist die Bewegung des Stabes aber nicht von einem Abrieb der äusseren Oberfläche des Stabes begleitet. Wenn der Stab auf diese Weise in seine Position gebracht worden ist, bewirken die Auslenkungsmittel eine Freigabe der elastischen Teile, wodurch es den Wänden 2o möglich ist, elastisch in ihre alte Lage zurückzukehren und damit die 2acke 280 wiederum in die Zelle ünein zu drücken und den Brennstab seitlich gegen die Zacken 28A und 28B in den gegenüberliegenden Wänden zu klemmen. Bei der Entnahme eines Stabes aus einer Zelle ist der Vorgang der gleiche} die Wände werden ausgelenkt, der Stab wird' herausgezogen und die Wände werden wieder freigegeben.

In Fig. 7 und 8 ist dargestellt, wie sich die seitlich auf einen Brennstab 12 wirkenden Haltekräfte entlang der Länge des tabes verteilen. Der Einfachheit wegen-stimmen die Bezugsahlen, die die Kräfte bezeichnen sollen, mit denjenigen Bezugsahlen überein, welche die Zacken bezeichnen, die die jeweilige

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Kraft auf den Brennstab ausüben. Es sei ausdrücklich daraufr hingewiesen, dass die Paare der Kraftvektoren 28A und 28B nicht einander gegenüberstehen. Sie sind auf jeden Fall weniger als 18o gegeneinander versetzt.

Wie in den Fig. 9 bis 12 dargestellt, bestehen die in den Aus— führungsbeispielen bevorzugt verwendeten Mittel zur Auslenkung aus zwei länglichen Elementen 4o, so ähnlich wie einem Paar Stangen, Stäbe, Bügel, Rohre oder dergleichen mit einer Einrichtung zur Bewegung der elastischen Teile eines Haltegitters, das wenigstens eine Zelle aufweist, deren Durchtrittsöffnung für den Brennstab vergrößert werden kann. Jedes der beiden Elemente 4o weist ein Teilstück 42 seiner Länge auf, das aus der Rotationsachse des Elementes ausgekröpft i&t und als ein Nocken für die Bewegung der elastischen Teile wirkt. Das Element 4o weist an dem anderen Endstück ein im rechten Winkel zu der'Achse des Elementes stehendes Betätigungsstück 44 in Form eines Hebelarmes auf.

Wenn das Haltegitter 1ο zusammengebaut ist, liegen die öffnungen 26 in den Gitterwänden 14 übereinander und bilden ein Paar von offenen Kanälen 45, wobei jeder Kanal an je einer Gitterwand anliegt und sich longitudinal durch die Länge des Haltegitters 1o erstreckt. Dabei liegt ein Teilkanal 45A auf der einen und der andere.Teilkanal 45B auf der anderen Seite der zugehörigen Gitterwand 14. Die Mitte des Teilkanales 45A wird durch die in diesen Bereich hineinragenden Zacken 28C versperrt. Dagegen ist der. andere Teilkanal 45B unversperrt. Um einen Brennstab 12 in eine bestimmte Zelle 35 einführen zu können, müssen zuerst diejenigen Gitterwände 14 identifiziert werden, die eine zentral angeordnete Zacke 280 aufweisen, die in das Innere dieser Zelle gerichtet ist. Diese Bestimmung ergibt, dass das gerade die Seitenflächen 15 der Gitterwände 14 sind, an denen die Teilkanäle 45A anliegen. Das freie Endstück des Elements 4o wird nunmehr durch den entsprechenden Teilkanal 45A in das Haltegitter 1o so eingeführt, dass das ausgekröpfte Teilstück 42

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in die gewünschte Zelle zu liegen kommt. Beim Einführen des Elementes 4o muss darauf geachtet werden, dass das ausgekröpfte Teilstück 42 des Elementes in einer näherungsweise parallelen Ebene zu der Ebene der Gitterwand liegt. Dann wird das Element 4o um eine viertel Umdrehung; entweder im Uhrzeigersinne oder im Gegensinne gedreht, in jedem Falle aber in derjenigen Richtung, in der sich das gekröpfte Teilstück 42 aus der Durchtrittsöffnung der betrachteten Zelle herausbewegt, wodurch die Zellenwand 2o, die die Zacke 28C trägt, aus der Durchtrittsöffnung herausgehogen wird. Die Stellungen der Zacke 280 vor und nach der Drehung des Elementes 4o sind in den *ig. 11 und 12 dargestellt. Derselbe Vorgang wird benutzt, um die andere, in die Zelle hineinragende Zacke 280 aus der betrachteten Zelle herauszubewegen» Dazu wird ein anderes Element 4o in den "entsprechenden Teilkanal 45A eingeführt, der rechtwinklig zu dem ersten Teilkanal 45A liegt, wie ebenfalls aus den Fig.11 und 12 hervorgeht.

Im Hinblick auf das oben Gesagte muss erwähnt werden, dass andere vielzellige Haltegitter mit elastischen Teilen versehen seih können, bei denen jede Zelle nur eineii elastische Wand zur Halterung des KernbrennstoffbehältersAufweist. Beispielsweise kann ein Haltegitter wenigstens eine Zelle besitzen, die durch drei anstatt vier zusammenhängende Wände gebildet ist und somit eine dreieckförmige Zelle mit einer Wand als dem elastischen Teil zur Halterung des Kernbrennstoffbehälters darstellt, wobei die elastische Wand derart eingerichtet ist, dass sie den Brennstab gegen die anderen Wände oder Vorsprünge derselben klemmt. In diesem Falle kamein einziges Auslenkungselement 4o benutzt werden, um die Durchtrittsöffnung durch die Zelle zu vergrössern. Infolgedessen ist die vorliegende Erfindung darauf abgestellt, dass mindestens ein drehbares Auslenkungselement 4o in Längsrichtung in das Haltegitter einführbar ist, wobei das Haltegitter wenigstens eine, durch eine Mehrzahl von Wänden gebildete Zelle aufweist, in der nur eine der Wände oder ein Vorsprung derselben als elastischer Teil wirkt, der dem Brennstab

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ermöglicht, sich frei in der durch die Zelle gebildeten Durchtrittsöffnung zu bewegen.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass ein oder mehrere Auslenkung elemente mit einer Vielzahl von abgekröpften Teilstücken 42 versehen sein können, die entlang der Längsrichtung des Auslenkungselementes verteilt sind, damit die elastischen Teile von mehr als einer Zelle gleichzeitig aus- · gelenkt werden können. In diesem Falle wird den Zentren der benachbarten, ab^ekröpften Teilstücke ein Abstand gegeben, der gleich dem Abstand zwischen den Zentren von benachbarten Zellen in demselben Haltegitter oder ein Vielfaches dieses Abstandes ist. Auf diese Weise kann einer Vielzahl von Brennstäben gleichzeitig die Möglichkeit zur freien Bewegung in ihre» Zelle gegeben werden.

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Claims

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Ansprüche;

.J Rahmen mit elastischen Teilen zur festen Halterung mindestens eines "bewegbaren, Kernbrennstoff enthaltenden Behälters in einem Kernreaktor in einer in Bezug auf den Rahmen vorbestimmten Lage, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur kurzzeitigen Auslenkung der elastischen Teile vorgesehen sind, sodass sich der Behälter (12) frei im Rahmen (1o) "bewegen kann»

2« Rahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (1ο) wenigstens eine offene Zelle (55) enthält, die eine Durchgangsöffnung bildet, in welcher der Behälter (12) gehaltert wird, und dass die Mittel zur kurzzeitigen Aus- . lenkung der elastischen Teile Mittel zur kurzzeitigen Vergrösserung der DurchgangsÖffnung enthalten«

3. Rahmen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teilstück der elastischen Teile durch die Mittel zur Auslenkung aus der Zelle (35) herausbewegbar ist und dass dadurch die Durchgangsöffnung vergrössert wird.

4·. Rahmen nach Anspruch 2 oder 31 dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von untereinander verbundenen Wänden (2b) mindestens eine Zelle (35) bildet, dass jede Wand mindestem eine Zacke (28) aufweist, die in die Durchgangs Öffnung

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der Zelle hineinragt und dass wenigstens eine Wand als elastisches Teil wirkt.

5. Rahmen zur Halterung mindestens eines bewegbaren, Kern-' · brennstoff enthaltenden Behälters in einem Kernreaktor mit wenigstens einer offenen Zelle, die eine Durchgangsöffnung bildet, in der der Behälter halterbar ist und mit elastischen Teilen zur Halterung des Behälters in der Durchgangsöffnung, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur kurzzeitigen Vergrosserung der Durchtrittsöffnung,vorgesehen sind, sodass sich der Behälter (12) frei in der Durchtrittsöffnung bewegen kann.

6. Rahmen nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur kurzzeitigen Yergrösserung der Durchtrittsöffnung Mittel zur kurzzeitigen Auslenkung der elastischen Teile enthalten.

7. Rahmen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teilstück der elastischen Teile durch die Mittel zur Auslenkung aus der Zelle (35) herausbewegbar ist und dass dadurch die Durchgangsöffnung vergrössert wird.

8. Rahmen nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle (35) aus einer

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Mehrzahl von im Grossen und Ganzen rechtwinklig zueinander angeordneten Wänden (2o) besteht, dass wenigstens eine dieser Wände als elastisches Teil wirkt und ein angeformtes Teilstück aufweist, das in die Durchgangsöffnung hineinragt und die Bewegung des Behälters (12) in der Durchgangsöffnung verhindert, und dass das Mittel zur Auslenkung des elastischen Teiles das Teilstück von der Achse der DurchgangsÖffnung wegbewegen kann und damit die DurchgangsÖffnung vergrössert, sodass sich der Behälter in der Durchgangs Öffnung ohne Behinderung beWegen kann.

9. Rahmen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilstück eine starre Zacke (280) ist.

10. Rahmen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilstück eine starre, in die Wand 2o eingeformte Einkerbung ist, die zentral aus der Wand herausragt.

11. Rahmen nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 his 1o, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (12) länglich ist und in Längsrichtung in die Durchgangsöffnung zur Aufnahme in einer vorbestimmten Lage einführbar ist, dass mit Hilfe der Auslenkungsiaitteldie Durchgangs Öffnung ausreichend vergrösserbar ist, damit der Behälter innerhalb der Durchgangs Öffnung ohne Reibungsabnutzimg positioniert werden kann, und dass mit Hilfe der Auslenkungsmittel

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die elastischen Teile wieder freigegeben werden können, damit sie in die Ausgan^slage zurückkehren und den Behälter in der DurchgangsÖffnung festklemmen können.

12. Rahmen nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (12) länglich ist und in Längsrichtung aus einer vorbestimmten Lage innerhalb der Durchgangsöffnung herausziehbar ist, dass mit Hilfe der Auslenkungsmittel die Durchgangsöffnung vergrösserbar ist, damit der Behälter aus der Durchgangs-Öffnung ohne Reibungsabnutzung herausgezogen werden kann, \ind dass mit Hilfe der Auslenkungsmittel die elastischen Teile freigegeben werden und in ihre ursprüngliche Lage zurückkehren können.

Rahmen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Auslenkung wenigstens ein drehbares längliches Element (4-o) enthalten das in Längsrichtung ia die Zelle (35) einführbar und dort drehbar ist zur kurzzeitigen Auslenkung der elastis.chen Teile.

Verfahren zum Zusammenbau von Brennstäben mit einem Rahmen gemäss einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Teile kurzzeitig ausgelenkt werden, damit sich der Brenn-

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stab (12) in dem Hal'tegitter (1o) ohne Eeibungsabnutzung , bewegen kann.

15· Verfahren nach Anspruch 14·, dadurch gekennzeichnet, dass anschliessend die elastischen Teile wieder freigegeben werden, mit deren Hilfe der Brennstab dann fest in seiner Lage gehalten wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Teile anschliesseni ausgelenkt^werden und der Brennstab aus seiner vorbestimmten Lage innerhalb des Haltegitters (1o) ohne Eeibungsabnutzung herausgezogen werden kann.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass anschliessend ein anderer Brennstab in eine vorbestimmte Lage innerhalb des Haltegitters (1o) ohne Eeibungsabnutzung eingeführt wird und dass die elastischen Teile dann freigegeben werden und der Brennstab in seiner Lage festgehalten wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Teile anschliessend freigegeben werden, nachdem der Brennstab (12) herausgezogen worden ist·..

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