DE3216657A1 - Brennelementbuendel fuer einen siedewasserreaktor - Google Patents

Description

• Brennelementbündel für einen Siedewasserreaktor
• Die Erfindung betrifft ein Brennelementbündel für einen Siedewasserreaktor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Ein solches Brennelementbündel ist beispielsweise bekannt aus der GB-PS 931 676.
• Bei dem bekannten Brennelementbündel ist der Brennstoffkasten so angeordnet, daß er mit seinem unteren Endabschnitt den mit einer angepaßten Querschnittsform ausgeführten oberen Endabschnitt einer dickwandigen Einlaufhülse umschließt, die aus einem Stück hergestellt ist und deren unterer Teil einen kreisförmigen Querschnitt hat.
• Der Brennstoffkasten besteht normalerweise aus einer Zirkoniumlegierung und ist mit Hilfe horizontal gerichteter Schrauben an der Einlaufhülse befestigt. Berechnungen haben gezeigt, daß diese mechanische Verbindung- zwischen Brennstoffkasten und Einlaufhülse eine schwache Stelle in einem solchen Reaktor darstellt, der im übrigen in einer verstärkten mechanischen Konstruktion ausgeführt ist, um ihn gegen Erdbeben weniger anfällig zu machen. Dies gilt besonders dann, wenn der Brennstoffkanal eine zentrale Versteifungsvorrichtung hat, zu der vier in Vertikalebenen liegende Flügel gehören, die in Umfangsrichtung des Brennstoffkastens um ca. 900 gegeneinander versetzt sind und an je einer Seite des Brennstoffkastens mechanisch angeschlossen sind; Eine solche Versteifungsvorrichtung, die in der obengenannten Patentschrift beschrieben wird, ver- hindert nämlich Verformungen des Brennstoffkanals, die in Folge des inneren Überdruckes in Kombination mit der Neutronenbestrahlung nach einer gewissen Betriebszeit auftreten. Bei Verwendung einer solchen Versteifungsvorrichtung kann der Brennstoffkasten mit wesentlich geringerer Wanddicke ausgeführt werden, als dies ohne die genannte Versteifungsvorrichtung erforderlich wäre.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brennelementbündel der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der die mechanische Verbindung zwischen dem Brennstoffkasten und der darunter angeordneten Einlaufhülse widerstandsfähiger ausgebildet ist als bei den bekannten Brennelementbündeln.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Brennelementbündel nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
• Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
• Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 ein Brennelementbündel gemäß der Erfindung im -vertikalen Schnitt längs der Linie I-I in den Figuren 2 - 4, Fig. 2 bis 4 Horizontalschnitte durch das Brennelementbündel längs der Linien II-II, III-III und IV-IV in Fig. 1.
• In den Figuren bezeichnet 1 einen Brennstoffkasten, der einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt und eine vertikale Mittellinie 1' hat. Der Brennstoffkasten 1 umschließt vier Gruppen von Brennstäben 2 und ist mit Hilfe einer hohlen Versteifungsvorrichtung in vier Teilkästen 3 aufgeteilt. Die Versteifungsvorrichtung hat eine vertikale Mittellinie 4' und vier Flügel 4, deren vertikale Länge der Länge der Brennstäbe 2 entspricht. Jeder Flügel 4 enthält einen vertikalen Strömungskanal 5 für Wasser, der von zueinander parallelen Blechwänden begrenzt wird, und sich längs der gesamten Länge des Flügels erstreckt. Die Querschnittflächen der Strömungskanäle 5 bilden zusammen mit dem Strömungsquerschnitt eines danebenliegenden zentralen, vertikalen Strömungskanals 5' den gesamten Kanalquerschnitt der Versteifungsvorrichtung. Die Versteifungsvorrichtung ist aus-vier langgestreckten, aus einer Zirkoniumlegierung bestehenden vertikalen Blechkörpern 6, 6', 6" und 6"' mit L-förmigem Querschnitt zusammengesetzt. Jeder Versteifungsflügel 4 enthält zwei parallele, in Abstand voneinander angeordnete Blechabschnitte, die zu zwei der L-förmigen Blechkörper gehören. In jedem Versteifungsflügel sind in jedem der nebeneinander liegenden Blechabschnitte mehrere nach innen gerichtete Stutzen 7 eingearbeitet, wobei je zwei Stutzen 7 der zueinander parallelen Blechabschnitte aufeinandergerichtet sind, miteinander fluchten und mittels einer ringförmigen Schweißnaht 7' zusammengeschweißt sind.
• In jedem Flügel 4 wird also durch eine Vielzahl von paarweise zusammengeschweißten Stutzen 7 eine Vielzahl hydraulischer Verbindungen zwischen jeweils zwei Teilkästen geschaffen, die auf je einer Seite des Flügels liegen. Jeder Flügel ist mechanisch mit einer Wand des Brennstoffkastens 1 verbunden.
• Der Brennstoffkasten 1 besteht aus einer für Reaktorzwecke geeigneten Zirkoniumlegierung, wie z.B. Zircaloy 2(R) oder Zircaloy-4(R), und das untere Ende des Brennstoffkastens ist direkt an dem oberen Rand einer Einlaufhülse 20 festgeschweißt, die aus einem Oberteil 21 und einem Unterteil 22 zusammengesetzt ist, die miteinander in einer lösbaren hydraulischen und mechanischen Verbindung stehen. Auch die Flügel 4 sind direkt am Oberteil 21 festgeschweißt. Das Oberteil 21 besteht aus einer Zirkoniumlegierung, vorzugsweise aus derselben Legierung, wie der Brennstoffkasten 1, und hat eine durchschnittliche Wanddicke, die mindestens 130 %, vorzugsweise mehr als 150 %, der durchschnittlichen Wanddicke des Brennstoffkastens 1 beträgt. Dadurch, daß das Oberteil 21 der Einlaufhülse 20 aus derselben oder ungefähr derselben Legierung besteht wie der Brennstoffkasten 1, kann man das Oberteil mit großer Festigkeit an der Einlaufhülse festschweißen. Das Oberteil 21 besteht aus einem oberen Abschnitt 21' mit quadratischem Querschnitt und einem unteren Abschnitt 21"' mit kreiszylindrischem Querschnitt und einem diese beiden Abschnitte zu einem integralen Teil verbindenden mittleren Abschnitt 21" mit im wesentlichen kegelstumpfförmigem Querschnitt. Das Unterteil 22 der Einlaufhülse 20 hat eine durchschnittliche Wanddicke, die bedeutend größer ist als die durchschnittliche Wanddicke des Oberteils 21. Letzteres umfaßt ohne nennenswertes Spiel einen entsprechenden zylindrischen Abschnitt 22' des Unterteils 22 und ist an diesem mit Hilfe mehrerer Schrauben 23 befestigt, die entweder direkt in das Unterteil 22 oder in je einen kappenförmigen Körper 24 eingeschraubt sind, der in die Wand des zylindrischen Abschnitts 22' des Unterteils 22 eingelassen und daran festgeschweißt.ist. Die durchschniDtliche Wanddicke des kreiszylindrischen Abschnittes 21"' des Oberteils beträgt mindestens 130 %, vorzugsweise mehr als 150 %, der Wanddicke des Brennstoffkastens 1., was bedeutet, daß die mechanische Verbindung zwischen dem relativ dickwandigen Unterteil 22 und dem Oberteil 21 bedeutend stärker ist als die entsprechende Verbindung zwischen Brennstofikasten und Einlaufhülse bei einem bekannten Brennelementbündel.
• Durch die Erfindung wird erreicht, daß die den Brennstoffkasten tragende Einlaufhülse derart ausgebildet ist, daß man zwischen dieser und dem Brennstoffkasten eine Schweißverbindung vorsehen kann.

Claims (3)

1. Patentansprche P1 Brennelementbündel für einen Siedewasserreaktor mit einem aus einer Zirkoniumlegierung bestehenden Brennstoffkasten (1), der einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt hat und eine Vielzahl vertikal angeordneter Brennstabe (2) umschließt, und mit einer am unteren Ende des Brennstoffkanals mechanisch und hydraulisch angeschlossenen Einlaufhülse (20), die einen oberen Endabschnitt (21'-) mit im wesentlichen gleichem Querschnitt wie der Brennstoffkasten (1) und einen unteren Endabschnitt (20"')mit kreisförmigem Querschnitt hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufhülse (20) ein Unterteil (22) aus rostfreiem Stahl und ein Oberteil (21) aus einer Zirkoniumlegierung hat, daß das Oberteil (21) eine durchschnittliche Wanddicke hat, die größer als die durchschnittliche Wanddicke des Brennstoffkastens (1) und kleiner als die durchschnittliche Wanddicke des Unterteils (22) ist, und daß das Oberteil (21) an dem Brennstoffkasten (1) festgeschweißt und an dem Unterteil (22) abnehmbar befestigt ist.
2. 2. Brennelementbündel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (21) den oberen Endabschnitt (21') sowie einen hiermit permanent verbundenen kreiszylindrischen Abschnitt (21"') enthält und daß diese beiden Abschnitte über einen mittleren im wesentlichen kegelstumpfförmigen Abschnitt (21") miteinander verbunden sind.
3. 3. Brennelementbündel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffkasten (1) eine lang- gestreckte, sich über die überwiegende Länge der Brennstäbe erstreckende Versteifungsvorrichtung enthält, deren vertikale Mittellinie (4') in der Nähe der vertikalen Mittellinie des Brennstoffkastens liegt und die vier in Vertikalebenen liegende Flügel (4) hat, die in Umfangsrichtung des Brennstoffkastens um ca. 90 0C gegeneinander versetzt sind und mit je einer Wand des Brennstoffkastens (1) mechanisch verbunden sind.