DE2233051A1

DE2233051A1 - Abstandsgitter fuer zellenartige kernreaktor-brennelement-bauteilgruppen

Info

Publication number: DE2233051A1
Application number: DE2233051A
Authority: DE
Inventors: John Chetter
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1971-07-07
Filing date: 1972-07-06
Publication date: 1973-01-25
Also published as: BE785940A; NL7209515A; FR2144846A1; CH544379A; NL174194B; ES404661A1; AU464042B2; FR2144846B1; SE373223B; GB1350665A; ZA724470B; IT964498B; DE2233051C2; AU4429872A; NL174194C

Description

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United Kingdom Atomic Energy Authority, 11, Charles II Street,

London, S.W.1, England

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung Nr. 32006/71 vom 7. Juli 1971 beansprucht.

Abstandsgitter für zellenartige Kernreaktor-Brennelement-»Bauteilgruppen

Die Erfindung bezieht sich auf Kernreaktor-Brennelement-' Bauteilgruppen und insbesondere auf diejenige Gattung von Brennelement-Bauteilgruppen, bei welcher eine Vielzahl von langgestreckten Brennstoffstiften vorgesehen ist, die in einem Bündel mit ihren Längsachsen parallel zueinander gehalten werden. Bei einer solchen Brennelement-Bauteilgruppe werden ein oder mehrere Abstandsgitter verwendet, die zwischen den Enden der Bauteilgruppe angeordnet sind und dazu dienen, die richtige Relativ-Seitenlage der Brennstoffstifte in der Bauteilgruppe aufrechtzuerhalten. Derartige Gitter weisen im typischen Fall eine Gruppe von Zellen auf, die je von einem Brennstoffstift durchdrungen sind und gewöhnlich aus dünnem Streifenmaterial oder dünnwandigen Rohren, beispielsweise aus Edelstahl, hergestellt werden, und zwar in dem Bestreben, die Behinderung der Reaktor-

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Kühlmittelströmung, die axial durch das Bündel zwischen den Brennstoffstiften verläuft, auf ein Mindestmaß herabzusetzen.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf diejenige Ausführungsform von Abstandsgitter, die eine federnd nachgiebige Umfassung der Brennstoffstifte in den Zellen des Gitters vorsieht, beispielsweise durch Sder-Lokalisierungsbauteile, die in das Innere der Zellen des Gitters hineinragen, um die Brennstoffstifte gegen gegenüberliegende starre Vorsprünge oder Anschläge zu halten, die ebenfalls in die Zellen des Gitters hineinragen.

Ein derartiges Abstandsgitter, welches im nachfolgenden mit "Gitter der beschriebenen Gattung" bezeichnet wird, weist zwei Ebenen auf, wobei jede Ebene aus sich schneidenden Streifenbauteilen besteht, die Zellen bilden, welche von den Brennstoffstiften durchdrungen sind. Die beiden Ebenen des Abstandsgitters sind parallel zueinander und im Abstand voneinander angeordnet, wobei sich die Brennstoffstifte der Brennelement-Bauteilgruppe durch entsprechende Zellen in den beiden Ebenen erstrecken. Bei dieser Art von Abstandsgitter können die Feder-Lokalisierungsbauteile für die Brennstoffstifte in Form von Bogenfedern vorliegen, die sich in Längsrichtung zwischen entsprechenden Zellen in den beiden Ebenen des Gitters erstrecken, um die Brennstoffstifte gegen starre Anschläge zu halten, welche in das Innere der Zellen von den beide Ebenen des Gittes bildenden Streifenbauteilen hineinragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Ausführungsform von Bogenfeder-Lokalisierungsbauteil für die Brennstoffstifte in einem Abstandsgitter der beschriebenen Gattung zu schaffen. Insbesondere bezieht sich die Verbesserung auf die Art und Weise, in welcher die Bogenfeder gehalten und zwischen den beiden Ebenen des Abstandsgitters lokalisiert wird.

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Erfindungsgemäß weisen bei e inem Abstandsgitter der beschriebenen Gattung Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile, die sich in Längsrichtung zwischen den beiden Ebenen des Abstandsgitters erstrecken, Endhülsen auf, die mit Gleitsitz auf lokalisierungsbauteilen sitzen, welche sich in Längsrichtung "von den einander zugewandten Innenkanten der Streifenbauteile, welche die beiden Ebenen des Gitters bilden, erstrecken.

Vorzugsweise sind die Bogenieder-Lokalisierungsbauteile einer Reihe von benachbarten Zellen im Abstandsgitter mit gemeinsamen Endhülsen verbunden· Beispielsweise können die beiden Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile von benachbarten Paaren von Zellen im Abstandsgitter mit gemeinsamen Endhülsen verbunden werden. In diesem Falle können die Endhülsen eine abgeflachte Rohrform aufweisen, und die Lokalisierungsbauteile für die Endhülsen können die Form von Zungen haben, die sich in Längsrichtung von den einander zugewandten Innenkanten der die beiden Gitterebenen bildenden Streifenbauteile erstrecken.

Eine weitere Anordnung ist bei einem Abstandsgitter anwendbar, welches Zellen von Rechteckform aufweist und bei welchem die Bogenieder-Lokalisierungsbauteile sich diagonal nach innen von einer 3cke jeder Zelle erstrecken. In diesem Falle sind die Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile von Gruppen von vier benachbarten Zellen an den entsprechenden benachbarten Ecken der vier Zellen jeder Gruppe angeordnet. Die vier Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile jeder Gruppe von vier benachbarten Zellen sind mit geneinsamen Endhülsen verbunden. Die Endhülsen können kastenförmig sein, und die Lokalisierungsbauteile für die Endhülsen können wiederum die Form von Zungen aufweisen, die sich in Längsrichtung von den einander zugewandten Innenkanten der die beiden Gitterebenen bildenden Streifenbauteile erstrecken. Paare der Zungen sind so angeordnet, daß sie ein Kreuz an den Schnittpunkten der Streifenbauteile in den beiden Gitterebenen bilden« Wenn

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die Endhülsen der Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile kastenförmig sind, dann erstrecken sich die gekreuzten Paare von Zungen diagonal über die Hülsen hinweg._jZwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung ausführlicher beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil einer Kernreaktor-Brennelement-Bauteilgruppe, die eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abstandsgitters enthält,

Fig. 2 in Perspektive und in Explosionsdarstellung eine Einzelheit des Abstandsgitters nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Teil einer Kernreaktor-Brennelement-Bauteilgruppe mit einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abstandsgitters, während

Fig. 4 in Perspektive und in gesprengter Darstellung das Abstandsgitter nach Fig. 3 wiedergibt.

Figo 1 zeigt einen Teil einer Kernreaktor-Brennelement-Bauteilgruppe mit einer Vielzahl von zylindrischen Brennstoffstiften 1, die mit ihren Längsachsen parallel zueinander angeordnet sind. Die Brennstoffstifte 1 sind an Stellen zwischen ihren Enden durch Abstandsgitter voneinander getrennt und in Querrichtung lokalisiert, von denen eines in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Das Abstandsgitter weist obere· und untere Gitterebenen 2 und 3 auf, die in Längsrichtung innerhalb einer äußeren nicht dargestellten Bandage auf Abstand gehalten sind. Die Gitterebenen 2 und 3 werden je aus sich schneidenden Streifenbauteilen 4 und 5 gebildet, die Zellen 6 in den Gitterebenen 2 und 3 von quadratischem Querschnitt bilden. Die Brennstoffstifte 1 erstrecken sich durch entsprechende Zellen 6 in den oberen und unteren Gitterebenen 2 und 3- hindurch. Die Streifenbauteile 4»

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die in der einen Richtung über die Gitterebenen 2 und 3 verlaufen, 3ind ausgeklinkt, um starre Lokalisierungsanschläge 7 für die Brennstoffstifte 1 in den Zellen 6 der oberen und unteren Gitterebenen 2 und 3 zu bilden. Die Zellen 6 weisen je zwei Anschläge 7 auf, die sich nach innen von den sich gegenüberliegenden Seiten der Zellen 6, die durch-die Streifenbauteile 4 in den oberen und unteren Gitterebenen 2 und 3 gebildet werden,' erstrecken. Die Brennstoffstifte 1 werden gegen die Anschläge 7. in den Zellen 6 durch Bogenfedern 8 gehalten, die sieh zwischen den oberen und unteren Gitterebenen 2 und 3 erstrecken. Die Bogenfedern 8 erstrecken sich zwischen den einander zugewandten Innenkanten von einem um den anderen Streifenbauteil 5, die quer zu den ausgeklinkten Streifenbauteilen 4 in den oberen und unteren Gitterebenen 2 und 3 verlaufen. Die Bogenfedern 8 sind in gegensätzlich wirkenden Paaren zwischen benachbarten Brennstoffstiften 1 in der Brennelement-Bauteilgruppe angeordnet« Die Bogenfedern 8 in jedem Paar sind an ihren Enden durch Hülsen 9 verbunden, die eine abgeflachte Rohrform aufweisen. Die Hülsen 9, welche die Enden der Paare von Bogenfedern 8 verbinden, sitzen mit Gleitsitz auf Zungen 10, die sich in Längsrichtung von den einander zugewandten Innenkanten der ebenen Streifenbauteile 5 in den oberen und unteren Gitterebenen 2 und 3 erstrecken. Die Endhülsen 9 jedes Paares von Bogenfedern 8 sind mit warzenförmigen Gegenanschlägen 11 versehen, die den Freiheitsgrad der Bewegung der Brennstoffstifte .1 von den Anschlägen 7 in den Zellen 6 weg gegen die federnde Wirkung der Bogenfedern 8 begrenzen»

Die Gitterebenen 2 und 3 werden aus einem Material hergestellt, das mit den Betriebsbedingungen im Reaktor im Einklang steht, z.B. aus Edelstahl oder, wo eine Neu.tr onenwirtschaf ti ichkelt erforderlich ist, aus einem Material mit einem niedrigen lieutronenabsorptionsquerschnitt, wie beispielsweise Zirealoy_e Alle Schnittpunkte der Streifenbauteile 4 und 5 in den Gitterebenen 2 und 3 sind hartgelötet oder verschweißte Die Bogenfedern 8 werden aus einem Material hergestellt, welches die erforder-

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lichen Federeigenschaften aufweist, wie beispielsweise Edelstahl, Inconel- oder Jtfimonic-Legierungen.

Die besondere Art des Pesthaltens der Bogenfedern 8 im Abstandsgitter ergibt die Möglichkeit, daß die Gitterebenen 2 und 3 aufgebaut und verlötet oder verschweißt werden, bevor die Bogenfedern 8 hinzugefügt werden und die Gitterebenen innerhalb der äußeren Bandage des Abstandsgitter zusammengebaut werden. Durch diese Konstruktionsweise wird die Möglichkeit vermieden, daß die Materialeigenschaften der Bogenfedern 8 infolge der beim Schweißen oder Hartlöten an den Gitterebenen 2 und 3 angewandten Hitze verändert werden.

Wie in strichpunktierten Linien mit Bezug auf die untere Gitterebene 3 in Pig. 2 dargestellt, können die Endhülsen 9 der Bogenfedern 8 auf den Zungen 10 ohne längsspiel mit den . Streifenbauteilen 5 der Gitterebenen 2 und 3 sitzen,, In diesem Falle werden die Federn 8 fest so gehalten, daß ein"Einfang"- bzw. "Fessel"-Effekt an den Federenden erzielt wird. Eine andere' Federeigenschaft kann erzielt werden, wenn, wie in strichpunktierten linien mit Bezug auf die obere Gitterebene 2 in Fig. 2 dargestellt, ein Längsspiel zwischen den Endhülsen 9 und den Streifenbauteilen 5 der Gitterebenen 2 und 3 vorgesehen wird. Dies ermöglicht es den Hülsen 9 der Bogenfedern 8, sich nach außen auf den Zungen 10 zu bewegen, so daß den Federenden ein "Freiheits"-Effekt gegeben wird.

Eine Alternativ-Ausführungsform von Abstandsgitter ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Dieses Abstandsgitter weist obere und untere Gitterebenen 12 und 13 auf, die ebenfalls in Längsrichtung innerhalb einer äußeren Bandage (auch nicht dargestellt) auf Abstand gehalten sind. Die Gitterebenen 12 und 13 werden je

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aus sich schneidenden Streifenbauteilen 14 gebildet, die Zellen 15 von quadratischem Querschnitt'in den Gitterebenen 12 und 13 begrenzen. Brennstoffstifte 16 erstrecken sich durch entsprechende Zellen 15 in den oberen und unteren Gitterebenen 12 und 13 hindurch. Der eine um den anderen der Streifenbauteile 14» welche die Gitterebenen 12 und 13 bilden, sind ausgeklinkt, um starre Lokalisierungsanschläge 17 für die Brennstoffstifte 16 in den Zellen 15 der oberen und unteren Gitterebenen 12 und 13 zu bilden. Die Zellen 15 sowohl in der oberen als auch in der unteren Gitterebene 12 bzw. 13 haben je zwei Anschläge 17» die sich nach innen von benachbarten Seiten der Zellen 15 erstrecken. Die Brennstoffstifte 16 werden gegen die Anschläge 17 in den Zellen 15 durch Bogenfedern 18 gehalten, die sich zwischen den oberen und unteren Gitterebenen 12 und 13 erstrecken. Die Bogenfedern erstrecken sich zwischen den einander zugewandten Innenkanten der Streifenbauteile I4 der oberen und unteren Gitterebenen 12 und 13 an den Ecken der entsprechenden Zellen 15 in den Gitterebenen 12 und 13 diagonal gegenüber den Anschlägen 17 in den Zellen 15. Die Zellen 15 in. den oberen und unteren Gitterebenen 12 und 13 sind in Gruppen zu vier den vier Bogenfedern 18 jeder Gruppe von vier Zellen 15 zugeordnet, wobei die Bogenfedern an entsprechenden Ecken der Gruppe von Zellen 15 angeordnet sind. Die vier einander zugeordneten Bogenfedern 18 sind an ihren Enden durch kastenförmige Hülsen 19 verbunden. Die Hülsen 19 sitzen mit Gleitsitz auf gekreuzten Zungen 20, die sich in Längsrichtung von den einander zugewandten Innenkanten der Streifenbauteile 14 der oberen und unteren Gitterebenen 12 und 13 an den entsprechenden Schnittpunkten der Streifenbauteile Η erstrecken. Die Zungen 20 erstrecken sich über die Diagonalen der · Hülsen 19 der Bogenfedern 18* Ein warzenförmiger Gegenanschlag 21 ist an jeder der vier Seiten der Hülsen 19 vorgesehen. Die Gegenanschläge 21 begrenzen den Freiheitsgrad der Bewegung der

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Brennstoffstifte 16 von den Anschlägen 17 in den Zellen 15 weg, und zwar entgegen der Federwirkung der Bogenfedern 18»

Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Patentanspruch 1 umrissenen Ausführungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale, die im einzelnen — oder in Kombination — in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind.

Patentansprüche

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Claims

-. 9 72 041 Kü/Schm ' fr. Juli 1972

Patentansprüche

M. jiAbstandsgitter für zellenartige Brennelement-Bauteilgruppen, zur federnd nachgiebigen Umfassung von Brennstoffstiften in den Zellen des Gitters mittels Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile, die in die Zellen des Gitters hineinragen, · um die Brennstoffstifte gegen gegenüberliegende starre Anschläge zu halten, die ebenfalls in die Zellen des Gitters hineinragen, mit zwei Ebenen, die jeweils aus sich schneidenden Streifenbauteilen gebildet sind, welche die Zellen begrenzen, die von den Brennstoffstiften durchdrungen und parallel zueinander, aber auf Abstand angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile sich in Längsrichtung zwischen den beiden Ebenen erstrecken und Endhülsen aufweisen, die mit Gleitsitz auf Lokalisierungsbauteilen sitzen, die sich in Längsrichtung von den einander zugewandten Innenkanten der die beiden Ebenen bildenden Streifenbauteile erstrecken.
2. Abstandsgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile einer Anzahl von benachbarten Zellen mit gemeinsamen Endhülsen verbunden sind,
3. Abstandsgitter nach' Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile von benachbarten Zellenpaaren mit gemeinsamen Endhülsen von abgeflachter Rohrform verbunden sind und" daß die Lokalisierungsbauteile für die Endhülsen zungenförmig ausgebildet sind.
4. Abstandsgitter .nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen eine Rechteckform aufweisen, daß sich die Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile diagonal nach innen von einer Ecke

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jedar Zelle erstrecken und daß die Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile von Gruppen von vier benachbarten Zellen mit gemeinsamen Endhülsen verbunden sind.

p. Abstandsgitter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen kastenförmig ausgebildet sind und daß die Lokalisierungsbauteile für die Endhülsen die Form von Zungen aufweisen, die in Paaren angeordnet sind, welche sich über die Hülsen hinweg diagonal erstrecken, um ein Kreuz an den Schnittpunkten' der Streifenbauteile der beiden G-itterebenen zu bilden =

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