DE2543626B2 - Rohrförmiges Bauteil zwischen Brennelementen von Siedewasserreaktoren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein rohrförmiges Bauteil zur Aufnahme von Kernflußmeßsonden oder Neutronenquellen, das sich zwischen den Kanten von in einem quadratischen Gitter angeordneten und mit einem quadratischen Hüllrohr versehenen Brennelementen eines Siedewasserkernreaktors befindet. 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 stabförmi- -to gen Bauteile, in denen Kernflußmeßsonden oder auch Neutronenquellen untergebracht sein können, wie sie z. B. in der »Technischen Rundschau« Nr. 21 (22.5.1970) auf den Seiten, 21,23 und 53 beschrieben sind. Durch die Strömung des Kühlmittels werden aber Schwingungen dieser rohrförmigen Bauteile hervorgerufen, die zur Beschädigung der benachbarten Brennelementhüllrohre führen können. Solche Beschädigungen können dabei vorzeitige Abschaltungen der gesamten Kernreaktoranlage zur Folge haben, ganz abgesehen davon, daß die so Brennelementhüllrohre, die normalerweise keinem Verschleiß unterworfen sind, nicht mehr für weitere Brennelementbestückungen 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.

Die Lösung dieses Problems besteht erfindungsgemäß darin, daß auf das Bauteil in axialen Abständen so hülsenartige, mit Exzentern versehene Abstandshalter aufgeschoben sind, die das Bauteil mit Hilfe der Exzenter in axialer Richtung aufeinanderfolgend jeweils an wengistens einem anderen der vier benachbarten Brennelemente abstützen. Die Abstandshalter sind also so angeordnet, daß sie sich in axialer Richtung abwechselnd an den benachbarten Brennelementhüllrohren abstützen. Damit wird erreicht, daß eine Schwingungserregung oder ein Flattern der stabförmigen Bauteile im Kühlmittelstrom nicht mehr möglich ist.

Eine Änderung der Konstruktion der stabförmigen Bauteile selbst ist nicht notwendig. Zur Montage werden die Abstandshalter 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 Ausführungsbeispiel verwiesen, das in den F i g. 1 bis 5 näher dargestellt ist.

Die F i g. 1 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch den Kernbereich eines Siedewasserreaktors, die F i g. 2 einen Querschnitt durch eine Kernzelle und die F i g. 3 die perspektivische aufgeschnittene Ansicht einer solchen Kernzelle mit einem rohrförmigen Bauteil, das mit Abstandshaltern ausgerüstet ist. Die F i g. 4 zeigt im Querschnitt die Lage eines stabförmigen Bauteiles mit Abstandshalter zwischen vier Brennelementecken und die Fig.5 eine perspektivische Ansicht eines solchen Abstandshalters.

F i g. 1 zeigt innerhalb des Reaktordruckbehälters 1 den Kernmantel 2, der den Bereich des eigentlichen Reaktorkernes mit den Brennelementen 23 umgibt. Die Brennelemente sitzen auf dem Kopfstück der Steuerstabführungsrohre 5, die im unteren Kerngitter 21 positioniert sind, und werden im obren 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 Neutronenquellen 6. Außerdem bewegen sich, wie bereits erwähnt, in den Zwischenräumen die Steuerstäbe 24, 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, wie sie in F i g. 2 im Querschnitt dargestellt ist. Zwischen den einzelnen Brennelementen 23, die von einem Hüllrohr 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 Fig.3 ist die Lage dieser stabförmigen Bauteile zwischen den Brennelementen zu sehen. Auf die rohrförmigen Bauteile sind dabei die Abstandshalter 7 aufgeschoben, die sich abwechselnd mit ihren Exzentern an den benachbarten Brennelementen abstützen. Durch diese 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 Brennelementhüllrohren 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 Ausfüh-

rungsform der Abstandshalterhülsen ist in den F i g. 4 und 5 dargestellt

Fig.4 zeigt im Querschnitt die einander gegenüberstehenden Ecken der Brennelementhüllrohre 4 und ein stabförmiges Bauteil 3 sowie eine rufgeschobene Abstandshalterhülse 7. Diese berührt mit ihrem Exzenter gleichzeitig zwei Brennelemente. Die nähere Ausbildung dieses Exzenters ist aus der F i g. 5 zu ersehen. Die Abstandshalterhülse besteht hier zunächst aus dem rohrförmigen Teil 71, das an beiden Enden mit Schlitzen 72 versehen ist, und aus dem Exzenterteil 73, das in der axialen Richtung mit Abschrägungen 74 versehen ist Diese Abschrägungen erleichtern das Einführen der Brennelemente 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.

Um eine Vorstellung von der räumlichen Größe dieser Teile zu geben, sei erwähnt, daß bei ausgeführten Abstandshalters 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 selbstverständlieh von den jeweiligen räumlichen Verhältnissen im Reaktorkern ab.

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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Rohrförmiges Bauteil zur Aufnahme von Kernllußmeßsonden oder Neutronenquellen, das sich zwischen den Kanten von in einem quadratisehen Gitter angeordneten und mit einem quadratischen Hüllrohr versehenen Brennelementen eines Siedewasserkernreaktors befindet, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Bauteil (3) in axialen Abständen hülsenartige, mit Exzentern versehene Abstandshalter (7) aufgeschoben sind, die das Bauteil mit Hilfe der Exzenter (73) in axialer Richtung aufeinanderfolgend jeweils an wenigstens einem anderen der vier benachbarten Brennelemente (23) abstützen. is

2. Rohrförmiges Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Exzenter (73) eine entsprechende Wandstärkeverdickung der Abstandchalterhülse (7) vorgesehen ist, die nach beiden axialen Richtungen geringer (74) wird.

3. Rohrförmiges Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalterhülse (7) eine größere axiale Ausdehnung als der zugehörige Exzenter (73) aufweist und außerhalb des Exzenterbereiches geschlitzt (72) ist