DE2011888C3 - Abstandshalter für Kernreaktorbrennelemente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abstandshalter für Kernreaktorbrennelemente in Kastenform, bei dem eine Vielzahl von Brennstoffstäben und Steuerstabführungsrohre einzeln in den quadratischen Maschen eines durch sich einander rechtwinklig kreuzende, durchbrochene Stege gebildeten Gitters gehaltert werden, wobei für jeden Brennstoffstab jeweils zwei feste aus den Stegen herausgearbeitete Anlageelemente in jeweils zwei in den quadratischen Maschen rechtwinklig zueinanderstehenden Stegabschnitten und ein fedei ndes Anlageelement vorhanden sind und die federnden Anlageelemente durch in den Kreuzungspunkten der Stege ohne feste Anlageelemente aufgesteckte Federelemente gebildet sind.

Durch die französische Patentschrift 14 87 538 ist es bekannt, bei einem durch sich einander rechtwinklig kreuzende Stege gebildeten Abstandshalter in den Kreuzungspunkten federnde Elemente anzuordnen, die mit jeweils einer Nase in die vier zum Kreuzungspunkt gehörenden Quadrate ragen und dort jeweils einen federnden Punkt zur Halterung der Brennstoffstäbe bilden. Durch Aufsetzen solcher federnder Elemente in allen Kreuzungspunkten der Stege erhält man für jeden Brennstoffstab nur insgesamt vier federnde Auflage punkte.

Die beschriebene Konstruktion hat zur Folge, d;iß eine genaue, zentrische Position der Brennstoffstäbe nur erreicht wird, wenn die Federelemente genau gleiche Abmessungen haben und ihre Federkraft jeweils gleich ist, was sich nur unvollkommen realisieren laut. Ein unterschiedlicher gegenseitiger Abstand der Βτ-ηη-stoffstäbe kann jedoch zu unzulässig hohen Hüi'irohrtemperaturen führen, was zu vermeiden ist.

Ein zweiter wesentlicher Nachteil der Abstandshalterung nach dem genannten französischen Patern besteht darin, daß durch die federnde Halterung der Brenn-■ 0 stoffstäbe die Gefahr besteht, daß durch das vorbei-■ strömende Kühlmittel die Brennstoffstäbe zum. Schwingen angeregt werden.

Bei dem eingangs beschriebenen Abstandshalter nach der DT-OS 15 14 560 werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß jeder Brennstoffstab zwischen zwei starren und einem losen, federnden Anlageelement aufgenommen ist, wobei die federnden Elemente als lose, an beiden Enden abgebogene längliche, bandförmige Teile in das Steggitter derart eingesetzt sind, daß jedes Ende in zwei nebeneinanderliegenden Maschen das dritte Anlagelement bilden. Diese Konstruktion bedingt jedoch wiederum andere Nachteile. Der wichtigste besteht darin, daß das Einschieben der Brennstoflstäbe in die Abstandshalterung umständlich ist. Da zunächst die Brcnnsloffstäbe auf die in die quadratischen Maschen des Steggitters hineinragenden horizontal angeordneten Federelemente treffen würden. muß jedes Federelement zum Einführen der Rohre von Hand zur Seite gedruckt werden. Ein zusätzlicher Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß ein Federelement die federnden Punkte für jeweils zwei Brennstoffstäbe bildet. Dadurch wirkt sich eine Ungenauigkeit in einem Quadrat zwangläufig auch im benachbarten Quadrat aus. In ungünstigen Fällen kann dies zu hohe oder zu geringe Federkräfte bedingen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, den eingangs beschriebenen Abstandshalter dahingehend zu verbes scm, daß trotz Verwendung von Brennstoffstäben unterschiedlichen Durchmessers, das Einführen der Brennstoffsläbe in den Abstandshalter vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Dabei ist aus der BE PS 7 17 112. vgl. insbesondere deren Fig. 3, 5 und 6, sowie die zugehörige Beschreibung, ein Abstandshalter für Kernbrcnnstoflelemente bekanntgeworden, bei dem die festen Aniageelemente durch jeweils einem S-förmigen Abschnitt vergeben sind und die Federn der federnden Aniageelemente fm jeweils vier Brennstoffstäbe die federnde Anlage bilden. Die übrigen Merkmale der Erfindung weist dieser Abstandshalter jedoch nicht auf.

Vorteile des Abstandshalters gemäß der Erfindung liegen darin, daß trotz einfachster Bauweise die Nachteile bekannter Abstandshalter, wie z. B. das Schwingen der Brennstoffstäbe oder ein ungleichmäßiges gegenseitiges Distanzieren vermieden werden. Hinzu kommt, daß auf Grund der Form der auf die Kreuzungspunkte aufzusteckenden Federelemente es möglich wird, die f>o Brennstoffstäbe einfach in den Abstandshalter hineinzuschieben, während bei anderen Konstruktionen die Federelemente von Hand zur Seite gedrückt werden müssen. Auch können sich bei der Erfindung l.ngenauigkciten in einer quadratischen Masche nicht über fi.s die Federelemente auf benachbarte quadratische Maschen übertragen, und die Strömung des vorbeifließenden Kühlmittels wird nicht behindert.

An Hand der Zeichnung wird nun die Erfindung nä-

tier beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 erne Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiei «les Abstandshalter nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Steg mit fesien Anlageelementen in Vorderansicht für die Ausführung nach F i g. 1, F i g. 3 den Steg nach F i g. 2 in Seitenunsicht,

F i g. 4 ein in den Kreuzungspunkten des Abstandshalter aufzusetzendes Federelement in Vorderansicht, F i g. 5 das Fedei element nach F i g. 4 in Draufsicht.

Zunächst wird nun auf die l· i g. 1 Bezug genommen. Der Abstandshalter wird aus einer größeren Anzahl einander rechtwinklig kreuzender Stege gebildet. Dabei sind wechselweise in beiden Koordinatenrichtungen Stege mit festen Anlageelementen 1 und 2, Γ und 2' ©der 1" und 2" usw. und Stege ohne Anlageelemente eingesetzt. Die Stege mit festen Anlageelementen sind in der F i g. I mit 3, 3', 3" usw., die ohne Anlageelemente mit 4, 4', 4" usw. bezeichnet. Durch diese Anordnung entstehen quadratische Maschen mit jeweils zwei benachbarten glatten Stegabschnitten und zwei benachharten Stegabschnitten mit festen Anlageelementen 1 und 2, Γ und 2' usw. Da nicht alle Quadrate Brennstoffstabe 5 aufnehmen sollen, sind für fallweise zu bestimmende Quadrate die in sie hineinragenden festen Anlageelemente vor dem Zusammensetzen der Stege entfernt worden, damit mehr Raum zur Aufnahme von Steuerstabführungsrohren 6 zur Verfügung steht. Auf den Kreuzungspunkten der Stege ohne feste Anlageelemente 4, 4', 4" usw. sind Federelemente 7 angeordnet, die für vier zum Kreuzungspunkt gehörende Brennstoffstabe einen federnden Anschlag bilden. Dadurch wird jeder Brennstoffstab von zwei festen und einem federnden Anlageelement gehaltert. Die Federelemente 7 sind derart gestaltet, daß sie für quadratische Maschen, in denen ein Führungsrohr 6 eingeschoben ist, leicht derart umgebildet werden können, daß in solche quadratische Maschen kein federndes Anlagcelcnient reicht.

Nähere Einzelheiten zu den Stegen mit festen Anlageelementen können aus der F i g. 2 entnommen werilen. Bei der Gestaltung dieser Stege wurde darauf gelichtet, möglichst wenig Strukturmaterial zu verwenden, um eine Querströmung des Kühlmittels zu ermöglichen und einen möglichst geringen Absorptionsquerschnitt au erhalten.

Der Steg besteht aus T-förmigen Abschnitten 9', welche des besseren Erkennens wegen teilweise in der F i g. 2 schraffiert wurden. Die T-förmigcn Abschnitte fußen auf einem gemeinsamen Längssteg 8, während lic am oberen Ende jeweils durch U-förmige Abschnit- 5" Ie 9', die ebenfalls schraffiert wurden, miteinander verbunden sind. Die U-förmigen Abschnitte 9' bilden Schlitze 10 solcher Weite, daß sich die Stege darin zur Bildung des Gitters ineinandersiecken lassen.

Betrachtet man die Stege von der Seite, wie es in F i g. 3 dargestellt ist, so erkennt man, daß die vertikalen Abschnitte der T-Iormigen Abschnitte 9 S-förmig gebogen sind. Dadurch bilden sich die berei.s erwähnten festen Anlageelemente 1 und 2 bz.v. Γ und 2' usw. (Fig. 1), und zwar zu einer Stegseite hin im oberen und zur anderen Stegseite hin im unteren Teil der Stege. Wie zu Beginn der Beschreibung erläutert, müssen fur die quadratischen Maschen des Abstandshalters, welche Führungsrohre 6 aufnehmen sollen, die festen Anlageelemente aus den betreffenden .Siegabschnitten entfernt werden. Das geschieht in einfacher Weise dadurch, daß ein Bogenstück des S-förmigen Abschnitts abgetrennt wird. Dies ist mittels einer einlach herzustellenden Vorrichtung leicht möglich. Das verbleibende Bogenstück wird dann durch Anschweißen mit dem U-förmigen Abschnitt 9 jeweils verbunden. Hierzu haben die vertikalen Abschnitte der T-förmigen Abschnitte 9 jeweils in halber Höhe eine Nase 11, die die U-förmigen Abschnitte 9' nahezu berührt.

Die in der F i g. 1 mit 4, 4', 4" usw. bezeichneten Stege unterscheiden sich von den zu\i>r beschriebenen Stegen 3, 3', 3" usw. im wesentlichen dadurch, daß keine S-förmigen Abschnitte vorhanden sind.

Die den Abstandshalter begrenzenden äußeren Stege sind derart ausgebildet, daß das Prinzip, in jed-.'r quadratischen Masche zwei feste Anlageelemente und ein federndes Anlageelement zu erhalten, beibehalten wird.

Nunmehr wird Bezug auf F i g. 4 genommen, die ein Federelement 7 zeigt. Dieses besteht aus einem nach dem Einsetzen in die Kreuzungspunkte des Abstandshalters zusammengeschweißten und/oder mit dem Abstandshalter verschweißten Strukttirkorper 12 von quadratischem Querschnitt. Die Seitenwände des .Strukturkörpers 12 haben verschiedenartig bemessene Ausstanzungen 13, 14 und 15, die zur Aufnahme einer Feder 16 pro Seitenwand dienen. Es wird dadurch möglich, für Kreuzungspunkte, bei denen nur zwei federnde AnIageelemcnle erforderlich sind, den Strukturkörper mit zwei Seitenwänden und damit zwei Federn 16 auszustatten.

Die Feder 16 hat die Form einer Haarspange. Ein Federschenkel wird zur Einführung in den .Strukturkörper 12 jeweils in das Innere des Strukturkörpers geschoben, während der andere durch die obere Ausstanzung 13 außerhalb verläuft. Die beiden Federschenkel liegen erst in der unteren Ausstanzung 15 wieder aneinander. Die l'edcrwirkung kommt dadurch zustande, daß der äußere Federschenkel, welcher den federnden Anlagepunkt für jeweils einen Brennstoffstab bildet, an den einander zugewandten Kanten der Aussparungen 13 und 15 aufliegen und zur Mitte hin auf Grund ihrer Form Abstand von dem Strukturkörper haben. Zur leichteren Einführbarkeit der Feder 16 besitzen die oberen Aiisstanzungen 13 kurze Abbiegungen zum inneren des Strukturkörpers 12 hin.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Abstandshalter für Kernreaktorbrennelemente in Kastenform, bei dem eine Vielzahl von Brennstoffstäben und Steuerstabführungsrohre einzeln in den quadratischen Mascher, eines durch sich einander rechtwinklig kreuzende, durchbrochene Stege gebildeten Gitters gehaltert werden, wobei für jeden Brennstoffstab jeweils zwei feste aus den Stegen herausgearbeitete Anlageelemente in jeweils zwei in den quadratischen Maschen rechtwinklig zueinanderstehenden Siegabschnitten und ein federndes Anlageelement vorhanden sind und die federnden Aniageelemente durch in den Kreuzungspunkten der Stege ohne fe<te Anlageelcmente aufgesteckte Federelemente gebildet sind, d a durch gekennzeichnet, daß für die Brennstoffstäbe (5) die festen Anlageelemente {1-2, Γ-2', l"-2" usw.) in an sich bekannter Weise durch jeweils einen S-förmigen Abschnitt vorgegeben sind, daß die federnden Anlageelemente (7) aus einem nicht Teil der Stege bildendem .Strukturkörper (12) bestehen, in den die Federn (16) eingesetzt sind, daß diese Federn (16) in an sich bekannter V/eise für jeweils vier Brennstoffstäbe die federnde Anlage bilden und daß für die Steuerstabführungsrohre (6) durch Abtrennen jeweils eines Bogenstücks des S-förmigen Abschnitts und Umgestaltung der federnden Anlageelemente (7) der volle Querschnitt der quadratischen Maschen zur Verfügung steht.

2. Abitandshalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strukturkörper (12) aus gleichen Seitenwänden besteht und die Zahl der Seitenwände sich nach der Zahl der erforderlichen federnden Anlageelemente pro Kreuzungspunkt bestimmt.