DE29804340U1 - Spacers for a nuclear reactor fuel assembly - Google Patents
Spacers for a nuclear reactor fuel assemblyInfo
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Description
Abstandhalter für ein Kernreaktor-BrennelementSpacer for a nuclear reactor fuel element
Die Erfindung betrifft einen Abstandhalter für Brennstäbe in einem Brennelement eines Kernreaktors, mit einander kreuzenden Bändern.The invention relates to a spacer for fuel rods in a fuel element of a nuclear reactor, with intersecting bands.
In Abstandhaltern von wassergekühlten Kernreaktoren (Siedewasserreaktoren oder Druckwasserreaktoren) sind die Brennstäbe in einem regelmäßigen Muster über den Querschnitt des Brennelementes verteilt. Um die Brennstäbe auch bei Vibrationen an ihren Positionen im Brennelement zu halten, sind im Brennelement mehrere Abstandhalter übereinander angeordnet, wobei die Abstandhalter Bänder besitzen, die ein regelmäßiges Gitter bilden und in Maschen des Gitters Halterelemente (z.B. Federn) tragen, die den Brennstab abstützen.In spacers of water-cooled nuclear reactors (boiling water reactors or pressurized water reactors), the fuel rods are distributed in a regular pattern across the cross-section of the fuel element. In order to keep the fuel rods in their positions in the fuel element even during vibrations, several spacers are arranged one above the other in the fuel element, with the spacers having bands that form a regular grid and carry holding elements (e.g. springs) in the meshes of the grid that support the fuel rod.
0 Die Bänder können dabei zu zylindrischen Rohrstücken geformt sein, die miteinander verschweißt sind, oder die Bänder kreuzen sich und bilden dabei quadratische Maschen.0 The bands can be formed into cylindrical pipe sections that are welded together, or the bands can cross each other to form square meshes.
Der Brennstoff in modernen Brennelementen ist so ausgelegt, daß sein nutzbare Energieinhalt für fünf und mehr Jahre eines Reaktorbetriebes ausreicht. An ein solches Brennelement werden folgende Anforderungen gestellt:The fuel in modern fuel elements is designed so that its usable energy content is sufficient for five or more years of reactor operation. The following requirements are placed on such a fuel element:
Die Abstandhalter sollen einen möglichst geringen Strömungswiderstand bilden. Deshalb müssen die Bänder möglichst dünn ausgeführt werden. Außerdem soll möglichst wenig Raum zwischen den Brennstäben von Bändern eingenommen werden.The spacers should create as little flow resistance as possible. Therefore, the strips must be as thin as possible. In addition, the strips should take up as little space as possible between the fuel rods.
Die Abstandhalter müssen auch noch nach fünf Betriebsjahren eine mechanische stabile Stütze für die Brennstäbe bilden.The spacers must provide mechanically stable support for the fuel rods even after five years of operation.
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Das Material der Bänder soll wenig Neutronen absorbieren. Häufig sind die Bänder aus einer schwachdotierten Zirkoniumlegierung ("Zircaloy") gebildet, ein Material, das verhältnismäßig weich ist und eine geringe Elastizität besitzt. Es sind Abstandhalter bekannt, die vollständig aus Zircaloy bestehen, wobei die Federn aus den Bändern ausgestanzt und/oder ausgeformt sind. Solche Zircaloy-Federn sind dann langgestreckt und parallel zu den Brennstäben ausgerichtet. Ein festes und elastischeres Material ist Inconel, das aber ein starke Neutronenabsorber ist.The material of the bands is designed to absorb few neutrons. The bands are often made of a lightly doped zirconium alloy (“Zircaloy”), a material that is relatively soft and has little elasticity. Spacers are known that are made entirely of Zircaloy, with the springs punched out of the bands and/or formed. Such Zircaloy springs are then elongated and aligned parallel to the fuel rods. A solid and more elastic material is Inconel, which is, however, a strong neutron absorber.
Im Abstandhalter sollen keine größeren Flächen eines Bandes direkt an einer entsprechenden Fläche eines anderen Bandes anliegen. Wenn nämlich in einen Spalt zwischen zwei solchen, einander anliegenden Flächen Wasser eindringt, korrodieren . diese Flächen sehr schnell (sogenannte "Spaltkorrosion").In the spacer, no large areas of one band should be in direct contact with a corresponding area of another band. If water penetrates into a gap between two such adjacent surfaces, these surfaces will corrode very quickly (so-called "crevice corrosion").
Die Berührungsstellen, an denen die Bänder bzw. die Federn an den Brennstäben anliegen, dürfen die Brennstäbe nicht durch Reibung mechanisch schädigen (sogenanntes "Fretting"). Weder die Federn noch die Bänder dürfen beschädigt werden, wenn bei Service-Arbeiten einzelne Brennstäbe aus den Maschen der Abstandhalter herausgezogen werden.The contact points where the bands or springs rest on the fuel rods must not cause mechanical damage to the fuel rods through friction (so-called "fretting"). Neither the springs nor the bands must be damaged if individual fuel rods are pulled out of the spacer mesh during servicing work.
Aus diesen Gründen werden Konstruktionen gesucht, bei denen die Bänder der Abstandhalter federnde Teile bilden, die auch nach einer längeren Bestrahlung in Reaktor noch elastisch bleiben und die Brennstäbe abstützen. Während die Längsrichtung der Bänder senkrecht zu den Stäben ausgerichtet sind, sind die langgestreckten Federteile mit ihrer Längsrichtung parallel zu den Stäben gerichtet.For these reasons, designs are being sought in which the spacer bands form springy parts that remain elastic even after prolonged irradiation in the reactor and support the fuel rods. While the longitudinal direction of the bands is aligned perpendicular to the rods, the elongated spring parts are aligned with their longitudinal direction parallel to the rods.
Es sind Konstruktionen bekannt, bei denen jeder Brennstab an drei Halterelementen, z.B. drei Federn gelagert ist ("Dreipunkt-Halterung"), häufiger sind-jedoch vier Halterelemente für jeden Brennstab vorgesehen ("Vierpunkt-Halterung"). Unterdessen sind auch vorteilhafte AbstandhalterThere are known designs in which each fuel rod is mounted on three holder elements, e.g. three springs (“three-point mount”), but more often four holder elements are provided for each fuel rod (“four-point mount”). Meanwhile, advantageous spacers are also
GR 98 G 3160 .· .: .**,GR 98 G 3160 .· .: .**,
bekannt geworden, bei denen jedes Halterelement aus einer Doppelfeder besteht, also zwei dicht nebeneinander angeordneten, zueinander parallelen länglichen Federn. Unter Verwendung solcher Doppelfedern wird dann eine Dreipunkt-Halterung zu einer Sechspunkt-Halterung bzw. eine Vierpunkt-Halterung zu einer Achtpunkt-Halterung.where each holder element consists of a double spring, i.e. two elongated springs arranged close to each other and parallel to each other. Using such double springs, a three-point holder becomes a six-point holder or a four-point holder becomes an eight-point holder.
Außerdem ist bekannt geworden, daß in modernen Reaktoren Teile aus Inconel eine sogenannte "Shadow-Korrosion" erzeugen: An den Hüllrohren der Brennstäbe tritt an den Stellen, wo wegen der hohen Neutronenabsorption in Inconel die Neutronenstrahlung weitgehend abgehalten wird, eine besonders starke Korrosion auf.It has also become known that parts made of Inconel in modern reactors produce what is known as "shadow corrosion": particularly severe corrosion occurs on the cladding tubes of the fuel rods in places where neutron radiation is largely blocked due to the high neutron absorption in Inconel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zur Grunde, im Hinblick auf die genannten Effekte eine günstige Konstruktion der Abstandhalter zu finden.The invention is based on the object of finding a favorable design of the spacers with regard to the above-mentioned effects.
Erfindungsgemäß wird ein solcher Abstandhalter von einander kreuzenden Bänder gebildet, wobei mindestens ein Teil eines Bandes zwischen zwei Kreuzungen mit jeweils einem anderen Band Wölbungen trägt, die abwechselnd nach der einen und nach der anderen Seite aus dem Band heraus gewölbt sind und am denen jeweils ein Brennstab abgestützt ist. 25According to the invention, such a spacer is formed by intersecting strips, with at least a part of a strip between two intersections with another strip having curvatures which are curved out of the strip alternately to one side and the other and on which a fuel rod is supported in each case. 25
Es zeigen:Show it:
FIG 1 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines AbstandhaltersFIG 1 a cross section through a first embodiment of a spacer
FIG 2 eine Seitenansicht entlang der Linie A-B von Fig. FIG 3 eine Seitenansicht der sich kreuzenden SeitenteileFIG 2 a side view along the line A-B of Fig. FIG 3 a side view of the intersecting side parts
von einer Masche des Abstandhalters nach Fig.l FIG 4 eine detaillierte Seitenansicht der Seitenteile von einer Masche eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Abstandhalters mit Wölbungen und ausgeprägtenof a mesh of the spacer according to Fig.l FIG 4 a detailed side view of the side parts of a mesh of a second embodiment of a spacer with curvatures and pronounced
Federnfeathers
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4
FIG 5 einen Querschnitt durch den Abstandhalter der Figur4
FIG 5 a cross section through the spacer of the figure
4 mit den Federn4 with the springs
FIG 6 einen Querschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Abstandhalters
5FIG 6 a cross section through a third embodiment of a spacer
5
In Figuren 1, 2 und 3 wird ein erstes Ausführungsbeispiel des Abstandhalters für Brennstäbe in einem Brennelement eines Siedewasser-Reaktor beschrieben.Figures 1, 2 and 3 describe a first embodiment of the spacer for fuel rods in a fuel element of a boiling water reactor.
Der Abstandhalter 2 der beschriebenen Ausführungsform ist fixiert innerhalb eines Kastens 1 und wird von Längsbändern 4, Querbändern 5 und Randbändern 3 gebildet. Die Längsbänder 4 und die Querbänder 5 kreuzen sich miteinander, bilden also . Kreuzungen 9. Die Längsbänder 4 und die Querbänder 5 sind an beiden Ende an den Randbändern 3 fixiert.The spacer 2 of the described embodiment is fixed within a box 1 and is formed by longitudinal bands 4, transverse bands 5 and edge bands 3. The longitudinal bands 4 and the transverse bands 5 cross each other, thus forming intersections 9. The longitudinal bands 4 and the transverse bands 5 are fixed at both ends to the edge bands 3.
Der obere Rand 7 jedes Bandes 4, 5 ist geradlinig, wobei der untere Rand 8 des Bandes 4, 5 wellenartig gewölbt ist. In diesem unteren Teil jedes Bandes 4, 5 bildet sich abwechselndThe upper edge 7 of each band 4, 5 is straight, while the lower edge 8 of the band 4, 5 is curved in a wave-like manner. In this lower part of each band 4, 5, alternating
"2&Oacgr; eine Wölbung 10 nach einer Seite und eine Wölbung 11 nach der anderen Seite. Ein Teil des Randband 3 bildet eine Wölbung 13 zum Abstützen am Kasten 1. Bei Brennelementen für Druckwasser-Reaktoren fehlen die Wölbungen 13 und der Kasten 1. Es ist auch möglich, daß" der obere Rand 7 genauso wellenartig gewölbt ist wie der untere Rand 8, wobei dann das Band geradlinig zwischen den beiden Rändern verläuft. Ebenso können aber die Ränder 7 und 8 geradlinig von einem Randband zum anderen Randband verlaufen und nur der zwischen den Rändern liegende Teil trägt die Wölbung."2&Oacgr; a curvature 10 to one side and a curvature 11 to the other side. A part of the edge band 3 forms a curvature 13 for support on the box 1. In fuel elements for pressurized water reactors, the curvatures 13 and the box 1 are missing. It is also possible that the upper edge 7 is curved in the same wave-like manner as the lower edge 8, with the band then running in a straight line between the two edges. However, the edges 7 and 8 can also run in a straight line from one edge band to the other edge band and only the part lying between the edges bears the curvature.
Die sich kreuzende Bänder bilden Maschen. Die Brennstäbe 6 befinden sich innerhalb der Maschen und sind an Anlagefläche 12 der Wölbung 10,. 11 abgestützt. Bei der Konstruktion der beschriebenen Ausführungsform ist jeder Brennstab von vier Anlagefläche "12" abgestützt (Vierpunkt-Halterung) .The crossing bands form meshes. The fuel rods 6 are located within the meshes and are supported on the contact surface 12 of the curvature 10, 11. In the construction of the described embodiment, each fuel rod is supported by four contact surfaces "12" (four-point mounting).
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In Figuren 4 und 5 wird ein zweites Ausführungsbeispiel des Abstandhalters für Brennstäbe in einem Brennelement eines Siedewasser-Reaktors beschrieben.Figures 4 and 5 describe a second embodiment of the spacer for fuel rods in a fuel element of a boiling water reactor.
Der Abstandhalter der beschriebenen Ausführungsform besteht ebenfalls aus Längsbändern 21 und Querbändern 22, die sich miteinander kreuzen und eine■Gitterstruktur bilden und jeweils Wölbungen 24 tragen.The spacer of the described embodiment also consists of longitudinal bands 21 and transverse bands 22, which cross each other and form a lattice structure and each carry curvatures 24.
Zur Einsparung von neutronenabsorbierenden Material befinden sich Ausschnitte 25 in den Bändern 21, 22. Eine Anlagefläche der Wölbung 24 trägt drei vertikale Schlitze 26 und dazwischen zwei ausgeprägte Federn 27, die mit ihre Längsrichtung parallel zu den Brennstäben gerichtet sind. Die Brennstäbe befinden sich innerhalb der Bänder 21, 22 und sind von acht Federn 27 abgestützt (Achtpunkt-Halterung).To save neutron-absorbing material, there are cutouts 25 in the bands 21, 22. A contact surface of the curvature 24 has three vertical slots 26 and between them two pronounced springs 27, which are aligned with their longitudinal direction parallel to the fuel rods. The fuel rods are located within the bands 21, 22 and are supported by eight springs 27 (eight-point mounting).
In Figur 6 wird ein drittes Ausführungsbeispiel des Abstandhalters für Brennstäbe in einem Brennelement eines Siedewasser-Reaktors beschrieben, der aus Längsbändern 30 und Querbändern 31 besteht, die sich, an den Kreuzungen miteinander kreuzen und eine Gitterstruktur bilden. Das eine Band besitzt zwischen zwei Kreuzungen zwei Wölbungen 34 nach der einen Seite und eine Wölbung 35 nach der anderen Seite, wobei an den anderen Bändern 31 jeweils nur eine Wölbung nach jeder Seite in die Maschen ragt. Die Brennstäbe 32 befinden sich innerhalb den Maschen und sind von zehn Federn (jeweils zwei Federn auf einer Wölbung) abgestützt (Zehnpunkt-Haltung).Figure 6 describes a third embodiment of the spacer for fuel rods in a fuel element of a boiling water reactor, which consists of longitudinal bands 30 and transverse bands 31, which intersect at the intersections and form a lattice structure. One band has two curvatures 34 on one side and one curvature 35 on the other side between two intersections, with only one curvature on each side of the other bands 31 protruding into the mesh. The fuel rods 32 are located within the mesh and are supported by ten springs (two springs on each curvature) (ten-point support).
Die Abstandhalter sind jeweils nur aus Zircaloy gefertigt.The spacers are each made only of Zircaloy.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29804340U DE29804340U1 (en) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | Spacers for a nuclear reactor fuel assembly |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29804340U DE29804340U1 (en) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | Spacers for a nuclear reactor fuel assembly |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29804340U1 true DE29804340U1 (en) | 1998-07-02 |
Family
ID=8053976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29804340U Expired - Lifetime DE29804340U1 (en) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | Spacers for a nuclear reactor fuel assembly |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29804340U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19916893C1 (en) * | 1999-04-14 | 2000-10-12 | Siemens Ag | Distance spacer for a nuclear reactor fuel element has protrusions each forming a long extended spring contact region axially along the fuel rod |
| DE10002824C2 (en) * | 2000-01-24 | 2003-10-02 | Framatome Anp Gmbh | Spacer for a boiling water reactor fuel element |
-
1998
- 1998-03-11 DE DE29804340U patent/DE29804340U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19916893C1 (en) * | 1999-04-14 | 2000-10-12 | Siemens Ag | Distance spacer for a nuclear reactor fuel element has protrusions each forming a long extended spring contact region axially along the fuel rod |
| DE10002824C2 (en) * | 2000-01-24 | 2003-10-02 | Framatome Anp Gmbh | Spacer for a boiling water reactor fuel element |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19980813 |
|
| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 20020101 |