DE2145509C3 - Abstandshaltergitter fur Brennstäbe von Kernreaktoren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein zellenförmiges Abstandshaltergitter für Brennstäbe von Kernreaktoren, die in einem regelmäßigen Vieleckzellenraster, mit einer geraden Anzahl von Stegen je Zelle, angeordnet sind, und dessen hochkant stehende Stege die benachbarten Eckpunkte des Vieleckzellenrasters miteinander verbinden, in dessen Zellenmittelpunkten die Brennstäbe angeordnet sind, wobei jeweils nicht aneinanderstoßende Stege einer Zelle konkav in bezug auf den in dieser Zelle stehenden Brennstab ausgebildet sind, und wobei der Brennstab durch die an ihn anliegenden konkaven Stege gehaltert ist. 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 DE-AS 10 85 977 bekannt. Die DE-OS 19 86610 zeigt im Sechseckraster angeordnete Brennstäbe, die durch ein Abstandshaltergitter gehaltert werden, das aus einer Vielzahl von kreisförmigen, ineinander gesteckten Einzelteilen besteht, wobei jeder Brennstab durch das Anliegen an mindestens drei dieser kreisförmigen Einzelteile gehaltert wird. Aus der US PS 31 82 003 ist ein Abstandshaltergitter bekannt, bei dem nicht aneinanderstoßende Stege einer Zelle konkav in bezug auf den in dieser Zelle stehenden Brennstab ausgebildet sind und der Stab zwischen diesen Stegen gehaltert ist. Die Ausbildung von Abstandshaltergittern in einem Sechseckraster ist auch aus der US-PS 33 01 765 bekannt.

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 Abstandshaltergitterkonstruktionen vorgesehenen 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

ίο neben einer sicheren Halterung der Brennstäbe durch geringen Materialaufwand und minimale Querschnittsverengung für das Kühlmittel sowohl den Neutronenais auch den Kühlmittelfluß nur wenig beeinträchtigt und darüber hinaus einer rechnerischen Erfassung seiner Festigkeits- und Strömungseigenschaften leichter

zugänglich ist Auch soll das Abstandshaitergitter gemäß der Erfindung auf wirtschaftliche Weise maßhaltig herstellbar sein.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Abstandshaltergitter erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Vieleckraster in an sich bekannter Weise ein Sechseckraster ist und daß zwischen je zwei konkaven Stegen jeweils ein in bezug auf den in dieser Zelle stehenden Brennstab konvex ausgebildeter Steg liegt.

Durch diese Formgebung wird erreicht, daß das Abstandshaltergitter bei unterschiedlicher Temperatur und Schwelldehnung ein günstiges Festigkeitsverhalten zeigt, insbesondere sich eine günstige Spannungsverteilung in Abstandshaltergitter und Brennstab beim

3υ 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. Dopplungen und andere ungünstige Materialanhäufungen werden vermieden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, daß die einzelnen Stege bogenförmig gekrümmte Flächen aufweisen.

Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß die einzelnen Stege mindestens zwei gegeneinander abgewinkelte ebene Flächen aufweisen.

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,

so gegeneinander abgewinkelten Geraden bestehen, vorzugsweise bei Brennstäben mit kreisförmigem Querschnitt Verwendung finden.

Werden Abstandshaltergitter aus einzelnen Teilen zusammengesetzt, die mit oder ohne vorheriges Zusammenstecken miteinander verschweißt werden, so ergibt sich das Problem, 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 das Abstandshaltergitter vermittels des an sich bekannten Funkenerosionsverfahrens hergestellt. Die oben vorgeschlagene geometrisehe Form des Abstandshaltergitters eignet sich besonders für dieses Fertigungsverfahren.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Ausschnitt aus einem Abstandshaltergitter, in Richtung der Brennstablängsachsen gesehen, dessen Stege bogenförmig ausgebildet sind, und

Fig.2 in gleicher Weise ein Abstandshaltergitter, dessen Stege eine Form aufweisen, die aus drei, gegeneinander abgewinkelten ebenen Flächen gebildet

Die F i g. 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zellenförmiges Abstandshaltergitter für Brennstäbe von Kernreaktoren, die in einem regelmäßigen Vieleckzellenraster, mit einer geraden Anzahl von Stegen je Zelle, angeordnet sind, und dessen hochkam stehende Stege die benachbarten Eckpunkte des Vieleckzellenrasters miteinander verbinden, in dessen Zellenmittelpunkten die Brennstäbe angeordnet sind, wobei jeweils nicht aneinanderstoßende Stege einer Zelle konkav in Bezug auf den in dieser Zelle stehenden Brennstab ausgebildet sind, und wobei der Brennstab durch die an ihn anliegenden konkaven Stege gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Vieleckraster in an sich bekannter Weise ein Sechseckraster ist und daß zwischen je zwei konkaven Siegen jeweils ein in bezug auf den in dieser Zelle stehenden Brennstab konvex ausgebildeter Steg liegt

2. Abstandshaltergitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege bogenförmig gekrümmte Flächen aufweisen.

3. Abstandshaltergitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege mindestens zwei, gegeneinander abgewinkelte, ebene Flächen aufwei-