DE1958152B2

DE1958152B2 - Klemmsystem für einen Reaktorkern

Info

Publication number: DE1958152B2
Application number: DE1958152A
Authority: DE
Inventors: Ralph William Guenther; Ned Parley Hansen
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1968-11-26
Filing date: 1969-11-19
Publication date: 1978-04-20
Also published as: FR2024242A1; US3627634A; JPS497835B1; DE1958152C3; FR2024242B1; DE1958152A1; SE346651B

Description

Die Erfindung betrifft ein Klemmsystem für die Kernkomponenten eines Atomkernreaktors, der einen vertikalen, zylindrischen Kern aufweist, der aus einer

is Anzahl von sich parallel erstreckenden Kernkomponenten zusammengesetzt ist, von denen ein Teil Kernbrennstoffmaterial enthält, wobei der Kern von einem Ring von Klemmvorrichtungen umgeben ist, welche sich ihrerseits an mindestens einer fest angeordneten, sie von außen umgebenden Eckplatte abstützen, wobei jede Klemmvorrichtung einen Drehmomentstab aufweist, mit dessen Hilfe über die Klemmvorrichtungen eine radiale Kraf! auf die Komponente des Kernes übertragen wird, welche die Kernkomponenten zusammenklemmt.

Ein Klemmsystem der vorgenannten Art ist aus der GB-PS 11 15 492 bekannt. Dieses bekannte Klemmsystem weist pro Klemmvorrichtung mindestens zwei Drehmomentstäbe sowie am oberen und unteren Ende jedes Drehmomentstabes je einen Momeniarm zur Erzeugung von Drehkräften in dem jeweiligen Drehmomentstab auf.

Demgegenüber lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Klemmsystem der eingangs genannten

J5 Art dahingehend auszubilden, daß es leicht zugänglich ist und eine einfache Entfernung von Kernkomponenten für die Reparatur oder Ersetzung gestattet.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Klemmsystem erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Klemmvorrichtung in einer rohrförmigen, vertikal stehenden Ummantelung untergebracht ist, welche den Drehmomentatab und eine Druckkolbenvorrichtung mit mindestens einem Druckkolben enthält, wobei die Druckkolben vom Kerninneren aus gesehen nach außen drückbar sind, wenn der Drehmomentstab mit einem Drehmoment beaufschlagt ist, daß Verklinkungsvorrichtungen vorgesehen sind, um eine bestimmte Größe des Drehmoments, das auf den Drehmomentstab einwirkt, aufrechtzuerhalten und daß die äußeren Enden der Druckkolben an der fest angeordneten Eckplatte, die den Kern zumindest teilweise umgibt, anliegen, so daß dann, wenn die Druckkolben durch Einwirken des Drehmomentstabes nach außen gegen die fest angeordnete Eckplatte gedrückt sind, die Ummantelungen der

y> Klemmvorrichtungen nach dem Kerninneren verschoben sind und dadurch die Verklemmung der Kernkomponenten erfolgt.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Klemmsystems gemäß der Erfindung umgeben

bo zwei fest angeordnete Eckplatten den Kern am oberen und unteren Ende, und jede Klemmvorrichtung weist ein Paar Druckkolben auf, die mit den zwei Eckplatten zusammenwirken, wobei der Drehmomentstab so ausgebildet ist, daß er die Druckkolben gegen die

^h"> Eckplatten drücken kann, wobei die entstehenden Gegenkräfte die Klemmvorrichtung und die Ummantelung nach innen drücken.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die

Verklinkungsvorrichtung eine kerbverzahnte Manschette auf, die mit dem Drehmomentstab kerbverzahnt in Eingriff steht, wobei diese kerbverzahnte Manschette seitlich sich erstreckende Vorrichtungen umfnßt, die mit der Klemmanordnung in Kontakt stehen, um eine Drehung des Drehmomentstabes zu verhindern und damit das Drehmoment zu blockieren, wobei die Verklinkungsvorrichtung Mittel umfaßt, die eine Entrie · gelung der Kerbverzahnung gestatten, während der Drehmomentstab mit einem Drehmoment beaufschlagt ist.

Bei einer anderen Ausführungsform des Klemmsystems gemäß der Erfindung umgeben mehrere Stäbe aus neutronenreflektierendem Material, die sich innerhalb der Ummantelung befinden, den Drehmomentstab mindestens teilweise.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind Mittel vorgesehen, die eine Kühlströmung durch die Ummantelung ermöglichen, so dafl ein Wärmeaustausch zwischen dem Drehmomentstab und anderen Vorrichtungen innerhalb der Ummantelung ermöglicht wird.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene und zur Verdeutlichung etwas vereinfachte perspektivische Ansicht eines dampfgekühlten Kernreaktors nach der Erfindung,

Fig.2 einen senkrechten Schnitt durch die Kernummantelung, die die inneren Reaktorkomponenten enthält,

F i g. 3 einen horizontalen Schnitt durch die Kernummantelung entlang der Linie 3-3 nach F i g. 2,

Fig.4 eine Draufsicht einer typischen Klemmanordnung,

F i g. 5 einen senkrechten Schnitt durch die Klemmanordnung entlang der Linie 5-5 gemäß F i g. 4,

F i g. 6 einen senkrechten Schnitt durch die Klemmanordnung entlang der Linie 6-6 gemäß F i g. 4,

Fig.7 einen horizontalen Schnitt durch die Klemmanordnung entlang der Linie 7-7 gemäß F i g. 5,

F i g. 8 einen Aufriß eines Betätigungswerkzeuges für die Klemmvorrichtung, das teilweise aufgeschnitten ist,

Fig.9 eine Draufsicht des Betätigungswerkzeuges für die Klemmvorrichtung,

Fig. 10 einen horizontalen Schnitt durch das Werkzeug für die Klemmvorrichtung entlang der Linie 10-»0gemäßFig.8und

Fig. 11 eine Endansicht des Teiles des Betätigungswerkzeuges für die Klemmvorrichtung, das mit der Klemmvorrichtung in Eingriff steht, gemäß der Linie 11-11 in Fig.8.

In F i g. 1 ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines Kernreaktors gezeigt, der ein oben zu öffnendes Druckgefäß 10 aufweist, das durch einen Deckel 11 verschlossen ist. Das Druckgefäß 10 wird von einem Mantel 12 getragen, das auf einem nicht näher dargestellten geeigneten Fundament befestigt ist. Der Deckel 11 ist mit dem Druckgefäß 10 durch viele Bolzen 13 gesichert.

Innerhalb des Druckgefäßes 10 ist eine oben zu öffnende Ummantelung 14 befestigt, die durch einen Verschlußflansch 15, der auf einer Schulter 16 ruht, geschlossen ist. Die Ummantelung 14 wird mit Hilfe von flexiblen kistenförmigen Stützen 17 getragen, die auf einer nach innen gerichteten Stützkonsole 18 auf der inneren Wand des Druckgefäßes 10 ruhen. Die Stütze 17 ist mit der Stützkonsole 18 in einer Weise stabil befestigt, die eine geringe radiale Verbiegcing der Stütze 17 gestattet, um unterschiedliche thermische Ausdehnungen der Ummantelung 14 und des Druckgefäßes 10 während der Reaktoraufheizung und Abkühlung zu kompensieren.

Innerhalb der Ummantelung 14 sind eine Auslaßkammer 20 für überhitzten Dampf, eine Einlaßkammer 21 für gesättigten Dampf, ein Kern und Abschirmungsraum 22, eine untere Dampfkammer 23 und eine Einlaßkammer 24 für Flutwasser vorhanden.

Die Auslaßkammer 20 ist am oberen Teil durch den Verschlußflansch 15 und an den Seiten und am Boden durch Abflußverteiler und Niederhalter 25 geschlossen, die aus vertikalen Teilungsplatten 26 bestehen, welche die Auslaßkammer 20 in viele P-förmige Segmente aufteilen. Der überhitzte Dampf kann jedes Segment durch einen entsprechenden Auslaß 27 verlassen. In einer typischen Bauweise können sechs Kammersegmente und sechs Auslässe vorhanden sein. Jeder Auslaß 27 besieht aus einer inneren Manschette 30, die mit der Ummantelung 14 befestigt ist und die mit einer äußeren Manschette 30 in einer gleitenden Dichtungsverbindung steht. Hierdurch wird ermöglicht, daß die zwei Manschetten sich untereinander verschieben können, um unterschiedliche thermische Spannungen zu kompensieren.

Der gesättigte Dampf gelangt in die Einlaßkammer 21 durch eine ähnliche Anordnung gleitbarer innerer Manschetten 32, die innerhalb einer äußeren Manschet-

jo te 33 mit der Ummantelung 14 verbunden sind, wobei die Kombination dieser Elemente den Einlaß 34 für den gesättigten Dampf bildet. Drei solcher Einlasse können so angeordnet werden, um der Einlaßkammer 21 gesättigten Dampf zuzuführen. Ein Rückschlagventil 36 ist in jeder inneren Manschette 32 angeordnet, um DamDfverluste durch den Einlaß 34 zu verhindern, falls aus irgendwelchen Gründen die Zuführung gesättigten Dampfes ausfallen sollte.

Mehrere Steuerstabantriebe 38 sind durch den Boden des Druckgefäßes 10 und durch die Ummantelung 14 geführt. Zur Verdeutlichung sind nur wenige von vielen Steuerstabantrieben gezeigt, die in einem normalen Reaktor vorhanden sind.

Der Raum zwischen der inneren Wand des Druckgefäßes 10 und der Ummantelung 14 ist während des Reaktorbetriebes nahezu vollständig mit Wasser gefüllt. Hierdurch entsteht eine Neutronenabschirmung und ein bequemer Wasservorrat, um den Kern zu fluten, wenn der Reaktor abgeschaltet wird

Das Wasser kann durch einen Einlaß 40 in diesen Raum gelangen. Für Instrumente zur Überwachung und Steuerung des Wasserpegels innerhalb des Druckgefäßes 10 sind die öffnungen 41 vorgesehen. Eine Reinigungsleitung 39 ist am Boden des Druckgefäßes 10 vorhanden, um das Wasser, falls es erforderlich ist, abfließen lassen zu können.

Für die Zuführung von Dampfprobeleitungen, Thermoelementverbindungen usw. in das Druckgefäß 10 sind Instrumentierungsauslässe 43 und Dichtungsvorrichtun-

W) gen 44 vorgesehen.

Falls erforderlich, kann eine Versuchsbrennstoffanordnuns 83 mit einer besonderen Einlaßleiitung 45 für gesättigten Dampf (wie aus F i g. 2 ersichtlich ist) und eine Auslaßleiti'ng 46 für überhitzten Dampf vorgese-

h"> hen sein, so daß besondere Brennstoff anordnungen während des Reaktorbetriebes erprobt werden können. Durch die Instrumentierungsauslässe 43 und. Dichtungsvorrichtungen 44 können viele Instrumentierungsleitun-

gen 47 in das Druckgefäß geführt werden. Wie noch weiter unten ausgeführt wird, ist dieser Reaktor besonders gut dazu geeignet, einzelne Dampfausgangsproben aus jeder Brennstoffanordnung zu entnehmen. Eine solche Dampfentnahmeleitung ist mit 48 bezeichnet.

Einzelheiten der Anordnung der Komponenten innerhalb der Ummantelung 14 werden am besten durch gemeinsame Betrachtung der F i g. 1 und 2 verständlich. Die Fig.2 zeigt einen vertikalen Schnitt durch die Ummantelung 14, der zur Verdeutlichung etwas vereinfacht ist. Während der Kern und der Abschirmbereich normalerweise viele Brennstoffunteranordnungen, Steuerstäbe, Reflektoranordnungen usw. enthält, wie beispielsweise aus Fi g.3 ersichtlich ist, ist in Fig.2 nur jeweils ein Element davon im einzelnen dargestellt.

Der gesamte Reaktorkern 22 ist axial in vier Abschnitte aufgeteilt, in eine obere Abschirmung 50, in einen aktiven Brennstoffbereich 51, eine untere Abschirmung 52 und in einen Gaskammerbereich 53. Diese Abschnitte sind durch gestrichelte Linien in F i g. 2 angedeutet. Radial ist der gesamte Reaktorkern 22 in zwei Abschnitte aufgeteilt, wie am besten aus F i g. 3 ersichtlich ist. Der zentrale Abschnitt besteht aus Brennstoffunteranordnungen 57 und Steueranordnungen 59, während der äußere ringförmige Abschnitt aus Reflektoranordnungen 60, Klemmvorrichtungen 62 und Reflektorsteueranordnungen 61 besteht.

Alle Unteranordnungen, die den gesamten Reaktorkern 22 bilden, ausgenommen die Brennstoffunteran-Ordnungen, werden am unteren Ende durch die Kernplatte 55 gehalten, welche ihrerseits durch eine nach innen sich erstreckende Schulter 56 auf der Ummantelung 14 gestützt wird. Wie weiter unten beschrieben wird, bestehen diese nicht mit Brennstoff versehenen Anordnungen primär aus vielen Stabunteranordnungen, die es gesättigtem Dampf gestatten, von der Einlaßkammer 21 dort hindurch nach unten zur unteren Dampfkammer 23 zu strömen.

Jede der Brennstoffunteranordnungen 57 ist mit einem Ausflußrohr 58 verbunden, das an der Dichtungsplatte 54 hängt. Auf diese Weise werden die Brennstoffanordnungen in einem gewichtslosen Kontakt mit der Kernplatte 55 gehalten, obgleich eine zylindrische Verlängerung an jeder Brennstoffanordnung durch eine entsprechende öffnung in der Kernplatte 55 reicht, welche mit ihr in einem gleitenden Kontakt steht. Der Spalt zwischen der Brennstoffanordnung und der Kernplatte 55 gestattet eine thermische Ausdehnung des Brennstoffes.

Die Reflektorsteueranordnungen 61 weisen einen oberen Steuerteil 63 und einen unteren Reflektorteil 64 auf. Der Steuerteil 63 besteht aus mehreren Stäben aus neutronenabsorbierendem oder Vergiftungsmaterial, wie beispielsweise Borkarbid. Der Reflektorteil 64 besteht aus mehreren Stäben eines neutronenreflektierenden Materials, wie beispielsweise Nickel. In F i g. 2 ist die Rcflektorsteueranordnung 61 in ihrer maximalen Stcuerposition gezeigt, wobei der absorbierende Teil neben dem Brennstoffbereich 51 liegt. Wenn die Anordnung 61 nach oben bewegt wird, nimmt die Steuerwirkung ab, da der Neutronenabsorber durch einen Neutronenreflektor ersetzt wird. Der gesättigte Dampf strömt durch die Anordnung 61 nach unten und passiert die neutroncnabsorbicrcnden und reflektierenden Elemente. Dieser Dampf kühlt sowohl die Anordnung und unterstützt die Schwerewirkung bei der Bewegung des Stcucrtcilcs in die maximale Steucrposition.

Die Reflektoranordnungen 60 bestehen jeweils aus einigen räumlich angeordneten Stäben, die innerhalb einer hexagonalen Ummantelung neutronenreflektierendes Material, wie beispielsweise Nickel, aufweisen.

Die Steueranordnungen 59 bestehen jeweils aus einigen räumlich angeordneten Stäben, wobei jeder neutronenmoderierendes Material, wie beispielsweise Berylliumoxid, enthält, die einen zylindrischen Kern

ίο umgeben, in dem eine Einheit 65, bestehend aus einigen neutronenabsorbierenden Stäben, bewegbar angeordnet ist. Die Einheit 65 ist in F i g. 2 in ihrer maximalen Steuerposition gezeigt. Um die Reaktivität innerhalb des Brennstoffbereiches 51 ansteigen zu lassen, wird die Einheit 65 angehoben. Durch jede Steueranordnung 59 strömt ein Kühlmittel aus gesättigtem Dampf abwärts, kühlt diese Anordnung und unterstützt die Schwerewirkung im Notfall bei der Bewegung der Einheit 65 in den Brennstoffbereich hinein.

Die gesamten Steueranordnungen 59 und Reflektorsteueranordnungen 61 werden durch konventionelle (nicht dargestellt) Antriebe bewegt, die mit den Antriebsstäben 66 verbunden sind, welche durch Rohrstutzen 67 geführt sind.

2^r> Um die Außenseite des Kernes 22 befindet sich ein Ring von Klemmvorrichtungen 62. Um das obere und untere Ende des Kernes 22 sind eine obere Eckplatte 69 und eine untere Eckplatte 70 entsprechend angeordnet. Diese Platten sind der unregelmäßigen zylindrischen

in Form des Kernes angepaßt. Innerhalb einer jeden Klemmvorrichtung 62 sind mehrere räumlich angeordnete Stäbe aus neutronenreflektierendem Material, wie beispielsweise Nickel, untergebracht, und es ist ein Paar Druckkolben 71 und 72 vorhanden, die derartig

i^r) ausgestaltet sind, daß sie von außen gegen die obere und untere Eckplatte 69 und entsprechend 70 bewegt werden können. Wenn diese Druckkoiben sich nach außen bewegen, wird die Ummantelung der Klemmvorrichtung nach innen gepreßt, so daß der Kern 22 dicht

4i) zusammengeklemmt wird. Hierdurch wird eine Bewegung des Kernes während des Reaktorbetriebes verhindert, wodurch sich unerwünschte Reaktivitätsveränderungen ergeben würden. Ein Klemmniederhaltestab 73 steht mit dem oberen Ende eines Drehmoment-

4^rj Stabes 74 in der Klemmvorrichtung 62 in Eingriff.

Während des Reflektoraufbaues oder nach der Brennstoffnachfüllung usw. wird der Kern, wie im folgenden gezeigt, zusammengebaut: Der Dichtungsring 80 wird innerhalb der Ummantelung 14 angeordnet

^r>n und mit einer ringförmigen nach innen gerichteten Wulst 81 in Eingriff gebracht. Wenn die Dichtungsplatte 54 auf ihren Platz herabgelassen wird, steht sie mit der inneren Kante des Dichtungsringes 80 in Eingriff und biegt diese um. Hierdurch ergibt sich zwischen der

v. Wand der Ummantelung 14 und der Dichtungsplatte 54 eine ausgezeichnete Gas- und Flüssigkeitsdichtung. Austriltsrohre 58 werden auf ihren Platz herabgelassen und die Brennstoffanordnungen 51 werden so angehoben, daß sie mit der Kernplatte 55 einen gewichtslosen

i'¹¹ Kontakt bilden, und die Austrittsrohre 58 werden dann befestigt.

Werkzeuge zur Betätigung der Klemmvorrichtung werden dann mit dem Drehmomentstab 74 in Eingriff gebracht und so betätigt, daß die Druckkolben 71 und 72

' ■ nach außen gepreßt werden, um den Kern 22 dicht zusammenzuklcmmcn.

Sodann werden die Abflußvcrtcilcr und Nicdcrhaltungcn 25 auf ihre Plätze herabgelassen. Hierdurch

werden die Austrittsrohre 58 und die Niederhaltestäbe 73 festgehalten.

Während die meisten der Austrittsrohre 58 mit Öffnungen in der Niederhalterung 25 entsprechend übereinstimmen, um überhitzten Dampf durchzuführen, können ein oder mehrere mit einem besonderen Rohr 84 für einen Versuchskreislauf verbunden werden. Daher kann eine besondere Brennstoffversuchsanordnung mit einem unabhängigen Einlaß 45 für gesättigten Dampf und ein Rohr 84 für überhitzten Dampf vorgesehen sein.

Bei einem nur als Kernkraftwerk arbeitenden Reaktor kann diese Versuchsschleife fortgelassen werden, wohingegen diese hier vorliegende Konstruktion sich besonders gut für eine solche Versuchsanordnung eignet.

Um den Wärmeübergang von der Auslaßkammer 20 für überhitzten Dampf zur Einlaßkammer 21 für gesättigten Dampf, falls erforderlich, zu verringern, ist eine thermische Isolierung 85 vorgesehen. Schließlich wird der Flansch 15 installiert. Zwischen dem Verschlußflansch 15, dem Abflußverteiler und der Niederhalterung 25 sind mehrere Walzen 86 vorgesehen, um einen Druckkontakt herzustellen, während gleichzeitig eine unterschiedliche thermische Ausdehnung gestattet ist.

Wie bereits oben beschrieben, wird der Kern dann, wenn der innere Druck innerhalb der Ummantelung 14 unter einen vorbestimmten Wert fällt, beispielsweise im Notfalle, oder während einer Reaktorabschaltung, automatisch mit Wasser geflutet. Eines der verschiedenen Flutventile 76 ist in F i g. 1 und 2 gezeigt. Wenn der interne Druck innerhalb der Ummantelung sinkt, öffnet das Rückschlagventil 77 und gestattet das Eindringen von Wasser in die Flutwassereinlaßkammer 24. Auf der Verschlußplatte 79 sind mehrere Flutdüsen 78 vorhanden, die zu den Brennstoffanordnungen im Kern 22 entsprechend ausgerichtet sind. Die Platte 79 wird durch mehrere Bolzen 81 festgehalten. Geringe Undichtigkeiten zwischen der Ummantelung und der Kammer 24 sind unwesentlich, da beide Räume mit Wasser gefüllt sind. Die Düsen 78 leiten das Flutwasser unmittelbar in die Brennstoffanordnungen, um sofort die Kühlung aufzunehmen. Da die Strömung des Dampfkühlmittels während des Reaktorbetriebes durch die Brennstoffan-Ordnungen aufwärts gerichtet ist, ist es nicht notwendig, den Kühlmittelstrom während der Flutung umzukehren. Daher wird die Wasserströmung durch die Brennstoffanordnungen in Aufwärtsrichtung durch die natürliche Konvektion unterstützt.

Die Auslegung der verschiedenen Anordnungen innerhalb des Gesamtkernes ist in Fig.3 gezeigt, die einen horizontalen Schnitt durch die Ummantelung 14 darstellt.

Dieser typische Gesamtkern 22 besteht aus 54 Brennstoffanordnungen, von denen 53 reguläre Brennstoffanordnungen 57 sind, während eine davon eine Versuchsbrennstoffanordnung 83 ist. Natürlich können, falls erforderlich, in einem Kernkraftwerk alle Brennstoffanordnungen konventioneller Art sein, und die Versuchsschleife kann fortgelassen werden. Umgekehrt können natürlich auch zusätzliche Versuchsschleifen leicht in den Reaktor eingebaut werden.

Eine dicke schwarze Linie 90 zeigt schematisch die Grenze zwischen dem Brennstoffbereich und dem M radialen Reflektorbereich. Innerhalb des Brennstoffbereiches sind zusätzlich zu den obenerwähnten Brennstoffanordnungen 19 Stcueranordnungen 59 vorgese hen, die aus neutronenabsorbierenden Steuerelementen mit neutronenmoderierenden Mitnehmern bestehen. Der Reflektorbereich besteht aus 18 Reflektorsteueranordnungen 61, aus 18 stationären Reflektoranordnungen 60 und 42 Klemmvorrichtungen 62.

Die Klemmvorrichtungen 62 bestehen aus bewegbaren oberen Druckkolben 71, die gegen unterbrochene obere Eckplatten 69 drücken, welche mit der Innenwand der Ummantelung 14 durch mehrere Befestigungsbolzen 94 und einstellbare Bolzen 92 befestigt sind. Ähnlich zusammenwirkende untere Druckkolben 72 und untere Eckplatten 70 sind am unteren Ende der Klemmvorrichtung 62 vorhanden, wie am besten aus F i g. 2 zu entnehmen ist. Wenn die Druckkolben 71 und 72 nach außen drücken, drücken die Ummantelungen der Klemmvorrichtungen den Kern dicht zusammen.

Eine Anzahl von Röhren 93a für eine abwärtsgerichtete Strömung sind durch die Eckplatten 69 und 70 hindurchgeführt, um die Zuführung von gesättigtem Dampf aus der Einlaßkammer 21 zur unteren Dampfkammer 23 zu begünstigen. Diese Röhren sind so ausgelegt, daß ein Teil des gesättigten Dampfes durch die nicht mit Brennstoff versehenen Kernanordnungen (z. B. Steuer- und Reflektoranordnungen) und ein Teil durch die Röhren 93a nach unten strömt. Jede der Brennstoffanordnungen 57 weist ein besonderes Ausflußrohr 58 auf, das überhitzten Dampf aus der entsprechenden Brennstoffanordnung zur Ausgangskammer 20 leitet, wie aus den Fig.2 und 3 zu entnehmen ist.

Eine besondere Klemmvorrichtung 62 ist näher in den F i g. 4 bis 7 dargestellt. Die Anordnung ist in einer im allgemeinen hexagonalen rohrförmigen Ummantelung

90 untergebracht. Mehrere (z. B. 18) der Reflektorstäbe

91 überstreichen den oberen Abschirmbereich 50, den Brennstoffbereich 51 und den unteren Abschirmbereich 52 des Kernes 22 (wie in Fig.2 gezeigt) und sind zwischen der oberen Endplatte 92 und der unteren Endplatte 93 befestigt. Diese Endplatten 92 und 93, wie sie den Fig.4 und 7 zu entnehmen sind, sind aufgeschnitten, damit das Kühlmittel durch die Reflektorstabanordnung hindurchströmen kann. Einige der Reflektorstäbe 92 weisen verschraubte Endteile 95 auf, welche durch die Endplatten 92 und 93 reichen und sind mit diesen mit Hilfe von Muttern 96 befestigt. Diese dienen als Ankerbolzen, die dazu beitragen, die Endplatten 92 und 93 in der gewünschten Position zu halten.

Die obere Endplatte 92 ist mit der Versteifung 98 verbunden, die auch ein oberes Stutzrohr 99 trägt. In ähnlicher Weise ist die untere Platte mit einer Versteifung 101 verbunden, die auch ein unteres Stutzrohr 102 trägt. Das untere Stutzrohr 102 wird zusätzlich durch mehrere abwärts sich erstreckende Stützbänder 104 getragen.

Ein Drehmomentstab 74 ist durch die Mitte der Reflektorstabanordnung geführt. Obere und untere kerbverzahnte Teile 106 und 107 auf dem Drehmomentstab 74 greifen in eine obere sich seitlich erstreckende Vorrichtung 108 und entsprechend in eine untere sich seitlich erstreckende Vorrichtung 109 ein. Die sich seitlich erstreckenden Vorrichtungen 108 und 109 befinden sich innerhalb der Stutzröhren 99 und 102 und reichen durch einen vertikalen Schlitz in dem jeweiligen Stutzrohr nach außen. Ein oberer Druckkolben 71 und ein unterer Druckkolben 72 sind in transversalen Öffnungen durch das obere und untere Stutzrohr 99 und entsprechend 102 gleitend gelagert. Der Drehmoment-

stab 74 reicht durch die Öffnungen 111 und 112 in den Druckkolben 71 und 72. Der Drehmomentstab 74 wird durch einen unteren Ring 114, welcher durch einen Stift 115 mit dem unteren Ende des Drehmomentstabes befestigt ist, und am oberen Teil durch einen oberen Ring 116, der an eine Schulter anliegt, die durch die obere Verzahnung 106 gebildet wird, gehalten.

Für den Gebrauch wird die Klemmvorrichtung in den Kern eingesetzt, wobei ihre Düse 120 gleitend in ein Loch in der Kernplatte 55 paßt. Die Düse 120 ist mit der Ummantelung 90 durch ein Übergangsstück 121 und einen Kragen 122 befestigt. Der Kragen 122 ist mit dem Übergangsstück 121 mit Hilfe eines Flansches 123 auf der Düse 120 befestigt, die gleitend dazwischen paßt. Diese gleitende Passung erlaubt der Ummantelung 90, daß sie sich während des Kernklemmvorganges leicht in transversaler Richtung in bezug auf die Düse 120 bewegen kann.

Nachdem alle Kernkomponenten installiert wurden, wird ein Werkzeug zur Klemmbetätigung, das als Beispiel in den F i g. 8 bis 11 gezeigt ist, mit der in dem oberen Ende der Manschette auf der sich seitlich erstreckenden Vorrichtung 108 befindlichen kreisförmigen Nut 125 in Eingriff gebracht. Die Vorrichtung 108 wird angehoben, so daß die Kerbverzahnung 106 gelöst wird. Sodann greift das Betätigungswerkzeug in die Aussparung 126 im oberen Ende des Drehmomentstabes 74 ein. Der Drehmomentstab wird so lange gedreht, bis die richtige Einstellung vorliegt, sodann wird die Kerbverzahnung 106 gelöst. Das Betätigungswerkzeug wird danach entfernt. Die Drehung des Drehmomentstabes 74 bewirkt, daß die sich seitlich erstreckenden Vorrichtungen 108 und 109 gegen die Wände der Schlitze in den Stutzröhren 99 und entsprechend 102 drücken. Da der Drehmomentstab 74 relativ frei ist und die Stutzröhren 99 und 102 befestigt sind, bewirkt die einwirkende Kraft eine transversale Lageveränderung des Drehmomentstabes 74 und damit eine Bewegung der Druckkolben 71 und 72 nach außen. Da die Druckkolben gegen die fest angeordneten oberen und unteren Eckplatten 69 und 70 drücken, wird die gesamte Vorrichtung innerhalb der Ummantelung 90 zur Mitte des Kernes 22 bewegt. Da um den Kern 22 ein vollständiger Ring dieser sich nach innen bewegenden Klemmvorrichtungen vorhanden ist, wird der Kern fest zusammengeklemmt. Das auf den Drehmomentstab 74 angewandte Drehmoment kann leicht eingestellt werden, um jede erforderliche Kernklemmkraft zu erzeugen und kann in gewissen Abständen zur Anpassung durch Abnutzungen usw., die während der Jahre des Reaktorbetriebes auftreten, nachgestellt werden.

In den Fig.8 bis 11 ist ein geeignetes Klemmbetätigungswerkzeug gezeigt. Die Fig.8 gibt das Klemmbetätigungswerkzeug im Aufriß teilweise aufgeschnitten wieder, um die innen wirkenden Komponenten aufzuzeigen. Das Werkzeug besteht aus einer langgestreckten äußeren Manschette 150, die am unteren Ende einen Bajonettansatz 153 hat, der so ausgebildet ist, daß er in die Nut 125 der oberen sich seitlich erstreckenden Vorrichtung 108 der Klemmvorrichtung 62 (vgl. F i g. 5) eingreifen kann. Innerhalb der Manschette 150 ist ein Drehstab 151 konzentrisch angeordnet, der am unteren Ende Ansätze 155 aufweist, die so ausgebildet sind, daß sie in die Aussparungen 126 in dem oberen Ende des Drehmomentstabes 74 der Klemmvorrichtung 62 eingreifen können. Die Manschette 150 ist so ausgebildet, daß sie so weit herunter gelassen werden kann, bis die Ansätze 153 in die vertikalen Schlitze einrasten, die mit den Nuten 125 verbunden sind, wobei die Manschette leicht gedreht wird, damit die Ansätze 153 in die Nuten 125 gelangen; sodann wird sie angelüftet, um die sich seitlich erstreckende Vorrichtung 108 anzuheben, damit die obere Kerbverzahnung 106 außer Eingriff gelangt. Danach wird der Drehstab 151, der mit den Ansätzen 155 in Eingriff mit den Aussparungen 126 steht, so lange gedreht, bis das gewünschte Drehmoment auf den Drehmomentstab 74 einwirkt, woraufhin die Kerbverzahnung 106 erneut einrastet, um die Rückdrehung des Drehmomentstabes 74 zu blockieren.

Die Manschette 150 wird gelüftet und mit Hilfe eines

Paares von Drehstäben 157 gedreht, die mit der

is Manschette 150 über eine Lagermanschette 158 verbunden sind. Die Lagermanschette 158 ist mit der äußeren Manschette 150 durch einige Bolzen 160 verbunden. Zwischen der Lagermanschette 158 und dem Drehrohr 151 ist ein Ring aus einem Lagermaterial geringer Reibung angeordnet, um eine Drehung der Manschette um den Stab zu ermöglichen. Ein Stift 161 auf dem Drehrohr 151 greift in einen Schlitz 162 in der Lagermanschette 158 ein. Dieser Stift macht es erforderlich, daß die Manschette 158 geringfügig gedreht wird, bevor sie herabgelassen werden kann, und die sodann zurückgedreht werden muß, um die Manschette 158 in der unteren Stellung zu blockieren. Entlang eines dünnen Teiles des Drehrohres 151 ist eine Feder 164 vorgesehen, die gegen eine Schulter 165 auf dem Drehrohr 151 und gegen die untere Oberfläche der Lagermanschette 158 drückt. Wenn das Werkzeug mit dem Drehmomentstab in Eingriff steht, wobei sein Gewicht auf dem Stift 155 in der Nut 126 ruht, übt die Feder 164 eine vertikale Aufwärtskraft auf das Lager 159 aus, das dazu dient, die Abhebung des Drehrohres 151 und der Stangen 157 zu unterstützen. Dies erleichtert der Bedienungsperson die Abhebung der Stangen 157, um die Anordnung in die obere Stellung zu heben.

«o Auf den Drehmomentstab 74 wird ein Drehmoment ausgeübt, indem der Drehstab 166 gedreht wird, der mit dem Drehrohr 151 durch einen konventionellen Drehmomentmesser 167 verbunden ist. Oberhalb des Drehstabes· 166 ist ein Abhebansatz 168 vorgesehen, so daß das gesamte Klemmwerkzeug durch konventionelle Reaktorfernbedienungseinrichtungen angehoben werden kann.

An einem Ende des Drehstabes 166 ist eine Klinke 170 vorgesehen, um den Drehstab 157 mit dem Drehmomentstab zu verklinken, so daß sich beide zusammen drehen, wenn das Drehrohr 151 gedreht wird.

Die Klinke 170 wird entriegelt, indem eine Lasche 171 heruntergedrückt wird, so daß die Klinke 170 sich um die Achse 172 drehen kann. Die Klinke wird entriegelt, während der Drehstab 157 gedreht wird, um die Manschette 150 und die obere sich seitlich erstreckende Vorrichtung 108 zu ver- und entriegeln.

Wie aus Fig.9 zu entnehmen ist, weist der Drehmomentmesser 167 ein Ziffernblatt 173 auf, das durch die Bedienungsperson abgelesen werden kann. Daher kann die Bedienungsperson auf jede Klemmvorrichtung mit dem genau gewünschten Betrag des Drehmomentes einwirken. Das erforderliche Drehmoment kann in Abhängigkeit von den Reaktorbedingungen variieren.

Wie aus Fig. 10 zu entnehmen ist, ist der Drehmomentmesser mit dem Drehrohr 151 mit Hilfe eines rechteckigen Schaftes 175 verbunden, der sich nach

unten in das Drehrohr 151 erstreckt. Der Schaft 175 ist mit dem Rohr 151 durch den Stift iSl verbunden. Das obere Ende des Schaftes reicht nach oben in das Gehäuse 163 unmittelbar bis zu den Enden des Drehstabes 166 und ist dort durch den Stift 165 gesichert. Daher kann der Drehmomentmesser 167 zwecks Reparatur oder Austausches durch einfaches Herausziehen der Stifte 161 und 165 entfernt werden.
Fig. Il zeigt eine Ansicht des unteren Endes des

Klemmbetätigungswerkzeuges mit Blick nach oben. Wie aus dieser Ansicht deutlich wird, stehen die Bajonettansätze 153 leicht heraus, um in die vertikalen Schlitze der oberen sich seitlich erstreckenden Vorrichtung 108 zu passen. Dieses Hervorstehen gibt die Gewähr, daß das Klemmwerkzeug stets in gleicher Weise in Eingriff gelangt und für fast eine Umdrehung der Manschette 150 relativ zur oberen sich seitlich erstreckenden Vorrichtung 108 in Eingriff bleibt.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Klemmsystem für die Kernkomponenten eines Atomkernreaktors, der einen vertikalen, zylindrischen Kern aufweist, der aus einer Anzahl von sich parallel erstreckenden Kernkomponenten zusammengesetzt ist, von denen ein Teil Kernbrennstoffmaterial enthält, wobei der Kern von einem Ring von Klemmvorrichtungen umgeben ist, welche sich ihrerseits an mindestens einer fest angeordneten, sie von außen umgebenden Eckplatte abstützen, wobei jede Klemmvorrichtung einen Drehmomentstab aufweist, mi; dessen Hilfe über die Klemmvorrichtungen eine radiale Kraft auf die Komponenten des Kernes übertragen wird, welche die Kernkomponenten zusammenklemmt, dadurch gekennzeichnet, daß jede Klemmvorrichtung (62) in einer rohrförmigen, vertikal stehenden Ummantelung (90) untergebracht ist, welche den Drehmomenlstab (74) und eine Druckkolben vorrichtung (71, 72) mit mindestens einem Druckkolben enthält, wobei die Druckkolben (71 bzw. 72) vom Kerninneren aus gesehen nach außen drückbar sind, wenn der Drehmomentstab. (74) mit einem Drehmoment beaufschlagt ist, daß Verklinkungsvorrichtungen (106, 107) vorgesehen sind, um eine bestimmte Größe des Drehmoments, das auf den Drehmomentstab (74) einwirkt, aufrechtzuerhalten und daß die äußeren Enden der Druckkolben (71, 72) an der fest angeordneten Eckplatte. (69 bzw. 70), die den Kern zumindest teilweise umgibt, anliegen, so daß dann, wenn die Druckkolben (71 bzw. 72) durch Einwirken des Drehmomentstabes (74) nach außen gegen die fest angeordnete Eckplatte (69 bzw. 70) gedruckt sind, die Ummantelungen (90) der Klemmvorrichtungen (62) nach dem Kerninneren verschoben sind und dadurch die Verklemmung der Kernkomponenten erfolgt.

2. Klemmsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei fest angeordnete Eckplatten (69, 70) den Kern (22) am oberen und unteren Ende umgeben, und daß jede Klemmvorrichtung (62) ein Paar Druckkolben (71,72) aufweist, die mit den zwei Eckplatten zusammenwirken, wobei der Drehmomentstab (74) so ausgebildet ist, daß er die Druckkolben (71, 72) gegen die Eckplatten drücken kann, wobei die entstehenden Gegenkräfte die Klemmvorrichtung (62) und die Ummantelung (90) nach innen drücken.

3. Klemmsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verklinkungsvorrichtung (106) eine kerbverzahnte Manschette (116) aufweist, die mit dem Drehmomentstab (74) kerbverzahnt in Eingriff steht, wobei diese kerbverzahnte Manschette (116) seitlich sich erstreckende Vorrichtungen (108, 109) umfaßt, die mit der Klemmanordnung in Kontakt stehen, um eine Drehung des Drehmomentstabes (74) zu verhindern und damit das Drehmoment zu blockieren, wobei die Verklinkungsvorrichtung Mittel umfaßt, die eine Entriegelung der Kerbverzahnung gestatten, während der Drehmomentstab (74) mit einem Drehmoment beaufschlagt ist.

4. Klemmsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stäbe (91), die aus neutronenreflektierendem Material bestehen, sich innerhalb der Ummantelung (90) befinden, und mindestens teilweise den Drehmomentstab (74) umgeben.

5. Klemmsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die eine Kühlströmung durch die Ummantelung ermöglichen, so daß ein Wärmeaustausch zwischen dem Drehmomentstab (74) und anderen Vorrichtungen innerhalb der Ummantelung ermöglicht wird.