DE2738615A1 - Abstandshalter fuer kernreaktorbrennelemente - Google Patents

Description

• Abstandshalter für Kernreektorbrenneleaente
• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abstandshalter für Kernreaktorbrennelemente, die aus einem Gitter miteinander verzahnter, hochkant angeordneter Blechstege bestehen, die mit federnden und starren Anlageelementen zur Zentrierung der Brennstäbe in den dadurch gebildeten Abstandshaltermaschen versehen sind. Diese Zentrierung der Brennstäbe in den Abstandsfla1-ermaschen mit Hilfe von federnden und starren Anlagenoppen ist altbekannter Stand der Technik, dieses Prinzip findet sich daher auch bei nahezu allen vorgeschlagenen und angewendeten Abstaldshalterkonstruktionen. Die Nachteile der für Kernreaktorbrennelemente unbedingt erforderlichen Abstandshalter bestehen arin, daß sie mit ihrem Strukturmaterial Neutronen absorbieren, die damit für die Kettenreaktion verloren gehen und andererseits, daß sie für das an den Brennstäben entlang strömende KUhluittel einer Widerstand darstellen und somit den Druckabfall des Kühlmittels Uber die Lunge der Brennelemente gesehen vergrödern.
• Diese beiden Punkte bedingen auf der einen Seite eine entsprechende Anpassung der Anreicherung des Kernbrennstoffes in den Brennstäben und auf der anderen Seite eine entsprechende Erhöhung der Leistung der Umwällzpumpen.
• Da es praktisch nicht möglich ist, Abstandshalterkonstruktionen ohne diese Erscheinungen zu finden, stellte sich die Aufgabe nach Konstruktionen zu suchen, die möglichst wenig Material beanspruchen, aber auch der KUhlmittelströmung einen möglichst geringen Widerstand entgegensetzen. Eine solche Abstandshalterkonstruktion sollte daneben aber auch möglichst einfach im Aufbau und daher möglichst leicht zu fertigen sein.
• Diese Aufgabe wurde erfindungsgeiäß dadurch gelöst, daß die zu dem Gitter ineinander geführten Blechstege schmal im Vergleich zu der Abstandshaltermaschenweite sowie gleichartig aufgebaut sind und die nebeneinander liegenden Maschenwandteile abwechselnd mit einer federnden und einer starren, einfachen oder doppelten, Noppe versehen sind. Die den Abstandshalter bildenden Blechstege, einschließlich der federnden und starren Anlagenoppen, werden dabei nur mit Hilfe der Stanz- und Prägetechnik hergestellt und ineinander gesteckt. Weitere Einzelheiten dieses neuen Konstrkktionsprinzips sind den in den Fig. 1 - 7 dargestellten Beispielen zu entnehmen. Die Fig. 1 bis 3 zeigen den grundsätzlichen Aufbau der federnden bzw.
• starren Noppen, die Fig. 4 und 5 sowie die Fig. 6 und 7 3e ein Aufbauprinzip eines solchen Abstandshalters.
• Die Abstandshalterstege bestehen aus zwei aneinander liegenden Blechbändern 1, deren Breite schmal gegenüber der Maschenweite dieser Abstandshalter ist. Durch entsprechende Verformung lassen sich aus diesen Stegen federnde und starre Anlagenoppen bilden. Die Fig. 1 zetgt ein Beispiel für die Ausbildung der federnden Anlagenoppen. Das Bandmaterial ist in Richtung d.s Innenraumes der Abstandshaltermaschen abgebogen, siehe die Stegeteile 2, durch Stanzen sind außerdem in axialer Richtung verlaufende Stegteil 3 gebildet, die wiederum in Richtung Maschenwand zurückgebogen sind. Da beide Bänder 1 in gleicher Weise verformt sind, stützen sich deren vertikale Teile 3 in der dargestellten Weise gegeneinander ab. Die Ausnehmung 4 in den Bändern 1 dient dabei zum Zusaimenstecken derselben für die Ausbildung des Abstandshalters selbst. Diese Verbindung kann entweder durch Verlöten oder Verschweißen starrer gemacht werden, oftmals genügt auch für den Zusammenhalt der sich kreuzenden Abstandshalterstege der um das Abstandshaltergitter herumlaufende Bandagesteg, wie er aus dem Stand. der Technik her allgemein bekannt ist. Dieser ist daher hier der übersichtlichkeit halber auch nicht näher dargestellt.
• Die Fig. 2 und 3 zeigen Beispiele für die Ausbildung der stelzen Anlagenoppen aus den Stegen 1. Die Fig. 2 zeigt dabei eine i;oppelnoppe 13. wie sie aus in axialer Richtung der Abstcillbshtlltermaschen angeordneten Vorsprüngen der Bänder 1 ausgeformt sind. Die eigentliche Form der Noppe kann dabei selbstverständlich auch von der hier dargestellten Konstruktion a-D-weichen und beispielsweise auch aus halbkugeligen Ausprägungen oder anderen aus dem Stand der Technik her bekannten Formen bestehen. Die Fig. 3 zeigt demgegenüber eine einfache starre Noppe 12. Sie ist durch entsprechende Ausbiegung der Stege 1 entstanden. Für die Erleichterung des Einschiebens der Brexastäbe in mit solchen starren Anlagenoppen versehenen Abstanoshaltergitter ist es zweckmäßig, die Kanten der Anlageflächen abzuschrägen bzw. diese in bekannter Weise auch vorzuwölben.
• Da diese Maßnahmen an sich ebenfalls bekannt sind, wurde auf eine ausführliche Darstellung derselben verzichtet.
• Für die Zusammensetzung der Abstandshaltergitter aus solchen Stegen ergeben sich verschiedene Möglichkeiten, von denen zwei davon hier dargestellt sind. Nach dem Beispiel in Fig. 4 und 5 - Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Gitters und Fig. 5 eine Draufsicht - sind sämtliche Abstandshalterstege gleichartig aufgebaut, d.h. es wechseln sich in der regelmäßigen Reihenfolge starre und federnde Abstandshalternoppen einander ab. In diesem Beispiel sind als starre Abstandshalternoppen 3ene aus Fig. 2 gewählt, es könnten selbstverstündlich auch 3ene aus Fig. 3 sein. Es stehen sich demnach also 3eweils eine federnde Noppe 11 und zwei starre Noppen 13 einander gegenüber, wobei der Anlagepunkt der federnden Noppe 11 am Brennstabhüllrohr, das nicht dargestellt ist, in axialer Richtung gesehen zwischen den Anlagepunkten der starren Doppelnoppe 13 liegt. Anstelle der Doppelnoppe 13 könnte auch eine einfache Noppe 12 entsprechend Fig. 3 vorgesehen werden, deren Anlagepunkt würde dann in gleicher Höhe, wie 3ener der federnden Noppe 11, liegen.
• In den Fig. 6 und 7 wurde ebenfalls in perspektivischer Ausicht sowie in der Draufsicht ein Abstandshalterausschnitt dargestellt, bei dem 3edoch die einzelnen Abstandshalterstege entweder nur federnde oder nur starre Anlagenoppel auwelsen.
• Das Halterungsprinzip ist dabei das gleiche, wie in dem Beispiel der Fig. 4 und 5. Selbstverständlich könnten hiez anstelle der dargestellten einfachen starren Noppen 12 auch die Doppelnoppen 13 eingesetzt werden.
• Durch diese Konstruktion der aneinander liegenden Doppelstege 1 werden die insbesondere von federnden Anlagenoppen in Stegrichtung auftretenden Kräfte aufgefangen, so daß keinerlei Verformung des Abstandshaltergitters auftreten kann. Vielmehr ergibt sich durch diese gegenseitige Versteifung der Abstandshaltermaschen noch der weitere Vorteil, daß von den Brennstäben eventuell ausgeübte seitliche Kräfte - wie sie z.B. bei Erdbebenstbßen denkbar sind - sicher aufgefangen und beherracht werden können. Die gegenseitigen Abstände der Brelmstäbe bleiben dabei soweit erhalten, daß die Kühlung derselben in ausreichender Weise aufrechterhalten bleibt.
• Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, daß Abstandshaltergitter dieses Typs mit einem verhältnismäßig geringen Materialaufwand zu fertigen sind und daß sie außerdem der KUhlmittelströmung keinen großen Widerstand entgegensetzen. Strömungsleitfahnen oder Verwirbelungaelemente erUbrigen sich daher auch bei dieser im Vergleich zu herkömmlichen Abstandshaltergittern geringen Maschenhdhe. Sollte trotzdem in bestimmten Fällen eine Verwirbelung des Kühlmittels notwendig werden, so ist dies durch eine Verwindung der VorsprUnge 3 - siehe Fig. 1 - relativ leicht zu bewärkstelligen.
• 7 Figuren 5 Patentansprüche Leerseite

Claims (5)

1. PatentansurUche Abstandshalter fUr Kernreaktorbrennelemente, bestehend aus einem Gitter miteinander verzahnter, hochkant angeolneter Blechstege, die mit federnden und starren Anlageelementen zur Zentrierung der Brennstäbe in den dadurch gebildeten @@@ standshaltermaschen versehen sind, d a d u r c h g e k e ii X z e i c h n e t , daß die zu dem Gitter ineinander gefUgten Blechstege (1) schmal im Vergleich zur Abstandshaltermaschenweite sowie gleichartig aufgebaut sind und die nebeneinander liegenden Maschenwandteile abwechselnd mit einer federnden < und einer starren, einfachen (12) oder doppelten Noppe ( versehen sind.
2. 2. Abstandshalter fUr Kernreaktorbrennelemente, bestehend aus einem Gitter miteinander verzahnter, hochkant angeordile-r Blechstege, die mit federnden und starren Anlageelementen zur Zentrierung der Brennstäbe in den dadurch gebildeten Abstandshaltermaschen versehen sind, d a d u r c h g e k e n n z t L c hn e t, daß die zu dem Gitter ineinander gefügten Blechstege (1) der einen Richtung nur federnde Anlagenoppen (11) und die senkrecht dazu verlaufenden Blechstege nur mit starren einfachen (12) oder doppelten Noppen (13) versehen sind.
3. 3. Abstandshalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstege aus Jeweils zwei aneinander liegenden Blechbändern (1) bestehen, die miteinander auch metallurgisch wenigstens stellenweise verbunden sein können, und aus 3edem Band die in den benachbarten Naschenraun hineinragende feste (11) bzw. federnde Noppen (12/13) ausgeformt ist.
4. 4. Abstandahalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Noppen (11) aus federnd vorgewölbten Teilen (2) der BlechbZnder (1) und sich senkrecht dazu erstreckenden federartig verformten Vorsprungen (3) bestehen.
5. 5. Abstandshalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die in axialer Richtung der Maschen erstreckenden Vorsprünge (3> beider Blechbänder (1) an ihren Enden berühren bzw. dort miteinander verbunden sind.