DE3413981A1

DE3413981A1 - Abstandshalter fuer ein brennelement fuer kernreaktoren und federkomponente fuer den abstandshalter

Info

Publication number: DE3413981A1
Application number: DE19843413981
Authority: DE
Inventors: Michael Vincent San Jose Calif. Curulla
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1983-04-19
Filing date: 1984-04-13
Publication date: 1984-10-25
Also published as: SE454547B; JPH0257280B2; US4556531A; IT8420324A0; IT1175460B; ES296422Y; KR890002905B1; KR840008507A; JPS59220675A; DE3413981C2; SE8401545D0; SE8401545L; ES296422U

Description

Abstandshalter für ein Brennelement für Kernreaktoren und Federkomponente für den Abstandshalter

Die vorliegende Erfindung betrifft Abstandshalter für Brennstäbe, wie sie in Brennelementen für die Kerne von Kernreaktoren benutzt werden, und die Erfindung betrifft weiter eine Federkomponente zur Verwendung in solchen Abstandshaltern. Kernreaktoren sind z. B. in dem Buch "Nuclear Power Engineering" von M.M. El-Wakil, McGraw-Hill-Verlag 1962, beschrieben.

Ein Beispiel eines Brennstabes, der Kernbrennstoff in einem abgedichteten Rohr umfaßt, ist in der US-PS 33 65 371 gezeigt. Eine Vielzahl solcher Brennstäbe, die zu einem Brennelement zusammengefügt sind, ist z. B. in der US-PS 34 31 170 gezeigt.

Eine Vielzahl von Abstandshaltern für Brennstäbe ist vorgeschlagen und in solchen Brennelementen benutzt worden. Beispiele schließen die Abstandshalter ein, die in den US-PSen 36 54 077 und 38 86 038 beschrieben sind.

Die vorliegende Erfindung ist besonders brauchbar bei Abstandshaltern mit einem Haltering bzw. Eisenband (einem Abstandshalter, der aus einer Anordnung miteinander verbundener rohrförmiger Halteringe gebildet ist), wie er in der älteren DE-OS 33 25 777 offenbart ist.

In der vorgenannten OS haben die Federteile des Abstandshalters eine allgemein elliptische Gestalt und sie sind auf entgegengesetzt gerichteten Lappen abgestützt, die durch C-förmige Ausschnitte in den Wandungen benachbarter Halteringe des Abstandshalters gebildet sind.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Federteiles für einen Abstandshalter, der es gestattet, die

Federcharakteristika (ζ. B. Länge und Breite) der Federteile frei auswählen.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Abstandshalters mit Halteringen/ bei dem die separat gebildeten Federteile in einer Position festgehalten werden, ohne daß in den Wandungen der Halteteile Ausschnitte vorhanden sein müssen.

Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch einen Abstandshalter gelöst/ dar aus einer Anordnung miteinander verbundener rohrförmiger Halteringe gebildet ist, wobei jeder Haltering eine Passage für einen Brennstab oder ein anderes langgestrecktes Element eines Brennelementes aufweist.

Federteile erstrecken sich in jeden der Halteringe, um eine elastische seitliche Abstützung für den Brennstab oder das andere Element zu haben, das sich durch den Haltering erstreckt und diese Federteile werden durch eine Federkomponente allgemein H-förmiger Gestalt gebildet, die ein Paar voneinander beabstandeter Federglieder allgemein haarnadelartiger Konfiguration einschließt, die durch einen Haltestreifen miteinander verbunden sind.

Jedes der Federglieder einer solchen Federkomponente paßt über die Wandung eines eines Paares benachbarter Halteringe des Abstandshalters, wodurch eine bogenförmige Seite eines der Federglieder sich in einen des Paares der benachbarten Halteringe erstreckt und die gebogene Seite des anderen der Federglieder der Federkomponente sich in den anderen des Paares der benachbarten Halteringe erstreckt, um ein elastisches Eingreifen mit den Brennstäben oder dem anderen Element zu ergeben, das sich durch die Halteringe erstreckt, wodurch das jeweilige Element in Eingriff mit seitlich beabstandeten starren Anschlägen gedruckt wird, die sich in den Haltering hinein erstrecken.

Der Haltestreifen, der die beiden Federglieder der Komponente miteinander verbindet, wird in die gegenüberstehenden Ausnehmungen eingepaßt, die in den benachbarten Wandungen der benachbarten Halteringe gebildet sind, so daß die Federkomponente an Ort und Stelle gehalten wird.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Figur 1 eine Draufsicht eines Paares benachbarter Halteringe eines erfindungsgemäßen Abstandshalters mit der darauf montierten Federkomponente nach der vorliegenden Erfindung,

Figur 2 eine isometrische Ansicht der Federkomponente der vorliegenden Erfindung,

Figuren 3A und 3B eine Draufsicht bzw. Seitenansicht eines Halteringes nach Figur 1 und

Figur 3C einen Längsschnitt des Halteringes nach Figur 3A.

In Figur 1 ist ein Paar benachbarter und aneinander stoßender Halteringe 11 in Draufsicht gezeigt, wobei die aneinander stoßenden Wandungen miteinander durch Schweißstellen 12 an ihrer oberen und unteren Kante verbunden sind.

Es kann irgendeine ausgewählte Anzahl von Paaren von Halteringen 11 in aneinander stoßender Beziehung angeordnet und miteinander verbunden werden, um einen Abstandshalter zu bilden, der die erforderliche Anzahl von Passagen für Brennstäbe aufweist, wie dies detaillierter in der vorgenannten DE-OS beschrieben ist.

Auf den Halteringen 11 ist eine Federkomponente 13 montiert, die in der Draufsicht der Figur 1 eine allgemein S-förmige Gestalt hat.

-Λ

In der in Figur 2 gezeigten isometrischen Ansicht hat die Federkomponente 13 eine allgemein H-förmige Gestalt und schließt ein Paar beabstandeter Federglieder 14(1) und 14(2) allgemein haarnadelartiger Konfiguration ein, die durch ein Halteband 16 miteinander verbunden sind.

Jedes der Federglieder 14(1)/14(2) schließt eine kurze gerade Seite 17 ein, die an ihrem oberen Ende mit einer gebogenen Seite 18 verbunden ist, wobei der verbindende Streifen 16 in einem ähnlichen aber entgegengesetzten Winkel an den inneren unteren Kanten der geraden Seiten 17 befestigt ist."Jede gebogene bzw. gewölbte Seite 18 ist mit einer nach innen gewölbten Biegung 19 an ihrem oberen Ende und mit einem im wesentlichen zentralen Scheitelteil mit einer nach außen gewölbten Biegung 21 versehen. Wie in Figur 1 gezeigt, berührt die Biegung 21 den Brennstab oder das andere Element 22, das gestrichelt dargestellt ist und sich durch den Haltering 11 erstreckt. Die Biegung 21 drückt das Element 22 in Kontakt mit beabstandeten starren Anschlägen 23, durch die das Element 22 seitlich abgestützt ist. In bevorzugter Ausführungsform werden vier solcher starren Anschläge 23 benutzt, die ein oberes Paar beabstandeter Anschläge und ein ähnliches unteres Paar beabstandeter Anschläge einschließen (vgl. die Figuren 3A, 3B und 3C). Die Anschläge 23 können vorteilhafterweise integral mit dem Haltering 11 ausgebildet werden, indem man zuerst ein Paar seitlicher Schlitze 24 (vgl. Figur 3C) stanzt, die den Ort und die Höhe jedes Anschlages 23 festlegen, und anschließend deformiert man das Material zwischen den Schlitzen 24 zu der gewölbten Form des Anschlages 23.

Um die Federkomponente 13 auf den Halteringen 11 festzuhalten und zu gestatten, daß die Halteringe aneinander stoßend angeordnet werden, wie in Figur 1 gezeigt, werden die geraden Seiten 17 der Federglieder 14(1)/14 (2) längs der äußeren Oberfläche der Halteringe 11 angeordnet und der Verbindungsstreifen 16 wird in gegenüberliegende Ausnehmungen 26 eingepaßt, die in den aneinanderstoßenden Seitenwänden der Halteringe 11 aus-

gebildet sind.

Die bevorzugte Form solcher Ausnehmungen 26 ist in Draufsicht, Seitenansicht und im Längsschnitt in den Figuren 3A, 3B und 3C dargestellt. Danach wird die Ausnehmung 26 durch Deformieren eines Teiles der Wandung des Halteringes 11 an der geeigneten Stelle und in der geeigneten Größe nach innen erhalten, um den Haltestreifen 16 aufzunehmen. Alternativ können die Ausnehmungen 26 durch Ausschnitte gebildet werden, doch wird die Ausführungsform mit dem verformten Wandabschnitt bevorzugt, weil seine glatteren Kanten den Kühlmittelfluß durch den Haltering weniger stören und außerdem die Festigkeit des Halteringes beibehalten wird.

Um die Federkomponente 13 auf den Halteringen 11 zu montieren, wie in Figur 1 gezeigt, werden die beiden Halteringe 11 dicht beieinander aber mit ausreichend Abstand angeordnet, so daß der Verbindungsstreifen 16 noch dazwischen geschoben werden kann. Die haarklemmenartigen Federglieder 14(1)/14(2) werden über die Enden der Halteringe 11 geschoben, wobei die gewölbte Seite 18 in den Haltering hinein ragt und die gerade Seite 17 längs der Außenseite des Halteringes verläuft, unädann wird die Komponente 13 nach unten geschoben, bis der Haltestreifen 16 mit den Ausnehmungen 26 ausgerichtet ist. Die Halteringe 11 werden dann in Berührung gebracht und durch die Schweißstellen 12 an jedem Ende miteinander verbunden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert.

Beispiel

In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung haben die Halteringe 11 eine Höhe von etwa 3 cm, einen Außendurchmesser von etwa 16,2 mm und eine Wandstärke von etwa 0,5 mm. Die Halteringe 11 bestehen vorzugsweise aus einem Material mit einem geringen Neutronenabsorptionsquerschnitt, wie aus einer Zirkoniumlegierung, z. B. Zircaloy-4.

Die Federkomponente 13 ist aus einem Material geeigneter Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Elastizität hergestellt, wie einer Nickellegierung, z. B. Inconel. Die Federkomponente hat eine Gesamthöhe von etwa 2,5 cm, eine Gesamtbreite von etwa 11,5 mm und die Federglieder 14(1)/14(2) haben eine Breite von etwa 3 mm. Der Verbindungsstreifen 16 hat eine Höhe von etwa 7,7 mm.

Claims

Ansprüche

Abstandshalter für ein Brennelement für einen Kernreaktor mit einer Vielzahl langgestreckter Elemente, wobei der Abstandshalter diese Elemente hinsichtlich ihrer seitlichen Position hält,

gekennzeichnet durch eine Reihe seitlich angeordneter, miteinander verbundener rohrförmiger Halteringe (11), wobei jeder dieser Halteringe eine Passage für eines der sich dadurch erstreckenden Elemente aufweist sowie

eine Federkomponente (13) für den Abstandshalter mit einer allgemein H-förraigen Gestalt, die ein Paar beabstandeter Federglieder (14)(1)/(14)(2) allgemein haarklemmenartiger Konfiguration einschließt, die durch einen Haltestreifen (16) miteinander verbunden sind,

wobei jedes Federglied über die Wand eines eines Paares der Halteringe gepaßt ist, und eine gewölbte Seite (18) eines der Federglieder sich in einen des genannten Paares benachbarter Halteringe erstreckt und eine gewölbte Seite (18) des anderen der Federglieder sich, in den anderen des Paares benachbarter Halteringe erstreckt, um mit den langgestreckten Elementen, die sich durch diese Halteringe erstrecken in elastischen Eingriff zu treten und wobei der Verbindungsstreifen (16) in gegenüberliegende Ausnehmungen (26) eingepaßt ist, die in den benachbarten Wandungen des genannten Paares benachbarter Halteringe ausgebildet sind.
2. Kombination nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens zwei seitlich beabstandeter, relativ starrer Anschläge (23) in jeden der Halteringe (11) allgemein gegenüber der gewölbten Seite (18) des Federgliedes erstrecken,

wodurch das langgestreckte Element (22), das sich durch den Haltering erstreckt, zwischen der gewölbten Seite (18) des Federgliedes und den mindestens zwei starren Anschlägen (23) seitlich abgestützt ist.
3. Kombination nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichne t, daß sie mindestens zwei vertikal beabstandete Paare seitlich beabstandeter relativ starrer Anschläge (23) aufweist, die sich in jeden der Halteringe (11) erstrecken.
4. Kombination nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüberliegenden Ausnehmungen (26) für den Haltestreifen (16) durch Deformieren eines Abschnittes der benachbarten Wandungen der Halteringe gebildet sind.
5. Kombination nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die" gegenüberliegenden Ausnehmungen (26) für den Verbindungsstreifen (16) durch Ausschnitte in den benachbarten Wandungen der Halteringe (11) gebildet sind.
6. Kombination nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Haltestreifen (16) in im wesentlichen gleichen aber entgegengesetzten Winkeln mit den Federgliedern (14) O)/(14) (2) verbunden ist,

wodurch die Fläche der gewölbten Seite (18) jedes Federgliedes im wesentlichen senkrecht zu einem Radius des Halteringes (11) liegt, in den sich die gewölbte Seite erstreckt.
7. Kombination nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Federglieder eine relativ kurze im wesentlichen gerade Seite (17) aufweist, die an ihrem oberen Ende an der gewölbten Seite (18) befestigt ist, wobei der Haltestreifen (16) zwischen den unteren hinteren Kanten der geraden Seiten der Federglieder angebracht ist,

wobei die geraden Seiten längs der äußeren Oberflächen der Halteringe angeordnet sind.
8. Federkomponente zur Verwendung in einem Abstandshalter eines Brennelementes für einen Kernreaktor, gekennzeichnet durch eine allgemein H-förmige Gestalt mit zwei beabstandeten Federgliedern (14)(1)/(14)(2) allgemein haarklemmenartiger Konfiguration, die durch einen Haltestreifen (16) miteinander verbunden sind,

wobei jedes Federglied eine relativ kurze, im wesentlichen gerade Seite (17) aufweist, an der der Haltestreifen (16) befestigt ist und jedes Federglied außerdem noch eine nach außen gewölbte Seite (18) größerer Länge hat,

wobei die gewölbten Seiten der Federglieder sich in entgegengesetzten Richtungen nach außen erstrecken,
9. Federkomponente nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß der Haltestreifen (16) in gleichen aber entgegengesetzten Winkeln mit den Federgliedern verbunden ist/ wodurch die Federkomponente in Draufsicht eine allgemein S-förmige Gestalt hat und die Oberflächen der Federglieder in parallelen Ebenen liegen.