DE2543626A1

DE2543626A1 - Stabfoermige bauteile zwischen brennelementen von siedewasserreaktoren

Info

Publication number: DE2543626A1
Application number: DE19752543626
Authority: DE
Inventors: Jong-Dok Dipl Ing Kim
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1975-09-30
Filing date: 1975-09-30
Publication date: 1977-03-31
Also published as: US4067772A; JPS5243096A; JPS5925476B2; DE2543626B2; DE2543626C3

Description

KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, ^ 9. SEP. 19/5

* Hammerbacher Str. 12 υ.

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Stabförmige Bauteile zwischen Brennelementen von Siedewasserreaktoren

Die vorliegende Erfindung betrifft stabförmige Bauteile, wie Kernflußmeßrohre oder Tragrohre für Neutronenquelle^ die zwischen den Ecken der ummantelten, vorzugsweise quadratischen Brennelemente von vier benachbarten Kernzellen von Siedewasserreaktoren angeordnet sind. Die zwischen den Brennelementen verbleibenden spaltförmigen Räume, die auch den Bewegungsraum für kreuzförmige Regelstäbe darstellen, werden vom nichtsiedenden Kühlwasser durchströmt. Diese Strömung dient unter anderem zur Kühlung der stabförmigen Bauteile, in denen Kernflußmeßeinrichtungen oder auch Neutronenquellen untergebracht sein können. Durch die Strömung des Kühlmittels werden aber Schwingungen dieser rohrförmigen Bauteile hervorgerufen, die zur Beschädigung der benachbarten Brennelementmäntel führen können. Solche Beschädigungen können dabei vorzeitige Abschaltungen der gesamten Kernreaktoranlage zur Folge haben, ganz abgesehen davon, daß die Brennelementmäntel, die normalerweise keinem Verschleiß unterworfen sind, nicht mehr für weitere Brennelement be stückungen einer Reaktoranlage - wie an sich vorgesehen - verwendet werden können. Es stellte sich daher die Aufgabe, die Schwingungen der stabförmigen Bauteile möglichst zu beseitigen und somit Beschädigungen der Brennelementmäntel von vornherein zu vermeiden. Dies

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allein durch eine "besondere Führung der Kühlmittelströmung zu erreichen, ist außerordentlich schwierig, so daß nach anderen konstruktiven Möglichkeiten gesucht werden mußte.

Eine Lösung dieses Problems besteht erfindungsgemäß darin, daß auf die Bauteile in axialen Abständen hülsenartige Abstandshalter aufgeschoben sind, die sich mit Hilfe eines Exzenters jeweils nacheinander an wenigstens einem anderen Brennelement der Kernzelle abstützen. Die Abstandshalter sind also so angeordnet, daß sie sich in axialer Richtung abwechselnd an den benachbarten Brennelementmanteln abstützen. Damit wird eine Verstimmung der dynamischen Eigenschaften der stabförmigen Bauteile erreicht, so daß eine Schwingungserregung oder ein Flattern im Kühlmittelstrom nicht mehr möglich ist.

Eine Änderung der Konstruktion der stabförmigen Bauteile selbst ist nicht notwendig. Die Montage der Abstandshalter ist denkbar einfach. Sie werden auf die Bauteile aufgeschoben,und durch einen federnden Klemmsitz, der zusätzlich durch eine Heftschweißung ergänzt werden kann, ist ihre Lage am Bauteil zuverlässig gesichert. Ein drehorientiertes Einsetzen der stabförmigen Bauteile ist nicht erforderlich, da durch die breite Form der Exzenter stets wenigstens eine Anlage an einem Brennelement je Abstandshalter gewährleistet ist.

Zur näheren Erläuterung dieser Erfindung sei nun auf ein mögliches Ausführungsbeispiel verwiesen, das in den Fig. 1 bis 5 näher dargestellt ist.

Die Fig. 1 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch den Kernbereich eines Siedewasserreaktors, die Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch eine Kernzelle und die Fig. 3 die perspek-■tivische aufgeschnittene Ansicht einer solchen Kernzelle mit einem rohrförmigen Bauteil, das mit Abstandshaltern nach dieser Erfindung ausgerüstet ist. Die Fig. 4 zeigt im Querschnitt die Lage

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eines stabförmigen Bauteiles mit Abstandshalter zwischen vier Brennelementecken und die Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines solchen Abstandshalters.

Hg. 1 zeigt innerhalb des Reaktordruckbehälters 1 den Kernmantel 2, der den Bereich des eigentlichen Reaktorkernes, nämlich der Brennelemente 23, umgibt. Die Brennelemente sitzen auf dem Kopfstück der Steuerstabführungsrohre 5, die im unteren Kerngitter 21 positioniert sind, und werden im oberen Kerngitter 22 geführt. Sie werden von unten nach oben vom Kühlmittel durchströmt, das dabei verdampft. In den Zwischenräumen zwischen diesen Brennelementen 23 erstrecken sich an bestimmten Punkten die rohrförmigen Bauteile, wie z.B. Kernflußmeßrohre 3 und JTeutronenquellen 6. Außerdem bewegen sich, wie bereits erwähnt, in den Zwischenräumen die Steuerstäbe 23, die von den nicht dargestellten Steuerstabantrieben unterhalb des Reaktordruckbehälters über die Steuerstabführungsrohre 5 in den Reaktorkern hinein bewegbar sind.

Je vier der Brennelemente 23 bilden eine sogenannte Kernzelle 25, wie sie in Fig. 2 im Querschnitt schematisch dargestellt ist. Zwischen den einzelnen Brennelementen 23, die von einem Mantel 4 umgeben sind, verbleiben spaltförmige Räume 41, in denen sich ein kreuzförmiger Regelstab 24 bewegen kann. An bestimmten Eckpunkten sind in diesen Räumen 41 auch die rohrförmigen Bauteile 3 untergebracht, deren Schwingungen in der Kühlmittelströmung in den Räumen 41 verhindert werden soll.

In der perspektivischen Ansicht der Pig. 3 ist die lage dieser stabförmigen Bauteile zwischen den Brennelementkästen 4 zu sehen. Auf den stabförmigen Bauteilen sind dabei die Abstandshalter 7 aufgeschoben, die sich abwechselnd mit ihren Exzentern an den benachbarten Brennelementmänteln 4 abstützen. Durch diese

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Abstützung wird die Eigenfrequenz dieser Bauteile so verschoben, daß keine Schwingungserregung durch die Kühlmittelströmung mehr stattfinden kann. Damit werden auch Beschädigungen der Anlagestellen der Abstandshalter an den Brennelementkästen 4 verhindert, so daß diese nach dem Abbrand des Kernbrennstoffes für die nächsten neuen Brennelemente weiter verwendet werden können. Die Befestigung dieser Abstandshalterhülsen 7 erfolgt zunächst durch Reibungsschluß und kann, wie bereits erwähnt, durch einen Schweißpunkt gesichert werden. Eine mögliche Ausführungsform desselben ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt.

Pig. 4 zeigt im Querschnitt die einander gegenüberstehenden Ecken der Brennelementkästen 4 und ein stabförmiges Bauteil 3 sowie eine aufgeschobene Abstandshalterhülse 7. Diese berührt mit ihrem Exzenter gleichzeitig zwei Brennelementkästen 4. Die nähere Ausbildung dieses Exzenters ist aus der Fig. 5 zu ersehen. Die Abstandshalterhülse besteht hier zunächst aus dem rohrförmigen !Peil 71, das an beiden Enden mit Schlitzen 72 versehen ist, und dem Exzenterteil 73, das in axialen Richtungen mit Abschrägungen 74 versehen ist. Diese Abschrägungen erleichtern das Einführen der Brennelementbündel beim Beladen des Reaktors sowie die Strömung des Kühlmittels. Der Strömungsdruck desselben ist daher für die Beanspruchung des Bauteiles 3 praktisch zu vernachlässigen.

Die in Fig. 5 gezeigte Anordnung der Schlitze 72 kann selbstverständlich auch anders gewählt werden, so kann z.B. der eine Schlitz sich über die gesamte Länge des Abstandshalters erstrecken. Wichtig ist lediglich, daß dadurch dieses Bauteil eine gewisse Federung erhält, womit die Befestigung am Einsatzort erleichtert wird. Unabhängig von der Befestigungsart der Abstandshalterhülse aber ist es wesentlich, daß der Exzenter 73 eine solche Breite aufweist, daß er in jeder radialen lage dem Eck wenigstens eines Brennelementmantels gegenübersteht bzw. an diesem anliegt.

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Um eine Vorstellung von der räumlichen Größe dieser Teile zu geben, sei erwähnt, daß "bei ausgeführten Abstandshaltern der Durchmesser des stabförmigen Bauteiles 3 etwa 19 mm betrug. Die Wandstärke des rohrförmigen Teiles der Abstandshalterhülse betrug dabei etwa 1 mm, die Schlitzbreite desgleichen. Die Gesamtlänge betrug 60 mm, die Länge des geschlitzten Teiles jeweils 10 mm. Die Exzentrizität 73 betrug dabei etwa 2 mm. Diese Maßangaben hängen selbstverständlich von den jeweiligen räumlichen Verhältnissen im Reaktorkern ab und stellen daher keine Einschränkung für die Form des Abstandshalters dar.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß die Abstände der einzelnen Abstandshalterhülsen 7 von Material und Dimensionierung und somit vom Eigenschwingungsverhalten des stabförmigen Bauteiles 3 abhängen und am besten im eingesetzten Zustand hinsichtlich ihrer Dämpfungswirkung ermittelt werden.

3 Patentansprüche
5 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

/i./Stabförmige Bauteile, wie Kernflußmeßrohre oder Tragrohre für Neutronenquellen, die zwischen den Ecken der ummantelten, vorzugsweise quadratischen Brennelemente von vier benachbarten Kernzellen von Siedewasserkernreaktoren angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,daß auf diese Bauteile (3) in axialen Abständen hülsenartige Abstandshalter (7) aufgeschoben sind, die sich mit Hilfe eines Exzenters (73) jeweils nacheinander an wenigstens einem anderen Brennelement (23) der Kernzellen (25) abstützen.
2. Stabförmige Bauteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Exzenter (73) eine entsprechende Wandstärkeverdickung der Abstandshalterhülse (7) vorgesehen ist, die nach beiden axialen Richtungen abgeschrägt (74) ist.
3. Stabförmige Bauteile nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalterhülse (7) außerhalb des Exzenterbereiches (73) geschlitzt (72) ist.

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