DE4326356A1

DE4326356A1 - Fuel element and place-keeper for fuel elements

Info

Publication number: DE4326356A1
Application number: DE4326356A
Authority: DE
Inventors: Anton Dipl Ing Kratzer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1993-05-07
Filing date: 1993-08-05
Publication date: 1994-11-10

Abstract

When fuel elements are removed, in order to be able to guide the guide elements of a boiling water reactor laterally, place-keeper elements are provided whose outer contour corresponds virtually to the outer contour of the replaced fuel element, the lower end of the place-keeper element, however, projecting further into a passage channel of the core grid structure than the replaced fuel element. Hence, if the place-holder element ("dummy") does not encounter the passage channel of the core grid structure, its upper edge then projects considerably beyond the upper edge of the fuel elements, which can be noticed immediately to correct the position of the dummy. According to the invention, false seating of the fuel element itself can also be detected optically, if the fuel element is extended beyond the foot by means of a pin projecting into the passage channel of the core grid. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Platzhalter-Brennelement zum Ersetzen eines entspre chenden Brennelements im Reaktorkern eines Siedewasserreaktors und eine Anord nung aus zwei derartigen Platzhalter-Elementen. Die Erfindung betrifft ferner ein Brennelement für einen leichtwassergekühlten thermischen Kernreaktor, in dem jeweils mehrere dieser Elemente eng nebeneinander angeordnet sind und jeweils mit ihrem Fuß in einem von einer Stützstruktur getragenem Adapterteil sitzen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Brennelement eines Siedewasserreaktors mit Merkmalen, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 9 angegeben sind.The invention relates to a placeholder fuel element to replace a corre sponding The fuel assembly in the core of a boiling water reactor and an arrangement voltage from two such placeholder elements. The invention further relates to a Fuel element for a light water-cooled thermal nuclear reactor in which several of these elements are arranged closely next to each other and each sit with your foot in an adapter part supported by a support structure. In particular, the invention relates to a fuel element of a boiling water reactor Features as specified in the preamble of claim 9.

Im Reaktorkern eines Siedewasserreaktors sitzen die Brennelemente in einer regel mäßigen Anordnung auf einer Kerngitterstruktur. Bei Nachladungen werden die abgebrannten Brennelemente nacheinander entfernt bzw. umgesetzt; die für regel mäßige Inspektionsarbeiten vorgesehenen Druckprüfungen der Reaktor-Druckbe hälter erfordern, alle Brennelemente aus dem Behälter zu entfernen und nachher wieder einzusetzen; bei anderen Inspektions- oder Wartungsarbeiten kann es erfor derlich sein, z. B. zum Manipulieren der Steuerelemente, insbesondere zu deren Auswechslung, mehrere einem derartigen Steuerelement benachbarte Brennele mente gleichzeitig herauszunehmen. Sind die Steuerelemente, die sich normaler weise in kreuzförmigen Spalten zwischen den Brennelementen befinden, nach der Entnahme dieser Brennelemente nicht mehr seitlich geführt, so kann es erforderlich sein, nach dem Entfernen der entsprechenden Brennelemente Platzhalter-Elemente ("Brennelement-Phantome" oder "Dummy-Elemente") an diesen Stellen in den Verbund der Brennelemente einzusetzen, um die Steuerelemente zu schützen.The fuel elements usually sit in the core of a boiling water reactor moderate arrangement on a core lattice structure. When reloading the spent fuel elements removed or converted one after the other; the rule moderate inspection work provided pressure tests of the reactor pressure Containers require all fuel assemblies to be removed from the container and afterwards reinstate; it can be used for other inspection or maintenance work be derlich z. B. to manipulate the controls, especially their Replacement, several fuel bundles adjacent to such a control element elements at the same time. Are the controls that are more normal are located in cruciform columns between the fuel assemblies, according to the Removal of these fuel elements is no longer guided laterally, so it may be necessary be placeholder elements after removing the corresponding fuel assemblies ("Fuel element phantoms" or "dummy elements") at these points in the Use composite fuel elements to protect the controls.

Fig. 1 zeigt einen derartigen Verband von Brennelementen 1 mit kreuzförmigen Spalten 2 zwischen den Brennelementen, in denen Steuerelemente 3 sitzen. Dabei sind z. B. zwei dem Steuerelement 4 benachbarte Brennelemente entfernt, und um beim Entfernen der beiden anderen, diesen Steuerelementen benachbarten Brennele menten 5 eine seitliche Führung des Steuerelements sicherzustellen, sind zwei derartige Dummy-Elemente 6 eingesetzt. Fig. 1 shows such association of fuel assemblies 1 with cross-shaped column 2 between the fuel assemblies, in which control elements 3 are seated. Here are z. B. two control elements 4 adjacent fuel elements removed, and in order to ensure lateral guidance of the control elements when removing the other two, these control elements adjacent elements 5 , two such dummy elements 6 are used.

Die Brennelemente haben üblicherweise einen prismatischen Querschnitt. Im Falle quadratischer Brennelemente bilden jeweils vier einander benachbarte Elemente den kreuzförmigen Spalt, im Fall von hexagonalen Brennelementen besteht der von je weils drei aneinander angrenzenden Elementen gebildete kreuzförmige Spalt aus jeweils drei Zwischenräumen zwischen zwei Elementen.The fuel elements usually have a prismatic cross section. In the event of square fuel elements form four adjacent elements each cruciform gap, in the case of hexagonal fuel elements, that of each because three mutually adjacent elements formed cross-shaped gap three spaces between two elements.

Fig. 2 zeigt einander benachbarte Brennelemente 1, die auf der Kerngitterstruktur, z. B. einer unteren Kernplatte aufsitzen. Im gezeigten Fall besteht die Kerngitter struktur aus einem Stützgitter 10 mit Stützrohren 11, die an ihrem oberen Teil ein Gußteil tragen, dessen Querschnitt längs den Linien III-III in Fig. 3 gezeigt ist. Fig. 2 shows mutually adjacent fuel elements 1 , which on the core lattice structure, for. B. sit on a lower core plate. In the case shown, the core grid structure consists of a support grid 10 with support tubes 11 , which carry a cast part on their upper part, the cross section of which is shown along lines III-III in FIG. 3.

Das Stützrohr 11 ist dabei jeweils vier quadratischen Brennelementen zugeordnet und geht in jeweils einen Durchtrittskanal 14 für jedes Brennelement über. Dieser Durchtrittskanal bildet einen Kühlmittelraum, der über ein von einer Stützstruktur gehaltenes Adapter-Teil 94 an das Fußteil 17 des jeweiligen Brennelements ange schlossen ist. Der Durchtrittskanal 14 besitzt dabei eine seitliche Drosselöffnung 13, so daß der Kühlmittelstrom seiflich in die Durchtrittskanäle 14 und von unten weiter in die einzelnen Brennelemente geleitet wird.The support tube 11 is in each case assigned to four square fuel elements and merges into a passage channel 14 for each fuel element. This passage channel forms a coolant chamber, which is connected to the foot part 17 of the respective fuel element via an adapter part 94 held by a support structure. The passage channel 14 has a lateral throttle opening 13 , so that the coolant flow is passed through the passage channels 14 and from below into the individual fuel elements.

Die Brennelemente selbst sind seitlich von einem Kasten umgeben, der oben von ei nem Kopfteil 15 mit einem Griff, unten von einem Fußteil 17 abgedeckt ist, das z. B. als trichterförmiges Übergangsstück ausgebildet ist, das mittels eines Flan sches 18 (Fig. 4) in das Adapterteil 94 der Kerngitterstruktur eingepaßt ist. Über die Einlaßöffnung am trichterförmig verjüngten Ende des Übergangsstücks 17 wöl ben sich glockenartig sternförmige Stege, die als Führungsflächen das Einsetzen des Brennelementfußes in das Adapterteil der Kerngitterstruktur erleichtern und als ein Verlängerungsteil 19 von oben in das Adapterteil und gegebenenfalls den Kühlmit telraum hineinragen. Ein Anschlagstift 20 stellt die Drehorientierung des Brennele ments in der Kerngitterstruktur sicher.The fuel assemblies themselves are laterally surrounded by a box, which is covered at the top by a head part 15 with a handle, at the bottom by a foot part 17 , the z. B. is designed as a funnel-shaped transition piece which is fitted by means of a flange 18 ( FIG. 4) into the adapter part 94 of the core lattice structure. About the inlet opening at the funnel-shaped tapered end of the transition piece 17 ben ben bell-shaped star-shaped webs, which facilitate the insertion of the fuel element into the adapter part of the core lattice structure as guide surfaces and protrude as an extension part 19 from above into the adapter part and possibly the coolant telraum. A stop pin 20 ensures the rotational orientation of the fuel element in the core lattice structure.

In Fig. 2 ist ferner ein Steuerelement 22 gezeigt, das von unten vollständig in den Reaktorkern eingefahren ist, während ein entsprechendes Steuerelement 23 teil weise eingefahren und das Steuerelement 24 ganz aus dem Kern herausgefahren ist.In Fig. 2, a control element 22 is also shown, which is completely retracted from below into the reactor core, while a corresponding control element 23 partially retracted and the control element 24 is completely moved out of the core.

Diese Steuerelemente sitzen auf Antriebsstangen 25, die über Rollen 26 in den Stützrohren 11 geführt sind. Im herausgefahrenen Zustand verschwinden die Steu erelemente 22 in den Stützrohren, sind sie jedoch in den Kern hineingefahren, so stellen die benachbarten Brennelemente eine seitliche Führung dar, die ein Kippen der Steuerelemente verhindern.These controls sit on drive rods 25 , which are guided by rollers 26 in the support tubes 11 . In the extended state, the control elements 22 disappear in the support tubes, but if they are moved into the core, the adjacent fuel elements represent a lateral guide which prevents the control elements from tilting.

Wird der Reaktor für die oben erwähnten Arbeiten abgeschaltet, so werden die Steuerelemente in den Kern hineingefahren. Würden dann in diesem Zustand die vier Brennelemente, die den Spalt zur Aufnahme des Steuerelementes bilden, ent fernt, so wäre das Steuerelement nicht mehr ausreichend geführt. Es kann sich unter Verbiegung seiner Antriebsmechanik, insbesondere der Antriebsstange 25, verdre hen und/oder verbiegen. Daher führt man möglichst alle Arbeiten so aus, daß das Steuerelement stets mindestens von zwei diametral gegenüberstehenden Steuerele menten umgeben ist, die es seitlich führen. Bei manchen Arbeiten jedoch ist es er forderlich, alle Brennelemente aus dem Reaktordruckbehälter zu entfernen oder zumindest die Umgebung der Steuerelemente auszuräumen. In diesem Fall werden zunächst zwei Brennelemente in der in Fig. 1 gezeigten Position durch ein Dummy-Paar 7 ersetzt, bevor die anderen Brennelemente herausgenommen werden. Dann kann auch das Steuerelement gefahrlos unter die Kernplatte zurückgezogen werden.If the reactor is switched off for the work mentioned above, the control elements are moved into the core. If the four fuel elements, which form the gap for receiving the control element, were then removed in this state, the control element would no longer be adequately guided. It can hen and / or bend while bending its drive mechanism, in particular the drive rod 25 . Therefore, if possible, all work is carried out in such a way that the control element is always surrounded by at least two diametrically opposed control elements which guide it laterally. For some work, however, it is necessary to remove all fuel assemblies from the reactor pressure vessel or at least to clear out the surroundings of the control elements. In this case, two fuel elements in the position shown in FIG. 1 are first replaced by a dummy pair 7 before the other fuel elements are removed. Then the control element can also be withdrawn safely under the core plate.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung betrifft also ein Platzhalter-Element zum Ersetzen eines entsprechenden Brennelements im Reaktorkern eines Siedewasserre aktors, wobei jeweils mehrere derartige Brennelemente auf einer Kerngitterstruktur derart aufsitzen, daß ein kreuzförmiger Spalt gebildet wird, in den von unten ein Steuerelement einführbar ist, und wobei jedes dieser Brennelemente seitlich von ei nem prismatischen, oben von einem Kopfteil und unten von einem Fußteil abge deckten Kasten umgeben ist, und das Fußteil mittels eines Verlängerungsteils in den Durchtrittskanal der Kerngitterstruktur hineinragt.A first embodiment of the invention therefore relates to a placeholder element for Replacement of a corresponding fuel element in the reactor core of a boiling water tank actuator, with several such fuel elements on a core lattice structure sit in such a way that a cross-shaped gap is formed into the bottom Control element is insertable, and each of these fuel elements laterally from egg nem prismatic, above from a head part and below from a foot part covered box is surrounded, and the foot part by means of an extension part in the Passage channel of the core lattice structure protrudes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Herausnehmen von Brennelementen aus dem Reaktorkern, bzw. das Einsetzen der Brennelemente in einen teilweise oder ganz entleerten Reaktorkern zu ermöglichen, ohne daß die Gefahr besteht, daß hier bei die Steuerelemente beschädigt werden. Allgemein soll der richtige Sitz der Brennelemente bzw. eines entsprechenden Platzhalters kontrollierbar sein.The invention has for its object the removal of fuel elements from the reactor core, or the insertion of the fuel elements in a partial or to allow completely empty reactor core without the risk that here the controls are damaged. In general, the correct seat of the Fuel elements or a corresponding placeholder can be controlled.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Platzhalter-Element vor, das zur seitlichen Führung der Steuerelemente an den Platz eines derartigen Brennelemen tes eingesetzt werden kann. To achieve this object, the invention provides a placeholder element that lateral guidance of the controls to the place of such a Brennelemen tes can be used.

Dieses Platzhalter-Element weist an seinem Oberende ein Handhabungsteil auf, mit dem es von oben anstelle eines Brennelementes auf die Kerngitterstruktur aufsetz bar und nach dem Aufsetzen gehalten ist. Die Außenkontur des Platzhalter-Elemen tes ist zumindest an zwei aneinander angrenzenden Seitenflächen gleich den an das Steuerelement angrenzenden Seitenflächen des entsprechenden Brennelementes. Das Verlängerungsteil jedoch ist derart an die Innenkontur des Durchtrittskanals angepaßt, daß es von oben in den Durchtrittskanal einsetzbar und im eingesetzten Zustand weiter in den Durchtrittskanal hineinragt als das Brennelement selbst.This placeholder element has a handling part on its upper end, with which it attaches to the core lattice structure from above instead of a fuel element bar and after touchdown is held. The outer contour of the placeholder element tes is the same as that on at least two adjacent side surfaces Control adjacent side surfaces of the corresponding fuel assembly. However, the extension part is such on the inner contour of the passage adjusted that it can be used from above in the passage channel and used in the State protrudes further into the passage than the fuel assembly itself.

Hätte auch das Verlängerungsteil des Dummy-Elementes nur die Länge des bei dem Brennelement verwendeten Verlängerungsteils, das nur wenig in den Durchtrittska nal hineinragt, so kann der Fall eintreten, daß das Dummy-Element, das ja am Handhabungsteil aufgehängt ist und dessen Unterteil seitlich pendeln kann, auf der Oberseite der Kerngitterstruktur aufsitzt, anstatt in die Öffnung des Durchtrittska nals hineinzugleiten. Es kommt also nicht zu dem erforderlichen, exakten Paßsitz des Elementes, und wenn dieser Fehlsitz nicht bemerkt wird, lastet das Gewicht des Dummys auf seinem Verlängerungsteil, das beschädigt und unbrauchbar werden kann. Der Fehlsitz stört auch die Betätigung der Steuerelemente. So kann z. B. der Fall auftreten, daß ein Steuerelement, das durch das untere Kerngitter hindurch in die Reaktionszone eingefahren wird, zunächst ein ungenau sitzendes Dummy oder Dummy-Paar anhebt, das anschließend abstürzt, auf das Kerngitter aufschlägt und Schaden anrichtet.If the extension part of the dummy element had only the length of that Fuel element used extension part, which is little in the passage nal protrudes, the case may occur that the dummy element, which is yes on Handling part is suspended and the lower part can swing sideways on the Top of the core lattice structure sits instead of in the opening of the passage ka nals to slide in. So there is no necessary, exact fit of the element, and if this incorrect fit is not noticed, the weight of the Dummies on its extension part that become damaged and unusable can. The incorrect fit also interferes with the operation of the controls. So z. B. the In the event that a control element passes through the lower core grid the reaction zone is retracted, first an inaccurately fitting dummy or Raises the dummy pair, which then crashes, hits the core grid and Causes damage.

Daher ist es erforderlich, daß eine derartige Fehlstellung, bei der das Dummy mit seinem Verlängerungsteil auf der Oberfläche der Kerngitterstruktur aufsitzt, anstatt in den Durchtrittskanal hineinzuragen, sofort leicht feststellbar ist. Dann kann das Dummy erneut angehoben und wieder eingesetzt werden.It is therefore necessary that such a misalignment, in which the dummy with its extension part sits on the surface of the core lattice structure instead to protrude into the passageway is immediately easy to determine. Then it can Dummy raised again and reinserted.

Die obere Kante des erfindungsgemäßen Dummys ragt bei einem derartigen Fehl sitz gerade um die Länge D (Fig. 5) über die Oberkante der korrekt sitzenden Brennelemente hinaus. Die Länge des Verlängerungsteils ist derart gewählt, daß dieses Herausragen dem Bedienungspersonal auch dann sofort auffällt, wenn die Manipulationen aus Sicherheitsgründen von Ferne vorgenommen und beobachtet werden. Auch eine automatische Detektion dieses Fehlsitzes ist leicht möglich.The upper edge of the dummy according to the invention protrudes in such an incorrect fit just by the length D ( FIG. 5) beyond the upper edge of the correctly seated fuel elements. The length of the extension part is chosen such that this protrusion is immediately apparent to the operating personnel even if the manipulations are carried out and observed from a distance for security reasons. Automatic detection of this incorrect fit is also easily possible.

Vorteilhaft ist der Schwerpunkt des Dummys so weit nach unten verlagert, daß er bei korrektem Sitz in der Nähe der Kerngitterstruktur zu liegen kommt. Dies kann erreicht werden, wenn das Verlängerungsteil nicht als Hohlkörper oder aus einzel nen Stegen gebildet ist, sondern ein volles, massives Materialstück. Dadurch wird einerseits das Pendeln des am Handhabungsteil aufgehängten Dummys verringert, andererseits auch die Gefahr einer Beschädigung des Verlängerungsstückes selbst dann praktisch vermieden, wenn das Dummy bei einem Fehlsitz unsanft auf der Kerngitterstruktur abgesetzt wird. Da das Dummy ohnehin nicht bei Betrieb des Reaktors verwendet wird, kann es aus einem beliebigen Material, z. B. Stahl, gefer tigt werden, insbesondere einem neutronenabsorbierenden Material.The focus of the dummy is advantageously shifted so far down that it comes to rest near the core lattice structure when seated correctly. This can can be achieved if the extension part is not as a hollow body or from individual NEN webs is formed, but a full, solid piece of material. This will on the one hand reduces the swinging of the dummy suspended from the handling part, on the other hand, the risk of damage to the extension piece itself then practically avoided if the dummy is rough on the wrong seat Core lattice structure is deposited. Since the dummy is not in operation anyway Reactor is used, it can be made of any material, e.g. B. steel, gefer be taken, especially a neutron absorbing material.

Da bereits zwei Dummys, die gemäß der in Fig. 1 gezeigten Stellung einander über Eck benachbart sind, eine ausreichende seitliche Führung des Steuerelementes ermöglichen und andererseits keine Dummys benötigt werden, wenn das Steuer element durch zwei einander auf diese Weise gegenüberstehende Brennelemente geführt ist, ist es vorteilhaft, zwei derartige Platzhalter zu einer Anordnung zu ver einigen, bei der das Handhabungsteil eines Dummys über ein gemeinsames Joch mit dem Handhabungsteil eines entsprechenden zweiten Dummys verbunden ist.Since already two dummies, which are adjacent to each other around the corner according to the position shown in Fig. 1, allow sufficient lateral guidance of the control element and on the other hand no dummies are required if the control element is guided by two fuel elements facing each other in this way it is advantageous to agree two such placeholders to an arrangement in which the handling part of a dummy is connected via a common yoke to the handling part of a corresponding second dummy.

Eine derartige Anordnung nach der Erfindung ist im Anspruch 4 angegeben. Be vorzugt sind die beiden unteren Enden der Platzhalter-Elemente vor ihrem Einset zen in die Durchtrittskanäle der Kerngitterstruktur über ein zweiteiliges Verschluß teil miteinander verbunden, wobei die beiden Teile des Verschlußteils beim Einset zen in die Durchtrittskanäle voneinander lösbar sind. Dadurch wird vermieden, daß die am Joch hängenden Dummys unabhängig von einander pendeln; vielmehr sind sie aneinander gekoppelt und führen daher nur gemeinsame, höchstens stark ge dämpfte Pendelungen aus.Such an arrangement according to the invention is specified in claim 4. Be the two lower ends of the placeholder elements are preferred before they are inserted zen into the through channels of the core lattice structure via a two-part closure partially connected to each other, the two parts of the closure part when inserting zen are detachable from each other in the passage channels. This avoids that the dummies hanging on the yoke commute independently of each other; rather are they are coupled to each other and therefore only lead together, at most strongly dampened oscillations.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn der eine Teil des Verschlußteils über einen Gelenk arm an dem einen Dummy, der andere Teil über einen anderen Gelenkarm am ande ren Dummy befestigt ist und die beiden Gelenkarme beim Einsetzen automatisch geschwenkt werden, bis sie hinter der Außenkontur des jeweiligen Dummys zu rückgezogen sind. Hierzu kann ein Taststift verwendet werden, der das Schwenken eines Gelenkarms auslöst, sobald das Verlängerungsteil ausreichend weit in den entsprechenden Durchtrittskanal hineinragt.It is useful if one part of the closure part via a joint arm on one dummy, the other part on another articulated arm on the other ren dummy is attached and the two articulated arms automatically when inserted be pivoted until they close behind the outer contour of the respective dummy withdrawn. A stylus can be used for this purpose, which pivots of an articulated arm triggers as soon as the extension part is sufficiently far into the the corresponding passage channel protrudes.

Der diesem Platzhalter-Element zugrunde liegende Gedanke, eine leicht erkennbare optische Anzeige für den richtigen Sitz des Elementes in der Kerngitterstruktur zu schaffen, kann auch auf Brennelemente übertragen werden. Während gasgekühlte oder natriumgekühlte Reaktoren oder andere Sondertypen ein Kerngitter und Brennelementfüße haben, die nach besonderen Gesichtspunkten recht unterschied lich konstruiert sind, sitzen die Brennelemente von Siedewasserreaktoren üblicher weise mit einem trichterförmigen Fußteil in einem vom Kerngitter getragenen Adapterteil, das einen Kühlmittelraum im Kerngitter oben mit dem Fußteil verbin det, wobei das Fußteil und das Adapterteil eine Durchtrittsöffnung für das Kühlmit tel bilden und das Adapterteil den Strömungsquerschnitt im Kühlmittelraum an den Querschnitt der Trichteröffnung im Fußteil anpaßt.The idea underlying this placeholder element, an easily recognizable one visual display for the correct seat of the element in the core lattice structure create, can also be transferred to fuel assemblies. While gas-cooled or sodium cooled reactors or other special types a core lattice and Have fuel element feet, which differed from a special point of view are constructed, the fuel elements of boiling water reactors are more common wise with a funnel-shaped foot part in a supported by the core lattice Adapter part that connects a coolant space in the core grille with the foot part at the top det, wherein the foot part and the adapter part have a passage opening for the coolant tel form and the adapter part to the flow cross section in the coolant chamber Adjust the cross-section of the funnel opening in the foot section.

Bei Druckwasserreaktoren, einem anderen üblichen Typ von leichtwassergekühlten, thermischen Reaktoren, ist das Adapterteil plattenförmig und weist die Durchtritts öffnung sowie Zentrierstifte oder andere Mittel auf, um den richtigen Sitz des Brennelementes sicherzustellen. Das Fußteil selbst ist in diesen Fällen ein seitlich offener, meist quadratischer Rahmen, der auf der Plattenoberseite des Adapterteils aufsitzt. Der Abstand zwischen den Brennelemente, der bei Siedewasserreaktoren der Dicke der Steuerelemente (wenige Zentimeter) entspricht, beträgt bei Druck wassereaktoren nur noch wenige Millimeter.In pressurized water reactors, another common type of light water-cooled, thermal reactors, the adapter part is plate-shaped and has the passage opening as well as centering pins or other means to ensure that the Ensure fuel element. In these cases, the foot section itself is on the side open, mostly square frame, that on the top of the adapter part sits on. The distance between the fuel elements in boiling water reactors corresponds to the thickness of the control elements (a few centimeters) is at pressure water reactors only a few millimeters.

Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist also ein Brennelement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8 vorgesehen, bei dem das Fußteil mindestens der Breite des Brennelementes entsprechend über die Durchtrittsöffnung hinaus nach unten verlängert ist.According to a second embodiment of the invention, a fuel assembly is also included the features of the preamble of claim 8 provided, in which the foot part at least corresponding to the width of the fuel element via the passage opening is extended downwards.

Insbesondere kann ein Siedewasser-Brennelement mit den Merkmalen des Oberbe griffs des Anspruchs 9 derart verlängert sein.In particular, a boiling water fuel element with the features of the Oberbe handles of claim 9 be extended in this way.

Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und elf Figuren erläu tert.The invention is explained using preferred exemplary embodiments and eleven figures tert.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 den bereits erläuterten Verband von Brennelementen, bei denen zwei Brennelemente durch Platzhalter ersetzt sind, Fig. 1 shows the already explained association of fuel assemblies in which two fuel assemblies are replaced by wildcards

Fig. 2 und Fig. 3 Anordnung von Brennelementen und Steuerelementen auf der Kerngitterstruktur, Fig. 2 and Fig. 3 arrangement of fuel elements and control elements on the core grid structure,

Fig. 4 den Durchtrittskanal und das darin eingepaßte Übergangsstück eines Brennelementes, Fig. 4 shows the passage channel and the fitted therein transition piece of a fuel assembly,

Fig. 5 den gleichen Durchtrittskanal und das darin eingepaßte Verlängerungsteil am Übergangsstück eines erfindungsgemäßen Platzhalters, Fig. 5 shows the same passageway, and the fitted therein extension part on the transition piece of a placeholder of the invention,

Fig. 6 eine Aufsicht von oben auf zwei durch ein gemeinsames Joch verbundene Dummys in starker Vereinfachung, Fig. 6 is a top plan view of two connected by a common yoke dummies in strong simplification

Fig. 7 eine vereinfachte Seitenansicht der unteren Enden zweier Dummys, die über ein Verbindungsteil miteinander verbunden sind, Fig. 7 is a simplified side view of the lower ends of two dummies, which are interconnected via a connecting part,

Fig. 8 einen Querschnitt durch dieses Verbindungsteil, Fig. 8 shows a cross section through this connecting part,

Fig. 9 Einzelheiten eines Taststifts, der das Verbindungsteil automatisch löst, Fig. 9 details a stylus that solves the connecting part automatically,

Fig. 10 einen Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Brennelements, das korrekt im Adapterteil bzw. im Durchtrittskanal der Stützstruktur sitzt, und Fig. 10 is a side view of a fuel assembly according to the invention, which is properly seated in the adapter part or in the passage channel of the support structure, and

Fig. 11 einen Längsschnitt durch die lösbare Befestigung eines Verlängerungsstif tes an den Stegen, die sich über die Einlauföffnung im Fuß des Brennele ments wölben. Fig. 11 shows a longitudinal section through the releasable attachment of an extension pin on the webs, which arch over the inlet opening in the base of the fuel element.

Der Platzhalter 6 (Fig. 1) besitzt an seinem Kopfteil ein Handhabungsteil (Griff 7), das mit dem gleichen Hebezeug manipuliert werden kann, mit dem auch die Brennelemente an ihren Griffen 15 angehoben und abgesenkt werden können. An diesem Griff 7 ist das Dummy-Mittelteil 8 befestigt, das im wesentlichen aus einem Brennelement-Kasten besteht, so daß zumindest die dem Steuerelement 4 benach barten Seitenflächen des Dummy die gleiche Außenkontur haben, wie die entspre chenden Brennelemente 5.The placeholder 6 ( FIG. 1) has on its head part a handling part (handle 7 ) that can be manipulated with the same lifting device, with which the fuel elements can also be raised and lowered on their handles 15 . On this handle 7 , the dummy middle part 8 is attached, which consists essentially of a fuel assembly box, so that at least the control element 4 neigh disclosed side surfaces of the dummy have the same outer contour as the corresponding fuel elements 5th

Am unteren Ende des Dummy sitzt ein Übergangsstück 27 (Fig. 5), das praktisch die Form des Übergangsstückes 17 eines Brennelementes besitzt. Während jedoch der Fußteil eines Brennelementes nur mit einem relativ kurzen Verlängerungsteil, das aus dem Flansch 18 und den Stegen 19 besteht, über die Länge d in den Durch trittskanal 14 der Kerngitterstruktur hineinragt, ist das Verlängerungsteil 28 des Dummy mindestens doppelt so lang und der Innenkontur des entsprechenden Durchtrittkanals (Stützrohr 14) so weit angepaßt, daß es über die Länge D, die ungefähr der Breite des Brennelements entspricht, in diesen Kanal hineinragt.At the lower end of the dummy sits a transition piece 27 ( FIG. 5), which practically has the shape of the transition piece 17 of a fuel assembly. However, while the foot part of a fuel assembly with only a relatively short extension part, which consists of the flange 18 and the webs 19 , protrudes over the length d into the passage channel 14 of the core lattice structure, the extension part 28 of the dummy is at least twice as long and the inner contour of the corresponding passage channel (support tube 14 ) adapted so far that it projects into this channel over the length D, which corresponds approximately to the width of the fuel assembly.

Außerdem ist dieses Verlängerungsteil aus vollem Material, also nicht hohl, son dern praktisch ein massives Stück. Das Gleiche gilt auch für das Übergangsstück 27 selbst, so daß der Schwerpunkt des ganzen Dummy praktisch im Übergangsstück liegt.In addition, this extension part is made of full material, so not hollow, but practically a solid piece. The same applies to the transition piece 27 itself, so that the center of gravity of the entire dummy is practically in the transition piece.

Fig. 6 zeigt ein Joch 60, das etwa quer zur Längsachse des Dummys ausgerichtet ist, und an dessen einem Ende 61 der eine Dummy, am anderen Ende 62 der andere Dummy 64 befestigt ist. Dadurch ist eine gemeinsame Handhabung beider Dummys sichergestellt. FIG. 6 shows a yoke 60 , which is aligned approximately transversely to the longitudinal axis of the dummy, and at one end 61 of which the one dummy is attached, at the other end 62 of the other dummy 64 . This ensures that both dummies are handled together.

Ferner ist in Fig. 6 die Drehachse eines im unteren Teil (Fig. 7) der Dummy an geordneten Taststiftes 70 gezeigt. Jeder dieser Taststifte 70 trägt einen Gelenkarm 71, an dessen Enden ein Verschlußteil 72, 73 sitzt. Diese Verschlußteile sind haken förmig ausgebildet, und hintergreifen, bzw. übergreifen, einander in der in Fig. 7 gezeigten Stellung.Also shown in Fig. 6, the axis of rotation of a dummy in the lower part ( Fig. 7) of ordered stylus 70 . Each of these styli 70 carries an articulated arm 71 , at the ends of which a closure part 72 , 73 is seated. These closure parts are hook-shaped, and reach behind or overlap one another in the position shown in FIG. 7.

Bei einer durch den Taststift 70 hervorgerufenen Drehung der Gelenkarme 71, lösen sich die Verschlußteile und werden von den Gelenkarmen 71 zurückgeschwenkt, bis sie durch entsprechende Schlitze 74 an der Außenkontur der Dummy verschwinden.When the articulated arms 71 are rotated by the stylus 70 , the locking parts loosen and are pivoted back by the articulated arms 71 until they disappear through corresponding slots 74 on the outer contour of the dummy.

Diese Stellung, bei der die Gelenkarme 71 mit ihren Verschlußteilen 72, 73 zurück geschwenkt sind und im Inneren der Dummy verschwinden, ist in Fig. 6 in durch brochenen Linien dargestellt.This position, in which the articulated arms 71 are pivoted back with their locking parts 72 , 73 and disappear inside the dummy, is shown in FIG. 6 by broken lines.

Die Gelenkarme 71 sitzen an Hülsen 80 (Fig. 8, Fig. 9), die den jeweiligen Taststift 70 umschließen, und über entsprechende Gleitringe 81 beweglich in Lage rungen 82 des Dummy gehalten sind.The articulated arms 71 sit on sleeves 80 ( FIG. 8, FIG. 9) which enclose the respective stylus 70 , and are held in position by means of corresponding slide rings 81 in positions 82 of the dummy.

An der inneren Zylinderfläche der Hülse 80 ist eine vorspringende Nase 83 ange ordnet, die in eine Nut 84 auf der Außenfläche des Taststiftes 70 eingreift. Der Taststift 70 ist im Dummy längsbeweglich gelagert und wird durch eine Feder 85 nach unten aus dem Übergangsstück 27 (Fig. 7) herausgedrückt. In dieser Stel lung, bei der die Feder 85 nicht belastet ist, sind die Arme 71 aus dem Dummy herausgeschwenkt, wie die Fig. 8 zeigt.On the inner cylindrical surface of the sleeve 80 is a projecting nose 83 is arranged, which engages in a groove 84 on the outer surface of the stylus 70 . The stylus 70 is mounted so that it can move longitudinally and is pressed downwards out of the transition piece 27 ( FIG. 7) by a spring 85 . In this position, in which the spring 85 is not loaded, the arms 71 are pivoted out of the dummy, as shown in FIG. 8.

Ist jedoch der Verlängerungsteil 28 der beiden Dummy in den entsprechenden Durchtrittskanal eingefädelt, so kommt der Stift 70 mit der Oberseite der Kerngit terstruktur in Berührung und wird unter Belastung der Feder 85 nach oben gedrückt. Die Nut 84 verläuft auf ihrem unteren Ende schraubenförmig um die Achse des Taststiftes 70, so daß nunmehr die Nase 83 der Hülse 80 von diesem Schlitz geführt wird, und die Hülse 80 mit ihrem Arm 71 eine Drehbewegung entsprechend den Pfeilen 85 der Fig. 6 durchführt. Dadurch werden die hakenförmigen Teile 72, 73 des Verschlußteils gelöst, und der Raum zwischen den beiden Dummys freigege ben, in den nach Einsetzen der Dummy das Steuerelement hineingefahren werden kann.However, if the extension part 28 of the two dummy is threaded into the corresponding passage, the pin 70 comes into contact with the top of the Kerngit ter structure and is pressed up under the load of the spring 85 . The groove 84 extends on its lower end helically around the axis of the stylus 70 , so that the nose 83 of the sleeve 80 is now guided by this slot, and the sleeve 80 with its arm 71 performs a rotary movement in accordance with the arrows 85 in FIG. 6 . As a result, the hook-shaped parts 72 , 73 of the closure part are released, and the space between the two dummies is released, into which the control element can be inserted after the dummy has been inserted.

Das Verschlußteil kann entsprechend den jeweiligen Anforderungen auch anders ausgestaltet sein. Wird z. B. auch gefordert, das Dummy-Paar einzusetzen, wenn das Steuerelement in den Kern hineingefahren ist, so kann der Taststift so ausgebil det sein, daß er auch durch eine Manipulation von außen, insbesondere von der Oberseite des Dummys aus, zurückgezogen werden kann. Es kann auch zweckmä ßig sein, das Verschlußteil so auszubilden, daß es blockiert ist, solange wenigstens ein Dummy nicht korrekt eingesetzt ist, z. B. nur ein Taststift Kontakt mit dem Kerngitter hat.The closure part can also be different according to the respective requirements be designed. Is z. B. also required to use the dummy pair if the control element has moved into the core, so the stylus can be trained det be that he is also by manipulation from the outside, in particular by the Top of the dummy, can be withdrawn. It can also be convenient be ßig to form the closure part so that it is blocked, at least as long a dummy is not inserted correctly, e.g. B. just a stylus contact with the Core grid.

Damit ist die Möglichkeit geschaffen, ohne irgendwelche Veränderungen am Auf bau des Reaktorkerns und der Steuerelemente die Brennelemente gefahrlos austau schen zu können.This creates the possibility without any changes to the opening construction of the reactor core and the control elements, the fuel elements can be replaced safely to be able to.

Fig. 10 zeigt das Übergangsstück 17 eines Brennelements, das sich nach unten trichterförmig zu einer Einlauföffnung 90 verjüngt, über die sich die nach unten ge wölbten Stege 91 erstrecken. Mit 92 ist ein Verlängerungsstift bezeichnet, der über diese Stege 91 am Fußteil des Brennelements befestigt ist. Bevorzugt erstreckt er sich ungefähr parallel zur Brennelement-Achse in den Durchtrittskanal. Fig. 10 shows the transition piece 17 of a fuel assembly, which tapers downward in a funnel shape to an inlet opening 90 , over which the downwardly curved webs 91 extend. With 92 an extension pin is designated, which is attached to the foot part of the fuel assembly via these webs 91 . It preferably extends approximately parallel to the fuel element axis in the passage channel.

Dieser Durchtrittskanal 14, durch den das Kühlmittel zur Einlauföffnung 90 im Fußteil 17, 91 des Brennelements geleitet wird, ist häufig nicht symmetrisch, so daß auch der Verlängerungsstift 91 nicht im Mittelpunkt der Einlauföffnung 90 sitzen sollte, um leicht in seiner ganzen Länge in das Brennelement eingesetzt zu werden. Wird mit B der Durchmesser der Einlauföffnung 90 und mit C der Abstand bezeichnet, um den der Stift gegenüber dem Mittelpunkt der Einlauföffnung 90 versetzt ist, so ist vorteilhaft das Verhältnis C:B kleiner als 4:1. Der Stift sitzt dann immerhin noch soweit im Zentrum der Öffnung, daß er leicht an den Stegen 91 befestigt werden kann.This passage channel 14 , through which the coolant is led to the inlet opening 90 in the foot part 17 , 91 of the fuel assembly, is often not symmetrical, so that the extension pin 91 should not sit in the center of the inlet opening 90 , in order to easily extend the entire length of the fuel assembly to be used. If B denotes the diameter of the inlet opening 90 and C the distance by which the pin is offset from the center of the inlet opening 90 , the ratio C: B is advantageously less than 4: 1. The pin is then still so far in the center of the opening that it can be easily attached to the webs 91 .

Der Durchtrittskanal 14 ist an der Platte 93 und dem Stützrohr 11 des Kerngitters befestigt und bildet einen Kühlmittelraum 95, in dem Kühlmittel, also Leichtwasser, in axialer Richtung zu der Einlauföffnung 90 geleitet wird. Ein Adapterteil 94 paßt den Strömungsquerschnitt des Kühlmittels im Kühlmittelraum 95 an den Quer schnitt der Einlauföffnung 90 an. Das trichterförmige Übergangsstück 17 im Brennelement-Fuß ist von diesem Adapterteil getragen. Bei dieser Konstruktion ist die vom Fuß gebildete Einlauföffnung also praktisch gleich einer entsprechenden Durchtrittsöffnung am Adapterteil für das Kühlmittel.The passage channel 14 is fastened to the plate 93 and the support tube 11 of the core grid and forms a coolant chamber 95 , in which coolant, that is to say light water, is guided in the axial direction to the inlet opening 90 . An adapter part 94 adjusts the flow cross section of the coolant in the coolant chamber 95 to the cross section of the inlet opening 90 . The funnel-shaped transition piece 17 in the fuel assembly foot is carried by this adapter part. In this construction, the inlet opening formed by the foot is practically the same as a corresponding passage opening on the adapter part for the coolant.

Wird das Brennelement zum Einsetzen ins Adapterteil der Stützstruktur abgesenkt und trifft nicht deren Öffnung, sondern sitzt auf der Platte 93 des Kerngitters auf, so ragt das obere Ende so weit über die anderen, im Reaktorkern korrekt sitzenden Brennelemente hinaus, wie es der in Fig. 10 gezeigten Länge E entspricht. Dies kann vom Bedienpersonal sofort optisch erkannt werden, um das Brennelement an zuheben und erneut in das Adapterteil einzusetzen zu versuchen.If the fuel assembly is lowered for insertion into the adapter part of the support structure and does not hit its opening but sits on the plate 93 of the core lattice, the upper end protrudes far beyond the other fuel assemblies correctly seated in the reactor core, as is the case in FIG. 10 shown length E corresponds. This can be immediately recognized optically by the operating personnel in order to lift the fuel assembly and to try to insert it again into the adapter part.

Bevorzugt ist das Verlängerungsteil des Brennelementfußes lösbar, so daß sich das erfindungsgemäße Brennelement beim Transport und der Lagerung nicht von Ma ßen üblicher Brennelemente unterscheidet. Erst am Einsatzort braucht das Teil an- und abmontiert zu werden.The extension part of the fuel assembly base is preferably detachable, so that the fuel element according to the invention during transport and storage not of Ma distinguishes common fuel elements. The part only needs to be and to be dismantled.

Als Beispiel einer lösbaren Befestigung ist in Fig. 11 gezeigt, daß ein oberes Ende des Stabes eine um den Stab umlaufende Nut 94′ trägt, in die ein geschlitzter Feder ring 96′ hineingedrückt werden kann, der sich in ein entsprechendes Gegenprofil 95′ in Nähe des Kreuzungspunktes der Stege 91 spreizt, sobald das Stabende in eine entsprechende Ausnehmung 97′ an der Kreuzungsstelle der Stege 91 eingeführt ist.As an example of a releasable attachment is shown in Fig. 11 that an upper end of the rod carries a circumferential groove 94 'in which a slotted spring ring 96 ' can be pressed, which is in a corresponding counter profile 95 'in the vicinity the crossing point of the webs 91 spreads as soon as the rod end is inserted into a corresponding recess 97 'at the crossing point of the webs 91 .

Eine Rampe 98′ bewirkt, daß der Schlitz im geschlitzten Federring 96′ zusammen gedrückt wird und der Ring 96′ in der Nut 94′ verschwindet, wenn der Stift 92 zum raumsparenden Zwischentransport oder Zwischenlagern aus dem Fußteil herausge zogen wird.A ramp 98 'causes the slot in the slotted spring washer 96 ' to be pressed together and the ring 96 'in the groove 94 ' disappears when the pin 92 is pulled out for space-saving intermediate transport or intermediate storage from the foot part.

Im allgemeinen aber kann das Brennelement auch auf andere Weise nach unten verlängert werden, z. B. durch entsprechend weit herausragende Stege 91. Für das sichere Erkennen des Fehlsitzes sollte die Verlängerung mindestens etwa der Breite G des Brennelementes entsprechen.In general, however, the fuel assembly can also be extended downwards in other ways, e.g. B. by correspondingly protruding webs 91st For the reliable detection of the incorrect fit, the extension should correspond at least approximately to the width G of the fuel assembly.

Da beim Absenken über die Brennelement-Hebemaschine sowohl die Belastung der Maschine als auch die axiale Absenkung des Brennelementes im allgemeinen op tisch und/oder elektronisch angezeigt wird, kann dem Zeitpunkt, an dem das Brennelement mit seinem Fußteil am Kerngitter aufsitzt, die entsprechende Lage des Brennelements zugeordnet werden, jedoch ist diese Messung mit erheblichen Fehlertoleranzen verbunden. Durch die erfindungsgemäße Verlängerung des Fuß teils ist aber trotzdem ein Fehlsitz eindeutig erkennbar.Since when lowering via the fuel assembly hoist, both the load on the Machine as well as the axial lowering of the fuel assembly in general op table and / or electronically displayed, the time at which the Fuel element sits with its base on the core lattice, the corresponding position of the fuel assembly, however, this measurement is significant Fault tolerances connected. By the extension of the foot according to the invention in some cases, however, an incorrect fit is clearly recognizable.

Claims

1. placeholder element ( 6 ) for replacing a corresponding fuel element ( 5 ) in the reactor core of a boiling water reactor, wherein several such fuel elements are seated on a core lattice structure ( 11 , 14 ) such that a cross-shaped gap ( 2 ) is formed, in which a control element ( 3 ) can be inserted from below, each of these fuel elements ( 1 ) is laterally surrounded by a prismatic box, a head part ( 15 ) at the top and a foot part ( 17 , 18 , 19 ) below and the foot part protrudes into a passage channel ( 14 ) of the core lattice structure by means of an extension part ( 19 ), with the following features:

a) the placeholder element ( 6 ) has at its upper end a handling part ( 7 ) with which it can be placed on the core lattice structure from above instead of a fuel element adjacent to a control element and is held after the placement,
b) the outer contour of the placeholder element is practically the same as the side surfaces of the fuel element adjoining the control element, at least on two adjacent side surfaces, and
c) the lower end of the placeholder element carries an extension part ( 28 ) which is adapted to the inner contour of the passage channel ( 14 ) in such a way that it can be inserted into the passage channel from above and, in the inserted state, protrudes further into the passage channel ( 14 ) than the fuel assembly.

2. placeholder element according to claim 1, characterized in that at least the extension part of the placeholder element is a solid, practical table is full piece of material.

3. placeholder element according to claim 1 or 2, characterized in that the handling part of the placeholder element ( 62 ) is connected via a common yoke ( 60 ) with the handling part of a second placeholder element ( 64 ).

4. Arrangement with at least two placeholder elements ( 62 , 64 ) for replacing corresponding fuel elements in the core of a boiling water reactor, with several such fuel elements sitting on a core lattice structure in such a way that a cross-shaped gap is formed, into which a control element is introduced from below bar, and each of these fuel elements is laterally surrounded by a prismatic box, which is covered at the top by a head part and at the bottom by a foot part, and the foot part projects into a passage channel of the core lattice structure by means of a guide part, with the following features:

a) a handling part has a yoke aligned approximately transversely to the axis of the fuel elements, at the ends of which the placeholder elements are arranged,
b) the outer contour of the placeholder elements is at least on the side surfaces which correspond to a control element adjacent side surfaces of the replaced fuel elements, equal to the outer contour of the replaced fuel elements, and
c) each placeholder element is adapted to the inner contour of a passage channel in such a way that it can be inserted into the passage channel from above and in the inserted state protrudes further into the passage channel than the replaced fuel element.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that each Weil two placeholder elements ( 62 , 64 ) before insertion at their lower ends via a two-part closure part ( 72 , 73 ) are connected to each other, and that when inserted into the passageways Core lattice structure, the two parts ( 72 , 73 ) of the closure part are detachable from each other.

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the two parts ( 72 , 73 ) are each held via an articulated arm ( 71 ) at one of the two place holder elements, and when inserting the articulated arms automatically ter the outer contour of the placeholder Elements are pivotable back.

7. Arrangement according to claim 6, characterized by in each case a feeler pin ( 70 ) which triggers the pivoting of the articulated arm as soon as the extension part at least partially protrudes into the passage channel.

8. Fuel element for a light water-cooled, thermal nuclear reactor, in which several such fuel elements are arranged closely next to each other and each with their foot ( 17 ) in an adapter part ( 94 ) carried by a core lattice structure ( 93 ), the foot ( 17 ) and the adapter part ( 94 ) form a passage opening ( 90 ) for light water above a coolant chamber ( 95 ), through which the light water is directed axially from below to the passage opening, characterized in that the fuel element foot ( 17 ) is at least around the width (G) of the fuel element is extended downward beyond the passage opening.

9. Fuel assembly with the following characteristics:

a) the fuel element has a foot part ( 17 , 91 ) with a downwardly tapering to an inlet opening ( 90 ) inlet funnel ( 17 ) which in a passage channel ( 14 ) in an adapter part ( 93 ) of the core git held by a support structure ters can be used, characterized in that the foot part is at least at least the width of the fuel element extended beyond the inlet opening downwards.

10. A fuel assembly according to claim 9, characterized in that webs ( 91 ) arched downward across the inlet opening ( 90 ) and the foot part carries an extension pin ( 92 ) projecting downwards over the webs ( 91 ).

11. Fuel element according to claim 10, characterized in that the extension pin ( 92 ) is approximately parallel to the fuel element axis and is maximally offset by 25% of the diameter (D) of the inlet opening with respect to the center of this inlet opening.

12. The fuel assembly according to claim 9 or 10, characterized in that the extension pin ( 92 ) is releasably attached to the foot part.