DE3228381A1

DE3228381A1 - Kernreaktorbrennelement

Info

Publication number: DE3228381A1
Application number: DE19823228381
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing.(Grad.) 8520 Erlangen Bezold
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1982-07-29
Filing date: 1982-07-29
Publication date: 1984-03-15
Also published as: FR2531257A1; BE897370A; BR8303652A; JPS5946585A

Abstract

An einem Kernreaktorbrennelement mit zwei Halteplatten und einem an beiden Halteplatten gehalterten Haltestab (4), der an einem Stabende, mit dem er durch eine Durchführung (12) in einer Halteplatte (2) greift, ein radiales Halteelement zum Hintergreifen der Halteplatte (2) und zwischen diesem Halteelement und seinem anderen Stabende einen Stützkörper für diese Halteplatte (2) aufweist, ist das radiale Halteelement zum Vermeiden von zu drehenden Teilen am Haltestab (4) ein radial gespreiztes Federelement (10).

Description

KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

VPA 82 P 6 0 4 9 OE

Kernreaktorbrennelement

Die Erfindung betrifft ein Kernreaktorbrennelement mit zwei Halteplatten und einem an beiden Halteplatten gehalterten Haltestab, dessen Längsachse beide Halteplatten durchdringt und der an einem Stabende, mit dem er durch eine Durchführung in einer der beiden Halteplatten greift, außen ein radiales Halteelement und zwischen diesem Halteelement und seinem anderen Stabende einen Stützkörper für diese Halteplatte aufweist.

Ein derartiges Kernreaktorbrennelement ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 27 03 885 bekannt. Der Haltestab dieses bekannten Kemreaktorbrennelementes weist an dem Stabende, mit dem er durch die Durchführung in der einen der beiden Halteplatten greift, einen Haltering auf, der auf seiner äußeren Mantelfläche mit zwei sich diametral gegenüberliegenden radialen Haltenasen versehen ist„ der um die Längsachse des Haltestabes verdrehbar auf dem Stabende sitzt und dort mit einer auf dem Stabende festgeschraubten Stellmutter gehaltert ist. Die Durchführung in der vom Stabende durchgriffenen Halteplatte weist zwei durchgehende, von der Durchführung ausgehende radiale Durchtrittsschlitze für die beiden radialen Halteaasen des Haltestabes auf. In der Durchführung selbst sitzt auf dem Haltestab eine dem Ring mit den Haltenasen zugeordnete ringförmige Buchse, die ebenfalls in Längsrichtung des Haltestabes verschiebbar und um diesen Haltestab drehbar ist. Auf ihrer äußeren.

16.7.1982 Wl 5 Ant

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Mantelfläche weist diese Buchse zwei sich diametral gegenüberliegende Nasen auf, die in die beiden Radialschlitze der Durchführung greifen. In der Durchführung sitzt ferner auf dem Haltestab eine Schraubenfeder, die mit einem Ende am Stützkörper für die Halteplatte und am anderen Ende an der ringförmigen Buchse angreift und die ringförmige Buchse gegen den Ring mit den Haltenasen preßt. Diese Haltenasen weisen auf ihrer Unterseite Rastkerben für Rastvorsprünge auf, die sich auf der Oberseite der Nasen an der ringförmigen Buchse befinden.

Die Halteplatte wird am Haltestab gehaltert, indem zunächst die Haltenasen mit den Nasen an der ringförmigen Buchse verraetet werden. Sodann wird das die Haltenasen aufweisende Ende des Haltestabes durch die Durchführung in der Halteplatte mit den Haltenasen und den Nasen an der ringförmigen Buchse in den Radialschlitzen der Durchführung befindlich geführt. Hierauf wird der Ring mit den Haltenasen um die Längsachse des Haltestabes gedreht, so daß die Haltenasen von den Nasen an der ringförmigen Buchse ausrasten und schließlich die Halteplatte hintergreifen. Durch eine umgekehrte Verfahrensweise kann der Haltestab wieder von der Halteplatte gelöst werden. Auf diese Weise können Kernbrennstoff enthaltende Brennstäbe, die parallel zum Haltestab zwischen den beiden Halteplatten angeordnet und jeweils in einer Masche von Abstandshaltergittern geführt sind, aus dem Kernreaktorbrennelement bzw. in das Kernreaktorbrennelement beispielsweise zum Zwecke der Reparatur, des Ersetzens oder der Inspektion aus- und eingebaut werden.

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Da ein in einem Kernreaktor bestrahltes Kernreaktorbrennelement zum Aus- bzwv Einbau von Brennstäben unter Wasser angeordnet wird und ein Montieren an diesem unter Wasser angeordneten Brennelement wegen der von ihm ausgehenden radioaktiven Strahlung nur mit fernbedienten Werkzeugen vorgenommen werden kann, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, an den Haltestäben des Kernreaktorbrennelementes zu drehende Teile, die mit den Montagewerkzeugen gehandhabt werden müßten, zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Kernreaktorbrennelement der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das radiale Halteelement ein radial gespreiztes Federelement ist.

Ein solches radial gespreiztes Federelement braucht beim Montieren der Halteplatte nicht gedreht zu werden, sondern die Verbindung zwischen der Halteplatte und dem Haltestab erfolgt durch einfaches Verrasten des gespreizten Federelementes hinter der Halteplatte.

Es ist günstig, wenn das Halteelement als in Längsrichtung des Haltestabes angeordnete Zungenfeder ausgebildet ist, die nur mit einem Ende am Haltestab angebracht-ist unidie ©it ihrem anderen, dem Stützkörper zugewandten, unbefestigten Ende vom Haltestab radial abgespreizt ist und mit diesem unbefestigen Ende die Halteplatte hintergreift.

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Eine derartige Zungenfeder kann durch Hintergreifen der Halteplatte eine besonders stabile und belastbare Rastverbindung zwischen dem Haltestab und der Halteplatte bewirken.

Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert;.

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht und stark schematisiert ein Kernreaktorbrennelement für einen Druckwasserkernreaktor.

Fig. 2 zeigt im Längsschnitt das Stabende eines Haltestabes und einen Ausschnitt aus einer der beiden Halteplatten und Kernreaktorbrennelementes nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die in Fig. 2 dargestellten Kernreaktorbrennelementteile.

Fig. 4-6 zeigen in der Seiten- und Draufsicht Einzelteile zu den Fig. 2 und 3.

Flg. 7 zeigt teilweise längsgeschnitten eine Seitenansicht des in den Fig. 2 und 3 dargestellten Stabendes in einer Demontagephase.

Das Kernreaktorbrennelement nach Fig. 1 ist für einen Druckwasserkernreaktor bestimmt und weist zwei Halteplatten 2 und 3 aus Metall auf. Ferner sind zwei Haltestäbe 4 und 5 aus Metall erkennbar, deren Längsachsen die beiden zueinander parallelen Halteplatten 2 und 3 unter einem Winkel von 90° durchdringen und die

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an jedem Ende jeweils an einer der beiden Halteplatten 2 und 3 gehaltert sind. Jeder der beiden Haltestäbe 4 und 5 ist durch eine Masche in Abstandshaltergittern aus Metall geführt, die sich in Längsrichtung der Haltestäbe 4 und 5 gesehen zwischen den beiden Halteplatten 2 und 3 befinden und von denen zwei Abstandshaltergitter 6 und 7 in Fig. 1 dargestellt sind. Durch andere Maschen der Abstandshaltergitter 6 und 7 ist jeweils ein Brennstab 8 geführt, der im wesentlichen aus einem mit Kernbrennstoff gefüllten Hüllrohr besteht, das an beiden Enden gasdicht verschlossen ist. Die Brennstäbe 8 sind an keiner der beidei Halteplatten 2 und 3 befestigt, sondern sie haben zwischen den beiden Halteplatten 2 und 3 in ihrer LIngsrichtung Spiel und können sich deshalb in axialer Richtung d.h. in Längsrichtung des Kernreaktorbrenneleiientes frei ausdehnen.

Am oberen Stabende weist beispielsweise der in Fig. 2 und 3 dargestellte Haltestab 4 des Kernreaktorbrennelementes nach Fig. 1 auf der äußeren Mantelfläche vier als Zungenfedern 10 ausgebildete Halteelemente auf. Diese Zungenfedern 10 sind mit einem Ende 10a am Haltestab 4 angebracht. Ihre anderen unbefestigten Enden 10b sind einem für die Halteplatte 2 bestimmten Stützkörper 11a zugewandt, der ebenfalls außen an der Mantelfläche des Haltestabes 4 angebracht ist. Dieser Stützkörper 11a befindet sich in Längsrichtung des Haltestabes 4 gesehen zwischen den Zungenfedern 10 und dem anderen in Fig. 2 nicht dargestellten Stabende des Halte-Stabes 4.

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Die Zungenfedern 10 sind in Längsrichtung des Haltestabes 4 angeordnet. Ihre unbefestigten, dem Stützkörper 11a zugewandten Enden 10b befinden sich, alle in derselben Querschnittsebene zum Haltestab 4.

In der Halteplatte 2 ist für das Stabende des Haltestabes 4 eine Durchführung 12 vorgesehen, in der sich auf der Unterseite der Halteplatte 2 ein Halteflansch 13 befindet. Die unbefestigten Enden der Zungenfedern 10b hintergreifen diesen Halteflansch 13 der am Stützkörper 11a anliegenden Halteplatte 2.

Die Zungenfedern 10 sind, wie Fig.5 zeigt, an einer aus Metall bestehenden Hülse 14 beispielsweise durch Stanzen ausgebildet. Diese Hülse 14 weist günstigerweise einen durchgehenden Längsschlitz 15 und eine Aussparung 16 zur Sicherung gegen Verdrehen auf dem Haltestab 4 auf. Auf dem Haltestab 4 ist diese Hülse 14 in Längsrichtung des Haltestabes 4 gesehen zwischen einer Haltehülse 17 aus Metall und einer Stützhülse 11 ebenfalls aus Metall angeordnet und in Längsrichtung des Haltestabes 4 unverschiebbar gehaltert. Die in Längsrichtung des Haltestabes 4 gesehen zwischen der Hülse und dem Stabende des Haiteetabes 4 befindliche Haltehülse 17 ist in Fig. 4 dargestellt. Die Stützhülse 11, an der außen der Stützkörper 11a ausgebildet ist, und die Haltehülse 17 sind günstigerweise durch Punktschweißen an dem Führungsrohr 4 befestigt. Eine nicht dargestellte Axialzunge an der StUtzhülse 11 mit dem Stützkörper 11a greift in die Aussparung 16 der Hülse und sichert diese gegen Verdrehen um die Längsachse des Haltestabes 4.

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Der in den Fig» 5 und 6 erkennbare, von einem Hülsenende zum anderen Hülsenende durchgehende Längsschlitz 15 in der Hülse 14 verleiht dieser Hülse 14 eine Federeigenschaft in Umfangrichtung des Haltestabes 4, die zum Vermeiden von Reibkorrosion zwischen dem Haltestab 4 und der Hülse 14 vorteilhaft ist.

Zum Montieren der Halteplatte 2 wird diese einfach mit ihren Durchführungen 12 über die Halterohre 4 und 5 geschoben, bis sie*im Falle des Halterohres 4, an den an der Stützhülse 11 ausgebildeten Stützkörper 11a anschlägt» Hierbei werden die Zungenfedern 10 mit ihren unbefestigten Enden 10b zunächst durch den Halteflansch in der Durchführung 12 nach innen gedrückt, bis sie diesen Halteflansch 13 passiert haben und radial nach außen auffedern und sich aufspreizen. Die aufgespreizten Enden 10b hintergreifen den Halteflansch 13 und halten damit die Halteplatte 2 spielfrei in Längsrichtung des Haltestabes 4 gesehen und gegen Lockern beim Auftreten von Schwingungen gesichert zwischen dem Stützkörper 11a und den Zungenfedern 10.

Beim Transport des Kernreaktorbrennelementes auftretende Gewichtskräfte sind im wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Haltestäbe 4 und 5 und werden im Falle des Haltestabes 4 ctoch die Zungenfedern 10 auf die Haltehülse 17 am Oberende dieses Haltestabes 4 übertragen. Während des Betriebes im Kernreaktor auftretende Druckkräfte in Längsrichtung des Kernreaktorbrennelementes werden hingegen im Falle des Haltestabes 4 durch den Stützkörper 11a aufgenommen.

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Von Vorteil ist es, wenn sich die unbefestigten Enden 10b der als Zungenfedern 10 ausgebildeten Halteelemente innerhalb der Durchführung 12 in der Halteplatte 2 be-: finden und die Halteplatte 2 am innerhalb dieser Durchführung 12 an der Unterseite der Halteplatte 2 ausgebildeten Halteflansch 13 hintergreifen, da dann die Innenwand der Durchführung 12 verhindert, daß sich die Zungenfedern 10 unter Einwirkung der Gewichtskraft zu weit spreizen und verformen.

Erforderlichenfalls kann ein Spiel zwischen den Haltestäben 4 und 5 und der Halteplatte 2 in Längsrichtung der Haltestäbe 4 und 5, welches für die Fertigung und die Montage erforderlich sein könnte, durch eine nicht dargestellte Beilagscheibe ausgeglichen werden, die im Falle des Haltestabes 4 in Längsrichtung der Haltestäbe 4 und 5 gesehen zwischen dem an der Stützhülse 11 ausgebildeten Stützkörper 11a und der Halteplatte 2 angeordnet ist.

Zum Demontieren der Halteplatte 2 wird, wie Fig. 7 zeigt, im Falle des Haltestabes 4 eine an einem schematisch dargestellten Greifwerkzeug 21 angebrachte Montagehülse 22 koaxial über das durch die Durchführung 12 der Montageplatte 2 greifende obere Stabende des Haltestabes 4 bis hinein etwa zu dem Halteflansch 13 in die Durchführung 12 geschoben. Hierdurch werden die abgespreizten, unbefestigten Enden 10b der als Zungenfedern 10 ausgebildeten Halteelemente radial gegen die äußere Mantelfläche des Haltestabes 4 gepreßt, und die Halteplatte 2 kann ungehindert durch die Zungenfedern über die Oberenden der Haltestäbe 4 und 5 abgezogen werden.

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Der Montagehülse 22 entsprechende Montagehülsen können auch zusätzlich verwendet werden, wenn die Halteplatte 2 an den Oberenden der Haltestäbe 4 und 5 montiert wird. Ferner ist eine Verwendung einer solchen Montagehülse vorteilhaft, wenn nach dem Demontieren der Halteplatte 2 ein unmittelbar z.B. neben dem Halterohr 4 angeordneter, mit Kernbrennstoff gefüllter Brennstab gezogen werden soll und die Zungenfedern 10 im gespreizten Zustand hierbei hinderlich wären.

Da das Montieren und Demontieren der Halteplatte 2 an den Haltestäben 4 und 5 völlig ohne Drehbewegung erfolgt, können verhältnismäßig unkomplizierte Montagewerkzeuge verwendet werden. Deshalb ist es auch möglich, eine am Unterende eines Kernreaktorbrennelementes befindliche Halteplatte 2 von. den Haltestäben 4 und 5 zu demontieren bzw. an diesen Haltestäben 4 und 5 zu montieren, ohne daß ein Schwenken des Kernreaktorbrennelementes um 180° um eine Querachse erforderlich ist.

7 Patentansprüche
7 Figuren

Claims

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Patientansprüche

Kernreaktorbrennelement mit zv/ei Halteplatten und einem an beiden Halteplatten gehalterten Haltestab _v dessen Längsachsen beide Halteplatten durchdringt und der an einem Stabende ₉ mit dem er durch eine Durchführung in- einer der- beiden Halteplatten greift, außen an der Mantelfläch© ein radiales H&lteelement zum Hintergrsifen der Halteplatte und zwischen diesem Halteelement und seinem anderen Stabende einen Stütskörper für diese Halteplatte aufweist, dadurch gekennzeichnet 5 daß das radiale Halteelement ein radial gespreiztes Federeleasnt (10) ist.
2. Kernreaktorhrennelemesri nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement als in Längsrichtung des Haltestabes (4) angeordnete Zungenfeder (10) ausgebildet ist,die nur mit einem Ende (10a) am Haltestab (4) angebracht ist und die mit ihrem anderen_p dem Stütsltfeper (11a) zugewandten unbefestigten End© (IGb) you Haltestab (4) radial abgespreizt ist uM Hit diesen unbefestigten Ende (10b) die Halteplatte (2) hintergreift.
3. Kernreaktorforeiüiieleaent nach Anspruch 1, dadurch g © k © η ΐί ζ e 1 c h η e t , daß das Federelesent (10) an ©in©r Hülse (14) ausgebildet ist, die einen durchgehenden Lingsschlitz (15) aufweist und auf dem Haltastab (4) sitst_c

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4. Kemreaktorbrennelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (14) mit dem Federelement (10) in Längsrichtung des Haltestabes (4) gesehen zwischen einer auf dem Haltestab (4) angebrachten Haltehülse (17) und einer Stützhülse (11) angeordnet ist.
5. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stützhülse (11) ein Stützkörper (11a) für die Halteplatte (4) ausgebildet ist.
6. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das dem Stützkörper (11a) zugewandte unbefestigte Ende (10b) der Zungenfeder (10) innerhalb der Durchführung (12) in der Halteplatte (2) befindet und einen innerhalb dieser Durchführung (12) an einer Unterseite der Halteplatte (2) ausgebildeten Halteflansch (13) hintergreift.
7. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 3» dadurch gekenn zeichnet, daß die Hülse (14) gegen Verdrehen um die Längsachse des Haltestabes (4) gesichert ist.