DE2801100A1

DE2801100A1 - Zellengitter

Info

Publication number: DE2801100A1
Application number: DE19782801100
Authority: DE
Inventors: Brian Crossley; Joseph Edward Naylor; Leonard Frederick Raven
Original assignee: British Nuclear Fuels Ltd
Current assignee: British Nuclear Fuels Ltd
Priority date: 1977-01-12
Filing date: 1978-01-11
Publication date: 1978-07-13
Also published as: US4172761A; JPS5388494A; IT1106521B; IT7867045A0; BE862796A; FR2377685A1; GB1544719A

Description

DR. BÜRG DIPL.-ING. SIaPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE 2801 1 0 Q

Postfach 860245 · 8000 München 86

Anwaltsakte: 28 JkH _11# Januar 1978

British Nuclear Fuels Limited Risley, Cheshire, England

Zellengitter

Die Erfindung betrifft Zellengitter zum Anordnen von Kernbrennstäben oder dgl. nahe beieinander. Wie bekannt, umfaßt ein Kernbrennelement eine Anordnung von Kernbrennstäben, die in einem Bündel zusammen gehalten werden, so daß es als Einheit gehandhabt werden kann, und um den richtigen Abstand zwischen benachbarten Stäben über ihre Länge sicherzustellen, werden Zellengitter angewandt. Im allgemeinen gehören diese Gitter einer von zwei Arten an. Die einer Art werden aus Metallstreifen aufgebaut, die parallel zueinander in zwei Richtungen, die miteinander einen rechten Winkel einschliessen, so daß Zellen zwischen einander

VII/VIII/Hy - 2 -

«(089)988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850

988273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

988274 TELEX: 8O°;828/1G1€ Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270) 983310 0524560BERGd Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

28011QQ

schneidenen Streifen benachbarter Reihen gebildet werden, laufen. Die einer zweiten Art werden durch eine Gruppe miteinander verbundener zylindrischer oder röhrenförmiger Zwingen gebildet, wobei jede Zwinge so aufgebaut ist, daß sie Kernbrennstoff aufnehmen kann und ihn in seiner richtigen Lage halten kann, nachdem sie ihn aufgenommen hat. Die Erfindung betrifft Gitter der zweiten Art und soll einen verbesserten Aufbau der Gitter vom Zwingentyp schaffen.

Gemäß der Erfindung weist ein Zellengitteraufbau der Art, die Zwingen verwendet um jeweilige Öffnungen für Kernbrennstäbe zu bilden, eine Mehrzahl röhrenförmiger Zwingen auf, die innerhalb eines umgreifenden Bandes in Gruppen angeordnet sind, wobei wenigstens einige der einander benachbarten Öffnungen durch Zwillingszwingen umrandet werden, die aus einem Stück eines Metallstreifens und einer brückenartigen Trenneinrichtung, die das Innere der Zwillingszwinge in zwei einander ähnliche Öffnungen teilt, gebildet sind. Die Zwillingszwingen sind vorzugsweise an ihren Berührungspunkten miteinander verlötet oder verschweißt und ebenso mit dem umgebenen Band. Geeignete Einrichtungen können vorgesehen sein, um die Brennstäbe in den Gitteröffnungen festzulegen, aber es ist bevorzugt,eine Abwandlung einer bei herkömmlichen zwingenartigen Gittern bewährten Methode zu benutzen, und hierzu wird eine* Bogenfeder oder Blattfeder mit dem brückenartigen Verbindungsteil verbunden, um einen Brennstab in Berührung

809828/1016

mit einem Paar koplanarer Vertiefungen (bzw. Erhöhungen), die in einer gegenüberliegenden Fläche der Zwinge ausgebildet sind, zu drängen. Wie bekannt, sind Gitter vom Zwingentyp zur Anordnung von Kernbrennstoff für Brennstoff sätze besonders geeignet, bei denen es erwünscht ist, zusätzliche oder Hilfskühlröhren oder Berxeselungsrohre mit einzubauen, die, wenn sie an eine Quelle für ein Hilfskühlmittel angeschlossen sind, geeignet sind den Fluß des Hauptkühlmittels, der durch das Bündel der Brennelemente in einer Richtung parallel zur Achse der röhrenförmigen Zwingen hindurchgeht, zu ergänzen. Das Hilfskühlmittel kann gelegentlich auch das Hauptkühlmittel ersetzen. Das Gitter gemäß der Erfindung ist speziell daran anpaßbar. Sprinklerrohre, die im wesentlichen den gleichen äußeren Durchmesser wie die Brennstäbe haben, aufzunehmen und festzulegen. Vorzugsweise wird der Teil der Zwingenwand, der ein Sprinklerrohr festlegen soll, mit einer inneren Auskleidung versehen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gitters zum Anordnen von Kernbrennstäben zusammen mit bevorzugten Ausführungsformen der Zwillingszwingen anhand der Zeichnungen, auf die wegen ihrer großen Klarheit und Übersichtlichkeit bezüglich der Offenbarung ausdrücklich hingewiesen wird, näher erläutert.

Es zeigen:

-M-809828/1015

- Jl*-fr

Pig. 1 eine Aufsicht auf ein Gitter, wobei die Kernbrennstäbe mit gestrichelter Umriß nur in einem Sektor gezeigt sind;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Fig. 1, ohne die Brennstäbe; Fig. 3 eine Aufsicht auf den einstückigen Aufbau einer einzelnen Zwillingszwinge, die zur Benutzung im Gitter nach Fig. 1 geeignet ist;

Fig. 4 und Fig. 5 seitliche bzw. Vorderansichten der Fig. 3 in kleinerem Maßstab;

Fig. 6, Fig. 7 und Fig. 8 eine Aufsicht bzw. Seitenansicht bzw. Vorderansicht eines zweistückigen Aufbaus einer Zwillingszwinge; und

Fig. 9 eine typische Ausführungsforip einer doppelseitigen Bogenfeder, die den in Fig. 1 und 2 benutzten ähnlich ist.

In Fig. 1 und 2 weist ein Zellengitteraufbau eine Mehrzahl röhrenförmiger Zwingen 2 auf, die innerhalb eines sie kreisförmig umschliessenden Bandes 1 gruppiert sind, wobei mindestens einige der benachbarten öffnungen oder Zellen durch Zwxllingszwingen, die aus einem Metallstreifenstück und einer Teileinrichtung in Form eines Brückenstückes, das weiter unten beschrieben wird und das das Innere dieser Zwillingszwingen in zwei einander ähnliche öffnungen teilt, gebildet sind, umrahmt sind.

Aus Fig. 1 und 2 ist zu ersehen, daß das Gitter ein äußeres

809828/1016

5*

Band 1 aus einem Metallstreifen aufweist, das 60 Zellen zur Aufnahme von Kernbrennstäben und Sprinklerröhren umschließt. Die 60 Zellen werden durch 30 röhrenförmige Zwillingszwingen 2 gebildet, und 5 dieser Zwillingszwingen sind innerhalb jedes der 6 Sektoren, in die die durch das Band 1 umschlossene Fläche geteilt ist, -angeordnet. Die Teilung wird durch 6 radiale Rippen 3 bewirkt, die an eine zentrale ringförmige Zwinge h angeschweißt oder angelötet sind, und die Rippen erstrecken sich von der Zwinge H zum äußeren Band 1, wo sie in gleicher Weise geschweißt oder angelötet sind. In der Nähe ihrer äußeren Fnden sind die radialen Rippen mit Abstandsstücken ausgebildet, die die Form von Abstandshaltern mit kleinem Durchmesser haben. Die zentrale Zwinge H ist so ausgebildet, daß sie ein Sprinklerrohr aufnehmen kann, das- auch als ein tragendes Teil wirkt. Die zwillingshaften, röhrenförmigen Zwingen sind dazu bestimmt, zwei einander benachbarte öffnungen oder Zellen einzurahmen und werden aus einem Stück eines Metallstreifens geformt. Eine so aus einem Metallstreifen geformte Zwillingszwinge umgrenzt zwei aneinandergrenzende Zellen zur Aufnahme benachbarter Brennstäbe oder eines Brennstabs und eines Sprinklerrohrs ähnlicher Abmessungen. Das Innere wird durch eine brückenartige Teileinrichtung in der Form einer Trennwand 6 geteilt. Die Trennwand 6 trägt eine doppelseitige Bogenfeder 7, die ein eigenes Teil ist. In dem in Fig. 3 bis Fig. 5 gezeigten Aufbau ist die Zwillingszwinge aus einem streifenförmigen Metallblech bzw. -rohling

- 6 809328/1016

~*~⁸ 28011 OQ

hergestellt, der in der Hauptsache eine gleichmäßige Breite aufweist, aber einen Bereich in der Nähe eines Endes hat, der dazu bestimmt ist, die Trennwand 6 zu bilden, mit ungefähr dem dreifachen der gleichmäßigen Breite. Der Rohling weist weiterhin Endlaschen 9 auf. Der Rohling wird zuerst verformt, um vier Vertiefungen (bzw. Erhöhungen) 10 an vorbestimmten Stellen zu erhalten, so daß, wenn der Streifen in eine Form gepreßt wird, um benachbarte Zellen zu umrahmen, die Vertiefungen (bzw. Erhöhungen) in das Zelleninnere vorragen, um zwei feste Anlagen für den Brennstab zu bilden. Zusätzlich werden in den Bereich des Streifens, der die Trennwand bzw. Teilung bildet, zwei parallele Rippen 11 gepreßt. Der so vorbereitete Streifen wird in die in Fig. 3 gezeigte doppelzylindrische Form gepreßt, um benachbarte Zellen 12, 13» die durch die Trennwand 6 getrennt werden, zu umrahmen, und in seiner Stellung dadurch gesichert, daß Laschen 9 durch Schlitze in dem Streifen hindurchgeschoben werden. Die Laschen werden dann flach abgefaltet. Die Trennwand 6 wird in ihrer Lage durch eine einspringende Abfaltung Ik gehalten.

Die Figuren 6-8 zeigen eine ähnliche Zwillingszellen-Zwinge, in der das Brückenstück nicht ein Teil des Streifens, der die öffnungen umschließt, bildet. Hier ist eine Länge Metall von einer im wesentlichen gleichförmigen Breite, und wird, nachdem sie mit einander entsprechender Lasche und Schlitz an jedem Ende und mit Vertiefungen 10 ausgebildet ist,

- 7 " 8 09828/10-16 ·*

in die Form gepreßt, die die zwillingshaften zylindrischen Zellen einrahmt. Die Enden überlappen einander und werden durch Lasche-und-Schlitz-Verbindung bei 15 verbunden Eine besondere kurze Streifenlänge 16 bildet die Trennung zwischen den Zellen. Die longitudinalen Kanten dieser kürzeren Länge sind rechtwinklich abgebogen, um kurze Lappen 16a zu bilden, und in ihre anderen Querränder sind Ausnehmungen 16b eingeschnitten. Die Trennwand wird in die Zwillingszwinge im Halsbereich eingeführt und in ihrer Stellung dadurch befestigt, daß die mittleren Abschnitte in den Halsbereich der Zwillingszwingen eingeschweißt bzw. eingelötet werden.

In beiden Beispielen trägt die Trennwand eine doppelseitige Bogenfeder 7. Bei dem einstückigen Aufbau gemäß Fig. 3-5 ist die Feder 7 zwischen den Rippen 11 der i'rennwand angeordnet, während bei der zweistückigen Ausführung ihr Ort durch die zwei Ausschnitte l6b an den Enden der Trennwände bestimmt wird. Die doppelseitige Bogenfeder 7 ist in Fig, 9 gezeigt und weist zwei Längen aus einem Material von der' Art von Nimonic (RTM, Warenzeichen) auf, die in entgegengesetzte Richtung gebogen sind. Die langen Stücke werden nur an einem Ende miteinander widerstandspunktverschweißt. Nachdem das Gitter aus den zusammengefügten Zwillingszwingen völlig zusammen gelötet bzw. geschweißt und an das äußere Band 1 und an die Rippen 3, wo die Teile miteinander in Berührung sind, gelötet bzw. geschweißt wurde, werden die Bogenfedern 7 über die Trennwand geschoben. Die freien Enden der

809828/1016 *

28Ü1100

Federn v/erden dann durch Widerstandspunktschweißen zusammengefügt .

Das Vorhandensein von Kernbrennstäben 20 ist in einem Sektor A des Gitters in Fig. 1 angedeutet, wobei die Bogenfedern die Brennstäbe gegen die festen Anlagen 10 drücken. An einer zentralen Stelle in jedem der sechs Sektoren ist die Zwingenöffnung durch eine Sprinklerröhre 21 besetzt, von denen nur eine in Fig. 1 gezeigt ist. Ein Ende von jeder der Sprinklerröhren 21 ist dort verschlossen, wo es durch das Ende der Brennstoffanordnung durchragt, und das andere Ende kann an eine Quelle zusätzlichen Kühlmittels in einer im wesentlichen herkömmlichen Weise angeschlossen werden.

Patentansprüche

809828/ 1016

Claims

DR. BERG DIPL-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE 9 8 Π I 1 Q Q

Postfach 860245 · 8000 München 86

British Nuclear Fuels Ltd,
Anwaltsakte: 28 7hh

Patentansprüche

flT) Zellengitteranordnung der Art bei der Zwingen verwandt werden, um jeweilige öffnungen für Kernbrennstäbe zu bilden, mit einer Mehrzahl von röhrenförmigen Zwingen, die innerhalb eines umschließenden Bandes angeordnet sind, und mit einer Vorrichtung, um Brennstäbe in den öffnungen festzulegen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der einander benachbarten öffnungen durch zwillingsartige röhrenförmige Zwingen(2)umrandet sind, die durch einen einstückigen Metallstreifen und eine brückenartige Trenneinrichtung (6), die das Innere der Zwillingszwingen in zwei einander ähnliche öffnungen (12*, 13) teilt, gebildet werden.
2. Zellengitteranordnung nach Anspruch 1, dadurch

VII/VIII/Hy - 2 -

• (089)988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850

988273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

988274 TELEX: ύΛΟΟΟΟ I Λ f\ Λ & Bayec Vereinsbank München 453100(BLZ 70020270) 983310 0524560BEROiU Du/B/ IU IO Postscheck München 65343-808 (BLZ TOO 100 80)

ORiGINAL INSPECTED

gekennzeichnet , daß ein elastisches Teil (7) mit der brückenartigen Trenneinrichtung (6) verbunden ist und in die benachbarten öffnungen (12, 13) vorspringt.
3. Zellengitteranordnung nach Anspruch 1, dad urch gekennzeichnet , daß die brückenartige Teilungseinrichtung eine Trennwand (6) ist, die einstückig mit dem Metallstreifen, der die einander benachbarten öffnungen (12, 13) umrandet, ist.
4. Zellengitteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die brückenartige Teileinrichtung ein flacher Metallstreifen (6) ist, der sich über entgegengesetzte Seiten des Gitters hinaus erstreckt.
5. Zellengitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die brückenartige Teileinrichtung in Form eines im wesentlichen flachen Metallstreifens ausgebildet ist, dessen äußere Teile über die Ebene des Gitters hinausragen und so geformt sind, daß sie eine Feder halten.

809328/1016