DE69026664T2

DE69026664T2 - Seitlich einsetzbarer Abstandshalter

Info

Publication number: DE69026664T2
Application number: DE69026664T
Authority: DE
Inventors: Richard H Ewing; John F Patterson
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-09-01
Filing date: 1990-08-17
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2010-08-18
Also published as: EP0415205A1; FI904227A0; KR910007001A; EP0415205B1; US5084237A; DE69026664D1; JPH03179294A; JP2885912B2; ES2086337T3; KR100229366B1

Description

Diese Erfindung betrifft einen seitlich einsetzbaren Abstandshalter, der aufgrund seiner Konstruktion eine schnelle Reparatur abgebrannter Brennelementbündel zuläßt. Brennelementbündel für Kernreaktoren bestehen aus einer großen Anzahl langer paralleler Brennstabe. An jedem Ende des Bündeis befindet sich eine Gitterplatte, an der bei einigen Konstruktionen die Brennstäbe befestigt sind. Bei anderen Konstruktionen enden die Brennstäbe kurz vor den Gitterplatten, und die Gitterplatten sind so mit den Zugstangen verbunden, daß sie die Rahmenkonstruktion für das Bündel bilden. Zwischen den Gitterplatten befinden sich eine Reihe von Abstandshaltegittern, die aus "Eierkarton"-Streifen gebildet sind, die dazu dienen, die Brennstäbe auf Abstand zu halten und vor Schwingungen zu schützen. Gelegentlich kann an den Brennstäben an oder in der Nähe der Gitterplatten Reibkorrosion auftreten, so daß es wünschenswert ist, zusätzliche Abstandshaltegitter einzusetzen. In anderen Fällen können die Abstandshaltegitter bei ihrer Handhabung beschädigt werden, so daß ein Austausch erforderlich wird. Bei bisherigen Konstruktionen ist es notwendig, das Brennelementbündel im wesentlichen auszubauen, wenn neue Abstandshalter eingesetzt werden sollen. Dies ist natürlich ein schwieriges Verfahren, insbesondere deshalb, weil es gewöhnlich an Bündeln durchgeführt werden muß, die in dem Kernreaktor bestrahlt worden und damit radioaktiv geworden sind.

Stand der Technik

In der EP-A-0164510 sind rechenähnliche Greifer mit Rückhaltefingern beschrieben, die sich von derselben Seite eines Kernbrennelementbündels aus zwischen den Brennstäben einführen lassen, wobei diese Finger während des Ausbaus des Kernbrennelementbündels hydraulisch auseinandergedrückt werden.
Aus der US-A-3928126 ist ein Kernbrennelementbündel bekannt, bei dem Brennstäbe innerhalb eines Rohres eingeschlossen sind und ein Verriegelungskaxnm, der aus einem Kopf und mehreren Zähnen besteht, die durch eine Seite des Rohres verlaufen und in ringförmige Hinterschneidungsabschnitte in dem Bodenabschnitt der Brennstäbe eingreifen, Bewegungen der Brennstäbe verhindert.
In der FR-A-2517868 sind Antischwingungsmittel beschrieben, die eine Platte mit daran befindlichen Klammern umfassen, die an der Außenseite des Brennelementbündels in Brennstäbe eingreifen.
Aus der EP-A-0033074 ist eine Vorrichtung für die Reparatur von Brennelementbündeln bekannt, die zwei schwenkbare Kammelemente aufweist, die im Verhältnis zueinander um 90º versetzt angeordnet sind und in der eingeschwenkten Position ein Gitter bilden, durch deren Maschen die Brennstäbe eines Brennelementbündels nach dem Ausbau des oberen Gitterrostes des Brennelementbündels eine Führung bekommen.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Unsere Erfindung stellt einen Abstandshalter bereit, der in ein fertiges Brennelementbündel eingesetzt werden kann, ohne das Bündel ausbauen zu müssen. Er besteht aus zwei übereinanderliegenden "Kämmen". Jeder Kamm enthält einen Endstreifen, der in seiner Länge einer Seite des Brennelementbündels entspricht. Senkrecht zu diesem Endstreifen sind mehrere Gitterstreifen vorgesehen, die in den Brennstab eingreifen. Die Gitterstreifen sind so konstruiert, daß sie Federelemente besitzen, die sich gegen die Brennstäbe drücken. Wenn der Abstandshalter fertig montiert ist, weisen die übereinanderliegenden Kämme, abhängig von der Form des Bündels, im Verhältnis zueinander eine rechtwinklige oder auch eine andere Winkelanordnung auf. Gemeinsam bilden sie ein komplettes Abstandshaltegitter, das die Stäbe in ihrer Position hält. Die Kämme sind so konstruiert, daß sie sogar unter Wasser mittels Femhandhabung unter Einsatz von Werkzeugen mit langen Griffen in das Bündel eingesetzt werden können.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen ist FIG. 1 eine perspektivische, teilweise weggebrochen dargestellte Ansicht unseres in einem Siedewasserreaktorbündel eingesetzten Abstandshalters. FIG. 2 ist eine Teildraufsicht einer für einen Druckwasserreaktor geeigneten Ausführungsform unseres Abstandshalters. FIG. 3 ist eine Endansicht einer der Kämme des Bündels nach FIG. 2.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Wie aus FIG. 1 ersichtlich, enthält das Bündel eine untere Gitterplatte 2 und Brennstäbe 4. Es versteht sich, daß die Brennstäbe tatsächlich die gesamte Fläche der Gitterplatte einnehmen; aus Gründen der Zweckmäßigkeit sind jedoch nur wenige Stäbe dargestellt. Unser Abstandshalter enthält einen unteren Kamm 6 und einen oberen Kamm 8. Die beiden Kämme sind im wesentlichen identisch, so daß die Beschreibung im Zusammenhang mit dem unteren Kamm erfolgt. Der Kamm enthält einen einzelnen Endstreifen 10, der in seiner Länge der Breite des Bündels entspricht. Diese wird wiederum von der Breite der Gitterplatte 2 bestimmt. In rechtwinkliger Anordnung zu dem Endstreifen 10 sind mehrere Gitterstreifen 12 vorgesehen. In der dargestellten speziellen Ausführungsform sind diese Gitterstreifen doppelt ausgeführt und bestehen aus Federmaterial. Sie weisen außerdem geneigte Kanäle 14 auf, um Kühiwasserströme so leiten zu können, daß um die Brennstäbe eine Wirbelströmung entsteht. Diese geneigten Kanäle greifen in die Brennstäbe ein, und wenn dies geschieht, werden die Federstreifen zusammengedrückt und üben dadurch eine Federwirkung auf die Brennstäbe aus. Die entsprechenden Legenden verdeutlichen den Zustand der Streifen in ihren unbelasteten und belasteten Positionen. Die von dem Streifen 10 entfernten Enden der Streifen 12 sind frei angeordnet.
Brennelementbündel für Siedewasserreaktoren sind bekanntlich von einem Strömungskanal umgeben. Wir stellen eine Konsole 16 mit einer Ausstülpung 18 bereit, die in diesen Strömungskanal eingreift und die Kämme innerhalb des Bündels sichert. Wahlweise kann die Konsole 18 einen (nicht dargestellten) Haken enthalten, der unterhalb der Gitterplatte 2 verläuft und den Kamm gegen wasserdruckbedingte vertikale Bewegungen an den Brennstäben entlang sichert. Da die Streifen 12 mit einer Federwirkung in die Brennstäbe eingreifen, kommt diesem Ausführungsmerkmal keine wesentliche Bedeutung zu. Wie aus FIG. 1 ersichtlich, verlaufen die Gitterstreifen der Kämme 6 und 8 in dieser Ausführungsform rechtwinklig zueinander. Manchmal sind Brennelementbündel sechseckig ausgeführt, und dann verlaufen die Gitterstreifen in einem Winkel von 60º zueinander. Andere Winkel sind ebenfalls möglich, kommen aber gewöhnlich nicht zur Anwendung.
In FIG. 2 zeigen wir eine Teildraufsicht eines für den Einsatz in einem Druckwasserreaktor adaptierten Kammes. Die Konstruktion entspricht im wesentlichen der in FIG. 1 dargestellten Konstruktion und weist lediglich solche Abweichungen auf, wie sie aufgrund unterschiedlich konstruierter Bundel für den Einsatz in Druckwasserreaktoren gegenüber dem Einsatz in Siedewasserreaktoren erforderlich sind. Die Ausführung enthält einen Endstreifen 30 und Gitterstreifen 32, wobei die letztgenannten in FIG. 2 in ihrem unbelasteten Zustand dargestellt sind. Da Bündel in Druckwasserreaktoren normalerweise nicht die Strömungskanalcharakteristik von Siedewasserreaktoren aufweisen, ist es erforderlich, unterschiedliche Mittel bereitzustellen, um die Kämme innerhalb des Bündeis zu sichern. Zu diesem Zweck stellen wir die Federklammern 34, 34' bereit, die sich um die letzten Brennstäbe der Reihe erstrecken und so den Kamm gegen nach außen gerichtete Bewegungen sichern. FIG. 3 zeigt eine Endansicht dieses Kammes.
Obwohl wir zwei Ausführungsformen unserer Erfindung beschrieben haben, versteht es sich, daß mehrere Änderungen möglich sind. So können beispielsweise die Wasserkanäle 14 vertikal anstatt geneigt angeordnet werden, falls die Wirbelströmung des Wassers nicht erforderlich ist. Darüber hinaus können ersatzweise andere Federanordnungen vorgesehen werden. Die wesentlichen Ausführungsmerkmale bestehen darin, daß die Gitterstreifen nur an einem Ende an einem Endstreifen befestigt sind, um Kämme zu bilden, die ohne Ausbau in den Brennstab eingesetzt werden können, und daß die in verschiedenen Richtungen verlaufenden Gitterstreifen an unterschiedlichen übereinanderliegenden Kämmen angeordnet sind.

Claims

1. Abstandshalter zur Halterung der Brennstäbe eines Kernbrennelementbündels, wobei das Bündel aus mehreren parallelen länglichen Brennstäben (4) besteht, die so angeordnet sind, daß das Bündel von einem Polygon mit einer geraden Zahl von Seiten begrenzt ist, wobei die Stäbe so angeordnet sind, daß sie in mehreren Sätzen paralleler Reihen liegen und die Reihen eines jeden Satzes senkrecht zu einer der Seiten des Polygons verlaufen, wobei der Abstandshalter umfaßt:

eine Anzahl von Abstandshalterkämmen (6, 8), die mindestens der halben Anzahl der Seiten des Polygons entspricht, wobei die Abstandshalterkämme übereinanderliegend angeordnet sind und jeder der Abstandshalterkämme umfaßt:

einen einzelnen Basisstreifen (10) mit einer Länge, die derjenigen von einer der Seiten des Polygons entspricht, und mehrere Gitterstreifen (12), die in ihrer Anzahl den Zwischenräumen zwischen Reihen in einem der Sätze entsprechen, wobei mindestens eine Mehrzahl der Gitterstreifen eine ausreichende Länge aufweist, um sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Reihen zu erstrecken; wobei

die Gitterstreifen mit Federelementen ausgestattet sind, die so positioniert sind, daß sie in jeden der Stäbe eingreifen;

die Gitterstreifen an dem Basisstreifen gesichert sind und rechtwinklig dazu verlaufen; und

die Gitterstreifen unterschiedlicher Kämme mit solchen Winkelanordnungen zueinander positioniert sind, daß sie die Zwischenräume zwischen Reihen in unterschiedlichen Sätzen belegen.

2. Abstandshalter nach Anspruch 1, wobei die Gitterstreifen (12) mit Wasserkanälen (14) ausgestattet und die Kanäle so positioniert sind, daß sie mit Brennstäben in Kontakt stehen, wobei die Gitterstreifen und Kanäle so konstruiert und angeordnet sind, daß die Kanäle eine Federwirkung auf die Brennstäbe ausüben.

3. Abstandshalter nach Anspruch 1, wobei die Basisstreifen ein Mittel (16) zur Halterung der Kämme beinhalten, damit diese sich nicht von dem Bündel lösen.

4. Abstandshalter nach Anspruch 3, wobei das Abstandshaltegitter für den Einsatz in dem Brennelementbündel eines Siedewasserreaktors ausgelegt ist und das Mittel (16) zur Halterungssicherung eine Ausstülpung (18) umfaßt, die von der Ebene des Basisstreifens aus nach außen verläuft.

5. Abstandshalter nach Anspruch 3, wobei das Mittel zur Halterungssicherung Federmittel (34, 34') an den Enden des Basisstreifens umfaßt, die so geformt sind, daß sie sich teilweise um einen Brennstab erstrecken.

6. Abstandshalterkamm zur Verwendung bei der Bildung eines Abstandshalters in einem Kernbrennelementbündel, umfassend: einen Basisstreifen (10) - ausgenommen einen mit einem Kanal ausgestatteten Basisstreifen - mit einer Länge und einer Breite, bei dem die Breite wesentlich geringer als die Länge ist, und mehrere Gitterstreifen (12) mit Längen und Breiten, bei denen die Breiten wesentlich geringer als die Längen sind, wobei jeder der Gitterstreifen an einem Ende an dem Basisstreifen befestigt ist, die Breiten der Gitterstreifen parallel zu der Breite des Basisstreifens und die Längen der Gitterstreifen rechtwinklig zu der Länge des Basisstreifens verlaufen und die Gitterstreifen gleiche Abstände zueinander aufweisen und Federmittel tragen, die so positioniert sind, daß sie in Brennstäbe des Bündels eingreifen.

7. Brennelementbündel für Kernreaktoren, umfassend:

eine obere Endplatte und eine untere Endplatte (2);

mehrere lange schlanke Brennstäbe (4), die parallel zueinander angeordnet sind und sich zwischen den Endplatten erstrecken;

mehrere Abstandshaltegitter, die zwischen den Platten positioniert sind und im wesentlichen senkrecht zu den Brennstäben verlaufen, wobei die Abstandshaltegitter so ausgeführt sind, daß sie Zellen besitzen, durch die die Brennstäbe verlaufen; wobei

die Stäbe so angeordnet sind, daß das Bündel von einem Polygon mit einer geraden Zahl von Seiten begrenzt ist, wobei die Stäbe so angeordnet sind, daß sie in mehreren Sätzen von Reihen liegen und die Reihen eines jeden Satzes senkrecht zu einer anderen der Seiten des Polygons verlaufen;

mindestens eines der Abstandshaltegitter eine Anzahl von Abstandshalterkämmen umfaßt, die mindestens der halben Anzahl der Seiten des Polygons entspricht, die Abstandshalterkämme übereinanderliegend angeordnet sind und jeder der Abstandshalterkämme umfaßt:

einen einzelnen Basisstreifen (10) mit einer Länge, die im wesentlichen derjenigen von einer der Seiten des Polygons entspricht, und mehrere Gitterstreifen (12), die in ihrer Anzahl den Zwischenräumen zwischen Reihen in einem der Sätze entsprechen, wobei mindestens eine Mehrzahl der Gitterstreifen eine ausreichende Länge aufweist, um sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Reihen zu erstrecken; wobei

die Gitterstreifen Federelemente besitzen, die so positioniert sind, daß sie in jede der Reihen eingreifen;

die Gitterstreifen Federelemente besitzen, die so positioniert sind, daß sie in jeden der Stäbe eingreifen;

die Gitterstreifen an dem Basisstreifen gesichert sind und rechtwinklig dazu verlaufen;

die Gitterstreifen unterschiedlicher Kämme (6, 8) mit solchen Winkelanordnungen zueinander positioniert sind, daß sie die Zwischenräume zwischen Reihen in unterschiedlichen Sätzen belegen.

8. Brennelementbündel nach Anspruch 7, wobei die Gitterstreifen (12) mit Wasserkanälen (14) ausgestattet und die Kanäle so positioniert sind, daß sie mit Brennstäben (4) in Kontakt stehen, wobei die Gitterstreifen und Kanäle so konstruiert und angeordnet sind, daß die Kanäle eine Federwirkung auf die Brennstäbe ausüben.

9. Brennelementbündel nach Anspruch 7, wobei die Basisstreifen Mittel (16) zur Halterung der Kämme beinhalten, damit diese sich nicht von dem Bündel lösen.

10. Brennelementbündel nach Anspruch 9, wobei das Bündel für den Einsatz in einem Siedewasserreaktor ausgelegt ist und einen die Brennstäbe umgebenden äußeren Kanal beinhaltet und das Mittel (16) zur Halterungssicherung eine Ausstülpung (18) an dem Basisstreifen umfaßt, die mit dem äußeren Kanal in Kontakt steht.

11. Brennelementbündel nach Anspruch 9, wobei das Mittel zur Halterungssicherung Federmittel (34, 34') an den Enden des Basisstreifens umfaßt, die so geformt sind, daß sie sich teilweise um einen Brennstab erstrecken und diesen festhalten.