DE2821158A1

DE2821158A1 - Brennelement-rostkonstruktion

Info

Publication number: DE2821158A1
Application number: DE19782821158
Authority: DE
Inventors: Felix S Jabsen
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1977-06-06
Filing date: 1978-05-13
Publication date: 1978-12-21
Also published as: DE2821158C2; JPS543686A; BE865129A; FR2394008A1; US4152206A; FR2394008B1; ES468364A1; IT7809384A0; IT1103711B; SE7805211L; NL7801967A; JPS57183593U; CH629619A5; SE424778B; ATA202578A; IL54123A; LU79259A1; CA1077626A; AT365828B; GB1551027A

Description

12.Mai 19/ü

P A Γ Ji N T A N Iu Ii L U U A ü

Anmelder; Πιο Jjabcock i* w'ilcox Company lol iJast ^iiind Street, ±\ew iiork, N./. 10U17

Titel: Brennelement-Rostkonstruktion

Die iiriindung betrifft Brennelemente iür Kernreaktoren, insbesondere Brennelement-Endstücke, die die linden der Brennstäbe und dergleichen erfassen.

Um iCnergie aus einem Kernreaktor zu gewinnen, wird eine geeignete Konzentration von spaltbarem Uran in eine Gruppe von hohlen Stäben eingeführt, die im Reaktorkern angeordnet sind. Aus diesem wird die durch die Spaltverfahren in dem Uran erzeugte V/ärme auf Wasser oder ein anderes luedium das durch den Kern strömt, übertragen.

Die Stabgruppe, die den Reaktorkern bildet, ist gewöhnlich in Einheiten angeordnet, die Brennelemente genannt werden. Diese Unterteilung der Brennstäbe in Brennelemente vergrößert die konstruktive Festigkeit des Reaktorkerns und vereinfacht die Aufgaben, die darin bestehen, anfänglich den Reaktorkern mit spaltbarem Brennstoff zu beschicken, teilweise verbrauchten Brennstoff neu innerhalb des Kerns anzuordnen, um eine maximale Brennstoffnutzung zu erzielen,

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Anw.-Akte: 27.1^4

um! Brennstoii für clic Zwecke der Besichtigung, Reparatur und lä'setzuiiii, je nach licdari, zu cnti'ernen.

Jn dom Reaktorkern werden die Brennstäbe einer Atmosphäre ausgesetzt, die nicht nur intensive Strahlung, hohe Temperatur und bpaltprodukterzeugung einschließt, sondern auch die lüochanisehen Beanspruchungen und potentiellen Schwingungen, die durch das den kern durchstrümende Wasser verursacht werden. Um die einzelnen Brennstäbe innerhalb der jeweiligen Brennelemente zu stabilisieren, sind aufwendige und komplizierte Endrost- und Endstück-Konstruktionen entwickelt worden, damit die Brennelemente zwischen den Endstücken eingespannt werden. Die Endroste sind überdies nicht voll befriedigend, weil der Kontakt zwischen dem Brennstab und dem Host dazu neigt, eine Ax't Erosion, die sogenannte iteiberosion, in der Brennstabiläche zu erzeugen. Weiterhin neigen in dieser Beziehung die Endrost- und Endstück-Konstruktionen, die den Stand der fechnik gekennzeichnet haben, auch dazu, den Wasserdruck zu mindern, wenn das Wasser durch den iieaktorkern stimmt.

Um die innerhalb des Reaktorkerns erzeugte Energie zu regeln, werden Regelstäbe in den Kern eingefahren und regeln dabei die intenaität der Spaltvorgänge„ Häufig werden die ltegelstäbe in iiohren aufgenommen, die die Stäbe führen, wenn sie in den Reaktorkern hinein oder aus dem Reaktorkern heraus gefahren werden. Zusätzlich zu der Aufgabe, die Bewegung der iiegelstäbe im iieaktorkern zu führen, erfüllen diese Führungsrohre oft die zusätzliche Aufgabe, die darin besteht, die entgegengesetzten Endstücke miteinander zu verbinden, um die Brennstäbe zwischen den Endstücken einzuspannen. Damit die Führungsrohre diese Aufgabe wahrnehmen können, nämlich die Einspannung der Brennstäbe in ihrer richtigen räumlichen

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Aiiw.-AkLe:27. lhh

Beziehung, werden die Enden der i^üiirungsrohre mit Spezialhülsen und Muttern ausgestattet» i)iese anordnung ist nicht nur kostenaufwendig und erfordert eine große Anzahl von speziell gefertigten und sorgfältig bearbeiteten Teilen, sondern erhöht auch die Zeit, die i'ür die i'ertigimg und den Zusammenbau erforderlich ist.

!»er Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein lirennelernent-Endstück zu schaffen, das die Unzulänglichkeiten beseitigt, die bisher vorhanden waren.

Mose Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Endstücke aus Uitter wechselseitig senkrecht zueinander angeordneter Platten gebildet werden«, An den Plattenschnittpunkten werden Hülsen an den Endstücken so befestigt, die es den Längsachsen einer jeden der Hülsen erlaubt, sich mit den entsprechenden Schnittlinien der Platten auszurichten. Die Hülsen ragen überdies alle über eine der Endstückflächen hinaus.

Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung wird eine Anschlagnase in den vorstehenden Seiten einer jeden der Hülsen ausgebildet.

Ringnuten werden in jedem der Enden der Brennstäbe ausgebildet, die zwischen den Endstücken einzuspannen sind. Die Hulsenanschlagnasen ragen in die jeweiligen Hingnuten hinein, wodurch sie die Nuten erfassen und die ßrennstäbe sowie die Endstücke in einer ganzen Konstruktion halten.

Auf diese Weise werden die zwei Endabstandshalteroste, die bisher für die Halterung der Brennelemente notwendig waren, überflüssig; durch die Beseitigung dieser Roste wird auch die Ursache der Iteiberosion in den Endstücken der Brennstäbe beseitigt. Durch die weitere Beseitigung von komplizierten GuÄ-Endstücken wird eine Quelle hydraulischer Druckverluste vermieden und die Brennelementkosten ver-

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Anw.-Akfce: Ü7.

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wenn ein Brennelement, das eine erfindungsgemäße Anschlagnasenanordnung aufweist, aus dem Reaktorkern entfernt werden muß, dann braucht jede einzelne Brennstab- und Anschlagiiasen-iiülsen-iioiiibinatioii nur das Gewicht des entsprechenden Brennsfcabs sowie den verhältnismäßigen Anteil des ü-ewichts der entgegengesetzten iindstück-itost- und iiülsen-iionstrukfcion zu tragen» Natürlich schalten die erfindungsgemäßen Brennelement-Tragroste und liiil seilanordnung en die Notwendigkeit aus, lasttragen.de iiegels tab-Führungsrohre und aufwendige Speziaistücke vorzusehen, die diese xiohre benötigten, um die .Brennstäbe zwischen gegenüberliegenden Endstücken einzuspannen.

Hin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wix^-d im folgenden näher beschrieben, iiis zeigt:

Fig. 1 einen Aufriß eines Teils eines Brennelenient-iindstücks im Schnitt und

Figo 2 eine Draufsicht auf eine andere Ausfuhrungsform.

Ueuiäß der Jars teilung in Fig. 1 steht eine Endstück-Itos tplatte 10 mit einem parallelen Paar Kndstück-Rostplatten 11, 12 in Eingriff. Der Zeichnung kann man entnehmen, daß die iiostplatte 10 oin Paar paralleler Schlitze 13, 1^t besitzt, die von der Querkante 15 der Platte 10 bis zu etwa der halben Breite der Platte verlaufen. Die Schlitze 13, 14t sind außerdem gerade etwas breiter als die Stärken der entsprechenden Kostplatten 11, 12, die innerhalb dieser Schlitze verschachtelt sind. Somit liegen die Kostplatten 11, 12, wie der Figur 1 zu entnehmen ist, senkrecht zu der Platte 10 und stehen mit derselben in Jiingriff.

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j.xim , - ,ι It Lα : Il V . l^!l'i

j). ■; ii-υη tplutteii ii, 12 haben ^reiten, die jüi ivCLcnl, f ί ciien k J oi cli dor ijrei Le dei¹ Platte lü Hind, Di e Platten Jl, 12 Bind mit passeuden 3chli bzen versehen, vie durch die gestrichelten Linien Ib, 17 angedeutet, die die Fortsetzung dieser Platten in einer Richtung zeigen, welche senkrecht zu der Platte lü liegt, und zwar über die Ebene der Fig. 1 hinaus.

"Weiter liilden in dieser Beziehung die ineinander greifenden iiostplatten 10, 11 sowie 10, 12 jeweilig wechselseitige Schittlinien 20 bzw. 21. Weitere Aussparungen 22, 23 sind an den bohnittpunkten der Iiostplatten 10, 11 und 10, 12 ausgebildet, die bis unterhalb der Querkante 15 der uostplatte 10 verlaufen. Die "breiten Kanten der Aussparungen 22, 23 sind mit gleichem Abstand von den jeweiligen wechselseitigen Schnittlinien 20, 21 angeordnet, wie es der Zeichnung zu entnehmen ist. Auf diese r/eise verbinden sich alle die Aussparungen 22, 23, die in den itostplatten JO, 11, 12 ausgebildet sind, um Schächte 28, 29 zu bilden.

iiohle, im allgemeinen zylindrische Hülsen 24, 2^r) weiden in entsprechenden Aussparungen 22, 23 aufgenommen. Die Aussendurchmesser der Hülsen 24, 25 reichen aus, um eine enge Passung in den jeweiligen Aussparungen zu ergeben. Wie man ,jedoch der in der Zeichnung dargestellten erläuternden Ausiührungsform der Erfindung entnehmen kann, sind die Hülsen 'lh, 25 so lang ausgebildet, daß sie die Querkante 15 der Uostplatte 10 weit überragen. Der Vorsprung gegenüber der Kante 15 in itichtung der Verlängerung der Schnittlinien 20, 21 über die Kante 15 hinaus ist geringfügig größer als die Tiefen der Aussparungen 22, 23, die die jeweiligen Hülsen 24, 25 aufnehmen.

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BAD ORIGINAL

/mw.-Akte: 27.144

Erfindungsgemäß werden zwei getrennte Sätze 2b, 27, jeweils aus drei Anschlagnasen 30, 31 bestehend, in die Fläche der Hülse 24 eingepreßt. üeniäß der Darstellung in Figo 1 sind die Anschlagnasen 30, 31 in den Sätzen 26, 27 in einer im allgemeinen parallelen Ausrichtung zu der wechselseitigen Schnittlinie 20 angeordnet. Diese Anschlagnasen ragen weiterhin nach innen in die hohle Mitte der Hülse 24 hinein. Gleich Anschlagnasensätze, von denen nur der Anschlagnasensatz in Figur 1 der Zeichnung dargstellt ist, sind ebenfalls in der Hülse 25 ausgebildet.

Zum Zweck der besseren Erläuterung ist ein Endstück eines langen, schlanken und im allgemeinen zylindrischen Brennstabs 33 in seiner Lage innerhalb der Hülse 25 dargestellt. Das Endstück des Brennstabs 33 hat einen im wesentlichen zylindrischen Stopfen 3·^ mit einem Aussendurchmesser, der erheblich kleiner ist als der allgemeine Aussendurchmesser des Hauptteiles des Brennstabs 33. Der Stopfen Jk hat eine Länge, die geringfügig größer ist als die Länge der zylindrischen Achse der Hülse 25.

Weiterhin ist erfindungsgemäß das äußerste Endstück des Stopfens 34, der innerhalb der Hülse 25 aufgenommen wird, mit einer Ringnut 35 versehen, die in der Tiefe zu de» radial nach innen verlaufenden Vorsprung der einzelnen Anschlagnasen 31 in dem Anschlagnasensatz 32 paßt. Somit wird die Nut 35 auch von einer Anschlagnase 36 in dem Anschlagnasensatz 32 erfaßt, und in der Hülse 25, von einer Anschlagnase in einem Satz, der sich außerhalb der Ebene der Zeichnung befindet, jedoch dem Ansatznasensatz 27 in der Hülse 24 entspricht.

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Anw.-Akte: 27.144

Die Kombination aus Anschlagnasen und der Nut in dem Endstück des Brennstabs 33 reicht aus, um den Stab in seiner jeweiligen Hülse zu halten_o

Obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, erfaßt eine gleichartige Endstück-itostkonstruktion das entgegengesetzte Ende des Brennstabs 33·

In Übereinstimmung mit der Erfindung wird jeder Brennstab im Brennstabbündel an seinen Enden durch einzelne Hülsensätze in der Weise gehalten, wie im Zusammenhang mit der Hülse und dem Brennstab 33 beschrieben. Somit braucht jeder Brennstab (in einem Brennstabbündel, das 200 oder mehr dieser Stäbe enthalten könnte) nur sein Eigengewicht und den verhältnismäßigen Anteil des Gewichts der zugehörigen ltostkonstruktionen zu tragen, die verwendet werden, um die konstruktive Festigkeit des Brennbündels zu erhöhen, üie hierin beschriebene einzelne Anschlagnasen- und Nutkonstruktion ist deshalb ausreichend stark, um es zu erlauben, daß das Brennbündel als eine einzelne Einheit während der Iieaktorkernbeschickung, der Entfernung von ausgebrannten Brennstäben und so weiter gehandhabt wird.

Im Betrieb ist eine Anzahl von llostplatten 37» 40, 41, 42, wie in Fig. 2 dargestellt, miteinander verschachtelt, um die rechteckige Endstück-Zellenkonstruktion zu bilden, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Durch Schweißen, Löten oder andere geeignete Mittel werden die verschachtelten llostplatten miteinander verbunden, um die erfindungsgemäße Zellenkonstruktion zu bilden. Hohle ringförmige Hülsen 43, 44, 45, 46 werden in entsprechende Aussparungen gesteckt, die an den wechselseitigen Schnitten der llostplatten 37, 40, 41, 42 ausgebildet sind. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, werden sie

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Anw .-Akte: 2 7. i ^lt *i

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an die Rostkonstruktion geschweißt, gelötet oder sonstwie befes tigt.

lireiins tabenden der Art, wie sie in Fig. 1 dax'ges bell fc sind, werden mit jeweils einer der uiilseii 43, ¹Ik, h^cj, ^b ausgericiitet, mi t genügender Kraft in die llülsen gepreist sowie auch auf eine ausreichende riefe innerhalb der einzelnen iiUlsen, um einen Eingriff zwischen den Anschlagnasen und den i-iuben herzustellen, wie in Fig. 1 im Zusammenhang mit Anschlagnaee 3b und Nut 35 dargestellt.

uie Rostkonstruktioneii, die den mittleren Teil der Brennstäbe in dem Bündel halten, werden auf diese Stäbe gesteckt.

Die restlichen unbefestigten Enden der ßrennstäbe in dem Brennbündel werden in eine andere Endstück-Uostkonstruktion (in der Zeichnung nicht dargestellt) gepreßt. Dieses letzte Endstück ist in seinen Hauptteilen, die das Erfassen der Brennstauenden betreffen, im wesentlichen in gleicher Ausführung wie dasjenige, das in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Da die Anschlagnasen-Nut-Konibination in jedem Brennstab und das zugehörige Hülsenpaar nur einen kleinen Teil des Gesamtgewichts des Brennbündels zu tragen brauchen, ergibt diese Verbindung eine ausreichende Festigkeit, um ein vollständiges Brennstabbündel von einem Transportbehälter abzuheben und in einen Reaktorkern einzusetzen. Die durch diese Verbindungen erzielte Festigkeit reicht außerdem aus, um das Brennbündel so auszubilden, daß es gegenüber Erdbeben, hydraulischen Kräften und dergleichen beständig ist, während ein verbrauchtes oder teilweise verbrauchtes Brennbündel aus der Reaktorkern zum Zwecke der Besichtigung oder Ersetzung herausgenommen werden kann.

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Airw. -niete: 27.1 hh

Natürlich ist die hierin beschriebene Anschlagnasen- und Nut-Konstruktion auch i'ür itegelstal)-Führungsrohre und andei"e Üivennbünde!-Konstruktionen in gleich vorteiihai'ter Weise geeignet.

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-/13.-Leerseite

Claims

PATENTANWALT 2821 1 F)

12. Mai 1978 Anw.-Akte: 27.144

P A T E N Γ Λ N S P il ü C U K :

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Brenneleinent-ilostkonstruktioii bestehend aus einer Anzahl paralleler Platten, deren Querkanten Schlitze aufweisen, die senkrecht zu den Querkanten verlaufen, wobei Aussparungen zwischen den Schlitzen und Querkanten und den Schlitzen in den Platten ausgebildet sind und mit den Schlitzen in Verbindung stehen sowie einer weiteren Anzahl anderer Platten, die senkrecht zu den ersten Platten angeordnet sind und ebenfalls mit Schlitzen versehen sind und die mit den ersten Platten an wechselseitigen Schnittlinien ineinander gesteckt sind und dadurch eine zellenförmige Konstruktion bilden, dadurch gekennzeichnet, daß an einigen Platten (10) Aussparungen (22, 23) angebracht sind, die sich mit Aussparungen in den anderen Platten (11, 12) zu Schächten (28, 29) an den wechselseitigen Schnittlinien bilden, die hohle Hülsen (24, 25) aufnehmen.
2. lto s tkons t rukt ion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dall die hohlen Hülsen (24, 25) nach der Innenseite der Hülsen vorstehende Wellungen, Nasen (30, 31) oder dgl. aufweisen.
3. iiostkonstruktion nach Anspruch i und/oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Hülsen (24, 25) die Querkanten (15) überragen.

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ORIGINAL INSPECTED

Anw.-Akte: 27.1Ί4

Kostkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dali die Nasen (30, 31) mindestens zwei Sätze zu je drei Anschlagsnasen umfassen, wobei die Anschlagnasen in den jeweiligen Sätzen in einer Reihe ausgerichtet sind, die im allgemeinen parallel zu der jeweiligen wechselseitigen Schnittlinie verlauft_o

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