DE2145509A1

DE2145509A1 - Abstandshaltergitter fuer brennstaebe von kernreaktoren

Info

Publication number: DE2145509A1
Application number: DE2145509A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl Phys Ricken; Leopold Dipl Ing Werner
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1971-09-11
Filing date: 1971-09-11
Publication date: 1973-03-15
Also published as: DE2145509C3; DE2145509B2

Description

Abstandshaltergitter für Brennstäbe von Kernreaktoren Die vorliegende Erfindung betrifft ein zellenförmiges Abstandshaltergitter für Brennstäbe von Kernreaktoren, die in einem regelmäßigen Sechseckraster angeordnet sind, und dessen hochkant stehende Stege die benachbarten Eckpunkte eines Sechseckrasters miteinander verbinden, in dessen Mittelpunkten die Brennstäbe angeordnet sind. Vermittels solcher Abstandshaltergitter werden eine Vielzahl von einzelnen Brennstäben zu Brennelementen zusammengefaßt und in ihrer Lage zueinander fixiert.
Abstandshaltergitter sind in einer Vielzahl von Formen bekannt. Abstandshaltergitter in Stegform sind beispielsweise aus der DU-AS 1 085 977 bekannt. Die D?-OS 1 986 610 zeigt im Sechseckraster angeordnete Brennstäbe, die durch ein Abstandshaltergitter gehalten werden, das -aus einer Vielzahl von kreisförmigen, ineinander gesteckten Einzelteilen besteht, wobei jeder Brennstab durch das Anliegen an mindestens drei dieser kreisförmigen Einzelteile gehalten wird. Den bekannten Abstandshaltergittern haften einer oder mehrere der folgenden Nachteile an: Durch sich aus der Geometrie der Abstandshaltergitter ergebende überflüssige Einzelteile, beispielsweise Dopplungen, werden unnötig große, neutronenabsorbierende Materialmengen in das Brennelement eingebracht und vermindern die Leistungsfähigkeit desselben.
Ebenfalls wird dadurch und/oder durch die bei manchen Abstandshaltergitterkonstruktionenvorgesehenen Noppen oder Sicken der Fluß des Kühlmittels entlang den einzelnen Brennstäben behindert. Auch schaffen komplizierte Gitterkonstruktionen Strömungs- und Festigkeitsverhältnisse, die sich einer genauen Berechnung entziehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Abstandshaltergitter für Brennstäbe von Kernreaktoren, das neben einer sicheren Halterung der Brennstäbe durch geringe Materialanhäufung und minimale Querschnittsverstellung für das Kühlmittel sowohl den Neutronen- als auch den Kühlmittelfluß nur wenig beeinträchtigt und darüberhinaus einer rechnerischen Erfassung seiner Festigkeits- und Strömungseigenschaften leichter zugänglich ist. Auch soll das Abstandshaltergitter gemäß der Erfindung auf wirtschaftliche Weise maßhaltig herstellbar sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die sechs Stege einer Zelle abwechselnd konkav und konvex in Bezug auf den in dieser Zelle stehenden Brennstab ausgebildet sind, und daß der Brennstab durch die an ihn anliegenden konkaven Stege gehaltert ist. Durch diese Formgebung wird erreicht, daß die Brennstäbe nur entlang einer kurzen Strecke in Linienberührung mit den Stegen des Abstandshaltergitters stehen, wodurch die Spaltkorrosion in Grenzen gehalten wird, andererseits die bei Berührung, beispielsweise durch Noppen, zu erwartenden Temperaturspitzen an der Berührungsstelle vermindert werden, und daß das Abstandshaltergitter bei unterschiedlicher Temperatur und Schwelldehnung ein günstiges Sestigkeitsverhalten zeigt, insbesondere sich eine günstige Spannungsverteilung in Abstandshaltergitter und Brennstab beim Verspannen des letzteren im Gitter ergibt. Auch hat sich gezeigt, daß das Abstandshaltergitter gemäß der Erfindung verglichen mit bekannten Abstandshalterkonstruktionen günstigere Widerstandsbeiwerte bezüglich der Kühlmittelströmung aufweist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die einzelnen Stege bogenförmig sind.
Alternativ hierzu wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die einzelnen Stege die Porm von mindestens zwei gegeneinander abgewinkelten Geraden aufweisen, vorzugsweise jedoch aus drei, gegeneinander abgewinkelten Geraden gebildet werden, an deren mittlerer der Brennstab anliegt.
Beide vorgeschlagene Ausführungsformen sind im Prinzip gleichwertig; welche im Einzelfall vorteilhafter ist, richtet sich nach der Form der zu halternden Brennstäbe.
Ein Abstandshaltergitter mit bogenförmigen Stäben ist auch zur Aufnahme von Brennstäben mit polygonalem Querschnitt geeignet, während ein Abstandshaltergitter mit Stegen, die aus mehreren, gegeneinander abgewinkelten Geraden bestehen, vorzugsweise bei-Brennstäben mit kreisförmigem Querschnitt Verwendung findet.
Werden Abstandshaltergitter aus einzelnen Teilen zu,sammengesetzt, die mit oder ohne vorheriges Zusámmenatfcken miteinander verschweißt werden, so ergibt sich das:rroblem, daß Materialien mit einer guten Schweißbarkeit eine hohe Neutronenabsorptionsrate aufweisen und/oder keine ausreichenden Federeigenschaften besitzen, wie sie zum sicheren Halten der Brennstäbe erforderlich sind.
Um auf die Forderung nach guter Schweißbarkeit verzichten zu können, wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, daß das Abstandshaltergitter vermittels des an sich bekannten Funkenerosionsverfahrens hergestellt ist.
Die oben vorgeschlagene geometrische Form des Abstandshaltergitters eignet sich besonders für dieses Fertigungsverfahren.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Figur 1 einen Ausschnitt aus einem Abstandshaltergitter, in Richtung der Brennstablängsachsen gesehen, dessen Stege bogenförmig ausgebildet sind, und Figur 2 in gleicher Weise ein Abstandshaltergitter, dessen Stege eine Form aufweisen, die aus drei, gegeneinander abgewinkelten Geraden gebildet ist.
Die Figuren 1 und 2 zeigen gleichermaßen eine Anzahl von im Beispiel zylindrischen Brennstäben (1), die entlang von senkrecht zur Zeichnungsebene stehenden Linien (2) durch Stege (3) gehalten werden, die die Eckpunkte eines Sechseckrasters miteinander verbinden.

Claims

Schutzansprüche

t5 Zellenförmiges Abstandshaltergitter für Brennstäbe von Kernreaktoren, die in einem regelmäßigen Sechseckraster angeordnet sind, und dessen hochkant stehende Stege, die benachbarten Eckpunkte eines Sechseckrasters miteinander verbinden, in dessen Mittelpunkte die Brennstäbe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die sechs Stege einer Zelle abwechselnd konkav und konvex in Bezug auf den in dieser Zelle stehenden Brennstab ausgebildet sind, und daß der Brennstab durch die an ihn anliegenden konkaven Stege gehaltert ist.
2. Abstandshaltergitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege bogenförmig sind.
3. Abstandshaltergitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege die Form von mindestens zwei, gegeneinander abgewinkelten Geraden aufweisen.
4. Abstandshaltergitter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es vermittels des an sich bekannten Funkenerosionsverfahrens hergestellt ist.

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