DE2251023A1

DE2251023A1 - Verfahren und vorrichtung zum zusammenbau von kernreaktor-brennelementen

Info

Publication number: DE2251023A1
Application number: DE2251023A
Authority: DE
Inventors: Felix S Jabsen
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1971-10-28
Filing date: 1972-10-18
Publication date: 1973-05-10
Also published as: GB1397969A; ES407971A1; SE372992B; NO140210B; SE400408B; DE2251023B2; US3795040A; DE2251023C3; FR2161934B1; FR2161934A1; IT966455B; JPS4851198A; JPS5246594B2; NO140210C; SE7502637L; CH578229A5

Description

251023

PATENTANWALT

13» Oktober 1972

j 27_O35

PATENTANMEL DU N G

Anirieldert The Babcoek & Vlileox Company

161 East 42nd Street* New York, N₀Y. 10017- USA

Titell Verführen und Vorrichtung zum Zusammenbau von Kernreaktor*-Brennele»nenten

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Die Erf induing betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenbau von Kernreaktor-Brennelementen^ um eine Halterung von Brennelementen in einer Rostkonstruktion bei der BrennstäbeinfUhrung tiuszubiegen und dadurch deren Einbau zu erleichtern»

Die Konzentration von Spaltmaterial für das Betreiben eine« Kernreaktors erreicht man die durch Ein führung einer Reihe von Brennstäben in ά&η Reaktor» Diese Stäbe enthalten gewöhnlich eine Uranverbindung in Tablettenform_o

Die Vermeidung einer Beschädigung dieser Brennstöbe Wirft jedoch eine Anzahl schwieriger technischer Probleme auf₀ So erzeugen z*B* die Kernreaktionen* die innerhalb eines Reaktors statt-HmIeAj₁ wioiglifcherweise gefährliche Mengen radioaktiver -Stoffe« Einige Spaltmaterialien sind überdies sehr giftig_o Wenn also

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einer oder mehrere dieser Stube zu Bruch gehen und die darin enthaltenen Stoffe entweichen, werden fast sicher eine ernsthafte Gefahr fUr die Gesundheit sowie eine zeitraubende und kostspielige Dekontaminierung und Reparatur die Folge sein« Die Reaktoratmosphäre erschwert die Konstruktion eines einwandfreien Brennstabs, weil z. B. hohe Temperaturen, große KUhimitteinengen und hohe Drücke vor~ handen sind sowie ein intensiver Strahlungshintergrund. Dementsprechend wird bei der Konstruktion, der Fertigung und den Zusammenbau dieser Brennst ti be große Sorgfalt an den Tag gelegt,,

Brennstäbe werden im allgemeinen in Bündeln oder Brennelementen zusammengebaut, um als ein Teil eines Atowreaktorcores eingebaut zu werden» Einige Brennelementkonstruktionen seien für die einzelnen Stäbe eine regelmäßig räumliche Anordnung durch Roste vor» In typischer Weise werden diese Rost aus einer Gruppe ineinandergreifender Platten gebildet, die eine Zellenkonstruktion ergeben, wobei jede Zelle einen Teil eines Brennstabs aufnimmt· Blattfedern, die in den Plattenflächen ausgebildet sind, werden mit Anschlägen versehen, die in die einzelnen Zeilen vorspringen, um den zugehörigen Brennstab zu berühren und zu haltern·

Die gefederten Anschläge werfen eine Fertigungsschwierigkeit auf. Wenn die Anschläge und die zugehörigen Blattfedern eine entsprechende Haltekraft ausüben, dann müssen diese gleichen Anschläge notwendigerweise den Brennstab einem Abrieb aussetzen, wenn er in die betreffende Zeile eingeführt und durch dieselbe hindurchgeführt wird_o Brennstabschäden dieser Art neigen dazu, die Beschädigung zu beschleunigen und die nützliche Standzeit der Brennelemente zu vermindern, da z. Bo die Kratzer zu Korrosionsherden werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rostkonstruktion der obigen Art zu schaffen« die Stäbe in einem Brennelement mit aus-

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reichender Kraft erfaßt, um eine Relativbewegung zwischen Stab und Rost zu verhindern,, ohne jedoch die einzelnen Stäbe beim Brennelementzusammenbau zu beschädigen.

Diese Aufgabe wird bei einer Brennelement-Zusammenbauvorrichtung zur Verwendung in einer zellenförmigen Rostkonstruktion mit federnden Anschlägen, die in Richtung auf die Mitten der jeweiligen Zellen vorspringen dadurch gelöst, daß Riegel vorgesehen sind, die in einer Richtung in mindestens eine der Zellen eingeführt werden und deren Fläche im allgemeinen in die Begrenzungen der Zelle paßt_o Darüber hinaus sind Einrichtungen zum Verlagern der Riegel um mindestens einen Teil der Rostkonstruktion zu erfassen, vorgesehen und die federnden Anschläge von der Mitte der Zelle wegzubiegen_o Zusätzlich finden profilierte Dorne Verwendung, die in die Zelle in einer anderen Richtung eingeführt,werden als die Riegel und die so geformt sind, daß die Rostkonstruktion erfaßt und die Ausbiegung der federnden Anschläge gestützt wird.

Die Erfindung erleichtert in einem großen Ausmaß das Problem der Brennstabriefenbildung beim Einführen der Brennelemente.

Es wird erfindungsgemäß ein profilierte Dorn in Längsrichtung in eine der Zellen eingesetzt, die durch die ineinandergreifenden Rost-r platten gebildet werden«, Wenn man in eine Ebebe schaut, die quer zu dieser Längsrichtung liegt, dann ist der Dorn vorzugsweise quadratisch mit abgerundeten Eckrn ausgebildet. Die Quermaße des Dornes sind überdies etwa in der gleichen Größe¹ oder geringfügig kleiner als die auf eine Querebene vorgenommene Projektion eines Quadrats, das durch die Grenzen der Anschläge gebildet wird, welche in die Zelle von den Rostplatten hineinragen. Das Drehen des Dornes um die Längsachse führt dazu,, daß die. Ecken des abgerundeten Dornes sich an die nach innen vorspringenden Anschläge anlehnen und

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gegen dieselben drücken. Die auf diese Anschläge durch den gedrehten Dorn ausgeübte Kraft drängt die Anschläge in eine Richtung, die von der Mitte der Zelle nach außen führt.

Ein Riegel wird in die Zelle eingeführt. Eine Seite dieser Riegel weist einen Vorsprung auf, der der Tiefe der Rostabbiegung entspricht, um die abgebogene Rostfläche zu erfassen und vorübergehend die Verformung zu stützen.

Vorzugsweise wird ein zweiter Riegel in die Zelle in gleicher Weise und in einer Richtung eingesetzt, die senkrecht zu der Richtung liegt, in der der erste Riegel eingesetzt worden ist. Ein gleicher Vorsprung auf dem zweiten Dorn erfaßt die angrenzende abgebogene Rostfläche, um diese Abbiegung zu fixieren. Wenn beide Riegel in die Zelle eingeführt sind, wird der Dorn zurück in die Anfangslage gedreht, wobei der Querschnitt des Domes im allgemeinen mit den Rostseiten ausgerichtet ist, die die Zelle bilden. Nach der zweiten Drehung wird der Dorn aus der Zelle herausgezogen. Die Riegel stützen jedoch weiter die Ausbiegung in zwei der Rostplatten, die Seiten der Zelle bilden. Diese unterstützte Ausbiegung schafft einen ausreichenden freien Raum, um ein Brennelement in Längsrichtung durch die Zelle einzuführen, «laß e« ohne daß es durch die nach innen vorspringenden Anschläge einem Abrieb oder einer Riefenbildung ausgesetzt ist.

Nachdem der Brennstab innerhalb der Zelle angeordnet ist, werden die Riegel gedreht, um die entsprechenden VorsprUnge von den ausgebogenen Rostflächen zu trennen. Die Beanspruchungen, die auf diese Weise die Rostausbiegungen verursachten, werden abgebaut und zwigen die zugehörigen Anschläge nach innen in Richtung auf die Mitte der ZeIIe₀ Diese Anschläge liegen an benachbarten Abschnitten der Brennstabfläche an, um den Stab zwischen allen nach innen vorspringenden Anschlägen der Zelle zu erfassen.

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Die gedrehten Riegel werden aus der Zelle in Querrichtung herausgezogen, um den Brennstab sicher innerhalb der Rostkonstruktion zu belassene

Im einzelnen kann eine typische Rostkonstruktion mehr als 200 Zellen haben, die durch eine Reihe von Rostplatten gebildet werden, welche rechtwinklig ineinandergreifen. Erfindungsgemäß ist eine Federdrückvorrichtung vorgesehen, um eine entsprechende Anzahl von Federrückholern oder Dorne zu tragen. Diese Dorne werden als eine Gruppe in die entsprechenden Zellen der Rostkonstruktion eingesetzte Da die Dorne alle an der Tragplatte der Federdrückvorrichtung durch eine Reihe von Kurbeln oder HebeJLstangenvorrichtungen befestigt sind, verleiht eine Betätigungsplatte, die alle Kurbeln gemeinschaftlich antreibt, diesen Dornen den notwendigen Drehgrad.

Die Betätigungsplatte wird im übrigen durch ein hydraulisches System angetrieben. In typischer Weise bildet dieses System einen Mediumdr.uck, der wahlweise über ein Ventil auf einen von zwei entgegengesetzt betriebenen Kolben in Abhängigkeit von der gewünschten Dornendrehrichtung ausgeübt wird. Die Kolbenbewegungen werden auf die Betätigungsplatte über eine konventionelle Anordnung aus .Kolbenstange und Kurbel übertragen. _r

Im Betrieb wird das hydraulische System so gesteuert, daß die Dorne in eine Winkeldrehung von etwa 45° versetzt werden. Diese Bewegung ermöglicht es den abgerundeten Kanten der Dorne, die nach innen vorspringenden und auf Blattfedern gelagerten Anschläge zu berühren und bei der weiteren Bewegung nach außen von den Mitten der jeweiligen Zellen weg zu biegen. Nachdem die Blattfedern durch die Dorne ausgebpgen werden sind, werden die Riegel in die Zellenkonstruktion eingesteckte .

Vorzugsweise besteht jeder dieser Riegel aus dünnem rechteckigem

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Stangenmaterial. Die Vorsprünge - einer für jede der von den. Riegel durchdrungenen Zellen - werden im Ausmaß der längsten Seite des Rechtecks gebildet. Um einen angemessenen freien Raum fUr die Brennstabeinführung zu schaffen, wird jedoch etwas Metall von einer Seite des Riegels entfernt. Die Riegel werden in die Rostkonstruktion in Querrichtung durch öffnungen eingeführt, die an den senkrechten Schnittstellen der Rostplatten ausgebildet sind. So ist z. B. ein Riegel fUr jede Platte vorhanden, die die Rostkonstruktion bildet, wobei jeder dieser Riegel im allgemeinen parallel zu einer entsprechenden Platte geführt wird und an derselben anliegt. In diesem Stadium des Brennelementzusammenbaus befinden sich Teile von zwei Riegeln in jeder ZeIIe₀ Die lange Seite der beiden Riegel steht in diesem Fall mit denjeweiligen abgebogenen Zellenflächen in Eingriff. Diese Riegelteile kreuzen sich rechtwinklig an der gemeinsamen Schnittstelle, die durch zwei der Rost plattenflächen gebildet wird«.

Nachdem alle Riegel innerhalb der Rostkonstruktion angebracht sind, wird das hydraulische System betätigt, um die Dornbetätigungsplatte in die entgegengesetzte Richtung zu treiben₀ Diese Betätigungsplattenbewegung bringt die Dorne in ihre ursprunglichen Lagen in Bezug auf die Querschnitte der jeweiligen Zellen zurück. Da die eigensetzten Riegel nunmehr die Verformung stutzen, wird die Rostkonstruktion von der Dornenreihe durch Bewegung in Längsrichtung zurückgezogen«

Wenn man die Rostkonstruktion der Tätigkeit der Dorne aussetzt, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Umfang des Rosts durch eine Produktionsvorrichtung oder Klemme festzuhalten. Diese Halterung hindert den Rost daran, sich in eine unerwünschte Richtung auf §rund der durch die Dorne aufgebrachten Kräfte zu biegen«,

Nährend die Riegel die Abbiegung stutzen, werden die Brennstäbe

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sorgfältig in dies einzelnen Zellen eingesetzt, um die konstruktiven Beziehungen zwischen den Stäben und dem Rost herzustellen. Die Anschläge, die aus dem Weg der Brennstäbe bei Einführung derselben in die jeweiligen Zellen herausgebogen -sind, werden in wirksamer Weise davon abgehalten, die Stabflächen Riefenbildung oder Abrieb auszusetzen·

Wenn die Brennstäbe eingesetzt sind, werden die Riegel gedreht, um die Vorsprünge von den abgebogenen Anschlägen zu trennen. Diese Trennung entlastet die Anschläge und ermöglicht es ihnen, sich nach innen in Richtung auf die Mitte der jeweiligen Zellen zu legen und die benachbarten Brennstabflächen zu erfassen.

Wie zuvor beschrieben, werden die gedrehten Riegel aus der Rostkonstruktion herausgezogen, um ein voll zusammengebautes Teil eines Brennelementes zu ergeben. '

Somit ist in Übereinstimmung mit der Erfindung für den Zusammenbau von Brennelementen ein verbessertes Verfahren geschaffen, das die Gefahr einer Riefenbildung oder einer sonstigen Beschädigung der Brennstäbe beim Einsetzen in die Roste vermindert. Dieses System erleichtert und vereinfacht ausßerdem die Brennelementzusammenbauvorgänge, wodurch die Kosten herabgesetzt und die Produktionsleistung erhöht werden. - ..-

Die verschiedenen Neuheitsmerkmale, die die Erfindung kennzeichnen, werden insbesondere in den Ansprüchen dargelegt, die dieser Spezifikation beigefügt sind und Teil derselben bilden, Zwecks besseren Verständnisses der Erfindung, ihrer betrieblichen Vorteile und der durch ihre.Verwendung erreichten Zwecke wird auf , die beigefügte Zeichnung und Beschreibung verwiesen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und erläutert isto Es zeigen: .·■■<■,

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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teiles einer Rostkonstruktion;

Fig. 2 ein Querschnitt durch eine Zellen- und Dornkombination;

Fig. 3 ein Querschnitt durch die in Fig. 2 dargestellte Zellen- und Dornkombination, jedoch mit einer anderen Anordnung des Domes in Bezug auf die Zelle ;

Fig. 4 ein gebrochener Schnitt einer Seitenansicht einer Federdrückvorrichtung und

Fig_o 5 ein Schema eines hydraulischen Systems zum Betreiben der in Fig.4 dargestellten FederdrUckvorrichtung«>

Fig. 1 zeigt einen Teil einer typischen Rostkonstruktion 10, welche durch eine Reihe von senkrecht sich schneidenden und ineinandergreifenden Rostplätten 11, 12, 13 und 14 gebildet wird. Die Flächen dieser verbundenen Platten bilden eine Gruppe von Zellen, von denen nur die Zelle 15 vollständig in Fig_o 1 gezeigt wird.

Die Rostplatten 11, 12, 13 und 14 werden an den jeweiligen Schnittstellen durch nicht dargestellte Punktschweißen verbunden. Ausschnitte 16, 17, 20 und 21, die in den mittleren Abschnitten der jeweiligen Platten vorgesehen sind, treffen sich art· denRostschnittstellen, Die von den Ausschnitten begrenzteil Rostplattenflächen, wie z. B₀ in Platte Ti, werden geringfügig gebogen, um einen Streifen 22 und einen angrenzenden Streifen 23 zu bilden, und zwar dadurch, daß man eine Querfalte 24 ausbildet, die von dem Mittelpunkt der Längskante des Ausschnitte 16 zum Mittelpunkt der Längskante des Ausschnitts 17 verläuft. Die Falte 24 sowie die angrenzenden Streifen 22 und 23 bilden gemeinsam einen schwachen Kegel, der von der Mitte der Zelle 15 weg- und in Richtung auf die Mitte einer benachbarten Zelle 25 vorspringt.

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Ein vorspringender Anschlag 26 ist quer auf der Falte 24 etwa in der Mitte der Falte zwischen den Ausschnitten 16 und 17 ausgebildet. Der dargestellte Anschlag 26 ,,ist durch eine nach innen ragende Längskuppe 27 gekennzeichnet, die im allgemeinen senkrecht zur Querrichtung der Falte 24 liegt. Diese technische Kombination der in einem flachen Kegel an der Falte 24 verbundenen Streifen 22 . und 23 bildet eine Blattfeder, die elastisch den Anschlag 26 zur Bewegung in der Querebene trägt. In einer ähnlichen Weise weist die Zelle 15 Blattfedern 30 und 31 auf, die in den Flächen der sich wechselseitig schneidenden senkrechten Rostplatten 13 und 14 ausgebildet sind. Die Blattfedern 30 und 31 tragen entsprechende

Anschläge 32 und 33, die in Richtung auf die Mitte der Zelle 15. vorspringen, und zwar ebenfalls zur' elastischen Bewegung in der Querebene, .._ .

Die Kante der Rostplatte 12 ist weiterhin mit einem Anschlag 34 versehen. Außerdem ist ein Anschlag 35 in der entsprechenden Kante der einschneidenden Rostplatte 11 ausgebildet. Obwohl die Anschläge 34 und 35 nach innen zur Mitte der Zelle 15 vorspringen, sind sie nicht zur elastischen Bewegung in Querrichtung eingerichtet. Ein Anschlag 36 ist in der Platte 11 in Längsfluchtung mit den Anschlägen 35 und 26 ausgebildet, jedoch an der Plattenkante, die der den Anschlag 35 tragenden Kante gegenüberliegt.

Die Rostplatte 12 besitzt auch noch einen weiteren in der Querkante ausgebildeten Anschlag, der in der gleichen Ebene liegt wie der Anschlag 36. Der Anschlag 36 springt im übrigen nach innen in Richtung auf die Mitte der Zelle 15 vor.

Um die gefederten Anschläge 32 und 33 in Querrichtung von der Mitte der Zelle 15 weg zu biegen^ wird ein Riegel 37 in die Zelle durch die Ausschnitte 20 und 21 eingeführt. Vorzugsweise wird der Dorn 37 aus einem dünnen Stabmaterialstreifen gebildet, der Jim allge-

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meinen einen rechteckigen Querschnitt hat_o Das maximale Maß des Schlüsselquerschnitts sollte im Übrigen nicht größer sein als die Tiefe, mit der die Anschläge 34, 35 und 36 in die Zelle 15 verspringen· Wie in Fig₀ 1 der Zeichnung dargestellt, verläuft der Riegel 37 in Querrichtung durch die Zelle 15 und liegt an der Fläche der Rostplatte 14 an, die eine Seite der Zelle 15 bildet.

Eine Aussparung 40 ist auf einer Seite des Riegels 37 ausgebildet. In typischer Weise hat die Aussparung 40 die Form eines Kreissegments· Diese Form kann dadurch hergestellt werden, daß man Teile des Materials wegschleift, aus dem der Riegel hergestellt ist. In jedem Fall sollte die Aussparung 40 genügend tief sein, um einen angemessenen freien Raum für einen nicht dargestellten Brennstab zu bieten, wenn dieser in die Zelle 15 eingeführt wird_o

Der Riegel drUckt die Blattfeder 31 weg von der Mitte der Zelle 15, um eine Auswärtsbiegung des anfänglich hergestellten flachen Blattfederkegels in einer Weise zu stutzen, wie sie weiter unten im einzelnen beschrieben wird. Dieser Riegel 37 verleiht außerdem der eine Seite der Zelle 15 bildenden Rostplatte 14 eine geringfügig gekrümmte Form.

Ein Riegel 41, mit einer Aussparung 42, erfaßt weiterhin einen Teil der Fläche der Blattfeder 30, um die Blattfeder 30 und den darauf gebildeten Anschlag 32 von der Mitte der Zelle 15 weg zu biegen«. In jeder Beziehung ist der Riegel 41, der die Blattfeder von der Mitte der Zelle 15 weg drückt, gleich dem Riegel 37 und der Blattfeder 31, die zuvor beschrieben wurden· Auf die vorgenannte Weise drucken die Riegel gegen die jeweiligen Blattfedern 31 und 30, um eine anfängliche Biegung dieser Teile weg von der Mitte der Zelle 15 zu stutzen, wie weiter unten vollständiger und im einzelnen beschrieben wird«,

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In Ubereinstimitiung mit der Erfindung wird, bevor die Riegel 37 , und 41 innerhalb der Zelle 15 angeordnet werden, «in profilierter Dorn 43 als Federrüokholer in die Zelle eingeführt, um die anfänglichen Biegungen der Blattfedern 30 und 31 herzustellen. Wie in Fig«, dargestellt, umfaßt der Dorn 43 ein Stück aus gehärtetem Bohrstangenstahl mit einem im allgemeinen quadratischen Querschnitt. Der Dorn , hat vier abgeflachte Seiten, von denen die benachbarten Seiten 44 und 45 erläuternd bezeichnet sind. Die Ecken des Dorns 43 sind jedoch mit einer Rundung 46 versehen, die an der Ecke liegt, welche die benachbarten flachen Seiten 44 und 45 verbindet.

Der Querabstand zwischen der flachen Seite 45 und.einer parallel liegenden flachen Seite 47 ist geringfügig, geringer als der in eine Querebene projezierte Abstand, der die Kuppen der Anschläge 32 und 34 trennt, welche in die Zelle 15 hineinragen, wenn die den Anschlag 32 tragende Blattfeder 30 nicht gebogen ist_o

Im Gegensatz dazu ist der diagonale Abstand 52 zwischen der Rundung 46 und der gegenüberliegenden Rundung 50 im allgemeinen gleich dem Querabstand zwischen den gegenüberliegenden parallelen flächen,der Rostplatten 12 und 13, unter Ausschluß der Tiefe, mit der. die Blattfeder 30 in die.Zelle 15 vorspringt.

Der Federrückholer oder Dorn 43 wird in die Zelle 15 eingesetzt und innerhalb derselben zentriert. Um die Blattfedern 30 und 31 aus den Seiten der Roste 13 und 14 auszubiegen, wird der Dorn 43 entweder im Uhrzeigersinn oder im entgegengesetzten Uhrzeigersinn gedreht, wie es durch den Doppelpfeil 53 angedeutet ist.

Wenn man z„ B. eine Drehung im Uhrzeigersinn in einem Winkel von etwa 45° in der Ebene der Zeichnung durchführt, legen sich die Rundung 46 und eine Rundung 55.an die Kuppen der auf Blattfedern angeordneten Anschläge 32 und 33 an. Durch ein solches Anschmiegen werden

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diese Anschläge von der Mitte der Zelle 15 weggedrUckt und gebogen· Gleichzeitig bilden Aussparungen, die in die Rundung 50 und eine ergänzende Rundung 54 auf dem Dorn 43 eingearbeitet sind, einen Durchtritt, der das Einsetzen und Herausziehen der Schlüssel erleichtert, welche die Ausbiegung der Anschläge stutzen·

Die Blattfedern 30 und 31 werden durch den Dorn 43 (Fig₀ 3) von der Mitte der Zelle 15 weg gebogen, um die Kuppen der Federn zu zwingen, im allgemeinen mit den jeweiligen Flächen der Rostplatten 13 und 14 zu fluchten, die zwei Seiten der Zelle 15 bilden· Der Spiel» raum zwischen diesen ausgebogenen Seiten und den Aussparungen, die in die angrenzenden Rundungen auf dem Dorn 43 eingearbeitet sind, reicht aus, um die zugehörigen Riegel 41 und 37 (Fig.1) in die Zelle 15 einzuführen.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist somit dieser Spielraum breit genug, damit die jeweiligen Riegel 37 und 41 zwischen den Spalten 57 und 60 durchgeführt werden können, die zwischen dem Dorn 43 und den vorübergehend abgebogenen Blattfedern 30 und 31 hergestellt sind.

Wenn wir uns nochmals der Fig. 1 zuwenden, so drucken die Riegel 37 und 41 gegen die jeweils angrenzenden Blattfedern Und halten die Ausbiegung dieser Blattfedern aufrecht. Dann wird der Dorn 43 in entgegengesetzter Richtung zu derjenigen gedreht, in die er anfangs verlagert wurde, um die Ausbiegung herzustellen. Nach det Drehung nimmt der Dorn 43 die in Fig. 2 dargestellte Lage ein und trennt die Rundungen 46, 50, 54 und 55 von den Flüchen, die die Zelle 15 umfassen,, Der Dorn 43 wird aus der Zelle 15 herausgezogen, indem er längs in eine Richtung bewegt wird, die senkrecht zu der Ebene der Fig. 2 liegt. Der in Fig· 1 dargestellte Dorn 43 wird aus der Zelle 15 herausgenommen und die Riegel 37 sowie 41 stutzen die vorübergehenden Auswärtsbiegungen der Zelleaflachen bzw., genauer gesagt, die Biegung der Blattfedern 30 und 31 in den Rostplatteb 13 und 14, welche Teil der Begrenzungen dir Zelle 15 bilden«.

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Diese offensichtlich kleine Ausbiegung erlaubt es dennoch, einen nicht dargestellten Brennstab in die Zelle 15 einzuführen, ohne an den Anschlägen entlang zu schaben, die zur Mitte der Zelle vorspringen. Die anfängliche Ausbiegung durch den Dorn 43 entlastet im übrigen die schlanken Schlüssel 37 und 41 von der Aufgäbe, die Blattfederverformung zu erzeugen. Dieses bevorzugte Verfahren vermindert die Anzahl der zerbrochenen und verbogenen Riegel, die zuvor gelegentlich die Versuche beeinträchtigtjhabep, welche unternommen worden sind, um die anfängliche Ausbiegung dadurch herzustellen, daß man die Riegel gedreht und dadurch die Riegelvorsprünge gegen die jeweiligen Blattfedern gedrückt hat.

Wenn der Brennstab richtig innerhalb der Rostkonstruktion 10 angeordnet ist, werden die Riegel 37 und 41 in der durch Pfeile 61 und

62 in Fig. 1 dargestellten Richtung gedreht, um das breite Maß des Riegelquerschnitts von den Blattfederflächen der Rostplatten 14 bzw. 13 zu trennen. Die den Blattfedern 31 und 30 innewohnende Elastizität führt dann dazu, daß sich diese Federn nach Innen in Richtung auf die Mitte der Zelle 15 verlagern. In diesem Zustand werden die gefederten Anschläge 32 und 33 gegen benachbarte Abschnitte der Brennstabfläche gedrückt, so daß auf diese Weise der Brennstab mit allen in die Zelle 15 vorspringenden Anschlägen festgehalten wird. Obwohl für. die Zwecke der vereinfachten Beschreibung die Erfindung bisher im Zusammenhang mit einer Zelle und einem Brennstab dargestellt worden ist, kann jedoch die übliche Rostkonstruktion im Betrieb eine Gruppe von mehreren Hundert Brennstäbeh aufnehmen. Somit werden in Übereinstimmung mit einem weiteren Merkmal der Erfindung die Dorne in einer gemeinschaftlich betriebenen Reihe angeordnet, um die Rostbeschickung mit einer geringsten Anzahl von Arbeitsvorgängen zu ermöglichen.)

Wie z. B₀ in Fig_o 4 dargestellt, hängt eine Reihe von 208 Dornen

63 an einer Federdrückvorrichtung 64.

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Ein einzelner Dorn in der Reihe 63, für die der Dorn 65 typisch ist, ist mit der Vorrichtung 64 über einzelne Rollstifte 66 verbunden, die quer zur Dornlängsachse liegen. Der Rollstift 66 verbindet den Dorn 65 mit einer einzelnen Hebelstangenvorrichtung 67_O Das von der Federdrückvorrichtung abgelegene Ende der Hebelstangenvorrichtung 67 ist teleskopartig innerhalb einer nicht dargestellten, jedoch innerhalb des Dornes 65 ausgebildeten mittleren Bohrung eingelagerte Der mittlere Teil der Hebelstangenvorrichtung 67 ist durch eine Kurbel 70 gekennzeichnet. Eine Betätigungsplatte 71 schwenkt die Kurbel 70, um eine Hin- und Herbewegung der Platte in eine Umdrehung des Dornes 65 in Querebene umzuwandeln. Alle anderen Dorne in der Reihe 63 werden in gleicher Weise gemeinschaftlich betrieben, um auf die Bewegung der Platte 71 anzusprechen.

Erläuternd für alle Kurbeln sei darauf hingewiesen, daß die Kurbel 70 Halteringe 72 und 73 auf gegenüberliegenden Seiten einer öffnung 74 hat, die in der Platte 71 ausgebildet ist« Das dem mit dem Dorn 65 verbundenen Ende gegenüberliegende Ende der Hebelstangenvorrichtung 67 wird drehbar in einer Tragplatte 75 aufgenommen_o Ein bei dem Dorn 65 liegender Schaft an der Hebelstangenvorrichtung wird außerdem drehbar in einer anderen Tragplatte 76 gelagert. Das in der Platte 75 drehbar aufgenommene Ende der Hebelstangenvorrichtung 67 ist ebenfalls mit einem Haltering 77 versehen.

Um den Dorn 43 in einem Winkel von z. B. 45° zu drehen, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, wird die Betätigungsplatte 71 bogenförmig in der Querebene verlagert. Diese Bewegung führt die einzelnen Kurbeln der jeweiligen Hebelstangenvorrichtungen durch Kreisbögen, die einen Winkel von etwa 45° ausmachen. Die Schäfte dieser Hebelstangenvorrichtungen sowie die daran angeschlossenen Dorne drehen sich somit um den gleichen Winkele

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Fig. 5 zeigt ein hydraulisches System 80, das die Kräfte liefert, welche erforderlich sind, um die Betätigungsplatte 71 in zwei entgegengesetzten Richtungen um das entsprechende Maß zu verlagern. Die Betätigungsplatte 71 ist z. B. über ein Gestänge und eine Kolbenstange 81 mit einem nicht dargestellten Kolben in einem hydraulischen Zylinder 82 verbunden, um die Platte in eine dieser beiden vorher festgelegten Lagen zu bringen_o Der Mediumdruck, der den Kolben im Zylinder 82 treibt, wird durch eine Leitung 83 zur Verfügung gestellt, die an einem Ausgang in einem Vierwege-Steuerventil 84 angeschlossen ist«, Die Bewegung, die der Dornenreihe durch diese Verlagerung der Platte 71 verliehen wird, erzeugt eine Dornverlagerung, die einer Drehung aus einer durch allgemeine Ausrichtung mit den Seiten der Zelle 15 (Fig. 2) gekennzeichneten Lage in eine Kontaktlage zwischen den Rundungen an den Daumen und den entsprechenden gefederten Anschlägen (Fig. 3) entspricht·

Der Rückhub, der die Dornenreihe zurück in die anfängliche zu* den Seiten der einzelnen Zellen ausgerichteten Lage bringt, erfolgt über eine Kolbenstange und ein Gestänge 85, die mit einem nicht dargestellten Kolben innerhalb eines hydraulischen Zylinders 86 verbunden sind. Der Mediumdruck für den Zylinder 86 wird über eine Leitung 87 von einem anderen der Ausgänge an dem Steuerventil 84 ausgeübt. Das hydraulische. Medium wird zu dem Ventil 84 über eine Leitung 90 geführt, die den Druckaustritt einer Hydraulikpumpe 91 mit einem Eingang an dem Steuerventil 84 verbindet. Die Mediumrückführung für das hydraulische System von dem Ventil 84 zu einem Eintritt an der Pumpe 91 erfolgt durch eine Leitung 92. Ein Drosselventil oder eine Mengenregelvörrichtung 93 und ein Schieber 94 sind auch in der Leitung 92 vorgesehen,' um das hydraulische Medium in dem System zu regeln."

Fig. 2 zeigt im Betriebseinsatz den Dorn 43^ der einer aus der

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Reihe von Dornen 63 (Fig. 4 ist, die in die Zellen der Rostkonstruktion eingeführt werden. Um zu verhindern, daß die Bewegung der Dorne die Rostkonstruktion 10 verzieht oder verkantet, erfaßt eine nicht dargestellte Klemme starr den Rostumfang bild arretiert den Rosto Der geklemmte Rost wird Über die Reihe von Dornen 63 (Fig. 4) gestülpt, wobei jede Zelle in der Rostkonstruktion einen Dorn erhält. Wie bereits zuvor erwähnt, liegen die flachen Flächen des Dornes in allgemeiner paralleler Ausrichtung zu den die Zellenbegrenzungen bildenden Seiten des Rosts.

Das Steuerventil 84 (fig_o 5) wird von Hand betätigt, um den hydraulischen Druck von der Pumpe 91 Über die Leitungen 90 und 83 zu dem hydraulischen Zylinder 82 gelangen zu lassen. Die Kolbenstange und das Gestänge 81 sprechen auf diese Druckbeaufschlagung an, indem sie die Betätigungsplatte 71 und somit die Kurbeln verlagern, die gemeinsam an die Platte angeschlossen sind und sich in einem Kreisbogen um ein vorher festgelegtes Ausmaß bewegen. Wie in Fig. 2, 3 und 4 dargestellt, wird diese Bewegung in eirte in Querebene erfolgende Drehung der Dornen umgewandelt, die mit den jeweiligen Hebelstangenvorrichtungen in der Federdrückvorriohtung 64 verbunden sindo Diese Drehung der Dornen in einem gleichmäßigen Winkel von etwa 45° erzeugt eine anfängliche Auswärtsbiegung der Blattfedern, die zuvor in die einzelnen Zellen hineinragten, wenn die Rundungen an den Dornen sich anlegen und gegen die anliegenden Anschläge auf diesen Federn drücken.

Wenden wir uns nunmehr der Fig_o 1 zu, so werden die Schlüssel 37 und 41 durch die Ausschnitte 20, 21 sowie 17, 20 eingeführt, die an den Zellenecken ausgebildet sind. Das breite Maß des Querschnitts der Riegel 37 und 41 liegt an den ausgebogenen Blattfedern 31 und 30 an, wobei die maximale Quergröße dieses Maßes etwa gleich der Tiefe der Blattfederausbiegung ist. Nach Einführung der Riegel 37 und 41 in die Zelle 15 wird das Ventil 84 (Fig. 5) nochmals be-

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tätigt. In diesem Zustand entlastet das Ventil 84 den hydraulischen Druck im Zylinder 82 und übt hydraulischen Druck auf den Rückzylinder 86 aus, um die Kolbenstange und das Gestänge 85 zu zwingen, die Betätigungsplatte 71 durch den gleichen Kreisbogen zu bewegen, jedoch in entgegengesetzter Richtung zu derjenigen, in die sie durch die Kolbenstange und das Gestänge 81 bewegt wurde. Der Rückhub dreht die gemeinschaftlich betriebenen Dornen zurück in die anfängliche Lage, in der sie in Bezug auf die Rostseiten eingesetzt waren, welche die einzelnen Zellen in der Rostkonstruktion bilden.» Wie in Fig. 1 dargestellt, wird der Dorn 43 in Längsrichtung aus der zugehörigen Zelle 15 herausgezogen^ um die Art und Weise zu erläutern, in der alle Dorne in der Rostkonstryktion aus der Federdrückvorrichtung entfernt werden₀ Die Schlüssel 37 und 41 halten die jeweiligen Blattfedern 31 und 30 in ihrer nach außen aus- oder abgebogenen Stellung. Die Brennstäbe werden in die vorübergehend erweiterten Öffnungen eingesetzt, die die. Zellen in der Rostkonstruktion 10 kennzeichnen.) Die, Biegung, die den Teil der Seiten der einzelnen Zellen bildenden ausgebogenen Blattfedern verliehen wird, ergibt einen ausreichenden Spielraum, um zu vermeiden, daß die eingeführten Brennstäbe einen Schab- oder Meißelkontakt mit den Anschlägen herstellen, die in die Zellen der Rostkonstruktion hineinragen. .

Nachdem die Brennstäbe je in den einzelnen Zellen aufgenommen sind, werden die Riegel 37 und 41 von Hand in der durch die Pfeile 61 und 62 in Fig. 1 gezeigten Richtung gedreht, um das lange Qüerschnittsmaß der von den jeweiligen ausgebogenen Bla.ttfederfläch.en weg zu bewegen. Dadurch, daß man das breite Maß der^v\?n den Blattfedern weg dreht, verringert man die Beanspruchungen der Stangen 37 und 41c Da die Riegel in einen Zustand geringerer Beanspruchung gedreht werden, ist die Möglichkeit einer Verformung oder eines Bruchs der Riegel während dieses Schritts in dem Brennelementbündel sehr klein_o Die gedrehten Riegel werden aus der Rostkon·- ·

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struktion durch die Ausschnitte 20, 21 sowie 17, 20 herausgezogen. Wenn man die Riegel 37 und 41 auf diese Weise dreht, verringert man auch die Biegekräfte auf die Blattfedern 31 und 30. Die diesen Federn innewohnende Elastizität veranlaßt sie, die entsprechenden Anschläge gegen die Außenfläche des nicht dargestellten Brennstabs zu treiben und dadurch den Stab zwischen allen Anschlägen zu halten, die nach innen in Richtung auf die Mitte der Zelle TS Vorspringen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung benötigt die Blattfedern 30 und 31 nicht (Fig_o 1)_o Es können z. B. die Anschläge, die nach innen in Richtung auf die Mitten der betreffenden Zellen vorspringen, in den flachen Flächen der einzelnen Rostplatten ausgebildet werden· Dorne, die in der oben beschriebenen Weise betrieben werden, drücken oder biegen die Anschläge weg von den Mitten der betreffenden Zellen. Es ist festgestellt worden, daß die Tiefen der Ausbiegungen, die durch diese Dorne geschaffen Werden, ausreichend sind, damit die Desee Siegel in die Zellen eingeführt werden können. Nachdem die Dornen aus der Rostkonstruktion herausgezogen sind, bleiben die Ausbiegungen in den Rostplatten durch die Riegel gestützt. Die Brennstäbe werden in die' Zellen eingesetzt und die Riegel werden dann gedreht, um sich von den Flächen der Platten zu lösen. Wenn diese Riegel gedreht werden, neigt die •den Rostplatten innewohnende Elastizität dazu, die Anschläge zurück in Richtung auf die Mitten der jeweiligen Zellen zu drücken· Die so angetriebenen Anschläge ergreifen die angrenzenden Flächen der entsprechenden Brennstäbe, um die Stäbe in den vorher festgelegten Lagen innerhalb der Rostkonstruktion zu halten.

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Claims

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'> !«,jBrennelement-Zusammenbauvorrichtung zur Verwendung in einer zellenförmigen Rostkonstruktion mit federnden Anschlägen* die in Richtung auf die Mitten der jeweiligen Zellen vorspringen, dadurch gekenn ze ic h η e t , daß Riegel (37, 41) vorgesehen sind, die in einer Richtung in mindestens eine der.Zellen eingeführt werden und deren Fläche im allgemeinen in die Begrenzungen der Zelle paßt sowie Einrichtungen zum Verlagern der Riegel, um mindestens einen Teil der Rostkonstruktion (11, 12, Ϊ3) zu erfassen und die federnden Anschläge von der Mitte der Zelle wegzubiegen, sowie profilierte Dorne (43), die in die Zelle in einer anderen Richtung eingeführt werden und so geformt sind, daß die Rostkonstr,uktion (11, 12, 13) erfaßt und die Ausbiegung der federnden Anschläge (26_f 32, 33, 34, 35, 36) gestützt wird.
2. Zusammenbauvorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Dorne in die Zelle in einer Richtung eingeführt werden, die im allgemeinen senkrecht zur Richtung liegtfin der die Riegel^ingeführt werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η ι> ζ e i c h η e t , daß die Einrichtung zur Verlagerung der Dornenfläche eine Vorrichtung umfaßt, um eine Drehbewegung dem Dorn , um eine Achse zu verleihen, die im allgemeinen parallel zu der genannten Dorneneinführungsrichtung liegt.

4c Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Verleihung einer Drehbewegung eine Kurbel umfaßt, die mit dem Dorn verbunden ist, und eine Einrichtung zur Betätigung der Kurbel, um die Drehbewegung dem Dorn zu erteilen.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese weiterhin ein hydraulisches System umfaßt, um die Betätigungsvorrichtung anzutreiben*

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Riegel aus einem schlanken Stab bestehen, in dem zahlreiche Aussparungen ausgebildet sind, wobei die Tiefe einer jeden Aussparung freie Räume für die Einfuhrung eines Brennstabs bildet«

7ο FederrUckholvorrichtung zur Verwendung beim Zusammenbau eines Brennelements mit einer zellenförmigen Rostkonstruktion, die federnde Anschläge hat, welche in die Mitten Jeder Zelle vorspringen,dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anzahl von im allgemeinen parallelen Dornen aufweist, die in einer Richtung je in eine der Zellen eingesetzt werden und in einer Ebene, die im allgemeinen quer zu der genannten einen Richtung liegt und eine Form aufweisen, welche zu der jeweiligen Zelle paßt, sowie eine Hebelstangenvorrichtung, die mit den Dornen verbunden ist, um diese wahlweise zu drehen, damit sie die Anschläge erfassen und aus den Mitten der Zellen ausbiegen·

8. FederrUckholvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydraulisches Betätigungssystem zur wahlweisen Betätigung der Hebelstangenvorrichtung dient·

Verfahren zum Einsetzen von Brennstäben in einzelne Zellen, die in einem Brennelementrost ausgebildet sind, der federnde Anschläge hat, welche nach innen in Richtung auf die Mitte der Zelle vorspringen, durch die folgenden Verfahreneschritte gekennzeichnet;

a: einen Dorn in die Zelle in einer Richtung einfuhren,

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bs den Dorn in einer Ebene drehen, die im allgemeinen quer zur EinfUhrungsrichtung liegt,

es eine Fläche des Domes an mindestens einen federnden Anschlag ansetzen,

d: den federnden Anschlag in einer Richtung biegen, die weg von der Mitte der Zelle liegt,

es einen, Riegel in die Zelle einführen,

fs eine Fläche des Riegels in Eingriff bringen, um die genannte Ausbiegung zu stutzen,

g: den Dorn aus der Zelle herausziehen, h: einen Brennstab in die Zelle einführen und

i: den Riegel von der Zelle lösen, um die Ausbiegung zu entlasten und die Anschläge in die Lage zu versetzen, den in der Zelle angeordneten Brennstab zu haltern.

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