DE2755914A1

DE2755914A1 - Haltegitter fuer kernbrennelemente

Info

Publication number: DE2755914A1
Application number: DE19772755914
Authority: DE
Inventors: Peter H Beuchel; Eric G Cooper
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1976-12-23
Filing date: 1977-12-15
Publication date: 1978-06-29
Also published as: ES243076Y; FR2375693B1; JPS5643514B2; US4175003A; FR2375693A1; IT1091066B; ES243076U; GB1563766A; JPS5379193A

Description

PATBNTANWALT Dipl. ing.K. HOLZEE

lNE-WELSEn-GTBA88» M

8U00 AUGSBUUO

TELEFON 510476

telex ess2OS pafcl *

W. 904

Augsburg, den 8. Dezember 1977

Westinghouse Electric Corporation, Westinghouse Building, Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania 15222, V.St.A.

Haltegitter für Kernbrennelemente

Die Erfindung betrifft ein Haltegitter für Kernbrennelemente nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ss sind bereits zahlreiche verschiedene Bauarten von Haltegittern in Gebrauch, die dazu dienen, die Brennstäbe und Steuerstabführungsrohre eines Kernbrennelements mit den vorgesehenen gegenseitigen Abständen zu fixieren.

Bei einer aus der US-Reissue-Patentschrift 28 079 bekannten Haltegitterbauart bilden ineinandergesteckte Gitterstreifen eine Vielzahl von Gitterzellen zur Aufnahme der Brennstäbe und der Steuerstabführungsrohre. Jeder Brennstab ist in der betreffenden Gitterzelle durch zwei, an zwei aneinander angrenzenden Gitterzellenwänden angeordnete Federn abgestützt, die in die betreffende Gitterzelle hineinragen und den Brennstab an zwei Stellen berühren. Die beiden anderen, wiederum aneinander angrenzenden Gitterzellenwände weisen jeweils zwei mit gegenseitigem vertikalem Abstand angeordnete Noppen auf, die den betreffenden Brennstab an zwei weiteren Stellen abstützen, derart, daß sich eine Sechspunktabstützung des Brennstabes ergibt.

Die eben erwähnte bekannte Haltegitterkonstruktion weist zahlreiche Vorteile auf, beispielsweise die elastische Abstützung der Brennstäbe in jeder Gitterzelle und die genaue gegenseitige Abstandshaltung zwischen den einzelnen Brennstäben, wobei gleichzeitig Brennetabseiiwingungen gedämpft werden unu eine Wärmedehnung der Brennstäbe im Reaktorbetrieb möglich ist.

Nachteilig ist bei der bekannten Haltegitterbauart jedoch, daß die Noppen während des Einführens der Brenn-

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stäbe in das Haltegitter gelegentlich von den Gitterstreifen weggerissen werden können, so daß keine befriedigende Abstützung der Brennstäbe mehr gewährleistet ist und das betreffende Haltegitter des gerade zusammengesetzten Brennelements ausgetauscht werden muß. Außerdem sind besondere Vorrichtungen erforderlich, um die Federn und Noppen des bekannten Haltegitters mit großer Genauigkeit auszustanzen, damit eine gleichförmige und gleichbleibende Verteilung der Kühlmittelströmung entlang der Brennstäbe erreicht wird. Deshalb sind auch die Herstellungskosten des bekannten Haltegitters ziemlich hoch. Außerdem werden die Haltegitter gewöhnlich aus Inconel hergestellt, das sich ziemlich schnell kaltverfestigt, so daß gelegentlich Risse an den Stellen auftreten, an denen die Noppen aus dem Material herausgedrückt werden. Da an die Qualität und die Herste1lungstoIeranzen der Haitegitterbauteile extrem hohe Anforderungen gestellt werden, führen häufig schon kleine Fehler, welche die Reaktor leistung an sich nicht beeinträchtigen würden, dazu, daß das betreffende Haltegitterbauteil verschrottet werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Haltegitter der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß es im Vergleich zu bekannten Haltegitterkonstruktionen einfacher herstellbar und mechanisch weniger empfindlich

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ist und trotzdem eine exakte Abstützung der Brennstäbe gewährleistet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebene Konstruktion gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische perspektivische

Darstellung eines Haltegitters nach der Erfindung, und

Fig. 2 einen die Ausbildung der Feder

elemente im einzelnen zeigenden Ausschnitt des Haltegitters.

Gemäß Fig. 1 besteht ein Haltegitter 10 für ein Kernbrennelement aus inexnandergesteckten Gitterstreifen und 14 sowie aus einem das Haltegitter außen umschließenden Rahmen 15 und bildet eine Vielzahl von eierkistenartig angeordneten Gitterzellen 16. Diese Gitterzellen dienen der Aufnahme der Brennstäbe 18 (nur einige wenige dargestellt)

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und der Steuerstabführungerohre 20 des betreffenden Brennelements. Jeder Brennstab ist in seiner Gitterzelle mittels sechs Abstützpunkten abgestützt. Wie Fig. 2 zeigt, sind jeweils an allen vier Gitterzellenwänden Federelemente 22, 24, 26 gebildet, die mit Bezug auf den jeweils betreffenden Brennstab gegenseitige Winkelabstände von jeweils 90 ° aufweisen. Die streifenförmigen Federelemente haben jeweils eine wellenartige Form. Die Federelemente sind jeweils einteilig mit dem betreffenden Gitterstreifen ausgebildet und gehen an ihren oberen und unteren Enden in den oberen Bereich 30 bzw. den unteren Bereich 32 des Gitterstreifenmaterials über. Die zwischen den beiden Enden der Federelemente 22 und 24 liegenden Stützkuppen 34 und 36 ragen in die in Fig. 2 gezeigte Gitterzelle hinein und greifen an zwei Seiten eines darin befindlichen Brennstabs an, während jeweils eine durch den mittigen Abschnitt dieser Federelemente gebildete Kuppe 38 nach außen in die jeweils benachbarte Gitterzelle hineinragt.

Die beiden, den Federelementen 22 und 24 gegenüberliegenden Federelemente 26 (in Fig. 2 nur eines dargestellt) der die in Fig. 2 gezeigte Gitterzelle bildenden Gitterstreifen ragen jeweils mit ihrer mittigen Kuppe 40 in diese Gitterzelle hinein und greifen damit an zwei weiteren

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Seiten eines durch diese Gitterzelle hindurchverlaufenden Brennstabs an. Die beiden Stützkuppen 44 und 46 dieser Federelemente 26 ragen wiederum in die jeweils benachbarten Gitterzellen hinein, um in diesen befindliche Brennstäbe abzustützen. In jede Gitterzelle des gesamten Haltegitters ragen also die Kuppen von jeweils vier wellenförmigen Federelementen hinein, um die Brennstäbe abzustützen.

Da jeweils beide Stützkuppen 34 und J>6 der beiden Federelemente 22 und 24 an dem betreffenden Brennstab anliegen, wird dieser Brennstab an insgesamt vier Stützstellen durch diese beiden Federelemente abgestützt. Die beiden anderen Federelemente 26 stützen mit ihrer jeweils in die Gitterzelle hineinragenden Kuppe 40 den Brennstab an jeweils einer Stelle, zusammen also an zwei weiteren Stützstellen ab. Der betreffende Brennstab wird also an vier Seiten insgesamt an sechs Stützstellen abgestützt. Da jede Gitterzelle mit Ausnahme der die Steuerstabführungsrohre, Instrumentierungen oder dergl. aufnehmenden Gitterzellen jeweils die gleiche Anordnung von Federelementen aufweisen, werden alle durch das Haltegitter hindurchverlaufenden Brennstäbe im vorgesehenen gegenseitigen Abstand gehalten.

Die beschriebene Haltegitterkonstruktion macht die

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bei bekannten Haltegittern an den Gitterstreifen angeordneten Noppen entbehrlich, wodurch die Einführbarkeit der Brennstäbe in das Haltegitter verbessert und das bei bekannten Haltegittern auftretende Problem des Abreißens oder der Verformung der Noppen gelöst wird. Gemäß der gegenwärtigen Praxis werden die Brennstäbe in die Gitterzellen hineingezogen, und wenn bei Verwendung der bekannten Haltegitter durch die Brennstäbe zu große Kräfte auf die Noppen in den Gitterzeilen dieser Haltegitter ausgeübt werden, kann sich das Gitterstreifenmaterial beim Hindurchziehen der Brennstäbe verformen oder es kann abreißen.

Ein durch eine Gitterzelle hindurchverlaufender Brennstab wird an den beiden Seiten, an denen jeweils die beiden verhältnismäßig schwach federelastischen Stützkuppen 34 und 36 der Federelemente angreifen, ziemlich straff abgestützt, während er an den beiden anderen Seiten, an denen die jeweils viel elastischere mittige Kuppe 40 der anderen Federelemente angreift, elastisch abgestützt und fest gegen die weniger elastischen Stützkuppen 34 und 36 der erstgenannten Federelemente gedrängt wird. Auf diese Weise wird jeder Brennstab straff in seiner Relativposition bezüglich den benachbarten Brennstäben gehalten.

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Leerse ite

Claims

Patentansprüche

f l.lHaltegitter für Kernbrennelemente, bestehend aus einem Rahmen und einer Vielzahl von innerhalb desselben kreuzweise verlaufenden, ineinandergesteckten Gitterstreifen, die zwischen sich eine Vielzahl von Gitterzellen zur Aufnahme jeweils eines Brennstabs oder eines Steuerstabführungsrohres bilden, wobei einteilig mit den Gitterstreifen ausgebildete, in die einzelnen Gitterzellen hineinragende Federelemente die Brennstäbe mit gegenseitigen Abständen in den Gitterzellen fixieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (22, 24, 26) jeweils als aus dem betreffenden Gitterstreifen (12, 14) ausgestanzter, streifenförmiger und derart in eine wellenartige Form gebrachter Gitterstreifenbereich ausgebildet sind, daß jedes Federelement mindestens eine mittige, in die auf der einen Seite des betreffenden Gitterstreifens gelegene Gitterzelle hineinragende Kuppe (38, 40) zur Anlage an einem Brennstab und mindestens zwei sich beiderseits an diese Kuppe anschließende, jedoch in die auf der anderen Seite des betreffenden Gitterstreifens gelegene Gitterzelle hineinragende otützkuppen (34, 36, 44, 46) aufweist.
2. Haltegitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafo die Federelemente (22, 24, 26) in sämtlichen in der

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ORIGINAL INSPECTED

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einen Gitterhauptrichtung verlaufenden Gitterstreifen (12) und in sämtlichen in der anderen Gitterhauptrichtung verlaufenden Gitterstreifen (I¹O jeweils gleich orientiert sind, derart, daß die verhältnismäßig federelastische mittige Kuppe (40) des an einer Gitterzellenseite befindlichen Federelements (26) einen durch die betreffende Gitterzelle hindurchverlaufenden Brennstab gegen die verhältnismäßig steifen Stützkuppen (3¹*, 36) des an der jeweils gegenüberliegenden Gitterzellenwand angeordneten Federelements (2 4) drängt.
3. Haltegitter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstreifen (12, 14) zueinander senkrecht verlaufen und daß in jeder Gitterzelle vier Federelemente mit Winke labständen von jeweils 90 ° an einem durch die betreffende Gitter ze He hindurch verlauf enden Brennstab angreifen.
4. Haltegitter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (15) nur mit nach innen ragenden, den Kuppen der Federelemente der Gitterstreifen entsprechenden Vorsprüngen versehen ist.

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