DE69020123T2

DE69020123T2 - Kernbrennstabbündelabstandshalter mit ringfedererhöhter Flexibilität.

Info

Publication number: DE69020123T2
Application number: DE69020123T
Authority: DE
Inventors: Michael Vincent Curulla; Eric Bertil Johansson; Gerald Martin Latter
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 1995-11-02
Anticipated expiration: 2010-11-28
Also published as: EP0436116A2; NO905606D0; NO905606L; ES2074516T3; JPH03200093A; DE69020123D1; US5002726A; EP0609965A1; EP0436116B1; EP0436116A3

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Abstandshalter, der zum Positionieren von Brennstoffstäben und Wasserstäben in einer Kernbrennstoffanordnung verwendbar ist, und Federn dafür und insbesondere auf Federn, die den verkleinerten Raum in derartigen Abstandshaltern einnehmen.

Hintergrund der Erfindung

In einem bekannten Typ eines Leistungs-Kernreaktors, beispielsweise eines Siedewasserreaktors, ist Kernbrennstoff in langgestreckten Stäben vorgesehen. Der Kernbrennstoff hat typisch die Form von Uranoxyd- und/oder Plutoniumoxyd-Pellets, die in Zircaloy-Röhren eingeschlossen sind. Eine Anzahl derartiger Brennstoffstäbe sind in Gruppen zusammengefaßt in einem am Ende offenen rohrförmigen Strömungskanal. Der Strömungskanal mit den darin angeordneten Brennstoffstäben wird als eine "Brennstoffanordnung" oder "Bündel" bezeichnet. Mehrere Brennstoffanordnungen sind in dem Reaktorkern in einer Matrix herausnehmbar angeordnet. Der auf diese Weise gebildete Brennstoffkern ist für eine sich selbst unterhaltende Kettenreaktion geeignet. Der Kern ist in einem Fluid, wie beispielsweise leichtem Wasser, untergetaucht, das sowohl als ein Kühlmittel als auch ein Neutronen-Moderator dient.
Die Brennstoffstäbe in der Brennstoffanordnung werden zwischen oberen und unteren Ankerplatten gehaltert. Die Brennstoff stäbe sind typisch parallel seitlich nebeneinander in einer vertikal aufrecht stehenden Relation feldartig angeordnet. Das Fluid-Kühlmittel strömt über die Brennstoffstäbe in den Zwischenräumen zwischen den vertikalen und parallelen Brennstoffstäben. Um für eine richtige Kühlmittelströmung zu sorgen und die Integrität der Brennstoffstäbe zu bewahren, ist es wichtig, die Brennstoff stäbe in einer bevorzugten Abstandsrelation zu halten und sie daran zu hindern, sich während des Reaktorbetriebs zu biegen und zu schwingen.
Um die Abstands-Ausrichtung Ihrer Brennstoffstäbe beizubehalten, sind mehrere Brennstoffstab-Abstandshalter entlang der Länge der Brennstoffanordnung für diesen Zweck vorgesehen. Ein Abstandshaltertyp weist mehrere im allgemeinen zylindrische Endringelemente auf. Ein Beispiel von einem Abstandshalter, der in einer Brennstoffanordnung verwendbar ist, ist in dem US-Patent 4 508 679 gezeigt, das am 2. April 1989 für Matzner u.a. erteilt wurde.
Wie bei Matzner u.a. gezeigt ist, besteht ein Verfahren zum Positionieren eines Brennstoffstabes in den Endringelementen von einem Abstandshalter darin, ein Federteil zum Vorspannen des Brennstoffstabes gegen starre Anschläge in den Endringen vorzusehen. Die Feder, die in dem US-Patent 4 508 679 gezeigt ist, hat die Form von einer endlosen Schleif e mit einer im allgemeinen elliptischen Form. Die Federn sind in dem Volumen des Abstandshalterbereiches zwischen benachbarten Brennstoffstäben angeordnet.
Ein modernes Brennstoffbündeldesign enthält typisch Brennstoff stäbe, die in einem Brennstoffbündel mit quadratischem Querschnitt feldartig angeordnet sind. Die Felder waren ursprünglich in einer 7 x 7 Matrix. Dies ließ relativ große Räume zwischen den Brennstoffstäben übrig. Dementsprechend stellte das Problem der Anordnung von Federn zwischen dem Brennstoffstab, um die Stäbe in einer vertikalen aufrechten Relation zu halten, ein im allgemeinen einfaches mechanisches Designproblem war.
Leider enthalten moderne Brennsftoffstabdesigns viel dichtere Brennstoffstabfelder. Derartige Felder gingen von Brennstoffstab-Matrizen, die 8 x 8 Brennstoffstabfelder enthielten, auf 9 x 9 und 10 x 10 Brennstoffstabfelder. Dadurch ist das Zwischenvolumen (oder die Dicke) zwischen den Brennstoffstäben geschrumpft. Obwohl die gleiche Federwirkung erforderlich ist für den größten Teil von den Federn, die mit den Abstandshaltern zusammenwirken, um die Brennstoffstäbe in einer vertikal aufrechten Relation zu halten, ist der Raum, in dem eine derartige Federwirkung auftreten kann, drastisch verkleinert worden. Frühere Brennstoffanordnungen mit 8 x 8 Brennstoffstab-Matrizen sind min Abständen von Stab zu Stab (d.h. Abständen zwischen den äußeren Umfängen von benachbarten Stäben) von etwa 4 mm (0,160 Zoll) gebaut worden. Moderne Brennstoffbündel sind mit 9 x 9 Matrizen von Brennstoffstäben ausgelegt, die einen verkleinerten Abstand von Stab zu Stab von beispielsweise etwa 3 bis 3,5 mm (0,12 bis 0,14 Zoll) haben. Diese Verkleinerung in dem Brennstoffstab-Zwischenabstand hat strenge Einschränkungen auf das Federdesign gehabt.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Federn, obwohl sie zum Positionieren der Stäbe erforderlich sind, gewisse unerwünschte Wirkungen haben können. Diese unerwünschten Wirkungen enthalten die Absorption von Neutronen und die Störung der Kühlmittelzirkulation. Materialien, aus denen die Federn typisch gebildet sind, absorbieren das 20 bis 100fache der Anzahl von Neutronen, die durch das Abstandshaltermaterial absorbiert werden. Dementsprechend gibt es ein starkes Bestreben, ein Minimum an Federmaterial innerhalb des Brennstoffbündels zu haben.
EP-A-0 283 935 beschreibt eine Brennstoffanordnung mit in Paaren angeordneten Wasserstäben; US-A-4 6 686 079 beschreibt eine Brennstoffanordnung mit im allgemeinen U- förmigen Federn zum Positionieren von Wasserstäben; und EP- A- 0 330 013 beschreibt Reaktor-Kegelelemente mit doppelten U-förmigen Abschnitten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung schafft eine Ringfeder zur Halterung von Brennstoffstäben in einer Abstandsrelation in einem Brennstoffbündelabstandshalter, wobei der Abstandshalter erste und zweite übereinanderliegende Federhalterungselemente zum Haltern der Feder aufweist, wobei die Federhalterungselemente die Feder auf gegenüber liegenden Seiten zu und in Richtung auf einen Endring anordnet, um Brennstoffstäbe zu enthalten, wobei die Feder aus einer kontinuierlichen langgestreckten Schleife bzw. einem Ring aus Federmaterial gebildet ist, wobei die Feder im unbelasteten Zustand derart ausgebildet ist, daß der Ring ein oberes C-förmiges Ende in dem Ring bildet, um das erste Federhalterungselement von dem Abstandshalter zu umgeben und von diesem gehaltert zu sein, ein unteres C-förmiges Ende in dem Ring bildet, um ein zweites und darunterliegendes Abstandshalterelement zu umgeben und von diesem gehaltert zu werden, paarige Federschenkelteile auf jeder Seite des Ringes zum Schließen des Ringes zwischen den C-förmigen Enden, wobei das paarige Federschenkelteil an seiner Mitte einen konvexen und nach außen angeordneten, bogenförmigen Stabkonstaktabschnitt aufweist, wobei die Stabkontaktabschnitte auf jedem der paarigen Federschenkelteile mittig in den Federschenkelteilen zwischen den oberen und unteren C-förmigen Enden angeordnet sind, gekennzeichnet durch:
zwei nach innen angeordnete U-förmige Biegungen, die in jedem Federschenkel ausgebildet sind, wobei die U- förmigen Biegungen mit und auf jeder Seite des konvexen und nach außen angeordneten, bogenförmigen Stabkontaktabschnittes verbunden sind, wobei jede U-förmige Biegung sich unmittelbar neben dem konvexen und nach außen angeordneten, bogenförmigen Stabkontaktabschnitten an dem einen Ende befindete und an einem Federschenkel an jedem anderen Ende befestigt ist, wobei jeder einen Stab enthaltende Abschnitt und die U-förmige Biegung auf jeder Seite des Stabkontaktabschnittes in dem unbelasteten Zustand der Feder Versetzungen von paarigen Ebenen auf jeder Seite der Ringfeder bilden, wobei jede der paarigen Ebenen, die im wesentlichen durch den im wesentlichen geraden Abschnitt der paarigen Federschenkelteile gebildet ist und diesen einschließt, an den C-förmigen Enden beginnen und die paarigen Federschenkelteile einschließen und an dem Beginn der U-förmigen Teile Enden, wobei die Ebene über dem Stabkontaktabschnitt und den U-förmigen Biegungen auf jeder Seite des Stabkontaktabschnittes gebildet ist, so daß der Stabkontaktabschnitt auf der einen Seite der Ebene von der gegenüberliegenden Seite der Feder weg versetzt ist und die U-förmigen Biegungen auf jeder Seite des Stabkontaktabschnittes auf der anderen Seite der Ebene zu und in Richtung auf die Mitte der Ringfeder versetzt sind, wodurch die U-förmigen Biegungen im unbelasteten Zustand der Feder die effektive Länge der Feder vergrößern und die Biegebeanspruchungen zwischen den zwei konvexen und nach außen angeordneten Stabkontaktabschnitten und den C-förmigen Enden ausgleichen.
Ein Federsystem wird dadurch geschaffen, daß Brennstoffstäbe in dichten (9 x 9) Feldern Seite-an-Seite umklammert werden. Das Federsystem ist in die mehreren Abstandshalter inkorporiert, typisch 6, 7 oder 8, die an vertikal verteilten Intervallen zwischen den oberen und unteren Ankerplatten in einem Brennstoffbündel mit quadratischem Querschnitt angeordnet sind. Die beschriebenen Abstandshalter und Federn halten einen im wesentlichen gleichförmigen Abstand zwischen den vertikal aufrechten Brennstoffstäben und Wasserstäben aufrecht, die in dem Brennstoffbündel enthalten sind. Eine Ringfeder wird als die Hauptbrennstoffstab-Vorspanneinheit geschaffen. Wie im Stand der Technik umgibt die Ringfeder Teile des Abstandshalters und wird somit durch den Abstandshalter in einem im allgemeinen vertikal angeordneten langgestreckten Ring gehalten. Jede Ringfeder wirkt typisch auf ein Paar von Brennstoff stäben, wobei ein Stab auf jeder Seite der Feder ist. Jeder Brennstoffstab ist in seinem eigenen diskreten Endring an dem Abstandshalter eingeschlossen und durch Federkraft durch die Feder gegen paarige Vorsprünge vorgespannt. Jede Ringfeder weist obere und untere C-förmige Endabschnitte zur Halterung der Feder an dem Abstandshalter auf. Zwischen jedem der oberen und unteen C-förmigen Endabschnitte sind zwei Federschenkel ausgebildet. Die Federschenkel beginnen an den Enden von jedem "C" und erweitern sich mit einer graduellen umkehrenden Krümmung zu im wesentlichen geradlinigen Federschenkelabschnitten. Jeder Federschenkel weist in der Mitte des Schenkels einen konvexen und nach außen angeordneten, bogenförmigen Stabkontaktabschnitt auf für einen durch Federkraft vorgespannten Kontakt mit den Brennstoffstäben auf jeder Seite der Feder. Anders als beim Stand der Technik sind zwei nach innen angeordnete U-förmige Biegungen in jedem Federschenkel unmittelbar auf jeder Seite des nach außen angeordneten, bogenförmigen Stabkontaktabschnittes enthalten. Diese zwei U- förmigen Biegungen verlängern die effektive Länge des Federmaterials, über der die Federkräfte wirken können, und verteilen auf wirksame Weise die maximalen Biegekräfte auf das Federmaterial auf den bogenförmigen Stabkontaktabschnitt und die oberen und unteren C-förmigen Endabschnitte. Dadurch entsteht eine Feder, die für einen breiten Bereich von Auslenkungen sorgen kann, während sie in die schmalen Zwischenräume zwischen den im engen Abstand angeordneten und dichten Brennstoffstabfeldern, wie beispielsweise dem beschriebenen 9 x 9 Feld, eingeschlossen ist.
Das beschriebene 9 x 9 Matrix-Brennstoffbündel hat die sieben mittleren Gitterpositionen, die von zwei relativ großen und einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Wasserstäben eingenommen werden. Sieben zentrale Endringe sind entfernt, um Raum für die Wasserstäbe zu schaffen. Zwei Endringe neben den Wasserstäben sind nicht mit einem weiteren Endring paarweise geteilt, so daß die Feder in jedem dieser Endringe nur auf einen Brennstoffstab wirkt. Es ist ein spezielles Verfahren zum Anbringen dieser Federn erforderlich.
Es wird eine Wasserstab-Abstandsplatte beschrieben. Diese Platte hat zwei Funktionen. Erstens sorgt sie für die erforderliche Befestigung für die beschriebenen Ringfedern an den Stellen, wo die Feder nur auf einem Stab ruht. Zweitens bildet die Wasserstab-Abstandsplatte Anschläge für die Wasserstäbe.
Die Wasserstab-Abstandsplatte hat einen U-förmigen mittleren Bereich, um gegen die zwei Wasserstäbe an deren angrenzenden äußeren Oberflächen anzuliegen. Der eine untere Abschnitt des "U" drückt gegen den einen Wasserstab; der andere untere Abschnitt des "U" drückt gegen den anderen Wasserstab. Diese Kontaktabschnitte bilden Anschläge für die Wasserstäbe. Eine Feder, die auf einer getrennten Platte angebracht ist, spannt jeden Wasserstab in Richtung auf diese Anschläge vor.
Die Wasserstab-Abstandsplatte hat einen Flügel an jedem Ende des U-förmigen mittleren Bereiches. Jeder dieser Flügel ist so geformt, daß er Befestigungsmittel für die Federn bildet, die gegen nur einen Brennstoff stab drücken.
Wegen der Einfügung der Wasserstäbe muß wenigstens eine Feder mit einem Brennstoffstab auf nur einer Seite versehen sein. Diese Feder ist auf zweckmäßige Weise auf einer beschriebenen Verriegelung zwischen einem Ansatzstück, das von dem speziell konstruierten Brennstoffstab- Endring vorsteht, und einem passenden Ansatzstück auf dem einen "U"-förmigen Querschnitt aufweisenden Wasserstab-Abstandsteil angebracht. Dementsprechend wird die erforderliche Vorspannung gegen alle im Abstand angeordnete vertikale Brennstoffstäbe und Wasserstäbe in dem dichten 9 x 9 Matrix-Brennstoffbündel ausgeübt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist eine abgeschnittene, teilweise geschnittene Teilseitenansicht von einem Kernbrennstoffbündel;
Figur 2 ist eine Draufsicht auf einen bekannten Brennstoffstab-Abstandshalter;
Figur 3 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Abstandshalters gemäß Figur 2;
Figur 4 ist eine perspektivische Ansicht von einer Ringfeder, die in bekannten Abstandshaltern vorgesehen ist;
Figur 5 ist eine Ansicht von oben auf zwei benachbarte Endringe und eine dazwischen angeordnete Feder von bekannten Vorrichtungen;
Figur 6 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht der Endringe gemäß Figur 5;
Figur 7 ist eine Seitenansicht von einem Endring, der in bekannten Vorrichtungen vorgesehen ist;
Figur 8 ist eine Querschnittsansicht von einem Endring entlang der Linie 8-8 in Figur 7;
Figur 9 ist eine Ansicht von oben auf einen Abstandshalter gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 10 ist eine Ansicht von oben auf zwei benachbarte Endringe und die zugeordnete Feder gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 11 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Endringe und der Feder gemäß Figur 10;
Figur 12 ist eine Seitenansicht von einem Endring gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 13 ist eine Querschnittsansicht nach einem Schnitt entlang der Linie 13-13 in Figur 12;
Figur 14 ist eine Detailansicht von einer bekannten Feder, die auf einem Endringansatz angebracht ist;
Figur 15 zeigt die Feder gemäß der vorliegenden Erfindung, die auf den Endringohren angebracht ist;
Figur 16 zeigt den unteren rechten Quadranten von einer Feder gemäß der vorliegenden Erfindung und zeigt gewisse Kräfte darauf;
Figur 17 ist eine Teilansicht von oben auf den Abstandshalter gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 18 ist eine Detailansicht von oben auf einen nicht-paarigen Endring von einem Abstandshalter und der zugeordneten Halterungsplatte;
Figur 19 ist eine perspektivische Ansicht von einer Stützplatte, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendbar ist;
Figur 20 ist eine auseinandergezogene Teilansicht von zwei benachbarten Endringen und einer zugeordneten Feder; und
Figur 21 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 21-21 in Figur 11.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Die Feder- und Abstandshalteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist zur Verwendung in Verbindung mit einer Brennstoffanordnung vorgesehen, wie sie beispielsweise in Figur 1 gezeigt ist. Die Brennstoffanordnung 20 enthält mehrere Brennstoffelemente oder -stäbe, die zwischen einer oberen Ankerplatte 22 und einer unteren Ankerplatte 23 gehaltert sind. Die Brennstoffstäbe 21 führen durch mehrere Brennstoffstab-Abstandshalter 24a, 24b hindurch, die für eine Zwischenhalterung sorgen, um die langgestreckten Stäbe 21 in einer Abstandsrelation zu halten und sie vor seitlichen Schwingungen zu bewahren. In einem Ausführungsbeispiel sind sieben Abstandshalter longitudinal in gleichmäßigen Abständen entlang der Brennstoffanordnung angeordnet.
Typisch hat das Brennstoffbündel eine Länge in der Größenordnung von 3,30m (11 Fuß). Die Matrix von Brennstoffstäben und Wasserstäben ist in der Größenordnung von 12,5 cm x 12,5 cm (5 Zoll x 5 Zoll). Typisch und um die richtige Linearität zwischen den Brennstoffstäben, Wasserstäben und dem umgebenden Kanalstück beizubehalten, sind sieben in gleichen Abständen angeordnete Abstandshalter zwischen der unteren Ankerplatte am Unterteil und der oberen Ankerplatte am Oberteil angeordnet.
Jeder der Brennstoffstäbe 21 ist aus einem langgestreckten, rohrförmigen Auskleidungsmaterial gebildet, das spaltbaren Brennstoff und andere Materialien, wie beispielsweise brennbares Kerngift, inertes Material oder ähnliches enthält. Der Brennstoff und andere Materialien sind in dem Rohr durch obere und untere Endstopfen 26, 27 eingekapselt. Die unteren Endstopfen 27 sind in Kammern 29, die in der unteren Ankerplatte 23 ausgebildet sind, in Übereinstimmung angeordnet und positioniert. In ähnlicher Weise passen die oberen Endstopfen 26 in Kammern 31 in der oberen Ankerplatte 22.
Einige der Brennstoffstäbe 21 können mit Gewinde aufweisenden unteren und oberen Endstopfenverlängerungen 27', 28' versehen sein, um Halterungsmuttern 32 aufzunehmen. Diese Brennstoffstäbe sind als "Ankerstäbe" bekannt. Auf diese Weise werden die oberen und unteren Ankerplatten und Brennstoffstäbe zu einer einheitlichen Struktur geformt.
Typisch enthält die Brennstoffstabanordnung ein Kanalstück 33 mit einem im wesentlichen quadratischen Querschnitt, der so gemessen ist, daß er mit einer Gleitpassung über die oberen und unteren Ankerplatten 22 und 23 und die Abstandshalter 24 paßt, so daß das Kanalstück einfach ausgebaut und entfernt werden kann. Das Kanalstück 33 ist an einem Stab 36 auf der oberen Ankerplazte 22 durch einen Bolzen 37 befestigt, der durch ein Ansatzstück 34 hindurchführt. Die untere Ankerplatte 23 enthält ein Nasenstück 38, das die Brennstoffanordnung 20 in einem Sockel in einer Kernhalterungsplatte (nicht gezeigt) in dem Reaktordruckbehälter haltern kann. Das Ende des Nasenstückes ist mit Öffnungen 39 versehen, um das unter Druck stehende Kühlmittel zu empfangen, so daß es unter den Brennstoffstäben nach oben strömen kann.
Ein oder mehrere der Brennstoffstäbe 21 können durch ein Moderatorrohr oder ein Wasserstab 41 ersetzt sein, der Wasser, einen Neutronen-Moderator, enthält. Das Moderator-Rohr 41 kann mit Öffnungen versehen sein, wie es bei 42 und 43 gezeigt ist, und die oberen und unteren Endstopfen können mit Durchlässen 44, 46 versehen sein, um eine Strömung von Wassermoderator durch diese hindurch zu gestatten.
Ein Verständnis der vorliegenden Erfindung kann durch eine kurze Beschreibung der Abstandshalter- und Federeinrichtung von bekannten Vorrichtungen unterstützt werden. Ein bekannter Abstandshalter 24, wie er in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist, ist aus mehreren im wesentlichen zylindrischen Endringen 51 gebildet, die beispielsweise durch Schweißen an den oberen und unteren Rändern der aneinanderstoßenden Abschnitte von benachbarten Endringen miteinander verbunden sind. Jeder der Endringe 51 bildet einen Raum für einen Brennstoffstab 21 oder ein Moderatorrohr 41.
Vorzugsweise ist jeder der Endringe 51 aus einem kurzen Abschnitt von einem Rohr mit einem kreisförmigen Querschnitt gebildet. Ein Umfangsband 56 umgibt und haltert mehrere Endringe 51. Zwei Anschläge 62a, 62b sind in jedem Endring vorgesehen. Vorzugsweise sind die Anschläge 62a, 62b einstückig mit dem Endring 51 ausgebildet als seitlich benachbarte Paare von bogenförmigen Abschnitten der Endringwände nahe den oberen und unteren Rändern des endringes.
Vorzugsweise sind die Anschläge 62a, 62b seitlich orientiert, um den vom Abstandshalter vorstehenden Bereich und den Kühlmittel-Strömungswiderstand zu minimieren. Wie am besten aus Figur 3 zu ersehen ist, teilt jedes Paar von Endringen 51 eine kontinuierliche Ringf eder 70. Wie in Figur 4 gezeigt ist, enthält die kontinuierliche Ringfeder 70, die in bekannten Vorrichtungen verwendet ist, erste, zweite, dritte und vierte Schenkel 72a, 72b, 72c und 72d, die durch in der Mitte angeordnete Erhebungen oder konvexe, bogenförmige Federkontaktabschnitte 74a, 74b und am Ende angeordnete Bögen oder C-förmige Abschnitte 76a, 76b verbunden sind. Die Federn 70, wie sie in Figur 3 gezeigt sind, sind in ihrem im wesentlichen nicht beanspruchten oder nicht gebogenen Zustand. Die Federn in dem gebogenen oder beanspruchten Zustand sind in den Figuren 5 und 6 gezeigt.
In den bekannten Vorrichtungen, die in den Figuren 5 und 6 gezeigt sind, nehmen die Federn 70 einen Bereich zwischen zwei benachbarten Brennstoffstäben ein. In den bekannten Vorrichtungen betrug der Abstand 78 von Stab zu Stab etwa 4 mm (0,16 Zoll). Wie aus Figur 6 zu ersehen ist, berührte die bekannte Feder 70 die Brennstoffstäbe 82a, 82b an dem Erhebungsabschnitt 74a, 74b und lieferte eine Kraft, die die Tendenz hatte, die Brennstoffstäbe 82a, 82b gegen die Anschläge 62a, 62b von jedem Endring anzuordnen.
Jeder Endring 51 war mit einem C-förmigen Schlitz 84 versehen, der ein Ansatzstück 86 bldete. Bei der Montage wurde die Feder 70 in den Schffiitz 84 eingesetzt und über dem Ansatzstück 86 positioniert. Ein benachbarter Endring wurde in den ersten Endring eingepaßt, wobei der C- förmige Schlitz den zweiten Endring orientierte, wobei das Ansatzstück 86 in die entgegengesetzte Richtung von dem Ansatzstück des ersten Endringes zeigte. Die Ansatzstücke 86 der ersten und zweiten Endringe überlappten einander. Die Feder wurde dann zwischen den zwei Endringen eingeschlossen und bildete einen Ring um die überlappten Ansatzstücke 86 herum.
Eine Anzahl von Schwierigkeiten traten in Verbindung mit der bekannten Feder- und Abstandshalteranordnung auf, insbesondere wenn eine derartige Anordnung zur Verwendung in Verbindung mit einer Brennstoffanordnung vorgesehen war, die einen verkleinerten Stab-zu-Stab-Abstand aufweist. Die Feder, die in einer Feder- und Abstandshalteranordnung verwendet wird, muß die erforderliche Kraft, vorzugsweise etwa 1 Kg (2,5 Pfund), liefern, muß aber auch eine ausreichende Flexibilität haben, um eine Auslenkung über diejenige hinaus zu tolerieren, die normalerweise zum Positionieren des Brennstoffstabes erforderlich ist, ohne eine wesentliche permanente Deformation zu erfahren. Eine Auslenkung der Feder über diejenige hinaus, die normalerweise zum Positionieren des Brennstoffstabes erforderlich ist, kann beispielsweise während des Transports oder der Montage auftreten, insbesondere wenn der Brennstoffstab 83 während der Montage in einem schützenden Kunststoffmantel (nicht gezeigt) eingeschlossen wird. Wie in Figur 6 gezeigt ist, konnte die bekannte Ringfeder 70 nur eine begrenzte Strecke ausgelenkt werden, bevor die innere Oberfläche der Feder 70 gegen das Ansatzstück 86 des Endringes treffen würde. Diese Begrenzung legt enge Toleranzen auf die Konfiguration der Feder 70, insbesondere wenn ein kleinerer Stab-zu-Stab- Abstand 78, wie beispielsweise etwa 3 bis 3,5 mm (0,12 bis 0,14 Zoll), erwünscht ist.
Figur 9 zeigt einen Abstandshalter und zugeordnete Federn gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Federn 92a und 92b sind so angeordnet, daß eine einzige Feder 92a die Brennstoffstäbe belastet, die in zwei benachbarten Endringen 94a, 94b angeordnet sind. Die Gesamtlänge 95 (Figur 20) der Feder ist kleiner als die Länge 97 der Endringe 94a,
Figuren 10 und 11 zeigen einen Abschnitt von einem Abstandshalter und den zugeordneten Federn gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Feder 92a ist aus einem Metallband mit einer Breite 96 (Figur 20) und einer Dicke 98 (Figur 16) gebildet. Die Feder kann aus einer Anzahl von Materialien gebildet sind, die geeignete Festigkelts-, Korrosionsbeständigkeits- und Elastizitäts-Charakteristiken haben. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Feder aus einer Nickel-Legierung, wie beispielsweise Inconel\, gebildet, die von der Huntington Alloy Products Division, International Nickel Co., Inc., Huntington, W. VA., erhältlich ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Breite 96 etwa 2,5 bis 3,8 mm (etwa 0,1 bis etwa 0,15 Zoll), und die Dicke 98 beträgt etwa 0,25 bis 0,38 mm (etwa 0,01 bis 0,015 Zoll). Das Band wird zu einem kontinuierlichen Ring geformt, d.h. einer Form mit einem Querschnitt, der einem Ring topologisch äquivalent ist. Vorzugsweise hat die Feder wenigstens zwei Symmetrieebenen, eine longitudinale Mittelebene 102 und eine seitliche Mittelebene 104 (Figur 15). Somit hat die Feder vier kongruente Sektoren, wobei der untere rechte Sektor in Figur 16 gezeigt ist.
Die Längsausdehnung der Feder kann in der Weise betrachtet werden, daß sie sieben Abschnitte aufweist, wie es in Figur 15 gezeigt ist. Eine Erhebung oder ein bogenförmiger Stabkontaktabschnitt 106 ist in jedem Schenkel gebildet, zentriert zu der seitlichen bzw. lateralen Symmetrieebene 104 an dem Mittelabstand von jedem Schenkel. Auf jeder Seite des Bogenabschnittes 106 sind U-förmige Biegeabschnitte 108, 112 angeordnet, die in einer Richtung im allgemeinen in Richtung auf die longitudinale Mittelebene 102 verlaufen. Die oberen und unteren Schenkelabschnitte 114, 116 sind neben den Biegeabschnitten 108, 112 auf entsprechende Weise angeordnet. C-förmige Endabschnitte 118, 122 befinden sich neben den Schenkelabschnitte 114, 116.
Die U-förmigen Biegeabschnitte 108, 112 bilden die Abweichung von dem Stand der Technik, die das beschriebene Feder-Design möglich macht. Genauer gesagt, die U-förmigen Biegeabschnitte 108, 112 sind benachbart zu jedem der zwei bogenförmigen Stabkontaktabschnitte 106 gebildet. Vom Äußeren der Feder betrachtet sind die Biegeabschnitte 108, 112 konkav, d.h. sie verlaufen in Richtung auf das Innere der Ringfeder. Die Biegeabschnitte 108, 112 sind auf der Ring- Innenseite der Ebenen, die durch die benachbarten, im wesentlichen planaren oberen und unteren Schenkelabschnitte 114, 116 gebildet sind.
Diese zwei U-förmigen Biegeabschnitte 108, 112 in jedem der Federschenkel liefert jeweils zwei Funktionen für das verbesserte Feder-Design. Erstens sorgen sie für eine zusätzliche Federlänge, die die Flexibilität der Feder vergrößert.
Zweitens bewirken diese gleichen zwei U-förmigen Biegeabschnitte 108, 112, daß die maximale Biegebeanspruchung zwischen den eine hohe Beanspruchung aufweisenden Bereichen der Feder gleichmäßig verteilt wird.
Ein erster Bereich, wo die Biegebeanspruchung hoch ist, ist der konvexe und nach außen angeordnete bogenförmige Stabkontaktabschnitt 106 der Feder. Dieser Teil hat effektive maximale Druckkräfte, die auf die Außenseite des Federteils an dieser Verbindungsstelle wirken, und maximale Zugkräfte, die auf die Innenseite des Federteils wirken. Ein zweiter Bereich, wo die Biegebeanspruchung hoch ist (und entgegengesetzt angeordnet) ist in den oberen und unteren C-förmigen Teilen 118, 122. In diesen Teilen ist die Biegebeanspruchung entgegengesetzt mit maximalen Zugkräften auf der Außenseite und maximalen Zugkräften auf der Innenseite.
Es wird verständlich, daß das beschriebene Design den Vorteil hat, die Biegebeanspruchung in den entsprechenden zwei Bereichen auszugleichen. Dieser Ausgleich der Biegebeanspruchung sorgt für die maximale Federauslenkung.
Die Form der erfindungsgemäßen Feder gemäß Figur 15 besteht im Gegensatz zu derjenigen der bekannten Vorrichtungen gemäß Figur 14. Die Breite 124' des bekannten Designs war größer als die Endabschnittsbreite 124 des vorliegenden Designs. Das bekannte Design, das in Figur 14 gezeigt ist, enthielt keine U-förmigen Abschnitte 108, 112 neben dem Stabkontaktabschnitt, so daß die Feder mit dem bekannten Design einen Stabkontaktabschnitt 106' hatte, der sich unmittelbar neben den im wesentlichen planaren oberen und unteren Schenkelabschnitten 114', 116' befand. In dem bekannten Design, das in Figur 14 gezeigt ist, umschloß und nahm die Feder 92' eine doppelte Dicke der Ansatzstücke 126, 128 auf, die benachbart zu den Endringen gebildet waren, da diese in einer überlappenden Konfiguration angeordnet waren.
Im Gegensatz dazu muß gemäß der vorliegenden Erfindung nur eine einzige Ansatzdicke 132 durch eine Feder aufgenommen werden, da sich die Ansatzstücke in einer Stoßverbindung treffen, wie es nachfolgend näher beschrieben wird.
Weiterhin waren die Ansatzstücke 126, 128 des bekannten Designs, wie es in Figur 14 gezeigt ist, longitudinal zusammenhängend. In dem vorliegenden Design, das in Figur 15 gezeigt ist, befindet sich ein Raum zwischen dem oberen Ohr 132 und dem unteren Ohr 134, wie sie, wie es nachfolgend näher beschrieben wird, durch den mittleren Schenkel 178 (Figur 12) von einem E-förmigen Ausschnitt 158 gebildet werden, der die Aufnahme der U-förmigen Biegeabschnitte 108, 112 unterstützt, insbesondere in der gebogenen Position, wie sie in Figur 11 gezeigt ist.
Sowohl das bekannte Feder-Design, das in Figur 14 gezeigt ist, als auch das vorliegende Feder-Design, das in Figur 15 gezeigt ist, sind durch Kräte 136', 136 auf entsprechende Weise belastet, wobei die Federn 92', 92 mit den Brennstoff stäben in Kontakt sind. In dem bekannten Design, das in Figur 14 gezeigt ist, ist eine gewisse Flexibilität durch die bogenförmigen Vorsprünge in dem Stabkontaktabschnitt 106' und durch die Vorsprünge 138a, 138b, 138c, 138d und horizontale Abschnitte 142a, 142b der Endabschnitte 118', 122' vorgesehen. Bei der Feder gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in Figur 15 gezeigt ist, sorgen die Biegeabschnitte 108, 112 für eine erhöhte Flexibilität im Vergleich zur bekannten Feder.
Zusätzlich zum Erhöhen der Federflexibilität sorgen die Biegeabschnitte 108, 112 für eine wünschenswertere Beanspruchungsverteilung. In der Feder mit den bekannten Designs, wie sie in Figur 14 gezeigt ist, treten die größten beanspruchungen auf die Feder nahe dem Federkontaktabschnitt 106' und in der Mitte der Endabschnitte 142a, 142b auf. Eine Computer-Analyse endlicher Elemente von den bekannten Federdesigns gemäß Figur 14 zeigt, daß die Beanspruchung an dem Mittelabschnitt 106' größer ist als die Beanspruchung an den Enden 142a, 142b. Die Enden 142a, 142b haben eine größere lokale Flexibilität als der Mittelabschnitt 106'. Diese größere Flexibilität an den Enden verkleinert die Beanspruchung nahe den Enden 142a, 142b und vergrößert die relative Beanspruchung an dem Mittelabschnitt 106'. Das Hinzufügen der Biegungen 108, 112 nahe dem Mittelabschnitt 106 sorgt für eine größere lokale Flexibilität nahe dem Mittelabschnitt 106, die besser nahezu gleich der Flexibilität an den Endabschnitten 118, 122 sein würde. Dies wird gestützt durch die Resultate einer Computer-Modellanalyse der Feder 92.
Aufgrund der Symmetrie der Feder kann, wie vorstehend erwähnt ist, analysiert werden, indem ein Viertel der Feder betrachtet wird, wie es in Figur 16 gezeigt ist. Die Beanspruchungen an dem Mittelabschnitt 106 und an dem Endpunkt 144a sind proportional zu Biegemomenten. Ein Gleichgewicht von Biegemomenten kann ausgedrückt werden als:
M144a + M&sub1;&sub0;&sub6; = (F/2) x (L/2) (1)
wobei M144a das Biegemoment an dem Mittelpunkt 144a am unteren Ende ist, M&sub1;&sub0;&sub6; das Biegemoment an dem Mittelabschnitt 106 ist, F die Gesamtbelastung auf die Feder ist und L die Länge der Feder ist. Die in Gleichung (1) ausgedrückte Beziehung ist unabhängig von der Form der Feder zwischen dem Mittelpunkt 106 und dem Endpunkt 144a. Es ist wünschenswert, eine Feder zu schaffen, die gleiche Biegemomente und gleiche Beanspruchungen an diesen zwei Punkten 144a, 106 hat. Die Analyse endlicher Elemente bestätigt, daß Beanspruchungen am Mittelabschnitt 106 und am Endpunkt 144a nahezu gleich sind für die in den Figuren 15 und 16 gezeigte neue Feder. Demzufolge ist die Beanspruchungsverteilung der neuen Konfiguration wünschenswert er als die Beanspruchungsverteilung der alten Konfiguration, die in Figur 14 gezeigt ist.
Eine gleiche Beanspruchung ergibt eine effizientere Struktur. Es ist wünschenswert, eine maximale Auslenkung bei einer vorgeschriebenen Last zu erhalten; die lokale Ausnutzung des Materials begrenzt die Belastung. Zwei Beanspruchungen, die einander gleich sind, ergeben eine maximale Auslenkung bei der Streckgrenze des Materials.
Es wird deutlich, daß es aus praktischen Gründen nicht betrachtet werden kann, die Feder länger zu machen, weil dem die Einschränkungen der Abstandshalterhöhe entgegenstehen. Das hier beschriebene Design ergibt eine effektiv längere Gesamtlänge innerhalb der begrenzten Abstandshalterhöhe.
Die Feder gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit einem Abstandshalter (Figur 9) verwendet, der eine Anzahl von Endringen 94 aufweist (Figuren 10 -13). Der Abstandshalter kann aus einer Anzahl von Materialien gebildet sein, die einen geeignet kleinen Neutronenabsorptionsquerschnitt haben, vorzugsweise eine Zirkon-Legierung, wie beispielsweise Zircaloy-4. Der Abstandshalter in einem Ausführungsbeispiel ist quadratförmig mit einer Seitelänge von etwa 13,3 cm (etwa 5,25 Zoll), und die Endringe haben einen Außendurchmesser von etwa 16,2 mm (etwa 0,57 Zoll) mit einer Wanddicke von etwa 0,5 mm (etwa 0,02 Zoll).
Der Endring gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält zwei obere Anschläge 146, 148 und zwei untere Anschläge 152, 154, die sich nach innen in den Endring 94 erstrecken. Vorzugsweise sind die Anschläge 146, 148, 152, 154 dadurch gebildet, daß Abschnitte des Endringes eingeschnitten bzw. eingekerbt werden, um nach innen gebogene Strukturen zu erzeugen.
Wie am besten aus den Figuren 10 bis 13 zu ersehen ist, liegen die Brennstoff stäbe 155a, 155b gegen die Anschläge 146, 148, 152, 154 an, um die Brennstoffstäbe 155a, 155b in einer bevorzugten Position innerhalb des Endringes 94 anzuordnen, wie beispielsweise einer Position koaxial mit dem Endring. Die Kraft, um die Brennstoff stäbe 155a, 155b in Kontakt mit den Anschlägen 146, 148, 152, 154 zu halten, wird durch die Feder 92a geliefert.
Um für diese Kraft zu sorgen, ist die Feder 92 auf Ohren 132, 134 des Endringes 94 angebracht (siehe Fgur 12). Die Ohren 132, 134 sind durch einen E-förmigen Schlitz 158 gebildet, der in der Wand des Endringes 94 ausgebildet ist. Die oberen und unteren Schenkel 162, 164 des E-förmigen Schlitzes 158 sind in dem Endring 94 gezeigt.
Der mittlere Schenkel 178 des E-förmigen Schlitzes 158 dient dazu, die Ohren 132, 134 zu bilden. Jedes Ohr 132, 134 hat eine Randfläche 135, 135', eine Innenfläche 137, 137' und eine Außenfläche 139, 139' (Fig. 20).
Wie in den Figuren 10 und 13 zu sehen ist, ist das Ansatzstück 176 außen von dem Umfang des Endringes 136 gekrümmt. Wie in Figur 20 zu sehen ist, ist die Feder 92 an dem Endring 136 befestigt, indem die Feder über die oberen und unteren Ohren 132a, 134a von einem ersten der Endringe 94a geschoben ist.
Die Feder wird dadurch in ihrer Position auf den Ohren 132a, 134a gehalten, daß die entsprechenden Ohren 132b, 134b (Fig. 20) des nächst benachbarten Endringes 94b in einer Stoßverbindungsrelation mit dem Ansatzstück und Ohren 176a, 132a, 134a des ersten Endringes 94a, der in die Richtung entgegengesetzt zu derjenigen des Ansatzstücke gerichtet ist, und Ohren 176b, 132b, 134b des zweiten Endringes 94b angeordnet werden.
Die entsprechenden Ohren 132a, 132b und 134a, 134b auf den zwei Endringen 94a, 94b sind somit mit ihren Rändern 135, 135' neben, aber ohne irgendeinen überlappenden, d. h. ohne einen wesentlichen Kontakt mit, den inneren und/oder äußeren Oberflächen 137, 137', 139, 139' konfiguriert. Um für diesen Stoßverbindungskontakt zu sorgen, ist die Breite 179 des Ansatzstückes 176 kleiner als die Breite 179' des entsprechenden Ansatzstückes 86 (Figur 7) von bekannten Endringen.
Wie in Figur 10 zu sehen ist, sind die Ansatzstücke 176a, 176b in entgegengesetzten Richtungen gekrümmt (z.B. konkav bzw. konvex, wenn es von dem Inneren des ersten Endringes 94a betrachtet wird), was eine Tendenz zur Folge hat, die Feder 92 auf den Ansatzstücken 176a, 176b zu zentrieren. Die Endringe sind durch Schweißen in ihrer gezeigten Lage gehalten, vorzugsweise an den oberen und unteren Bereichen der Endringe, die in Kontakt sind. Ein Umfangsband 180 umgibt und haltert die mehreren Endringe (Fig. 9).
Der in Figur 9 gezeigte Abstandshalter hat einen Mittelbereich 181, wo die Endringe weggelassen sind. Dieser Raum wird für Moderator-Röhren verwendet. Figur 17 zeigt den Mittelbereich mit weiteren Einzelheiten. Wasserstäbe W1 und W2 nehmen den Mittelbereich ein. Mit der Abstandshalter-Konfiguration gemäß Figur 9 gibt es eine gerade Anzahl von Endringen; 72 Endringe. Es ist jedoch nicht möglich, Paare mit allen diesen Endringen zu bilden. Figur 17 zeigt zwei Endringe 94c und 94d, die nicht in Paaren mit anderen Endringen angeordnet sind.
Wie in den Figuren 10 und 11 gezeigt ist, belastet die Feder zwei benachbarte Brennstoffstäbe. Wenn ein Stab fehlt, liefert die Feder nicht mehr die erforderliche Belastung auf den verbleibenden Brennstoffstab.
Um die richtige Federkraft für die nichtpaarig angeordneten Endringe 94c, 94d zu liefern, sind Begrenzungen für die entsprechenden Federn 92c, 92d vorgesehen. Wie in Figur 17 gezeigt ist, sind Abstandshalter-Halterungsplatten 184a, 184b an dem Abstandshalter in dem Bereich von jedem nicht-paarigen Endring 94c, 94d befestigt. Wie am besten in Figur 19 zu sehen ist, ist die Platte 184 mit einem mittleren U-förmigen Teil 190 versehen. Dieses Teil bilde- zwei Schultern 191, 192. Wie in Figur 17 zu sehen ist, drücken die Teile 191 und 192 gegen die entsprechenden Wasserstäbe W1 und W2 in dem mittleren Abschnitt des Brennstoffbündels. Da einer dieser U-förmigen Teile auf das Wasserstabpaar in gleicher Weise und von entgegengesetzten Seiten drückt, sind die zwei Wasserstäbe W1 und W2 auf wirksame Weise auseinandergedrückt.
Diesem Auseinanderdrücken der Wasserstäbe wird entgegengewirkt. Genauer gesagt, wird ihm durch Federn 195 am Wasserstab W1 und eine Feder 196 am Wasserstab W2 entgegengewirkt. Es erfolgt eine Positionierung des Wasserstabes durch den Abstandshalter, die genau analog zu derjenigen der Brennstoff stäbe ist.
Es ist ersichtlich, daß das U-förmige Teil 184 mit Flügelteilen 197, 198 versehen ist. Diese entsprechenden Flügelteile bilden die Befestigungspunkte an Endringen neben den entsprechenden Wasserstäben.
Es ist verständlich, daß mit der Anordnung der Wasserstäbe W1 und W2 einigen der entsprechenden Brennstoffstäbe der normale ausgleichende Brennstoffstab auf der gegenüberliegenden Seite der beschriebenen Feder fehlt. Deshalb ist die Platte 184 mit Ohren 134', 136' zum Haltern der Federn 194 und 196 in einer Weise vorgesehen, die den Ohren 132, 134 in einem normalen Endring ähnlich ist. Der Bereich zwischen den Ohren 132', 134' wird durch einen Stützansatz 186 aufgenommen. Das Ansatzstück 136 ist nach außen gebogen, um mit dem Äußeren eines Stabkontaktabschnittes 106 der Feder 92c in Kontakt zu kommen (Fig. 18). Der Stützansatz 186 ersetzt somit den fehlenden benachbarten Brennstoffstab und sorgt für eine Begrenzung auf die Feder 92c.
Im Lichte der vorstehenden Beschreibung wird eine Anzahl von Vorteilen der vorliegenden Erfindung deutlich. Die Feder kann in einem kleineren Raum vorgesehen sein, wie beispielsweise demjenigen, der mit einem Stab-zu-Stab-Abstand 78' (Fig. 10) von zwischen etwa 3 bis etwa 3,5 mm (etwa 0,12 und 0,14 Zoll) verfügbar ist, und trotzdem kann sie die erforderliche Kraft zur Brennstoffstabbelastung erzeugen, vorzugsweise etwa 1 Kg (etwa 2,3 Pfund). Die erfindungsgemäße Feder ist flexibler als bekannte Federn und hat eine vorteilhaftere Verteilung von Beanspruchungen, wobei die Beanspruchung am Mittelabschnitt etwa gleich der Endbeanspruchung ist. Das Feder- und Abstandshalter-Design sorgt für eine wünschenswerte Kühlmittelströmung nahe dem Stab. Die Feder- und Abstandshalter-Anordnung sorgt für eine einfache Konstruktion. Die Feder ist anpaßbar für eine Verwendung mit nicht in Paaren angeordneten Endringen, indem eine Platte mit einem Stützansatz vorgesehen ist.
Für den Fachmann gibt es eine Anzahl von Abänderungen und Modifikationen der vorliegenden Erfindung. Die Feder und/oder der Abstandshalter kann aus anderen Materialien als den hier erörterten hergestellt sein. Die allgemeine Konfiguration der Feder und der Feder- und Abstandshalter-Anordnung kann in Verbindung mit Abstandshaltern verwendet werden, die mehr oder weniger Brennstoffstabpositionen als die hier gezeigten haben. Verschiedene Aspekte des hier beschriebenen Designs können unabhängig von anderen Aspekten verwendet werden, beispielsweise kann eine Feder mit Biegeabschnitten versehen sein, aber ohne die Stoß verbindungskonfiguration der Endringansätze.

Claims

1. Ringfeder (70) zur Halterung von Brennstoffstäben (21) in einer Abstandsrelation in einem Brennstoffbündelabstandshalter (24), wobei der Abstandshalter (24) erste und zweite übereinander liegende Federhalterungselemente (132, 134) zum Haltern der Feder (70) aufweist, wobei die Federhalterungselemente (132, 134) die Feder auf gegenüberliegenden Seiten zu und in Richtung auf einen Endring (94) anordnet, um Brennstoffstäbe (21) zu enthalten, wobei die Feder aus einer kontinuierlichen langgestreckten Schleife bzw. einem Ring aus Federmaterial gebildet ist, wobei die Feder im unbelasteten Zustand derart ausgebildet ist, daß der Ring ein oberes C-förmiges Ende (118) in dem Ring bildet, um das erste Federhalterungselement (132) von dem Abstandshalter zu umgeben und von diesem gehaltert zu sein, ein unteres C-förmiges Ende (122) in dem Ring blldet, um ein zweites und darunterliegendes Abstandselement (134) zu umgeben und von diesem gehaltert zu werden, paarige Federschenkelteile (114, 116) auf jeder Seite des Ringes zum Schließen des Ringes zwischen den C-förmigen Enden, wobei das paarige Federschenkelteil an seiner Mitte einen konvexen und nach außen angeordneten, bogenförmigen Stabkontaktabschnitt (106) aufweist, wobei die Stabkontaktabschnitte (106) auf jedem der paarigen Federschenkelteile mittig in den Federschenkelteilen zwischen den oberen und unteren C-förmigen Enden angeordnet sind,

gekennzeichnet durch:

zwei nach innen angeordnete U-förmige Biegungen (108, 112), die in jedem Federschenkel ausgebildet sind, wobei die U-förmigen Biegungen mit und auf jeder Seite des konvexen und nach außen angeordneten, bogenförmigen Stabkontaktabschnittes (106) verbunden sind, wobei jede U-förmige Biegung sich unmittelbar neben dem konvexen und nach außen angeordneten, bogenförmigen Stabkontaktabschnitten (106) an dem einen Ende befindet und an einem Federschenkel (114, 116) an dem anderen Ende befestigt ist, wobei jeder einen Stab enthaltende Abschnitt und die U-förmige Biegung auf jeder Seite des Stabkontaktabschnittes in dem unbelasteten zustand der Feder Versetzungen von paarigen Ebenen auf jeder Seite der Ringfeder bildet, wobei jede der paarigen Ebenen im wesentlichen durch den im wesentlichen geraden Abschnitt der paarigen Federschenkelteile gebildet ist und diesen einschließt, die an den C-förmigen Enden beginnen und die paarigen Federschenkelteile einschließen und an dem Beginn der U-förmigen Teile enden, wobei die Ebene über dem Stabkontaktabschnitt und den U-förmigen Biegungen auf jeder Seite des Stabkontaktabschnittes gebildet.ist, so daß der Stabkontaktabschnitt auf der einen Seite der Ebene von der gegenüberliegenden Seite der Feder weg versetzt ist und die U-förmigen Biegungen auf jeder Seite des Stabkontaktabschnittes auf der anderen Seite der Ebene zu und in Richtung auf die Mitte der Ringfeder versetzt sind, wodurch die U-förmigen Biegungen im belasteten Zustand der Feder die effektive Länge der Feder vergrößern und Biegebeanspruchungen zwischen den zwei konvexen und nach außen angeordneten Stabkontaktabschnitten und den C-förmigen Enden ausgleichen.

2. Abstandshalteranordnung (24) zur Halterung einer Matrix von Brennstoffstäben (21) in einer Abstandsrelation zwischen oberen (22) und unteren (23) Ankerplatten, wobei die Abstandshalteranordnung enthält:

eine Matrix von seitlich nebeneinander angeordneten Endringen (94A, 948), wobei jeder Endring einer entsprechenden Matrixposition der Brennstoff stäbe entspricht, wobei die Endringe zum Umschließen der Brennstoff stäbe an dem Abstandshalter geformt sind,

wobei jeder Endring vier nach innen angeordnete Brennstoff stab-Kontaktpunkte (146, 152) bildet, wobei die Brennstoff stab-Kontaktpunkte an Brennstoff stäben anstoßen, die gegen die Punkte gedrückt werden,

Paare von Endringen obere und untere Federhalterungselemente (132, 134) zur Halterung der Feder zwischen den Endringen bilden,

wenigstens eine Ringfeder (70), um die Brennstoffstäbe, die in seitlich nebeneinander angeordneten Endringen angeordnet sind, in einer Abstandsrelation zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Ringfeder aufgebaut ist, wie es in Anspruch 1 beansprucht ist.

3. Abstandshalteranordnung nacn Anspruch 2, wobei sich die Feder an dem einen Federschenkelteil in einen ersten Endring erstreckt und an einem zweiten Federschenkelteil in einen zweiten Endring.

4. Abstandshalteranordnung nach Anspruch 2, wobei die Stäbe (21), die durch den Abstandshalter (24) getrennt sind, in einer 9 x 9 Matrix eingeschlossen sind.

5. Abstandshalteranordnung nach Anspruch 2, wobei ein erster Brennstoffstab-Endring (948) einen Brennstoffstab auf der einen Seite der Feder (70) enthält und ein zweiter Brennstoffstab-Endring (948) einen zweiten Brennstoffstab auf der gegenüberliegenden Seite der Feder enthält.