DE2137158A1 - Spacer and grid arrangement for nuclear reactors - Google Patents
Spacer and grid arrangement for nuclear reactorsInfo
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Description
Stuttgart, 23. Juli 1971 Fuels Corp. P 2376 X/kgStuttgart, July 23, 1971 Fuels Corp. P 2376 X / kg
KoadKoad
, H.Y., V.St.A., H.Y., V.St.A.
Abstandhalter und Gitteranordnung für KernreaktorenSpacer and grid arrangement for nuclear reactors
Die Erfindung betrifft einen Abstandhalter und eine Gitteranordnung für Kernreaktor-Brennstoffstäbe, mit einer eine Matrix Brennstoffstäbe aufnehmender Kammern definierenden Gitterstruktur und einer Vielzahl von Abstandhalternt die von der Matrix getragen sind und die die Brennstoffstäbe in einem vorbestimmten gegenseitigen Abstand halten.The invention relates to a spacer and a lattice arrangement for nuclear reactor fuel rods, having a lattice structure defining a matrix of chambers receiving fuel rods and a plurality of spacers t which are carried by the matrix and which hold the fuel rods at a predetermined mutual spacing.
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Brennstoffanordnungen von Kernreaktoren umfassen im allgemeinen eine Anordnung im Abstand parallel zueinander gehaltener Brennstoffstäbe und eine oder mehrere Eierbehälter- oder Gitterstrukturen, die an ausgewählten Stellen längs der Brennstoffstabanordnung vorgesehen sind und eine Vielzahl von Kammern definieren, durch welche sich die Brennstoffstäbe hindurch erstrecken. Die Gitterstrukturen dienen zum exakten Einhalten der Abstände zwischen benachbarten Brennstoffstäben der Anordnung und zum Verhindern des Durchbiegens der Brennstoffstäbe aufgrund thermisch bedingter Belastungen«Nuclear reactor fuel assemblies generally include an array spaced parallel to one another held fuel rods and one or more egg tray or lattice structures attached to selected Locations are provided along the fuel rod assembly and define a plurality of chambers through which the fuel rods extend. The lattice structures serve to maintain the exact spacing between adjacent fuel rods of the arrangement and to prevent the fuel rods from sagging due to thermally induced loads "
Üblicherweise ist die Gitterstruktur aus einer Vielzahl senkrecht zueinander ausgerichteter Rippen aufgebaut, die zur Bildung des Gitters miteinander verschweißt sind? die Höhe der Gitterstruktur, die durch die Höhe der Rippen bestimmt ist, ist extrem gering, verglichen mit der Gesamthöhe der Brennstoffstabanordnung· Die Rippen der Gitterstruktur sind mit vorstehenden Kontaktpunkten versehen, die in die BrennstoffStabkammern ragen und die entsprechend angeordneten Brennstoffstäbe abstützen, um sie einzeln in einer exakt bestimmten räumlichen Lage im Abstand voneinander zu halten.The lattice structure is usually made up of a large number of ribs aligned perpendicular to one another, which are welded together to form the grid? the height of the lattice structure, which is determined by the height of the ribs, is extremely small compared to the total height of the fuel rod assembly · The ribs of the Lattice structures are provided with protruding contact points that protrude into the fuel rod chambers and the support appropriately arranged fuel rods in order to place them individually in a precisely defined spatial position in the Keep your distance from each other.
Für die erhabenen Kontaktpunkte sind im allgemeinen zwei Grundtypen verwendet. Der eine dieser Typen ergibt eine relativ starre tragende Oberfläche für die Brennstoffstäbe, wogegen der andere eine federnd nachgiebige tragende Oberfläche für die Brennstoffstäbe ergibt. Oft schließen sowohl die festen als auch die federnd nachgiebigen tragenden Oberflächen geeignet geformte FedernTwo basic types are generally used for the raised contact points. One of these guys makes one relatively rigid supporting surface for the fuel rods, while the other is a resilient supporting surface Surface for the fuel rods results. Often Both the solid and resilient bearing surfaces include appropriately shaped springs
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ein, -die horizontal oder vertikal zu der Feder orientiert sein können, die die feste tragende Oberfläche definiert und die eine relativ niedere Federrate aufweist, verglichen mit der Federrate der Feder, die die federnd nachgiebige tragende Oberfläche definiert.one that is oriented horizontally or vertically to the spring which defines the solid supporting surface and which has a relatively low spring rate, compared to the spring rate of the spring that defines the resilient bearing surface.
Die festen und die federnd nachgiebigen Tragflächen für die Brennstoffstäbe sind im allgemeinen über die Gitterstruktur so verteilt, daß jede Kammer zwei feste Kontaktpunkte aufweist, die unter einem Winkelabstand von 90° um den sich durch die Kammer erstreckenden Brennstoff stab angeordnet sind, sowie zwei federnd nachgiebige Kontaktoberflächen, die ebenfalls unter einem Winkelabstand von 90° zueinander um den Brennstoffstab herum angeordnet sind. Es ist auf diese Weise jeder feste Kontaktpunkt bezüglich einem der federnden Kontaktpunkte um 180° versetzt angeordnet»The solid and resilient support surfaces for the fuel rods are generally about the Lattice structure distributed so that each chamber has two fixed Has contact points at an angular distance of 90 ° around the fuel extending through the chamber are arranged rod, as well as two resilient contact surfaces, which are also at an angular distance are arranged at 90 ° to each other around the fuel rod. It's every solid that way Contact point arranged offset by 180 ° with respect to one of the resilient contact points »
Bei einem Abstandhalter-Gitter des oben geschilderten Aufbaues können sich die Brennstoffstäbe radial ebenso wie axial ausdehnen, wenn sie sich erwärmen, wodurch die Heigung zum Durchbiegen wegen unterschiedlicher thermischer Ausdehnung zwischen benachbarten Stäben ausgeschaltet wird. Auch drückt wegen der gegenseitigen Anordnung der festen und der federnd nachgiebigen Kontaktpunkte innerhalb jeder Kammer jeder federnd nachgiebige Kontaktpunkt oder tragende Oberfläche den Brennstoffstab gegen einen gegenüberliegenden festen Kontaktpunkt· Hierdurch wird ein "eingebautes" Kräftepaar erzeugt, das auf den Brennstoffstab einwirkt. Wird auf den Brennstoffstab ein äußeres Moment aufgebracht, beispielsweise durchIn the case of a spacer lattice of the structure described above, the fuel rods can also move radially such as expanding axially as they heat up, reducing the tendency to deflect due to different thermal Eliminates expansion between adjacent bars. Also presses because of the mutual arrangement the fixed and the resilient contact points within each chamber, each resilient contact point or supporting surface the fuel rod against an opposing fixed contact point · This a "built-in" force couple is created that acts on the fuel rod. Will be on the fuel rod an external moment applied, for example by
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Parallelfluß-Vibration oder durch mechanische Verlagerung während des Reaktorbetriebes, ändert sich die Position des Brennstoffstabes relativ zur Kammer, durch die er sich erstreckt, nicht, solange das "eingebaute" Kräftepaar die extern aufgebrachten Momente übersteigt. Diese Anordnung bringt die relative Bewegung zwischen den festen und den federnd nachgiebigen Kontaktflächen und dem Brennstoffstab auf ein Minimum, wodurch die Gefahr der Beschädigung der Brennstoffstäbe durch Fressen wesentlich vermindert wird.Parallel flow vibration or mechanical displacement during reactor operation changes the position of the fuel rod relative to the chamber through which it extends, as long as the "built-in" force couple exceeds the externally applied moments. This arrangement brings the relative movement between the fixed and the resilient contact surfaces and the fuel rod to a minimum, thereby significantly reducing the risk of fretting damage to the fuel rods will.
In den meisten Anwendungsfällen, bei denen versucht wird, die durch die oben geschilderte Gitterkonstruktion möglichen Vorteile zu erzielen, ist der gewünschte Abstand zwischen den Brennstoffstäben der Anordnung ganz gering und es können deshalb die festen und die federnden vorstehenden Kontaktpunkte kostengünstig und einfach aus den Abstandhalterrippen herausgeformt sein, die die Gitterkammern definieren. Das Herausformen der Kontaktpunkte aus dem Abstandhalterrippen ist in diesen Anwendungsfällen deshalb möglich, weil diese Kontaktpunkte nicht weit in die Brennstoffstabkammern hineinragen müssen, weil der Abstand zwischen den Brennetoffstäben minimal ist· Selbst wenn, wie zuvor erwähnt, die Hohe der Rippen ganz gering ist, so ist trotzdem ausreichend Rippenmaterial vorhanden, aus dem geeignete feste und federnde Kontaktpunkte geformt werden können·In most use cases trying to To achieve the advantages possible through the grid construction described above is the desired spacing between the fuel rods of the arrangement is very small and therefore the fixed and the resilient protruding Contact points can be inexpensively and easily formed from the spacer ribs that the Define lattice chambers. The shaping of the contact points from the spacer ribs is essential in these applications possible because these contact points do not protrude far into the fuel rod chambers must because of the distance between the fuel rods is minimal · Even if, as mentioned before, the height of the ribs is very low, it is still sufficient Rib material available from which suitable solid and resilient contact points can be formed
Es gibt jedoch andere Anwendungsfälle, bei denen das Erzielen der Vorteile des.bben geschilderten Gitteraufbaues ebenfalls wichtig und wünschenswert ist. Eine dieser Anwendungsfälle ist bei einer KernbrennstoffanordnungHowever, there are other use cases where the Achieving the benefits of the lattice structure described above is also important and desirable. One of these Use cases is with a nuclear fuel assembly
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gegeben, bei der der Abstand zwischen benachbarten Brennstoffstäben der Anordnung ungewöhnlich groß ist. Bei solchen Anwendungsfällen können die vorstehenden Kontaktpunkte nicht aus dem Rippenmaterial des Gitters herausgeformt werden, wenn nicht die Höhe der Rippen und damit auch der Gitterstruktur drastisch vergrößert wird. Ein Vergrößern der Höhe ist in solchen Fällen notwendig, um genügend Rippenmaterial zur Verfügung zu haben, so daß sich diese Kontaktpunkte ausreichend tief in die Brennstoffstabkammern erstrecken, um an den Brennstoffstäben zur Anlage zu kommen und eine adäquate Funktion auszuüben· Jedoch überwiegen die durch das Vergrößern der Rippenhöhe hervorgerufenen Probleme hinsichtlich beispielsweise des Gewichts, der Größe, der bequemen Installationsmöglichkeit usw, manchmal die Vorteile, die bezüglich der Funktion der Gitterstruktur erzielt werden konnten·given, in which the distance between adjacent fuel rods of the assembly is unusually large. In such applications, the protruding contact points cannot be made from the rib material of the grid be sculpted out, if not the height of the ribs and thus the lattice structure is drastically enlarged. Increasing the height is necessary in such cases necessary to have enough rib material available so that these contact points are sufficient extend deep into the fuel rod chambers to come to rest on the fuel rods and a perform adequate function · However, those caused by increasing the height of the ribs predominate Problems with, for example, weight, size, ease of installation, etc. sometimes the advantages that could be achieved with regard to the function of the lattice structure
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Abstandhalter- und Gitteranordnung zu schaffen, die besonders vorteilhaft bei solchen Anwendungsfällen verwendbar ist, bei denen die Abstände zwischen den Brennstoffstäben der Anordnung groß sind.The object of the present invention is to provide an improved spacer and grid arrangement, which can be used particularly advantageously in those applications in which the distances between the fuel rods of the assembly are large.
Ausgehend von einer Abstandhalter- und Gitteranordnung der eingangs genannten Art wird die Erfindungsaufgäbe dadurch gelöst, daß jeder Abstandhalter zwei längliche, einen Stab haltende Clips oder Federbügel umfaßt, die an ihren Enden miteinander verbunden sind und einen zwei benachbarte Kammern trennenden Matrixabschnitt zwischen sich einschließen, derart, daß der eineThe object of the invention is based on a spacer and grid arrangement of the type mentioned at the beginning solved in that each spacer comprises two elongated, rod-holding clips or spring clips, the are connected to one another at their ends and a matrix section separating two adjacent chambers enclose between them, in such a way that the one
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Trägerclip in die Kammer auf der einen Seite dea Matrixabschnittea ragt und den sich durch diese Kammer erstreckenden Brennstoffstab abstützt, und daß der andere Trägerclip in die Kammer auf der anderen Seite des Matrixabschnittes ragt, und den sich hier hindurch erstreckenden Brennstoffstab abstützt·Carrier clip into the chamber on one side of the matrix section a protrudes and supports the fuel rod extending through this chamber, and that the other Carrier clip protrudes into the chamber on the other side of the matrix section, and the one extending through it Fuel rod supported
Der Vorteil einer erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, daß auch einen unüblich großen gegenseitigen Abstand aufweisende Brennstoffstäbe in geeigneter Weise gehalten sind·The advantage of an arrangement according to the invention is that an unusually large mutual Spaced fuel rods are held in a suitable manner
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei Typen von Abstandhaltern verwendet. Bei einer Ausführungsform umfassen sowohl der eine wie auch der andere Trägerclip eine federnd nachgiebige tragende Oberfläche, die an dem Brennst off stab anliegt, der in der Kammer angeordnet ist, in die sich der betreffende Trägerelip erstreckt. Die federnd nachgiebige lederoberfläche dieser Clips sind zu beiden Seiten von relativ festen Tragoberflächen flankiert, die ständiges Strecken der federnd nachgiebigen lederoberfläche aufgrund übermäßigen Ausbiegens verhindern.In a preferred embodiment of the invention two types of spacers are used. In one embodiment, both include the other carrier clip also has a resiliently resilient load-bearing surface that rests on the fuel rod, which is arranged in the chamber into which the carrier lip in question extends. The resilient one leather surface of these clips are flanked on both sides by relatively solid supporting surfaces, prevent constant stretching of the resilient leather surface due to excessive flexing.
Bei einer anderen Aueführungsform der Abstandhalter umfaßt der eine Trägerclip die federnd nachgiebigen und die festen Tragoberflächen, wie sie eben im Zusammenhang mit dem ersten Abstandhaltertyp besprochen wurden, und es umfaßt der andere Trägerclip nur die festen Tragoberflächen, die einen Abstand voneinander aufweisen« In another embodiment, the spacer comprises the one carrier clip the resilient and the solid support surfaces, as they are just related discussed with the first type of spacer, and the other carrier clip only includes the solid support surfaces that are spaced apart from one another. "
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Die Abstandhalter sind in ausgesuchter Weise auf der eierbehälterartigen Gitterstruktur in einer Weise angeordnet, daß jeder Stab von zwei federnden Tragoberflächen gehalten ist, die bezüglich des BrennstoffstabeB, den sie abstützen, um 90° zueinander versetzt angeordnet sind; der Brennstoffstab is,t außerdem von zwei festen Tragflächen gehalten, die ebenfalls bezüglich des Brennstoffstabes, den sie abstützen, um 90 zueinander versetzt sind. Durch diese Anordnung sind die federnd nachgiebigen und die festen Tragoberflächen bezüglich des abgestützten Brennstoffstabea einander gegenüberliegend angeordnet und es drücken die federnden Tragoberflächen während des Betriebes den abgestützten Brennstoffstab gegen die festen tragenden Oberflächen, wodurch der Brennstoffstab fest und sicher in seiner Position gehalten ist·The spacers are selectively arranged on the egg-tray-like lattice structure in a way that that each rod is supported by two resilient support surfaces, which are relative to the fuel rod B they support, are arranged offset from one another by 90 °; the fuel rod is also made up of two solid wings held, which also with regard to the fuel rod, which they support are offset by 90 to each other. This arrangement makes the resilient ones and the solid support surfaces opposite each other with respect to the supported fuel rod a arranged and it press the resilient support surfaces during operation of the supported fuel rod against the solid supporting surfaces, thereby holding the fuel rod firmly and securely in place is·
V/eitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele. Es zeigen:Further details and embodiments of the present The invention emerges from the following description of the exemplary embodiments shown in the drawing. Show it:
Pig. 1 eine Seitenansicht einer Kernbrennstoffanordnung, bei der Abstandhalter und Gitterstruktur gemäß der Erfindung angewandt sind,Pig. 1 is a side view of a nuclear fuel assembly. in which spacers and lattice structure are used according to the invention,
Fig. 2 eine Draufeicht auf die erfindungsgemäße Abstandhalter- und Gitterstruktur und die gehaltenen Brennstoffstäbe,Fig. 2 is a plan view of the spacer according to the invention and lattice structure and the held fuel rods,
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Fig« 5 eine Seitenansicht einer der äußeren Rippen der Gitterstruktur,Figure 5 is a side view of one of the outer ribs the lattice structure,
Fig. Ja eine Draufsicht auf die äußere Rippe nach Fig. 3» Fig. 3b eine Seitenansicht der äußeren Rippe nach Fig. 3,Fig. Yes is a plan view of the outer rib according to Fig. 3 » Fig. 3b is a side view of the outer rib according to Fig. 3,
Fig. 3c einen Querschnitt der in Fig. 3 dargestellten äußeren Rippe entlang der Linie 3e-3c der Fig. 3a»FIG. 3c shows a cross section of the one shown in FIG outer rib along the line 3e-3c of Fig. 3a »
Fig. 4 eine Seitenansicht einer der inneren Rippen der Gitterstruktur,FIG. 4 is a side view of one of the inner ribs of FIG Lattice structure,
Fig. 5 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch die Abstandhalter und die Gitterstruktur in zusammengebautem Zustand mit positionierten Brennstoffstäben gemäß der Linie 5-5 der Fig. und5 shows a cross-section through on an enlarged scale the spacers and the lattice structure in the assembled state with positioned Fuel rods according to the line 5-5 of Fig. and
Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht des eingekreisten Abschnittes der Fig. 5·6 is an enlarged view of the circled portion of FIG.
In Fig. 1 ist eine Gruppe von Kernbrennstoffstäben 10 dargestellt, die durch eine Reihe von Abstandgittern oder Strukturen 11, die in geeigneter Weise in ausgewählten Längsabständen entlang der Brennstoffs.tabgruppe abgestützt sind, parallel zueinander und im Abstand zueinander gehalten werden. Wie Fig. 2 zeigt weist das Abstandsgitter 11 eine im wesentlichen rechteckige Configuration auf und umfaßt eine Vielzahl innerer Rippen 12 sowie vier äußere Rippen 13» die den Umriß des Abstandsgitters definieren.'Die inneren Rippen sind senkrechtIn FIG. 1, there is a group of nuclear fuel rods 10 represented by a series of spacer grids or structures 11 appropriately selected in Longitudinal distances along the fuel tab group are supported, parallel to one another and at a distance from one another being held. As FIG. 2 shows, the spacer grid 11 has an essentially rectangular configuration and comprises a plurality of inner ribs 12 and four outer ribs 13 »which form the outline of the spacer grid define. 'The inner ribs are perpendicular
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zueinander und zu den äußeren Rippen 13 angeordnet und bilden zwischen diesen eine Mehrzahl von Kammern 14-, durch die hindurch sich die Kernbrennstoffstäbe 10 erstrecken, .to each other and to the outer ribs 13 and form between these a plurality of chambers 14-, through which the nuclear fuel rods 10 extend,.
Um einen vorgegebenen Abstand zwischen den Kernbrennstoffstäben 10 einzuhalten, die sich durch die Kammern 14·In order to maintain a predetermined distance between the nuclear fuel rods 10, which extend through the chambers 14
hindurch erstrecken, ist eine Vielzahl von Abstandhaltern 15 auf den inneren Rippen 12 in der Weise angebracht, daß jeder Abstandhalter sich gegen zwei benachbarte Kernbrennstoff stäbe stützt, die sich durch einander benachbarte Kammern des Abstandgitters erstrecken« Die inneren Rippen 12 und die äußeren Rippen 13 sind vorzugsweise aus einem geeigneten, Neutronen wenig absorbierenden Material hergestellt, wie z.B. Ziracloy; die Wahl des verwendeten Materials hängt ab von den Erfordernissen bezüglich der Neutronenabsorption des Anwendungsfalles mit den höchsten Anforderungen.extending therethrough is a plurality of spacers 15 mounted on the inner ribs 12 in such a way that each spacer is supported against two adjacent nuclear fuel rods, which are adjacent to each other Extending chambers of the spacer grid. The inner ribs 12 and the outer ribs 13 are preferably made of a suitable, low neutron absorbing material such as Ziracloy; the choice of The material used depends on the neutron absorption requirements of the application with the highest demands.
Die Struktur der äußeren Rippen ist in den Fig. 3 "bis 3c am deutlichsten dargestellt. Es ist aus diesen Figuren ersichtlich, daß die äußere Rippe eine Platte 16 umfaßt, die durch die Kanten 16a und die Enden 16b begrenzt ist· Zum Zusammenfügen der äußeren Rippen miteinander sind die Enden 16b in Richtung auf die Innenseite der Platte hin unter einem Winkel von etwa 45° zur Ebene der Platte abgekantet· Bei dieser Konstruktion werden die äußeren Rippen des Abstandgitters dadurch zusammengefügt, daß die abgekanteten Enden benachbarter äußerer Rippen überlappt zusammengeschweißt werden, wie es am besten in Fig. 2 zu sehen ist.The structure of the outer ribs is shown in Figures 3 "to 3c most clearly shown. It can be seen from these figures that the outer rib comprises a plate 16, which is delimited by the edges 16a and the ends 16b · For joining the outer ribs together the ends 16b towards the inside of the plate at an angle of about 45 ° to the plane of the plate bevelled · With this construction, the outer ribs of the spacer grid are joined by the beveled ends of adjacent outer ribs overlapped are welded together, as best shown in Fig. 2 too see is.
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Entlang der Seitenkanten 16a der Platte 16 sind mit Abstand zueinander eine Gruppe von geschlitzten Laschen vorgesehen, die unter einem bestimmten V/inkel zur Ebene der Platte 16 zu deren Innenseite hin abgekantet sind· Die abgekanteten Laschen 18 dienen der Verbindung der inneren Rippen mit den äußeren Rippen, wie es nachfolgend ausführlicher erläutert wird.Along the side edges 16a of the plate 16 are a group of slotted tabs at a distance from one another provided, which are bent at a certain angle to the plane of the plate 16 to the inside thereof. The beveled tabs 18 are used to connect the inner ribs to the outer ribs, as follows is explained in more detail.
P Die Platte 16 umfaßt außerdem eine Gruppe von mit Abstand voneinander vorgesehener Öffnungen ^1 die in einer Reihe nacheinander in der Mitte der Platte 16 vorgesehen sind, wobei sich die am äußersten Ende befindende öffnung 17 sich bis zum Rand des Endes 16b erstreckt. Die öffnungen 17 vermindern in vorteilhafter V/eise das Gewicht der äußeren Rippen und damit das Gewicht des Abstandsgitters und erlauben ein relativ freies Fließen des Reaktorkühlmittels durch die äußeren Rippen und über die Kernbrennstoff stäbe hinweg, die sich durch die peripheren Kammern des Abstandsgitters erstrecken·The plate 16 also comprises a group of spaced apart openings ^ 1 which are provided in a row one after the other in the center of the plate 16, the opening 17 located at the outermost end extending to the edge of the end 16b. The openings 17 advantageously reduce the weight of the outer ribs and thus the weight of the spacer grid and allow a relatively free flow of the reactor coolant through the outer ribs and over the nuclear fuel rods, which extend through the peripheral chambers of the spacer grid.
Eine längliche Sicke 20 ist nach der inneren Seite der äußeren Rippe beidseitig entlang der Reihe von öffnungen 17 eingeformt; eine Reihe von im Abstand zueinander angeordneten Querschlitzen 21 erstreckt sich quer zu jeder Sicke 20. Die Querschlitze 21 sind in gerader Verlängerung zu den Schlitzen in den abgekanteten Laschen 18 angeordnet und dienen zusammen mit den Laschen 18 zur Verbindung der inneren und äußeren Rippen miteinander, wie nachfolgend erläutert wird· Die Sicken 20 ergeben feate Berührungspunkte oder Tragflächen für die Kernbrennstoffstäbet dieAn elongated bead 20 is molded in on the inner side of the outer rib on both sides along the row of openings 17; a series of spaced-apart transverse slots 21 extends across each bead 20. The transverse slots 21 are arranged in a straight line with the slots in the beveled flaps 18 and, together with the flaps 18, serve to connect the inner and outer ribs to one another, such as is explained below · the beads 20 provide feate points of contact or bearing surfaces for the nuclear fuel rods, the t
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sich .durch die peripheren Kammern des Abstandsgitters hindurch erstrecken· Außerdem versteifen die Sicken 20 die äußere Rippe·through the peripheral chambers of the spacer grid extend through the beads 20 also stiffen the outer rib
Jede innere Rippe umfaßt, wie ^ig. 4 zeigt, eine Platte 22, die bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform einen im wesentlichen rechteckigen Umriß aufweist, die durch Seitenkanten 22a und Endkanten 22b begrenzt ist· Die Platte ist mit einer Vielzahl von Aussparungen 23 versehen, die im Abstand voneinander in einer Reihe entlang der Längsmittellinie der Platte 22 angeordnet sind, sowie zwei Reihen von Bohrungen 2A-, die zu beiden Seiten der Längsmittellinie' der Platte 22 vorgesehen sind. Die Bohrungen 24 sind mit seitlichem Abstand und versetzt zu den Aussparungen 23 und im Abstand zueinander vorgesehen· Die am äußeren Ende befindlichen Aussparungen 23 erstrecken sich bis über den Rand, der Endkanten 22b der Platte 22, wie es dargestellt ist. In der dargestellten Konstruktion weisen die Aussparungen 23 einen etwa viereckigen Umriß auf und die Bohrungnn 24 sind im Querschnitt kreisförmig. Ebenso wie die Öffnungen 17 der äußeren Rippen erfüllen die Aussparungen 23 und die Bohrungen 24 den Zweck, das Gewicht der inneren Rippen und das des Abstandgitters zu vermindern und ein freies Fließen dee Reaktorkühlmittels durch die Matrix der inneren Rippen des Abstandgitters zu ermöglichen, um die Kühlung der Kernbrennstoffstäbe 1Q zu maximieren·Each inner rib embraces how ^ ig. 4 shows a plate 22, which in a preferred embodiment is essentially one rectangular outline bounded by side edges 22a and end edges 22b · The plate is provided with a plurality of recesses 23 spaced from one another in a row along the longitudinal center line of the plate 22 are arranged, as well as two rows of bores 2A-, which on either side of the longitudinal center line ' the plate 22 are provided. The bores 24 are laterally spaced and offset from the recesses 23 and provided at a distance from one another · The recesses 23 located at the outer end extend extending over the edge of the end edges 22b of the plate 22, as shown. In the construction shown the recesses 23 have an approximately quadrangular outline and the bores 24 are circular in cross section. Just like the openings 17 of the outer ribs, the recesses 23 and the bores 24 meet the Purpose, the weight of the inner ribs and that of the spacer grid and a free flow of the reactor coolant through the matrix of the inner fins of the spacer grid to maximize the cooling of the nuclear fuel rods 1Q
Es ist jede innere Rippe außerdem mit einer Vielzahl von Schlitzen 25 versehen, die sich von der in Fig» 4 oberen Seitenkante 22a der Platte 22 durch die BohrungenEach inner rib is also provided with a plurality of slots 25 which differ from the one shown in FIG upper side edge 22a of the plate 22 through the holes
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hindurch nach innen bis über die Längsmittellinie der Platte 22 hinaus erstrecken Die Schlitze 25 erleichtern das Zusammensetzen der Matrix innerer Rippen, weil mittels dieser Schlitze die Matrix leicht zusammengestellt werden kann. Es genügt, einfach jeweils zwei der inneren Rippen umgekehrt und senkrecht zueinander anzuordnen, wobei zwei Schlitze sich in Verlängerung zueinander befinden, und dann in dieser Position die k Rippen zusammenzuschieben, so daß sich die in Verlängerung zueinander befindlichen Schlitze ineinanderschieben und die Jeweils ungeschlitzte Seite der anderen Rippe aufnehmen, In der endgültig zusammengefügten Position stehen die Enden in Verlängerung zueinander befindlicher Schlitze auf Stoß miteinander; in dieser Stellung sind die beiden Rippen wirksam miteinander verbunden·through inwards to over the longitudinal center line of the Plate 22 extend out. The slots 25 facilitate the assembly of the matrix of inner ribs, because by means of these slots the matrix can easily be put together. It is enough to just do two at a time of the inner ribs reversed and perpendicular to each other, with two slots in extension are to each other, and then push the k ribs together in this position, so that the in extension Slide the mutually located slots into one another and the unslotted side of the other Pick up rib, in the final assembled position, the ends are in extension of each other Slots butted together; in this position the two ribs are effectively connected to each other
Die Endkanten 22b der Platte 22 sind jeweils mit zwei Lappen 26 versehen, die voneinander eine Entfernung einnehmen, die gleich dem Abstand zwischen den QuerschlitzenThe end edges 22b of the plate 22 are each provided with two tabs 26 which are spaced apart from one another, which is equal to the distance between the transverse slots
21 in der Platte 16 der äußeren Rippe ist; dieser Abstand wird senkrecht zu der Längsmittellinie der Platte 16 der21 is in the plate 16 of the outer rib; this distance is perpendicular to the longitudinal centerline of the plate 16 of the
P äußeren Rippe gemessen. Die Lappen 26 greifen, wenn die inneren und äußeren Rippen zur Bildung des Abstandgitters zusammengesteckt sind, durch die Querschlitze 21 in der . Platte 16 der äußeren Rippe. Eckabschnitte 27 der PlatteP measured outer rib. The tabs 26 engage when the inner and outer ribs form the spacer grid are plugged together, through the transverse slots 21 in the. Outer rib plate 16. Corner sections 27 of the plate
22 der inneren Rippe passen in die Schlitze der abgekanteten Laschen 18 der Platten 16 der äußeren Rippe, wie es am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist. Um zu vermeiden^ daß sich die äußeren Rippen zwischen den zusammengeschweißten und abgekanteten Enden 16b nach außen biegen oder krummem, sind die Lappen 26 der inneren Rippen an22 of the inner rib fit into the slots in the beveled tabs 18 of the plates 16 of the outer rib, as can best be seen from FIG. To avoid ^ that the outer ribs bend outward between the welded and beveled ends 16b or crooked, the lobes 26 of the inner ribs are attached
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der Außenseite an die Platten 16 der äußeren Rippen durch TIG- oder durch Widerstandsschweißung befestigt. Der durch die Sicken 20 gebildete Hohlraum auf dieser nach außen weisenden Seite der Platte 16 der äußeren Rippen, in den die Lappen 26 hineinragen, ergibt in vorteilhafter Weise eine ausreichende Zugänglichkeit beim Schweißvorgang·on the outside to the plates 16 of the outer ribs by TIG or resistance welding. The cavity formed by the beads 20 on this outwardly facing side of the plate 16 of the outer Ribs into which the tabs 26 protrude advantageously provide sufficient accessibility during the welding process
Die parallelen Seitenkanten 22a der Platte 22 weisen eine Reihe von im Abstand zueinander angeordneten zurückspringenden Montageflächen 28 auf, die jeweils zwischen den Schlitzen 25 etwa im Bereich der Aussparungen 23 vorgesehen sind. Diese zurückspringenden Oberflächen sind zum Zwecke der Montage der Abstandhalter 15 auf den inneren Rippen vorgesehen, wie es nachfolgend im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben wird.The parallel side edges 22a of the plate 22 have a series of recessed spaced apart Mounting surfaces 28, each between the slots 25 approximately in the region of the recesses 23 are provided. These recessed surfaces are for the purpose of mounting the spacer 15 the inner ribs, as will be described below in connection with FIG. 5.
Die erfindungsgemäßen Abstandhalter 15» die auf der Matrix innerer Rippen des Abstandsgitters angebracht sind, umfassen zwei Grundtypen, die zur eindeutigen Erläuterung in der Fig. 5t wo beide Typen dargestellt sind, mit den Bezugszeichen 15a und 15b versehen sind.The spacers 15 'according to the invention, which are attached to the matrix of inner ribs of the spacer grid, comprise two basic types, which for clear explanation in Fig. 5t where both types are shown, with the Reference numerals 15a and 15b are provided.
Der Abstandhalter 15a umfaßt zwei den Kernbrennstoffstab. tragende Clips oder Bügel 30, die an ihren flachen Enden 30a miteinander verbunden sind, beispielsweise durch TIG- oder durch Widerstandsschweißung, Zwischen sich halten die Clips 30 einen Abschnitt 31 der inneren Rippenmatrix, die benachbarte Kammern 40 für die Kernbrennstoffstäbe trennt. Die Clips 30 erstrecken sind, wie in den Fig. und 5 gezeigt, in benachbarte Kammern des AbstandsgittersThe spacer 15a includes two nuclear fuel rods. load-bearing clips or brackets 30, which are connected to one another at their flat ends 30a, for example by TIG- or by resistance welding, between them the clips 30 hold a section 31 of the inner rib matrix, which separates adjacent chambers 40 for the nuclear fuel rods. The clips 30 extend, as shown in Figs. and 5, in adjacent chambers of the spacer grid
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und stützen die Kernbrennstoffatäbe ab, die sich durch diese Kammern erstrecken.and prop up the nuclear fuel rods that extend through these chambers extend.
Jeder Trage-Clip 30 ist aus einem Streifen eines Materials hergestellt, das gute Federeigenschaften aufweist, wie beispielsweise Inconel oder rostfreier Stahl· Der Streifen ist in die in Fig. 5 dargestellte Form gebogen. Wie Fig. zeigt ist jeder Clip so geformt, daß er eine nachgiebige Federoberfläche 32 aufweist, die sich etwa auf seiner halben Länge befindet und die einen federnd nachgiebigen Kontaktpunkt für den Kernbrennstoffstab ergibt, der sich durch die Kammer erstreckt, in die der Clip 30 ragt· Zwei relativ stabile Stopflächen sind in Gestalt von Wölbungen 33 auf jeder Seite der Federoberfläche 32 angeordnet. Die Federoberfläche ist mit den zu ihren beiden Seiten vorgesehenen Stopflächen über zwei geneigte Abschnitte 34 verbunden, die der Federoberfläche 32 die Eigenschaft einer Blattfeder verleihen. Die Wölbungen 33 dienen dazu^ ein dauerndes Verformen der elastisch nachgiebigen Federoberfläche wegen übergroßer Durchfederung zu verhindern.Each support clip 30 is made from a strip of material made that has good spring properties, such as Inconel or stainless steel · The strip is bent into the shape shown in FIG. As Fig. shows each clip is shaped so that it has a resilient spring surface 32 which is approximately on its half the length and which provides a resilient contact point for the nuclear fuel rod, which is extends through the chamber into which the clip 30 protrudes Two relatively stable stop surfaces are in the form of bulges 33 on each side of the spring surface 32 arranged. The spring surface is inclined over two with the stop surfaces provided on both sides Sections 34 connected to the spring surface 32 the Give property to a leaf spring. The bulges 33 serve to permanently deform the elastically yielding To prevent spring surface due to oversized deflection.
Ein Ende des einen Trageclips und das entgegengesetzte Ende des anderen Trageclips sind mit einer Widerlagerfläche 35 versehen, die sich etwa senkrecht zur Längserstreckung des jeweiligen Trageclips 30 erstreckt. Diese Widerlagerflächen 35 stehen, wie dargestellt, in Kontakt mit den gegenüberliegenden zurückgesetzten Montage flächen 28, die in die Seitenkanten 22a άθύ Platte 22 der inneren Hippe eingearbeitet sind. Durch diese Anordnung sind die Trageclips 30 sicher an ihrem Platz auf der inneren Rippenmatrix befestigt.One end of the one carrying clip and the opposite end of the other carrying clip are provided with an abutment surface 35 which extends approximately perpendicular to the longitudinal extension of the respective carrying clip 30. These abutment surfaces 35 are, as shown, in contact with the opposite recessed mounting surfaces 28 which are incorporated into the side edges 22a άθύ plate 22 of the inner hip. This arrangement securely holds the support clips 30 in place on the inner rib matrix.
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Die Abstandhalter 15& umfassen zwei den Brennet off β tab tragende Clips 40 und 41. Der Trageclip 40 ist in seinem Aufbau identisch mit den Trageclips 30» die vorstehend in Verbindung mit dem Abstandhalter 15a beschrieben wurden« Der Trageclip 41 ist ebenfalls identisch in seinem Aufbau mit den Trageclips 30 des Abstandhalters 15a mit der Ausnahme, daß die Federoberfläche 32 eliminiert ist und auf diese Weise nur die beiden stabilen Stützoberflächen oder Wölbungen 33 Verbleiben, die feste und stabile Köntaktpunkte für den Brennstoffstab ergeben.The spacers 15 & comprise two the Brennet off β tab carrying clips 40 and 41. The carrying clip 40 is identical in its structure to the carrying clips 30 »the above have been described in connection with the spacer 15a « The carrying clip 41 is also identical in structure with the carrying clips 30 of the spacer 15a with the Except that the spring surface 32 is eliminated and in this way only the two stable support surfaces or bulges 33 remaining, the firm and stable contact points for the fuel rod.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Trageclips der Abstandhalter 15a und 15d aus Inconel oder aus rostfreiem Stahl hergestellt, um die guten Federungseigenschaften dieses Materials auszunutzen; die Trageclips werden getrennt ausgehärtet (gealtert), ehe sie auf die innere Rippenmatrix gesteckt werden, um die Abstandhalter 15a und 15b zu bilden.In the preferred embodiment of the invention, the Carrying clips of the spacers 15a and 15d made of Inconel or Made of stainless steel for good suspension properties to take advantage of this material; the clips are cured (aged) separately before they open the inner rib matrix can be plugged in to form the spacers 15a and 15b.
Die Abstandhalter 15a und 15h sind einzeln über die ganze Gitterstruktur hinweg angeordnet und bilden an zwei benachbarten Seiten einer jeden Brennstoffstabkammer 14 stabile Kontaktpunkte, wogegen sie auf den den Seiten mit den stabilen Kontaktpunkten gegenüberliegenden Seiten federnd nachgiebige Kontaktpunkte bilden. Im Fall einer im Inneren des Gitters angeordneten Kammer, beispielsweise der Kammer 14a in Fig. 2, sind die festen Kontaktpunkte durch die stabilen Tragoberflächen des Trageclips 41 gegeben; bei den peripheren Kammern des Gitters, beispielsweise der Kammer 14b, sind die festen Kontaktpunkte durch die stabilen Tragoberflächen der Trageclips 41 und durch die in den äußeren Rippen eingeformten Sicken 20 gegeben.The spacers 15a and 15h are individually over the whole Lattice structure arranged away and form stable on two adjacent sides of each fuel rod chamber 14 Contact points, whereas they are resilient on the sides opposite the sides with the stable contact points Form resilient contact points. In the case of a chamber arranged inside the grid, for example the chamber 14a in FIG. 2, the fixed contact points are given by the stable support surfaces of the support clip 41; at the peripheral chambers of the grid, for example the chamber 14b, are the fixed contact points through the stable support surfaces of the support clips 41 and through the in the Outer ribs molded beads 20 given.
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Bei den Kammern im Eck des Gitters, beispielsweise der Kammer 14c, sind alle festen Kontaktpunkte durch die in der äußeren Hippe eingeformten Sicken gebildet· Alle federnd nachgiebigen Kontaktpunkte jeder Kammer des Gitters sind durch die Wölbungen 33 der Trageclips 30, 40 gebildet, die, wie oben erwähnt, von gleicher Konstruktion sind«With the chambers in the corner of the grid, for example chamber 14c, all fixed contact points are through the formed in the outer lip molded beads · All resilient contact points of each chamber of the grid are formed by the bulges 33 of the carrying clips 30, 40, which, as mentioned above, of same construction are "
Durch die Verteilung der festen und der federnd nachgiebigen Kontaktpunkte, wie sie oben beschrieben ist, wird Jeder Brennstoffstab durch die anliegende Wölbung 33 der Abstandhalter 15a, 15b gegen die Gegenhaltung eines festen Kontaktpunktes gedruckt, der entweder durch die Trageclips 41 oder die Sicken 20 der äußeren Rippen gebildet- ist, je nach der Lage der Kammer innerhalb des Gitters. Es ist deshalb jeder Brennstoffstab in einer relativ fixierten Position bezüglich der Gitterstruktur gehalten und die Möglichkeit einer Beschädigung der Kernbrennstoffstäbe wegen Relativbewegungen zwischen Stäben und Gitter, die durch die Betriebsbedingungen des Reaktors verursacht sind, ist praktisch ausgeschlossen.By distributing the fixed and resilient contact points, as described above, Each fuel rod becomes through the adjacent curvature 33 of the spacers 15a, 15b against the counter position a fixed contact point printed either by the carrying clips 41 or the beads 20 of the outer Ribs are formed, depending on the location of the chamber within of the grid. Each fuel rod is therefore in a relatively fixed position with respect to the lattice structure held and the possibility of damage to the nuclear fuel rods due to relative movement between Bars and grids caused by the operating conditions of the reactor are practically eliminated.
Durch die erfindungsgemäße Abstandhalteranordnung werden zusätzlich zu den bereits erwähnten Vorteilen verschiedene weitere Vorteile erzielt. Zunächst einmal ergeben die abgekanteten geschlitzten Laschen an den äußeren Rippen des Gitters eine natürlich "Einführung" zum bequemen Einführen der brennst off anordnung in den Reaktor, ohne daß die Gefahr des sogen. Hängenbleibens besteht. Außerdem ergeben die Schlitze in den abgekanteten Laschen eine perfekte Stoßstelle mit inneren Rippen des Gitters, dieBy the spacer arrangement according to the invention in addition to the advantages already mentioned, various other advantages are achieved. First of all, the result beveled slotted tabs on the outer ribs of the grille provide a natural "introduction" for convenience Introducing the burn off arrangement into the reactor without the risk of the soak. Getting stuck. aside from that the slots in the bevelled flaps create a perfect joint with the inner ribs of the grille, which
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zum Erzielen halfbarer geschweißter Verbindungen zwischen den inneren und den äußeren Rippen erforderlich ist. Außerdem sind an den oben geschweißten Verbindungsstellen zwischen den äußeren Rippen des Gitters keine scharfen •^cken vorhanden, wodurch das Einführen der Brennstoffanordnung in dem Reaktor zusätzlich erleichtert ist·to achieve useful welded connections between the inner and outer ribs is required. In addition, there are welded joints at the top There are no sharp corners between the outer ribs of the grille, which makes the insertion of the fuel assembly is additionally facilitated in the reactor
Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Abstandhalter- und Gitteranordnung dort, wo der Abstand zwischen den Brennstoffstäben ungewöhnlich groß ist. Bei solchen Anwendungsfällen ist der Raum im Breich der Peripherie der Gitterstruktur im allgemeinen ungewöhnlich eng· Folglich ist das Verwenden üblicher Feder- oder Sickenclips nicht zulässig, wie sie üblicherweise bei Abstandhalteranordnungen in Nuklearreaktoren verwendet werden. Die erfindungsgemäße Anordnung des Abstandsgitters löst das Problem durch die Verwendung der Kontaktsicken auf den äußeren Rippen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Abstandhalter in der Art, daß federnd anliegende Kontaktpunkte in den peripheren Kammern vorgesehen sind, in die die erhabenen Sicken hineinragen, werden die Vorteile der federnd nachgiebigen Kontaktpunkte trotz des Fehlens üblicher Knopffederclips erzielt. Auch ist es bei wenig peripherem Raum wichtig, daß die Gefahr vermieden ist, daß sich die äußeren Rippen durchbiegen oder krümmen. Das ist in einfacher und wirtschaftlicher Weise bei der erfindungsgemäßen Abstandsgitter anordnung dadurch erzielt, daß die inneren Rippen an zwei Stellen mit den äußeren Rippen ver-r schweißt sind, nämlich, wie zuvor beschrieben, wo die Lappen in die Schlitze eingreifen, die in den erhabenen Sicken der äußeren Rippen eingeschnitten sind. s The spacer and grid arrangement according to the invention is particularly advantageous where the distance between the fuel rods is unusually large. In such applications, the space in the area of the periphery of the lattice structure is generally unusually narrow. As a result, the use of conventional spring or bead clips, such as those commonly used in spacer arrangements in nuclear reactors, is not permitted. The inventive arrangement of the spacer grid solves the problem by using the contact beads on the outer ribs. The inventive arrangement of the spacers in such a way that resilient contact points are provided in the peripheral chambers into which the raised beads protrude, the advantages of the resilient contact points are achieved despite the lack of conventional button spring clips. Also, if there is little peripheral space, it is important to avoid the risk of the outer ribs bending or curving. This is achieved in a simple and economical manner in the spacer grid arrangement according to the invention in that the inner ribs are welded to the outer ribs at two points, namely, as described above, where the tabs engage in the slots in the raised Corrugations of the outer ribs are incised. s
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Da die Abstandhalter aus -zwei getrennten Trageclipo hergestellt sind, braucht die Höhe der Gitterstruktur nicht vergrößert werden, um die Brennstoffanordnungen unterzubringen, wo der Abstand zwischen den Brennstoffstäben groß ist. Vielmehr können die Trageclips so hergestellt sein, daß sie in die Kammern des Gitters hineinragen, so weit dies nötig ist, um den Brennstoffstäben einen ausreichenden Halt zu geben.Since the spacers consist of two separate carrying clips are made, the height of the lattice structure need not be increased to accommodate the fuel assemblies to accommodate where the distance between the fuel rods is large. Rather, the carrying clips can be produced in this way be that they protrude into the chambers of the grid as far as necessary to the fuel rods to give sufficient support.
Es versteht sich, daß die erfindungsgemäßen Abstandhalter aus demselben oder aus einem anderen Material bestehen können wie dem, aus dem die inneren und äußeren Rippen hergestellt sind. Dies ergibt für das Abstandsgitter eine erhöhte Vielseitigkeit, wodurch es für praktisch alle Anwendungsfälle adaptiert werden kann. Diese Vielseitigkeit wird noch gesteigert durch die außerordentlich einfache und wirtschaftliche Matrixgrundkonstruktion, wodurch die Kosten eines jeden erfindungsgemäß aufgebauten Abstandgitters erheblich vermindert werden·It goes without saying that the spacers according to the invention consist of the same or a different material can be like that from which the inner and outer ribs are made. This gives for the spacer grid increased versatility, which means that it can be adapted for practically all applications. This versatility is increased by the extremely simple and economical matrix basic construction, thereby reducing the cost of any one constructed in accordance with the invention Spacing grid can be significantly reduced
Es versteht sich, daß die erfindungs gemäßen Abstandhalter auch in anderer Weise in ihrer Position gehalten werden können als durch die Befestigung an den Rippen einer Matrix. Auch dabei halten axe in zweckmäßiger und vorteilhafter Weise die Kernbrennstoffstäbe in der gewünschten Position fest· Die Erfindung hat also sowohl die Abstandhalter für sich als auch die an die Matrix angepaßten und an ihr befestigbaren Abstandhalter zum Gegenstand.It goes without saying that the spacers according to the invention are also held in their position in other ways can than by attaching it to the ribs of a Matrix. Here, too, ax in an expedient and advantageous manner keep the nuclear fuel rods in the desired position Position fixed · The invention has both the Spacers per se as well as the spacers adapted to the matrix and attachable to it to the subject.
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