DE2102952A1 - Bimetall-Abstandshalteranordnung zur Halterung von Brennelementen in einem Kernreaktor - Google Patents
Bimetall-Abstandshalteranordnung zur Halterung von Brennelementen in einem KernreaktorInfo
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Description
Be schrei DUn0 - zum pate nt ge such
der Combustion Engine er inglnc., 'Windsor, Gonnecxicut
o6ü95, USA
betreffend
Bimetall—Abstandshalteranordmmg zur Hjalteruk^
von Brennelementen in einem Kernreaktoro
Die Erfindung betrifft eine Bimetall-Abstandshalteranordnung
zur EaI te rung von Brennelementen in einem Kernreaktor·
Die geeignetS~-wdä wirkungsvolle Abstützung von Brennelementen
in Kernreaktoren war Gegenstand zahlreicher Versuche und Experimente. Diese Präge wird dadurch kompliziert, dass bei
der Konstruktion der Brennelementhalterung verschiedene Gesichtspunkte
in Betracht ^ezogen werden müssen. Die Halterung muss die verhältnismässig wirksame Verteilung des Keaktor-Kühlnitt
eist ro ties über die Brennelemente ermöglichen, ur.i
eine Überhitzung und einen möglichen Ljruoli aer I-rem^elemenxe
hüllen zu vermeiden, Darüberhint.us muss das k'aterial, aus
dem axe i-'alterung by^teht, einen chartikteristiacL^ii niedrigen
I.'eutronen-üinfangquäröchnitt ha.ben, uli nicht in uiigünstiger
Weise ciie ''xesatit—Wirksaiakeit des Heaktorb zu beeii.xrc.c—"υΐ:,&η.
'jlfcichüöitig iiiiöb aas I-iX.terial so stark s.-in, dass ..ie r.'cil—
te rung der „renrieleiaöntt; ausi'üicht, um dati ^üftre'u-i. sc>.-:.dlioher
cJchwingungcn zu ver-hindürii. iub3e;/u- ι lüüs cie Abötandshaltorcjtiordnuii.^
ea üx-jaögiichen, aie ^renneleut-Htb
leicht «in- ur.a uuszuiüia'un, ohne dass rjie i'es-ciLrrjiien oder
anhaften können.
lüine AbstandshalteJ1CVIiOrC-IiUn0, welche alt. gevauiiichtüii. kerkm^le
aufweist, ist in aer UöA-IJatentai^ielduiit, Serial Lr. 746 149
109842/10A5
■beschrieben. Bei der dort vorgeschlagenen Abstandshalter—
Anordnung steht eine Vielzahl von Abstandshaltern, die aus einem ersten I-Iaterial mit einem charakteristischen niedrigen
lTeutronen-Sinfangquerschnitt "bestehen, mit I'ederhülsen in
Eingriff, die aus einem zweiten Katerial mit besseren Spannungsrelaxationseigenschaften
als das zuerst genannte liaterial
(jedoch mit einem verhältnismässig ungünstigeren ITeutronen-Einfangquerschnitt)
"bestehen, so dass die Belastbarkeit infolge längerer Einwirkung von intensiver Strahlung nicht
wesentlich abnimmt. Das Zusammenvirken der Anordnung erfolgt
dabei in der Weise, dass jedes Brennelement an fünf Berührungspunkten abgestützt wird, so dass die Brennelemente ohne
wesentliche Störung des Heaktor-Kühlmittelflussea geeignet
und wirkungsvoll abgestützt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der ^enannten Gattung zu schaffen, bei der die Haterialkosten
und αετ-it die gesamten Kosten niedriger sind als bei dem
Yorscklaj nach der USA-Patentärmeldung i:r. 749 149.
Er-ii--'".v-.ngsgeri"-'.ss vird diese Aufgabe gelöst durch eine Viel—
z&lil von Eaupt-Abstandse-eL-altern sowie eine Vielzahl von Neben-Abstandseehaltern,
wobei die Eaupt- und Ilebenabstandshalter aus eir.era ersten Kateri&l mit einem charakteristischen niedrigen
ITeutronen-Einf angquer schnitt bestehen und derart zur Bildung
einer rostarti^en Abstandshalteranordnung^inander verschachteltsind,
dass die Eaupt-Abstandshalter sich über weniger
als die halbe Ge samttiefe der E'eben-Abstandshalter in der
Hostanordnung erstrecken; und eine Arisahl von IPederhülsen, \/elche
ε-us einen zweiten Ile.teris.l mit besseren Spannungsrelaxatio
ns eigenschaft en ε-Is das erste He t er i al besteht, wobei die
iic.upt-Abstc.nüBhc;.lter und die ]?ederhülsen in der Abstandshalteranordnung
derart t-n^eordnet sine, dass die Pederhülsen durch
die KEUpt-Abstandshalter festgehalten sind.
Es m.rde ^e fund ei:, aass ciie ilaterialkosten und damit die Ge-
109842/1045 BAD
saiatkosteii der. Abstandslialteranordnung nach der USA-Patentannieldimg
I7r. 748 149 dadurch je senkt v/erden !rennen, dass
die aie Irederiiülsen abs tut senden Abstandshalter (;~aupt-Akstandslialier)
in weniger als der Hälf-ce der Se samttiefe
der Abstandshalter aus^euildet v/erden I:önnen, ^e^en v/elclie
c.ie _.reiiiielwiaeH'-jc ._ Θ;ί^ι,η:ΐΐ verubH (Tl beii-iUitti-r-.cLlii lter) o
Dt cie ?. c-er;d-Iet.n vtiterliii: zwi&cli<3ii ouer verlaufenden £c.upt
i.'bstf.iidsiü'ltei-ii eiii^ei'fwt-t sinü, v:elclie ii_ c;ie IVe ben-At st and ·3
iit.lter eiii^ escliacliuei'c sii.a, "cleiut eier i'-laii-liaikt—i;or.tcJ.:t
für uie ^rejii.elerieiitL-.l£jxütcur^- ν.ΐ'Λ die verl"-i".r.vni&r;.l-"ssi^ v.ir-I-iii.^sv^-lle
"Verteilui.o· des l-üeal^xor-IZiiliir.iittclatroiies eiüxaiten,
vraJireiid uurcii die verringerten ^buessuii^cn der :;a"apt-Abst£.:id:-;
Li.'.Iter eine v/eyeiix'liol.ö Ilc-,'ueri£.lers7;.;r::.i.i -ri^i^lt ".,irdo
109842/1045
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben* Dabei zeigt
Figur 1
einen als Beispiel gewählten Abschnitt der erfindungsgemässen Abstandshalteranordnung, zum Zwecke der Barstellung
um 9o° gegenüber der Senkrechten gedreht.
Figur 2 einen Ceil eines Haupt-Abstandhalterelementes von Figur
in der Seitenansicht,
Figur 3 einen !'eil des ITeben-Abstandhalterelementes von Figur
in der Seitenansicht,
Figur 4 einen Schnitt entlang uer Linie 4-4 von Figur 5» in dem
die Federhülse von Figur 5 gezeigt ist,
Figur 5 die in Figur 4 gezeigte Fecierhülee in der Seitenansicht,
Figur 6 einen als Beispiel gewählten Abschnitt der Abstandshalteranordnüng
von ^if.jur 1 in der Draufsicht,
Figur 7 den in Figur 1 gezeigten Abschnitt der Abstandhalteranordnuii£
im seitlichen Schnitt.
In il-iir 1, 6 und 7 der Zeichnung ist als Beispiel ein Abschnitt
einer verbesserten Bimetall-Abstandshalteranordnun^ 1o nach der Erfindung dargestellt. Me Abstandshalteranordnun^
1o \;cist eine iieihe darin eingeschlossener Abstandshalter
auf, welche eine erate Reihe von iiaupt- Abstandsh&l-
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. tern 12, welche mit Abstand in parallelen Reihen angeordnet
sind, und eine zweite Reihe von Haupt-Abstandshaltern 14 auf, welche in parallelen Reihen mit Abstand angeordnet
sind, die quer zu den Reihen der Abstandshalterelemente 14 verlaufen. Parallel zu den Hauptabstandshaltern
ist zwischen ihnen eine erste Serie paralleler Reihen von Heben-Abstandshaltern 16 angeordnet. In ähnlicher T/eise
ist eine zweite Serie von Neben-Abstandshaltern 18 quer
zu der ersten Serie von Seben-Abstandshaltern 16 angeordnet,
wobei die Neben-Abstandshalter 18 zwischen der zweiten
Serie von Haupt-Abstandshaltern 14 parallel hierzu ä
eingeschachtelt sinde Die einzelnen Abstandshalterlemente sind durch Yerschweissen an den Schnittpunkten der Abstandshalter
zu einem einheitlichen G-efüge vereinigt. Innerhalb der Abstandshalteranordnung 1o ist eine Vielzahl von Federhülsen
2o angeordnet, so dass diese quer zu einander orientierten Abstandshaltern 12 und 14 festgehalten werden.
Als Beispiel ist ein Haupt-Abstandshalter 12 in Figur 2
dargestellt (der Ilaupt-Abstandshalter 14 hat denselben
Aufbau)» Der Abstandshalter 12 besteht aus einem Streifen aus einem ersten Material mit niedrigem Heutronen-Einfangquerschnitt,
so dass der Gesamt-Wirlrungsgrad des Realctores ^
nicht ungünstig beeinflusst wird. Din typisches llateria.l ™
hierfür ist Zirkonium. In den Streifen des liaupt-Abstandshalters
ist eine Anzahl von Schlitzen 22 eingeschnitten, wodurch das Einfügen und Einpassen der Federhülsen 2o
und das Zusammenfügen mit den lieben-Abstandshe.l"cern 1b (und
16) erleichtert wird. An dem Haupt-Abstandshalter 12 sind
nasenartige Vorsprünge 24 vorgesehen, welche in den Körper der Federhülse 2o eingreifen, so dass diese zusätzlich von
den Hauptabatandshaltern unterstützt wird»
Das Haupt-AbBtandselement 12 ist weniger -Ic ht,lb uo tiof
wie, die Gesamttiefe der Heben-Abstandslialter 16 und 1ü
und besitzt im Idealfall angenähert ein Drittel der vollen
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BAD ORIGINAL
Eiefe der ITeben-.',bstandshalter. Hierdurch ära eine IIaterialeraparnis
von etwa 3o $ t.it dem
erzielt. Diese Einsparungen v/erden ohne L
der r.firksamlceit der AbatandshaJ-teranordnunt; 1o "Dei der Ab- Stützung
der Brennelemente erreicht.
ϊίχη zweites jieispiel eines ireben-J.bstai.^.s-i;:-.ltfcrs 16 ist in
"iri^ur 3 gezeigt (der !."eben-Abstandsiiciltsr 1ö hat dieselbe
Konstruktion). Die Leberi-.^bstaiiUoIxalter 16 "jöstellen aus
denselben llaterial T./ie :iie üaupt-Abstaiidslialter 12 und 14>
so dass sie denseloen charal-teristi&clien niea:"i,^en lieutronenlflinfan^riuersciinitt
hsbene In cle.s l.eben-^botardshaJ tenement
" j .Liii'l :..i\--;-;. "^n Lcl-litson ko u>:d 28 eingeschnitten, woaurcli
das Einfassen und die Verbindung nl% den l.aupt-Abstands·
iialisern und mit den euer anc;eorc.nsten Leben—Abstandshaltern
erleichtert verder;, In vörjjer des !"eben—Abstandshalterelenentes
16 cind auslascimittene ö^inun en jo vorgesehen,
i;3lclie den Zv/ecl; lieben, oinrial Laterial einaunpsjfen und
zum sneer en den litLrchsTroi,; von "_:ea"-rtor-i^üiilr.ii;^5l durch
die ^bstandsrialteranordmiiio 1o zu erleichtern, lter Heben-Abstaiidshalter
16 v.rcist eine lie ine von La -.jerx'lLcLen ^^ tir.d
34 auf j \,relc_:.e als Anlagepun^te v-;·^ uivfctr ..-easrsTiannun^
t.urcii :-.ic recerliül&en 2o .^jen uieee l'-lü.oj_sn c'jfct-_riic^:te L-renn—
eleiior.te I1 aienei., die euren -;.ie i/u
1 ο l":ir.cairciijei
Ii)in ^.-eis^iel einer l'ecLeriiülse δο , v/elciie dazu dieii"&, Brenn
elements ^e^en ctie La^erxläcLen ~jd und 34 der ^eben-Ab—
standslialter 16 und 13 zu drüclzen, ist in L-'i^ur 4 und 5
dargestellt, _äe r-edoriiülse 14 weist siri&u ltji^lioiicn,
in ■\;esentlici.en reciitec.zi^en Ilörpcr 36 üit in den Seiten
ausgebildeten uffnuiijen ^o tui*. A^-C den ö±'xnuii_eii 3o ragen
I:i3C.erfclei:ierile 4o heraus, 1JtIGLe dazu c itn-n, ie _.reiiL.-
2o bü ο ten.-.-η aua „inen üv&it^r. L..te:.#ial, welches über bease
re dijamiun^sreli.rationsai.jenscu.aiten vex'füjt als das Material,
aus den did Abstands.:-£.lttijeleniente har^estellt sind»
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Es vurde ,jeiundeii, äa^s beispielsweise Inconel die erforderlichen
Si.aimmigsralaxatioixseigeiischaxten aufweist« Dieses
liaterial ermöglicht eine verlängerte ü^annungsbeaufscl3agung
der lirenneleineiite ϊ1, ohne dass unter dem Einfluss
von ütraJilun^ die Innigkeit nachlässt, die Spannkraft
aufzubringen.
Die Haupt- uud l.ebeii-Abstandshalter sind in den folgenden
beschriebenen '.leisen miteinander verschachtelt. Die erste
und zweite Serie der quer angeordneten lieben-Abstandshalter
16, 18 werden zu einer ersten, restariden Anordnung zusam- ^j
men je se tat. Die erste Serie der iiaupt-A"bstandshalter 12
wird mit den zweiten iierien der ileben-Abstaiidshalter 18
in einem Abschnitt der iiefe der Abstandslialteranordnung
in Uingrifx gebracht. Die aweite Serie von I-Iaupt-Aostandshal'uern
14 wird uit der ersten jjerie von I."eben-Abstandshaltern
16 in ente-egeiige se taten Abschnitt der Tiefe der
Abstaiidshaitfcraiiürdnunto', d«h. in der zweiten Hälfte dieser
Anordnung, so in Hii4,rif:: ,jebrecht, dass sie von der euer
orientierten ersten oerie von ilaiv-t-Abstaiidshaltern 12 mit
Abstand angeordnet ist. Dann werden c.ie Iredeivjülsen ^o
in die Absi-aiiäi=I_c.l'üeraiiordii.unt; 1o ein^esetst, so dass sie
zwischen den iiit Abstand angeordneten, euer verlaufenden ^
Heihan von 1Ιε.ν.ρΐ—AbB^andshaltai'ii 12 ui.d 14 angeordnet sind.
Dies bedeutet, daes ein Ende eder Pederl-ülse 2o in die
Sciilitse 22 der ersten ^erie von Haiipt-Abstaiidsiiaitsrn VL
eiiijei'ülirt "».i-rä, εο dcss de Voi"Sprünge 24 dieses Ende der
Pederhülse abstü-CiSuii. Das entgegengesetzte Snde^Ser JPederhülse
2o ^.'ird in iümlicher ',/eise durch die quer angeordneten
zweiten Serien von .:aupt-xi.bstandslialtei-n 14,unterstützt,
so dass die J-ederhülsen in der Abstandshalteranordnung 1o
fest eingebaut sind. Die Abstandshalter 12, 14,16 und 18 werden aur Herstellung eines 2usar.i;..&nL.£ni:enden ü-efüges versoiweisste
Die ^edei'hülsen ko gedoch lcömien nicht in die
Abstandshalteranordnunj einoescl:vreisst werden, da die beiden
verschiedenen U terialien, aus denen die Seile gebildet sind, nie/:-:. niteiiu;,nder vertraglich sindo
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Auf diese Weise wird eine Abstandshalteranordnung geschaffen,
welche die Vorteile des bereits genannten Bimetall-Abstandshalterrostes
nach der USA-Patentanmeldung Nr. 748 149 besitzt (d.h., eine Viel-3?unkt-Abstützung der durch die
Abstandshalteranordnung hindurchgehenden Brennstoffelemente und eine verhältnisciässig wirksame Verteilung des durchströmenden
Reaktor-Kühlmittels). Dadurch, dass bei der erfindungsgeiaässen
Anordnung Haupt-Abstandshalterlemente von
weniger als halber !Tiefe verwendet werden, wird eine erhebliehe Materialersparnis bei der Herstellung der Abstandshalteranordnung
erzielt, woraus eine entsprechende .Preisersparnis entsteht, ohne dass die Gesamtwirksamkeit in
irgend einer '.reise beeinträchtigt würde.
Innerhalb des Erfindungsgedankens sind verschiedene Abwandlungen des vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispieles
möglich»
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Claims (1)
- Patentansprüche/Mf · ^imetall-Abstandshalteranordnung zur Halterung von Brenn-—elementen in einem Kernreaktor, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Haupt-Abstandshaltern (12, 14) sowie eine Vielzahl von iieben-Abstandshaltern (16, 18), wobei die Haupt- und Neben-Abstandshalter aus einem ersten Material mit einem charakteristischen niedrigen Neutronen-Einfangquersohnitt bestehen und derart zur Bildung einer rostartigen Abstandshalteranordnung (1o) ineinander verschachtelt sind, dass die. Haupt-Abstandshalter (12, 14-J ui&er weniger als die halbe Gesamttiefe der Meben-Abstandshalter (16, 18) in der Rostanordnung erstrecken; und eine Anzahl von Pederhülsen (2o), welche aus einem zweiten Material mit besseren Spannungsrelaxationeeigenschaften als das erste Material besteht, wobei die Iiaupt-Abstandshalter (12, 14) und die Federhülsen (2o) in der Abstandahalteranordnung (1o) derart angeordnet sind, dass die Federhülsen (2o) durch die Haupt-Abstandshalter (12, 14) festgehalten sin2· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haupt-Abstandshalter (12, 14) sich über ein Drittel der Gesamttiefe der ÜTeben-Abstandshalter (16, 18) erstrecken.3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verschachtelte, rostartige Abstandshalteranordnung (1o) eine erste Serie von in auf Abstand stehenden, parallelen Reinen angeordneten ITeben-Abstandshaltern (16)j eine zweite Serie von in auf Abstand stehenden, parallelen Beinen angeordneten Neben-Abstandshaltern (1o), welche quer z,u der ersten Serie von Heben-Abstandshaltern (16) orientiert iejb und mit dieser verschachtelt ist; eine erste Serie voii in parallelen Reihen angeordneten Haupt-AbstcJidshaltera (12), welche parallel mit dieser zwischen aie trete Serie von Heben-Abstandshaltern (16) eingeschachtelt109842/1045ist; und eine zweite Serie von in parallelen Reihen angeordneten Eaupt-Abstandshaltern (14) aufweist, welche zwischen die zweite Serie von lieben-Abstandshaltern (1S) parallel mit dieser eingeschachtelt ist.4β Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die erste Serie von Haupt-Abstandshaltern (12) in einem Abschnitt der ü?iefe der rostartigen Abstandshalteranordnung (1o) und die zweite Serie der Haupt-Abstands— halter (14) in dein entgegengesetzten Abschnitt der Tiefe der Abstandshalteranordnung angeordnet ist; und dass die einzelnen jpeaerhuTsen (2o) der Vielzahl von 3?eder-Iiülsen so angeordnet ist, dass kie zwischen einem der Abstandshalter (12) der ersten Serie von Haupt-Abstands— haltern und einem quer dazu verlaufenden Abstandshalter (14) der zweiten Serie von Haupt—Abstandshaltern eingefasst ist.5» Vorrichtung nach, einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die federhülsen (2o) einen im wesentlichen rechteckigen, hohlen Körperteil (36) mit in den Seiten ausgebildeten Öffnungen (33) aufweisen, von denen Pederelemente (4o) vorstehen; und dass die lleben-Abstandshalter (16, 18) einstückig ausgebildete Lagerflachen (32, 34) aufweisen, welche den Federelementen (4o) zum Abstützen von brenne lementen (ϊ) zwischen diesen !Teilen gegenüberliegen·6ο Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material Zirkonium und das \ zweite Material Inconel ist.7β Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch in den rJiJupt-Äbütsiiäshalt-ärn (12) in bestimuten Abständen entlang ihrer L:-ii£;e vorgesehene QuerscLlitze (22); in bestimmtenBAD 109842/1045entlang ilirer lange vorgesehene Quersclilitze (28) und vorstellende Lagerflachen (32» 34) ^n den Heben-Abstaiidshaltern (18), wobei äie Schlitze (22) der ersten Serie von Haupt-Abstanaslialter-äeihen (12) in die Schlitze (2o) der sweiteii üeriö von lieben-Abstandshalter-Reihen (18) eingreifen und sich an einer Seite über ein Drittel der E-iefe derselben erstrecken, während die Schlitze (22) der sweiten Serie von Haupt-Abstandshaltern (14) in die Schütze (2i5) der ersten Serie von Ileben-Abstandshaltern (16) an der entgegengesetzten Seite eingreifen und sich über ein. Sriέ^eI von deren l'iefe erstrecken; und Federelemente (4o) zum federnden Andrücken der Brennelemente (F) der SreirnelementgesaEitheit, wobei die Federhülsen (?o) ι.it eiiici_ Zr.ö.e in die Sclilitze (22) in der ersten Serie von iiaupt—Abstandshalter—Reihen (12) und mit dein ent^egengese'CExeH linde in die Schütze (22) in der zweiten Serie von Haitpt-AOsxsndshal^ern-Reihen (14) eingreifen und die Federliülsen (2o) so angeordnet sind, dass die Vorspringenden S'edei'elenente (4o) die 1-rennelemente (51) gegen die vorstellenden Lagerflachen (52, 34) der lieben-Abstandshalter (16, 1b) spaimen.BAD109842/1045Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US2323170A | 1970-03-27 | 1970-03-27 |
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| DE2102952C3 DE2102952C3 (de) | 1975-05-15 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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