DE2043051A1

DE2043051A1 - Einrichtung an Kernreaktor Brenn elementen

Info

Publication number: DE2043051A1
Application number: DE19702043051
Authority: DE
Inventors: George Lytham St Annes Lancashire Milburn (Großbritannien) G21c
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1969-09-03
Filing date: 1970-08-31
Publication date: 1971-04-29
Also published as: BE755642A; DE7032435U; FR2060378A1; SE346408B; GB1295860A; ES383357A1; FR2060378B1; US3801452A

Description

PATENTANWALT

DIPL-ING. ERICH SCHUBERT 2043051 ^Te'^efQ"^!l0271) ^mw Telegramm-Adr.: Patschub, Siegen Postscheckkonten:

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Abs.: Patentanwalt Dipl.-Ing. SCHUBERT, 59 Siegen, Eiserner Slroße 227 Filialen Siegen u. Oberhauses (HiW-)

Postfodi325

70 095 ' I /sb

United Kingdom Atomic Energy Authority,

11, Charles II Street, London S.If. 1 / England

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung Nr₀ '±3715/69 vom 3. September- 1969 beansprucht

Einrichtung an Kernreaktor-Brennelementen

Die Erfindung betrifft Kernreaktor-Brennstoffzusammenbauten, insbesondere auf Brennstoffzusammenbauten oder -baugruppen derjenigen Gattung, bei welcher eine Mehrzahl von länglichen Brennstoffstäben, mit ihren Längsachsen parallel in einem Bündel gehalten werden» Ein solcher Brennstoffelement-Zusammenbau verwendet ein oder mehrere Abstandsgitter zwischen den Enden des Zusammenbaus, welche dazu dienen, die Brennstoffstab-Bewegung innerhalb des Abstandsgitters zu begrenzen und die richtige Lage der Brennstoffstäbe im Zusammenbau relativ zueinander aufrechtzuerhalten*

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Bei einem solchen Abstandsgitter früherer Ausführungsform werden die Brennstoffstäbe durch einander entgegenwirkende federnd nachgiebige Bauteile gehaltene Diese Anordnung bedingt jedoch einen unstabilen "Massen-Feder"- Aufbau, bei welchem die Brennstoffstab-Bewegung solange fortbesteht, bis durch die resultierende Feder-Verformung oder -Deflektron eine genügend große Kraft entwickelt wird, um der Störung, Verlagerung oder Verformung entgegenzuwirken» Unabhängig davon, wie steif auch immer die Feder-Bauteile sind, es tritt doch eine mikroskopische Bewegung oszillierender Natur auf, wodurch ein Flächenfressen an den Brennstoffstäben entsteht, d.h. eine Abnutzung der Brennstoffstäbe an den Stellen des Kontaktes mit den federnden Bauteilen«

Bei einer anderen Ausführungsform eines Abstandsgitters werden die Brennstoffstäbe durch eine starre Halterung vermittels federnd nachgiebiger Bauteile gehalten, welche in Gegen-Relativzuordming zu den starren Haltemitteln angeordnet sind« Bei dieser Ausführungsform wird die Federkraft der federnd nachgiebigen Bauteile so gewühlt, daß sichergestellt wird, daß die Brennstoffstäbe nicht gegen die starren Haltemittel anstoßen, da dadurch ein Fressen in gefährlichem Ausmaß entstehen würde» Wenn auch ein Schwingen der ürennstaffstäfee innerhalb eines Abstandsgi.tters bei dieser Anordnung auf einem Mindestwert gehalten werden kann, so treten doch immer noch seitliche Schwingungen von Brennstoffstäben zwischen benachbarten Abstandsgittern im Zusammenbau aufο Durch solche Schwingungen entstehen Abreibungen zwischen de« Stab und den Haltemitteln mit sich daraus ergebendem Flächenfressen·

Erfindungsgemäß wird eine Abstandsgitter-Ausführungsforra für einen Kernreaktor-Brennelement-Zusammenbau mit einer Mehrzahl von länglichen Brennstoff stäben, die in einem Bündel mit ihren Längsachsen parallel* zueinander gehalten werden,geschaffen, welche eine Zellenforra mit Öffnungen oder Aussparungen aufweist, durch welche hindurch sich die Brennstoff stäbe erstrecken, wobei besagte Gitterausführungsform mit wenigstens zwei Haltebauteilen ausgestattet ist, welche sich in jede der besagten Öffnungen oder Aussparungen für die Halterung von Brennatoffstäben in seitlicher Richtung in den Aussparungen erstrecken, wobei die

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HaXtebauteile in Längsrichtung mit Abstand in Bezug auf die Achse der Brennstoffstäbe vorgesehen sind, und wobei federnd nachgiebige Mittel vorgesehen sind, welche sich in jede der besagten Aussparungen hinein in Gegen-Relativzuordnung zu besagten Haltebauteilen erstrecken und angeordnet sind, um mit den Brennstoffstäben zusammenzuwirken und sie unter Vorspannung in Wirkverbindung mit den Haltebauteilen zu halten und zu bringen, wobei die Haltebauteile von einer solchen Form sind, daß sie geringen seitlichen YerSchiebebewegungen der Brennstoffstäbe entgegenwirken, welche sich, aus kleinen Kräften ergeben, die auf die Brennstoffstäbe einwirken, und daß sie im wesentlichen starr sind, um weitere Seitenbewegungen der Brennstoffstäbe unter der Wirkung von Kräften, die größer als ein Minimum sind, das durch die Widerstandsfähigkeit, die federnde Nachgiebigkeit oder das Gegenhaltevermogen der Haltebauteile definiert ist·

Bei einer besonderen Ausführungsform sind die federnd nachgiebigen Mittel so eingerichtet, daß sie auf die Brennstoffstäbe an einer Stelle zwischen den in Längsrichtung mit Abstand vorgesehenen Haltebauteile einwirken.

Nunmehr wird die Erfindung ausführlicher anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung beschrieben, und zwar zeigt

Fig» 1 eine Draufsicht mit teilweisem Querschnitt durch ein Teilstück eines Abstandsgitters gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Einzelteil im Schnitt entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1,

Fig» 3 einen Querschnitt eines Komponententeils einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gitters, während

Fig. 4 einen Einzelteil in Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3 wiedergibt.

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Das in den Fign· 1 und 2 der Zeichnung dargestellte Abstandsgitter weist eine mittlere Halte-Hülse 1 und ein äußeres kreisförmiges Band 2 auf» Die mittlere Hülse 1 und das äußere Band 2 sind mitteinander über radiale Streben 3 verbunden, welche die Fläche des äußeren Bandes 3 in Sektoren 4 aufteilt, typischerweise acht an der Zahl· Jeder Sektor 4 enthält sechs rohrförmige Hülsen 5j welche miteinander} und zwar an ihren Kontaktpunkten miteinander und mit der mittleren Hülse 1, dem äußeren Band 2 und den radialen Streben 3, und zwar mittels Punktschweißung vereinigt bzw· verbunden sind. Durch das Abstandsgitter wird eine seitliche Festlegung für eine Gruppe von länglichen Brennstoffstäben 6, welche zu einem Bündel zusammengefaßt sind, und zwar mit ihren Längsachsen je parallel den Hülsen 5 des Abstandsgitters, erreicht, wobei jede der Hülsen 5 des Abstandsgitters durch einen Brennstoffstab 6 durchdrungen oder durchsetzt sind»

Aus Fig# 2 ist zu erkennen, daß zwei Haltebauteile 7 in jeder der Hülsen 5 vorgesehen sind· Die Haltebauteile sind aus federndem Streifenmaterial geformt und haben ein U-förmiges starres Haltete!lstück 8 sowie auswärts gebogene oder gespreizte federnde Fußstücke 9· Die Haltebauteile 7 in jedem Paar sind in Längsrichtung mit Abstand in den Hülsen 5 in Bezug auf die Längsachse der Brennstoffstäbe 6 vorgesehen. Die beiden Paare von Haltebauteilen 7 sind in Untfangsrichtung mit Abstand um 120 vorgesehen» Ein Biege-Federbauteil 10 ist in jeder Hülse eingeformt, und zwar ganz oder nahezu entgegengesetzt den Haltebauteilen 7· Die Biege-Federbauteile IO wirken mit den Brennstoffstäben zusammen, derart, daß die Brennstoffstäbe 6 unter Vorspannung in Wirkverbindung mit den Haltebauteilen 7 gebracht werden« Die Haltebauteile sind federnd nachgiebig auf kleine Deflektionen bzw« Verschiebebewegungen der Brennstoffstäbe 6 hin, welche sich aus kleinen Kräften ergeben, die auf die Brennstoffstäbe 6 einwirken· Die federnde Nachgiebigkeit der Haltebauteile 7 ergibt sich aus der Biegung oder Beugung der Fußteilstücke 9<> Eine Deflektion bzw· Verformung oder Seitenbewegung der Brennstoffstäbe unter der Einwirkung größerer Kräfte wird verhindert durch die Haltebauteile 7» welche praktisch starr bei Biegungsbewegungen der

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Fußteilstücke 9 sind, bis sie sich flach gegen die Innenwandungen der Hülsen 5 legen, woraufhin eine weitere Deflektion der Brennstoffstäbe 6 durch die Halteteilstücke 8 des Bauteils 7 verhindert wird. Die Kraft, unter deren Einfluß die Haltebauteile 7 starr werden, ist durch das Ausmaß der federnden Nachgiebigkeit der Fußteilstücke 9 der Haltebauteile 7 definiert bzw» festgelegt»

Die Ausführungsform gemäß den Fign. 3 und 4 weist eine Rechtkant-Hülse 11 auf« Eine Anzahl von Hülsen 11 werden zusammengefaßt, um so eine rechteckige Gitteraufbauform zu bilden, wobei jede der Hülsen 11 von einem Brennstoffstab 6 in einem Bündel von Brennstäben 6 durchsetzt wird» Zwei Paare von Haltebauteilen 12 sind in der Hülse 11 vorgesehen» Ähnlich den Haltebauteilen 7 in der Anordnung nach den Fign. 1 und 2 werden die Haltebauteile 12 aus federndem Streifenmaterial gebildet, und sie haben einen U-föraigen Halteteil 13 sowie auswärts gebogene oder gespreizte Fußteilstücke l4« Jedes Paar von Haltebauteilen 12 sitzt in einer Ecke der Hülse ll_e Die Haltebauteile 12 eines jeden Paars sind mit Abstand in Längsrichtung in der Hülse 11 mit Bezug auf die Längsachse des Brennstoffteiles 6 vorgesehene Ein Biege-Federbauteil 15 ist in oder an der Seite der Hülse 11 gegenüber den Haltebauteil 12 an- oder eingeformt» Der Biege-Federbauteil wirkt mit dem Brennstoffstab 6 zusammen und bringt unter Vorspannung den Brennstoffstab 6 in Zusammenwirkung mit den Haltebauteilen 12» Vie bei der Anordnung nach den Fign» 1 und 2 sind die Haltebauteile federnd nachgiebig auf kleine Deflektionen des Brennstoffstabes 6 hin, die sich aus kleinen auf den Brennstoffstab 6 einwirkenden Kräften ergeben, sie werden aber praktisch starr, um eine Deflektion des Brennstoff Stabes 6 unter der Einwirkung größerer Kräfte zu verhindern_e

Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Patentanspruch 1 umrissenen Ausführungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale, die im einzelnen — oder in Kombination -- in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind·

Patentansprüche

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Claims

- 6 Pat entanspräche

Iy Abstandsgitteranordnung für einen Kernreaktor-Brennelement-Zusammenbau mit einer Mfehrzahl von länglichen Brennstoffelementen, welche in einem Bündel, mit ihren Längsachsen zueinander parallel, gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Zellenfora mit Öffnungen oder Aussparungen ausgebildet ist, durch welche hindurch sich die Brennstoffstäbe erstrecken, daß sie mit wenigstens zwei Haltebauteilen ausgestattet ist, welche sich in jede der besagten Aussparungen hinein für die Halterung von Brennstoffstäben in seitlicher Richtung in den Aussparungen erstrecken, wobei die Haltebauteile in Längsrichtung mit Abstand in Bezug auf die Achse der Brennstoffstäbe vorgesehen sind, daß federnd nachgiebige Mittel vorgesehen sind, welche sich in jede der besagten Aussparungen hinein in Gegen-Relativzuordnung zu besagten Haltebauteilen erstrecken und ■> angeordnet sind, um mit den Brennstoffstäben zusammenzuwirken und sie unter Vorspannung in Virkverbindung rait den Haltebauteilen zu bringen oder zu halten, daß die Haltebauteile von einer solchen Form sind, daß sie geringen seitlichen Deflektionen bzw· Verschiebebewegungen oder Verformungen der Brennstoffstäbe entgegenwirken, welche siv,s aus kleinen Kräften ergeben, die auf die Brennstoffstäbe einwirken, und daß sie im wesentlichen starr ausgebildet sind, derart, daß eine weitere Deflektion der Brennstoffstäbe unter der ¥irkung von Kräften, die größer «la ein Mindestwert, der durch die Widerstandsfähigkeit oder federnde Nachgiebigkeit der Haltebauteile definiert ist, verhindert wird·

2o Abstandsgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnd nachgiebigen Mittel vorgesehen sind, um die Brennstoffstäbe an einer Stelle zwischen den in Längsrichtung axt Abstand vorgesehenen Haltebauteilen zu beaufschlagen.

3· Abstandsgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltebauteile starre Haiteteilatücke mit federnd nachgiebigen Fußstücken aufweisen, mittels welcher die Haltebauteile in den Aussparungen des Gitteraufbaus gehalten sind, daß kleine seitliche Deflektionen der

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Brennstoffstäbe durch Deflektion der federnd nachgiebigen Fußstücke der Haltebauteile berücksichtigt oder ausgeglichen werden, daß die seitliche Deflektion der Brennstoffstäbe durch die Deflektion der federnd nachgiebigen Fußstücke der Haltebauteile bis zu dem Punkt begrenzt werden, wo die starren HalteteiIstücke der Haltebauteile in der Weise wirksam werden, daß sie eine weitere seitliche Deflektion der Brennstoffstäbe in den Aussparungen der Gitteranordnung verhindern oder hintanhalten··

4e Abstandsgitter nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, <laß es sich zusammensetzt aus einer Verbundschicht von hohlen Hülsen, aus einem ersten Paar von seitlich mit Abstand vorgesehenen Haltebauteilen in der einen Höhenschicht in jeder Hülse, aus einem zweiten ähnlich vorgesehenen Paar von seitlich Abstand voneinander aufweisenden Haltebauteilen in einer anderen Höhenschicht in der Hülse, aus Federmitteln, die in Gegen-Relativzuordnung zu den Haltebauteilen in den Hülsen vorgesehen sind, um mit den Brennstoffstäben zusammenzuwirken und sie unter Vorspannung zu halten, welche Brennstoffstäbe sich durch die Hülsen hindurch erstrecken und in Kontakt mit den starren Halteteilstücken der Haltebauteile gebracht werden, und daß die besagten Federmittel eine Biegefeder aufweisen, die sich in Längsrichtung in jede Hülse hinein erstreckt und sich auf die Brennstoffstäbe an einer Stelle zwischen den Höhenschichten des ersten und des zweiten Paares von Haltebauteilen anlegt«

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