DE2730850A1

DE2730850A1 - Lagergestell fuer abgebrannte brennelemente

Info

Publication number: DE2730850A1
Application number: DE19772730850
Authority: DE
Inventors: Norber Ing Grad Bauer; Klaus Dieter Dipl Ing Hnilica; Hugdieter Dipl Ing Rehn; Gerhard Dr Ing Schmidt
Original assignee: NIS NUKLEAR INGENIEUR SERVICE
Current assignee: NIS NUKLEAR INGENIEUR SERVICE
Priority date: 1977-07-08
Filing date: 1977-07-08
Publication date: 1979-01-25

Description

Lagargestell für abgebrannte Brennelemente
Die Erfindung bezieht sich auf ein Lagergestell für abgebrannte Brennelements von im wesentlichen Quadratischem Querschnitt, das eine Anzahl von in den Abmessungen dan Prennelementen anqepaßten Aufnahmeröhren aufweist, die teil weise doppelwandiq ausgebildet sind, wobsi in flüssigkeitsdicht verschlossenen Hohlräumen der Wände neutronenasorbierendes material angeordnet ist.
Ein derartiges Lagergestell ist bereits aus der US-PS 3 859 533 bekannt.
Dieses Lagergestell kann bei raumsparender Ausbildung zahlreiche Brennelemente aufnehmen. Durch das absorbisrende Material zwischen den Röhren wird die Unterkritikalität der Anordnung in ausreichandem Maße qewährleistet. Die Gefahr einer Kettenreaktion tritt daher auch bei geringen Abständen zwischen den brennelementen nicht auf.
In kerntechnischen Anlagen ist es erforderlich, abgebrannte Elemente für eine gewisse Zeit zu lagern. Die nach dem Abbrand aus einem Kernreaktor entfernten Brennelemente müssen beispielsweise erst vorgsgebene Grenzen der Strahlungsintensität unterschreiten, bevor sie zu Aufbereitungsstätten transportiert werden dürfen. Die vorstehend beschriebenen Lagergestelle dienen zur Aufnahme der verbrauchten Brennelemente während dieser Abkl ingzelt. Andererseits werden solche Laqergestel le auch in Aufbereitungsanlagen benötigt, um die angel leferten Brennelemente bis zur Aufbereitung sicher zu lagern. Außerdem können die Lagergestelle auch für Zwischenlagerungen an einem dritten Standort eingesetzt werden. Durch den kompakten Aufbau des oben beschriebenen Lagergestells wird der Raumbedarf für die Lagerung von Brennelementen erheblich vermindert.
Bei dem bekannten Lagergestell sind die unteren Stirnseiten der Röhren mit den oberen Stirnseiten von in Form eines quadratischen Gitterrosts angeordneten rechteckigen Trägern verbunden. Da die Kreuzungsstellen der Träger die Mittels achsen der Röhren schneiden, überdecken sich die Röhrenwände und die horizontal angeordneten Schmalselten der Träger des Gitterrosts nur auf relativ kleinen Flächen. Es ist daher zumindest sehr aufwendig, zwischen den Röhren und dem Gitterrost etne fese Verbindung herzustellen, die den von außen auf das Lagergestell einwirkenden Beanspruchungen standhält.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lagergestell der eingangs erwähnten Gattung noch kompakter zu gestalten und derart weiterzuentwickeln, daR eine große Stabilität gegen von außen einwirkende Beanspruchungen bei Verwendung von Röhrenmaterial mit geringer Stärke möglich ist und dennoch eine sichere Ynterkrltikalität gewährleistet ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den'oben vorangestellten Ansprüchen genannten Merkmale einzeln und in Kombination der erwähnten Merkmale gelöst.
Der Hauptvorteil liegt in einer kompakteren Lagerfähigkeit bei großer Stabilität. Obwohl flächenspezifisch eine höhere Lagerdichte entsteht, ist die Risikosicherheit ebenso hoch wie bei herkömmlichen Lanerqstellen. Die Vorteile ergeben sichaus einer günstigen Vertsilung von konstruktiv tragenden Teilen und nichttragendem Absorbermaterial, das überwiegend ein Bor enthaltendes Material sein wird. Das absorblerende Material befindet sich jeweils nur in der Zone zwischen zwei mittragenden Abstandsmateriajien.
Der Gitterrost aus Verstrkungsstben und Abstandshaltern und die Tragplatte verleihen der Anordnung eine qroße Steifigkeit. Die Wandstärke des Edslstahlmatertals kann daher dünn sein. Die Anordnung hält dennoch auch größeren von außen einwirkenden Beanspruchungen ohne Zerstörung Stand. Solche Beanspruchungen können z.B. von Erdbebenwel len ausgehen, durch welche Horizontalkräfte im Lagergestell hervorgerufan werden. Wegen der von verstreutem radioaktivem material hervorgerufenen Gefahren darf das Lagergestell auch durch Erdbebenwellen nicht zerstört werden.
Durch die höhenverstellbar ausgebildeten FUße ist eine genaue Einstellung der Tragplatte in der Waagrechten möglich. Die waagrecht eingestellte Tragplatte nimmt das Gewicht der Brennelemente auf. Die Röhren werden daher von den Gewichtsbeanspruchungen weitgehend entlastet. Ferner erleichtert die über die Verstellung der Füße erreichbare senkrechte Einstellung der Röhren die SeschTckung mit Brennelementen.
Was als Absorbermaterial eingesetzt werden kann, ist an sich bekannt. Beispielsweise können die Platten zu höchstens bis fünfzig Volumenprozent aus Borcarbid, das mit Graphit verpreßt ist, bestehen. In jedem Fall haben die Platten eine ausreichende Festigkeit für den Transport und den Einbau als Zwischenelemente für die Röhren. Aufwendige Vorkehrungen zum Schutz dar Platten während des Transports oder der Montage sind deshalb nicht erforderlich.
Die mechanische Festigkeit bleibt bei den nath der Bestückung des Gestells mit Brennelementen in den Platten hervorgerufenen Temperaturen erhalten. Die Platten können auch eine sehr große Strahlendosis aufnehmen, ohne ihre Konsistenz oder Ihre Abmessungen zu verändern.
Für Brennelemente aus Siedewasserreaktoren werden vorzugsweise die Platten unmittelbar zwischen benachbarten Wänden benachbarter Röhren zwischengefügt. Für Brennelemente aus Druckwasserreaktoren können Qoppelwänds aus dünnem Edelstahl mit zwischen den Wänden eingefügtem Absorbermaterial von Vorteil benutzt werden. Außerdem läßt ein besonderer Vorteil sich erzielen, wenn nach einer weiter abgewandelten Ausführungsform die doppelwandigen Röhren schachbrettartig gegeneinander versetzt angeordnet werden. Auf diese Weise werden material- und platzsparend Röhren für die Aufnahme abgebrannter Brennelemente geschaffen. Auch lassen sich derartige Baugruppen besonders günstig vorfertigen.
Die Anordnunq von hinreichend vielen verstellbaren Füßen ermöglicht eine Höheneinstellung mit kleinen Verstellkräften und Lagerdrucken. tleitsrhin verhindert diese Anordnung, daß eine Verschiebung des Lagergestells in horizontalen Richtunqen stattfindet. Infolge der kugeligen srührungsfläche zwischen dem Zapfen und dem mit dem Gehäuseboden verbundenen Tragelement steht eine ausreichend große Auflagefläche zur Verfügung, die auch dann erhalten bleibt, wenn die ittelachsen des Zapfens und der Kugelkalotte, z.B. infolge einer Bodenschräge, gegeneinander qeneigt sind.
Vorzugsweise ist in jedem Fuß ein Meßfühler angeordnet, dessen Ende in Höhe des Rands einer Öffnung der Auflagefläche des Fusses liegt und der bei Berührung mit der Kugelkalotte betätigbar ist. Mit dieser Anordnung läßt sich die Einstellung der Tragplatte schnell und einfach errsichen.
Eine weitere Ausgestaltung kann darin bestehen, daß die Tragplatte zumindest an einigen Stellen über die Wände der im Verband außen angeordneten Röhren vorspringt und daß in den Vorsprüngen Löcher vorgesehen sind, in die Befestigungsschrauben für den Anschluß mit benachbarten Gestellen über Schienen einsetzbar sind. Diese Anordnung ermöglicht die Verbindung von einzelnen, mehrere Röhren enthaltenden Lagergestel len mit benachbarten Gestellen. Aus Gründen einer rationellen Fertigung und zur Erleichterung des Transports und der Montage sollte ein Verband eine mittlere Anzahl von Röhren nicht überschreiten.
Geei3net ist z.B. eine Anordnung von 6 x 6 Röhren in einem Verband. Um die Standfestigkeit der jeweils sechsundrelßig Röhren enthaltenden Gestelle zu srhöhen, werden diese auf die oben beschriebene Weise über die Tragplatten miteinander verbunden.
Insbesondere wenn eine größere Anzahl von Lagergestel len miteinandar verbunden sind, wird eine nahezu unverschiebl iche Lage der Tragplatten der Gestelle gegenüber dem Gebäudeboden erzielt.
Dadurch kann verhindert werden, daß sich die Füße bei Erdbebenwellen von ihren Auflageflächen lösen.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform sind in den Gewindebohrungen einer Vsrbindungsschlene eingeschraubte Gewtndsbolzen von unten in die Löcher der Vorsprünge einsschiebbar und mittels Schloßmuttern befestigbar. Die Schienen haben vorzugsweise ein großes Trägheitsmoment. Daher bilden die Schienen eine starre Verbindung zwischen den Tragplatten benachbarter Gestelle. Die Schloßmuttern lassen sich mittels Schlüsseln entsprechender Länge aus dem Raum oberhalb der Gestelle festziehen. Die Montage wird dadurch erleichtert, daß die Gestelle bsrsits vor dem Aneinanderreihen jeweils an einer Seite Jeweils an einer Schiene angeschlossen sind Es kann auch vorgesehen werden, daß nahe an den oberen Enden der Wände von im Verband außen liegenden Röhren horizontale Vorsprünge mit vertikalen Gewindebohrungen angeordnet sind, die über Schraubverbindungen und Laschen (oben) bzw. Schienen (unten) an entsprechende Vorsprünge benachbarter Lagergestelle anschließbar sind. Durch diese Anordnung können die einzelnen Gestelle miteinander verbunden werden. Die Verbindung verleiht dan durch die Gitterroste verstärkten oberen Enden eine so große Festigkeit, daß die bei seismischen Beanspruchungen entstehenden horizontalen Kräfte abgetragen werden können.
Diagonalverstrebungen sind nicht erforderlich.
Vorzugsweise sind die Vorsprünge der Tragplatten und die Vor-Sprünge der oberen Enden der Wände in horizontaler Richtung gegeneinander versetzt angeordnet. Die Löcher in den Traqplattenvorsprüngen sind dadurch für von oben einfügbare Schlüssel leichter zugänglich.
Bei einer weiteren zweckmäßlgen Ausführungsform isr die Tragplatte auf Ihrer den Röhren abgewandten Seite pilt rechteckigen Trägern verbunden, an denen die Füße in parallelen Reihen befestigt sind. Die Träger erhöhen die Belastbarkeit der Tragplatte. Daher eignet sich diese Anordnung insbesondere für Gestelle, die zur Lagerung von Brennelementen aus Druckwasserreaktoren bestimmt sind.
Die Zapfen können auch an ihren unteren Enden in radlalen Ebenen verlaufende Bohrungen aufweisen, in die über seitliche Aussparungen von die Füße umgebenden Hohlzylindern stangenförmiqe Einstel lwerkzeuge einsetzbar sind. Diese Anordnung ermöglicht die Einstellung der Füße von der Seite des Gestells aus. Sie eignet sich vorwiegend für Gestelle, die große Gewichte zu tragen haben.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeisplele.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Anordnung mit der grundsätzlichen Verteilung der Elemente im Grundrlß, Fig. 2 dieselbe Anordnung im Aufriß, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Lagergestells mit teilweise weggebrochenem Außenmantel, Fig. 4 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Röhre des In Fig. 1 dargestellten Lagergestells, Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linien I - I.der Anordnung gemäß Fig. 2, Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Röhre einer anderen Ausführungsform eines Lagergestells, Fig. 7 die in Fig. 4 dargestellte Röhre in einer Ansicht von oben und Fig. 8 eine bevorzugte Abwandlung im schematischen Schnitt.
Ein Lagergestell 10 für abgebrannte Brennelemente, die nicht näher dargestellt sind, besteht aus einer Reihe von Röhren 12, die einen quadratischen oder rechteckioen Querschnitt aufweisen.
Die Röhren 12 sind nebeneinander in Reihen angeordnet und bilden einen Verband. Das in Fig. 3 gezeigte Lagergestell enthält 7 x 4 Röhren 12. Der Querschnitt der Röhren ist den äußeren Abmessungen der Brennelemente angepaßt, die aus einem Bündal von Brennstäben bestehen. Die nicht dargestellten Brennelemente werden von oben in die Röhren 12 eingeschoben. In den Röhren 12 stützen sich diese Brennelemente mit ihren Stirnseiten am Boden ab.
Das Gestell 10 kann für die Zwischenlagerung von Erennelementen verwendet werden, die nach der Entnahme aus einem Kernreaktor noch eine gewisse Abklingphase benötigen, bevor sie zu einer Aufbereltungsanlage verschickt werden. Daneben ist das Gestell 10 auch für die Aufbereitungsanlage selbst geeignet, um angelieferte Brennelemente zu speichern, bis sie weiterverarbeitet werden.
Der grundsätzliche Aufbau des Lagergestells 1D ergibt sich aus den mshr schematischen Darstellungen der Figuren 1 und 2, während die Figuren 3 bis 7 über den schematischen Aufbau hinaus konstruktive Details enthalten. Die Röhren 12 sind von statisch unwirksamen platten 13 umgeben, die mit den Enden in verschiedener Weis verbunden oder in den Wänden der Röhren 12 eingefügt sind. In jedem Fall fluchten die Platten 18 oben und unten mit statisch wirksamen Abstandselementen 25, die für die mechanische Festigkeit sorgen.
Die Röhren 12 können mit eigenen doppelten Wänden 14, 16 ausgebildet sein, oder die Doppelwand entsteht durch Flebeneinanderanordnung von benachbarten Röhren 12. Zwischen den Wänden 14, 16 befindet sich ein neutronenabsorbierendes Material. Als nautronenabsorbierendes iSlatertal haben sich verschiedene Borverbindungen, beispielsweise Borkarbid, B4C) bewehrt. Das or weist die übliche Isotopenverteilung auf. Das Bormaterial kann beispielsweise mit Graphit zu Platten 18 verpreßt sain, die in Enden 14 (odar 14, 16) eingesetzt sind. Es reichen bereits kleine Schichtdicken der zwischen den inden 14, 16 angeordneten Platten 1 mit einem hohen Anteil von Borkarbid aus, um durch iJeutronenabsorption die Gefahr einer Kettenreaktion zwischen in Rohren 12 benachbarten Brennelementen zu verhindern. Die Brennelemente kjnnen deshalb in sehr geringem Abstand voneinander angeordnet sein. Diese geringen Abstände ermöglichen den Aufbau eines kompakten Lagergestells 1, das nur einen relativ kleinen Raumbedarf hat. Dieser Raumbedarf wird im wesettl cl.'n lurch die Abmessungen und die Anzahl der Brennelemente bestimmt.
Die Platten 18, die aus einzelnen aufeinandergestapelten Teil platten bestehen können, erstrecken sich nicht über die gesamte Höhe einer Röhre 12. Nur dar aktive Bereich der Brennelemente ist von den Platten 18 umgeben. Zwischen den oberen Rändern 20 der Platten und dem Abschlul3 des Hohl raumes zwischen den Wänden 14, 16 kann daher noch ein freier Raurn 22 liegen, bis beliebig ausgestaltete Abstandselemente 25 für die mechanische Verbindung sorgen.
Die Wände 14 oder 16 bestehen aus dünnem Edelstahl. An den Kanten der Röhren 12 sind innerhalb der Wände 14, 16 im wesentlichen senkrechte Abstandshalter 24 als Abstandselemente angeordnet, die In Fig. 5 dargestellt sind. Diese Abstandshalter 24 liegen an den Innenseiten der Wände 14, 16 an. Die Platten 18 grenzen an die Abstandshalter 24 an. Die Platten 19 befinden sich Im Hohlraum in den wänden 14, 16 zwischen den äußeren Wänden des Lagergestells 10. Da die Platten 18 nur einen Teil dor Höhe der Röhren 12 einzunehmen brauchen, ergibt sich daraus eine Einsparung an absorbierendem material.
Die Wände 14 sind an ihren oberen Enden mit Abstandshaltern 26 verbunden, die einen Gitterrost mit rechteckigen Fsldern bilden.
Die ooeren Enden der 'Sande 14 sind gegen die Außenseiten der Rönren 12 hin abgebogen und gegen die Unterset7-n der Abstandshalter 26 mittels Klemnleisten 28 angepreßt, die durch Schrauben 30 mit den Verstärkunsstrben 26 verbunden sind.
Nahe an den oberen Kindern der Wände 14 sind rechteckige Leisten 32 angeschweißt, deren Stärke dem vorgesehenen Abstand zwischen den Wänden 14, 16 entspricht. Die oberen Ränder der Wände 16 sind ebenfalls an den Leisten 32 angeschweißt. Die Schweißverbindungen zwischen den Leisten 32 und den Enden 14, 16 sind flüssigkeitsdicht ausgebildt.
Die unteren Enden der Wände 14, 16 sind jeweils an zwei Seiten von Abstandshaltern 34 angeschweißt, die hinsichtlich ihrer Stärke mit den Leisten 32 übereinstimmen. Die unteren Schmalseiten der Abstandshalter 34 sind mittels Schweißverbindunoen an Platten 36 befestigt. Die Platten 36 enthalten zentrische Öffnungen 38 und stehen formschlüssig mit einer Tragplatte 40 in Verbindung, die Durchlaßöffnungen 42 enthält. An der Unterseite der Tragplatte 40 s;nd Träger 44 derart befestigt, daß sie die DurchlaSöffnungen 42 nicht schneiden. Die Träger 44 weisen rechteckige Querschnitte auf. Die Unterseiten der Träger 44 sind nahe an den äußeren Enden über weitere Träger 46 miteinander verbunden, an denen Füße 48 befestigt sind, die in der Höhe eingestellt werden können.
Durch den oberen Gitterrost aus den Stäben 26, die Abstandshalter 24 und die Befestigung de Halter 34 an der Tragplatte 4D erhält das Lassrgestell 10 einen sehr stabilen Aufbau. Die Edelstahlwände 14, 16 kennen daher dünn ausgebildet sein.
Die Schweißverbtndunnen zwischen den Wänden 14, 16 und den Haltern 34 sind wie oben ebsnfalls flüssigkitsdicht.
Die Füße 48 enthalten jeweils einen Gewindezapfen 5J,der In einem Gswinds des Trägers 46 gelagert ist. Die Unterseite des Gewindezapfens 50 weist eine Aussparung 52 in der Gestalt eines Kugelabschnitts auf. Mit der Aussparung 52 ruht der Zapfen 50 auf einer Kugelkalotte 54, die z.H. formschlüssig mit einem Träger im Gehäusefußboden verbunden ist. Der aus aem Träger 46 nach unten vor@@@@@gend, T'i 1 d:S Zapfens 50 Ist von einem Hohlzylinder 56 umgeben, der sich bis in Höhe eines die Kugelkalotte 54 tragenden Zylinaers 58 erstreckt.
er untere Abschnitt eines jeden Zapfens 5D ist mit bohrungen 60 versehen, die in einer radialen Ebene verlaufen. Die iohrunnæn 60 sind durch eine Öffnung u2 im Hohlzylinder 56 zunängl ich.
Mittels einer durch die Öffnung c2 ragenden Stange, die in eine Bohrung mit ihrer Spitze eingesetzt wird, läßt sich der Zapfen 50 drehen. Dadurch ist es tnögltch, das Lagergestell 13 bezüglich der Tragplatte 40 waagrecht einzustellen.
Infolge der kugelförmigen Flächen des zapfens 50 und der Kalotte 54 wird eine Verschiebung des Gestells 10 in horizontalen Richtungen verhindert. Diese Art der Auflage hält auch beträchtl ichen, in horizontalen Richtungen angreifenden Beanspruchungen Stand. Im Zapfen 50 kann ein nicht dargestellter Meßfühler angeordnet sein, dessen Ende in Höhe des Rands einer Öffnung der Auflagefläche 52 liegt. Der Meßfühler wird bei Berührung mit der Kugelkalotte 54 betätigt. Sobald der Xeßfühler anspricht, liegt der Zapfen 53 auf der Kalotte 54 auf.
Mit Hilfe des Meßfühlers läßt sich daher die Tragplatte 40 schnell und einfach einstellen.
Das Traggestell 10 befindet sich beispielsweise in einem mit Kühlwasser gefüllten Becken. Die in die Röhren 12 eingesetzten Brennelemente haben während einer gewissen Zeit nach der Entnahme aus de Kernreaktor eine höhere Temperatur und erzeugen Nachwärme. Da die Tragplatte 40 im Abstand vom Boden des Beckens angeordnet ist und eine Öffnung 42 aufweist, kann das Kühlwasser an das Brennelement in der jeweiligen Röhre 12 gelangen. Das Kühlwasser erwärmt sich bei Berührung mit dem Brennelement und strömt durch die Zwischenräume der Brennstäbe In der Röhre 12 nach oben. Dabei werden die Brennelement langsam abgekühlt.
Dis in den Fig. 3 bis 5 gezeigts Gestellanordnungeignet sich für schwere Brennelemente, wie sie in Druckwasserreaktoren verwendet werden. Diese Brennelemente haben eine große Kantenlänge. Sie werden mittels geeigneten bekannten Htlfsmitteln in die Röhren 12 eingesetzt. Die breit ausgebildeten Abstandshalter ?6 enthalten Bohrungen 70, deren Öffnungen nach oben gerichtet sind. Diese Bohrungen dienen zur Aufnahme entsprechender Teile der Beschickungshi 1 fsmittel Zwischen zwei benachbarten Brennelementen der für Druckwasserreaktoren verwendeten Art befinden sich somit immer zwei Lagen von Platten 18. Dadurch wird eine so qute Absorption erzielt, daß auch bei den größeren Massen der Brennelemente für Druckwasserreaktoren und dünnen Platten 18 die kritischen Werte für eine Kettenreaktion unterschritten werden.
m die Zirkulation des Kühlwassers zu verbessern, sind die Träger 44 mit Löchern 72 versehen.
Die Fig. 7 zeigt im Längsschnitt eine Röhre 12 einer anderen Ausführungsform eines Lagergestells 10. Die in Fig. 4 dargestellte Röhre 12 eignet sich für 9rennelemente mit kleinerer Kantenlänge wie sie in Siedewasserreaktoren eingesetzt werden. Die Röhre 12 gemäß Fig. 7, dle;ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt hat, befindet sich am Rand eines Lagergestells 10. Deshalb sind die einen Teil der Außenwände des Gestells bildenden Wandabschnitte der Röhre 12 nicht mit einer absorbierenden Platte 18 ausgestattet. Die Röhre 12 wird mit der Außenwand des Lagergestells 10 an ihren oberen und unteren Kanten verschweißt.
Auf ihren anderen drei Seiten, die den mit Brennelementen bestückbaren weiteren Röhren benachbart sind, entsteht ein Zwischenraum zu den benachbarten Röhren. Es sind jeweils zwei im Abstand vonelnander angeordnete aber gleiche Wände 14 vorhanden, deren Abmessungen kleiner als bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind. Die Wände 14 liegen an den Breitseiten von flachen Abstandshaltern 78 an und sind nahe an den oberen Kanten angeschweißt. Die Stärke der Abstandselemente legt den Abstand zwischen den Wänden 14 fest. Die Abstandshalter 78 kreuzen sich nach Art eines Gitterrosts unter rechten Wlnkeln. An den unteren Kanten sind die Wände 14 mit flachen Abstandshaltern 82 verschweißt. Die Schweißverbindungen zwischen den Wänden 14 und den Abstandselementen 78, 82 sind flüssigkeitsdicht.
Zwischen den Kreuzungsstellen der oberen Halter 78 und der unteren Halter 82 sind Kantenverstärkungsstäbe angeordnet, die einen kreuzförmigen Querschnitt aufweisen, der in Fig. 6 gestrichelt angedeutet Ist.
Die Wände 14, die Halter 78 und 82 und die nicht näher bezeichneten Kantenverstärkungsstäbe schließen jeweils einen Hohlraum ein, in dem sich die Platte 18 befindet. Die Platten 18 umgeben auf den vier Seiten der Röhre 12 nur die aktiven Bereiche der Brennelemente. Diese aktiven Bereiche beginnen jeweils Im Abstand vom oberen und unteren Brennelementende.
Die Platten 18 stützen si'ch auf die Stirnseiten der Halter 82.
In einem bestimmten Abstand von den Unterseiten der Halter 78 enden die Platten. Es bleibt also noch ein Raum 22 zwischen den Oberseiten der Platten 18 und den Haltern 78 frei.
Die unteren Abstandshalter 82, die ebenso wie die Halter 78 ein rechteckiges Gitter bilden, sind an einer Tragplatte 84 befestigt. Urn diese Befestigung herzustellen, können die Halter 82 mit Befestigungen 86 verschweißt sein. Jede Befestigung 86 ist durch eine nicht dargestellte Schraube mit der Tragplatte 84 verbunden. Die Befestigungen 86 sind jeweis im mittleren bereich der Innenwand angeordnet.
Die Tragplatte 84 bildet den unteren Abschluh der Röhren 12.
In der Mitte jedes von der Tragplatte gebildeten Röhrenbodens ist eine Durchlaßöffnung 90 vorgesehen, die einen kreisförmigen Querschnitt hat. Die dem Innern der Röhre 12 zugewandte Kante 92 der Öffnung 90 ist konisch ausgeführt. Durch die Kante 92 wird das Ende des in die Röhre 12 eingeschobenen Brennelements zentriert.
Unterhalb der Tragplatte 84 ist ein Korper 94 vorgesehen, der wie in Fig. 7 gezeichnet achsengleich oder zur Achse der Röhre 12 versetzt angeordnet sein kann. Das der Tragplatte 84 abgewandte Ende des Körpers 94 wird von einem Element 96 getragen, in dessen Mitte eine Gewindebohrung vorgesehen ist. In diese Gewindebohrung ist ein Zapfen 98 eingeschraubt, der an seinem unteren Ende mit der kugelförmtgen Aussparung 52 auf der Kalotte 54 ruht, die von dem zylindrischen Körper 58 vorspringt. Ein am Teil 96 befestigter Hohlzylinder 56 erstreckt sich bis zum Zylinder 58, so daß zwischen dessen Mantel und der Innenfläche des Hohlzlinders 56 nur ein kleiner Spalt frei bleibt. Diese Maßnahme dient dazu, eine horizontale Verschiebung zwischen dem Zapfen und der Kalotte 54 nur um die Strecke des Spalts zuzulassen.
Der Zapfen 98 kann bei leerer Röhre 12 von oben mittels eines längeren Werkzeugs zugänglich sein, oder die Elnstellung erfolgt von der Seite beispielsweise durch die Öffnung 72 hindurch oder direkt. Die Lage der Tragplatte 84 und damit die Neigung des gesamten Gestells 10 kann also bei der Aufstellung des Gestells eingestellt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Tragplatte 84 sxakt in die Waagrechte zu bringen. Diese Ausrichtung bietet eine große Sicherheit.
Bei selsmischen Erschütterungen auftretende Kräfte mit vertikaler Komponente sind beherrschbar, aber auch die horizontalen Komponenten führen nicht zu Verschiebungen. Horizontale Stoßkräfte könnten die Brennelemente zu Auslenkbewegungen quer zur Achse veranlassen. Dieser Gefahr sind Insbesondere aus Siedewasserreaktoren stammende drennelemente ausgesetzt, deren Mantel entfernt worden ist, da die Mäntel mehrfach verwendet werden. Um dieser Gefahr vorzubeugen, können im Innern der Röhre 12 kleine Federn beispielsweise aus einer Edelstahl -nickelleglerung angebracht werden, die die Brennelemente zur Achse zentrieren und dadurch Stoßkräfte mindern. Die Federn lassen sich so ausbilden und anordnen, daß Ihr Federweg den Mantel der Brennelemente mit umgreifen kann, wenn die Brennelemente mit dem Mantel in das Rohr 12 eingeführt werden und nachher erst vom Brennelement abgezogen werden.
Im Element oder Körper 94 ist eine Öffnung 102 mit größerem Querschnitt vorgesehen, durch die das Kühlwasser hindurchtritt.
Das Kühlwasser gelangt vom Innern des Hohlzylinders 94 über die Öffnung 90 in die Röhre 12 und kann zwischen den Brennstäben der Brennelemente nach oben steigen. Auf diese Weise ist eine gute Kühlung der'Brennelemente gewährleistet.
Die Tragplatte 84 enthält Vorsprünge 104, die über einige Stellen der Außenwand 76 hinausragen. Die Außenwand 76 erstreckt sich z.B. als eine einteilige Platte über alle in einer Reihe angeordneten Röhren 12. Vielfach reichen einige Vorsprünge 104 aus, um eine Verbindung nit einem benachbarten Gestell 10 herzustellen. Die Vorsprünge 104 sind mit nicht näher bezeichnsten Löchern versehen, in die Befestlgungsschraunen 106 eingesetzt werden können. Dis Befestigungsschrauben 106 stellen eine Verbindung zwischen den Vorsprüngen 104 und Schienen 108 her, die ein großes Trägheitsmoment in Bezug auf die Ebene der Tragplatte 84 aufweisen. Die Schrauben 106 können in Gewindebohrungen der Schienen 108 eingeschraubt sein. Die Gewindebohrungen sind in den Schienen 109 in zwei parallelen Reihen angeordnet. Übsr die Bafesttgungsschrauben 106, die beispielsweise die Form von Gewindebolzen haben, wird eine feste Verbindung zwischen benachbarten Gestellen erreicht.
Die Gewindebolzen 106 können mittels Kontermuttern 110 gesichert sein. Die Schiene 108 wird an die Unterseiten der Vorsprünge 104 angedrückt. Auf die über die Vorsprünge 104 hinausragenden Enden der Gewindebolzen 106 werden Schloßmuttern 112 aufgeschrauDt, die mittels eines langen Werkzeugschltissels, der einen dem Kopf der Schloßmuttern angepaßten Kopf trägt, von oberhalb des Gestells 10 zugänglich sind.
Durch die Verbindung mehrerer Gestelle auf die vorstehend erläuterte Weise wird eine große starrs Platte gebildet, die sich aus den Tragplatten 84 zusammensetzt. Diese Platte Ist nahezu unverschieblich mit dem Boden des Gebäudes verbunden. Die Füße dieser miteinander verbundenen Gestelle heben sich daher auch nicht unter den von Erdbebenwel len erzeugten Beschleunigungskräften vom Boden des Gebäudes ab.
Die in Verbindung mit der Anordnung gemäß Fig. 7 dargestellten Telle 104 bis 112 können auch bei dem in den Fig. 3 bis 6 gezeigten Gestell 10 vorgesehen sein und erfüllen dann ebenfalls die oben beschriebene Aufgabe.
Nahe am oberen Ende der Wand 76, die die im Verband außenliegenden Röhren bedeckt, ist eine Verstärkungsplatte 114 angeschwelßt, von der eine Platte 116 vorsprlngt. In Längsrichtung des Gestells 10 können mehrere derartige vorsprinqende Platten 116 angeordnet sein. In jeder Platte 116 befindet sich zumindest etne vertikal verlaufende Gewindebohrung, die nicht näher bezeichnet ist. In diese Gewindebohrung ist ein Gewindebolzen 118 elngeschraubt, der mittels einer Kontesmutter 120 gegen eine Drehung gesichert ist. Auf den Vorsprüngen 116 liegt eine Schiene 120 auf, In deren Bohrungen die Gewindebolzen 118 hineinragen. Die Schienen 120 können nach der Aufstellung der Gestelle von oben auf die Platten 116 mittels Werkzeugen abgesenkt werden. Damit sich die Bohrungen auf den Enden der Gewindebolzen 118 zentrieren, enthalten diese konlsch sich verbreiternde Mündungen. Die Schienen 120 werden durch Muttern 122, die auf die Enden der Gewindebolzen 118 aufgeschraubt werden, an die Platten 116 angedrückt. Zum Drehen der Muttern 122 können wiederum mit einem entsprechenden Kopf versehene Stangen verwendet werden, so daß eine BefestIgung zweler Gestelle 10 von oberhalb möglich ist.
Die Vorsprünge 116 und 104 sind zweckmäßigerweise in horizontaler Richtung gegeneinander versetzt angeordnet. Damit sind die Löcher in den Vorsprüngen 104 und die Gewindebolzen 118 von oben slchtbar und leichter zugänglich.
Die Verbindung der oberen Gitterroste von Gestellen 10 verleiht den durch die Gitterroste verstärkten oberen Enden der Röhren 12 eine so große Festigkeit, daß sie sich bei Horizontalbeschleunigungen wte eine steife Platte verhalten.
Die durch die Teile 114 bis 122 herstellbare Verbindung benachbarter Gestelle 10 kann ohne Schwierigkeit bei der in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Anordnung ebenso verwendet werden wie bei der Anordnung gemäß Fig. 7.
Da durch die Schienen 108 und 120 etwas größere Abstände zwischen den äußeren Röhren 12 benachbarter Gestelle 10 erzwungen werden, läßt sich auch ohne eine Absorbarplatte an den Außenwändsn der Röhren 12 bei ßrennelementen kleinerer Kantenlänge ein kritischer Zustand vermeiden. Dadurch ergiDt sich eine weitere Ersparnis an absorbierendem Material.
In Fig. 8 ist dte Besonderheit einer schachbrettartigen Anordnung von doppelwandigen Röhren 12 dargestellt, die fertlgungs- und anwendungstechnische Vorteile hat. Nach dem Prinzip wie es zuvor beschrieben wurde, sind zwischen Innenwänden 14 und Außenwänden 16 sowie zwischen oberen und unteren Abstandselementen 25 Absorberplatten 18 angeordnet.
Bei schachbrsttartlger Anordnung und durch Verbindung der Abstandselemente 25 über Eck entstshen zusätzliche Lagerröhren 13,die gleichfalls raumsparend und sicher von Absorberplatten umgeben sind.
L e e r s e i t e

Claims

Lagergestell für abgebrannte Brennelemente Ansprüche: , Lagergestell für abgebrannte Brennelemente von im wesentlichen quadratischem Querschnitt, das eine Anzahl von in den Abmessungen den Brennelemanten angepaßten Aufnahmeröhren aufweist, die teilweise doppelwandig ausgebildet sind, wobei In flüssigkeitsdicht verschlossenen Hohl räumen der Wände neutronenabsorbierendes Material angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t , daß plattenförmiges nichtstatisch tragendes Absorbermaterial (18) oben und unten mit statisch wirksamen Abstandselementen (25) fluchtet.
2. Lagergestell nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e 1 c h n e t , daß in den aus dünnem Edelstahl bestehenden Wänden (14, 16) in Höhe des aktiven Bereichs der Brennelemente Absorbermaterial enthaltende Platten (18) angeordnet sind, dle an senkrechte Abstandshaltestäbe (24) für die Röhren (12) angrenzen, und daß eine einen Verband bildende Anzahl von Röhren (12) an den oberen Enden zumindest der inneren Wände (14) jeweils mit einen Gitterrost bildenden, oberen Abstandshaltestäbe (26, 78) und an den unteren Enden über untere Abstandshaltestäbe (34, 82) mit einer Tragplatte (40, 84) verbunden ist, die mit Durchlaßöffnungen (42, 90) versehen ist, und auf höhenverstellbaren Füßen (48) ruht.
3. Lagergestell nach Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für Brennelemente aus Siedewasserreaktoren die dünnen Edelstahlwände (14) benachbarter Röhren (12) die Absorbsrmaterial-Platten (18) unmittelbar umschließen (Fig. 4) und daß für Prennelemente aus Druckwasserreaktoren die dünnen Edelstahl -wände (14, 16) die Absorbermaterial-Platten (18) jeweils eine Röhre (12) umschließen(FIg. 2).
4. Lagergestell nach Anspruch 2 und einem Teil von Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die von doppelwandigen Edelstahlwänden (14, 16) mit angefügten Platten (18) gebildeten Röhren (12) im Gestell (10) schachbrettartig versetzt angeordnet sind (Fig. 8).
5. Lagergestell nach Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Füße (48) jeweils einen in einem Gewinde gelagerten Zapfen (5O, 98) aufweisen, dessen Unterselte In Form eines Kugelabschnitts ausgespart ist, und daß der Fuß mit seiner Aussparung (52) auf einer Kugelkalotte (54) ruht, die mit dem Gebäudeboden formschlüssig verbunden ist.
6. Lagergestell nach Ansprüchen 1 bis 5, d a d u r c h g e k , n n z e i c h n e t , daß im Fuß (48) ein Meßfühler angeordnet ist, mit dem die Berührung zwischen Fuß und Kugelkalotte (54) feststellbar ist.
7. Lagergestell nach Ansprüchen 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Tragplatte (40, 84) zumindest an einigen Stellen über die Wände (76) der im Verband außen angeordneten Röhren (12) vorsprlngt und daß in den Vorsprüngen (104) Löcher vorgesehen sind, in die Befestigungsschrauben (106) für den Anschluß mit benachbarten Gestellen (10) über Laschen oder Schienen (108) einsetzbar sind.
8. Lagergestell nach Anspruch 7, d a d u r c h g e -k e n n z e I c h n e t , daß in Gewindebohrungen einer Verbindungsschlene (108) eingeschraubte Gewindebolzen (106) von unten in die Löcher einschiebbar und mittels Schloßmuttern (112) befestigbar sind.
9. Lagergestell nach Ansprüchen 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t , daß nahe an den oberen Enden der Wände (76) von im Verband außen liegenden Röhren (12) horizontale Vorsprünge (116) mit vertikalen Gewindebohrungen angeordnet sind, die über Schraubverbindungen (118) und Laschen (124) an entsprechende Vorsprünge benachbarter Lagergestelle (10) anschließbar sind.
10. Lagergestell nach Anspruch 7 oder einem der folgenden, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vorsprünge (104) an den Tragplatten (84) und die Vorsprünge (116) an den oberen Enden der Wände (76) In horIzontaler Richtung gegenelnander versetzt angeordnet sind.
11. Lagergestell nach den Ansprüchen 1 bis 10, d a -du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Röhren (12) jeweils aus einem kastenartigen, inneren Hohlprofil, das an seinem unteren Ende und nahe an seinem oberen Ende an Abstandselementen (32, 34) angeschweißt und am oberen Ende mit den Abstandselementen (26) verbunden ist, und aus zwei L-förmiq abgewinkelten Platten (66) besteht, die an ihren freien Längskanten zu einer das innere Hohlprofil konzentrisch umgebenden Röhre (64) verschweißt sind, deren obere und untere Enden mit den Abstandselementen (32, 34) verschweißt sind.
12. Lagergestell nach Anspruch 11, d a d u r c h q e -k e n n z e i c h n e t , daß die Tragplatte (40) auf ihrer den Röhren (12) abgewandten Seite mit rechteckigen Trägern (44) verbunden ist, an denen die Füße (48) in parallelen Reihen befestigt sind.
13. Lagergestell nach Ansprüchen 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zapfen (50) an ihren unteren Enden in radialen Ebenen verlaufende Bohrungen (60) aufweisen, in die über seitliche Aussparungen (62) von die Füße umgebenden Hohlzylindern (56) stangenförmige Einstel lwerkzeuge elnsteckbar sind.
14. Lagergestell nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h q e k e n n z a i c h n e t daß innerhalb der Röhren (12) Federn zum Klemmen der Brennelemente angeordnet sind.