DE2005183A1

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Publication number: DE2005183A1
Application number: DE19702005183
Authority: DE
Priority date: 1969-02-10
Filing date: 1970-02-05
Publication date: 1970-12-17
Also published as: NL7000951A; SE332032B; GB1227909A; BE745080A; FR2030392A7; US3501377A

Description

Anmelder: United States Atomic Energy Commission. Qermantown.

Maryland

Druckausgeglichene Spaltatoffbündel-Einlaßanordnung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Kernreaktoren und betrifft insbesondere einen druckausgeg-lichenen Spaltstoff bündel-Elnlaß, der die aufwärts wirkende Einlauf-Beaufsjehlagungskraft des Reaktor-Kühlmittels ausschaltet und eine hydraulische Niederhaltekraft für die Spaltstoffbündel gewährleistet, während gleichzeitig eine radiale Mißausrichtung und eine überwachung des Kühlmittelflusses zu den SpaltstoffbUndeln ermöglicht werden.

In den meisten Kernreaktoren besteht der Reaktorkern aus einer Anzahl von lotrecht angeordneten, auf einer Gitterplatte bzw. einem Rast ruhenden Spaltstoffbündeln. Das untere Ende jedes Spaltstoffbündels ist mit einer EinlaßdUse zum Zulassen des flüssigen Kühlmittels in das Spaltstoffbündel versehen. Im Betrieb wird das Kühlmittel lotrecht aufwärts durch jede Spaltstoff anordnung hindurchgefördert, wobei es zur Kühlung jedes einzelnen SpaltstoffStabes im Bündel dient. Das Kühlmittel wird hierbei seinerseits erwärmt, bevor es an der Oberseite der Spaltstoffbündel austritt.

FtIr Stromerzeugungszwecke muß selbstverständlich ein Kernreaktor hinreichender Größe vorgesehen werden, damit eine beträchtliche KUhlmittelmenge auf eine merklich erhöhte Temperatur erwärmt werden kann. Hierbei wird es dann erforderlich, die nötige KUhlmittel-Durchsatzmenge einzustellen. '

Die Spaltetoffbündel eines solchen typischen Reaktors

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sind einer hohen Aufwärts-Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels ausgesetzt und unterliegen infolgedessen einer Aufwärts-Druckkraft, die häufig das Gewicht des Spaltstoffbündels beträchtlich übersteigt. Aus diesem Grund muß entweder eine Einrichtung zum Niederhalten des Spaltstoffbündels vorgesehen oder der Einlaß in der Weise ausgelegt sein, daß die Druckkräfte im wesentlichen ausgeglichen sind.

Frühere Versuche dieser Art richteten sich zunächst auf die Schaffung von Spaltstoffbündel-Niederhaltemechanismen, die W die Spaltstoffbündel entweder verspannten oder in Abwärtsrichtung durch Gewicht belasteten; dieses Vorgehen war jedoch wegen der zusätzlichen Kosten und der Komplikationen bezüglich Aufbau und Arbeltsweise nicht zufriedenstellend.

In jüngerer Zeit sind bei der Entwicklung von Spaltstoffbündel-Konstruktionen hydraulische Niederhalteanordnungen angewandt worden. Dieser Lösungsversuch' nutzte typischerweise die Vorteile der Venturidüsen-Effekte aus, erwies sich jedoch als nicht zufriedenstellend. Zudem sind auch andere Arten hydraulischer Niederhalteanordnungen vorgeschlagen worden, wie z.B. diejenige gemäß der USA-Patentschrift 3 401 O81 (G. Menzel fe u.a.) welche senkrecht zur Längsachse des Spaltstoffbündels angeordnete Kühlmittel-Einlaßöffnungen verwendet. Obgleich diese Konstruktion gewisse Vorteile besitzt, gewährleistet sie dennoch keine hydraulische Niederhaltung, die eine radiale Mißausrichtung des Spaltstoffbündels zuläßt oder eine überwachung des Kühlmittelstromes zu den einzelnen Spaltstoffbündeln ermöglicht. Zusätzlich zu diesen senkrecht angeordneten Einlaßöffnungen unterliegt das zum Zentrum des Reaktorkerns strömende Kühlmittel einer Drosselung, da es waagerecht über die Einlasse der äußeren Spaltstoffbündel strömen muß.

Die Erfindung schafft dagegen einen druckausgeglichenen Spaltstoffbündel-Einlaß bzw. -Einlauf, der die Nachteile der herkömmlichen Konstruktionen zu überwinden vermag. Der hydrauli-

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sehe Ausgleich wird im wesentlichen durch Verwendung von Dichtungspaaren von ungefähr gleicher Fläche an den Stellen hervorgebracht, an denen die Dichtungen einem Druckunterschied Dzw. einem Druckgefälle in entgegengesetzten Richtungen ausgesetzt sind, während sie gleichzeitig eine radiale Mißausrichtung zulassen» Darüber hinaus wird eine Venturi-Einlaßanordnung angewandt, durch die allen Bereichen des Reaktorkerns ausreichend Kühlmittel zugeführt wird, während sie eine überwachung des Kühlmittelstromes zu den einzelnen Spaltstoffbündeln ermöglicht. _M

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Aufgabe der Erfindung ist mithin in erster Linie die Schaffung eines druckausgeglichenen Spaltstoffbündel-Einlasses für einen Kernreaktor.

Ein anderes Erfindungsziel sieht die Schaffung einer Spaltstoffbündel-Kühlmitteleinlaßanordnung vor, welche die sich aus der Kühlmittelströmung in diese Anordnung ergebende, aufwärts wirkende Einlaß-Trägheitskraft ausschaltet.

Noch ein anderes Erfindungsziel betrifft die Schaffung von Kernspaltstoffbündeln mit einer hydraulischen Niederhalteeinrichtung, die zusätzlich radiale Mißausrichtungen zuläßt. ä

. Ein weiteres Erfindungsztel bezieht sich auf die Schaffung eines druckausgeglichenen, Einlasses bzw. Einlaufes für Kernreaktor-Spalts toff bündel, der eine radiale Mißausrichtung zuläßt und eine überwachung des in die Spaltstoffbündel strömenden Kühlmittels ermöglicht.

Noch ein weiteres Erfindungsziel besteht in der Schaffung einer hydraulischen Niederhalteanordnung für Kernspaltstoffbündel, die Dichtungen von ungefähr gleicher Fläche aufweist, welche dem Druckunterschied in entgegengesetzten Richtungen ausgesetzt sind, so daß die auf sie einwirkenden Druckkräfte

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- 4 ausgeglichen werden.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene Ansicht des unteren Abschnitts einer Ausführungsform eines Kernspaltstoffbündels mit einem erfindungsgemäßen druckausgeglichenen Einlaß,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 durch den oberen Teil der Ausführungsform von Fig. 1,

Fig. 3 bis 6 in vergrößertem Maßstab gehaltene Querschnitte längs der Linien 3-3, 4-4, 5-5 bzw. 6-6 in Fig. 1,

Fig. 7 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht

des unteren Abschnittes einer abgewandelten Ausführungsform eines Kernspaltstoffbündels mit den Merkmalen der Erfindung,

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 8 - 8 durch den

oberen Teii des Ausführungsbeispieles von Fig. J,

Fig. 9 bis 12 Querschnitte längs der Linien 9-Q, 10-10, 11-11 bzw. 12-12 in Fig. 7 und

Fig.13 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Teilschnitt durch die Dichtungsanordnung der Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 und 7.

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Bei der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsform besteht das erfindungsgemäfle Spaltstoi'f bündel im wesentlichen aus einem sechseckigen Rohr bzw. Mantel 1.0, das bzw. der in seinem oberen Ende die Spaltstoffstäbe bzw. -elemente 11 aufnimmt und am unteren Ende unter Abdichtung auf einem Spaltstoffbündel-Träger 12 montiert ist, der seinerseits mit Hilfe von Sapnn- bzw. Niederhaltebolzen 14 an einer Rost- bzw. Tragplatte 13 des Reaktorkernes befestigt ist. Obgleich in Fig. 1 zum Zweck der Erläuterung nur drei SpaltstoffbUndel-Träger 12 mit zwei darauf aufgesetzten Mänteln TO dargestellt M sind, von denen einer im Schnitt gezeigt ist, bestehen die bekannten Reaktorkerne normalerweise aus einer großen Anzahl ähnlicher Spaltstoffbündel.

Die Spaltstoffbündel-Träger 12 weisen jeweils einen zentralen Flansch- bzw. Kragenteil 15 auf, dessen Oberseite einen Sit^bzw. eine Auflagefläche für den Spaltstoffbündel-Mantel 10 darstellt (vergl. den mittleren Träger 12 gemäß Fig.1) Der Flansch 15 ist mit einer Anzahl von Ausnehmungen 17 versehen, in denen jeweils ein Teil des Kopfes eines Niederhalte-Dolzens 14 angeordnet ist, wobei dieser Bolzenkopf seinerseits mit einem Innensechskant H¹ versehen ist. Gemäß Fig. 5 sind bei der dargestellten AusfÜhrüngsform je drei NiederhalteboXzen 14 für jeden SpaltstoffbUndel-Träger 12 vorgesehen, wobei jeder Niederhaltebolzen die Jeweils angrenzenden Träger 12 gegen die Tragplatte 15 verspannt. Die Niederhaltebolzen 14 sind in in der Tragplatte 13 vorgesehene Qewindebohrungen (Fig. 1) eingeschraubt. Der Träger¹ 12 weist außerdem einen unteren Endabschnitt 19 von kleinerem Äußendurchmesser auf, der sich in eine in der Tragplatte 1.5 vorgesehene Bohrung hineinerstreclct. Um die Bohrung 20 herum ist eine Ringnut bzw. Kammer 21 ausgebildet, dl« über im unteren Endabschnitt 19 des Trägers 12 vorgesehene Durchgänge 22 mit dem Inneren des Trägers 12 kommuniziert. Wie im ausgeschnittenen Endabschnitt d«s mittleren Trägers 12 gemäß Fig. 1 und in Fig. 6 dargestellt,

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ist ein Strömungs-Meßrohr 23 in einer in der Tragplatte 13 ausgebildeten Bohrung 24 befestigt und kommuniziert mit der Ringnut 21 j dieses Meßrohr 23 ist mit einer nicht dargestellten KUhlmittel-Durchsatzmeßvorrichtung verbunden. Gemäß Fig. 1 sind vier derartige Strömungs-Meßrohre 23 vorgesehen, von denen das obere mit einem nicht dargestellten, an der linken Seite von Fig. 1 befindlichen weiteren Spaltstoffbündel-Träger verbindbar ist.

A| Der Träger 12 ist am oberen Endabschnitt 25 geschlossen,

legt jedoch in seinem restlichen Teil einen inneren Fluidum-Durchgang 26 fest, der einen allgemein bei 27 angedeuteten Venturi-Abschnitt aufweist, wobei sich die im unteren Endabschnitt 19 des Trägers 12 vorgesehenen Durchgänge 22 an der Einschnürung des Venturiabschnittes 27 befinden. Am geschlossener oberen Endabschnitt 25 ist der SpaltstoffbundeI-Träger 12 mit einer Anzahl von Langlöchern 28 versehen, die einen Fluidumstrom aus dem inneren Durchgang 26 zu dessen Außenseite ermöglichen, wie dies nachstehend noch näher erläutert werden wird. Der geschlossene obere Endabschnitt 25 des Trägers 12 weist eine zentrale Bohrung 29 auf, ih der ein Ende einer EntlUfungsleitung 30 befestigt ist, die an ihrem anderen Ende

P in einer im Träger 12 ausgebildete» Bohrung 31 ausläuft, welche unmittelbar unterhalb des Flansches 15 des Trägers 12 angeordnet ist.

Der Spaltstoffbündel-Mantel. IQ besitzt mit Ausnahme seines unteren Endabschnittes 32, der" kreisförmig ausgebildet 1st und in welchem ein End-Tragring 3.3 angeordnet ist, sechseckigen Außenquerschnitt. Der Tragring 33 erstreckt sich über den Mantel 10 hinaus und in Anlage *n die Oberseite 16 des Flansches 15 des Trägers 12. Der Tragring 33 kann, wie dargestellt, zweistückig oder aus einem Stück ausgebildet sein und

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ist mit einer Ringnut 34 versehen, in der eine in Verbindung mit Flg. 13 noch näher zu beschreibende Dichtungsanordnung angeordnet ist. Der untere Endabschnitt des Tragringes 33 ist konisch ausgebildet und weist an seiner Kante eine Anzahl von Ausschnitten 36 auf., die alle an der Dichtungsanordnung 35 vorbeileckende Flüssigkeit in das die Spaltstoffbündel umgebende Kühlmittel abfließen lassen. Im Oberteil des Tragringes sind über Gewindebohrungen 37 mehrere Stangen 38 befestigt, die wiederum in Gewindebohrungen 39 eines schwenkbaren Joches bzw. Kopparms 40 eingeschraubt sind, der in den Fig. 2 und 3 näher A veranschaulicht ist. Das Joch 40 ist zweifach auf Bolzen 41, von denen in den Fig. 1 und 3 nur einer dargestellt 1st und welche, eine Bohrung 42 in Spaltstoff-Endleisten 43 durchsetzen, schwenkbar gelagert, wobei die Spaltstoffstäbe 11 in den Endstreifen 43. auslaufen und durch diese festgelegt sind. Gemäß den Fig. 1 bis 3 ist das Joch 40 mit einer zentralen Bohrung versehen, die von einem Bolzen 45 durchsetzt wird, der in eine Gewindebohrung 46 in der Oberseite eines umgekehrt napfförmigen Gliedes 47 eingeschraubt ist. Der obere Körperteil des Gliedes 47 wird von einem Durchgang 48 durchsetzt, der bis zum Boden der Gewindebohrung 46 reicht und als deren Entlüftung dient. Außerdem wird der obere Körperteil des Gliedes 47 von einem weiteren Durchgang 49 durchsetzt, der mit einer im Bolzen 45 .% ausgebildeten Bohrung fluchtet und in welchen ein Sicherungsstift 50 zur Verhinderung einer unerwünschten Verdrehung des Bolzens 45 gegenüber dem umgekehrt napfförmigen Glied 47 eingesetzt ist. Ein abstehender Flansch bzw. Seitenteil 51- des umgekehrt napfförmigen Gliedes 47 erstreckt sich abwärts und umschließt den oberen Endabschnitt 25 des Trägers 1,2 unter Festlegung eines Zwischenraumes 52 dazwischen, der seinerseits über die Entlüfungsleitung 30 zur Außenfläche des Spaltstoffbündels hin entlüftet ist. Die Spitze bzw. Kante des Seitenteiles 51 des Gliedes 47 ist mit einer durch einen Haltering in Einbaulage gehaltenen Dichtungsanordnung 53 versehen. Oewünschtenfalls, sofern genügend Raum zur Verfügung steht, kann

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die Dichtungsanordnung 53 durch eine Dichtungsanordnung entnäher

sprechend der später anhand von Fig. 13 noch/erläuterten Anordnung 35 ersetzt werden.

Ersichtlicherweise ist mithin der Spaltstoffbündel-Mantel 10 mit zwei Gliedern (33 und 47) versehen, die sich rundherum erstrecken und gegenüber dem oberen Ende des Trägers 12 abgedichtete Flächen bilden. Wie durch die Strömungspfeile in den Fig. 1 und 4 angedeutet, tritt das Kühlmittel in den inneren Durchgang 26 des Trägers 12 von einer unter der Trag-

w platte 13 befindlichen Einlaßkammer 55 her ein, nachdem es den Durchsatzmeß-Venturiabschnitt 27 durchströmt hat, und strömt sodann über die Langlöcher 28 (vgl. auch Fig. 4) auswärts in eine durch den Mantel 10, den Tragring 33* das obere Ende des Trägers 12 und das umgekehrt napfförmige Glied 4γ festgelegte Kammer bzw. Raum 56 und weiter aufwärts um die Spaltstoffstäbe 11 herum, um diese zu kühlen, und tritt sodann an der nicht dargestellten Oberseite des Spaltstoffbündeis aus. Die Strömung des Kühlmittels um die Spaltstoffstäbe 11 herum ist aus Fig. 3 näher ersichtlich, in welcher der Abstand zwischen den Stäben 11 und ihre Anordnung im Mantel 10 veranschaulicht sind. Bei der speziellen Ausführungsform gemäß

* Fig. 3 sind z.B. 265 Spaltstoffstäbe 11 mit sechs blindstäben 57, von denen je einer in jeder Ecke der Sechseckform des Mantels 10 angeordnet ist, vorgesehen.

Ersichtlicherweise wird somit die durch den Hydraulikdruck des Kühlmittels hervorgerufene Aufwärtskraft genau durch eine gleichgroße Abwärtskraft aufgehoben, vorausgesetzt, die Dichtungen 35 und 53 besitzen gleichgroße Flächen, wobei die Leckage an der Dichtungsanordnung 53 vorbei in den Zwischenraum 52 nur einen vernachlässigbaren Druckabfall bewirkt, da sie über die Entlüftungsleitung 30 fließt. In der Praxis würde eine geringe Rest-Aufwärtskraft vorhanden sein, da es

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eine praktisch brauchbare Anordnung erforderlieh macht, daß die Dichtungsanordnung 35 etwas größer ist als die Dichtungsanordnung 53, und da ein gewisser Leckage-Druckabfall über die EntliLftungsleitung 30 wahrscheinlich ist. Diese Kraft kann jedoch ohne weiteres auf einem wesentlich unter dem Gewicht des Spaltstoffbündeis liegenden Wert gehalten werden, so daß sie zu klein ist, um das Spaitstoffbündel anzuheben. Als Sicherheitsmaßnahme kann eine nicht dargestellte Stütz-Nlederhalteanordnung etwa 25,4 mm über den oberen Enden der SpaltstoffbUndel angeordnet sein, um sicherzustellen, daß sie sieh im Reaktorkern nicht aufwärts verlagern.

Obgleich der Spaltstoffbündeleinlaß-Träger 12 die Verwendung einer beliebigen Art einer fest eingebauten Einlaß-Strömungsmeßvorrichtung gestatten würde, wird die Verwendung einer Venturidüse 27 mit Druckabnahme-Durchgängen 22, die zum Anschluß an eine Strömungs- bzw. Durchsatzmeßvorrichtung über das Meßrohr 23 und die Bohrung 24 mit der Ringnut 21 in Verbindung stehen, bevorzugt.

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Infolge der Gleitbewegung der Dichtungsanordnung 35 kann der SpaltstoffbUndel-Mantel 10 gegenüber dem Träger 12 um etwa 3*2 nun in allen Richtungen in radiale Mißausrichtung ge-brächt werden. Da diese Vorkehrung an der Dichtungsanordnung 53 ^den D'urchfluUquerschnlft bzw. den Raum 56 zwischen dem umgekehrt napf f'örml gen Glied 4y und dem Mantel 10 ernstlich beeinträchtigen würde., wird diese Mißaüsrichtung durch die Kippbewegung des Joches 40 über die Stangen 38 ermöglicht, die mit dem Tragring 33» in welchem die Dichtungsanordnung 35 montiert ist, verbunden sind.

Die in den Fig. 7\bis 12 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ähnelt im wesentlichen der vorstehend.'beschrie--

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benen AusfUhrungsform gemäß den Pig. 1 bis 6. Die Hauptunterschiede zwischen beiden Ausführungsformen liegen in einer unterschiedlichen Anordnung der Venturi-Durchsatzmeßvorrichtung, der Konfiguration der Löcher im Oberteil des Spaltstoffbündel-Trägers, der Konfiguration des umgekehrt napfförmigen Gliedes, des Fehlens der aus Joch und Stangen bestehenden Mißausrichtungs-Anordnung und des Fehlens der Niederhaltebolzen. Der vorher beschriebenen Ausführungsform entsprechende Teile sind mit denselben Bezugsziffern wie in den Fig. 1 bis 6 bezeichnet.

Das Spaltstoffbündel gemäß Fig. 7 besteht aus einem im wesentlichen sechseckigen Rohr bzw. Mantel 10¹, der in seinem oberen Ende die Spaltstoffstäbe bzw. -elemente 11' aufnimmt und anschlagend über einem in einer Reaktorkern-Rost- bzw. -Tragplatte 1^^f festgelegten Spaltstoffbündel-Träger 12' angeordnet 1st.

Der Spaltstoffbündel-Träger 12' weist einen zentralen Flansch bzw. Kragenabschnitt I5¹ mit einer Oberseite I6¹ auf, die einen Sitz bzw¹, eine Auflagefläche für den Mantel 10¹ bildet. Weiterhin ist der Träger 12¹ mit einem kleineren Außendurchmesser besitzenden unteren Endabschnitt 19' versehen, cer sich in eine Bohrung 20' in der Tragplatte I3¹ hineinerstreckt und auf diese Weise in lotrechter Stellung gehaltert ist. Unmittelbar über dem dünneren unteren Endabschnitt 19¹. ist im . Träger 12¹ eine äußere Ringnut bzw. Kammer 21' ausgebildet, die mit dem Inneren des Trägers 12' kommuniziert. Gemäß den Fig. 7 und 12 ist am Träger 12' durch Schweißen oder anderweitig ein die Ringnut 21' verschließender Ring 60 befestigt, während ein Strömungs-Meßrohr 2j5* in einer Bohrung 61' des Ringes 60 festgelegt ist und somit in Verbindung mit der Ringnut 21' steht. Das Meßrohr 2^' Jedes Trägers 12' ist, wie vorher beschrieben, mit einer nicht dargestellten KUhlmitteldurchsatz-Meß/orrlchtung verbunden.

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Der Spaltstoffbündel-Träger 12' ist am oberen Endabschnitt 25' verschlossen, legt jedoch in seinem restlichen Abschnitt einen inneren Fluidum-Durchgang 26^! fest, der einen Venturiabschnitt 27* aufweist, an dessen Einschnürung sich die Durchgänge 22' befinden. Unterhalb des geschlossenen oberen Endabschnittes 25¹ ist der Träger 12' mit einer Anzahl von öffnungen bzw. Löchern 28' versehen, durch welche das über den inneren Durchgang 26' aufwärts strömende Fluidum auf noch zu beschreibende Weise in den Mantel 10 hinein austritt. Im oberen Endabschnitt 25' ist eine zentrale Bohrung 29' vorge- M sehen, in der das eine Ende eines Entlüftungsrohres 30 befestigt ist, dessen anderes Ende in einer Bohrung 3I' im Träger 12' unterhalb seines Flansches I5¹ festgelegt ist.

Gemäß-den Flg. 7, 9 und 10 besitzt der Mantel 10' sechseckigen Außen-Querschnitt, jedoch mit Ausnahme seines unteren Endabschnittes 32', der gemäß Fig. 11 kreisförmigen Querschnitt besitzt. Der untere Endabschnitt-32¹ ist an einem End-Tragglied bzw. -ring 33* befestigt, welcher sich über den Mantel 10' hinauserstreckt und auf der Oberseite 16' des Trägers 12' ruht. Der Tragring 33¹ ist mit einem ausgesparten Oberteil bzw. einer Ringnut 34' versehen, in der eine Dichtungsanordnung 35* angeordnet ist. Die Einzelheiten der Dichtungsanordnung 35' entsprechen der Dichtungsanordnung 35 gemäß Fig. 1 und werden später anhand von Fig. I3 noch näher erläutert. Der untere Endabschnitt des Tragringes 33'ist konisch ausgebildet und an seiner Unterkante bzw. Lippe mit Ausschnitten 36¹ versehen, welche ein Ablaufen von an der Dichtungsanordnung 35' VOrbeileckendem Fluidum ermöglichen. Der Tragring 33' ist mit einer weiteren Ausnehmung 62 von größerem Durchmesser als die die Dichtungsanordnung 35' aufnehmende Ringnut 34' versehen.

Gemäß den Fig. .7 bis 9 laufen die Spaltstoffstäbe 11' in einer Reihe von Endleisten 43' aus, mit deren Hilfe sie be-

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festigt sind. Diese Endstreifen 4^¹ sind jeweils mit einer Bohrung 62' versehen, in welcher ein Bolzen 64 angeordnet ist, der die Endstreifen 43* mit einem umgekehrt napfförmigen Glied 47' verbindet. Das umgekehrt napfförmige Glied 47* weist einen abstehenden Flansch bzw. Seitenteil 51* auf, der sich abwärts erstreckt und in der Ausnehmung 62 des Tragringes 33¹ befestigt ist und dessen Unterkante die obere Auflage für die Dichtungsanordnung 35¹ bildet. Das umgekehrt napfförmige Glied 47¹ ist mithin starr am Tragring 33' befestigt und wird von diesem getragen, wobei der Tragring 33' seinerseits am Mantel 10' befestigt ist und auf der Oberseite 16' des Trägers 12' aufliegt. Der Seitenteil 51* des umgekehrt napfförmigen Gliedes 47* kann in zwei Teilen,die gemäß Fig. J miteinander verbunden sind, oder in einem Stück ausgebildet sein. Das Glied 47' ist so um den oberen Endabschnitt 25' des SpalUtoffbündel-Trägers 12' herum angeordnet, daß es dazwischen einen Zwischenraum 52' festlegt, der über das Entlüfungsrohr 30¹ zur Außenseite des Spaltstoffbündeis hin entlüftet ist. Eine zweite, ähnlich wie die Dichtungsanordnung 35* aufgebaute Dichtungsanordnung 53* ist in einer jLm Seitenteil 5I¹ des umgekehrt napfförmigen Gliedes 47¹ nahe des Unterteiles des oberen Endabschnittes 25* des Trägers 12' ausgebildeten Ringnut bzw. Kammer 65 angeordnet. Im Seitenteil 5¹' des umgekehrt napfförmigen Gliedes 47' sind zwischen der Ringnut 65 und seinem Ende mehrere Öffnungen bzw. Durchgänge 66 ausgebildet, die im wesentlichen auf die im Träger 12* vorgesehenen Öffnungen 28^f ausgerichtet sind. Durch die Dichtlingsanordnungen 35¹ und 53'* den Seitenteil 51* des Gliedes 47' und den Träger 12* wird ein Zwischenraum 67 festgelegt.

Wie durch die Strörnungspfeile in den Fig. 7 und 10 angedeutet, strömt das aus einer unter der Tragplatte 13¹ befindlichen Einlaßkammer 55¹ in den inneren Durchgang 26' des Spaltstoffbündel-Trägers 12' einströmende Kühlmittel nach dem

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Durchströmen des Durchsatzmeß-Venturiabschnittes 27' auswärts durch die öffnungen 28', durch den Zwischenraum 67, über die öffnungen 66 in eine Kammer bzw. in einen Raum 56', der durch den Mantel 10', den Seitenteil 51' des Gliedes 47* und den Tragring 33' festgelegt wird, und auf vorher beschriebene Weise aufwärts um die Spaltstoffstäbe 11' herum. Wie in Fig. 9 deutlicher dargestellt ist, sind im Mantel 10' 265 Spaltstoffstäbe 11* angeordnet, während sechs Blindstäbe 57', wie.erwähnt, in den Ecken des sechseckigen Mantels TO* angeordnet sind.

Der hydraulische Druckausgleich und die Elnlaß-Durchsatzmessung erfolgen bei der Ausführung*form gemäß den Fig. 7 bis 12 auf die gleiche Weise wie vorher in Verbindung mit den Fig. 1 bis 6 beschrieben. Die Möglichkeit der Mißausrichtung der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 6 ist bei der Konstruktion gemäß den Fig. 7 bis 12 durch ein Schwenken des umgekehrt napfförrnigen Gliedes 47' auf dem Bolzen 64 beschränkt, da das Glied 47* an der Unterkante bzw. Lippe seines Seitenteiles 51· am Mantel 10' befestigt ist.

Im folgenden ist die Dichtungsanordnung beider Aus- . fUhrungsformen anhand von Fig. I3 in Verbindung mit den sie umgebenden Teilen der AusfUhrungsform gemäß Fig. 1 näher er- "

läutert, obgleich die Dichtungsanordnung auch die Anordnung oder 53¹ gemäß Fig. 7 darstellen kann.

Die allgemein mit 35 bezeichnete Dichtungsanordnung ist beispielsweise in der im Tragring 33 des Mantels 10 ausgebildeten Ringnut 3^ angeordnet und kann, eine sichere Abdichtung zwischen dem Tragring 33 ^un<* der Außenfläche 68 des Spaltstoffbündel-Trägers 12 herstellen, Die Dichtungsanordnung 35 besteht aus zwei durch eine bei 72 angedeutete Keil/Nut-Anordnung miteinander verblockten Halteringen 70 und 7I, wobei

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die Ringnut 34 so ausgebildet ist, daß sie Raum für die Halteringe 70 und 71 bietet und eine Mißausrichtung derselben zuläßt. In einem durch die Halteringe 70 und 7I festgelegten offenen Hohlraum 73 ist eine geschlitzte Ringdichtung 74 angeordnet, deren Spitze bzw. Lippe mit der Außenfläche 68 des Trägers 12 in Berührung steht. Die geschlitzte Ringdichtung ist so ausgebildet, daß sie bei einem Bruch nicht herausfallen kann, da sie durch die Halteringe 70 und 7I festgehalten wird, flk Außerdem sind die Halteringe 70 und 7I ununterbrochene Ringe, die frei von den Spannungen eines Federringes sind. Zur Gewährleistung einer besseren Andruckberührung zwischen der geschlitzten Ringdichtung 74 und der Außenfläche 68 kann gewünschtenfalls ein gewellter Federstreifen hinter der Ringdichtung 7^ iⁿ den Hohlraum 73 eingesetzt werden.

Ersichtlicherweise schafft die Erfindung somit eine Einrichtung zur Verhinderung der Einwirkung von Hubkräften auf ein Kernreaktor-Spaltstoffbündel infolge eines hydrostatischen Druckunterschiedes am Einlauf zum Spaltstoffbündel bei gleichzeitiger Zul'assung einer radialen Mißausrichtung des Spaltstoffbündels und Ermöglichung einer überwachung des Zu-™ flusses zu den Spaltstoffbündeln, wodurch ein bedeutsamer Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik geschaffen wird.

Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin einen Kernreaktor-SpaltstoffbUndeleinlaß mit einer Einrichtung zum Verhindern von Hubkräften infolge des hydrostatischen Druckunterschiedes am Einlauf zu den Spaltstoffbündeln unter Zulassung einer radialen Mißausrichtung und Gewährleistung der Möglichkeit einer überwachung des Kühlmittelflusses zu den einzelnen Spaltstoffbündeln. Dies wird durch Verwendung von Dichtungen von ungefähr gleicher Fläche an den Stellen erreicht, an welchen die Dichtungen dem Druckunterschied in entgegen-

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gesetzten Richtungen ausgesetzt sind, so daß die Druckkräfte im wesentlichen ausgeglichen werden. Darüber hinaus ist eine eine Mißausrichtung zulassende Kippbewegung möglich.

Obgleich vorstehend spezielle AusfUhrurigsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben sind, sind dem Fachmann selbstverständlich zahlreiche Abwandlungen offensichtlich, weshalb die Erfindung alle innerhalb des erweiterten Schutzumfanges liegenden Änderungen und Abwandlungen mit umfassen soll.

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Claims

Patentansprüche

/ 1.; Druckausgeglichene Spaltstoff-Einlaßanordnung für einen Kernreaktor, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spaltstoffbündel-Tragglled mit einem zentralen Abschnitt von erweitertem Durchmesser und ein Spaltstoffbündel-Mantel mit einem im einen Ende befestigten Tragring vorgesehen sind, daß der Mantel so ausgebildet ist, daß er das eine Ende des Traggliedes mit Abstand umschließt, am erweiterten zentralen Abschnitt des Traggliedes anliegt und in seinem anderen Endabschnitt Spaltstoffelemente aufnehmen kann, daß das Spaltstoffbündel-Tragglied am einen Ende geschlossen und in seinem restlichen Teil von einem inneren Durchgang durchsetzt ist, der in seinem unteren Abschnitt unter Festlegung einer Venturidüse gestaltet ist, daß das Tragglied außerdem einen einen kleineren Durchmesser besitzenden Endabschnitt aufweist, der sich in eine öffnung in einer zugeordneten Reaktorkern-Tragplatte erstreckt und das Tragglied in lotrechter Stellung haltert, wobei das Tragglied zwischen dem geschlossenen Ende und seinem zentralen Abschnitt mit einer Anzahl von einePluidumverbindung zwischen dem Durchgang und der Außenseite des Traggliedes herstellenden Öffnungen bzw. Durchlässen versehen ist, daß das Spaltstoffbündel-Tragglied zusätzlich mit mindestens einem Durchlaß zur Herstellung einer Fluidumverbindung zwischen der Venturidüse und einer zugeordneten Durchsatz-Meßvorrichtung versehen ist, wobei das geschloss-ene Ende des Spaltstoffbündel-Traggliedes eine öffnung aufweist, in welcher das eine Ende eines Entlüfungsrohres festgelegt ist, dessen anderes Ende in einer im Tragglied in der Mitte des erweiterten zentralen Abschnittes des einen kleineren Durchmesser besitzenden Endabschnittes vorgesehenen öffnung ausläuft, daß der Tragring mit einer Dichtungsanordnung zur Herstellung einer sicheren Abdichtung um das Spaltstoffbündel-Tragglied herum versehen ist und daß in den Mantel ein umgekehrt napfförmiges Glied betrieblich eingebaut

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ist, das so ausgebildet 1st, daß es sich mit Abstand zumindest um das geschlossene Ende des Spaltstoffbündel-Traggliedes herum erstreckt, und das mit einer Dichtungsanordnung zur Herstellung einer sicheren Abdichtung um das Spaltstoffbündel-Tragglied herum versehen ist.
2. Einlaßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das umgekehrt napfförmige Glied durch ein Jochglied gehaltert ist, das schwenkbar im Mantel gelagert ist, und daß das Jochglied und der Tragring durch eine Anzahl von Stangen derart miteinander verbunden sind, daß eine radiale Mißausrichtung zwischen dem Mantel und dem Spaltstoffbündel-Tragglied ermöglicht wird.
3. Einlaßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnei daß sich das umgekehrt napfförmige Glied abwärts erstreckt, am Tragring befestigt und mit einer Anzahl von öffnungen versehen ist, die praktisch mit den im SpaltstoffbUndel-Tragglied vorgesehenen öffnungen fluchten, und daß die im umgekehrt napfförmigen Glied ausgebildeten öffnungen zwischen der darin vorgesehenen Dichtungsanordnung und dem Ende dieses Gliedes angeordnet sind.
4. Einlaßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der erweiterte zentrale Abschnitt des Spaltstoffbündel-Traggliedes mit Ausschnitten versehen ist und daß Bolzen vorgesehen sind, die an einer zugeordneten Reaktorkern-Tragplatte befestigbar und in den Ausschnitten des erweiterten zentralen Abschnittes des Traggliedes gehaltert sind.
5. Einlaßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Dichtungsanordnungen zwei ineinandergefügte Ringe, die zwischen sich einen offenen Hohlraum festlegen, und eine in den Hohlraum eingesetzte und

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in Dichtungsberührung mit der Außenfläche des Spaltstoffbündel-Traggliedes stehende, geschlitzte Ringdichtung aufweist.
6. Einlaßanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinandergefügten Ringe in eine im Tragring an dessen dem Spaltstoffbündel-Tragglied zugewandter Seite ausgebildete Ringnut eingesetzt sind, deren Tiefe größer ist als die der ineinandergefügten Ringe, so daß sie eine Mißausrichtung dieser Ringe zuläßt.
7. Einlaßanordnung nach Anspruch 1 in Verbindung mit einer Reaktorkern^fragplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktorkern-Tragplatte mit einer öffnung von dem kleineren Durchmesser besitzenden Endabschnitt des Spaltstoffbündel-Traggliedes angepaßtem Durchmesser versehen ist, wobei Jeweils eine derartige öffnung für jedes zugeordnete Tragglied vorgesehen ist.
8. Einlaßanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktorkern-Tragplatte an Jeder öffnung mit einer Ringnut und mindestens einem Fluidum-Durchlaß versehen ist, welcher die Ringnut mit einer Außenfläche der Tragplatte verbindet und in den ein Strömungs-Meßrohr zur Verbindung der Ringnut mit einer zugeordneten Durchsatz-Meßvorrichtung einsetzbar ist, und daß die im Spaltstoffbündel-Tragglied vorgesehene Venturidüse derart im inneren Durchgang angeordnet ist, daß sich der im Tragglied vorgesehene Fluidum-Durchlaß zwischen der Ringnut der Reaktorkern-Tragplatte und einer Einschnürung der Venturidüse befindet.
9. Einlaßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring aus zwei Abschnitten zusammengesetzt ist und daß sich die in ihm vorgesehene Dichtungsanordnung an der Trennstelle dieser beiden Abschnitte befindet.

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