DE3401630A1

DE3401630A1 - Abstandshalter fuer die brennstaebe eines kernreaktor-brennelements

Info

Publication number: DE3401630A1
Application number: DE19843401630
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. Huber (FH), 8520 Erlangen; Peter Dipl.-Ing. Rau (FH), 8551 Leutenbach
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-01-18
Filing date: 1984-01-18
Publication date: 1985-07-18
Also published as: DE3401630C2; FR2559610B1; JPS60159690A; FR2559610A1

Description

KRAFTWEiIK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

VPA 84 P 6 0 0 6 DE

Abstandshalter für die Brennstäbe eines Kernreaktor-Brennelements

Die Erfindung betrifft einen Abstandshalter für die Brennstäbe eines Kernreaktor-Brennelements, mit mehreren sich kreuzenden Blechstreifen, die aus gleichmäßig zickzackförmig gegeneinander abgewinkelten Teilstücken bestehen und mit Hilfe von Einschnitten miteinander verhakt und gegebenenfalls metallurgisch verbunden sind, so daß Gittermaschen zur Aufnahme der Brennstäbe gebildet werden, in die federnde Vorsprünge hineinragen.

Bei dem aus der US-PS 3 423 287 bekannten Abstandshalter ist die zickzackförmige Ausbildung der Streifen deswegen gewählt, damit die Blechstreifen einmal mit der vorspringenden Scheitelseite des Winkels an einem Brennstab anliegen, während gleichzeitig der federnde Vorsprung gegen einen benachbarten Brennstab drückt. Dabei kreuzen sich die Blechstreifen mit einem Winkel von etwa 90°, so daß der Einschnitt praktisch so groß ist wie die Dicke der Blechstreifen. Somit ist die für den Strömungswiderstand maßgebliche Fläche des Abstandshalters quer zu der in Richtung der Brennstäbe verlaufenden Kühlmittelströmung durch die Summe der Länge aller Blechstreifen bestimmt.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, den Strömungswiderstand eines Abstandshalters der oben genannten Art zu verringern. Dies ist besonders wichtig für Ab-

Sm 2 Hgr / 16.01.1984

3A01630 .3-

- ζ - VPA 8^ ρ 6 O O 6 DE

Standshalter, die die Brennstäbe in einer Dreieckteilung aufnehmen sollen. Eine solche Dreieckteilung, bei der die Brennstäbe auf den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind, ergibt sich ins-r besondere bei hexagonalen Brennelementen, wie sie für Brutreaktoren verwendet werden. Hier hat man bisher Abstandshalter eingesetzt, die aus einem Stück, zum Beispiel durch Funkenerosion, mit den Abmessungen der Brennstäbe angepaßten Ausnehmungen hergestellt sind. Diese Abstandshalter haben naturgemäß keine federnde, spielfreie Einspannung der Brennstäbe.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß sich die Einschnitte der Blechstreifen über die Länge eines Teil-Stückes erstrecken und daß zwei sich kreuzende Blechstreifen über die Länge eines Teilstückes zu einer ebenen Fläche ineinander geschachtelt sind. Hierbei liegen jeweils zwei Blechstreifen über die Länge eines Teilstückes in einer Ebene, so daß sie in Strömungsrichtung des Kühlmittels, also parallel zu den Brennstäben, wie ein Blechstreifen wirken. Die Breite der Bleche ist also nur durch die Blechstärke gegeben. Dies bedeutet eine Verringerung der den Strömungswiderstand bestimmenden Gesamtlänge der Blechstreifen. Außerdem ergibt sich eine große Festigkeit, die gerade für die hochbelasteten Brennstäbe in einer Dreiecksanordnung wertvoll ist.

Die Erfindung kann vorteilhaft so verwirklicht werden, daß die Blechstreifen in parallel zueinander gerichteten Teilstücken Einschnitte und in den dazwischenliegenden Teilstücken federnde Vorsprünge aufweisen.

Eine besonders gute Verankerung der miteinander zu verbindenden Teilstücke ergibt sich dadurch, daß die Ein-

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schnitte alternierend als rechteckige Ausnehmung mit Randstreifen und als rechteckige Einkerbungen ausgebildet sind, die den Restquerschnitt des Teilstückes auf den Querschnitt der rechteckigen Ausnehmung begrenzen.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnung Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigt die Fig. 1 den Querschnitt eines Brennelements im Ganzen und in den Fig. 2 und 3 sind in perspektivischer Darstellung zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abstandshalter gezeichnet.

In Fig. 1 ist der Querschnitt eines Brennelements 1 für einen fortgeschrittenen Druckwasserreaktor dargestellt, der eine hohe Konversionsrate erzielen soll. Der regelmäßig sechseckige Querschnitt des Brennelements ist durch ein äußeres Band 2 bestimmt. An diesem ist ein Abstandshaltergitter 3 befestigt, das die 331 Brennstäbe in einer Dreieckteilung so festlegt, daß die Achsen 4 der Brennstäbe auf den Ecken eines gleichschenkligen Dreiecks liegen.

Die Fig. 2 zeigt, daß die im Querschnitt kreisförmigen Brennstäbe 5 in einer im Querschnitt hexagonalen Gittermasche 6 liegen, durch deren Mittelpunkt die Achse 4 jedes Brennstabes 5 verläuft. Die Gittermaschen 6 kommen dadurch zustande, daß Blechstreifen 8, 8a usw. mit sie kreuzenden Blechstreifen 9 ineinander geschachtelt sind. Die Blechstreifen 8 und 9 bestehen in gleicher Weise aus zickzackförmig verlaufenden, gleichlangen Teilstücken 10 und 11, die in einem Winkel von 120° zueinander verlaufen. In den parallelen Teilstücken 10, 10a und 10b usw. ist dabei eine Ausnehmung 14 vorgesehen, deren Rand im Scheitel 15 des

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Winkels zwischen zwei Teilstücken 10 und 11 verläuft. Die Ausnehmung 14 erstreckt sich bis zur Randlinie 16 in der Mitte der Höhe der Blechstreifen 8 und 9.

Während der Blechstreifen 8 mit der Ausnehmung 14 nach unten angeordnet ist, wird der Blechstreifen 9 mit der Ausnehmung 14 nach oben angeordnet. Deshalb können die Blechstreifen 8 und 9 zu einer ebenen Fläche ineinander geschachtelt werden, wie im Bereich des Brennstabes 5 deutlich zu sehen ist. Daher bieten die parallel zueinander verlaufenden Teile der Blechstreifen 8 und 9 dem Kühlmittel nur so viel Strömungswiderstand, wie durch die Länge der Teilstücke 10, 11 und die Breite der Blechstreifen gegeben ist.

Zusätzlich können die Blechstreifen 8, 9 längs der aneinander grenzenden Randstreifen 16, 17 metallurgisch miteinander verbunden, zum Beispiel verschweißt sein. Damit ergibt sich ein stabiler Aufbau für die die Brennstäbe 5 haltenden federnden Vorsprünge 19.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind Blechstreifen 20 und 21 miteinander verschachtelt, bei denen die Einschnitte einerseits als rechteckige Ausnehmung 22 mit Randstreifen 23 als Teilstück hergestellt sind, während andererseits Einkerbungen 24 und 25 in den parallel verlaufenden Teilstücken 26 vorgesehen sind, die den Gesamtquerschnitt des Teilstückes 26 bis auf den Restquerschnitt entsprechend der Ausnehmung 22 verengen.Somit können auch hier die Blechstreifen 20, 21 ineinander geschachtelt werden, so daß nur eine Blechstreifendicke der Strömung des Kühlmittels als Widerstand entgegensteht.

3 Patentansprüche
3 Figuren

.6-

- Leerseite

Claims

Patentansprüche

Θ-

'y. Abstandshalter für die Brennstäbe eines Kernreaktor-Brennelements, mit mehreren sich kreuzenden Blechstreifen, die aus gleichmäßig zickzackförmig gegeneinander abgewinkelten Teilstücken bestehen und mit Hilfe von Einschnitten miteinander verhakt und gegebenenfalls metallurgisch verbunden sind, so daß Gittermaschen zur Aufnahme der Brennstäbe gebildet wer- ^. 10 den, in die federnde Vorsprünge hineinragen, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einschnitte (14) der Blechstreifen (8, 9) über die Länge eines Teilstückes (10, 11) erstrecken und daß zwei sich kreuzende Blechstreifen (8, 9) über die Länge eines Teilstückes (10, 11) zu einer ebenen Fläche ineinander geschachtelt sind.
2. Abstandshalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstreifen (8, 9) in parallel zueinander gerichteten Teilstücken Einschnitte (14) und in den dazwischenliegenden Teilstücken federnde Vorsprünge (19) aufweisen.
3. Abstandshalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte alternierend als rechteckige Ausnehmung (22) mit Randstreifen (23) und als rechteckige Einkerbungen (24, 25) ausgebildet sind, die den Restquerschnitt des Teilstückes (26) auf den Querschnitt der rechteckigen Ausnehmung (22) begrenzen.