DE3038379C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Stützgitter für einen Reaktor­ kern nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiges Stützgitter für einen Reaktorkern ist aus der GB-PS 11 86 518 bekannt. Auch dieses bekannte Stützgit­ ter für einen Reaktorkern weist Gruppen von im wesentlichen parallel angeordneten, einander zur Bildung eines Zellenge­ füges überkreuzende Streifen auf, wobei an wenigstens eini­ gen Kreuzungsstellen jeweils ein Streifen an wenigstens einer Stelle formschlüssig mit einem anderen Streifen ver­ bunden ist. Die Streifen einer ersten Gruppe weisen Berei­ che auf, die im wesentlichen parallel zur Längsachse des Streifens schlitzförmig durchtrennt sind, wobei der im je­ weiligen Bereich dadurch gebildete Teilstreifen zur einen Seite hin ausgebogen und der andere Teilstreifen zur ande­ ren entgegengesetzten Seite hin ausgebogen ist, so daß zwei entgegengesetzte Kröpfungen an jedem Streifen der ersten Gruppe ausgebildet sind. Darüber hinaus weisen die Streifen der zweiten Gruppe Schlitze auf, in welche die Streifen der ersten Gruppe einsetzbar sind. Die bei dieser bekannten Konstruktion vorgesehenen entgegengesetzt verlaufenden Krö­ pfungen dienen hier nicht dazu, die mechanische Festigkeit und Steifigkeit der gesamten Stützgitterkonstruktion zu verbessern, sondern sie dienen dazu, Brennstoffbehälter innerhalb einer jeweiligen gitterförmigen Ausnehmung seit­ lich abzustützen. Die Positionierung der Brennstoffbehälter wird dabei mit Hilfe von Federteilen unterstützt, die je­ weils zwischen zwei benachbarten Zellen angeordnet sind. Mit Hilfe dieser Federteile werden die Brennstoffbehälter gegen die genannten Kröpfungen an den betreffenden Streifen gedrückt gehalten.

Aus der DE-OS 22 33 049 ist ebenfalls ein Stützgitter für einen Reaktorkern mit Gruppen von im wesentlichen parallel angeordneten, einander zur Bildung eines Zellengefüges überkreuzenden Streifen bekannt. Bei dieser bekannten Git­ terkonstruktion ist an wenigstens einigen Kreuzungsstellen jeweils ein Streifen an wenigstens einer Stelle formschlüs­ sig mit einem anderen Streifen verbunden, wobei die Strei­ fen einer ersten Gruppe in Längsrichtung gekröpft sind und die Streifen einer zweiten Gruppe Schlitze aufweisen, in welche die Streifen der ersten Gruppe einsetzbar sind. Die Kröpfungen, die bei dieser bekannten Konstruktion auch in den Streifen beider Gruppen ausgebildet sein können, können lediglich die Streifen an sich stabiler machen, sie haben aber keinerlei Einfluß auf die mechanische Stabilität der Kreuzungsstellen selbst.

Aus der US-PS 35 36 583 ist eine Stützgitterkonstruktion bekannt, bei der die Streifen einer ersten horizontal ver­ laufenden Gruppe identisch gestaltet sind mit den Streifen einer zweiten vertikal verlaufenden Gruppe, wobei aber die Streifen jeder Gruppe in einer unterschiedlichen Lage ein­ gesetzt sind, so daß dadurch scheinbare Kröpfungsstellen entstehen. An den Kreuzungsstellen sind zusätzliche Verbin­ dungselemente vorgesehen, wodurch aber diese bekannte Kon­ struktion einen vergleichsweise höheren Materialaufwand und darüber hinaus auch einen erhöhten herstellungstechnischen Aufwand mit sich bringt.

Aus der DE-OS 28 27 927 ist ein Abstandshaltergitter be­ kannt, bei dem gleichartig gestaltete streifenförmige Bau­ teile zur Anwendung gelangen, die sämtlich Kröpfungen auf­ weisen können und auch mit Schlitzen versehen sind, um die streifenförmigen Bauteile an den Kreuzungsstellen ineinan­ der stecken zu können. Auch bei dieser bekannten Konstruk­ tion werden die Kreuzungsstellen an den schlitzförmigen Bereichen der streifenförmigen Bauteile hergestellt.

Aus der DE-PS 20 05 061 ist schließlich ein Gitter zum Zen­ trieren und Abstützen von Brenn- oder Brutstoff enthalten­ den Rohren eines Brenn- oder Brutstoffelementes eines Kern­ reaktors bekannt, wobei das Wesentliche dieser bekannten Konstruktion darin besteht, daß die Verbindung der Bauteile an den Kreuzungsstellen mindestens eines Rohrstücks ver­ stärkt ist, das mit vier im Winkelabstand von 90° angeord­ neten Schlitzen versehen ist, die mit Ausnahme eines kur­ zen, von der oberen Kante der Bauteile vorstehenden Ab­ schnittes über die gesamte Höhe des Rohrstückes verlaufen und in welche die Bauteile über ihre gesamte Höhe eingefügt werden. Diese bekannte Konstruktion führt zu einem Gitter, welches bei relativ einfachem und damit billigem Aufbau die Rohre zuverlässig und sicher festhält und dabei das Auftre­ ten von Vibrationen verhindert. Durch die Verwendung der Rohre an den Kreuzungsstellen wird nämlich ferner auch die mechanische Eigenfrequenz der gesamten Gitterkonstruktion in einer solchen Weise verändert, daß Vibrationen nicht mehr oder nur in geringem Ausmaß auftreten können. Auch diese bekannte Konstruktion benötigt jedoch mehrere ver­ schieden gestaltete Konstruktionsteile, wobei noch hinzu­ kommt, daß auch der Zusammenbau des Stützgitters ver­ gleichsweise kompliziert und arbeitsaufwendig ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Stützgitter für einen Reaktorkern der angegebenen Gat­ tung derart zu verbessern, daß ohne Erhöhung der Anzahl von Bauelementen und ohne Erhöhung der Anzahl von Herstellungs­ schritten das Stützgitter in einer wesentlich verbesserten mechanischen Festigkeit und Steifigkeit, insbesondere an den Kreuzungsstellen, hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeich­ nungsteil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Stützgitter für einen Reaktorkern;

Fig. 2a eine Draufsicht auf einen für das Gitter nach Fig. 1 verwendeten Streifen;

Fig. 2b eine Seitenansicht des Streifens nach Fig. 2a;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines anderen Streifens;

Fig. 4 eine Seitenansicht noch eines anderen Streifens;

Fig. 5 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 1;

Fig. 6 eine Teil-Schrägansicht des Gitters nach Fig. 1; und

Fig. 7 eine Fig. 6 entsprechende Ansicht einer anderen Ausführungsform.

In Fig. 1 erkennt man ein im wesentlichen quadratisches Stützgitter mit einem entlang dem Umfang verlaufenden, aus vier gleichen Rahmenteilen 1 zusammengesetzten Rahmenband. Die Rahmenteile 1 sind jeweils L-förmig und an ihrem längeren Schenkel mit dem kürzeren Schenkel des jeweils nächsten Rahmenteils verschweißt. Nahe den Enden der längeren Schenkel ist jeweils ein Rinnenprofil 2 zu im folgenden erläuterten Zwecken geformt. Nahe den Rinnenprofilen 2 hat jedes Rahmenteil auswärts hervor­ stehende Kröpfungen 3, welche der seitlichen Abstützung des Reaktorkerns dienen. Die Rahmenteile 1 sind mit ihrer Kante dem Kühlmittelstrom zugewandt und aus einer für die Verwendung in einem wassergekühlten Reaktor geeig­ neten, unter dem Namen Zircalloy bekannten Zirkonlegie­ rung gefertigt. Diese Legierung hat nur eine sehr geringe Duktilität, so daß die einfache Form der L-förmigen Rahmenteile ihre Fertigung erleichtert.

Zwischen den Rahmenteilen sind Gruppen von im wesentli­ chen parallelen Streifen 5, 6, 7 angeordnet. Die Streifen sind ebenfalls aus der Legierung Zircalloy und so ange­ ordnet, daß die Streifen 6 und 7 im wesentlichen recht­ winklig zu den Streifen 5 verlaufen. Die Streifen bilden zusammen ein zellenartiges Gitter, durch welches Brenn­ stoffstäbe 9 senkrecht hindurch verlaufen. Die Brenn­ stoffstäbe sind durch die Streifen 5 und im folgenden beschriebene Federn 10 in gegenseitigem Abstand gehalten.

In Fig. 2 ist ein einzelner Streifen 5 einer ersten Gruppe dargestellt. Der Streifen 5 ist mit seiner Kante dem Kühlmittelstrom zugewandt und an den Enden sowie an zwei im mittleren Bereich liegenden Stellen in Längs­ richtung geschlitzt. Die geschlitzten Endstücke sind jeweils zu einer Gabel 12 geformt, während an den geschlitzten Stellen des mittleren Bereichs jeweils zwei einander entgegengesetzte Kröpfungen 14, 15 gebildet sind. Die Kröpfungen 14, 15 haben jeweils ein gegenüber der Achse des Streifens auswärts versetztes, ebenes Teil, welches über gekrümmte Schenkel 16 mit dem Strei­ fen verbunden ist. Wie man in Fig. 2a erkennt, haben die Schenkel 16 jeweils eine auswärts hervorstehende Wölbung, mit welcher sie in Anlage am jeweiligen Brenn­ stoffstab 9 kommen (Fig. 1). Die ebenen Teile der Kröpfungen 14, 15 haben jeweils eine Nase 17 für die im folgenden erläuterte Verbindung mit anderen Streifen. Zwischen den Kröpfungen hat der Streifen 5 Querschlitze 19 für die Verbindung mit den Streifen 7. Wie man in Fig. 1 erkennt, sind die Kröpfungen 14, 15 eines Streifens 5 jeweils den komplementären Kröpfungen des benachbarten Streifens 5 zugewandt.

In Fig. 3 ist ein Streifen 6 der zweiten Gruppe darge­ stellt. Dieser hat an der Ober- und Unterseite jeweils eine Reihe von Querschlitzen 19 bzw. 20, welche der Verbin­ dung mit den Kröpfungen 14, 15 der Streifen 5 dienen. Dabei kommt jeweils ein Querschlitz 19 mit einer Kröpfung 14 und der ihm zunächst angeordnete Querschlitz 20 mit einer Kröpfung 15 in Eingriff. An den Enden hat der Streifen 6 Laschen 21 für die Befestigung am Rahmenband 1.

Ein Streifen 7 der dritten Gruppe ist in Fig. 4 darge­ stellt. Er hat entlang seiner Oberkante in gleichmäßigen Abständen hervorstehende Nasen 24 für den Eingriff mit den Querschlitzen 19 der Streifen 5. An den Enden weist der Streifen 7 Laschen 21 auf. An der Unterseite des Strei­ fens 7 hervorstehende Laschen 25 dienen der Befestigung der Federn 10.

Eine solche Feder 10 und ihre Befestigung ist in Fig. 5 dargestellt. Die Feder 10 ist beispielsweise aus der unter der Bezeichnung Inconel bekannten Nickellegierung. Die einzelnen Federn 10 sind zwischen den Laschen 25 jeweils eines oberen und eines unteren Streifens 7 fest­ gehalten. Im fertig zusammengebauten Gitter stützt sich jeweils ein Brennstoffstab 9 an jeder Feder 10 ab (Fig. 1).

Wie man in Fig. 1 und insbesondere in Fig. 6 erkennt, haben die Rahmenteile 1 an jeweils einem Ende eine obere und eine untere, gekrümmte Lasche 27 bzw. 28, mit wel­ cher sie am nächsten Rahmenteil angeschweißt sind. Die Rinnenprofile 2 sind aufwärts verlängert und bilden je­ weils eine Lasche 29. Die Rahmenteile 1 haben eine obere Reihe von Schlitzen 30, in welche die Streifen 5, 6 und 7 vor dem Verschweißen eingesetzt werden können. Eine untere Reihe von Schlitzen 31 dient der Befestigung einer weiteren Anordnung von Streifen 5, 6 und 7. Die Federn 10 sind, wie man in Fig. 5 erkennt, an den Strei­ fen 7 der oberen und der unteren Anordnung befestigt. Außerdem sind die Brennstoffstäbe durch die Wölbungen an den Streifen 5 der oberen und der unteren Anordnung abgestützt.

Das vorstehend beschriebene Stützgitter wird in folgender Weise zusammengefügt: Die Streifen 7 werden mit ihren Nasen 24 in die Querschlitze 19 der Streifen 5 eingesetzt, so daß ein rechteckiges Gitterwerk entsteht. Darauf werden die Streifen 6 flachliegend und parallel zu den Streifen 7 zwischen die Kröpfungen 14 und 15 der Strei­ fen 5 eingeschoben, bis die Querschlitze 19, 20 den jeweils zugeordneten Kröpfungen 14 bzw. 15 gegenüberliegen. Darauf werden die Streifen 6 um 90° verdreht, so daß die Schlitze mit den Kröpfungen in Eingriff kommen, wobei die Nasen 17 in den Querschlitzen 19 und 20 Aufnahme finden. Das so aus den Streifen geformte Gitter kann nun durch Punktschweißen festgelegt werden.

Nach dem Zusammenbau zweier Gitter können diese an den Rahmenteilen 1 befestigt werden, worauf diese dann in der in der Zeichnung gezeigten Weise miteinander ver­ schweißt werden können. Für die Befestigung an den Rah­ menteilen werden die Laschen 21 an den Enden der Streifen in die jeweiligen Schlitze 30, 31 eingesteckt. Die über die Enden der Streifen 5 verlaufenden Rahmen­ teile weisen ebenfalls Schlitze für die Aufnahme der gegabelten Endstücke 12 der Streifen auf. Wie man in Fig. 1 erkennt, haben die gegabelten Endstücke 12 bei einigen Streifen 5 verschieden lange Schenkel für die Anpassung an das gekrümmte Profil der Rahmenteile. Die Streifen werden anschließend in die Rahmenteile 1 ein­ geschweißt.

Die durch Aufwärtsverlängerung der Rinnenprofile 2 geformten Laschen 29 dienen der Führung eines über das Stützgitter aufschiebbaren Reaktorkernmantels.

In Fig. 7 ist eine zweite, der vorstehend beschriebenen ähnliche Ausführungsform eines Stützgitters gezeigt, bei welcher die entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. In dieser Ausführungs­ form haben die L-förmigen Rahmenteile 1 im wesentlichen gleich lange Schenkel. Dadurch ist das Verschweißen der Rahmenteile erleichtert und eine bessere Schweißverbin­ dung erzielbar. Darüber hinaus ist die Handhabung der Rahmenteile erleichtert, da sich die längeren Schenkel sehr viel besser halten lassen als der sehr kurze Schenkel der ersten Ausführungsform.

Das vorstehend beschriebene Stützgitter hat Dank der Ausbildung der Kröpfungen 14, 15 eine erhöhte Festigkeit, gewährleistet eine sichere Abstützung der Brennstoff­ stäbe in gegenseitigem Abstand und ist auf äußerst einfache Weise aus Teilen zusammensetzbar, welche sich, obgleich sie aus Zircalloy gefertigt sind, ohne Schwierigkeit formpressen lassen.

Claims (5)

1. Stützgitter für einen Reaktorkern

• a) mit Gruppen von im wesentlichen parallel angeordneten, einander zur Bildung eines Zellengefüges überkreuzenden Streifen,
• b) wobei an wenigstens einigen Kreuzungsstellen jeweils ein Streifen an wenigstens einer Stelle formschlüssig mit einem anderen Streifen verbunden ist,
• c) die Streifen (5) einer ersten Gruppe Bereiche aufweisen, die im wesentlichen parallel zur Längsachse des Strei­ fens schlitzförmig (Längsschlitze) unter Bildung von jeweils zwei Teilstreifen (14, 15) durchtrennt sind, wobei der im jeweiligen Bereich dadurch gebildete eine Teilstreifen zur einen Seite hin ausgebogen und der an­ dere Teilstreifen zur anderen entgegengesetzten Seite hin ausgebogen ist, so daß zwei entgegengesetzte Krö­ pfungen an jedem Streifen der ersten Gruppe ausgebildet sind, und
• d) die Streifen (6) einer zweiten Gruppe Querschlitze auf­ weisen, in welche die Streifen der ersten Gruppe ein­ setzbar sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

• e) die zwei entgegengesetzten Kröpfungen (14, 15) an jedem Streifen (5) der ersten Gruppe im Kreuzungsstellenbe­ reich ausgebildet sind,
• f) bei den Streifen (6) der zweiten Gruppe die Querschlitze (19, 20) von zwei sich gegenüberliegenden Randbereichen her in den jeweiligen Streifen (6) hineinverlaufen, und
• g) ein jeweiliger Streifen (5) der ersten Gruppe an seinen Kröpfungsabschnitten (14, 15) in die Querschlitze (19, 20) der Streifen (6) der zweiten Gruppe eingesetzt ist.

2. Stützgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf glei­ cher Höhe liegenden durch die Teilstreifen gebildeten Krö­ pfungen (14, 15) einander benachbarter Streifen (5) der ersten Gruppe aufeinander zu gerichtet sind.

3. Stützgitter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kröpfungen (14, 15) in Längsrichtung der jeweiligen Streifen so lang ausgebildet sind, daß deren Endbereiche in Anlage mit Brennstoffstäben (9) kommen.

4. Stützgitter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endberei­ che der Kröpfungen (14, 15) als gekrümmte Schenkel (16) ausgebildet sind, deren auswärts vorstehende Wölbung in Anlage an den jeweiligen Brennstoffstab (9) kommt.