DE2040415C3

DE2040415C3 - Brennstoffkassette für Kernreaktoren

Info

Publication number: DE2040415C3
Application number: DE2040415A
Authority: DE
Inventors: James Lloyd Lass
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-08-15
Filing date: 1970-08-14
Publication date: 1982-10-28
Also published as: US3689358A; FR2058308A1; FR2058308B1; DE2040415A1; NL171209B; NL171209C; NL7012076A; DE2040415B2; ES382774A1; SE348584B; GB1318303A

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffkassette für Kernreaktoren aus mehreren Brennstoffstäben, die durch eine unter.e und eine obere Ankerplatte gehalten und im Abstand zueinander angeordnet sind, wobei beide Ankerplatten so ausgebildet sind, daß ein Kühlmittelstrom durch sie hindurchfließen kann, einem die Anordnung röhrenförmig umhüllenden beidseitig offenen Strömungskanal und einem zwischen einer der Ankerplatten und dem Strömungskanal angebrachten Lecksteuerglied zum Begrenzen des Ausströmens des Kühlmittels zwischen dieser Ankerplatte und dem Strömungskanal.

Eine Brennstoffkassette der vorstehend definierten Art ist Gegenstand des älteren Patentes 19 22 087. Bei dieser Brennstoffkassette ist das Lecksteuerglied ein elastisches Glied, das mit durch Schlitze getrennten elastischen Fingern ausgebildet ist

ίο Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, für eine Brennstoffkassette der eingangs genannten Art ein einfaches und stabiles Lecksteuerglied zu schaffen, das das Ausströmen von Kühlmittel zwischen einer der Ankerplatten und dem Strömungskanal wirksam begrenzt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geliäst daß das Lecksteuerglied

a) aus einem an einer der Ankerplatten angebrachten Steg, der derart ausgebildet ist daß er die innere Oberfläche des Strömungskanals berührt und den angrenzenden Abschnitt des Strömungskanals auf dem gesamten Umfang vorspannt oder

b) aus einem in eine umlaufende Nut oder Rille in einer der Ankerplatten eingesetzten geteilten Federring, oder

c) aus einer elastischen Balganordnung besteht deren unteres Ende an einer der Ankerplatien befestigt ist und deren oberes Ende am unteren Rand des Ströraungskanals angreift.

Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Untsransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Im einzelnen zeigt
Fig. 1 eine vergrößerte Ansicht des unteren Ab-Schnitts der Brennstoffkassette mit einem geteilten Federring als Lecksteuerglied,

F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht des unteren Abschnitts der Brennstoffkassette mit einer Balganordnung als Lecksteuerglied,

Fig.3 eine vergrößerte Ansicht des unteren Abschnitts der Brennstoffkassette mit einem Steg als Lecksteuerglied und

Fig.4 eine graphische Darstellung, die den technischen Fortschritt der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik veranschaulicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 1 gezeigt in der der untere Abschnitt der Brennstoffkassette 13 in vergrößertem Maßstab dargestellt ist Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht das Lecksteuerglied aus einem geteilten Federring 52, der in eine umlaufende Nut oder Rille 53 in der unteren Ankerplatte 27 eingesetzt ist. Der Federring 52 ist derart bemessen, daß er im zusammengebauten Zustand gespannt ist, also gegen die untere Innenfläche des Strömungskanals 36 drückt. Dabei sind die Verhältnisse derart gewählt, daß der Federring 52 die maximal zu erwartende Ausdehnung des Strömungskanals kompensieren kann. Die Nut 53 hat eine hinreichende Tiefe, und der Federring 52 hat eine hinreichende Stärke, um sicherzustellen, daß der Federring 52 bei maximaler Ausdehnung des Strömungskanals aus der Nut 53 nicht herausspringt Die obere Kante 54 des Rings 52 und die untere Innenkante 56 des Strömungskanals 36 sind abgerundet oder abgeschrägt, um das Aufschieben des Strömungskanals auf den geteilten Federring zu erleichtern.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig.2 dargestellt, die ebenfalls eine vergrößerte

Ansicht des unteren Abschnitts der Brennstoffkassette 13 zeigt Bei dieser Ausführungsform der Erfindung besteht das Lecksteuerglied aus einer elastischen Balganordnung 58, deren unteres Ende mit Befestigungsmitteln, beispielsweise Nieten 59, an der unteren Ankerplatte 27 befestigt ist und deren obe/es Ende an der unteren Kante des Strömungskanals 36 angreift Das obere Ende der Balganordnung 58 weist einen nach oben stehenden Abschnitt 61 und einen seitwärts gerichteten Abschnitt 62 auf, um die untere Kante des Strömungskanals aufzunehmen. Im allgemeinen ist es nicht notwendig, die Balganordnang bis zu den Ecken 49 der unteren Ankerplatte 27 zu erstrecken, da der Strömungskanal 36 an diesen Ecken fest anliegt Wenn der Kühlmitteldruck erhöht wird, versucht der Strömungskanal einen kreisförmigen Querschnitt anzunehmen, so daß der Druck des Strömungskanals auf die Ecken 49 größer wird. Die Balganordnung 58 kann daher unterteilt sein. In diesem Fall ist an jeder ebenen SeKe der unteren Ankerplatte 27 ein Balgsegment befestigt, wie es F i g. 2 zeigt

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig.3 dargestellt, die eine vergrößerte Ansicht des unteren Abschnitts der Brennstoffkassette 13 zeigt. Bei dieser Ausführungsform ist das Lecksteuerglied ein seitlich herausragender Steg 66, der an der unteren Ankerplatte 27 angebracht ist oder mit ihr aus einem Stück hergestellt ist Im zusammengebauten Zustand legt sich der Strömungskanal 36 an den Steg 66 fest an. Die seitliche Stärke oder der Umfang des Stegs 66 ist derart gewählt, daß der Strömungskanal 36 auf dem Steg einen Festsitz hat. Dabei ist der Strömungskanal bis auf die maximal zu erwartende, von dem Differenzdruck hervorgerufene Ausdehnung vorgespannt Dadurch wird sichergestellt, daß für alle normalen Betriebsdrücke der Kontakt zwischen der Innenoberfläche des Strömungskanals und dem Steg 66 aufrechterhalten bleibt Im allgemeinen braucht der Steg 66 nicht um die Ecken der unteren Ankerplatte zu laufen. Der Steg 66 kann daher unterteilt sein. Jede ebene Seite der unteren Ankerplatte 27 weist dann ein Stegsegment auf. Jedes Segment des Steges 66 ist vorzugsweise abgeschrägt oder abgerundet, und die Enden jedes Segments laufen in Richtung auf die Ecken 49 langsam aus, so daß sich der Umfang des Stegs 66 der natürlichen Ausdehnungsform des Strömungskanais 36 besser anpaßt Die obers Kante 67 des Stegs 66 ist abgeschrägt oder abgerundet Das gleiche gilt für die untere Innenkante 56 des Strömungskanais 36. Dadurch wird das Aufschieben des Strömungskanais erleichtert

Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt ist in F i g. 4 graphisch dargestellt Dabei wird die erfindungsgemäße Anordnung mit üblichen Anordnungen verglichen, bei denen die Steuerwirkung für die Leckströmung lediglich auf einem vorbestimmten Sitz zwischen dem Strömungskanal 36 und der unteren Ankerplatte 27 beruht. Die ausgezogenen Kurven zeigen das Verhalten der neuen und der herkömmlichen Brennstoffanordnungen am Anfang der Lebensdauer. Die gestrichelten Kurven zeigen das Verhalten am Ende der Lebensdauer, also nach einigen Jahren Betriebsdauer der Brennstoffkassette in einem Reaktorspaltraum. Bei den herkömmlichen Anordnungen nimmt die Leckströmung im Laufe der Lebensdauer um mehr als ein Drittel zu. Bei der erfindungsgemäßen Kassette ändert sich hingegen die Leckströmung im Laufe der Lebensdauer um weniger als 1 %. Außerdem sind bei der erfindungsgemäßen Kassette die Leckströmungsänderungen in Abhängigkeit von Kühlmittelströmungsänderungen wesentlich geringer. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kassette besteht darin, daß das Austauschen des Strömungskanals 36 im Vergleich zu den herkömmlichen Anordnungen nicht erschwert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennstoffkassette für Kernreaktoren aus mehreren Brennstoffstäben, die durch eine untere und eine obere Ankerplatte gehalten und im Abstand zueinander angeordnet sind, wobei beide Ankerplatten so ausgebildet sind, daß ein Kühlmittelstrom durch sie hindurchfließen kann, einem die Anordnung röhrenförmig umhüllenden beidseitig offenen Strömungskanal und einem zwischen einer der Ankerplatten und dem Strömungskanal angebrachten Lecksteuerglied zum Begrenzen des Ausströmens des Kühlmittels zwischen dieser Ankerplatte und dem Strömungskanal, dadurch gekennzeichnet, daß das Lecksteuerglied (66, 58)

a) aus einem an einer de- Ankerplatten (27) angebrachten Steg (66), der derart ausgebildet ist, daß er die innere Oberfläche des Strömungskanals (36) berührt und den angrenzenden Abschnitt des Strömungskanals auf dem gesamten Umfang vorspannt, oder

b) aus einem in eine umlaufende Nut oder Rille (53) in einer der Ankerplatten (27) eingesetzten geteilten Federring (52), oder

c) aus einer elastischen Balganordnung (58) besteht, deren unteres Ende an einer der Ankerplatten (27) befestigt ist und deren oberes Ende am unteren Rand des Strömungskanals (36) angreift

2. Brennstoffkassette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Brennstoffanordnung rechtwinklig oder etwa quadratisch ist und das Lecksteuerglied (66, 52, 58) in Segmente aufgeteilt ist und daß jeweils ein Segment an jeder Seite einer der Ankerplatten (27) angeordnet ist.

3. Brennstoffkassette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum leichteren Aufschieben oder Entfernen des Strömungskanals (36) die obere Kante (67 bzw. 54) des Lecksteuergliedes (66 bzw. 52) und die untere Innenkante (56) des Strömungskanals (36) abgeschrägt oder abgerundet sind.

4. Brennstoffkassette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die seitwärts gerichtete Stärke der Stegsegmente (66) in Richtung auf die Segmentenden abnimmt, so daß die Stegsegmente an den Ecken einer der Ankerplatten (27) auslaufen.

5. Brennstoffkassette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der elastischen Balganordnung (58) einen nach oben stehenden Außenabschnitt (61) und auf der Innenseite einen seitwärts gerichteten Abschnitt (62) aufweist, der an dem unteren Rand des Strömungskanals (36) anliegt