DE2837859A1

DE2837859A1 - Lagerbecken fuer abgebrannte brennelemente

Info

Publication number: DE2837859A1
Application number: DE19782837859
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl Phys Dr Kienle; Roland Dipl Ing Kuehnel
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1978-08-30
Filing date: 1978-08-30
Publication date: 1980-03-06
Also published as: FR2435108A1; BE878491A; BR7904956A; CH638335A5; SE7907047L; JPS5535298A; ES483709A1

Description

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KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

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Lagerbecken für abgebrannte Brennelement®

Die vorliegende Erfindung betrifft ©in Lagarbecken für abgebrannt© Brennelement© "won Lsiehtwasaerkernreaktoren, aas Bit ®in@® lühlaitt©! gsfüllt ist und fest auf dam B®ek©nbodsn Bt®h@n&®_v dom ung@hind@rt@n Ktfiilmitteleintritt erlaubend© Br©nn©l®si©nt~Lag®rg@= stelle enthalte Solch© Lag©rb©ck©n sind Stand der Technik und gehören praktisch gu j®da® der bis h©ut© ausgeführten Ksralsraftusrk© _o Si© habsn die Aufgabe, di© abgebrannten Breiaa®l@®®nt© gog©nüb©3? dar Usgsbimg strahlenmäßig ab£Uischirs©n und auß®rd©m di© noch am Anfang ziemlich arheblich® £taehg®r£all©\-fira© absuftihren» Di© Wand© di©s©r Lago^bockün massivem Beton_s si© sind noraial®rö©i@© mit füllt, dem zur Neutronsnabsorption eirtlo n©ch Borsäure zugemiseht ist.

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Die in diesen Becken zu lagernden Brennelemente, müssen leicht auswechselbar sein, sie dürfen aber auch niemals eine kritische Anordnung bilden können. Zu diesem Zweck werden die einzelnen Brennelemente in sogenannte Lagergestelle eingesetzt, in denen für jedes einzelne Brennelement ein schachtförmlger Aufnahmeraum vorgesehen ist. Solche Lagergestelle sind für eine Vielzahl von Brennelementen eingerichtet, beispielsweise 64, in quadratischer Geometrie.

Um eine Vorstellung von der Größenordnung eines Lagerbeckens zu geben, sei erwähnt, daß in einem solchen für einen 1300 MW Druckwasserreaktor 768 Brennelemente zeitweilig gelagert werden können, das bedeutet, daß ein solches Lagerbecken mit 12 Lagergestellen für je 64 Brennelemente ausgerüstet ist. Diese sind mit dem Boden über Füße fest verbunden, damit das Beckenwasser als Kühlmittel von unten in die eingesetzten Brennelemente eintreten und diese infolge der Aufheizung nach oben durchströmen kann.

Aus diesen kurzen Erläuterungen bezüglich der großen Anzahl von Brennelementen ergibt sich, daß große Massen in einem derartigen Lagergestell eingesetzt sind. Der Aufbau solcher Lagergestelle bringt solange keine besonderen Probleme mit sich, als ein derartiges Lagerbecken in erdbebensicheren Zonen sich befindet , allerdings müssen auch für erdbebensichere Zonen recht oft Erdbebenstandnachweise geführt werden. Da jedoch Kernkraftwerke auch in erdbebengefährdeten Lagen er-

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richtet werden müssen, ergibt sich die Aufgabe, nicht nur für das Kernkraftwerk selbst eine erdbebensichere Bauweise zu finden, sondern auch für das Lagerbecken und die darin eingesetzten Lagergestelle.

Horizontale Erdbebenstöße führen zu Horizontalkräften, die folgendes bewirken:

- Im Fall fehlender Arretierung am Beckenboden ver-

rutschen die Gestelle am Beckenboden und beschädigen sowohl die Auskleidung des Lagerbeckenbodens als auch jene der Seitenwände und beschädigen sich gegenseitig.

- Im Fall einer Arretierung über Stehbolzen (derzeitige Auslegung) können die Gestelle abheben bzw_o sogar kippen, es werden relativ große Kräfte in die Konstruktion der Gestelle eingeleitet und die Standsicherheit ist nicht mehr gewährleistet.

- Im Fall der vollkommenen festen Verschraubung mit dem Lagerbeckenboden werden die auftretenden und in die Konstruktion einzuleitenden Kräfte noch größer.

Eine entsprechende stabile Ausführungsform der Lagergestelle wäre wohl denkbar, jedoch ist sie mit einem hohen Materialaufwand verbunden, ganz abgesehen davon, daß bei einer besonders stabilen Verankerung im Boden des Lagerbeckens der Kühlmitteleintritt in die einzelnen gelagerten Brennelemente behindert würde.

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Es stellte sich daher die Aufgabe, diese Schwierigkeit durch einen speziellen konstruktiven Aufbau der BE-Gestelle im Lagerbecken zu vermeiden, gleichzeitig aber auch während des Normalbetriebes keine besonderen Spannungen in das gesamte Lagerbecken einzubringen.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Brennelementlagergestelle in der Nähe ihres oberen Randes gegenüber der Lagerbeckenwand über horizontale Abstützelemente verbunden sind, die gegenüber kurzen stoßartigen Horizontalkräften als starre Körper wirken, gegenüber langsamen Belastungskräften dagegen in ihrer axialen Länge nachgeben. Vorzugswelse bestehen die Stützelemente aus Kolben und Zylindern, wobei der vom Kolben abgeschlossene, mit Kühlmittel gefüllte Zylinderraum über eine in seiner Länge einstellbare dünne Rohrleitung oder Kapillare mit dem Beckenraum in Verbindung steht. Die Stützelemente sind dabei gelenkig und kraftschlüssig mit dem Lagergestell einerseits sowie der Beckenwand andererseits verbunden. Für den Fall, daß in einem Lagerbecken mehrere untergebracht sind, ist es vorteilhaft, diese Stützelemente auch zwischen den einzelnen Lagergestellen anzuordnen.

Zur näheren Erläuterung dieser Erfindung sei auf die beiliegenden Fig. 1 und 2 verwiesen. Fig. 1 zeigt die Lage eines Lagergestelles in einem Ausschnitt des Brennelementbeckens, woraus die Anordnung «ines Ab= stUtzelementes zu ersehen ist. Fig. 2 zeigt den schema= tischen Aufbau eines derartigen Abstützelementes.

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Das Brennelementlagerbecken ist in Fig. 1 ausschnittsweise dargestellt und trägt das Bezugszeichen 1_· Darin eingesetzt befindet sich ein Lagergestell 2, das mit seiner Bodenstruktur 21 über Füße 22 mit dem Lagerbeckenboden verbunden ist. Innerhalb des Lagergestelles 2 befinden sich Brennelemente 3.

Das Lagergestell 2 kann₉ wie dargestellt, als Gerüst aus Profilteilen mit einer oberen und unteren Gitterplatte aufgebaut sein.

An der oberen Gitterplatte 23 sind nun erfindungsgemäß Abstützelement® 4 gelenkig befestigt. Sine ähnliche Befestigung ist an dar Beckenwand selbst vorgesehen. 15

Die Abstützelament® bestehen Is u©sontlich@n an® einem Zylinder 41» in dea ©in abdichtender Kolben 42 gleitend gelagert ist. Am Ende der Kolbsnstange Ist ©In© Ringöse 43 zur gelenkigen Befestigung ®n &®r Gitterplatte 23 des Lagergestallos roTgesQh®n_o Di® am Zyllndsr 41 angeordnete Ringes© 44 dient zur g©l®nkig©n Befestigung an der Beckenwand_β Als Verbindung zwischen d@a abge= schlossenen Zylinderzahl» 46 naefo außen ist ©in© dünn® Rohrleitung 45 VQVg@s®fa<Bn_B d©FQsi Str8aiäng©f?id®rstan& durch entspr©eh@iaöe DIaQn©ionI©rraig₉ also ZoB₀ Inn©ndurchmesser und/oder Lung© ®ing©st©llt wrden kann» Dies© Yerbindung k5mat® selbstvsrstäadllch auch im Kolben 42 ©ingebaut s©In„

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Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist so, daß kurz dauernde kräftige Stöße durch diese Abstützung aufgefangen werden, da das im Innenraum 46 befindliche Kühlmittel, z.B. Wasser, nicht rasch genug durch die Kapillare 45 nach außen entweichen kann. Treten dagegen langsame Veränderungen, wie z.B. Temperaturdehnungen auf, so stellt sich automatisch der Abstand zwischen den beiden Gelenken 43 und 44 nach, da das Kühlmittel im Raum 46 genügend Zeit hat, durch die Kapillare 45 einen entsprechenden Ausgleich für die Lage veränderung des Kolbens 42 zu erlauben. Durch die gelenkige Befestigung des Abstützelementes am Lagergestell einerseits und an der Beckenwand andererseits wird die Entstehung von Spannungen in den beteiligten Bauteilen weitestgehend verhindert.

Wie bereits eingangs erwähnt, können durch diese Abstützkonstruktion die Lagergestelle sozusagen in Leichtbauweise erstellt werden und trotzdem die im Falle von Erdbeben auftretenden außerordentlich hohen horizontalen Kräfte ohne Beschädigung aufnehmen.

3 Patentansprüche 2 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

(Ty Lagerbecken für abgebrannte Brennelemente von Leichtwasserkernreaktoren, das mit einem Kühlmittel gefüllt ist und fest auf dem Boden stehende, den ungehinderten Kühlmitteleintritt erlaubende Brennelementlagergestelle enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennelementlagergestelle (2) in der Nähe ihres oberen Randes gegenüber der Lagerbeckenwand über horizontale Abstützelemente (4) verbunden sind, die gegenüber kurzen stoßartigen horizontalen Kräften als starre Körper wirken, gegenüber langsamen Belastungskräften dagegen in ihrer axialen Länge nachgeben.
2. Lagerbecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Stützelemente (4) aus einem, in einem Zylinder (41) geführten Kolben (42) bestehen und der vom Kolben (42) abgeschlossene, mit Kühlmittel gefüllte Zylinderraum (46) über einen in seiner Länge einstellbare dünne Rohrleitung (45) oder Kapillare mit dem Beckenraum in Verbindung steht und die Stützelemente (4) gelenkig und kraftschlüssig mit dem Lagergestell (2) einerseits sowie der Beckenwand (1) andererseits verbunden sind.
3. Lagerbecken nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Stützelemente (4) nicht nur gegenüber der Beckenwand (1), sondern bei mehreren Lagergestellen (2) auch zwischen diesen angeordnet sind.

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