DE3632153A1 - Kernreaktorbrennelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kernreaktorbrennelement nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Kernreaktorbrennelement ist üblich. Beim Ent­ laden eines Kernreaktors kann der Abstandhalter dieses Kern­ reaktorbrennelementes von einem Abstandhalter eines anderen Kernreaktorbrennelementes unterhakt werden oder einen solchen Abstandhalter unterhaken. Dies kann zu einer Beschädigung der Außenstege der Abstandhalter führen, die deren sich hochkant durchsetzenden Blechstege umschließen. Insbesondere können hierbei die jeweils durch zwei Außenstege gebildeten Ecken der Abstandhalter beschädigt werden, so daß ein Brenn­ stab in der an dieser Ecke befindlichen Masche des Abstand­ halters nicht einwandfrei kraftschlüssig gehaltert ist.

Um das häufig noch hohe Abbrandpotential eines solchen ent­ ladenen Kernreaktorbrennelementes mit zerstörter Abstand­ halterecke noch weiter nutzen zu können, hat man bisher die bestrahlten Brennstäbe dieses Kernreaktorbrennelementes in ein neues Brennelementskelett mit neuen Abstandhaltern um­ gesetzt. Diese Arbeit muß unter Wasser durchgeführt werden und ist sehr zeit- und kostenintensiv.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und ein betriebssicheres Kernreaktorbrennelement anzugeben, das schnell und kostengünstig aus einem Kern­ reaktorbrennelement mit an den Außenstegen beschädigtem Abstandhalter hergestellt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe hat ein Kernreaktorbrennelement der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teiles des Patentanspruchs 1.

Die Hülse dieses Kernreaktorbrennelementes übernimmt die Wirkung des oder der beschädigten Außenstege des Abstand­ halters und sorgt dafür, daß der durch sie geführte Stab einwandfrei kraftschlüssig in der betreffenden Masche ge­ haltert ist.

Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen dieses Kernreaktorbrennelementes gerichtet.

Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert:

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

Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht und Explosionsdar­ stellung einen Abstandhalter des Kernreaktorbrennelementes nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Hülse für das Kernreaktorbrennelement nach Fig. 1.

Das Kernreaktorbrennelement nach Fig. 1 ist für einen Druck­ wasserkernreaktor bestimmt und weist quadratische Halte­ platten 2 und 3 aus Metall auf. Ferner sind zwei zueinander parallele Haltestäbe 4 und 5, z.B. Steuerstabführungsrohre aus Metall erkennbar, deren Längsachsen die beiden zueinander parallelen Halteplatten 2 und 3 in einem Winkel von 90° durchdringen und die an jedem Ende jeweils an einer der beiden Halteplatten 2 und 3 festgeschraubt sind. Jeder der beiden Haltestäbe 4 und 5 ist durch eine quadratische Masche in quadratischen gitterförmigen Abstandhaltern 6 aus Metall geführt, die sich in Längsrichtung der Haltestäbe 4 und 5 gesehen zwischen den beiden Halteplatten 2 und 3 befinden und die an den Haltestäben 4 und 5 festgeschraubt sind. Durch andere Maschen der Abstandhalter 6 ist jeweils ein zu den Haltestäben 4 und 5 paralleler Brennstab 8 geführt, der im wesentlichen aus einem mit Kernbrennstoff gefüllten Hüllrohr aus Metall besteht, das an beiden Enden gasdicht verschlossen ist. Die Brennstäbe 8 sind an keiner der beiden Halteplatten 2 und 3 befestigt, sondern sie sind in den Maschen der Ab­ standhalter 6 elastisch, d.h. kraftschlüssig durch nicht erkennbare Anlagenoppen und Federn der Abstandhalter 6 gehal­ tert und haben zwischen den beiden Halteplatten 2 und 3 in Richtung ihrer Längsachse Spiel. Sie können sich deshalb in ihrer Längsrichtung, d.h. der Längsrichtung des Kernreaktor­ brennelementes ungehindert ausdehnen.

Wie Fig. 2 zeigt, ist ein Abstandhalter 6 des Kernreaktorbrenn­ elementes nach Fig. 1 an einer Ecke, an der sich eine Masche 11 befindet, beschädigt, d.h. die Außenstege 9 und 10 des Abstandhalters 6 überlappen sich nicht mehr in der Ecke mit der Masche 11.

Diese Masche 11 ist durch die Außenstege 9 und 10 sowie durch zwei sich hochkant rechtwinklig durchsetzende Blechstege 12 und 13 gebildet. Jeder dieser Blechstege 12 und 13 weist eine starre Anlagenoppe 14 und 15 für einen durch die Masche 11 geführten Stab auf. Diese starren Anlagenoppen 14 und 15 sind aus dem Blechsteg 12 bzw. 13 herausgeprägt und ragen mit ihrer Vorderseite in die Masche 11. An den Außenstegen 9 und 10 sind ebenfalls in die Masche 11 ragende elastische Federn 16 und 17 ausgebildet, die einen durch die Masche 11 geführ­ ten Stab gegen die Anlagenoppen 15 bzw. 14 pressen sollen, die aber wegen der Beschädigung der Außenstege 9 und 10 in der Außenecke der Masche 11 und des Abstandhalters 6 in ihrer Wirksamkeit beeinträchtigt sind.

Auf die Masche 11 ist eine Hülse 18 aufgesetzt, die mit der Masche 11 fluchtet. Die Hülse 18 greift in die Masche 11 und weist außen am Mantel zwei Blattfedern 19 und 20 auf, die in Bezug auf Längsachse der Hülse 18 einen Winkelabstand von 90° voneinander haben. An einem Ende sind die Blattfedern 19 und 20 an der Hülse 18 befestigt, am anderen Ende sind sie U-förmig zur Längsachse der Hülse 18 hin gezogen. Die Blatt­ federn 19 und 20 hintergreifen die Blechstege 12 und 13, auf deren Kanten sich die Hülse 18 mit den Befestigungsstellen der Enden der Blattfedern 19 und 20 am Mantel der Hülse 18 abstützt. Mit den anderen Enden greifen die Federn 19 und 20 in die starren Anlagenoppen 15 und 14 auf deren Rückseite.

Durch die Hülse 18 und damit auch durch die Masche 11 ist der Stab 29 geführt, dessen Außendurchmesser günstigerweise etwas kleiner als der Innendurchmesser der Hülse 18 ist. Die Blatt­ federn 19 und 20 übernehmen die Funktion der weitgehend un­ wirksamen Federn 16 und 17 der Außenstege 9 und 10 und pressen den Stab 29, der vorteilhafterweise ein Leerstab ohne Kernbrennstoff ist, zur kraftschlüssigen Halterung gegen die Vorderseite der starren Anlagenoppen 15 und 14, die in der Masche 11 Abstand in axialer Richtung von der Hülse 18 haben.

Zum Aufsetzen der Hülse 18 auf die Masche 11 wird unter Wasser der Stab 19 z.B. mit einem in der US-Patentschrift 43 36 103 beschriebenen Werkzeug durch die der Masche 11 ent­ sprechenden Maschen der Abstandhalter 6 bis zum Abstandhalter 6 mit den in der Ecke des Abstandhalters 6 beschädigten Außenstegen 9 und 10 geschoben. Mit einer Greifzange wird sodann unter Wasser die Hülse 18 auf den Stab 19 aufgeschoben und durch Drehen um ihre Längsachse in die richtige Position gebracht, so daß sie ebenfalls mit der Greifzange unter Weiterschieben des Stabes 19 durch die Masche 11 auf die Kanten der Blechstege 12 und 13 aufgesetzt werden kann. Hier­ bei rasten schließlich die Blattfedern 19 und 20 in die starren Noppen 15 und 14 auf deren Rückseite ein.

Die richtige Position der Hülse 18 auf dem Stab kann visuell an einem Winkelteil 22 erkannt werden, das die Hülse 18 außen auf ihrem Mantel trägt.

Eine weitere Ausführungsform einer Hülse 18′ nach Fig. 3 weist außer den Blattfedern 19 und 20 im Mantel jeweils unter diesen Blattfedern 19 und 20 einen Längsschlitz auf, der von dem Ende der Hülse ausgeht, das sich in der Masche 11 befindet. In Fig. 3 ist nur der Längsschlitz 23 unter der Blattfeder 19 erkennbar. In den Längsschlitzen unter den Blattfedern 19 und 20 befinden sich in der Masche 11 des Abstandhalters 6 die starren Noppen 15 und 14, die die Innen­ fläche der Hülse 18′ überragen. Ferner weist die Hülse 18 auch zwei Längsschlitze auf, die in Bezug auf die Längsachse der Hülse 18′ voneinander einen Winkelabstand von 90° haben und die auch von dem in der Masche 11 befindlichen Ende der Hülse 18′ ausgehen. Diese Längsschlitze, von denen in Fig. 3 nur der Längsschlitz 24 zu erkennen ist, haben auch von dem jeweils benachbarten Längsschlitz unter einer der Federn 19 und 20 einen Winkelabstand von 90°. In diesen Längsschlitzen befinden sich in der Masche 11 des Abstandhalters 6 nach Fig. 3 die unwirksam gewordenen Federn 16 und 17 der Außenstege 9 und 10.

Die Hülse 18′ nach Fig. 3 weist an ihrem in der Masche 11 be­ findlichen Ende außen auch einen der Maschenkontur angepaßten Paßkörper 25 auf, der nicht nur das Einsetzen der Hülse 18′ in die Masche 11 erleichtert, sondern diese Hülse 18′ auch gegen Verdrehen in der Masche 11 sichert.

Claims (5)

1. Kernreaktorbrennelement mit Kernbrennstoff enthaltenden, zueinander parallelen Stäben, von denen jeder durch eine Masche eines gitterförmigen Abstandhalters mit sich hochkant durchsetzendem Blechstegen geführt ist, sowie mit einer aus einem der Blechstege herausgeprägten, mit ihrer Vorderseite in eine Masche an der Außenseite des Abstandhalters ragenden starren Anlagenoppe, dadurch gekennzeich­ net, daß auf die Masche (11) an der Außenseite des Ab­ standhalters (6) eine mit dieser Masche (11) fluchtende, in die Masche (11) greifende Hülse (18, 18′) aufgesetzt ist, die sich auf Kanten von Blechstegen (12, 13) abstützt, durch die ein Stab (19) geführt ist und die außen am Mantel eine in die Anlagenoppe (14, 15) auf deren Rückseite greifende Blattfeder (20, 19) aufweist, welche mit der Hülse (18, 18′) den Stab (19) gegen die Vorderseite der Anlagenoppe (14, 15) preßt.

2. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Hülse (18, 18′) geführte Stab (19) ein Leerstab ohne Kernbrennstoff ist.

3. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandhalter (6) rechteckig, vorzugsweise quadratisch, ist und daß sich die Masche (11) mit der aufgesetzten Hülse (18, 18′) in einer Ecke des Abstandhalters (6) befindet.

4. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (18′) im Mantel einen Längsschlitz (23) aufweist, der von ihrem in der Masche (11) befindlichen Ende ausgeht und in dem sich die Anlage­ noppe (14, 15) befindet.

5. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (18′) an ihrem in der Masche (11) befindlichen Ende außen einen der Maschen­ kontur angepaßten Paßkörper (25) aufweist.