DE2233051C2 - Abstandsgitter für zellenartige Kernreaktor-Brennelement-Bauteilgruppen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Abstandsgitter 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 Brennstoffs'iifte gegen gegenüberliegende starre Anschläge zu halten, die ebenfalls in die Zellen des Gitters hineinragen, wobei das Gitter aus zwei ebenen, parallel und mit Abstand übereinander liegenden Teilgittern aus sich schneidenden Streifenbauteilen gebildet ist, welche die fluchtend übereinander liegenden Zellen begrenzen, ,-lie von den Brennstoffstiften durchdrungen sind, untl wobei die Bodenfeder-Lokalisierungsbauteile sich in Längsrichtung zwischen den beiden Teilgittern erstrekken und Endhülsen aufweisen.

Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus der DE-AS 15 64 434 bekannt Diese Auslegeschrift zeigt einen Brennelement-Abstandshalter für eine Anzahl von Brennelementen in einer rechteckigen Anordnung, wobei der Abstandshalter Teile in Form eines rechteckigen Gitters aufweist, die durch Rohrteile voneinander auf Abstand gehalten werden, wobei letztere von allgemein rechteckigem Querschnitt sind und an den Brennelementen anliegende Bodenfeüern in ihren Wänden aufweisen. Eine Schwierigkeit, die bei dieser Art von Brennelementhalter auftreten kann, besteht darin, daß während der Montage des Halters die Bogenfedern der Schweiß- oder Löthitze ausgesetzt sein können, welche deren Federeigenschaften beeinnächtigen kann. Außerdem fehlt trotz des Vorhandenseins der Bogenfedern eine Toleranz, die eine Bewegung der Brennelemente zuläßt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abstandsgitter zu schaffen, bei dem diese Nachteile nicht auftreten.

Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht, daß die Endhülsen der Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile mit Gleitsitz auf Zungen sitzen, die sich in Längsrichtung und fluchtend übereinander von den einander zugewandten Kanten der die beiden Teilgitter bildenden Streifenbauteile erstrecken.

Auf diese Weise wird die Möglichkeit geschaffen, die zellenartige Brennelement-Bauteilgruppe zusammenzubauen, ohne daß die Bogenfedern der Schweißhitze ausgesetzt werden, die deren Federeigenschaft zerstört. Außerdem gestattet der Gleitsitz der Endhülsen auf den Zungen eine gewisse Bewegungsfreiheit.

Vorzugsweise sind die Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile einer Anzahl von benachbarten Zellen mit gemeinsamen Endhülsen verbunden. Die beiden Bodenfeder-Lokalisierungsbauteile von benachbarten Paaren von Zellen können mit gemeinsamen Endhülsen von abgeflachter Rohrform verbunden sein. Dies ergibt eine kompakte Form der Bauteilgrvppe.

Vorteilhaft haben die Zellen eine rechteckige Form, wobei sich die Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile diagonal nach innen von jeweils einer Ecke jeder Zelle erstrecken, wobei jeweils eine Gruppe von vier benachbarten Zellen mit gemeinsamen Endhülsen verbunden sind. Die Endhülsen können kastenförmig ausgebildet sein, und die Zungen für die Endhülsen können paarweise angeordnet sein und sich über die Endhülsen diagonal erstrecken, um ein Kreuz an der Schnittstelle der Streifenbauteile der beiden Teilgitter zu bilden.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil einer Kernreaktor-Brennelement-Bauteilgruppe, die eine erste Ausführungsform des Abstandsgitters gemäß der Erfindung enthält,

F i g. 2 in perspektivischer und gesprengter Darstellung eine Einzelheit des Abstandsf itters nach Fig. I,

F i g. 3 einen Querschnitt durch einen Teil einer Kernreaktor-Brennelement-Bauteilgruppe mit einer zweiten Ausführungsform des Abstandsgitiers gemäß der Erfindung und

Fig. 4 in perspektivischer und gesprengter Darstellung einen Teil des Abstandsgitter nach F i g. 3.

Fig. I zeigt einen Teil einer Kprnreaktor-Brennelement-Bauteilgruppe mit einer Vielzahl von zylindrischen Brennstoffstiften I. die narallel nebeneinander angeordnet sind Die Brennstof'stifte 1 sind an Stellen

zwischen ihren Enden durch Abstandsgitter voneinander getrennt und in Querrichtung lokalisiert, von denen eines in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist. Das Abstandsgitter weist zwei Teilgitter 2 und 3 auf, die innerhalb einer äußeren, nicht dargestellten Bandage im Abstand übereinander angeordnet sind. Die Teügitter 2, 3 werden jeweils aus sich schneidenden bzw. sich kreuzenden Streifenbauteilen 4 und 5 gebildet, so daß Zellen 6 von quadratischem Querschnitt gebildet werden. Die Brennstoffstifte 1 erstrecken sich durch m entsprechende Zellen 6 in den oberen und unteren Teilgittern 2, 3 hindurch. Die Streifenbauteiie 4 sind ausgeklinkt, um starre Lokalisierungsanschläge 7 für die Brennstoffstifte 1 in den Zellen 6 der oberen und unteren Teügitter 2,3 zu bilden. Die Zellen 6 weisen je ι -> zwei Anschläge 7 auf, die sich nach innen von den sich gegenüberliegenden Seiten der Zellen 6 erstrecken. Die Brennstofistifte 1 werden gegen die Anschläge 7 in den Zellen 6 durch Bogenfeder Lokalisierungsbauteile 8 gehalten, die sich zwischen den oberen und unteren jh Teilgittern 2, 3 erstrecken. Die Bogenfeder-Lokalisierungsbauteüe 8 erstrecken sich zwischen den einander zugewandten Kanten jedes zweiten der Streifenbauteiie 5, die quer zu den ausgeklinkten Streifenbauteilen 4 in den oberen und unteren Teügittern 2, 3 verlaufen. Die Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile 8 sind in gegensätzlich wirkenden Federpaaren zwischen benachbarten Brennstoffstiften 1 in der Brennelement-Bauteilgruppe angeordnet und weisen an ihren Enden Endhülsen 9 auf, die eine abgeflachte Rohrform aufweisen. Die Endhül- «1 sen 9, welche die Enden der Paare von Federn verbinden, sitzen mit Gleitsitz auf Zungen 10, die sich von den einander zugewandten Kanten der ebenen Streifenbauteiie 5 in den oberen und unteren Teilgittern 2, 3 erstrecken. Die Endhülsen 9 sind mit warzenförmi- 5=, gen Gegenanschlägen 11 versehen, die den Freiheitsgrad der Bewegung der Brennstoffstifte 1 von den Anschlägen 7 weg entgegen der federnden Wirkung der Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile 8 begrenzen.

Die Teilgiferebenen 2, 3 werden aus einem Material hergestellt, das mit den Betriebsbedingungen im Reaktor im Einklang steht, z. B. aus Edelstahl oder, wo eine Neutronenwirtschaftlichkeit erforderlich ist, aus einem Material mit einem niedrigen Neutronenabsorptionsquerschnitt, wie beispielsweise Zircaioy. Alle Schnittpunkte der Streifenbauteiie Λ und 5 in den Teilgittern 2, 3 sind hartgelötet oder verschweißt. Die Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile 8 werden aus einem Material hergestellt, welches die erforderlichen Federeigenschaften aufweist, -vie beispielsweise Edelstahl, oder geeignete Legierungen.

Die besonder«: Art des Festhaltens der Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile 8 im Abstandsgitter ergibt die Möglichkeit, daß die Teilgitter 2, 3 aufgebaut und verlötet oder verschweißt werden, bevor die Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile 8 hinzugefügt werden und die Teilgitter innerhalb der äußeren Bandage des Abstandsgitters zusammengebaut werden. Durch diese Konstruktionsweise wird die Möglichkeit vermieden, daß die Materialeigenschaften der Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile 8 infolge der beim Schweißen oder Hartlöten an den Teügittern 2, 3 angewandten Hitze verändert werden,

Wie in strichpunktierten Linien mit Bezug auf das untere Teügitter 3 in Fig.2 dargestellt, können die Endhülsen 9 der Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile 8 auf den Zungen 10 ohne Längsspiel zu den Streifenbauteilen 5 der Gitterebenen 2 und 3 sitzen. In diesem Falle werden die Federn so fest gehalten,daß ein »Fessel«-Effekt an den Federenden erzielt wird. Eine andere Federeigenschaft kann erzielt werden, wenn, wie in strichpunktierten Linien mit Bezug auf das obere Teügitter 2 in Fig.2 dargestellt, ein Längsspiel zwischen den Endhülsen 9 und den Streifenbauteilen 5 der Teügitter 2, 3 vorgesehen wird. Dies ermöglicht es den Endhülsen 9, sich auf den Zungen 10 nach außen zu bewegen.

Eine Alternativ-Ausführungsform von Abstandsgitter ist in den F i g. 3 und 4 dargestellt. Dieses Abstandsgitter weist obere und untere Teügitter 12 und 13 auf, die ebenfalls innerhalb einer äußeren Bandage (nicht dargestellt) übereinander angeordnet sind. Die Teügitter 12 und 13 werden jeweils am> sich kreuzenden Streifenbauteilen 14 gebildet, die Zeilen 15 von quadratischem Querschnitt in den Teilgittern 12, 13 begrenzen. Brennstoffstifte 16 erstrecken sich durch entsprechende Zellen 15 in den oberen und unteren Teilgitttrn 12, 13 hindurch. Jeder zweite der Streifenbauteile 14, welche die Teügitter 12, 13 bilden, ist ausgeklinkt, um starre Lokalisierungsanschläge 17 für die Brennstoffstifte 16 in den Zellen 15 zu bilden. Die Zellen 15 sowohl im oberen als auch im unteren Teügitter 12, 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 Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile 18 gehalten, die sich zwischen den oberen und unteren Teilgittern 12, 13 erstrecken. Die Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile 18 erstrecken sich zwischen den einander zugewandten Kanten der Streifenbauteiie 14 der oberen und unteren Teügitter 12, 13 an den Ecken der entsprechenden Zellen 15 diagonal gegenüber den Anschlägen 17 in den Zellen 15. Die Zellen 15 sind in Gruppen zu vier den vier Federn jedes Bogenfeder-Lokalisierungsbauteils 18 zugeordnet, wobei die Bogenfedern an entsprechenden Ecken der Gruppe von Zellen 15 angeordnet sinH. Die aus vier Bogenfedern bestehenden Bogenfeder-Lokalisierungsbauteüe 18 sind an ihren Enden durch kastenförmige Endhülsen 19 verbunden, welche mit Gleitsitz auf gekreuzten Zungen 20 sitzen, die sich in Längsrichtung von den einander zugewandten Kanten der Streifenbauteile 14 der oberen und unteren Teügitter 12, 13 an den entsprechenden Schnittpunkten der Streifenbauteiie M erstrecken. Die Zungen 20 erstrecken sich über die Diagonalen der Endhülsen 19 der Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile 18. Ein warzenförmiger Gegenanschlag 21 ist an jeder der vier Seiten der Endhülsen 19 vorgesehen. Die Gegenanschläge 21 begrenzen den Freiheitsgrad der Bewegung der Brennstoffstifte 16 von den Anschlägen V in den Zelien 15 weg, und zwar entgegen der Federwirkung der Bogenfeder-LokalisierungsbautRÜe 18.

Hierzu 3 Blatt Zeichnuncen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Abstandsgitter 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, wobei das Gitter aus zwei ebenen, parallel und mit Abstand übereinander liegenden Teilgittern aus sich schneidenden Streifenbauteilen gebildet ist, welche die fluchtend übereinander liegenden Zellen begrenzen, die von den Brennstoffstiften durchdrungen sind, und wobei die Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile sich in Längsrichtung zwischen den beiden Teilgittern erstrecken und Endhülsen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Endhülsen (9, 19) mit Gleitsitz auf Zungen^tO, 20) sitzen, die sich in Längsrichtung und Pachtend übereinander von den einander zugewandten Kanten der die beiden Teilgitter (2, 3 bzw. 12,13) bildenden Streifenbauteile (4,5 bzw. 14) erstrecken.

2. Abstandsgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile (8,18) einer Anzahl von benachbarten Zellen (6, 15) mit gemeinsamen Endhülsen (9, 19) verbunden sind.

3. Abstandsgitter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile (8) von benachbarten Zellenpaaren mit gemeinsamen Endhülsen (y) von abgeflachter Rohrform verbunden sind.

4. Abstandsgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (15) eine Rechteckform aufweisen, daß sich die Bogenfeder-Lokalisierungsbauteile (18) diagonal nach innen von einer Ecke jeder Zelle (15) erstrecken und Gruppen von vier benachbarten Zellen (15) mit gemeinsamen Endhülsen (19) verbunden sind.

5. Abstandsgitter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Endhülsen (19) kastenförmig ausgebildet sind und daß die Zungen (20) für die Endhülsen (19) in Paaren angeordnet sind, welche . sich über die Endhülsen (19) hinweg diagonal erstrecken, um ein Kreuz an den Schnittpunkten der Streifenbauteile (14) der beiden Teilgitter (12,13) zu bilden.