DE2040415C3 - Brennstoffkassette für Kernreaktoren - Google Patents
Brennstoffkassette für KernreaktorenInfo
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
- G21C15/02—Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices
- G21C15/04—Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices from fissile or breeder material
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
- G21C3/322—Means to influence the coolant flow through or around the bundles
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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,
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 (5)
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
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