DE2100501A1

DE2100501A1 - Suspension for nuclear reactor fuel rod

Info

Publication number: DE2100501A1
Application number: DE19712100501
Authority: DE
Inventors: Felix S Lynchburg Va Jabsen (V St A) P
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1970-01-14
Filing date: 1971-01-07
Publication date: 1971-07-29
Also published as: SE379446B; NL167262C; IL35920A0; JPS5145759B1; NO135297C; NL7100348A; FR2076091A1; GB1340782A; DK127699B; DE2100501B2; IL35920A; NO135297B; NL167262B; CA919821A; FR2076091B1; BE761379A; ES387153A1; LU62405A1

Description

PATENTANWALTPATENT ADVOCATE

6. Januar 1971 Anw.-Akte: 27.10January 6, 1971 Application files: October 27

PATENT APPLICATION

Anielderin; The Babcock & Wilcox Company Corporation, 161 East 42nd Street, New York, N.Y. 10017 Anielder; The Babcock & Wilcox Company Corporation, 161 East 42nd Street, New York, NY 10017

Title: Suspension for nuclear reactor fuel rods

Die Erfindung betrifft eine Aufhängung fUr Kernreaktor-Brennstäbe, wie sie in dem Kern eines Atomreaktors eingesetzt wird und die dazu dient, die Brennstäbe in einem bestimmten parallelen Abstand innerhalb des Reaktors zu halten.The invention relates to a suspension for nuclear reactor fuel rods, as it is used in the core of a nuclear reactor and which serves to keep the fuel rods at a certain parallel distance within of the reactor.

Es ist bekannt, die in einem Reaktor in großer Anzahl vorhandenen Brennstäbe und die Führungsrohre für die Regelstäbe starr an dem oberen und unteren Rost zu befestigen. Beim Ausbau von FUhrungsrohren und beim Ersatz von Brennstäben ist es schwierig und zeitraubend, den Rost zu entfernen, weil jeder Brennstab und jedes Führungsrohr einzeln von diesem geläst werden muß, um nur einige wenige auszubauen oder zu ersetzen.It is known, the existing in a reactor in large numbers fuel rods and the guide tubes for the control rods rigidly on the to attach the upper and lower grate. When removing guide tubes and replacing fuel rods, it is difficult and time-consuming to to remove the grate, because each fuel rod and each guide tube must be loosened from this individually, by only a few to expand or replace.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Ein- und Ausbau von Brennstäben oder FUhrungsrohren in einem vorhandenen Reaktor zu vereinfachen und zu verbilligen. Diese Aufgabe wird erfindungsge-■äß dadurch geläst, daß jeder Brennstab in einem mit Nuten verse-The invention is based on the task of installing and removing fuel rods or guide tubes in an existing reactor simplify and make it cheaper. According to the invention, this task is achieved in that each fuel rod is provided with grooves in a

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henen oberen Rost an einem Halterungsteil aufgehängt ist. Dabei ist erfindungsgemäß ein mit dem oberen Rost durch lösbare Haltemittel verbundener Unterrost vorgesehen, der die unteren Enden der Brennstäbe aufnimmt und sie an einer gegeneinandergerichteten seitlichen Bewegung hindert.henen upper grate is suspended from a bracket part. It is According to the invention, a lower grate connected to the upper grate by detachable retaining means is provided, which holds the lower ends of the fuel rods picks up and prevents them from opposing sideways movement.

Zweckmäßigerweise werden die Brennstäbe in parallelen Reihen angeordnet und die Halterungsteile aller Brennstäbe in jeder Reihe gleich ausgebildet und zueinander in Achsrichtung angeordnet, um diese in entsprechenden Nuten des oberen Rostes zu halten. Dabei sind die Nuten in parallelen Reihen angeordnet mit der Maßgabe, den Ein- und Ausbau des Rostes allein durch eine Querverschiebung zu den Längsachsen der Brennstäbe zu ermöglichen.The fuel rods are expediently arranged in parallel rows and the holding parts of all the fuel rods in each row are formed identically and arranged to one another in the axial direction to to hold these in corresponding grooves in the upper grate. The grooves are arranged in parallel rows with the proviso that to enable the grate to be installed and removed simply by shifting it transversely to the longitudinal axes of the fuel rods.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Nuten profilförmig, beispielsweise T-formig auszubilden und die Halterungsteile dementsprechend in ihrem Längsschnitt zu formen.It has proven to be useful for the grooves to be profiled, for example T-shaped and the mounting parts accordingly to shape in their longitudinal section.

Es ist vorteilhaft, die lösbaren Haltemittel, die den unteren mit dem oberen Rost verbinden, aus den FUhrungsrohren fUr die Regelstäbe zu bilden, die entsprechend lösbar an den Enden sowohl mit dem oberen als auch mit dem unteren Rost zu verbinden sind.It is advantageous to remove the detachable retaining means, which connect the lower grate with the upper grate, from the guide tubes for the control rods to form, which are to be releasably connected at the ends to both the upper and the lower grate.

Bei der erfindungsgemäßen Aufhängung können beide Endroste zum Zwecke des Zuganges zu den Brennstäben und FUhrungsrohren einfach dadurch entfernt werden, daß die Verbindungen der Führungsrohre, die viel weniger zahlreich sind als die Brennstäbe, gelöst werden.With the suspension according to the invention, both end grids can simply be used for the purpose of access to the fuel rods and guide tubes are removed by loosening the joints of the guide tubes, which are much less numerous than the fuel rods will.

Die Brennstäbe werden hängend in dem oberen Endrost befestigt und gehaltert, während der untere Endrost von dem oberen Endrost durchThe fuel rods are suspended and held in the upper end grate, while the lower end grate is suspended from the upper end grate

die Fuhrungsrohre getragen wird.the guide tubes is supported.

Da die Brennstäbe ebenso wie die Nuten des Oberrostes in parallelen Reihen angeordnet sind, kann der Oberrost, wenn die Haltemittel der Brennstäbe in Deckung mit den Teilnuten stehen, dadurch eingebaut werden, daß nan ihn einfach entlang einer Richtung schiebt, die im allgemeinen senkrecht zu den Achsen der Brennstäbe liegt. Der Ausbau kann dadurch erfolgen, daß der Rost in der entgegengesetzten Richtung bewegt wird. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß, wenn das Brennelement einer normalen Bewegung ausgesetzt wird, bei der es von seinem Oberrost angehoben wird, das Gewicht der Brennstäbe direkt vom Oberrost getragen wird. Dadurch wird die Beanspruchung der Fuhrungsrohre auf ein Geringstmaß herabgesetzt und die Sicherheit des gesamten Elementes beträchtlich erhöht. Since the fuel rods as well as the grooves of the top grate are in parallel Rows are arranged, the upper grate, when the holding means of the fuel rods are in alignment with the partial grooves, built in thereby will simply be to push it along a direction generally perpendicular to the axes of the fuel rods. The expansion can be done by moving the grate in the opposite direction. There is a particular advantage of the invention in that when the fuel assembly is subjected to normal motion in which it is lifted from its top grate, the weight the fuel rods are carried directly by the top grate. This reduces the stress on the guide tubes to a minimum and the security of the entire element is considerably increased.

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. Show it:

Fig. 1 einen Aufriß der Aufhängung, teilweise im Schnitt; Fig. 2 eine Draufsicht gemäß Fig. 1;Fig. 1 is an elevation of the suspension, partly in section; FIG. 2 is a plan view according to FIG. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht des oberen Endrostes von unten gemäß Fig. 1 und 2;3 shows a partial perspective view of the upper end grate from below according to FIGS. 1 and 2;

Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht des unteren Endrostes von oben.4 is a partial perspective view of the lower end grate from above.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Brennelement 10 fUr einen nicht dargestellten Kernreaktor; das Element weist eine Vielzahl länglicher, lotrechter Brennstäbe Π und Regelstab-FUhrungsrohre 12 auf, die1 and 2 show a fuel assembly 10 for a not shown Nuclear reactor; the element has a plurality of elongated, perpendicular fuel rods Π and control rod guide tubes 12, which

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durch Oberroste 13 und Unterroste 14 und durch einen oder mehrere Zwischenroste 15 zusammengehalten werden.are held together by top grids 13 and bottom grids 14 and by one or more intermediate grids 15.

Bei der Fertigung des Brennelements 10 werden die Brennstäbe 11 und die FUhrungsrohre 12 in die Zwischenroste 15 eingeschoben, bevor die Endroste 13 und 14 eingebaut werden· Die FUhrungsrohre 12 dienen als Kanäle zum Einschub und zur Herausnahme von Regelstäben (nicht dargestellt); die Rohre 12, deren Anzahl weitaus geringer ist als die Brennstäbe 11, werden zwischen den Stäben an vorher festgelegten Stellen angeordnet. Die Roste 15 halten die Stäbe 11 und die Rohre 12 parallel zueinander und in zahlreichen parallelen Reihen.During the production of the fuel assembly 10, the fuel rods 11 and the guide tubes 12 pushed into the intermediate grids 15 before the end grids 13 and 14 are installed. The guide tubes 12 serve as channels for inserting and removing control rods (not shown); the tubes 12, the number of which is far greater is less than the fuel rods 11, are between the rods arranged at predetermined locations. The grids 15 hold the bars 11 and the tubes 12 parallel to each other and in numerous parallel rows.

Nach dem Erfindungsgedanken werden die Brennstäbe 11 hängend von dem oberen Endrost 13 getragen. Der untere Endrost 14 wird durch die FUhrungsrohre 12 (Haltemittel) mit dem oberen Endrost 13 verbunden und dadurch getragen; jedes der FUhrungsrohre ist am oberen und am unteren Ende lösbar mit den Rosten 13 bzw. 14 verbunden. According to the idea of the invention, the fuel rods 11 are hanging from the upper end grate 13 carried. The lower end grate 14 is connected to the upper end grate 13 by the guide tubes 12 (holding means) and borne by it; each of the guide tubes is releasably connected at the top and bottom to the grids 13 and 14, respectively.

Um die Verbindung der FUhrungsrohre 12 herzustellen, sind als wesentlicher Bestandteil der Endroste 13 und 14 entsprechend angeordnete Fittings 16 vorgesehen, durch die die Rohre 12 sich in das fertige Element 10 erstrecken. Die Einzelheiten dieser Fittings 16 kann man besonders in den Fig. 3 und 4 erkennen. Die Verbindung der Rohre 12 mit den Rosten 13 und 14 erfolgt durch Gewindemuttern 17, die auf GewindeendstUcke der Rohre 12 geschraubt werden, welche sich durch und Über die Fittings 16 hinaus erstrecken, um dadurch die Roste 13 und 14 mit dem Element 10 zu verbinden.To establish the connection of the guide tubes 12 are essential Part of the end grids 13 and 14 appropriately arranged fittings 16 are provided, through which the pipes 12 are in the finished element 10 extend. The details of these fittings 16 can be seen particularly in FIGS. the The pipes 12 are connected to the grids 13 and 14 by means of threaded nuts 17 which are screwed onto the threaded end pieces of the pipes 12 which extend through and beyond the fittings 16 to thereby the grids 13 and 14 with the element 10 to connect.

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Un die Brennstabe Π am Rost 13 aufzuhängen, ist an oberen Ende eines jeden Stabs 11 ein Halterungsteil 18 voxgesehen, das in einer entsprechenden Nut 19 des Rosts 13 aufgenommen wird. Das Halterungsteil 18 hat zweckmäßigerweise die Form eines zylindrischen Schafts 20, der an einer zylindrischen Scheibe 21 so angeschlossen ist, daß das Teil 18 einen T-förmigen Längsschnitt erhält, welcher von der T-förmigen Ausbildung in den Nuten 19 kraft- und formschlüssig aufgenommen wird. Zweckmäßigerweise haben alle Teile 18 ebenso wie alle Nuten 19 die gleiche Form, wie sie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt ist.To hang up the fuel rod Π on the grate 13 is at the upper end of each rod 11 a mounting part 18 is seen, which in a corresponding groove 19 of the grate 13 is received. The holding part 18 expediently has the shape of a cylindrical Shank 20 which is connected to a cylindrical disc 21 so that the part 18 has a T-shaped longitudinal section receives, which is received positively and positively from the T-shaped training in the grooves 19. Appropriately all parts 18 as well as all grooves 19 have the same shape, as shown, for example, in FIG. 3.

Beim Zusammenbau des Brennelements 10 werden die Stäbe 11 gleichmäßig axial in Rosten 15 so angeordnet, daß die Teile 18 aller Stäbe 11 in jeder Reihe zueinander ausgerichtet sind. Die Nuten 19 werden in parallelen Reihen angeordnet und haben den gleichen seitlichen Abstand wie die entsprechenden Teile 18, so daß der Rost 13 in die zusammengebauten Stäbe 11 eingebaut werden kann, indem er lediglich entlang eines Wegs quer zu den Längsachsen der Stäbe 11 bewegt wird, bis die Teile 18 in den Nuten 19 sitzen. Wenn jedes Teil 18 in seiner zugehörigen Nut 19 aufgenommen ist, werden die FUhrungsrohre 12 durch entsprechende Fittings 16 des Rosts 13 gesteckt und Muttern 17 werden auf die tiWhen assembling the fuel assembly 10, the rods 11 become uniform axially arranged in grids 15 so that the parts 18 of all rods 11 in each row are aligned with one another. The grooves 19 are arranged in parallel rows and have the same lateral distance as the corresponding parts 18, so that the Grate 13 can be built into the assembled bars 11 by simply moving along a path transverse to the longitudinal axes the rods 11 is moved until the parts 18 sit in the grooves 19. When each part 18 is received in its associated groove 19 is, the guide tubes 12 are inserted through corresponding fittings 16 of the grate 13 and nuts 17 are on the ti

Screwed pipe ends.

Nachdem der Rost 13 so eingebaut ist, wird der untere Endrost 14 in Ausrichtung zu den unteren Enden der Rohre 12 gebracht und axial vorgerückt, bis diese Rohrenden in entsprechenden Fittings 16 des Rosts 14 aufgenommen sind. Wie beim Rost 13 wird der Rost 14 durch Muttern 17 an den Rohren 12 befestigt. Der untere Rost 14 nimmt auch die unteren Enden der Brennstäbe 11 auf und hindert sie an einer Seitenbewegung zueinander.After the grate 13 is thus installed, the lower end grate 14 is brought into alignment with the lower ends of the tubes 12 and advanced axially until these pipe ends are received in corresponding fittings 16 of the grate 14. As with the grate 13 the grate 14 is fastened to the tubes 12 by nuts 17. The lower grate 14 also accepts the lower ends of the fuel rods 11 and prevents them from moving sideways to each other.

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Zu diesem Zweck sind in dem Rost 14 zahlreiche Aussparungen 22 vorgesehen, die in Übereinstimmung mit der Ausbildung der Stäbe 11 angeordnet sind. Wie es besser der Fig. 4 entnommen werden kann, nehmen diese Aussparungen 22 vorstehende Zapfen 23 der entsprechenden Stäbe 11 auf. Die Aussparungen 22 sind in Bezug auf die Zapfen 23 so bemessen, daß sie dieselben und damit die unteren Enden der Stäbe 11 an einer Seitenbewegung hindern, jedoch eine freie Längsdehnung der Stäbe 11 auf einer begrenzten Strecke erlauben, die konstruktiv etwas größer ist als die vermutete maximale Wärmedehnung des Elements 10.For this purpose, numerous recesses 22 are provided in the grate 14 which correspond to the design of the bars 11 are arranged. As can be better seen in FIG can, these recesses 22 take on protruding pins 23 of the corresponding rods 11. The recesses 22 are in Dimensioned with respect to the pin 23 so that they prevent the same and thus the lower ends of the rods 11 from a lateral movement, however, allow free longitudinal expansion of the rods 11 over a limited distance, which is somewhat larger than in terms of construction the presumed maximum thermal expansion of the element 10.

Dem Fachmann wird es klar sein, daß die oben beschriebenen Erfindungsmerkmale zu einem Brennelement 10 fuhren, bei dem das Gewicht eines jeden der zahlreichen Brennstäbe 11 einzeln durch den oberen Rost 13 getragen wird, während die FUhrungsrohre 12 nur das Gewicht des unteren Rosts 14 tragen und somit verhältnismäßig gering beansprucht werden. Da die Brennstäbe 11 am oberen Rost 13 aufgehängt werden und sich frei in Längsrichtung im unteren Rost 14 dehnen können, wird jede Differenz in der Wärmedehnung zwischen den Stäben 11 und den FUhrungsrohren 12 keine zusätzliche Beanspruchung der FUhrungsrohre 12 mit sich bringen.It will be clear to those skilled in the art that the inventive features described above lead to a fuel assembly 10, in which the weight of each of the numerous fuel rods 11 by individually the upper grate 13 is supported, while the guide tubes 12 only carry the weight of the lower grate 14 and thus relatively are little stressed. Since the fuel rods 11 are suspended from the upper grate 13 and freely move in the longitudinal direction lower grate 14 can stretch, any difference in thermal expansion between the rods 11 and the guide tubes 12 is no bring additional stress on the guide tubes 12 with it.

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Claims

PATENT CLAIMS SBisss :::: s: ssESssss: rsss & sEB

1.! Suspension for nuclear reactor fuel rods that are in a core in of a particular parallel spacing, characterized in that each fuel rod (TI) in an upper grate (13) provided with grooves (19) is suspended from a mounting part (18),

2. Suspension according to claim 1, characterized in that that a lower grate (14) connected to the upper grate (13) by releasable retaining means (12) connects the lower ends the fuel rods (11) picks up and they are attached to one another prevents directional lateral movement.

3. Suspension according to claim 1 and / or 2, characterized in that the fuel rods (11) in parallel rows arranged and the holding parts (18) of all fuel rods (11) in each row formed identically and axially to one another Direction are arranged to be found in corresponding grooves (19) of the upper grate (13), the grooves in parallel rows are arranged with the proviso that the installation and removal of the grate (13) by a transverse displacement to to allow the longitudinal axes of the fuel rods (11).

4. Suspension according to claim 1 and / or one of the following, characterized characterized in that the grooves are T-shaped and the mounting parts (18) accordingly T-shaped in longitudinal section.

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5. Suspension according to claim 2, characterized in that the releasable holding means (12) which connect the lower (14) to the upper grate (13) are guide tubes for control rods.

6. Suspension according to claim 5, characterized in that that the guide tubes are detachable at the corresponding ends with both the upper (13) and the lower grate (14) are connectable.

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