DE4307786C2

DE4307786C2 - Abstandshalter für Kernreaktor-Brennelement

Info

Publication number: DE4307786C2
Application number: DE4307786A
Authority: DE
Inventors: Olov Nylund
Original assignee: Westinghouse Atom AB
Current assignee: WESTINGHOUSE ATOM AB, VOESTERAS, SE
Priority date: 1992-03-17
Filing date: 1993-03-12
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2013-03-13
Also published as: DE4307786A1; FR2688925A1; SE470032B; SE9200811D0; FR2688925B1; US5404383A; SE9200811L

Description

Die Erfindung betrifft einen Abstandshalter für Kernreaktor- Brennelemente gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solcher Abstandshalter dient zum Zusammenhalten und Fi xieren langgestreckter Brennstäbe in einem Bündel, welches bei einem Siedewasserreaktor (BWR) mit einem umgebenden Brennstoffkasten und bei einem Druckwasserreaktor direkt in den Reaktorkern eingesetzt wird. Das Bündel wird in Längs richtung von einem Kühlmittel durchflossen. Die Abstandshal ter enthalten eine Anzahl von Zellen zur gegenseitigen Fi xierung der Brennstäbe und sind von einem äußeren Rahmen um geben. Dieser besteht normalerweise aus einem hochkant ange ordneten ersten Materialband, welches möglicherweise an der Einströmseite des Abstandshalters durch eine sich in Strö mungsrichtung erstreckende Schürze verlängert ist (siehe US 50 80 858 A). Um zu verhindern, daß das Bündel beim Einsetzen in einen Brenn stoffkasten oder in den Kern eines Druckwasserreaktors an einem Hindernis anstößt und sich nicht weiter einschieben läßt, sind alle Abstandshalter mit sogenannten Führungszun gen ausgerüstet. Bei bekannten Ausführungen werden diese Zungen von Fahnen oder Nasen gebildet, die von dem Abstandshalterrahmen oder dem Einströmrand der Schürze ausgehen, wo bei diese Fahnen in Richtung zur Mitte des Abstandshalters um eine Achse abgebogen sind, die mit dem Rand zusammen fällt, d. h. um eine Achse, die senkrecht zur Strömungsrichtung verläuft. Dies bedeutet, daß die Fahnen mit einem großen Teil ihrer Seitenfläche senkrecht zur Strömungsrichtung des Kühlmittels stehen. Dies hat wiederum zur Folge, daß der Strömungswiderstand der Abstandshalter beträchtlich vergrö ßert wird, was natürlich ein Nachteil ist. Außerdem leiten die Führungszungen, welche am unteren Rand des Rahmens vor handen sind, das Kühlmittel von den Brennstäben fort, was die Kühlung verschlechtern kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abstandshal ter der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei welchem die oben genannten Nachteile der Führungszungen beseitigt sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Abstandshalter für Kern reaktor-Brennelemente gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welcher erfindungsgemäß die im kennzeichnen den Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den wei teren Ansprüchen genannt.

Bei einem Abstandshalter gemäß der Erfindung ist nur die Querschnittsfläche der plattenförmigen Fahne, die senkrecht zur Plattenebene und senkrecht zur Strömungsrichtung steht, ein Hindernis für den Kühlmittelstrom durch das Bündel. Dies liegt daran, daß die Seitenfläche der plattenförmigen Fahne parallel zur Strömungsrichtung liegt und daher keinen Strö mungswiderstand bildet. Ebenso wenig lenkt sie das Kühlmit tel von den Brennstäben fort.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen bekannten Abstandshalter in Seitenansicht,

Fig. 2 den Abstandshalter gemäß Fig. 1 von oben,

Fig. 3 einen anderen bekannten Abstandshalter-Typ, der mit einer Schürze versehen ist,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie I-I durch den Ab standshalters gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine der in den Fig. 1-4 gezeigten Führungszun gen,

Fig. 6 eine Führungszunge gemäß Fig. 5 von der Seite,

Fig. 7 die sich senkrecht zur Strömungsrichtung erstrec kende Fläche einer Führungszunge nach den Fig. 1 -6,

Fig. 8 den unteren Rand eines Abstandshalter-Rahmens mit einer Führungszunge gemäß der Erfindung. Die Füh rungszunge ist so beschaffen, daß sie um eine verti kale Achse abgebogen werden kann,

Fig. 9 eine Führungszunge gemäß Fig. 8 nach Abbiegung in die gewünschte Führungslage,

Fig. 10 die Führungszunge gemäß Fig. 9 in Seitenansicht,

Fig. 11 die sich senkrecht zur Strömungsrichtung erstrec kende Fläche einer Führungszunge gemäß der Erfindung nach den Fig. 8-10,

Fig. 12 die gleiche Führungszunge, angebracht am Rahmen ei nes Abstandshalters,

Fig. 13, wie die Führungszungen in dem Falle angeordnet sind, daß der Rahmen des Abstandshalter durch eine Schürze verlängert ist. Die linke Zunge in der Figur befindet sich im nicht abgebogenen Zustand, während sich die rechte Zunge in ihrer endgültigen abgeboge nen Lage befindet,

Fig. 14 eine andere Ausführungsform von Führungszungen an einen Abstandshalter, bei dem die zweiten Bänder, welche die Zellen des Abstandshalters bilden, mit einer vorstehenden Zunge an ihren am Rahmen befe stigten Enden ausgebildet sind, und

Fig. 15 eine Zunge gemäß Fig. 14 in Seitenansicht.

Fig. 1 und 2 zeigen einen Abstandshalter 1 bekannter Bau art (siehe DE 83 24 573 U1), der zur Verwendung in einem Siedewasserkernreaktor ge eignet ist. In den Fig. 1 und 2 ist der Rahmen des Ab standshalters mit 2 bezeichnet, und die Führungszungen, die im gezeigten Fall sowohl an der Einströmseite (untere Seite) des Rahmens als auch an seiner Ausströmseite vorhanden sind, sind mit 3 bezeichnet. Fig. 2 zeigt auch die Zellen 4 für die nicht dargestellten Brennstäbe. Die Zellen 4 werden von Bandmaterialstreifen 5 gebildet, die hochkant angeordnet sind. In den Zellen 4 werden die Brennstäbe 6 fixiert.

Fig. 3 zeigt einen anderen bekannten Abstandshaltertyp (siehe US 50 80 858 A), dessen Rahmen 7 durch eine sich in Strömungsrichtung erstreckende Schürze 8 verlängert ist. Die Schürze 8 ist an ihrem unteren Rand mit Führungszungen 9 der gleichen Art wie die Führungszungen 3 versehen. Fig. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie I-I in Fig. 3 mit den gleichen Bezugszeichen und einem Teil ei nes Brennstabes 6.

Fig. 5 zeigt im größeren Maßstab eine Führungszunge 3 am Rahmen 2, und Fig. 6 zeigt, wie diese Führungszungen 3 um die in Fig. 5 gezeigte Achse 10 abgebogen sind, die sich parallel zum unteren Rand des Rahmens 2 und senkrecht zur Strömungsrichtung 11 des Kühlungsmittels erstreckt.

Fig. 7 zeigt die Zunge 3 von unten und läßt die Fläche 12 erkennen, die von der schrägen Ebene der Zunge 3 quer zur Strömungsrichtung gebildet wird. Da die Abbiegung der Zunge 3 in Richtung zur Mitte des Abstandshalters 1 erfolgt, ist es leicht einzusehen, daß der nach oben durch das Bündel strömende Kühlmittelstrom durch das Auftreffen auf die Füh rungszungen 3 von der Mitte des Bündels weggeleitet wird, wodurch sich die Kühlung verschlechtert.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform gemäß der Erfindung. In Fig. 8 bezeichnet 13 einen Teil eines ersten Bandes, wel ches hochkant angeordnet ist und den äußeren Rahmen des Ab standshalters bildet. Dieses Band 13 ist an seinem unteren Rand mit einer Fahne 14 versehen, die teilweise durch einen schrägen Schlitz 15 von dem Band 13 getrennt ist. Der Schlitz 15 ist so angeordnet, daß die Fahne 14 um eine ver tikale Achse 16, die parallel zur Strömungsrichtung 11 ver läuft, gebogen werden kann.

In Fig. 9 ist die Fahne 14 in die gewünschte Lage abgebo gen. Durch die Form der Fahne 14 erhält man so eine Füh rungszunge, deren Fläche parallel zur Strömungsrichtung 11 des Kühlmittels liegt und deren einer Rand 17 sich gemäß Fig. 10 vom unteren Rand des ersten Bandes 13 in Richtung stromaufwärts zur Mitte des Abstandshalters hin erstreckt.

Fig. 11 zeigt, daß auf diese Weise nur die Querschnittsflä che 18 ein Hindernis für den Kühlmittelstrom durch das Bün del darstellt. Die Fahne 14 leitet das Kühlmittel auch nicht von der Mitte des Bündels weg.

Fig. 12 zeigt in schematischer Darstellung einen Teil des Abstandshalters, der an seinem unteren Rand mit Führungszun gen in Gestalt abgebogener Fahnen 14 versehen ist.

Fig. 13 zeigt, wie ein Abstandshalter mit einer Schürze 8 mit Führungszungen gemäß der Erfindung versehen ist. Die linke Fahne 19 ist in nicht abgebogener Lage gezeigt. Sie ist so geschnitten, daß sie um eine parallel zur Strömungs richtung verlaufende Achse 20 abgebogen werden kann, und ihr Rand 21 verläuft derart schräg, daß die Fahne als Führungs mittel wirkt, wenn die Fahne 19 in die im rechten Teil der Fig. 13 gezeigte Lage abgebogen wird.

Fig. 14 zeigt einen Teil eines Abstandshalters, dessen Zel len aus zweiten Bändern 22 geformt sind, die hochkant und kreuzweise angeordnet sind. Zumindest einige dieser zweiten Bänder 22 sind an ihren mit dem Rahmen 2 verbundenen Enden mit einer Führungszunge 23 ausgebildet, die in Gegenström richtung hervorsteht. Fig. 15 zeigt, wie der Rahmen 2 der art in das Ende des zweiten Bandes 22 eingebogen ist, daß sich der schräge Rand 24 bis zur Außenseite des Rahmens er streckt, um sicherzustellen, daß das Bündel beim Einsetzen nicht am unteren Rand des Rahmens 2 hängenbleibt. Führungs zungen dieser Art wirken natürlich in der gleichen Weise wie die zuvor beschriebenen. Es ist zu beachten, daß bestimmte Typen von Abstandshaltern auch an ihren oberen Rändern mit Führungszungen versehen sind, um die Herausziehbarkeit eines Bündels aus dem Reaktorkern sicherzustellen.

Claims

1. Abstandshalter für Kernreaktor-Brennelement zum Zusammen halten und zur Lagestabilisierung der langgestreckten Brenn stäbe (6) eines Brennstabbündels, welches in einem Siedewas ser- oder Druckwasserreaktor eingesetzt wird und dazu be stimmt ist, in seiner Längsrichtung von einem Kühlmittel durchflossen zu werden, welcher Abstandshalter eine Anzahl von Zellen (4) für Brennstäbe (6) hat, welche Zellen von ei nem äußeren Rahmen (2) umgeben sind, der von einem ersten, hochkant angeordneten Band (13) gebildet wird und möglicher weise durch eine Schürze (8) verlängert ist, die an der Ein strömseite des Abstandshalters angeordnet ist, wobei das er ste Band oder die Schürze an seinem/ihrem an der Einström seite des Kühlmittels liegenden Rand mit Führungszungen (14, 19, 23) versehen ist, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Führungszunge von einer platten förmigen Fahne (14, 19, 23) gebildet wird, die in einer Ebene parallel zur Strömungsrichtung (11) des Kühlmittels liegt und deren eine Kante (17; 21; 24) sich schräg von dem genannten ersten Band oder dem Schürzenrand aus in Ge genstromrichtung zur Mitte des Abstandshalters hin er streckt.

2. Abstandshalter nach Anspruch 1 dadurch ge kennzeichnet, daß eine Führungszunge von einer sich von dem ersten Band oder von dem Schürzenrand aus in Gegenstromrichtung erstreckende Fahne (14, 19) gebildet wird, die eine schräg verlaufende Kante (17, 21) hat, die sich nach oben bis zu einer Abwinkelungsachse (16, 20) er streckt, die parallel zur Strömungsrichtung (11) verläuft und um die die Fahne zur Mitte des Abstandshalters hin abge bogen ist.

3. Abstandshalter nach Anspruch 1, bei welchem die Zellen (4) von hochkant und kreuzweise zueinander angeordneten zweiten Bändern (22) gebildet werden, dadurch ge kennzeichnet, daß zumindest ein Teil der zweiten Bänder (22), die an ihren Enden an dem Rahmen (2) befestigt sind, mit einer Führungszunge (23) versehen sind, die sich in Gegenströmungsrichtung erstreckt und in der gleichen Ebene liegt wie die Ebene des zugehörigen zweiten Bandes (22).

4. Abstandshalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Rand an der Ausströmseite des Abstandshalter-Rahmens (2) mit Führungszungen versehen ist, deren Ebenen parallel zur Strö mungsrichtung (11) des Kühlmittels liegen.