DE2257000B2 - Rostkonstruktion für ein Reaktor-Brennelement - Google Patents
Rostkonstruktion für ein Reaktor-BrennelementInfo
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Description
40
Die Erfindung betrifft eine Rostkonstruktion für ein Kernreaktor-Brennelement, die aus einem Streifen von
etwa gleichmäßiger Breite besteht, der die Rostkonstruktion umgrenzt und der mit Anschlägen versehen
ist, die zur Zellenkonstruktion vorstehen. Dabei ist eine erste Anzahl von im allgemeinen parallelen, flachen
Rostplatten vorgesehen, von denen jede Querenden aufweist, die an den Streifen anstoßen, wobei eine
/weite Anzahl von Rostplatten angeordnet ist. die ebenfalls an den Streifen anstoßen. Dabei schließt die
zweite Anzahl von Platten mit der crsicn Anzahl von
Platten einen Winkel im.
Um den Transport, den Ein- und den Ausbau der Brenrisläbe zu erleichtern und um die Stabilität des
Reakiorkerns zu erhöhen, werden die Brennstäbe in Baugruppen zusammengefaßt, die Brennelemente genannt
werden. Ein typisches Brennelement für einen Leistungsreaktor kann etwa mehr als zweihundert derartiger
einzelner Brennstäbe aufweisen.
In einem zusammengebauten Brennelement sind die
Brennstäbe gewöhnlich voneinander gelrennt, um Räume
für den Kühlmilteldurchfluß zu schaffen, damit die in dem Kern erzeugte Wärme abgeführt wird. Im Querschnitt
gesehen ist im übrigen eine solche Brennstabanordnung im allgemeinen quadratisch.
Es ist bekannt, die einzelenen Stäbe in ihrer Lage zueinander durch zellenförmige Rostkonstruktionen zu
halten, die aus verschränkten Platten gebildet werden.
Perartige Roste sind voneinander in Abstünden über
die Unge der Brennstöbe angeordnet, leder dieser
Brennstiibe in der Re'he ist in entsprechenden Zellen
innerhalb eines jeden der Roste angeordnet und innerhalb
der Zellen werden die betreffenden Brennsiäbe durch zungenartige Anschläge gehalten oder erfaßt, die
aus den den Rost bildenden Platten herausragen und gpgen die jeweiligen Brennstabflächen drücken (deutsches
Gebrauchsmuster 6 803 282: britische Patentschrift 1 204 657 und USA.-Palemsehrift 3 395 077).
Derartige Roste mit zungenartigen Vorsprüngen weisen den Nachteil auf, daß sie Druckverlusie im
Kühlmittel verursachen und außerdem hinderlich beim Ein- und Ausbau der Brennelemente sind. Obwohl somit
derartige Zungen eine nützliche Funktion erfüllen, neigen sie dennoch dazu, den Strömungsweg zu versperren
und dadurch die Kühlmilteldruckverluste zu erhöhen.
Diese Zungen üben auch einen negativen Einfluß auf die Neutronenbilanz innerhalb des Reukiurkernes aus.
In diesem Zusammenhang sollte darauf hingewiesen werden, daß fast alle nichtspaltbaren Materialien innerhalb
eines Reaktorkernes da/u neigen, als »Gigte« zu wirken, die Neutronen aufnehmen, ohne eine entsprechende
Generation von Neutronen für die Aufrechierhaltung des Spaltprozesses zu erzeugen. Somit erhöhen
die Zungen diese störenden Neutronenverluste innerhalb des Reaktois und vermindern dadurch die »Standzeit«
des Reaktorkernes.
Es ist zwar wünschenswert, diese Verluste zu vermindern,
aber dem steht die Notwendigkeit gegenüber, ein reibungsloses Einsetzen der Brennelemente in den
Reaktorbehäller bzw. ein reibungsloses Herausnehmen der Brennelemente aus dem Reaktorbehäiter zu gewährleisten.
Diese Notwendigkeit wird weiter dadurch unterstrichen, daß beim Herausnehmen die einzelnen
Brennelemente wahrscheinlich durch fernbetätigte Werkzeuge auf Grund der gefährlich hohen Radioaktivitätspegel
gehandhabt werden müssen. Wenn z. B. zwei radioaktive Brennelemente sich während des Herausnehmcns
aus dem Core verschränken sollten, dann kann das Problem, diese Brennelemente voneinander
zu !rennen, um das Herausnehmen durch eine Art von Fernbetätigung abzuschließen, zeitraubend, kostenaufwendig
und eventuell gefährlich sein.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rostkonstruktion für Brennelemente zu
schaffen, die die Nachteile der bisher bekannten Konstruktionen
ausschließt und die den Reaktorkern-Zusammenbau unterstützt und die Kühlmittel-Druckvnrlustc
sowie einen störenden Neutroneneinfang vermindert.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Rosikonstruktion erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
sowohl die erste Anzahl als auch die zweite Anzahl von
Rostplalten eine größere Breite als der Streifen aufweist,
daß die an den Streifen anstoßenden Kanten der einen Winkel miteinander einschließenden Platten abgeschrägte
Flächen aufweisen, die die Breite der Rostplatten an die Breite des Streifens anpassen und daß
die abgeschrägten Flächen in Richtung auf die Zelleirkonstruklion zu und von dem Streifen wcgverlatifen.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung umfassen die abgeschrägten Flächen weiterhin Schrägen, die in
Richtung auf die Zellenkonslruklion mit einer Distanz verlaufen, die etwa gleich dem nach innen gerichteten
Vorsprung der Anschläge ist.
In der Praxis hat es sich als zweckmäßig erwiesen,
chill der Streifen eine im ungemeinen rechtwinklige Konstruktion umfaßt, welche die !,ich verschränkenden
Pinnen umgibt und ausgebildete V-Iormige Eckenkanten
aufweist.
Durch die Erfindung wird der Vorteil erzieh, dall mit
den konstruktiven Merkmalen der Erfindung scharfe Kanten ausgeschlossen werden, die dazu neigen, benachbarte
Brennelemente miteinander zu verschränken. Pie schragen Teile und V-förmigen Schlitze bilden
Auflagerflüchen. die eine nockenartige Wirkung haben,
.so daß Jie Brennelemente veranlaßt werden, relativ
zueinander zu gleiten, ohne das störende, den Kühlmiticlfluß
hemmende Materialien eingeführt werden.
Im einzelnen haben gegenüberliegende Seiten der Teile vorzugsweise in Längsrichtung verlaufende Fladien,
die in Längs- und Senkrechtkanten enden. Eine der Längskanten wird von im gleichen Abstand angeordneten
Schlitzen durchschnitten, die mit einzelnen paddelförmigen Aussparungen im mittleren Teil des
Streifens verbinden. Um die Anschläge /u bilden, wer- ao den Aus/ackungen, die gegenüber der Ebene des Streifens
vorstehen, ebenfalls in den Langsamen und im
minieren Teil des Streifens etwa in de- Mitte zwischen den Aussparungen gebildet.
Kin besonders neuartiges Merkmal dieses Teils ist as
durch die Art und Weise gekennzeichnet, in der die Kanten an den Ecken der Platte verbunden werden.
Schrage Flächen verbinden jedes benachbarte Paar Langs- und Senkrechtkanten, wobei die schragen Flächen
so schneiden, daß sie stumpfe Winkel mit den ein-/einen Kanten bilden. Somit ist jede Rosiplatte mit
Nockenflächen oder schiefen Ebenen ausgerüstet, die da/u neigen, benachbarte Brennelemente daran zu hindern,
sich bei der Relativbewegung innerhalb des Reaktorkcrncs zu verblocken.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden naher beschrieben.
Es zeigt
F i g. I eine Vorderansicht einer typischen Rostkonstruktion
F i g. 2 eine Vorderansicht einer Ecke der in F i g. ι dargestellten Rostkonstruktion.
F' i g. 3 eine Vorderansicht von Teilen zweier Brennelemente und
Fig.4 eine Vorderansicht einer Rostplatte zur Verwendung
bei der in F" i g. I dargestellten Ausfuhrtingsform der Erfindung
Zu einem vollständigen Verständnis der Erfindung wird auf F i g. 1 verwiesen, die eine typische Rostkonstruktion
10 zeigt. Der Rost 10 besteht aus einer Gruope im gleichen Abstand angeordneter paralleler Rostteile
oder -platten. In der Ebene der Zeichnung ist jedoch
nur eine Rostplattc 11 dargestellt.
Fast gleiche Platten 12, 13, 14 und 15 sind senkrecht
zur Ebene der Platte 11 angeordnet. Alle Platten in der
Rosikonstruktion 10 haben wechselseitig in Eingriff stehende Schlitze (in F i g. I nicht dargestellt), durch die
die ineinandergreifenden Teile miteinander verschränkt werden können, um dadurch eine Reihe von
Zellen zu bilden.
Anschläge 16 und 17 sind in den Längskanten der Platten vorgesehen. Diese Anschläge erfassen die anliegenden
Flächen der einzelnen Brennstäbe, die innerhalb der Zellen angeordnet sind, wie durch das strichpunktiert
dargestellte Teile eines Brennstabs 18 gezeigt. Anschläge ü sind auch im mittleren Teil einiger
der Rostplatten ausgebildet. Diese mit Anschlägen versehenen Mittelteile sind außerdem wenigstens bei einer
Ausführungsform der Erfindung geringfügig gebogen
oder gekrümmt, um die Tiefe zu vergrößern, mit der jeder dieser Anschläge n.ich innen zur Mitte einer jeweiligen
Zelle vorspringt.
Die Platten Il bis 15 werden an den Schnittstellen
durch Heftschweißen, Löten ad, dgl. verbunden, um eine kräftige und starre Konstruktion zu schaffen.
Erfindungsgemäß werden die Ecken der Rostplattc 11 und der Platten 12 bis 15 durch Abfasen, Stanzen.
Schleifen od. dgl. abgekantet, um Schrägflächen 20, 21, 22 und 23 zu bilden. Die Länge der Neigung, die diese
Flächen kennzeichnet, sollte wenigstens von der äußersten Kante des Brennstabs 18 zu einem Streifen 25 verlaufen,
der den Umfang der Rostkonslruktion begrenzt. Wie nachstehend in größerer Vollständigkeit beschrieben
wird, wirken die Schrägflächen 20,21,22 und 23 als
Nocken oder schiefe Ebenen, die die Relativbewegung von zwei angrenzenden Rosten unterstützen.
Der Streifen 25. der die Rosikonstruktion 10 umgibt,
hat Anschläge — von denen der Anschlag 24 typisch i·.! — die dazu \ erhelfen, dip Außen- oder Umfangsreihen
der Brennstäbe — als Beispiel durch den Brennstab 18 dargestellt — in der Rostkon.iruktion zu haltern. Der
Streifen 25, mit den Endkanten der Rostplatten verbunden, dient auch dazu, die Stabilität der Rostkonstruktion
10 zu erhöhen.
Wie in der Zeichnung dargestellt, ist der Streifen 25 nicht so breit wie die maximale Breite der Platten 11
und 12 bis 15. Die Schrägflächen 20 bis 23 bilden somit Übergangsstücke, die die größere Breite der Rostplatten
an die kleinere Breite des Streifens 25 anpassen.
Weil in dem nicht dargestellten Grundriß die dargestellte
Ausführungsform des Rosts 10 im aligemeinen rechtwinklig ist. bildet der Streifen 25 rechtwinklige Ekken.
Weiterhin werden erfindungsgemäß die Eckenkanten durch schrägliegende Teile 26 abgeschlossen, die
sich an einer F.cksicke treffen 27. Wie in F i g. 2 gezeigt,
treffen sich diese schrägliegembn Teile 26, um im allgemeinen
V-förmige Kanten 30 und 31 _··ι bilden, die auch
als Nocken oder schiefe Ebenen wirken. Im allgemeinen hindern die abgeschrägten V-förmigen Kanten 30
und 31 die Ecken angrenzender Brennelement-Rostkonstruktionen daran, sich miteinander beim Rcaklorkcrn/usammcnbau
oder hei der Neubeschickung /u verblockcn.
Im Betrieb wird ein typisches Brennelement 32. das
in F i g. 3 gezeigt wird, in Richtung des Pfeiles 37 bewegt. Das angrenzende Brennelement 33 ist innerhalb
des nicht dargestellten Reaktorkernes stationär.
Die Außenfläche eines Streifens 34 auf der Rostkonstruktion
für das Brennelement 32 steht in Gleitverbindung mit einrr Seite des Brennstabs 35, der in dem
Brennelement 33 angeordnet ist.
Der B-ennstab 35 neigt dazu, den Streifen 34 in einen
physischen Kontakt mit einem entsprechenden Teil des Streifens 42 auf dem Brennelement 33 zu bringen. Die
Schrägflächen 40 und 40 A. die die Platten kennzeichnen, welche die Rosikonslruktion bilden, erfassen die
anliegenden Teile des gegenüberliegenden rUMs, Die
Schrägform der Flächen 40 und 40 A spricht auf die Bewegung des Brennclements 32 in Richtung des Pfeiles
37 an, indem sie das Element zwingt, von dem Brennsta'j 35 in der durch den Pfeil 44 dargestellten
Richtung abzurücken. Somit wirken die Schrägflächen 40 und 40 A als Nocken oder schiefe Ebenen, die das
Brennelement 32 in die richtige relative Fluchtung bringen, in der die Streifen 34 und 42 anliegen.
Obwohl auf der Zeichnung nicht dargestellt, führt in
einer ähnlichen Weise eine V-förmige Kante 45. die an
der Ecke des Streifens 34 ausgebildet ist, das Brennelement
32 an dem Brennelement 33 vorbei, weil die Kante 45 die Eckkanten der Roste daran hindert, vorübergehend
erfaßt oder miteinander verblockt zu werden.
Hin zusätzliches Merkmal der Erfindung beruht auf der Ausbildung der einzelnen Rostplatten. Gemäß der
Darstellung in F i g. 4 hat z. B. eine im allgemeinen ebene Rastplatte 46 parallele Längskanten 47 und 50. Die
Kante 50 ist in regelmäßigen Abständen durch Schlitze
51 unterbrochen, die in paddclförmigen Aussparungen
52 enden, welche in der Mitte der Platte 46 ausgebildet
sind. Die Schlitze 51 ermöglichen es der Rostplatle 46.
mit anderen in Fig.4 nicht dargestellten Rostplattcn
verschränkt zu werden, die in bezug auf die Zeichnungsebene senkrecht ausgerichtet sind. Diese Verschränkung
ergibt die gewünschte Zellenkonsiruklion. tune vorübergehende Durchbiegung mit Hi'lfe von Spezialschlüsseln
schafft einen genügenden Spielraum, um in Fig.4 nicht dargestellte Brennstäbe durch die Zellenkonstruktion
hindurchzuführen, ohne daß »ic von
den Anschlägen, für die die Anschläge 53 typisch sind,
eingekerbt, abgescheuert oder abgemeißelt werden. Nachdem die Brennstäbe innerhalb der jeweiligen Zellen
untergebracht worden sind, werden die Schlüssel aus der Zellenkonstruktion herausgezogen und die Anschläge
53 erfassen die Stabflächen.
Wie in Fi g. 4 dargestellt, sind die Anschläge 53 in
gebogenen oder gekrümmten Teilen 54 der Platte 46 ausgebildet. Dies ist jedoch ein für die Anwendung der
Erfindung nicht wesentliches Merkmal der Ausfiihrungsform. die in der Zeichnung dargestellt ist. Die Anschlüge
53 können /.. H. auf einer flachen Fläche vorgesehen werden, die nicht gekrümmt worden ist. Im übrigen
können die Anschläge in der Mitte von wenigstens einigen der Platten forlgelassen werden, wie in Verbindung
mil der Platte 14 in F i g. I der Zeichnung gezeigt. Die Platte 4fi endet in zwei parallelen Querkanten 55
und 56. In Übereinstimmung mit einem Merkmal der
Erfindung werden die Längskanten 47 und 50 mit den
ίο angrenzenden Segmenten der Querkanten durch
Schrägfiächcn 57, 60. 61 und 62 verbunden. Diese Schrägflächen bilden stumpfe Winkel mit den entsprechenden
angrenzenden Quer- und Längskanten. Das Verhältnis zwischen diesen Flächen und Kanten ergibt
»5 die schiefen Ebenen oder Nockenflächen, die den
Rcaktorkcrnzusammcn- und auseinanderhält in der Weise erleichtern, wie sie in Verbindung mit F i g. 3 beschrieben
wurde.
Von einem anderen Standpunkt aus sollte die Entfcr-
Von einem anderen Standpunkt aus sollte die Entfcr-
ao nung. um die die Schrägflächen 57 und 60 von der angrenzenden
Querkantc weglaufen können, etwa gleich der Entfernung sein, um die die Anschläge in die ZcI-lenkonstruklion
hineinragen (in Fig.* nicht dargestellt). Diese Entfernung ist typisch durch die Höhe ge-
»5 kennzeichnet, mit der die Anschläge 53 die gekrümmten
Teile 54 der Piaitc 46 überragen. Wenn man diese allgemeine Angabe als Richtschnur nimmt, dann hat
man die Sicherheit, daß keine scharfen Winkel oder Kanten auf der Platte 46 über die Außenreihe der
Brennstäbe in einem gegebenen Brennelement hinausragen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Rostkonstruktion for ein Kernreaktor-Brennelement,
bestehend aus einem Streifen von etwa gleichmäßiger Breite, der die Restkonstrukiion umgrenzt
und mit Anschlägen, die zur Zellenkonsiruktion
vorstehen, versehen ist, wobei eine erste Anzahl von allgemeinen parallelen, flachen Rosiplatten
vorgesehen ist, von denen jede Querenden auf- xo weist, die an den Streifen anstoßen, wobei eine
zweite Anzahl von Rostplatten angeordnet ist, die ebenfalls an den Streifen anstoßen und wobei die
zweite Anzahl von Platten mit der ersten Anzahl von Platten einen Winkel einschließt, dadurch ts
gekennzeichnet, daß sowohl die erste Anzahl
(11) als auch die zweite Anzahl (12 bis 15) von Rostplatten
eine größere Breite als der Streifen (25) aufweist, daß die an den Streifen (25) anstoßenden
Kanten der einen Winkel miteinander einschließen- a°
den Platten abgeschrägte Flächen (20 bis 23) aufweisen, die die Breite der Rostplatten an die Breite
des Streifens (25) anpassen und daß die abgeschrägten Flächen in Richtung auf die Zellenkonstruktion
/u und weg von dem Streifen (25) verlaufen.
2. Rostkonstruktion nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschrägten Flächen (20
bis 23) weiterhin Schrägen umfassen, die in Richtung auf die Zellenkonstruktion mit einer Distanz
verlaufen, die etwa gleich dem nach innen geriehte- 3" ten Vorsprung der Anschläge ist.
3. Rostkonstruktion nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß de1 Streif-.n (25) eine im allgemeinen
rechtwinklige Konstruktion umfaßt, welche die sich verschränkenden Platlsn umgibt und ausgebildete
V-förmige Eckenkanten (30.31) aufweist.
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
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