DE4401603A1

DE4401603A1 - Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffanordnungsgitterelements und das durch ein solches Verfahren hergestellte Gitterelement

Info

Publication number: DE4401603A1
Application number: DE4401603A
Authority: DE
Inventors: Edmund Emory Demario; Charles Norman Lawson
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: Westinghouse Electric Co LLC
Priority date: 1992-10-29
Filing date: 1994-01-20
Publication date: 1995-08-24
Anticipated expiration: 2014-01-21
Also published as: HUT70622A; GB9322335D0; SK118593A3; US5289513A; CZ284449B6; DE4401603B4; BG98182A; GB2271946B; FR2715761A1; HU9303057D0; CZ229393A3; FR2715761B1; GB2271946A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Ab standsgitter für Brennstoffanordnungen und insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffanordnungs-Git terelements und das durch ein solches Verfahren hergestellte Gitterelement.

Abstandsgitter für Brennstoffanordnungen sind bekannt. Ein derartiges Abstandsgitter ist in dem US-Patent Nr. 3 281 327 mit dem Titel "Nuclear Fuel Assemblies", erteilt am 5. Oktober 1966 für John Webb et al., offengelegt. Dieses Pa tent legt ein Abstandsgitter mit einem Trägerelement in der Form einer äußeren Metallmanschette mit einem regelmäßigen hexagonalen Querschnitt offen. Dieses Patent legt außerdem offen, daß das Abstandsgitter eine parallele Anordnung von Abstandsdiaphragmen besitzt, die geeignet sind, von den Brennelemente durchdrungen zu werden. Entsprechend diesem Patent dienen die Abstandsdiaphragmen als Ablenkschaufeln, die einem Hauptstrom eine Fließkomponente transversal zu den Brennelementen mitgeben. Obwohl das Webb-et-al.-Patent ein Abstandsgitter für Brennstoffanordnungen offenlegt, das ein Trägerelement in der Form einer äußeren Metallmanschette von regelmäßigem hexagonalem Querschnitt umfaßt, legt das Webb et-al.-Patent anscheinend kein Verfahren zum Herstellen ei nes Brennstoffanordnungs-Gitterelements und das durch ein solches Verfahren hergestellte Gitterelement, wie sie hier nach beschrieben und beansprucht werden, offen.

Ein weiteres Abstandsgitter für Brennstoffanordnungen ist in dem US-Patent Nr. 4 547 335 mit dem Titel "Fuel Rod Support Grid", erteilt am 15. Oktober 1985 für Robert E. Downs et al., offengelegt. Dieses Patent legt ein Trägergit ter für dreieckige Anordnungen von Kernbrennstäben in Ver bindung mit hexagonalen Brennstoffanordnungen offen. Auch wenn das Downs-et-al.-Patent ein Trägergitter für hexagonale Brennstoffanordnungen offenlegt, legt das Downs-et-al.-Pa tent anscheinend kein Verfahren zum Herstellen eines Brenn stoffanordnungs-Gitterelements und das durch ein solches Verfahren hergestellte Gitterelement, wie sie hiernach be schrieben und beansprucht werden, offen.

Auch wenn die oben zitierten Patente Abstandsgitter für Brennstoffanordnungen offenlegen, legen diese Patente an scheinend kein Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffan ordnungs-Gitterelements und das durch ein solches Verfahren hergestellte Gitterelement, wie sie hiernach beschrieben und beansprucht werden, offen.

Was daher benötigt wird, ist ein geeignetes Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffanordnungs-Gitterelements und das durch dieses Verfahren hergestellte Gitterelement.

Dieses Verfahren und das dadurch hergestellte Gitterele ment werden in den beigefügten Patentansprüchen definiert.

Insbesondere wird hierin ein Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffanordnungs-Gitterelements und das durch ein solches Verfahren hergestellte Gitterelement offengelegt. Das Verfahren umfaßt das Anordnen einer Mehrzahl von längli chen Metallbändern auf einer computergesteuerten Beförde rungsvorrichtung, die der Reihe nach die Bänder in Ausrich tung mit jedem von einer Mehrzahl von computergesteuerten Stanz- und Ziehstempeln, die zu einer Folgeschnittmaschine gehören, bringt. Diese Stempel werden selektiv von einem Computer betätigt, um solche Elemente, wie etwa gekrümmte Ablenkschaufeln oder Federelemente an jedem Bandelement zu formen. Nach dem Beenden der Stanz- und Ziehvorgänge werden die Bänder durch Schweißen verbunden, um ein Gitterelement mit hexagonalem Querschnitt zu bilden, wobei das Gitterele ment eine Mehrzahl von rhombusförmigen Brennstabzellen und eine Mehrzahl von allgemein rhombusförmigen Führungsröhren- Fingerhutzellen dadurch bildet. Die Stabzellen sind in der Lage, jeweils einen von einer Mehrzahl von Brennstäben auf zunehmen, und die Fingerhutzellen sind in der Lage jeweils eine von einer Mehrzahl von Fingerhutröhren aufzunehmen. Die rhombische Form der Stabzellen wirkt mit den Ablenkschaufeln zusammen, um eine Komponente eines Flüssigkeitsstroms ent lang der longitudinalen Mittelachse jedes Brennstabes abzu lenken, um einen flüssigen, im wesentlichen einphasigen Flüssigkeitsfluß über die Oberfläche jedes Brennstabes auf recht zu erhalten, um ein Abweichen vom Blasensieden (Departure form Nucleate Boiling, DNB) auf der Oberfläche der Brennstäbe zu vermeiden.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird bes ser verstanden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbin dung mit den beigefügten Zeichnungen.

Fig. 1 ist ein Aufriß einer Kernreaktor-Brennstoffanord nung von der der Klarheit wegen Teile entfernt sind, wobei die Brennstoffanordnung eine Mehrzahl von parallelen Brenn stäben und eine Mehrzahl von parallelen Führungs-Fingerhut röhren umfaßt, die sich durch jedes von einer Mehrzahl von getrennt koaxial ausgerichteten Gitterelementen erstrecken.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eines der Gitterelemente, wobei in dieser Ansicht des Gitterelements eine Anzahl von Brennstäben und Fingerhutröhren der Klarheit wegen entfernt ist, wobei diese Ansicht des Gitterelements auch eine Mehr zahl von sich schneidenden ersten und zweiten, inneren Bän dern zeigt, die innerhalb eines hexagonalförmigen, äußeren Bandes angeordnet sind.

Fig. 3 ist eine teilweise perspektivische Ansicht des Gitterelements und zeigt eine nahe dabei angeordnete Laser schweißvorrichtung.

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines der er sten, inneren Bänder, das zu dem Gitterelement gehört und das eines der zweiten, inneren Bänder, das zu dem Gitterele ment gehört, schneidet.

Fig. 5 ist ein Aufriß eines repräsentativen Leerbandes, das durch das erfindungsgemäße Verfahren entweder in das er ste, innere Band, das zweite, innere Band oder das äußere Band umgewandelt wird.

Fig. 6 ist ein teilweiser Aufriß einer Folgeschnittma schine mit einer Mehrzahl von pneumatisch betätigbaren Stanz- und Ziehstempelanordnungen zum Umwandeln des Leerban des entweder in das erste, innere Band, das zweite, innere Band oder das äußere Band.

Fig. 7 ist ein teilweiser Aufriß der Folgeschnittma schine und zeigt einen Stanzstempel der eines von der Mehr zahl der Leerbänder stanzt.

Fig. 8 ist ein Aufriß eines der Leerbänder nach teilwei ser Metallbearbeitung durch die Stanzstempel.

Fig. 9 ist eine vergrößerte Ansicht in teilweisem Aufriß einer der Stempelanordnungen, die Ablenkflügel in einem der Leerbänder ziehen.

Fig. 10 ist ein teilweiser Aufriß eines Bandes von einem vorausgewählten Paar von Leerbändern, die zu dem äußeren Band gehören, bevor es durch den Betrieb eines Trieder-Zieh stempels in einen regelmäßigen Trieder gezogen wird.

Fig. 11 ist ein teilweiser Aufriß des Trieder-Ziehstem pels im Betriebszustand, um ein Band von dem vorausgewählten Paar von Leerbändern in einen regelmäßigen Trieder zu zie hen.

Fig. 12 ist ein teilweiser Aufriß des Trieder-Ziehstem pels beim Vorgang des Ziehens eines Bandes von dem vorausge wählten Paar von Leerbändern in einen regelmäßigen Trieder.

Fig. 13 zeigt im Aufriß ein Leerband, nachdem es durch den Betrieb des Trieder-Ziehstempels in einen regelmäßigen Trieder gezogen worden ist.

Fig. 14 zeigt in teilweisen Aufriß ein Leerband, das von einem Prägestempel geprägt wird.

Fig. 15 ist eine Draufsicht eines zusammengesetzten, äu ßeren Bandes, nachdem ein Paar von triederförmigen Bändern miteinander verbunden worden sind, um das äußere Band in einen regelmäßigen, hexagonalen Querschnitt zu formen.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Kernbrennstoffanordnung, allgemein mit 10 bezeichnet, zum Erzeugen von Wärme durch den Vorgang der Kernspaltung gezeigt. Die Brennstoffanord nung 10 umfaßt eine Mehrzahl von länglichen, im allgemeinen zylindrischen Brennstäben 20, die vertikal in einer paral lelen, räumlich getrennten Anordnung angeordnet sind. Die Brennstoffanordnung 10 ist in der Lage, in einem im wesent lichen eindirektionalen Kühlmittelfluß (z . B. demineralisier tes Wasser) angeordnet zu werden, wobei der Fluß die durch den in den Brennstäben 20 stattfindenden Spaltvorgang er zeugte Wärme abtransportiert. Der Fluß besitzt eine eindi rektionale Flußachse im wesentlichen in der durch die gera den, vertikalen Pfeile in Fig. 1 gezeigten Richtung. Jeder Brennstab 20 umfaßt seinerseits ein längliches, hohles und allgemein zylindrisches Metallgehäuse oder eine Metallver kleidung 30 zum dichten Umschließen einer Mehrzahl von all gemein zylindrischen Brennstoffpellets 40. Jedes Brennstoff pellet 40 besteht aus einem Kernbrennmaterial, das spaltbare Kerne umfaßt, die gleichförmig in einer Matrix aus brütbaren Kernen zum Erzeugen von Wärme durch den Vorgang der Kern spaltung angeordnet sind. Die Verkleidung 30 besitzt einen Innendurchmesser 50 und einen Außendurchmesser 60 und kann jedes geeignete Metall sein, wie etwa "ZIRCALOY-4" oder der gleichen, das einen relativ kleinen, mikroskopischen Absorp tionsquerschnitt für Neutronen besitzt, um die parasitische Absorption von Neutronen zu reduzieren. Dazu besteht "ZIRCALOY-4" nach Gewicht aus ungefähr 1,5% Zinn, 0,12% Ei sen, 0,09% Chrom, 0,05% Nickel und 98,24% Zirkon. Die Brenn stoffanordnung 10 umfaßt außerdem eine erste Düsen- oder Un terlagsplatte 70 mit einem unteren Bereich 80, wobei die er ste Unterlagsplatte 70 auch einen regelmäßigen, hexagonalen, transversalen Querschnitt besitzen kann. Koaxial mit der er sten Unterlagsplatte 70 ausgerichtet und von dieser räumlich getrennt ist eine zweite Düsen- oder Unterlagsplatte 90 mit einem oberen Bereich 100, wobei die zweite Unterlagsplatte 90 auch einen regelmäßigen, hexagonalen, transversalen Quer schnitt besitzen kann.

Wie weiterhin in den Fig. 1 und 2 gezeigt, erstreckt sich von dem unteren Bereich 80 der ersten Unterlagsplatte 70 und an diese befestigt eine Mehrzahl von länglichen, im allgemeinen zylindrischen Steuerstab-Führungsfingerhutröhren 110, die in einer parallelen Anordnung mit räumlicher Tren nung angeordnet sind, wobei jede Fingerhutröhre 110 einen ersten Endbereich 120 und einen zweiten Endbereich 130 auf weist. Jede Fingerhutröhre 110 besitzt außerdem einen Innen durchmesser 140 und einen Außendurchmesser 150. Der erste Endbereich 120 jeder Fingerhutröhre 110 ist an dem unteren Bereich 80 der ersten Unterlagsplatte 70 befestigt, und der zweite Endbereich 130 jeder Fingerhutröhre 110 ist an dem oberen Bereich 100 der zweiten Unterlagsplatte 90 befestigt, um die Brennstoffanordnung 10 mit Steifheit und struktureller Integrität auszustatten. Darüberhinaus ist der Innen durchmesser 140 jeder Fingerhutröhre 110 von solcher Größe, daß er gleitend einen länglichen, im allgemeinen zylindri schen Absorberstab oder Steuerstab 160 zum Steuern des Spaltvorgangs in der Brennstoffanordnung 10 aufnimmt. Dazu besteht jeder Steuerstab 160 aus einem geeigneten Material mit einem relativ großen mikroskopischen Absorptionsquer schnitt für Neutronen. In Fig. 2 sind der Klarheit wegen nur zwei Fingerhutröhren 110 und nur 20 Brennstäbe 20 gezeigt.

Wie in den Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 gezeigt, ist entlang der axialen Länge der Fingerhutröhren 110 und Brennstäbe 20 und koaxial zwischen der ersten Unterlagsplatte 70 und der zweiten Unterlagsplatte 90 eine Mehrzahl von koaxial ausge richteten Gitterelementen, allgemein mit 170 bezeichnet, zum Halten der Fingerhutröhren 110 und der Brennstäbe 20 in ih rer parallelen, räumlich getrennten Anordnung, angeordnet. Jedes Gitterelement 170 kann aus "ZIRCALOY-4" oder derglei chen aus den zuvor beschriebenen Gründen der Neutronenökono mie bestehen. Jedes Gitterelement 170 umfaßt ein äußeres Band 180 mit einem regelmäßigen hexagonalen, transversalen Umfang, das in der Lage ist, hochkant im Flüssigkeitsstrom angeordnet zu werden. Das äußere Band 180 umfaßt ein Paar von triederförmigen, äußeren Bändern 190a und 190b, die an Kanten 195a und 195b verbunden sind, um den hexagonalen, transversalen Umfang des äußeren Bandes 180 zu bilden. Somit besitzt jedes triederförmige Band 190a und 190b einen regel mäßigen triederförmigen, transversalen Umfang. Wenn auf ge eignete Weise verbunden, wie etwa durch Schweißen an den Kanten 195a und 195b, bilden die triederförmigen, äußeren Bänder 190a und 190b das äußere Band 180 mit sechs integral befestigten Seitenplatten 200, wobei jede Seitenplatte 200 unter einem vorgegebenen, stumpfen Winkel bezüglich seiner benachbarten Seitenplatte 200 angeordnet ist, um den regel mäßigen, hexagonal geformten, transversalen Umfang des äuße ren Bandes 180 zu bilden.

Wie außerdem in den Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 gezeigt, sind hochkant in dem Flüssigkeitsstrom und transversal in nerhalb des äußeren Bandes 180 eine Mehrzahl von länglichen, parallelen und räumlich getrennten ersten, inneren Bändern 210 angeordnet, wobei jedes erste, innere Band 210 eine vor gegebene Länge besitzt. Jedes erste, innere Band 210 besitzt einen ersten Endbereich 220, der integral an einer Innen wand, wie etwa der Innenwand 230, des äußeren Bandes 180 be festigt ist, und einen zweiten Endbereich 240, der integral an einer anderen Innenwand, wie etwa der Innenwand 250, des äußeren Bandes 180 befestigt ist. Jedes erste, innere Band 210 ist parallel zu einer vorausgewählten Seitenplatte 200 angeordnet. Vorausgewählte erste, innere Bänder 210 können aus hiernach diskutierten Gründen wenigsten einen ausge stülpten Bereich 255 besitzen. Darüberhinaus sind hochkant in dem Flüssigkeitsstrom und transversal innerhalb des äuße ren Bandes 180 eine Mehrzahl von länglichen, parallelen und räumlich getrennten zweiten, inneren Bändern 260 angeordnet, wobei jedes zweite, innere Band 260 eine vorgegebene Länge besitzt. Jedes zweite, innere Band 260 besitzt einen ersten Endbereich 270, der integral an einer Innenwand des äußeren Bandes 180 befestigt ist, und einen zweiten Endbereich 280, der integral an einer anderen Innenwand des äußeren Bandes 180 befestigt ist. Zusätzlich können vorausgewählte zweite, innere Bänder 260 aus hiernach diskutierten Gründen wenig sten einen ausgestülpten Bereich 285 besitzen. Jedes zweite, innere Band 260 schneidet sich mit jedem ersten, inneren Band in einer Schnittebene 290 und ist dort mit diesem ver riegelt (siehe Fig. 3), um dem Gitterelement 170 eine Eier behälter-artige Konstruktion zu geben. Dazu sind das erste, innere Band 210 und das zweite, innere Band 160 in der Schnittebene 290 verbunden und können dort zum Beispiel durch Schweißungen 300 befestigt sein. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung schneidet jedes zweite, innere Band 260 jedes erste, innere Band 210 unter einem Winkel "⌀" von ungefähr 29 Grad, um eine Mehrzahl von paral lelen, rhombusförmigen Stabzellen 310 und eine Mehrzahl von parallelen, allgemein rhombusförmigen Fingerhutzellen 320 durch die Gitterelemente 170 zu bilden.

Wie in den Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 gezeigt, besitzt je des der ersten, inneren Bänder 210 eine Mehrzahl von durch gehenden Schlitzen 330 senkrecht zur unteren Kante des er sten, inneren Bandes 210 und sich aus hier beschriebenen Gründen ungefähr zum mittleren Bereich (also zur longitudi nalen Achse) des ersten inneren Bandes 210 erstreckend. Dar überhinaus besitzt jedes der zweiten, inneren Bänder 260 eine Mehrzahl von durchgehenden Schlitzen 340 senkrecht zur oberen Kante des zweiten, inneren Bandes 260 und sich aus hier beschriebenen Gründen ungefähr zum mittleren Bereich (also zur longitudinalen Achse) des zweiten inneren Bandes 260 erstreckend. Der Zweck der Schlitze 330/340 ist es, Vor richtungen zum Verriegeln oder Verbinden der ersten, inneren Bänder 210 und der zweiten, inneren Bänder 260 zur Verfügung zu stellen. Das bedeutet, daß jedes erste, innere Band 210 so angeordnet ist, daß er sich mit seinem entsprechenden Schlitz 340, der in der oberen Kante des zweiten, inneren Bandes 260 geformt ist, verbindet. Auf ähnliche Weise ist jeder Schlitz 340 der sich von der oberen Kante jedes zwei ten, inneren Bandes 260 erstreckt, so angeordnet, daß er sich mit seinem entsprechenden Schlitz 330, der in der unte ren Kante des ersten, inneren Bandes 210 geformt ist, ver bindet. Auf diese Weise wird jedes erste, innere Band 210 mit jedem zweiten, inneren Band 260 verriegelt oder verbun den, um die Eierbehälter-artige Konstruktion des Gitterele ments 170 zu bilden, wenn sich die Schlitze 330/340 verbin den. Diese Eierbehälter-artige Konstruktion stellt dem Git terelement eine maximale strukturelle Integrität zur Verfü gung, während das Gewicht des Gitterelement minimiert wird. Darüberhinaus stellt diese Eierbehälter-artige Konstruktion sicher, daß, wenn sich Brennstäbe 20 durch ihre entsprechen den Stabzellen 310 erstrecken, sie ein dichtgepackte, drei eckige Anordnung einnehmen. Es ist klar, daß der Begriff "untere Kante" hierin die Kante bedeuten soll, die sich im Flüssigkeitsfluß unten befindet und daß der Begriff "obere Kante" hierin die Kante bedeuten soll, die sich im Flüssig keitsfluß oben befindet.

Wie am besten in Fig. 3 zu sehen, ist von der inneren Wand jeder Stabzelle 310 und von dort nach innen vorstehend eine Federvorrichtung, wie etwa eine Mehrzahl von elasti schen Federelementen 350, geformt, um jeden Brennstab 20 in seiner entsprechenden Stabzelle 310 durch Reibung zu stützen und zu halten, so daß jeder Brennstab 20 sich weder axial, noch lateral nach in Drehrichtung bewegt. Jedes Federelement 350 ist unter einem vorgegebenen, spitzen Winkel, der unge fähr 45 Grad betragen kann, bezüglich einer elastischen, er sten Ausbuchtung 360 und einer elastischen, zweiten Ausbuch tung 370, die vertikal, koaxial ausgerichtet sind, angeord net. Die Federelemente 350, die von den inneren Wänden jeder Stabzelle 310 geformt sind, stützen durch Reibungskraft je den Brennstab 20. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die erste Ausbuchtung 360 oben im Flüssig keitsstrom angeordnet, während die zweite Ausbuchtung 370 unten im Flüssigkeitsstrom angeordnet ist. Das bedeutet, daß aus der obigen Beschreibung klar ist, daß jede Stabzelle 310 ihren entsprechenden Brennstab 20 an sechs Verbindungs- oder Kontaktpunkten stützt oder hält, da vier Ausbuchtungen und zwei Federelemente nach innen in jede Stabzelle 310 vorste hen, um den Brennstab 20 durch Reibungskraft zu halten.

Wie in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigt, ist integral an der oberen Kante jedes ersten, inneren Bandes 210 und jedes zweiten, inneren Bandes 260 und mit jeder Stabzelle 310 ver bunden eine Ablenkvorrichtung, wie etwa eine Mehrzahl von räumlich getrennt angeordneten Ablenkschaufeln 380, angeord net, um eine Komponente des Flüssigkeitsstroms um die longi tudinale Mittelachse jedes Brennstabes abzulenken, wobei sich der Brennstab 20 durch seine entsprechende Stabzelle 310 erstreckt. Jede Ablenkschaufel 380 erstreckt sich ge krümmt oberhalb ihrer entsprechenden Stabzelle 310 und steht teilweise über diese schräg zum Flüssigkeitsfluß vor, um beim Durchfluß des Flüssigkeitsstroms durch die Stabzelle 310 einen Wirbel zu erzeugen, so daß der Wirbel spiralig um die longitudinale Mittelachse des Brennstabes 20 wirbelt. Das Verwirbeln der Komponente des Flüssigkeitsstroms um die longitudinale Mittelachse jedes Brennstabes 20 unterstützt das Halten eines flüssigen, im wesentlichen einphasigen Kühlmittelflusses über die Oberfläche jedes Brennstabes 20. Dies ist wichtig, da das Halten eines flüssigen, im wesent lichen einphasigen Kühlmittelflusses über den äußeren Durch messer 60 (also die äußere Oberfläche) des Brennstabes 20 das Vermeiden eines DNB auf der Oberfläche des Brennstabes 20 unterstützt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Mehrzahl von Ablenkschaufeln 380 ein Paar von Ablenkschaufeln sein. Somit wird, wenn die ersten, inne ren Bänder 210 und die zweiten, inneren Bänder 260 auf ge eignete Weise verriegelt sind, wie zuvor beschrieben, jede Stabzelle 301 zwei mit ihr verbundene Ablenkschaufeln 380 besitzen.

Wie weiterhin in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigt, er streckt sich jede Ablenkschaufel 380 von der oberen Kante jedes ersten, inneren Bandes 210 und jedes zweiten, inneren Bandes 260 bis zu einem vorgegebenen Abstand oberhalb der Stabzelle 310 und steht über jeder Stabzelle 310 nach innen vor, um den Flüssigkeitsstrom, der durch die Stabzelle 310 fließt, umzulenken. Dazu besitzt jede Ablenkschaufel 380 eine gekrümmte, untere Oberfläche 385, um den zuvor erwähn ten Wirbel zu erzeugen, der um die longitudinale Mittelachse des Brennstabes 20 zentriert ist. Die beiden mit jeder Stab zelle 310 verbundenen Ablenkschaufeln 380 sind einander ent gegengesetzt orientiert, so daß die beiden spiraligen Wir bel, die von dem Paar von Ablenkschaufeln 380 erzeugt wer den, nicht im Gegenstrom zueinander fließen. Dies ist wich tig, da sonst ein Gegenstrom das spiralige Wirbelstrommu ster, das von den Wirbeln erzeugt wird, unterbrechen würde. Ein solcher Gegenstrom würde zu einem Zustand führen, in dem kein flüssiger, im wesentlichen einphasiger Fluß über die Oberfläche des Brennstabes 20 erreicht werden kann. Zusätz lich sind die mit jeder Stabzelle 310 verbundenen beiden Ab lenkschaufeln 380 so angeordnet, daß eine der beiden Ablenk schaufeln 380 ausreichend nahe zu jeder entfernten Ecke der Stabzelle 310 angeordnet ist. Das heißt, daß die beiden Ab lenkschaufeln 380 im allgemeinen symmetrisch auf der läng sten Diagonalen der Stabzelle 310 gruppiert sind. Darüber hinaus kann jedes erste und zweite, innere Band 210/260 eine Mehrzahl von räumlich getrennten Streifen 390 besitzen, die integral angebracht sind und sich nach außen von der unteren Kante jedes ersten und zweiten, inneren Bandes 210/260 und parallel zum Flüssigkeitsstrom erstrecken, um Schweißmate rial zum Verschweißen der ersten und zweiten, inneren Bänder nach dem geeigneten Verriegeln der ersten und zweiten, inne ren Bänder 210/260 zur Verfügung zu stellen. Auf ähnliche Weise kann jedes erste und zweite, innere Band 210/260 eine Mehrzahl von räumlich getrennten Streifen 395 besitzen, die integral angebracht sind und sich nach außen von der oberen Kante jedes ersten und zweiten, inneren Bandes 210/260 und parallel zum Flüssigkeitsstrom erstrecken, um Schweißmate rial zum Verschweißen der ersten und zweiten, inneren Bänder nach dem geeigneten Verriegeln der ersten und zweiten, inne ren Bänder 210/260 zur Verfügung zu stellen. Zusätzlich kann das äußere Band 180 ebenfalls eine Mehrzahl von nach innen gebogenen Streifen 400 besitzen, die integral daran ange bracht sind und sich von der unteren Kante des äußeren Ban des 180 nach unten erstrecken, um eine erste Brennstoffan ordnung 10 leicht entlang einer zweiten Brennstoffanordnung während Brennstofferneuerungsvorgängen zu gleiten, so daß die erste Brennstoffanordnung 10 die zweite Brennstoffanord nung 10 nicht verhakt oder "aufhängt". Außerdem kann das äu ßere Band 180 eine Mehrzahl von getrennten, nach innen ge krümmten Ablenkflossen 410 umfassen, die integral an der oberen Kante des äußeren Bandes 180 angebracht sind, um eine Komponente des Flüssigkeitsstroms auf die Brennstäbe 20 zu lenken, die sich entlang der inneren Peripherie des äußeren Bandes 180 befinden. In dieser Hinsicht besitzt jeder Ab lenkflügel einen allgemein pyramidenförmigen Umfang und ist integral an seiner Basis an der oberen Kante des äußeren Bandes 180 befestigt und erstreckt sich oberhalb und teil weise über seiner entsprechenden Stabzelle 310.

Die Zeit zum Herstellen des Gitterelements 170 kann ver ringert werden durch die Auswahl eines geeigneten Herstel lungsverfahrens. Ein solches Verfahren sollte kosteneffektiv sein, indem es automatisiert ist und nur einen Maschinenauf bau anstelle von mehrfachen Maschinenaufbauten zum effekti ven Herstellen von Gitterelementen 170 verschiedener Ent würfe erfordert. Ein Verfahren zum Herstellen von solchen Gitterelementen 170 wird hiernach offengelegt.

In Fig. 5 ist ein repräsentatives Leerband aus einer Mehrzahl von länglichen, im allgemeinen rechtwinkligen Leer bändern 420, das durch das erfindungsgemäße Verfahren in ein äußeres Band 180, die Mehrzahl von ersten, inneren Bändern 210 oder die Mehrzahl von zweiten, inneren Bändern 260 ver formt wird. Jedes Leerband 420 umfaßt einen oberen Randbe reich 430, einen unteren Randbereich 440, der sich parallel zum oberen Randbereich 430 erstreckt, einen linken Randbe reich 450, der sich senkrecht zum oberen und unteren Randbe reich 430/440 erstreckt, und einen rechten Randbereich 460, der sich parallel zum linken Randbereich 450 erstreckt, um die allgemein rechtwinklige Form des Leerbands 420 zu bil den. Das Leerband kann aus den zuvor beschriebenen Gründen der Neutronenökonomie aus "ZIRCALOY-4" oder dergleichen be stehen.

In den Fig. 6 und 7 ist schematisch, wobei Teile der Klarheit wegen entfernt sind, eine Folgeschnittmaschine, allgemein mit 470 bezeichnet, zum Umwandeln der Mehrzahl von Leerbändern 420 in ein äußeres Band 180, die Mehrzahl von ersten, inneren Bändern 210 oder die Mehrzahl von zweiten, inneren Bändern 260 gezeigt. Wie in der Technik wohlbekannt ist, umfaßt eine Folgeschnittmaschine eine Mehrzahl von Stanz- und/oder Ziehstempelanordnungen, die in Tandemform angeordnet sind. Es ist Fachleuten wohlbekannt, daß der Aus druck "Stanz-"vorrichtung einen Schervorgang bezeichnet, bei dem das Metallstück, das von der Stanzstempelanordnung aus gestanzt wird, Abfall oder Schrott ist, während der Rest des Metalls, das in die Stanzstempelanordnung eingesetzt wurde, das Werkstück (also das Band) darstellt, das weiteren Me tallbearbeitungsvorgängen (z. B. weiteren Stanz- und Ziehvor gängen) unterworfen werden kann. Der Ausdruck "Zieh-"vor richtung bedeutet einen Kaltformvorgang, bei dem eine Zieh stempelanordnung eine plastische Verformung entlang einer gekrümmten Achse in dem Werkstück (also dem Band 420) be wirkt. Wie hiernach im größeren Detail beschrieben, wird der Stanzvorgang in dem Verfahren nach der Erfindung verwendet, um wenigsten Ablenkschaufeln 380, Streifen 390, Streifen 400 und Ablenkflügel 410 auszuschneiden, während der Ziehvorgang in dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Formen von wenigstens triederförmigen, äußeren Bändern 190a/190b, Ausstülpungsbe reichen 255/285, Federelementen 350, ersten Ausbuchtungen 360 und zweiten Ausbuchtungen 370 verwendet wird. Die Stanz und/oder Ziehstempelanordnungen können entlang eines passen den Pfades, wie etwa eines linearen Pfades oder eines allge mein kreisförmigen Pfades oder eines allgemein ovalen Pfades angeordnet sein.

Wie weiterhin in den Fig. 6 und 7 gezeigt, umfaßt die Folgeschnittmaschine 470 einen Rahmen 480, auf dem eine Mehrzahl von pneumatisch betätigbaren Stanz- und Ziehstem pelanordnungen, zusammen und allgemein mit 490 bezeichnet, montiert ist. Zum Beispiel können die Stempelanordnungen 490 gas- (z. B. durch Luft) oder hydraulisch (z. B. durch Öl oder Wasser) betätigt werden. Die Stempelanordnungen 490 sind pneumatisch betätigbar, um schnell zu reagieren. In dem be vorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird jede Stem pelanordnung 490 durch Luft betätigt und umfaßt einen durch Luft betätigten Motor 500, der mit einem länglichen Stoß schaft 510 verbunden ist, um den Stoßschaft axial hin- und herzubewegen. Der Stoßschaft 510 ist an einer Querstange 520 befestigt, die ihrerseits gleitend eine Mehrzahl von längli chen Führungsstiften 530 aufnimmt, um der Querstange 520 zu ermöglichen, sich gleitend axial entlang der Führungsstifte 530 hin- und herzubewegen, wenn der Stoßschaft 510 von dem Luftzylinder 500 hin- und herbewegt wird. An einem Endbe reich der Führungsstifte 530 kann aus hiernach beschriebenen Gründen ein Abstreifblock 540 mit einer Stufenbohrung 550 dadurch befestigt sein. Nach außen von der Querstange 520 und in die Stufenbohrung 550 vorstehend befindet sich in Ab hängigkeit von dem durchzuführenden Metallbearbeitungsvor gang ein Stanzstempel 560 oder ein Ziehstempel 570. Der Stanzstempel 560 ist in der Lage, das Leerband 420 zu stan zen, und der Ziehstempel 570 ist in der Lage, das Leerband 420 zu ziehen. Beim Durchführen der Hin-und-Her-Bewegung wird der Stanzstempel 560 oder der Ziehstempel 570 durch die pneumatische Betätigung des Luftzylinders 500 nach unten be wegt, um den entsprechenden Stanz- oder Zugvorgang durch zuführen, und dann nach oben in seine Ausgangsposition be wegt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfin dung können Vorrichtungen zum Nach-oben-Zurückführen des Stanzstempels 560 oder des Ziehstempels 570 nach der Ab wärtsbewegung und dem Loslassen durch den Luftzylinder 500 vorgesehen sein. Bei diesem alternativen Ausführungsbeispiel können den Stanzstempel 560 oder den Ziehstempel 570 Vor richtungen umgeben, um dem Stanzstempel 560 oder dem Zieh stempel 570 eine Rückführung zu geben, wie etwa eine Rück führfeder 580, von der ein Ende an die Querstange 520 stößt und das andere Ende in dem größeren Durchmesser der Stufen bohrung 550 angeordnet ist, um den Stanzstempel 560 oder den Ziehstempel 570 nach oben zu ziehen, nachdem der Stanzstem pel 560 oder der Ziehstempel 570 nach unten bewegt und von dem Luftzylinder 500 losgelassen worden ist. Darüberhinaus ist integral an dem Rahmen 480 befestigt und koaxial unter jedem Abstreifblock 540 ausgerichtet ein Amboß oder ein Un terlegelement 590 zum Halten des Leerbandes 420 darauf. Das Unterlegelement 590 kann einen Kanal 600 dadurch besitzen, um das Schrottmetall 605 aufzunehmen, das durch den Stanz stempel 560 ausgestanzt wird. Das Unterlegelement 590 kann alternativ einen Hohlraum 610 mit einem vorgegebenen Umfang statt dieses Kanals 600 besitzen, um das Leerband 420 genau in einen komplementären Umfang zu ziehen, der dem Umfang des Hohlraums 610 entspricht.

Wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt, ist an dem Rahmen 480 eine Fördervorrichtung befestigt, wie etwa eine Mehrzahl von computergesteuerten, motorisierten Rollen 620, um das Leerband 420 entlang eines vorgegebenen Kreislaufs 630, der sich durch die Folgeschnittmaschine erstreckt, zu befördern. Der Kreislauf 630 geht zwischen jedem Satz von Abstreifblöcken 540 und Unterlegelementen 590 durch, so daß jedes Leer band 420 entweder unter einem Stanzstempel 560 und/oder ei nem Ziehstempel 570 durchgeht. In dem bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung folgt der Kreislauf 630 einem linearen Pfad, wie durch die horizontalen Pfeile in den Fig. 6 und 7 gezeigt. Es ist klar, daß der Kreislauf 630 alternativ abhängig von der räumlichen Anordnung der Stem pelanordnungen 490 entlang eines beliebigen, geeigneten Pfades durch die Folgeschnittmaschine gehen kann, wie etwa entlang eines allgemein kreisförmigen Pfades oder eines all gemein ovalen Pfades. Darüberhinaus kann der Kreislauf 630 abhängig von der räumlichen Anordnung der Stempelanordnungen 490 ein Verbindungsnetzwerk von Pfaden bilden. Zusätzlich müssen die Beförderungsvorrichtungen keine Rollen sein; statt dessen können die Beförderungsvorrichtungen ein Förder band, eine Kette und /oder eine Mehrzahl von mechanischen Greifern-Manipulatoren (nicht gezeigt) sein, um jedes Leer band 420 entlang des Kreislaufs 630 zu befördern.

Wie weiterhin in den Fig. 6 und 7 gezeigt, ist elek trisch mit den Rollen 620 und den Luftzylindern, wie etwa durch elektrisch leitfähige Drähte 640, eine Computervor richtung, wie etwa ein vorprogrammierter Computer 650, ver bunden. Der Computer 650 ist in der Lage, entsprechend einem vorgegebenen Computerprogramm (nicht gezeigt), das im Compu ter 650 gespeichert ist, selektiv und steuernd eine belie bige oder alle der Rollen 630 zu bewegen (also zu drehen) und selektiv pneumatisch einen oder alle der Luftzylinder 500 zu betätigen.

Wie in den Fig. 8-15 gezeigt, wird ein ausgewählter der Stempel, wie etwa der Pilotloch-Stanzstempel 660 verwen det, um eine Mehrzahl von Pilotlöchern 665 in die oberen und/oder unteren Ränder 430/440 des Leerbandes 420 zu stan zen. Die Pilotlöcher 665 ermöglichen, daß der Leerband wäh rend der Metallbearbeitungsvorgänge auf eine in der Technik wohlbekannte Art präzise unter jede der vorausgewählten Stempelanordnungen 490 positioniert wird. Ein weiterer Stanzstempel, wie etwa ein Ablenkschaufel-Stanzstempel 670 wird auf eine hiernach offengelegte Weise verwendet, um Ab lenkschaufeln 380 in den oberen Rand 430 des Leerbandes 420 zu stanzen. Auf ähnliche Weise kann ein Streifen-Stanzstem pel 680 auf die hiernach offengelegte Weise zum Stanzen von Streifen 390, 395 und 400 verwendet werden. Darüberhinaus kann ein Ablenkflügel-Stanzstempel 690 zum Stanzen von Ab lenkflügeln 410 vorgesehen sein. Weiterhin kann ein Trimm stempel ähnlich wie der Stanzstempel 560 zum Trimmen des Leerbandes 420 vorgesehen sein. Wie in der Technik wohlbe kannt, wird das "Trimmen" zum Entfernen von überschüssigen Metallresten nach dem Ziehvorgang verwendet. Zusätzlich ist aus der obigen Offenlegung klar, daß es weitere Stanzstempel zum Durchführen weiterer Stanzvorgänge geben kann, wie etwa einen Stanzstempel ähnlich dem Stanzstempel 560 zum Bilden einer Kerbe 700 in den oberen und unteren Rändern 430/440 des Leerbandes, falls dies erwünscht wird, oder zum Bilden von Federausschnitten 710, die die Federelemente 350 bilden.

Wie in den Fig. 8-15 gezeigt, besitzt der Hohlraum 610 einen vorgegebenen Umfang, um jede Ablenkschaufel 380 zu biegen, wenn ein Ablenkschaufel-Ziehstempel, wie etwa ein Ziehstempel ähnlich dem Ziehstempel 570 durch seinen ent sprechenden Luftzylinder 500 nach unten bewegt wird, um mit dem Leerband 420 in Kontakt zu kommen (siehe Fig. 12). Auf ähnliche Weise kann der Hohlraum 610 einen vorgegebenen Um fang besitzen, um jeden Ablenkflügel 410 zu biegen, wenn ein Ablenkflügel-Ziehstempel, wie etwa ein Ziehstempel ähnlich dem Ziehstempel 570 durch seinen entsprechenden Luftzylinder 500 nach unten bewegt wird, um mit dem Leerband 420 in Kon takt zu kommen. Zusätzlich kann der Hohlraum 610 einen vor gegebenen Umfang besitzen, um jeden triederförmigen Streifen 190a/190b zu biegen, wenn ein Trieder-Ziehstempel 720 durch seinen entsprechenden Luftzylinder 500 nach unten bewegt wird, um mit dem Leerband 420 in Kontakt zu kommen (siehe Fig. 11, 12 und 13). Zusätzlich kann der Hohlraum 610 einen vorgegebenen Umfang besitzen, um den unteren Rand 440 des Leerbandes zu prägen, wenn ein Prägestempel, der ein Ziehstempel ähnlich dem Ziehstempel 570 sein kann, durch seinen entsprechenden Luftzylinder 500 nach unten bewegt wird, um mit dem Leerband 420 in Kontakt zu kommen (siehe Fig. 14). Wie in der Technik wohlverstanden wird, beinhaltet das "Prägen" eine Kaltbearbeitung mittels eines Ziehstem pels, während das Werkstück (also das Leerband 420) voll ständig zwischen einem Unterlegelement und dem Stempel ein geschlossen ist. Das Prägen des unteren Randes 440 unter stützt die Reduktion des hydraulischen Druckverlustes über das Gitterelement 170, wenn das Gitterelement 170 transver sal in dem Flüssigkeitsstrom angeordnet wird.

Wie in den Fig. 3 und 15 gezeigt, ist ein Laser schweißgerät 740 vorgesehen, um die ersten, inneren Bänder 210 präzise mit den zweiten, inneren Bändern 260 mit Ver schweißungen 300 zu verbinden, die sich an den nach außen vorstehenden Schweißstreifen befinden, die in der Schnitte bene 290 angeordnet sind. Das Laserschweißgerät 740 wird ebenfalls zum Schweißen der triederförmigen, äußeren Bänder 190a/190b an den Kanten 195a/195b verwendet, um die trieder förmigen, äußeren Bänder 190a/190b auf solche Weise zu ver binden, daß das äußere Band 180 einen hexagonalen, transver salen Umfang erhält. Die Verwendung eines Laserschweißge räts, wie etwa des Laserschweißgeräts 740, wird bevorzugt wegen seiner Fähigkeit, präzis angeordnete Verschweißungen durchzuführen.

Beim Fließen des Flüssigkeitsstroms entlang der Brenn stoffanordnung 10 fließt er durch jede rhombusförmige Stab zelle 310, die von dem Gitterelement 170 gebildet wird. Ab lenkschaufeln 380 lenken den Flüssigkeitsstrom nach innen zur äußeren Oberfläche jedes Brennstabes 20 ab, um ein teil weises oder stabiles Filmsieden darauf zu vermeiden und so mit ein Abweichen vom Blasensieden (DNB) auf der Oberfläche des Brennstabes 20 zu verhindern. Das Vermeiden von DNB auf der Oberfläche der Brennstäbe 20 seinerseits verhindert eine mögliche Beschädigung der Brennstäbe 20.

Dazu wirkt der rhombische, transversale Umfang jeder Stabzelle 310 mit der gekrümmten, unteren Oberfläche 385 je der Ablenkschaufel 380 zusammen, um einen Wirbel zu erzeu gen, so daß DNB vermieden wird. Das bedeutet, daß die rhom bische Form jeder Stabzelle 310 eine relativ kleine oder be schränkte, transversale Flußfläche für den Flüssigkeitsfluß ergibt. Daher wird, wegen der beschränkten transversalen Flußfläche der Stabzelle 310, die durch die rhombische Form der Stabzelle 310 erzeugt wird, mehr des nach oben durch die Stabzelle 310 fließenden Flüssigkeitsstroms in einen Kontakt mit der unteren Oberfläche 385 jedes Ablenkflügels 380 ge zwungen, wenn der Flüssigkeitsstrom die Stabzelle 310 ver läßt. Dies ist deswegen so, weil sich jede Ablenkschaufel oberhalb und teilweise über ihrer entsprechenden Stabzelle 310 schräg zum Flüssigkeitsstrom erstreckt, um den Flüssig keitsstrom abzulenken. Die Erzeugung eines solchen Wirbels hält einen flüssigen, im wesentlichen einphasigen Kühlmit telfluß auf der Außenseite (also dem Außendurchmesser 60) des Brennstabes 20, um DNB zu vermeiden.

Nun wird das Verfahren zum Herstellen des Gitterelements 170 in der Folgeschnittmaschine 490 offengelegt. Dazu werden die Rollen 620 steuerbar betätigt, um eine computergesteu erte Beförderungsvorrichtung entlang des Kreislaufs 630 zur Verfügung zu stellen, wobei sich der Kreislauf 630 durch die Folgeschnittmaschine 490 abhängig von der räumlichen Anord nung der Stempelanordnungen 470 entlang eines beliebigen, geeigneten Pfades, wie etwa eines linearen, kreisförmigen oder ovalen Pfades erstreckt. Die Rollen 620 werden durch den Betrieb des Computers 650 steuerbar entsprechend dem vorge gebenen, in dem Computer 650 gespeicherten Computerprogramm gedreht. Die Rollen 620 befördern der Reihe nach jedes Band der Mehrzahl von Leerbändern 420 entlang des Kreislaufs 630, da eine Verbindung jedes Leerbandes 420 mit den Rollen 630 bewirkt wird. Wenn die Rollen 620 gedreht werden, werden die Leerbänder 420 der Reihe nach entlang des Kreislaufes 630 in koaxiale Ausrichtung mit dem pneumatisch betätigbaren Pilot loch-Stanzstempel 660 gebracht. Der dem Pilotloch-Stanzstem pel 660 entsprechende Luftzylinder 500 wird von dem Computer 650 selektiv betätigt, um den Pilotloch-Stanzstempel 660 zum Stanzen einer Mehrzahl von Pilotlöchern 665 in jeden Leer band 420 zu betätigen, wobei die Pilotlöcher 665 dem Leer band 420 ermöglicht, auf eine in der Technik wohlbekannte Weise präzise unter den verbleibenden, vorausgewählten Stem pelanordnungen 490 während der nachfolgenden Metallbearbei tungsvorgänge angeordnet zu werden.

Als nächstes können die Leerbänder 420 durch gesteuerte Bewegung der Rollen 630 entsprechend dem in dem Computer 650 gespeicherten Computerprogramm der Reihe nach entlang des Kreislaufs 630 in koaxiale Ausrichtung mit dem vorausgewähl ten, pneumatisch betätigbaren Ablenkschaufel-Stanzstempel 670 gebracht werden. Der Computer 650 betätigt selektiv den dem Ablenkschaufel-Stanzstempel 670 entsprechenden Luftzy linder 500, um den Ablenkschaufel-Stanzstempel 670 pneuma tisch zu betätigen, so daß jedes Leerband 420 gestanzt wird, so daß eine Mehrzahl von Ablenkschaufeln 380 im oberen Randbereich 430 des Leerbandes 420 geformt wird. Die Mehrzahl der Leerbänder 420 wird auch durch gesteuerte Bewegung der Rollen 630 entsprechend dem in dem Computer 650 gespeicher ten Computerprogramm der Reihe nach entlang des Kreislaufs 630 in koaxiale Ausrichtung mit dem vorausgewählten, pneuma tisch betätigbaren Ablenkschaufel-Ziehstempel gebracht wer den. Der Computer 650 betätigt selektiv den dem Ablenk schaufel-Ziehstempel entsprechenden Luftzylinder 500, um den Ablenkschaufel-Ziehstempel pneumatisch zu betätigen, so daß jedes Leerband 420 gezogen wird, so daß jede Ablenkschaufel 380 in eine vorgegebene Krümmung gezogen wird. Der Ablenk schaufel-Ziehstempel formt somit eine Mehrzahl von gekrümm ten Ablenkschaufeln 380, die integral an dem oberen Randbe reich 430 jedes Leerbandes 420 befestigt sind. Die Leerbän der 420 werden zu einem weiteren der Ziehstempel befördert, der zu den Stempelanordnungen 490 gehört, um den ausgestülp ten Bereich 255 in ausgewählten der ersten, inneren Bänder 210 und den ausgestülpten Bereiche 285 in ausgewählten der zweiten, inneren Bänder 260 zu formen. Auf diese Weise hat jede Fingerhutzelle 320 einen gezogenen, ausgestülpten Be reich 255/285 zum Umgeben der entsprechenden Fingerhutröhre 110, die einen größeren äußeren Durchmesser 150 besitzt als der Außendurchmesser des Brennstabs 20. Leerbänder 420 mit Ablenkschaufeln darauf können auch zu einem Stechstempel, der zu den Stempelanordnungen 490 gehört, befördert werden, um durchgehende Schlitze 330 in die ersten, inneren Bänder 210 und durchgehende Schlitze 340 in die zweiten, inneren Bänder 260 zu stechen. Wie in der Technik wohlbekannt, ist "Stechen" ein Stanzvorgang, der einen Schlitz in dem Werk stück (also dem Leerband 420) bildet.

Darüberhinaus kann die Mehrzahl der Leerbänder 420 durch gesteuerte Bewegung der Rollen 630 entsprechend dem in dem Computer 650 gespeicherten Computerprogramm der Reihe nach entlang des Kreislaufs 630 in koaxiale Ausrichtung mit dem vorausgewählten, pneumatisch betätigbaren Federaus schnitt-Stanzstempel gebracht werden. Der Computer 650 betä tigt selektiv den dem Federausschnitt-Stanzstempel entspre chenden Luftzylinder 500, um den Federausschnitt-Stanzstem pel pneumatisch zu betätigen, so daß jedes Leerband 420 eine Mehrzahl von räumlich getrennten, paarigen Federausschnitten 710 erhält. Wie hier beschrieben, bildet jedes Paar von Fe derausschnitten 710 das Federelement 350 dazwischen (siehe z. B. Fig. 3). Die Leerbänder 420 werden außerdem durch ge steuerte Bewegung der Rollen 630 entsprechend dem in dem Computer 650 gespeicherten Computerprogramm der Reihe nach entlang des Kreislaufs 630 in koaxiale Ausrichtung mit dem vorausgewählten, pneumatisch betätigbaren Feder- Ziehstempel gebracht werden. Der Computer 650 betätigt selektiv den dem Feder-Ziehstempel entsprechenden Luftzylinder 500, um den Feder-Ziehstempel pneumatisch zu betätigen, so daß jedes Leerband 420 gezogen wird, so daß ein erhabener Teil darauf geformt wird, der das elastische Federelement 350 zwischen jedem Paar von Federausschnitten 710 bildet, wobei jedes Fe derelement 350 nahe der longitudinalen Mittelachse jedes Leerbandes 420 geformt wird.

Im folgenden wird das Verfahren zum Herstellen des äuße ren Bandes 180 beschrieben. Dazu wird ein vorausgewähltes Paar von Leerbändern 420 vorgegebener Länge durch gesteuerte Bewegung der Rollen 630 entsprechend dem in dem Computer 650 gespeicherten Computerprogramm der Reihe nach entlang dem Kreislauf 630 in koaxiale Ausrichtung mit dem vorausgewähl ten, pneumatisch betätigbaren Ablenkflügel-Stanzstempel ge bracht. Der Computer 650 betätigt selektiv den dem Ablenk flügel-Stanzstempel entsprechenden Luftzylinder 500, um den Ablenkflügel-Stanzstempel pneumatisch zu betätigen, so daß das Paar von Leerbändern 420 gestanzt wird, um die Mehrzahl von benachbarten Ablenkflügeln 410 im oberen Rand jedes Paa res von Bändern 420 zu formen. Das Paar von Leerbändern wird durch gesteuerte Bewegung der Rollen 630 entsprechend dem in dem Computer 650 gespeicherten Computerprogramm der Reihe nach entlang des Kreislaufs 630 in koaxiale Ausrichtung mit einem vorausgewählten, pneumatisch betätigbaren Ablenkflü gel-Ziehstempel gebracht werden. Der Computer 650 betätigt selektiv den dem Ablenkflügel-Ziehstempel entsprechenden Luftzylinder 500, um den Ablenkflügel-Ziehstempel pneuma tisch zu betätigen, so daß jeder Ablenkflügel 410 gezogen wird, so daß eine vorgegebene Krümmung für jeden Ablenkflü gel 410 erzeugt wird. Das Paar von Leerbändern wird durch gesteuerte Bewegung der Rollen 630 entsprechend dem in dem Computer 650 gespeicherten Computerprogramm der Reihe nach entlang des Kreislaufs 630 in koaxiale Ausrichtung mit dem vorausgewählten, pneumatisch betätigbaren Trieder-Ziehstem pel 720 gebracht werden. Der Computer 650 betätigt selektiv den dem Trieder-Ziehstempel 720 entsprechenden Luftzylinder 500, um den Trieder-Ziehstempel 720 pneumatisch zu betäti gen, so daß jedes Band von dem vorausgewählten Paar von Leerbändern 420 in die Form eines regelmäßigen Trieders (also ein regelmäßiges Trapezoid, dem die längste Seite fehlt) zu ziehen. Auf diese Weise wird das vorausgewählte Paar von Leerbändern 420 durch Betätigung des Trieder-Zieh stempels 720 in die regelmäßigen triederförmigen, äußeren Bänder 190a/190b gezogen. Die triederförmigen, äußeren Streifen 190a/190b werden dann an ihren Kanten 195a/195b durch Ausrichten des Laserschweißgeräts 740 mit den Kanten 195a/195b und anschließendes Aktivieren des Laserschweißge räts 740 zum Laserschweißen der Kanten 195a/195b verbunden. Auf diese Weise werden die triederförmigen, äußeren Bänder 190a/190b durch Schweißen verbunden, um das äußere Band 180 mit einem regelmäßigen hexagonalen, transversalen Umfang zu formen.

Es ist aus der obigen Beschreibung klar, daß die Endbe reiche 220/240 der ersten, inneren Bänder 210 und die Endbe reiche 270/280 der zweiten, inneren Bänder 260 auf geeignete Weise mit ihrer entsprechenden Innenwand 230 des äußeren Bandes 180 (also der inneren Oberfläche der Seitenwand 200) durch geeignete Aktivierung des Laserschweißgeräts 740 ver bunden sind. Somit wird aus der obigen Diskussion klar, daß die Matrix der Bänder, die die Mehrzahl der ersten, inneren Bänder 210 und der zweiten, inneren Bänder 260 umfaßt, an das äußere Band 180 Laser-geschweißt wird, so daß sie von dem äußeren Band 180 umgeben wird, um hexagonale Gitterele mente 170 zu bilden.

Es ist außerdem aus der obigen Beschreibung klar, daß das Verfahren nach der Erfindung notwendigerweise nur einen Aufbau einer Folgeschnittmaschine 470 erfordert, um selektiv Gitterelemente unterschiedlicher Entwürfe herzustellen. Dies ist deshalb so, weil vorausgewählte Zieh-, Stanz-, Stech- und Prägestempel, die verschiedenen Entwürfen für das Gitte relement 170 entsprechen, anfänglich in der Folgeschnittma schine 470 eingerichtet (also installiert) werden können. Der Computer 650 wird dann betätigt, um die Rollen 620 zu drehen, um die Leerbänder 420 selektiv entlang des Kreis laufs 630 nur zu den vorausgewählten Stempeln zu bewegen, die zum Herstellen des Gitterelements eines vorgegebenen Entwurfs notwendig sind. Wenn zum Beispiel keine Ausbuchtun gen 360/370 für das Gitterelement eines vorgegebenen Ent wurfs erwünscht werden, kann der Computer 650 bewirken, daß die Leerbänder 420 beim Transport der Leerbänder entlang des Kreislaufs 630 an den Ausbuchtungs-Ziehstempeln vorbeibewegt werden. Dies wird automatisch durch den Ablauf des in dem Computer 650 gespeicherten Computerprogramms erreicht. Al ternativ können, wenn keine Ausbuchtungen 360/370 erwünscht werden, die Leerbänder 420 unter die Ausbuchtungs-Ziehstem pel bewegt werden, jedoch wird der Computer 650 keine Betä tigung der Ausbuchtungs-Ziehstempel durch die Luftzylinder 500 bewirken. Auf ähnliche Weise kann, auch wenn dies nicht bevorzugt wird, der Trieder-Ziehstempel 720 von dem Compu terprogramm übergangen oder desaktiviert werden, so daß die Triederform der äußeren Bänder 190a/190b nicht geformt wird. In diesem Fall werden die sechs Seitenplatten 200 anstelle der beiden triederförmigen, äußeren Streifen 190a/190b indi viduell aus den Leerband 420 geformt, wobei die sechs Sei tenplatten 200 dann auf geeignete Weise angeordnet und zu sammen Laser-geschweißt werden, um den hexagonalen, trans versalen Umfang des äußeren Bandes 180 zu bilden.

Es ist weiterhin klar, daß entsprechend dem erfindungs gemäßen Verfahren die Metallbearbeitungsvorgänge, die beim Herstellen des Gitterelements 170 verwendet werden, in jeder beliebigen, geeigneten Reihenfolge oder Ordnung durchgeführt werden können, um eine flexible Maßnahme zum Herstellen des Gitterelements 170 abhängig von der räumlichen Anordnung der Stanz-, Zieh-, Stech- und Prägestempelanordnungen 490 zur Verfügung zu stellen.

Darüberhinaus ist klar, daß in dem bevorzugten Verfahren zum Herstellen des Gitterelements 170 nur zwei exponierte Kanten (also die Kanten 195a/195b), die zu den triederförmi gen, äußeren Bändern 190a/190b gehören, anstelle von sechs exponierten Kanten geformt werden. Dies ist wichtig, da das Schweißen von nur zwei exponierten Kanten anstelle von sechs exponierten Kanten, die Anzahl der zu schweißenden Kanten und somit die Zeit zum Herstellen des äußeren Bandes 180 verringert. Zusätzlich führen nur zwei exponierte Kanten zu einem hexagonalen Gitterelement 170, das nur zwei Diskonti nuitäten (also leicht exponierte Schweißkanten 195a/195b) besitzt. Dies ist auch wichtig, da nur zwei exponierte Kan ten anstelle von sechs exponierten Kanten das Risiko des Verhakens oder "Aufhängens" und die daraus resultierende Be schädigung des Gitterelements 170 bei der Manipulation der Brennstoffanordnung im Reaktorkern während Reaktorauffüll vorgängen verringert.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Gitterelements (170), dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte umfaßt:

(a) gesteuertes Bewegen einer Beförderungsvorrichtung (620) zum Befördern einer Mehrzahl von inneren (210, 260) und einer Mehrzahl von äußeren (190a, 190b) Bandelementen entlang derselben;
(b) Befördern jedes inneren und jedes äußeren Bandele ments in Ausrichtung mit einem Ablenkschaufel-Stanzstempel (670) durch gesteuertes Bewegen der Beförderungsvorrichtung;
(c) Betätigen des Ablenkschaufel-Stanzstempels, so daß jedes innere und jedes äußere Bandelement gestanzt wird, um eine Ablenkschaufel (380) daran zu formen;
(d) Befördern jedes inneren und jedes äußeren Bandele ments in Ausrichtung mit einem Ablenkschaufel-Ziehstempel durch gesteuertes Bewegen der Beförderungsvorrichtung;
(e) Betätigen des Ablenkschaufel-Ziehstempels, so daß jede Ablenkschaufel in eine vorgegebene Krümmung gezogen wird;
(f) Befördern eines Paares der äußeren Bandelemente in Ausrichtung mit einem Trieder-Ziehstempel (720) durch ge steuertes Bewegen der Beförderungsvorrichtung; und
(g) Betätigen des Trieder-Ziehstempels zum Ziehen jedes äußeren Bandelements, so daß jedes Paar von äußeren Bandele menten einen triederförmigen Querschnitt erhält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende, weiteren Schritte umfaßt:

(a) Befördern jedes inneren und jedes äußeren Bandele ments in Ausrichtung mit einem Feder-Ziehstempel durch ge steuertes Bewegen der Beförderungsvorrichtung; und
(b) Betätigen des Feder-Ziehstempels, so daß jedes in nere und jedes äußere Bandelement gezogen wird, um ein Fe derelement (350) daran zu formen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß es außerdem folgende Schritte umfaßt:

(a) Verbinden des Paares äußerer Bandelemente (190a, 190b) zum Herstellen eines einheitlichen äußeren Bandele ments (180) mit einem hexagonalen Querschnitt;
(b) Verbinden der inneren Bandelemente (210, 260), um eine Mehrzahl von sich schneidenden ersten und zweiten, in neren Bandelementen zu erzeugen, die eine Mehrzahl von rhom busförmigen Stabzellen (310) und eine Mehrzahl von allgemein rhombusförmigen Fingerhutzellen (320) bilden; und
(c) Verbinden der ersten und zweiten, inneren Bandele mente (210, 260) mit der Innenseite des äußeren Bandelements (180).

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem den Schritt zum Trimmen jedes inneren und jedes äußeren Bandelements umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Trimmen jedes inneren und jedes äußeren Bandelements folgende Schritte umfaßt:

(a) Befördern jedes inneren und jedes äußeren Bandele ments in Ausrichtung mit einem Trimmstempel durch gesteuer tes Bewegen der Beförderungsvorrichtung; und
(b) Betätigen des Trimmstempels, so daß jedes innere und jedes äußere Bandelement getrimmt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem den Schritt zum Prägen jedes äußeren Bande lements umfaßt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Prägen jedes äußeren Bandelements fol gende Schritte umfaßt:

(a) Befördern jedes äußeren Bandelements in Ausrichtung mit einem Prägestempel durch gesteuertes Bewegen der Beför derungsvorrichtung; und
(b) Betätigen des Prägestempels, so daß jedes äußere Bandelement geprägt wird.

8. Verfahren zum Herstellen eines Gitterelements (170) für eine Brennstoffanordnung (10) in einer Folgeschnittma schine (490), dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte umfaßt:

(a) gesteuertes Bewegen einer motorisierten Beförde rungsvorrichtung (620) entlang eines vorgegebenen Kreislaufs (630), der sich durch die Folgeschnittmaschine erstreckt, durch Betätigen eines vorprogrammierten Computers (650) zum Befördern einer Mehrzahl von inneren (210, 260) und einer Mehrzahl von äußeren (190a, 190b) Bandelementen entlang des Kreislaufs, wobei jedes innere und jedes äußere Bandelement mit der Beförderungsvorrichtung in Verbindung steht;
(b) sukzessives Befördern jedes inneren und jedes äuße ren Bandelements entlang des Kreislaufs in koaxiale Ausrich tung mit einem vorausgewählten, pneumatisch betätigbaren Ab lenkschaufel-Stanzstempel (670) durch gesteuertes Bewegen der Beförderungsvorrichtung;
(c) selektives, pneumatisches Betätigen des Ablenkschau fel-Stanzstempels durch Betrieb des Computers, so daß jedes innere und jedes äußere Bandelement gestanzt wird, um eine Mehrzahl von Ablenkschaufeln (380) daran zu formen;
(d) sukzessives Befördern jedes inneren und jedes äuße ren Bandelements entlang des Kreislaufs in koaxiale Ausrich tung mit einem vorausgewählten, pneumatisch betätigbaren Ab lenkschaufel-Ziehstempel durch gesteuertes Bewegen der Be förderungsvorrichtung;
(e) selektives, pneumatisches Betätigen des Ablenkschau fel-Ziehstempels durch Betätigung des Computers, so daß jede Ablenkschaufel in eine vorgegebene Krümmung gezogen wird, um eine Mehrzahl von Ablenkschaufeln in jedem inneren und jedem äußeren Bandelement zu formen, wenn der Ablenkschaufel-Zieh stempel betätigt wird;
(f) sukzessives Befördern jedes inneren und jedes äuße ren Bandelements entlang des Kreislaufs in Ausrichtung mit einem vorausgewählten, pneumatisch betätigbaren Feder-Zieh stempel durch gesteuertes Bewegen der Beförderungsvorrich tung;
(g) selektives, pneumatisches Betätigen des Feder-Zieh stempels durch Betätigung des Computers, um eine Mehrzahl von erhabenen Bereichen, die sich von jedem inneren und äu ßeren Bandelement erstrecken, zu ziehen, so daß die erhabe nen Bereiche eine Mehrzahl von Federelementen (350) in jedem inneren und äußeren Bandelement bilden, wenn der Feder-Zieh stempel betätigt wird;
(h) sukzessives Befördern eines vorausgewählten Paares der äußeren Bandelemente entlang des Kreislaufes in Ausrich tung mit einem vorausgewählten, pneumatisch betätigbaren Trieder-Ziehstempel (720) durch gesteuertes Bewegen der Be förderungsvorrichtung;
(i) selektives, pneumatisches Betätigen des Trieder- Ziehstempels durch Betätigung des Computers zum sukzessiven Ziehen jedes äußeren Bandelements, so daß jedes äußere Band element einen regelmäßigen triederförmigen, transversalen Querschnitt erhält;
(j) Verbinden des Paares triederförmiger, äußerer Bande lemente (190a, 190b) miteinander durch Betätigung eines La serschweißgeräts (740), so daß die triederförmigen, äußeren Bandelemente ein einheitliches äußeres Bandelement (180) bilden, das im transversalen Querschnitt ein regelmäßiges Sechseck bildet, wobei das äußere Bandelement eine Innenwand besitzt;
(k) Verbinden der inneren Bandelemente (210, 260) mit einander durch Aktivieren des Laserschweißgeräts, um eine Mehrzahl von sich schneidenden ersten und zweiten, inneren Bandelementen zu erzeugen, die eine Mehrzahl von rhombusför migen Stabzellen (310) und eine Mehrzahl von allgemein rhom busförmigen Fingerhutzellen (320) bilden, wobei die ersten und zweiten, inneren Bandelemente jeweils Endbereiche besit zen;
(1) Umgeben der Mehrzahl von ersten und zweiten, inneren Bandelemente mit dem äußeren Bandelement; und
(c) Verbinden der Endbereiche der ersten und zweiten, inneren Bandelemente (210, 260) mit der Innenseite des äuße ren Bandelements (180) durch Aktivierung des Laserschweißge räts.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem folgende Schritte umfaßt:

(a) sukzessives Befördern jedes inneren und jedes äuße ren Bandelements entlang des Kreislaufs in Ausrichtung mit einem vorausgewählten, pneumatisch betätigbaren Trimmstempel durch gesteuertes Bewegen der Beförderungsvorrichtung; und
(b) selektives, pneumatisches Betätigen des Trimmstem pels durch Betätigung des Computers, so daß jedes innere und jedes äußere Bandelement gestanzt wird, um jedes innere und äußere Bandelement zu trimmen.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem folgende Schritte umfaßt:

(a) sukzessives Befördern jedes äußeren Bandelements entlang des Kreislaufs in Ausrichtung mit einem vorausge wählten, pneumatisch betätigbaren Prägestempel durch gesteu ertes Bewegen der Beförderungsvorrichtung; und
(b) selektives, pneumatisches Betätigen des Prägestem pels durch Betätigung des Computers, so daß jedes äußere Bandelement gezogen wird, um jedes äußere Bandelement zu prägen.

11. Gitterelement (170) hergestellt durch das Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt:

(a) ein äußeres Bandelement (180) mit einem hexagonalen, transversalen Umfang;
(b) eine Mehrzahl von parallelen, ersten, inneren Bande lementen (210), die sich transversal innerhalb der äußeren Bandelemente erstrecken, wobei jedes der ersten, inneren Bandelemente Endbereiche besitzt, die an den äußeren Bande lementen befestigt sind;
(c) eine Mehrzahl von parallelen, zweiten, inneren Band elementen (260), die sich transversal innerhalb der äußeren Bandelemente erstrecken, wobei jedes der zweiten, inneren Bandelemente Endbereiche besitzt, die an den äußeren Bande lementen befestigt sind, wobei jedes der zweiten, inneren Bandelemente jedes der ersten, inneren Bandelemente unter einem vorgegebenen Winkel diesbezüglich schneidet, um eine Mehrzahl von rhombusförmigen Stabzellen (310) und eine Mehr zahl von allgemein rhombusförmigen Fingerhutzellen (320) zum Aufnehmen jeweils einer Mehrzahl von Brennstäben (20) und von Fingerhutröhren (110) zu bilden; und
(d) Ablenkvorrichtungen (380), die mit jeder Stabzelle verbunden sind und am äußeren Bandelement und an jedem er sten und zweiten, inneren Bandelement befestigt sind, um einen Komponente des Flüssigkeitsstroms auf die Brennstäbe abzulenken.

12. Gitterelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß es außerdem einen Mehrzahl von elastischen Federe lementen (350) umfaßt, die mit jedem Brennstab verbunden sind und von dem äußeren Bandelement und von jedem der er sten und zweiten, inneren Bandelemente geformt sind, wobei jedes der Federelemente in Verbindung mit seinem entspre chenden Brennstab steht, um den Brennstab zu halten.