DE3821666C3 - Halteelement zur Reparatur eines an der Peripherie eines Abstandshalters beschädigten Kernreaktorbrennelements - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Halteelement zur Reparatur eines an der Peripherie eines Abstandshalters beschädigten Kernre­ aktorbrennelementes, das aus einem Bündel längserstreckter Brennstäbe besteht, die über mehrere gitterförmige, axial zu­ einander beabstandete Abstandshalter in ihrer Position gehal­ ten sind, wobei jeder Brennstab eine von Stegen gebildete Zelle des Abstandshalters durchsetzt und darin federnd abge­ stützt ist und wobei ein in einer beschädigten Zelle befind­ licher Brennstab oder eine Brennstabattrappe mittels eines dieser kontaktierenden Halteelemente mit dem Abstandhalter verbunden ist.

Ein derartiges Halteelement ist aus der DE-OS 36 32 153 be­ kannt. Dort ist das Halteelement als Hülse ausgebildet und kann daher nur eingesetzt werden, wenn vorher ein Stab aus der entsprechenden Zelle entfernt worden ist.

Zwischen der Hülse und dem einzuschiebenden Ersatzstab muß zwangsläufig ein Spiel bestehen, so daß ein unerwünschtes Vi­ brieren zu erwarten ist. Nachteilig ist weiterhin, daß mit der Hülse eine größere Materialmasse neu eingebracht wird, die eine negative Beeinflussung der Neutronengeometrie her­ vorrufen kann.

Nach der EP-PS 0 117 073 sind zur Verwendung von durch Quer­ strömungen verursachten Brennstabschwingungen mehrere Brenn­ stäbe untereinander mit Klammern verbunden. Die Klammern sind in eine Aussparung eines aktiven Stabes gegen axiale Ver­ schiebung gesichert.

Ferner wird in der Zeitschrift "Atomkernenergie und Kerntech­ nik" Vol. 47, 1985 Nr. 1, Seite 37-39 die Reparatur eines Brennelementes beschrieben. Dort sollen bei geringen Schäden an den Abstandshaltern Spezialblindstäbe eingesetzt werden, die Ausnehmungen für die Federn oder Noppen der Abstandshalter aufweisen.

Es stellt sich die Aufgabe, ein Halteelement der eingangs ge­ nannten Art anzugeben, das ein Aufkommen von Schwingungen im Bereich von Abstandshalterzellen mit beschädigten Stegen ver­ meidet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen.

Der Brennstab kann in seiner Zelle verbleiben und das Haltee­ lement nach dem Abtrennen der beschädigten Stege mit dem Ab­ standshalter verbunden werden, so daß eine Fixierung des Brennstabes relativ zum Abstandshalter erfolgt. Durch das Entfernen der beschädigten Stege wird mit dem Einsatz des Halteelementes keine nennenswerte Massenvergrößerungen ein­ treten, so daß die Neutronengeometrie nicht gestört ist.

Eine andere auf einen Einsatz des Halteelements bei einer Brennstabattrappe gerichtete Lösung ist im Anspruch 2 angege­ ben.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Halteelementes sind den Unteransprüchen entnehmbar. Daraus wird deutlich, daß der Brennstab mit einfachen Mitteln genauso schwingungsfrei ge­ halten wird wie in einem intakten Abstandshalter.

Anhand von Ausführungsbeispielen und der schematischen Zeich­ nungen Fig. 1-13 werden Ausführungsbeispiele dieser erfin­ dungsgemäßen Halteelemente beschrieben.

Dabei zeigt die

Fig. 1 eine Gesamtansicht eines Brennelementes,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Teilansicht eines Abstandshalters in perspektivischer Darstellung mit einem Brennstab und einem Halteelement,

Fig. 4 bis 8 verschiedene Ausführungen eines Halteele­ mentes,

Fig. 9 ein Teilbereich einer Brennstabattrappe,

Fig. 10 eine andere Ausbildung der Brennstabat­ trappe,

Fig. 11 ein Halteelement für einen "Nicht-Eck­ stab",

Fig. 12 ein Halteelement für einen "Nicht-Eck­ stab" in seiner Einbauposition und

Fig. 13 ein Halteelement für eine Brennstabatrap­ pe.

Die Fig. 1 zeigt ein Kernreaktorbrennelement 1 in einer Gesamtansicht. Es besteht aus einer Vielzahl von Brenn­ stäben 2, die von mehreren axial beabstandeten Abstands­ haltern 3 in ihrer Position gehalten werden. Ein oberes und ein unteres Brennelementendstück 4, 5 wird von nicht dargestellten Führungsrohren zusammengehalten. Die Füh­ rungsrohre oder ein ebenfalls nicht dargestelltes In­ strumentierungsrohr tragen die Abstandshalter und fixie­ ren sie in ihrem axialen Abstand.

Wie aus der Fig. 2, die in einem größeren Maßstab den Teilbereich eines Abstandshalters zeigt, zu ersehen ist, durchsetzt jeder Brennstab 2 eine Zelle 6, so daß er von vier die Zelle bildenden Stegen 7 eingeschlossen ist, deren zum Teil federnd ausgebildete Noppen 8 den Brenn­ stab 2 kontakten. Werden an der Peripherie des Abstands­ halters liegende Stege beschädigt, so werden sie abge­ trennt und ihre Funktion von einem nachfolgend näher beschriebenen Halteelement 9 übernommen.

Aus der Fig. 3 ist das Reparaturverfahren und das zuge­ hörige Halteelement 9 zu erkennen. Die Zelle 6 eines an einer Ecke des Abstandshalters 3 positionierten Brenn­ stabes 2 (Eckstab) besteht nach dem Abtrennen der strichpunktiert angedeuteten beschädigten Stege 7 nur noch als Rumpfzelle. Ein Halteelement 9 weist, wie auch aus den Fig. 4 bis 8 zu erkennen ist, an seinen frei­ en Enden je einen federnd ausgebildeten Vorsprung 10 auf, der in einen Schlitz 11 eines Steges 7 einrastet. Das einen Brennstab 2 über einen Teil seines Umfanges kontaktende Halteelement 9 fixiert dadurch den Brennstab und verhindert ein unerwünschtes Schwingen des Brennsta­ bes. Die federnden Vorsprünge 10 gewährleisten einer­ seits eine präzise Positionierung des Stabes und erlau­ ben andererseits eine vertikale Verschiebung des Brenn­ stabes zum Ausgleich von Wärmedehnungen und bestrah­ lungsbedingten Längenänderungen.

Aus den Fig. 4 bis 8 sind einige Ausführungsbeispiele von Halteelementen 9 zu erkennen. Alle Ausführungen be­ stehen aus einem Blechband, das an seinen freien Enden den Gegebenheiten des jeweiligen Brennstabes angepaßte Ausbildungen des in einen Schlitz 11 des Steges eingrei­ fenden Vorsprunges 10 aufweist. Während die Fig. 4 ein aus einem Blechband bestehendes Halteelement zeigt, ist aus den Fig. 5 und 8 ein Halteelement zu erkennen, das zur Anpassung der Federkraft mit einer Aussparung 12 versehen ist. Eine gegebenenfalls federnd ausgebildete Noppe 13 nach der Fig. 7 reduziert die Kontaktfläche zwischen Brennstab 2 und Halteelement 9 und erleichtert zusätzlich das Durchströmen von Kühlmitteln zwischen dem Brennstab und dem Halte­ element. Ein Halteelement 10 nach der Fig. 6 mit leicht angewinkelten federnd ausgebildeten Schenkeln er­ leichtert das Anbringen des Halteelements in den Schlit­ zen 11 der Rumpfzelle, falls diesel­ ben in den Kreuzungspunkten zweier Stege 7 angeordnet sind. Das Blechband zur Herstellung eines Halteelements besteht aus einem Material (z. B. Inconel 718 oder 750), welches seine Federeigenschaften auch während der Be­ strahlung behält.

Mit den Fig. 11 und 12 wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das ein Halteelement für einen "Nicht-Eck­ stab" zeigt. Nach dem Abtrennen des Peripherie-Steges 7 verbleibt eine Rumpfzelle mit drei Stegen. Das Halteele­ ment 9 nach der Fig. 11 besteht aus einem der Kontur des Brennstabes angepaßten Blech, von dessen oberer und unterer Kante 14 hakenartigen Vorsprünge 10a auskragen. Sie sind ebenfalls federnd ausgebildet und werden in die Stege 7 eingehängt.

Das Abtrennen der beschädigten Stege 7 einer Zelle 6 kann bei eingebautem Brennstab erfolgen. Es kann jedoch auch erforderlich sein, den Brennstab auszubauen, und durch einen neuen Brennstab oder eine Brennstabattrappe 15 zu ersetzen. Für die Brennstabattrappe können die bisher beschriebenen Halteelemente eingesetzt werden. Zur Sicherung des Halteelementes gegen axiales Verschieben kann eine Brennstabattrappe 15 eine Ringnut 16 (Fig. 9) und/oder zusätzlich noch eine Längsnut 17 (Fig. 10) aufweisen. Die Ringnut 16 ist dabei der Höhe eines Halteelementes derart angepaßt, daß ein ausrei­ chendes Spiel zur Sicherstellung der Stabbewegung zum Ausgleich von Wärmedehnungen vorhanden ist. Diese Aus­ führungsform bietet den Vorteil, daß keine über die Brennstabattrappe hinausragenden Teile existieren, die eine Angriffsfläche z. B. zum Verhaken mit Nachbarbrenn­ elementen bieten. Die axial verlaufende Längsnut 17 ist dann erforderlich, wenn ein Montagewerkzeug nach innen über dem Halteelement vorstehende Teile aufweist.

Ein anderes speziell auf eine Verwendung bei einer Brennstabattrappe 15 gerichtetes Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 13. Danach ist die Brennstabattrappe 15 von einer quer zur Achse verlaufenden Bohrung 18 durch­ setzt, die mit einer Senkung 19 versehen ist. Das Hal­ teelement 9a ist nach Art eines Splintes aufgebaut. Es weist einen Kopf 20 auf, von dem zwei federnd ausgebil­ dete Arme 21 auskragen, die an ihren freien Enden je­ weils einen mit den Halteelementen 9 nach Fig. 4 bis 8 artgleichen Vorsprung 10 aufweisen. Nach dem Durchfahren der Bohrung 18, wobei die Vorsprünge 10 federnd an der Bohrungswandung anliegen, spreizen die Arme 21 weiter auseinander und rasten mit ihren Vorsprüngen 10 in die Schlitze 11 der Stege 7 des Abstandshalters 3 ein. Der Kopf 20 des Halteelementes 9a kommt dabei an der Schul­ ter der Senkung 19 zur Anlage, so daß die fixierte Posi­ tion der Brennstabattrappe 15 hergestellt ist.

Bezugszeichenliste

 1 Kernreaktorbrennelement
 2 Brennstab
 3 Abstandshalter
 4, 5 Brennelementendstück
 6 Zelle
 7 Steg
 8, 13 Noppen
 9, 9a Halteelement
10, 10a Vorsprung
11 Schlitz
12 Aussparung
14 Kante
15 Brennstabattrappe
16 Ringnut
17 Längsnut
18 Bohrung
19 Senkung
20 Kopf
21 Arm

Claims (6)

1. Halteelement (9) zur Reparatur eines an der Peripherie eines Abstandshalters (3) beschädigten Kernreaktorbrennelementes (1),

• a) das aus einem Bündel längserstreckter Brennstäbe (2) besteht,
• b) die über mehrere gitterförmige, axial zueinander beabstandete Abstandshalter (3) in ihrer Position gehalten sind, wobei jeder Brennstab eine von Stegen (7) gebildete Zelle (6) des Abstandshalters durchsetzt,
• c) und darin federnd abgestützt ist,
• d) bei dem ein in einer beschädigten Zelle (6) befindlicher Brennstab (2) oder eine Brenn­ stabattrappe (5) mittels des diese kontak­ tierenden Halteelementes (9) mit dem Abstands­ halter (3) verbindbar ist,
  dadurch gekennzeichnet,
• e) daß das Halteelement (9) ein den Umfang des Brennstabes (2) oder der Brennstabattrappe (25) teilweise umfassendes Blechband ist, welches zwei freie Enden mit je einem Vorsprung (10, 10a) aufweist, der nach dem Abtrennen der beschädigten Stgege (7) durch seitliches Einschieben des Halteelementes (9) in die beschädigte Zelle (6) mit dem Abstands­ halter (3) verbindbar ist.

2. Halteelement (9a) zur Reparataur eines an der Peripherie eines Abstandshalters (3) beschädigten Kernreaktorbrennelementes (1),

• a) das aus einem Bündel längserstreckter Brenn­ stäbe (2) besteht,
• b) die über mehrere gitterförmige, axial zuein­ ander beabstandete Abstandshalter (3) in ihrer Position gehalten sind, wobei jeder Brennstab eine von Stegen (7) gebildete Zelle (6) des Abstandshalters durchsetzt,
• c) und darin federnd abgestützt ist,
• d) bei dem eine in einer beschädigten Zelle (6) befindliche Brennstabattrappe (15) mittels des diese kontaktierenden Halteelementes (9a) mit dem Abstandshalter (3) verbindbar ist,
  dadurch gekennzeichnet,
• g) daß das Halteelement (9a) in Form eines Splintes ausgebildet ist, dessen Arme (21) federnd ausgebildet sind und an ihren freien Enden Vorsprünge (10) aufweisen, wobei nach dem Durchsetzen einer Bohrung oder einem Schlitz (18) der Brennstabattrappe (15) die Vorsprünge (10) nach dem Abtrennen der beschädigten Stege (7) durch seitliches Einschieben des Halteelementes (9a) in die beschädigte Zelle (6) in den Abstandshalter (3) einrastbar sind.

3. Halteelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• i) daß es wenigstens eine zum Brennstab bzw. zur Brennstabattrappe hin gerichtete Noppe (13) aufweist.

4. Halteelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

• j) daß die Noppe (13) und/oder der Vorsprung (10) federnd ausgebildet sind.

5. Halteelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

• k) daß das Halteelement (9, 9a) in einen Schlitz (11) des Abstandshalter (3) eingerastet ist.

6. Halteelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• l) daß das Halteelement (9) wengistens einen, einen unbeschädigten Steg (7) übergreifenden, federnden Vorsprung (10a) besitzt.