DE2656441A1 - Distanzpflaster zur abstuetzung hexagonaler brennelementkaesten - Google Patents
Distanzpflaster zur abstuetzung hexagonaler brennelementkaestenInfo
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Description
GESELLSCHAFT FÜR Karlsruhe, den 24. 11. 1976
KERNFORSCHUNG MBH 0 PLA 7670 Sdt/jd
Distanzpflaster zur Abstüzung hexagonaler Brennelementkäaten.
Die Erfindung betrifft ein Distanzpflaster zur Abstützung hexagonaler
Brennelementkäeten eines schnellen, natriumgekühlten Brutreaktors gegeneinander.
Im Kern natriumgekühlter schneller Brutreaktoren werden jeweils einige
hundert Brennelemente mit hexagonaler Grundform als dichte Packung
verspannt. Die Verspannung erfolgt im allgemeinen durch mehrere Spannringe aus z. B. ferritischem Stahl unterhalb und oberhalb der Brennstoffzone.
In diesen beiden Ebenen werden alle Brennelemente durch sogenannte Distanzpflaster gegeneinander abgestützt.
•09820/001S
Um die beim Brennelementwechsel erforderlichen Zug-und Schubkräfte
in Grenzen zu halten, darf es an den Kontaktstellen zwischen den Distanzplatten während des Betriebes nicht zu einer Selbstverschweißung kommen.
Für den angenommenen Fall des radialen Versatzes eines oder mehrerer
Elemente, z.B. in Richtung einer Brennelementkaetenecke, durch Ausbiegung
infolge asymmetrischer Temperaturveränderungen wirkt dieses als stumpfer Keil. Hierbei müssen die beiden die Keilflanken berührenden
Kästen die Möglichkeit zu einer reversiblen seitlichen Ausweichbewegung haben. Dies ist aber nur dann der Fall, wenn die Reibkräfte an den
Kontaktflächen einen bestimmten Wert nicht überschreiten, d. h. wenn
in keinem Fall Selbsthemmung auftritt.
Es ist bekannt, zu diesem Zweck zur Abstützung der Brennelemente untereinander
in verschiedenen Ebenen Kugel- Rollen- oder Nadellager vorzusehen, was ein sehr kostspieliges Herstellungsverfahren bedingt. Solche
Wälz- oder Kugellager haben sich auch im flüssigen Natrium nicht bewährt, da es an den für sie spezifischen Kontaktstellen zu hohen Pressungen kommt
und damit ein adhäsiver Verschleiß nicht ausgeschlossen werden kann.
Weiterhin sind sogenannte Pflaster bekannt, deren Werkstoff spezifischer
Reibkoeffizient unter 0, 5 liegt und die in den beiden Stutzebenen als Distanzplatten
angeordnet sind. Diese werden jedoch aus einem homogenen Werkstoff an allen sechs Seiten als Flanken- oder Eckpflaster ausgeführt. Für
solche Pflaster wurde in Versuchen ein Werkstoff ermittelt, dessen Verschleiß- und Reibverhalten die gestellten Bedingungen erfüllt. Der Cobaltanteil
dieses Werkstoffes liegt jedoch mit rund 65 % so hoch, daß die
Strahlenbelastung des Natriumkreislaufes durch aktivierte Abriebstoffe eine ernste Gefahr bedeuten kann. Weitere in diesem Zusammenhang
erwähnte coballarme oder cobaltfreie Pflasterwerkstoffe weisen in der
Anordnung gleicher Werkstoff gegenüber gleichem Werkstoff keinen günstigen Reibeigenschaften auf.
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Ausgehend von diesem Stande der Technik stellt sich nun für die vorliegende
Erfindung die Aufgabe, ein hinreichend elastisches Distanzpflaster der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches gegenüber
dem üblichen Reaktorbaumaterialien verbesserte Reibeigenschaften aufweist, jedoch dabei einen möglichst niederen Cobaltanteil besitzt.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß bei einem Distanzpflaster der beschriebenen Art auf die Außenfläche jeder Seite
des Brennelementkastens zwei nebeneinanderliegende Distanzstücke verschiedener Werkstoffe gleicher Breite und gleicher Länge bezogen
auf jede Seite aufgebracht sind, wobei sich die Werkstoffe, im Umlauf um den Brennelementkasten herumgesehen, nacheinander abwechseln.
Die Erfindung schlägt weiterhin zur Lösung der Aufgabenstellung vor, daß das eine Material ein üblicherweise aus Reibgründen verwendetes,
cobalthaltiges Pflastermaterial, wie z. B. Stellit 6 ist, das andere
hingegen eine normalerweise als Baustoff verwendete Reaktorlegierung wie Inconel 718 oder Hastelloy.
Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der
beiden Figuren 1 und 2 näher erläutert.
Es zeigen:
Die Figur 1 den Querschnitt durch eine hexagonale Brennelementpackung und
Figur 2 die Anordnung der erfindungsgemäßen Distanzpflaster auf der Oberfläche
eines Brennelementkastens.
Die Brennelemente 1 in hexagonaler Grundform werden mit ihren Außenseiten
2 gegeneinander in der hexagonalen Packung zusammengefügt. Auf die Außenseite 2 der Kästen des Brennelements 1 sind plan oder alternativ
über Eck sogenannte Distanzpflaster 3 aufgesetzt. Jedes Distanzpflaster besteht aus zwei nebeneinanderliegenden Distanz stücken 4 und 5, welche
aus zwei verschiedenen Werkstoffen gefertigt sind. Aufgrund vorliegender Versuchsergebnisse werden als erfindungsgemäße Werkstoffpaarung z.B.
Stellit 6 und Inc one 11 718 vorgeschlagen. Die Distanzstücke 4 und 5 haben
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die selben geometrischen Abmessungen und auf jeder Außenseite 2 des
Brennelementkastens die selbe relative Lage zu dessen Mitte, so daß in der Hexagonalpackung der Brennelemente 1 beim Aneinanderliegen der
Distanzpflaster 3 jeweils ein Distanzstück 4 des einen Materialies auf das Distanzstück 5 des anderen Materiales zu liegen kommt. Über die gesamte
Länge bzw. Höhe des Brennelementes 1 sind in mehreren Ebenen 6 jeweils solche Distanzpflaster 3 in der selben Höhe angebracht.
Die Erfindung basiert somit auf der Erkenntnis, daß unterschiedliche
Werkstoffe günstigere Reibeigenschaften aufweisen als gleiche. Diese Erkenntnis läßt sich durch die spezielle Art der Ausbildung der Distanzpflaster
bei einem hexagonalen Brennelementkasten am besten verwirklichen. Dabei spielt es keine Rolle, ob die beiden Materialien als einheitlicher
Körper bzw. al s Platte aufgebracht sind, oder ob sie in Streifenform nebeneinander aufgebracht sind. Wichtig ist lediglich, daß ihre Lage
auf allen Außenflächen gleich bzw. symmetrisch zur Mitte der Außenfläche ist, damit die Pflaster im Brennelementverbund immer sauber
aufeinander zu liegen kommen bzw. die Werkstoffe diagonal versetzt sind. Auf diese Art können auch Fehler durch das verdrehte Einschieben
eines Brennelementes in einer falschen Richtung spositton ausgeschlossen
werden.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die spezielle
Anordnung der Distanzpflaster die festkörperhysikalischen Kriterien,
die eine geringere Kaltverschweißneigung bewirken und damit die Vorteile
der sogenannten Mischpaarungen nutzbar gemacht werden. Darüber hinaus wird der hohe Co-Gehalt der bekannten Pflastermaterialien,
der eine hohe Strahlenbelastung verursacht, mindestens auf die Hälfte reduziert.
•01830/0011
L e e rs e
ife
Claims (2)
1./Distanzpflaster zur Abstützung hexagonaler Brennelementkästen eines
schnellen, natriumgekühlten Brutreaktors gegeneinander, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Außenfläche .(2) jeder Seite des Brennelementkastens
(1) zwei nebeneinanderliegende Distanzstücke (4, 5) verschiedener Werkstoffe gleicher Breite und gleicher Länge bezogen auf jede Seite
(2) aufgebracht sind, wobei sich die Werkstoffe, im Umlauf um den Brennelementkasten (1) herumgesehen, nacheinander abwechseln.
2. Distanzpflaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
eine Material ein üblicherweise auf Reibgründen verwendetes, cobalthaltiges
Pflastermaterial, wie z.B. Stell it 6 ist, das andere hingegen
eine gängige Reaktorlegierung wie Inconel 718 oder Haselloy.
•09830/0011
Priority Applications (4)
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