DE2445984C3

DE2445984C3 - Brennelement fur einen Kernreaktor

Info

Publication number: DE2445984C3
Application number: DE2445984A
Authority: DE
Inventors: Robert 8521 Uttenreuth Weber
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1974-09-26
Filing date: 1974-09-26
Publication date: 1980-02-07
Also published as: FR2286479B1; SE414680B; DE2445984B2; DE2445984A1; SE7510710L; FR2286479A1; CH586452A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennelement für einen Kernreaktor, das eine Anzahl Brennstäbe und ein diese aufnehmendes ^Prf.nnelementskelett umfaßt, das aus Steuerstabführungsrohren, aus diese verbindenden Abstandshaltern und aus mit den F.ndcn der .Steuerstabführungsrohre verbundenen F.udteilcn /ur Festlegung des Brennelements im Kernreaktor i.^steht.

Solche Brennelemente, die insbesondere für Druckwasserreaktoren aber auch fur gasgekühlte Kernreaktoren eingesetzt werden, sind /um Beispiel aus der DE-AS 15 39 821 und der DEOS 20 54 337 bekannt. Ihre einzelnen Teile werden betriebsmäßig nicht getrennt. Zum Beispiel '.ind für die Verschraubung des Brennelementskelelts vorgesehene Muttern durch eine Verschweißung gesicheri, mit der eine normalerweise unlösbare Verbindung entsteht Das gleiche gilt für die Verbindung /wischen Muttern einer Büchse und eines Schaftes, die /ur Zusammenfassung des Brennelement Skeletts dienen und durch Heftschweißen befestigt sind.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus. die beim Brennelementwechsel anfallenden kontaminierten Massen /u verringern, clic wegen der Slrahlungsgcfahr aufwendig abtransportiert und gelagert werden müssen.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Brennelement dadurch gelost, daß crfindungsgcmäß die Endleilc jeweils aus einer mn den Steucrstabfiihrungs rohren verbundenen Platte und einem mit ihr lösbar verbundenen I-'.ndsiück bestehen, das die f esllcgiing des Brennelementes im Reaktorkern bewirkt. Damit ist es möglich, die Endstücke wiederholt, d. h. nacheinander mit frischen Brcnnsläbcn, zu verwenden und so die bei der Abfuhr verbrauchter Brennelemente /u beseitigen den Mengen an radioaktivem Material zu verringern.

Die Erfindung ist nicht mil deni Wechsel Von Brenrielefflenlkäsleil zu vergleichen, wie sie zum Beispiel in der DB-OS" 15 89 801 und in der Zeitschrift »Nuclear Engineering« VoI, 10(1965), Nr. (09, Seife 226 beschrieben sind. Solche Brennelementkäslen bilden die äußere Begrenzung von Brennelementen füf Siedewasserreaktoren. Sie haben bei einem meist quadratischen BfennelettlenlquefsGhniU liiil einer Kantenlängc im Bereich von 20 cm eine Länge zwischen 3 und 4 m oder sogar mehr. Deshalb werden diese Kästen beim Beladen eines Reaktors mit neuen Brennelementen von den alten Brennelementen abgestreift und ohne Zwischenla- ■\ gerung auf die neuen Brennelemente aufgesetzt.

Bei der Erfindung ist demgegenüber eine Lagerung der lösbar verbundenen Endstücke möglieb, weil die Endstücke wesentlich kleiner sind. Deshalb kann man die Demontage der Endstücke von verbrauchten

in Brennelementen und die Montage an neuen Brennelementen ohne Zeitdruck in den etwa ein Jahr betragenden Betriebszeiten zwischen zwei Brennelementwechseln vorsehen und nicht wie bei den α orstehend genannten Brennelementkästen unmittelbar

r, beim Brennelementwechsel. So werden auch die Ausfallzeiten von Kernkraftwerken, die durch den Brennelementwechsel ganz wesentlich bestimmt werden, mit der Erfindung nicht verlängert.

Das auswechselbare obere Endstück, das als Kopf-

.·.! stück bezeichnet wird, kann auswechselbare Niederhalter umfassen. Damit sind vor allem Federn gemeint, die die Brennstäbe gegen die Strömung des Kühlmittels festlegen, ohne eine Wärmedehnung zu verhindern, die sonst zu Spannungen führen würde. Solche Federn

.··. neigen zu Verschleißerscheinungen, die den wiederholten Einsatz der Kopf«, ojcke beeinträchtigen können.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der unteren Endplatte ein anstelle des für den Einbau im Reaktorkern erforderlichen Fußstückes lösbar befestigter Transportin fuß zugeordnet ist. Mit einem solchen Transportfuß kann das Brennelementsk;lett für den An- oder Abtransport ergänzt werden.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung mit den Fig. 2 bis b

ii einige Ausführungsbeispiele im Vergleich mn einem bekannten Brennelement beschrieben, das in Fig. 1 dargestellt ist. In jedem IaII handelt es sich um Brennelemente fur Druckwasser-,¹ eistungsreaktoren mit einem quadratischen Brcnnstabbündel von /um

r> Beispiel 180. 205 oder 2 3b Brenrstaben. die in einer Seitenansicht (F ι g. I bis 5) und einer Draufsicht (F ι g r>) dargestellt sind

Der Übersichtlichkeit halber sind in den Fig. I bis 5 nur jeweils auf !er rechten und linken Seile ein

ι Brennstab 1 und 2 gc/cichnct. Die Hrcnnslabe 1, 2 werden, wie die anderen auch, mit Hilfe eines Brennelementskeletls 1 zusammengefaßt. Das Brenn elcmcniskclcti 5. d. It. das Brennelement mit Ausnahme der Mrennstabe. besteht .ins /um Beispiel /wan/ig über

.· den lauerst, hnitl des Brennelements verteilten Steuer slabfiihriingsrnhren 4, die mit Hilfe von Abstandshaltern 5 zusammengefaßt sind. An ihren Fndcn sind die Sleuerslabfühningsrohre 4 mit einem I ußlcil 6 und einem Kopfteil 7 versehen. Mit diesen feilen wird d.is

. Brennelement beim I inb.iu in den Ke.iklordruckheh.il ler bekanntlich im sogenannten Kcrngerust festgelegt Dabei < nlhiill der Kopfteil f> .ils Niederhalter 8 bezen hnele I ederanordniingcn. damit sieh die Brenn stäbe 1, 2 bei ihrer betriebsmäßigen I rwarmung um

«ι mehrere löö° ausdehnen können, ohne daü unzulässige mcchanischeSpannungen entstehen können.

Bei der Erfindung ist das Brcnivelcmenlskelett 3 nunmehr mit einer Kopfplatte io und/oder einer Fußplatte H Versehen, mit der die Brennstäbc I, 2

irr während des Transports abgedeckt und geschützt sind. Statt der in F i g, 2 gezeigten Fußplatte i I kann das neue Üfennclenieniskeleti 3 «ach Fig.3 auch einen Transportfuß 12 umfassen. Dieser wird in sauberer Form für

das sogenannte Trockenlager vorgesehen. Für Manipulationen im Brennelementbecken kann der Transportruß 12 gegen einen weitgehend oder vollständig gleiche Hilfsfuß 13 ausgetauscht werden, der kontaminiert ist (Fig.4). Hierdurch wird berücksichtigt, daß es in dem strahlentechnisch gesicherten Bereich des Reaktorgebäudes auch noch außerhalb des Reaktordruckbehälters zu einer Kontammierung kommen kann, die dem mit der Erfindung bezweckten unbehinderten Transport ohne Notwendigkeit einer strahlungstechnisch gesicherten Endlagerung im Wege steht

Für den Einsatz im Kernreaktor wird das neue Brennelement mit Kopf- und/oder Fußstücken 6', T verbrauchter Brennelemente komplettiert, wie F i g. 5 zeigt. Ein solches Fußstück 6' wird gegebenenfalls nach dem Abbau vom Transportfuß 12 oder Hilfsfuß 13 an die Fußplatte ti angeschraubt. Gleichzeitig kann auch ein Kopfstück 7' an die Kopfplatte 10 angeschraubt werden. Dabei kann das Kopfstück T auch auswechselbare Niederhalter 8' aufweisen, da die Federn der Niederhalter unter Neutronenbestrahlung ihre Federeif :nschaften verlieren und deshalb nicht so lange wie die Kopfstücke wiederholt verwendet werden können. Die Verbindung zwischen den Kopf- und Fußplatten 10, 11 und den Kopf- und FußstPcken 7', 6' erfolgt durch Schrauben 15, wie der Querschnitt nach F i g. 6 zeigt.

Das Brennelement nach Fig.5 entspricht in der Funktionstüchtigkeit im Reaktor dem nach Fig. I. Durch die Kopf- und Fußplatten 10, Il ist jedoch die Möglichkeit des Transports ohne die kontaminierten Kopf- und Fußstücke 6', T gegeben. Diese Teile können also von verbrauchten Brennelementen abgebaut und zur Komplettierung neuer Brennelemente an diese angebaut werden. Hierbei ist wegen des relativ kleinen Volumens auch eine Zwischenlagerung etwa im Brennelementbecken möglich. Das Umrüsten kann daher unabhängig vom Brennelementwechsel vorgenommen werden. Da die Kopf- und Fußstücke 6', 7' den strahlungstechnisch gesicherten Bereich des Reaktorgebäudes nicht verlassen, ist es nicht nötig, diese Teile strahlungstechnisch einwandfrei zu transportieren und in einer Endlagerung, zum Beispiel eincsn Salzbergwerk, mit großem Aufwand zu deponieren.

I Iicr/.u 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennelement für einen Kernreaktor, das eine Anzahl Brennstäbe und ein diese aufnehmendes Brennelementskelett umfaßt, das aus Steuerstabführungsrohren, aus diese verbindenden Abstandshaltern und aus mit den Enden der Steuerstabführungsrohre verbundenen Endteilen zur Festlegung des Brennelements im Kernreaktor besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Endteile (6, 7) jeweils aus einer mit den Steuerstabführungsrohren (4) verbundenen Platte (10,11) und einem mit ihr lösbar verbundenen Endstück (6', 7') bestehen, das die Festlegung des Brennelements im Reaktorkern bewirkt.

2. Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Endstück (Kopfstück 7') auswechselbare Niederhalter (8') umfaßt.

3. Brennelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der unteren Endplatte (Fußplatte 11) ein anstelle des für den Einbau im Reaktorkern erforderlichen Fußstückes (6') lösbar befestigter Transportfuß(12)zugeordnet ist.