DE2930237A1

DE2930237A1 - Lagergestell fuer kernreaktorbrennelemente

Info

Publication number: DE2930237A1
Application number: DE19792930237
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl Ing Hennings
Original assignee: Babcock Brown Boveri Reaktor GmbH
Current assignee: ABB Reaktor GmbH
Priority date: 1979-07-26
Filing date: 1979-07-26
Publication date: 1981-02-05
Also published as: IT1128149B; CH646542A5; IT8049289A0; ATA370180A; DE2930237C2; AT370553B

Description

Lagergestell für Kernreaktorbrennelemente
Die Erfindung betrifft ein Lagergestell für Kernreaktorbrennelemente bestehend aus mehreren Schächten zur Aufnahme der Brennelemente, wobei die aus neutronenabsorbierendem Werkstoff bestehenden Wandungen der Schächte aus kreuzweise übereinander angeordneten einen Zwischenraum aufweisenden parallelen Blechen gebildet sind, die sich über mehrere Schächte in waagerechter Richtung erstrecken und mittels an ihren Rändern angebrachten Einschnitten gegenseitig in ihrer Lage gehalten sind, wobei ein Lagergestell eine obere und untere Gitterplatte und diese verbindende Streben aufweist, insbesondere nach Patentanmeldung P 28 35 392.6 Abgebrannte Brennelemente werden in Wasserbecken gelagert, bis sie zur Wiederaufbereitung gelangen.
Für eine wirtschaftliche Lagerung werden Gestelle mit festeingebauten Neutronenabsorbern verwendet, die die Unterkritikalität in jeder Beladungsphase sichern.
Außer mechanischen Belastungen müssen Lagergestelle chemischen Einwirkungen des Beckenwassers widerstehen, leicht montierbar sein und genügende Wärmeabfuhr sicherstellen.
Es sind mehrere Anordnung (DE-GM 76 24 867, DE-OS 26 29 938) bekannt, die die vorgenannten Anforderungen konstruktiv mit Kästen oder Schächten lösen, wobei diese Kästen oder Schächte einzelne Behälter für je ein Brennelement darstellen. Diese einzelnen Behälter werden untereinander durch weitere Konstruktionselemente> z.B. Abstandshalter oder Halterungen in Gittern auf den vorbestimmten Abstand gebracht. Solche Anordnungen umgeben je ein Brennelement an allen Längsseiten, wobei das einhüllende Material über der Länge nicht getrennt ist , also keine Fugen aufweist. Die Behälterwand als quadratischer Kasten oder Schacht wird durch Verschweissen oder Verschrauben gebogener Bleche hergestellt.
Den bisher aufgezeigten Konstruktionen ist gemeinsam, daß die Seitenwände der Schächte aus Blechen gebildet sind.
die mindestens so lang sein müssen, wie darin aufzubewahrende Brennelemente. Das bedeutet bei Brennelementen für Reaktoren der 1300 MW-Leistungsklasse eine Länge von ca. 4,5 m.
Die Herstellung derartiger Behälter aus borhaltigem Material ist mit großen fertigungstechnischen Problemen verbunden. Die Schwierigkeiten bestehen vornehmlich in der Blechgröße und der Notwendigkeit die Bleche zu biegen und/oder zu verschweißen. Weiterhin ist die Verbindung der einzelnen Behälter untereinander zeitaufwendig und führt zu unerwünschten Spannungszuständen.
Aufgabe der Hauptanmeldung P 28 35 392.6 war es, unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile ein leicht montterbares, spannungsfreies Lagergestell für Brennelemente anzugeben.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen der Hauptanmeldung gekennzeichneten Merkmale. Die vorliegende Erfindung mach sich zur Aufgabe, das Lagergestell nach der Hauptanmeldung besser zu versteifen. Dabei soll jedoch eine spannungsfreie Verbindung weiterhin gewährleistet sein.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Bleche an ihren freien Enden mit sich in Längsrichtung erstreckenden Rohren unter Beibehaltung eines Bewegungsspielraumes lösbar verbunden sind, daß an der unteren Gitterplatte angeordnete Zentrierstifte wenigstens die unterste Reihe der Bleche an ihren Kreuzungspunkten stützen und daß an der oberen Gitterplatte die daran angrenzenden Bleche zentriert sind.
Mit dieser Ausbildung wird der nur aus den zusammengesteckten Blechen bestehende Teil des Lagergestells besser versteift, kann jedoch weiterhin Bewegungen, wie sie z.B. durch Wärmedehnungen auftreten können, kompensieren ohne daß Spannungen auftreten.
Eine besondere Ausbildung der Zentrierung sieht vor, daß an der Unterseite der oberen Gitterplatte mit ihrer offenen Seite nach unten gerichtete U-förmig gebogene Bleche befestigt sind und daß an der oberen Lage der kreuzweise bereinander angeordneten Bleche Leisten angebracht sind, die mit einem Teilbereich an den Innenseiten der Schenkel der U-förmig gebogenen Schenkel zentriert sind.
Zur besseren Einführung der Brennelemente in die Schachtöffnungen der oberen Gitterplatte wird vorgeschlagen, daß an der Oberseite der oberen Gitterplatte dachförmige F'uhrungsbleche angeordnet sind, wobei die Laschen zur Befestigung der U-förmig gebogenen Bleche als Gegenhalter für dachförmige Führungsbleche dienen.
Anhand der schematischen Fig. 1 bis 6 wird die erfindungsgemäße Lagergestellausbildung beschrieben. Dabei zeigen: Fig. 1 die perspektive Darstellung eines kompletten Brennelementlagergestells, Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II der Fig.1, Fig. 3 die Einzelheit III aus Fig. 2, Fig. 4 eine Seitenansicht in Pfeilrichtung 35 der Fig. 3, Fig. 5 die perspektivische Darstellung eines Teilbereiches der oberen Gitterplatte mit Führungsblechen Fig. 6 den Querschnitt VI-VI aus Fig. 5 und Fig. 7 einen perspektivisch dargestellten Ausschnitt aus der Fig. 1 ohne Streben.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Gerippe 6 dargestellt dessen Streben 8,9 eine obere und untere Gitterplatte 10,11 miteinander verbinden. Zwischen den Streben 8, die als Winkelprofileausgebildet sind, erstrecken sich in waagerechter bzw.
diagonaler Richtung Querstreben 12 die über Knotenbleche 13 an den Streben 8 mittels Schrauben befestigt sind. Die Gitterplatten 10,11 die Öffnungen 19,32 zum Einführen bzw.
Arretieren von Brennelementen aufweisen, sind ebenfalls über Knotenbleche mit den Streben 8 verschraubt. Die als Rundrohre ausgebildeten Streben 9 sind mit den Gitterplatten 10, 11 verschraubt. An den oberen Enden der Streben 8 befinden sich Ösen 36, die der Befestigung von nicht dargestellten Anschlagmitteln dienen. Dieses an sich bekannte Gerippe bildet den Käfig für die kreuzförmig übereinander angeordneten Bleche 2 nach der Hauptanmeldung, wie sie in Fig. 7 ausschnittsweise dargestellt sind. Dabei bilden die Bleche 2 Zwischenräume 5 und Schächte 1. Wie aus den Fig. 2 bis 4 zu ersehen ist, sind zur Versteifung und Führung der kreuzförmig übereinander angeordneten Bleche 2 dieselben an ihren freien Enden 14 mit den Rohren 7 verschraubt. Eine Bundschraube 15 mit Scheibe 16 und Mutter 17 dient, als Befestigungselement. Dabei ist die Bundlänge so ausgeführt daß lediglich eine formschlüssige Verbindung entsteht. Bedingt durch die Länge "a" des in den Blechen 2 angebrachten Langloches 18 weisen die Bleche einen bestimmten Spielraum auf, innerhalb dessen sie sich bewegen können ohne daß ein Spannungsaufbau entsteht.
Die Breite b des Langloches 18 entspricht dem Durchmesser der in den Rohren 7 vorgesehenen Bohrungen 33 (Fig. 3 und 4).
An den in der Fig. 2 mit einem Achsenkreuz gekennzeichneten Stellen sind in der unteren Gitterplatte 11 Zentrierstifte 20 eingeschraubt. Sie sind als Rundrohre ausgeführt, deren Außendurchmesser kleiner höchstens gleich der Seitenlänge des an den Kreuzungspunkten der Bleche 2 entstehenden Quadrates 21 ist. Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, enden diese Zentrierstifte 20 unterhalb der Oberkante der an die untere Gitterplatte 11 angrenzenden Bleche 2. Sie dienen somit als Zentrierung für die untersten Bleche gegenüber der unteren Gitterplatte 11. Eine Zentrierung der darüber angeordneten Bleche ist nicht erforderlich, da die in den Blechen angeordneten Schlitze 4 diese Aufgabe übernehmen.
Lediglich die oberste Blechreihe bedarf einer Arretierung gegenüber der oberen Gitterplatte 10 um in Zusammenhang mit den Zentrierstiften 20 und den Verschraubungen an den freien Enden 14 der Bleche 2 mit den Rohren 7 die gewünschte Stabilität und Führung der gesteckten Blechkonstruktion zu erreichen. Die Fig. 6 zeigt die Einzelheiten der Arretierung an der oberen Gitterplatte 10. An den Blechen 2 sind mittels Schrauben 22 Leisten 23 befestigt. Die Leisten 23 ragen dabei ein bestimmtes Maß über die Oberkante der Bleche 2 hinaus.
Dieser hinausragende Teil zentriert sich an den Innenseiten der Schenkel 24 eines U-förmig gebogenen Bleches 25. Mit Hilfe einer Lasche 26 und einer Schraube 27 wird das U-förmig gebogene Blech 25 gegen die obere Gitterplatte 10 gezogen.
Dachförmige Führungsbleche 28 weisen Verstärkungen 29 auf, mittels derer die Führungsbleche unter Verwendung der Schrauben 27 und der Laschen 26 an der Oberseite der oberen Gitterplatte angeordnet sind. Bohrungen 30 ermöglichen das Einbringen der Schrauben 27. Die Führungsbleche erleichtern das Einführen der Brennelemente in die Öffnungen 19 der oberen Gitterplatte 10. (Fig.5) Auch die Arretierung der Bleche 2 in dem U-förmig geformten Blech 25 stellt nur eine formschlüssige Verbindung dar.
Im Rahmen des Abstandes 31 erlaubt die Verbindung eine z.B. durch Wärmedehnung hervorgerufene Bewegung der ineinandergesteckten Blechkonstruktion. Der gleiche Bewegungsspielraum ist auch bei der Schraubverbindung an den freien Enden 14 durch das Langloch 18 gegeben.
Die formschlüssigen Verbindungen an den Leisten 23, den freien Enden 14 der Bleche 2 und den Zentrierstiften 20 bringt eine verbesserte Stabilität der durch kreuzweise übereinander angeordnete Bleche 2 gebildeten Lagergestellausbildung nach dem Hauptpatent. Trotz dieser Versteifungsmaßnahmen bleiben die Wandungen der Schächte 1 in jeder Betriebsphase von Spannungen verschont.

Claims

Ansprüche fE 1.Lagergestell für Kernreaktorbrennelemente bestehend au mehreren Schächten zur Aufnahme der Brennelemente,wobei die aus neutronenabsorbierendem Werkstoff bestehenden Wandungen der Schächte aus kreuzweise übereinander angeordneten, einen Zwischenraum aufweisenden, parallelen Blechen gebildet sind, die sich über mehrere Schächte in waagerechter Richtung erstrecken und mittels an ihren Rändern angebrachten Einschnitten gegenseitig in ihrer Lage gehalten sind, wobei ein Lagergestell eine obere und untere Gitterplatte und diese verbindende Streben aufweist, insbesondere nach Patentanmeldung P 28 35 392.6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (2) an ihren freien Enden (14) mit sich in Längsrichtung erstreckenden Rohren (7) unter Beibehaltung eines-Bewegungsspielraumes lösbar verbunden sind, daß an der unteren Gitterplatte (11) angeordnete Zentrierstifte (20) wenigstens die unterste Reihe der Bleche (2) an ihren Kreuzungspunkten stützen und daß an der oberen Gitterplatte (10) die daran angrenzenden Bleche (2) zentriert sind.
2. Lagergestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite der oberen Gitterplatte (10) mit ihrer offenen Seite nach unten gerichtete U-förmig gebogene Bleche (25) befestigt sind und daß an den Blechen (2)Laschen (26) angebracht sind, die mit einem Teilbereich an den Innenseiten der Schenkel (24) dieser U-förmig gebogenen Bleche (25) zentriert sind.
3. Lagergestell nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberseite der oberen Gitterplatte (10) dach- -förmige Führungsbleche (28) angeordnet sind, wobei die Laschen (26) zur Befestigung der U-förmig gebogenen Bleche (29) als Gegenhalter für die dachförmigen Führungsbleche (28) dienen.