DE2929465C2 - Einendige Befestigung von Absorberstäben in einer gemeinsamen Halterungsplatte - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine einendige Befestigung von Absorberstäben in einer gemeinsamen Halterungsplatte gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige, gemeinsam gehaltene Absorberstäbe werden zur Beeinflussung der Reaktivität in Kernreaktoren verwendet, wie dies beispielsweise die US-PS 33 61 639 zeigt. Die Befestigung der Absorberstäbe erfolgt dort durch einen über einen Absatz in der Bohrung greifenden Kragen.

Weiterhin ist es aus der Zeitschrift »Atomwirtschaft« 16 (1971), S. 583 bekannt, die Ansätze von Absorberstäben in den zugehörigen Bohrungen durch Muttern zu befestigen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einendige Befestigung von Absorberstäben anzugeben, die den Einflüssen der Reaktorumgebung standhält und sich zuverlässig herstellen läßt sowie unter minimaler Gefahr einer radioaktiven Verseuchung wieder gelöst werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Befestigung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die zuverlässig herstellbare hohlnietartige Festlegung des Ansatzes des Absorberstabes in einer Bohrung der Halterungsplatte kann der Absorberstab auch in feinfühliger Weise durch eine die Festlegungskraft des Hohlniets übersteigende axiale Belastung von der Halterungsplatte entfernt werden, wobei die beim bekannten Abscheren und Absägen der Absorberstäbe auftretenden Probleme vermindert werden. Auch sind die Herstellungskosten relativ gering im Vergleich zu den bekannten mit Gewinde versehenen Befestigungselementen.

Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fi g. 1 eine Halterungsplatte mit Absorberstäben,

Fig.2 einen Längschnitt durch einen Ansatz eines Absorberstabes vor dessen Befestigung in einer⁶⁵ Bohrung der Halterungsplatte,

Fig. 3 einen Längsschnitt entsprechend Fig. 2 nach Befestigung des Ansatzes in der Bohrung und

F i g. 4 einen Längsschnitt entsprechend F i g. 3 mit einem Werkzeug zum Lösen der Befestigung des Absorberstabes.

In Fig. 1 ist eine Halterungsplatte 10, die im folgenden auch als Armstern bezeichnet wird, z. B. aus rostfreiem Stahl, gezeigt, die eine mittig angeordnete, im allgemeinen zylindrische Nabe 11 mit einer Längsachse 12 aufweist Der Armstern 10 hat eine Anzahl von Sternarmen, die sich von der Nabe 11 aus radial in einer Ebene erstrecken, die rechtwinklig zur Achse 12 verläuft Zur Vereinfachung sind in Fi g. 1 nur die Sternarme 13,14,15,16,17,20 und 21 gezeigt

An den jeweiligen Sternarmen sind Absorberstäbe 22, 23, 24, 25, 26, 27 und 30 befestigt Die Längsachsen dieser Absorberstäbe erstrecken sich parallel zur Längsachse 12 der Nabe 11. Wie im einzelnen bei dem Absorberstab 30 illusfiert ist, bildet ein Hohlrohr 31 die äußere Oberfläche des Stabes. Ein Längsende des Rohres 31 ist mit Hilfe eines massiven Stopfens 32 verschlossen, der im offenen Rohrende verschweißt oder anderweitig befestigt ist Innerhalb des Rohres 31 und in Abstützung gegen den Stopfen 32 ist ein Stapel von kurzen zylindrischen abbrennbaren Absorbertabletten 33 angeordnet Die einzelnen zylindrischen Tabletten im Stapel werden in Längsrichtung durch eine Feder 34 zusammengedrückt welche zwischen der letzten Tablette im Stapel und einen; Stopfen 35 angeordn-jt ist, der im oberen offenen Ende des Hohlrohrs 31 befestigt ist

Wie aus F i g. 3 hervorgeht, ist der Stopfen 35 mit einem abgeschrägten Ende 36 versehen, das eine Einführung für einen zylindrischen Abschnitt 37 bildet. Der Innendurchmesser des Hohlrohrs 31 entspricht dem Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 37 in einem Maße, daß ein Paßsitz erzielt wird.

Wie in der Zeichnung dargestellt ist, endet der zylindrische Abschnitt 37 in einem radial vorspringenden Absatz 40, der mit dem Querende des Hohlrohres 31, mit welchem er verschweißt ist, in Eingriff steht. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform hat das Hohlrohr 31 einen solchen Außendurchmesser, daß sich ein bündiger Übergang zwischen einem freiliegenden zylindrischen Abschnitt 41 des Stopfens 35, der sich über das Querende des Rohres 31 erstreckt, und der Außenfläche des Rohres ergibt.

Ein in Längsrichtung von dem Absatz 40 beabstandeter Absatz 42 beendet den freiliegenden zylindrischen Abschnitt 41 des Stopfens 35. Von der Mitte des Absatzes 42 springt in Längsrichtung ein zylindrischer Ansatz bzw. Stiel 43 vor. Ein Teil des Stiels 43 besteht aus einem massiven Metallwerkstoff. Das freie Ende des Stiels 43 ist jedoch durch eine Längsbohrung als Hohlzylinder 44 ausgebildet in einer Tiefe, die sich vom freien Ende des Stiels über eine Distanz erstreckt, die ungefähr der halben Stiellänge entspricht.

In Fig. 2 ist ein Abschnitt des Ansatzes bzw. Stiels nach seiner Herstellung und vor der vollständigen Installation an der Halterungsplatte bzw. dem Sternarm 10 dargestellt. Der Stiel 43 hat eine im allgemeinen zylindrische äußere Gestalt. Der Hohlzylinder bzw. die Bohrung 44, die sich von dem freien Ende des Stiels 43 über ungefähr seine halbe Länge erstreckt, weist ebenfalls eine im allgemeinen zylindrische Form mit Ausnahme des Bodens der Bohrung auf, welcher in Form eines flachen Kegels ausgebildet ist.

Zur Aufnahme des Stiels 43 ist der Sternarm 10 mit einer im allgemeinen zylindrischen Bohrung 50 versehen, die eine Längsachse 51 aufweist, welche im

wesentlichen mit der Längsachse des Stiels 43 und des Absorberstabes (nicht gezeigt in F i g. 2) zusammenfällt innerhalb der Bohrung 50 ist eine vergrößerte Aussparung 52 ausgebildet Die Aussparung 52 überlappt nur einen Teil der Bohrung 44 im Stiel 43.

Ein kegelstumpfförmiger Absatz 53 sorgt für einen Übergang von der Aussparung 52 zu einer Bohrung 54, welche den Rest der Bohrung 50 bildet.

Zur Befestigung wird der Stiel 43 in die zugeordnete Bohrung 50 eingeführt Der als Hohlzylinder ausgebildete Teil di« Stiels wird mechanisch, z. B. durch Hydroformgebungseinrichtungen oder mechanische Aufweitungseinrichtungen, deformiert, um sich der Kontur des kegelstumpfförmigen Absatzes 53 und der erweiterten Aussparung 52 anzupassen, wie in Fig.3 illustriert. Auf diese Weise wird der Absorberstab in dem zugeordneten Sternarm ohne Schweißen befestigt.

Der kegelstumpfförmige Absatz 53 sorgt für eine trichterförmige Ausbildung des Hohlzylinders, welche die Wirkung von verschiedenen thermischt-n Ausdehnungskoeffizienten mildert. Wenn die Temperatur ansteigt, dehnt sich der z. B. aus rostfreiem Stahl bestehende Sternarm in Richtung der Achse 51 stärker aus als der gewöhnlich aus einer Zirkoniumlegierung bestehende Ansatz 43 des Absorberstabes. Die axiale Beanspruchung wird jedoch durch eine radiale Lockerung der Teile gemildert. Da sich nämlich der Sternarm auch senkrecht zur Richtung der Achse 51 mehr als der Stiel 43 ausdehnt, verschiebt sich die konische Grenzfläche zwischen dem benachbarten deformierten Abschnitt des Stiels 43 und dem konischen Absatz 53 axial nach unten. Die beiden Teile bleiben radial und axial in engem Kontakt unter Reduzierung der Beanspruchung, die sonst erzeugt worden wäre.

Obwohl also eine feste Verbindung über den gesamten Bereich der Reaktorbetriebstemperaturen aufrechterhalten wird, weist der Au5bau trotzdem einen vorbestimmten »Schwachpunkt« auf, um auch die Entfernung des Absorberstabes von der Halterungsplatte zu erleichtern, wie dies .im nachfolgenden im einzelnen beschrieben ist,

Wie F i g. 4 zeigt wird zum Lösen der Befestigung ein Dorn 70 in die Bohrung 44 in Richtung des Pfeils 71 gedruckt Der Dorn 70, der vorzugsweise in Form eines dünnen, zylindrischen Metallschaftes ausgebildet ist, hat einen Durchmesser, der geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des umverformten Hohlzylinders ist. Die Längsachse des Doms 70 fällt mit der Längsachse 51 des Absorberstabes 30 zusammen.

Um den Absorberstab 30 nun zu entfernen, ist es nur erforderlich, den Dorn 70 in Richtung des Pfeiles 71 mit einer ausreichenden Kraft zu drücken, um den Stiel durch die Bohrung 54 herauszupressen, wodurch der Stiel 43 vom Sternarm befreit wird.

Obwohl in der Zeichnung nicht gezeigt, kann eine Gruppe von Dornen 70 auf einer Platte mechanisch gekoppelt werden. Diese Dorne, welche mit den entsprechenden Bohrungen in der Halterungsplatte 10 ausgerichtet und in diese eingeführt sind, können alle Stäbe in einem Arbeitsgang herausdrücken. Auf diese Weise wird ein möglicherweise gefährlicher, kostspieliger und mühsamer Abscherungs- oder Absägevorgang eines jeden Absorberstabes von seinem Sternarm vermieden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einendige Befestigung von Absorberstäben in einer gemeinsamen Halterungsplatte, wobei jeder Absorberstab an seinem zu befestigenden Ende mit ■> einem zylindrischen Ansatz versehen ist, der in eine zugehörige Bohrung der Halterungsplatte eingreift und dort befestigt istdadurchgekennzeichnet, daß das freie Ende des Ansatzes (43) als dünner Hohlzylinder (44) ausgebildet ist, der in der Art eines Hohlniets nach Deformation in der Bohrung (50) der Halterungsplatte (10) festgelegt ist

2. Befestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Halterungsplatte (10) einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten autweist als das Material des Ansatzes (43) des Absorberstabes.

3. Befestigung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungsplatte (10) aus rostfreiem Stahl und der Ansatz (43) aus einer Zirkoniumlegierung besteht.