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Transporteinrichtung für stabförmige Brennelemente Aus der deutschen
Offenlegungsschrift 1 816 856 ist eine Transporteinrichtung für stabförmige Brennelemente
von Kernreaktoren bekannt, bei der zwei Brennelemente mit paarweise angeordneten
Bügeln an einem im Querschnitt T-förmigen Träger befestigt sind. Die Bügel führen
vom Steg des T-Trägers zur gegenüberliegenden Seite des T-Träger-Querflansches und
überdecken so die dem Träger abgekehrten Seiten der Brennelemente.
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Ziel der Erfindung ist eine besonders günstige konstruktive Ausbildung
für den genannten Träger, wobei es insbes. darum geht, eine Gewichtsersparnis zu
erzielen, weil Brennelemente auch in Flugzeugen transportiert werden, wo die Kosten
mit dem Gewicht besonders stark ansteigen.
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Gemäß der Erfindung ist der Träger als Beichtbaukörper mit inneren
Querrippen ausgebildet und weist auf der Außenseite Auflageflächen auf, von denen
das Gewicht der mit den Bügeln festgelegten Brennelemente auf dem Träger im Bereich
einer Querrippe übertragen wird.
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Die Querrippen sorgen für die erforderliche Biege- und Verwindungssteifigkeit,
während die Auflageflächen das Gewicht auf die durch die Querrippen verstärkten
Bereiche des Urägers übertragen. Dabei kann man als Auflageflächen Auflageplatten
vorsehen, die an Längsschienen verstellbar, vor allem längsverschieblich befestigt
sind. Solche Schienen vergrößern besonders die Längssteifigkeit und übertragen ihrerseits
die von den Brennelementen ausgehenden Kräfte auf die Querrippen. Auf diese Weise
kann man die gewünschten Gewichtseinsparungen erreichen und zusätzlich eine große
Verstellbarkeit erhalten, die die schnelle Anpassung der
Transporteinrichtung
an Brennelemente unterschiedlicher Länge gestattet. Für solche unterschiedlich langen
Brennelemente brauchen lediglich die Bügel an den äußeren Längsschienen verstellt
zu werden. Dabei kann man mit einer Schwalbenschwanzverbindung eine stufenlose Verstellung
erhalten. Somit kann man sich allen denkbaren Brennelementlängen anpassen und dennoch
erreichen, daß die Bügel stets auf die an einem Brennelement vorgesehenen Abstandshalter
drücken.
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Die Querrippen können nicht nur im rechten Winkel, sondern auch schräg
zur Längsachse des T-Trägers verlaufen. Beide Rippenformen können auch gemischt
angewendet werden. Ferner ist es günstig, wenn benachbarte Querrippen gegensinnig
schräg angeordnet sind, um eine gleichmäßige Versteifung zu erhalten. Werden benachbarte
Rippen miteinander verschweißt, so können sie allein schon beträchtliche Kräfte
aufnehmen.
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Besonders günstig ist es, wenn die Bügel an den Auflageplatten schwenkbar
gelagert sind, die dem Querschnitt der Brennelemente angepaßt und ihrerseits an
den Schienen angeschraubt sind. Die Winkel bilden die Auflageflächen für die Brennelemente,unu
man erhält dadurch von vornherein die richtige winklige Zuordnung von Auflageflächen
und Klemmbügel. Unter Umständen kann man auch unterschiedliche Aufnehmer einsetzen,
z.B. dann, wenn mit der Transporteinrichtung nicht nur Brennelemente mit quadratischem
Querschnitt, sondern etwa solche mit sechseckigem Querschnitt zu transportieren
sind.
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Zur Anpassung der Transporteinrichtung an unterschiedliche Brennelemente
ist es ferner empfehlenswert, wenn an den Schienen ein Kopfstück verstellbar befestigt
ist, das in Längsrichtung einen Anschlag bildet. Der Anschlag wird der Länge des
Brennelementes entsprechend eingestellt. Für eine mittige Halterung unterschiedlich
langer Brennelemente verwendet man verstellbare Kopfstücke an beiden Enden.
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Der Träger der neuen Transporteinrichtung kann vorteilhaft aus Leichtmetallguß
bestehen. Dabei kann man die Querrippen und die Schienen in einem Stück mit den
anderen Teilen des Trägers herstellen. Es ist aber auch möglich, die Schienen aus
einem anderen Material, z.B. aus Stahl, zu fertigen und gesondert mit dem Träger
zu verbinden. Dies kann deswegen empfehlenswert sein, weil die Befestigung der Bügel
unter Umständen örtlich hohe Kräfte verursacht, die bei Leichtmetallschienen zu
Schwierigkeiten führen.
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Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besitzt einen
Träger aus zwei abgekanteten Blechhalbschalen, die am Steg durch eine Längsschweißnaht
verbunden sind. Solche Blechhalbschalen sind'in sich schon recht steif. Sie können
deshalb durch wenige Querrippen und die Auflageflächen, insbesondere durch Schienen
mit geringem Gewicht eine ausreichende Festigkeit erhalten.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besitzt als Träger einen
Gitterrahmen aus Hohlprofilen. Als Hohlprofile kommen z.B. Rohre mit rechteckigem,
insbes. quadratischem Querschnitt in Frage, die unter Umständen zugleich die Schienen
bilden.
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Die Rohre sind mit den sie verbindenden Gitterstäben, die auch als
Querrippen-vorgesehen sind, verschweißt, so daß ein formsteifer Körper bei geringem
Gewicht entsteht.
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Der Träger kann vorteilhaft neutronenabsorbierendes Material umfassen.
Hierdurch kann man die Unterkritikalität der Brennelemente auch beim Transportunfall
gewährleisten. Das neutronenabsorbierende Material kann den Werkstoff des Trägers
selbst bilden. Zu diesem Zweck kann man z.B. borhaltige Stähle zur Herstellung des
Trägers verwenden. Das neutronenabsorbierende Material kann aber auch zusätzlich
im Inneren des Trägers untergebracht oder als äußere Umkleidung des Trägers vorgesehen
werden.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden anhand
der
Zeichnung Ausführungsbeispiele beschrieben.
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In Fig. 1 ist eine Transporteinrichtung nach der Erfindung in einem
Querschnitt zu sehen. Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht bei abgenommenem Deckel.
Man erkennt, daß der wesentliche Teil der Transporteinrichtung ein Träger 1 mit
einem T-Profil ist, das aus einem Steg 2 und einem Querflansch 3 besteht. Der Träger
ist aus zwei gleichen Blechschalen 5 und 6 zusammengesetzt, die bei 7 mit einer
Längsnaht zussmmengeschweißt sind. Im Inneren des Trägers 1 sind als Querrippen
8 Bleche mit einem dem Inneren des Trägers 1 angepaßten Schnitt angeordnet, die
an allen Wänden ihm Inneren des Trägers stellenweise angeschweißt sind. Dadurch
erhält der Träger eine große Steifigkeit gegen Verbiegen und Verwinden.
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Auf der Außenseite des Trägers sitzen im Bereich der rechtwinkligen
Auflagen 10, 11 jeweils paarweise vier Schienen 15.
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Die Schienen haben das aus der Figur ersichtliche rechteckige Profil
mit einer T-förmigen Nut 17. Sie sind mit dem Träger 1 verschweißt und sorgen deshalb
für eine erhöhte Festigkeit in Längsrichtung.
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An den Schienen 15 sind mit Schrauben 16 Platten 20 und 21 angeschraubt,
die als winkelgenaue Unterlagen zum Aufnehmen von Brennelementen 18,19 dienen. Der
Winkel zwischen den Platten 20 und 21 ist dem Profil der zu transportierenden Brennelemente
angepaßt. Beim Ausführungebeispiel ist es ein rechter Winkel für die quadratischen
Brennelemente 18, 19.
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An einem über die Schienen überstehenden Lager. 22 bzw. 23 der Platten
20, 21 ist ein Bügel 25 befestigt, mit dem die Brennelemente gegen den Träger 1
gepreßt und damit festgeklemmt werden können. Zu diesem Zweck ist an jedem Schenkel
27 und 28 des Bügels 25 eine mit einem Handrad 29 verstellbare Druckplatte 30 angebracht,
die mit einem Kugelgelenk 31 gelagert ist. Die Druckplatte 30 wird auf die Abstandshalter
der länglichen Brennelemente aufgesetzt. Die Platten' 20, 21
sind
in Längsrichtung verstellbar. Die Schienen 15 sorgen dabei unabhängig von der Lage
der Abstandshalter für eine gleichmäßige Übertragung der Klemmkräfte auf den Träger
1.
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Der Träger 1 ist seinerseitsQmit sogenannten Schwingmetallen 35, d.h.
mit Gummikörpern, die mit Anschlußarmaturen zusammenvulkanisiert sind, in einem
Rahmen 37 befestigt, der in Längsrichtung im wesentlichen von zwei U-Trägern 39
und 40 gebildet wird. Die U-Träger sind mit geeigneten Querschienen 42 zusammengefaßt.
Der Rahmen 37 ist so stabil, daß die beim Transport vorkommenden mechanischen Beanspruchungen
aufgenommen werden, ohne daß der daran elastisch-befestigte biegesteife Träger 1
beschädigt oder die für Brennelemente zulässigen -Beschleunigungen überschritten
werden.
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Zur äußeren Abdeckung ist der Rahmen 37 mit einer den Träger 1 einschließenden
Haube 45 aus abgekantetem Blech abgedeckt.
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Die Haube kann sehr leicht sein, da sie nur einen Berührungsschutz
bildet. Unter Umständen genügt auch eine Haube aus Kunststoff, da die mechanische
Festigkeit, die für den Transport der schlanken und empfindlichen Brennelemente
benötigt wird, beim Ausführungsbeispiel einmal durch den Träger 1 und zum anderen
durch den Rahmen 37 gegeben ist, in dem der Träger 1 mit ,Hilfe der Schwingmetalle
35 elastisch aufgehängt ist.
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In der Fig. 1 erkennt man oberhalb des Steges 2 einen Kasten 60, der
durch zwei Zwischenwände 61. unterteilt ist und drei Reihen von Stäben 62 aus neutronenabsorbierendem
Material enthält.
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Auf dem Kasten sitzt ein Deckel 63. Die Stäbe können zur Verringerung
der Reaktivität in die Jeweils zu transportierenden Brennelemente eingeschoben werden,
und zwar in Steuerstabführungsrohre. Nur beim Beertersand der Transporteinrichtung
werden die zugehörigen Stäbe 62 im Kasten 60 untergebracht.
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Die Fig. 2 zeigt, daß der Träger mit einer großen Anzahl von Bügeln
25 versehen werden kann. Dadurch erhält man eine sichere
Festlegung
der Brennelemente, ohne daß im einzelnen große Kräfte ausgeübt werden müssen. Die
Bügel 25 sind mit Hilfe der Schienen 15 so verstellbar, daß man sie allen vorkommenden
Brennelementausführungen anpassen kann. Für eine Anpassungsmöglichkeit in Längsrichtung
sorgen zwei Endplatten 47 und 48, die ebenso wie die Winkel 20, 21 an den Schienen
15 verstellbar befestigt sind.
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In den Fig. 3a bis 3c ist in drei zueinander senkrechten Ansichten
eine Ausführungsform des T-förmigen Trägers dargestellt, bei der die Querrippen
8, wie deutlich zu sehen ist, rechtwinklig zur Längsachse des T-Trägers verlaufen,
Die Kontur der Querrippen 8 stimmt mit dem Querschnitt des Querträgers überein,
so daß eine umlaufende Schweißnaht 50 der in den Träger eingeschweißten Querrippen
möglich ist.
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Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4a bis 4c sind die Querrippen
8 abwechselnd gegensinnig gegenüber der Längsachse des T-Trägers geneigt. Die Neigung
ist so gewählt, daß sich benachbarte Querrippen berühren. Die Berührungsstellen
52, 53, 54 uew. liegen jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der Außenwand des T-Trägers.
Dort sind die Querrippen 8 miteinander und mit dem Träger selbst verschweißt.
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Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5a bis 5c sind zwei symmetrisch
schräg angeordnete Querrippenreihen vorgesehen, so daß eine in Kreuzform verlaufende
innere Versteifung gegeben ist. Die gegenüberliegenden Stellen 55 und 56, in denen
sich benachbarte Querrippen 8 im Bereich der Außenkontur des T-Trägers treffen,
sind zusätzlich durch eine Querrippe 8' verbunden, die senkrecht zur Längsachse
verläuft. Außerdem sind die Querrippen an den in der Mitte des T-Trägers liegenden
Schnittstellen bei 57 miteinander verschweißt. Man erhält dadurch eine besonders
stabile Konstruktion.
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Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6a bis 6c sind die
Querrippen
8 ebenfalls schräg angeordnet. Die Neigung erfolgt jedoch gegenüber der Vertikalen,
so daß eine Dachform entsteht. Auch hier sind die Querrippen 8 an ihren gesamten
Außenrand mit dem T-Träger verschweißt.
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Es sind auch andere Formen oder Mischungen von Querrippen denkbar,
die zusammen mit den Längsschienen für die erforderliche Festigkeit des Trägers
sorgen. Dies gilt besonders für Träger, die im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen
Schweißkonstruktionen als Leichtmetallguß ausgeführt sind.
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Bei einer Hohlprofil-Gitterkonstruktion kann man vorteilhaft drei
quadratische Rohre durch Verstrebungen verbinden, die am freien Ende des Steges
2 und' an den gegenüberliegenden Seiten des Querflansches 3 liegen.
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Eine besonders hohe Festigkeit erhält man, wenn man den Träger 1 allseits
geschlossen als Kastenträger ausführt. Ein solcher Kasten läßt sich auch leicht
mit einem wärmefesten Kunststoff ausschäumen und dadurch zusätzlich versteifen.
Das Ausschäumen kommt aber auch für andere Trägerformen in Frage.
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15 Patentansprüche 6 Figuren