DE69104567T2 - Führungsrohreinsatz für Kernreaktor. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Verbesserungen in den oberen Einbauten eines Kernreaktors und betrifft speziell eine Führungsrohreinsatzbaugruppe zur Verwendung im Kernreaktor.
• Der Reaktorkern eines modernen Kernreaktors der zur Erzeugung elektrischer Energie eingesetzten Bauart weist grundsätzlich obere Einbauten auf, die über einem unteren Kerngefäß angeordnet sind. Das untere Kerngefäß beherbergt eine Anordnung von Brennelementen, die Wärme als Ergebnis einer gesteuerten Spaltreaktion erzeugen, die in den Uranoxydtabletten in ihren einzelnen Brennstäben stattfindet. Es wird ständig Wasser aus dem unteren Kerngefäß durch die oberen Einbauten und durch Auslaßstutzen in den Wänden eines oberen Kernbehälters herauszirkuliert, um die von den Brennelementen erzeugte Wärme zu Wärmetauschern zu transportieren, die letztlich diese Wärme in nutzbaren, nichtradioaktiven Dampf umwandeln.
• Das Ausmaß der in den Brennelementen stattfindenden Spaltreaktion wird mittels einer Steuerstabanordnung geregelt. Jede Steuerstabbaugruppe besteht aus einer Anordnung von Rohren aus rostfreiem Stahl die eine Neutronenabsorbersubstanz wie beispielsweise Silber, Indium oder Kadmium enthalten. Die Rohre aus rostfreiem Stahl (auf dem Fachgebiet als "Stäbe" bekannt) hängen an einem sternartigen Halter. Der sternartige Halter ist mit einer hin- und herbeweglichen Antriebsstange verbunden, um die Stäbe der Steuerstabbaugruppe tiefer in das jeweilige Brennelement einzufahren oder weiter aus diesem herauszuziehen, um so die Menge der erzeugten Wärme zu modulieren.
• Die oberen Einbauten umfassen ein oberes Kerngefäß, das tandemartige mit dem unteren Kerngefäß des Reaktors angeordnet ist. Die Deckwand des oberen Kerngefäßes wird von einer oberen Tragplatte gebildet. Der Umfangsrand dieser Tragplatte sitzt auf dem oberen Rand des oberen Kerngefäßes.
• Sowohl die Tragplatte wie auch die darunter liegende obere Kernplatte weisen eine Vielzahl von Öffnungen auf, sowohl um den aus den Brennelementen zu den Wärmetauschern austretenden heißen Druckwasserstrom zu leiten als auch um eine Steuerstabbaugruppe in das bzw. aus dem jeweiligen Brennelement durchzuführen. Zwischen den Öffnungen in der Tragplatte und der Kernplatte sind gesonderte Führungsrohre angeordnet, die miteinander und mit einem der Brennelemente im unteren Kerngefäß fluchten. Jedes Führungsrohr weist eine Mehrzahl von feststehenden Führungsplatten auf, die in vielfältiger bekannter Weise fest an den Führungsrohren angebracht sind. Der Zweck dieser Führungsrohre und Führungsplatten ist die Ausrichtung und Führung der verhältnismäßig langen und flexiblen Stäbe der Steuerstabbaugruppen in das jeweilige Brennelement. Zusätzlich sind gesonderte Tragsäulen zwischen der oberen Tragplatte und der darunter befindlichen oberen Kernplatte angeordnet, um die obere Kernplatte über den im unteren Kerngefäß befindlichen Brennelementen aufzuhängen und zu tragen. Solche oberen Einbauten sind im US-Patent US-A-4 173 513 mit dem Titel "Nuclear Control Rods" vom 6. November 1979 beschrieben.
• Um die Wartung der Bauteile im oberen Kerngefäß solcher bekannter Kernreaktoren zu erleichtern, mußten die Führungsrohre herausnehmbar sein. Dementsprechend hatte jedes Führungsrohr zwei gegenüberliegende Ösen an ihrem unteren Ende zur Aufnahme der oberen Enden von zwei gegenüberliegenden Führungszapfen, die beiderseits der Steuerstäbe aufnehmenden Öffnungen in der oberen Kernplatte montiert waren. Am oberen Ende jedes Führungsrohrs war ein Montageflansch vorgesehen. Dieser Flansch saß auf der Oberseite der Tragplatte auf, wenn das Führungsrohr vollständig durch die Tragplattenöffnung hindurchgeschoben war, so daß das Führungsrohr über der zugehörigen Öffnung in der oberen Kernplatte so aufgehängt war, daß die Führungszapfen in der oberen Kernplatte nur eine seitliche Abstützung für das Führungsrohr bildeten. Um Korrosionsprobleme minimal zu halten, waren die Führungszapfen bei diesen Konstruktionen aus Inconel 750 hergestellt, während die Tragplatte, die obere Kernplatte und andere Komponenten der Führungsrohre aus rostfreiem Stahl Nr. 304 hergestellt waren.
• Die Erfinder haben beobachtet, daß aus diesen Konstruktionen der oberen Einbauten eine Anzahl von Problemen herrührten. Beispielsweise haben die Unterschied im Wärmedehnungskoeffizienten zwischen dem Inconel, aus dem die Führungsrohre hergestellt waren, und dem rostfreien Stahl, aus welchem die obere Tragplatte und die obere Kernplatte hergestellt waren, Spannungen in den Führungszapfen erzeugt, die gelegentlich einen Bruch dieser Zapfen aufgrund von Spannungskorrosionsrissen verursachten. Ein solcher Zapfenbruch hat die sofortige negative Konsequenz, daß große Metallbruchstücke in den Druckwasserstrom gelangen, der durch die obere Kernplatte nach oben strömt. Solche Bruchstücke können natürlich Schäden in den Umwälzpumpen des Primärsystems verursachen. Des weiteren können nach Verlust eines oder mehrerer Führungszapfen die Strömungen, die durch den schnellströmenden Wasserstrom erzeugt werden (der typischerweise mit einer Geschwindigkeit von 6096 mm/s fließt) zur Folge haben, daß das Führungsrohr aus seine Fluchtung mit der zugehörigen Öffnung herauspendelt und möglicherweise an benachbarte Führungsrohre anstößt und diese beschädigt. Ein noch weiteres Problem bei diesen bekannten Führungsrohren rührt von der Tatsache her, daß sie nicht dafür ausgebildet sind, irgendwelche wesentliche Zulasten aufzunehmen. Deswegen müssen gesonderte Tragsäulen vorgesehen sein, um die obere Kernplatte über den Brennstäben aufzuhängen. Die Verwendung zweier verschiedener Arten von Säulen bzw. Rohren innerhalb des oberen Kerngefäßes kompliziert sowohl den Zusammenbau wie auch das Zerlegen dieses besonderen Teils des Reaktors, was wiederum den Zeitbedarf für die Routinewartung der oberen Reaktoreinbauten erheblich steigert.
• Zusätzlich zu dem oben gesagten macht das Vorhandensein der festen Führungsplatten die Wartung dieser Führungsrohre schwierig, wenn sie zur Wartung herausgenommen werden. Außerdem ist der Austausch einer oder mehrerer der Führungsplatten schwierig, weil jede einzeln innerhalb des Führungsrohrs befestigt ist. Des weiteren ist, weil jede der Führungsplatten einzeln mit dem Führungsrohr verbunden ist, die Verbindung zwischen den Führungsplatten und dem dünnen Führungsrohr aufgrund von Vibrationen in dem System, Materialunterschieden sowie der kontinuierlichen Wasserströmung um die Platten verschiedenen Beanspruchungen ausgesetzt.
• Demzufolge ist es das Hauptziel der Erfindung, eine Führungsplattenanordnung zu schaffen, die nicht mehr der Mehrheit der oben erwähnten spannungserzeugenden Erscheinungen ausgesetzt ist, während sie jedoch leicht aus den Führungsrohren der oberen Einbauten des Kernreaktors ausbaubar ist.
• Im Hinblick auf diese Aufgabe besteht die vorliegende Erfindung in einem Kernreaktor der Bauart mit einer oberen Tragplatte und einer oberen Kernplatte, die jeweils eine Mehrzahl von Öffnungen zum Durchführen von Steuerstabbaugruppen in und aus Brennelementen aufweisen, wobei die Öffnungen der oberen Tragplatte mit Bezug auf die Öffnungen der oberen Kernplatte ausgerichtet sind, weiter mit einer Führungsrohreinsatzbaugruppe, die einen länglichen Rohrkörper aufweist, der zwischen mindestens einer der ausgerichteten Öffnungen in der oberen Tragplatte und der oberen Kernplatte verläuft und eine Mehrzahl von Führungsplatten innerhalb des länglichen Rohrkörpers aufweist, von denen jede eine ebene Fläche hat, die im wesentlichen senkrecht zur Axialrichtung des Rohrkörpers verläuft, gekennzeichnet durch mindestens eine kombinierte Führungsrohr- und Tragsäule zur Verbindung der Mehrzahl von Führungsplatten derart, daß die Mehrzahl von Führungsplatten gleichzeitig aus dem länglichen Rohrkörper herausnehmbar ist.
• Mehr im einzelnen schafft die Erfindung eine Führungsrohreinsatzbaugruppe zum Aufnehmen und Führen einer Steuerstabbaugruppe durch zueinander fluchtend ausgerichtete Öffnungen in einer oberen Tragplatte und einer oberen Kernplatte eines Kernreaktors. Die Führungsrohreinsatzbaugruppe weist eine Mehrzal von Führungsplatten auf, wobei jede Führungsplatte eine Mehrzahl von Bohrungen hat und die einzelnen Bohrungen aller Führungsplatten axial miteinander fluchtend ausgerichtet sind, so daß eine Mehrzahl axialer Kanäle zum Hindurchführen der Stäbe der Steuerstabbaugruppe in die Brennelemente eines Kernreaktors und aus diesen gebildet sind. Eine Mehrzahl von Zugstreben verläuft zwischen der obersten Führungsplatte und der untersten Führungsplatte, und die Zugstreben sind konzentrisch von einer Mehrzahl von Abstandshülsen vorgegebener Länge umgeben, wobei die Abstandhülsen zwischen benachbarten Führungsplatten angeordnet sind, um die Führungsplatten mit vorgegebenem Abstand voneinander zu halten. Die Führungsrohreinsatzbaugruppe weist außerdem Muttern auf, die auf die beiden Enden der Zugstreben aufgeschraubt sind, um eine Druckkraft zwischen der untersten und der obersten Führungsplatte zu erzeugen, um die Führungsplatten in ihren vorgegebenen Positionen mit Bezug zueinander zu halten. Die Zugstreben halten daher den vorgegebenen Abstand zwischen jeder der Mehrzahl von Führungsplatten aufrecht und ermöglichen das gleichzeitige Herausnehmen dieser Mehrzahl von Führungsplatten aus einem Führungsrohr, das zwischen der oberen Kernplatte und der oberen Tragplatte innerhalb der oberen Einbauten eines Kernreaktors verläuft.
• Die Führungsrohreinsatzbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung ist im Führungsrohr eines Kernreaktors sowohl an der obersten wie auch an untersten Führungsplatte befestigt. Die oberste Führungsplatte hat einen größeren Durchmesser als die übrigen Führungsplatten, so daß der Umfang der obersten Führungsplatte auf der Oberseite der oberen Tragplatte aufsitzt und daran mittels einer Mehrzahl von mit gleichen Abständen angeordneten Schrauben befestigt ist. Die unterste Führungsplatte weist eine Mehrzahl von mir umfangsmäßigen Abständen axial verlaufenden Führungszapfenschlitzen auf, so daß, wenn die Führungsrohreinsatzbaugruppe vollständig in das Führungsrohr eingesetzt ist, die Führungszapfenschlitze mit einer entsprechenden Anzahl von Führungszapfen fluchten, die von der Innenwand des Führungsrohrs neben der oberen Kernplatte wegragen. Der Eingriff zwischen den Führungsschlitzen und den Führungszapfen hält den unteren Teil der Führungsrohrbaugruppe sowohl drehfest wie auch in Querrichtung mit Bezug auf das Führungsrohr festgelegt wenn die Führungsrohreinsatzbaugruppe vollständig in das Führungsrohr eingeführt ist.
• Die Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform besser verständlich, die lediglich beispielshalber in den anliegenden Zeichnungen gezeigt ist, in welchen zeigt:
• Figur 1 eine perspektivische aufgeschnittene Darstellung der Reaktorkernbauart, in welcher das Führungsrohr und die Führungsrohreinsatzbeugruppe nach der vorliegenden Erfindung leicht adaptiert werden können,
• Figur 2 einen Längsschnitt durch das untere Ende eines herkömmlichen Führungsrohrs mit fest angebrachten Führungsplatten,
• Figur 3 einen Längsschnitt durch das obere Ende eines herkömmlichen Führungsrohrs mit festangebrachten Führungsplatten;
• Figur 4A einen Längsschnitt durch das untere Ende einer kombinierten Führungsrohr- und Tragsäule, welche die Führungsrohreinsatzbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung verkörpert, wobei dargestellt ist, wie die Führungsrohreinsatzbaugruppe das Führungsrohr befestigt und wie das Führungsrohr an der oberen Kernplatte des Reaktors befestigt ist;
• Figur 4B einen Querschnitt die Führungsrohreinsatzbaugruppe in der in Figur 4A dargestellten kombinierten Führungsrohr- und Tragsäule längs der Linie 4B-4B; und
• Figur 5 einen Längs schnitt durch das obere Ende der kombinierten Führungsrohr- und Tragsäule, welche die Führungsrohreinsatzbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung verkörpert.
• Es wird nun auf Figur 1 Bezug genommen, wonach die Führungsrohreinsatzbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung insbesondere in einem Reaktorkern 1 einer Bauart Anwendung findet, die ein unteres Kerngefäß 3, das von einem thermischen Schild 5 umgeben ist, und ein oberes Kerngefäß 7 aufweist. In einem solchen Reaktorkern 1 weist das untere Kerngefäß 3 einen Boden und eine Deckwand auf, wobei der Boden aus einer unteren Kernplatte 10 besteht, die durch eine geschmiedete Kerntragplatte 11 abgestützt ist, und wobei die Deckwand aus einer oberen Kernplatte 12 gebildet ist. Innen an der Seitenwand des unteren Kerngefäßes 3 sind Leitplatten 13 angeordnet. Der Hauptzweck dieser Leitplatten 13 ist die Führung eines Teils der ankommenden Primärwasserströmung (nicht dargestellt) nach oben zur Kühlung des unteren Kerngefäßes. Der Rest der Strömung bewegt sich durch die obere Kernplatte 12 und von da aus zum oberen Kerngefäß 7 nach oben. Eine Vielzahl von Brennelementen 14 (von denen nur eines dargestellt ist) ist dem unteren Kerngefäß 3 zwischen der unteren Kernplatte 10 und der oberen Kernplatte 12 angeordnet. Im Betrieb strahlt der in den Brennstäben, welche diese Brennelemente 14 bilden, enthaltene Uranbrennstoff eine beträchtliche Wärmemenge ab, die von dem nach oben durch die untere Kernplatte 10 strömenden Wasser aufgenommen und zu einem Dampferzeuger (nicht dargestellt) transportiert wird, der diese Wärme in nichtradioaktiven Dampf umwandelt.
• Um das nach oben durch die geschmiedete Kerntragplatte 11 und in das obere Kerngefäß 7 strömende Wasser gleichförmig zu verteilen, haben sowohl die untere Kernplatte 10 wie auch die obere Kernplatte 12 eine gleichmäßige Anordnung von Strömungsöffnungen 16 bzw. 18a, 18b, die miteinander fluchtend angeordnet sind. Die unteren und oberen Enden der Brennelemente 14 sind über bwz. unter den Strömungsoffnungen 18b bzw. 16 positioniert, um das durch diese Öffnungen strömende Wasser zu erhitzen.
• Das Kerngefäß 7 hat einen Boden und eine Deckwand, die durch die obere Kernplatte 12 bzw. eine obere Tragplatte 22 gebildet sind. Ebenso wie die Kernplatten 10 und 12 weist auch die obere Tragplatte 22 Strömungsöffnungen 24 auf. Jede dieser Strömungsöffnungen 24 ist fluchtend mit einer der Strömungsöffnungen 18b der oberen Kernplatte 12 angeordnet. Zwischen jedem Paar fluchtender Öffnungen 22 und 18b ist ein Steuerstabführungsrohr 26 angeordnet. Der Zweck dieses Führungsrohrs 26 ist das Ausrichten und Führen einer Steuerstabbaugruppe 27 in eines der Brennelemente 14 bzw. aus diesem heraus. Das neutronenabsorbierende Material, welches die Stäbe der Steuerstabbaugruppe 27 bildet, hat die Fähigkeit, die Kettenreaktion des in dem Uranbrennstoff der Brennelemente 14 stattfindenden Spaltprozesses zu verlangsamen. Infolgedessen hängt die von den Brennelementen 14 erzeugte Wärmeausgangleistung von dem Ausmaß ab, in welchem die Steuerstabbaugruppen 27 eingefahren sind.
• Wie nachstehend besser verständlich wird, ist die obere Kernplatte 12 nicht mittels der Steuerstabführungsrohre 26 über den Brennelementen 14 aufgehängt; diese Funktion wird vielmehr von Tragsäulen 28 wahrgenommen (von denen nur eine dargestellt ist). Ebenso wie die zuvor beschriebenen Führungsrohre 26 haben auch die Tragsäulen 28 grundsätzlich eine Rohrform, wenngleich mit dickeren Wänden. Das untere offene Ende jeder dieser rohrförmigen Tragsäulen 28 fluchtet mit einer der Strömungsöffnungen 18a der oberen Kernplatte 12, während das obere offene Ende jedes dieser Bauteile 28 an einem geschlossenen Bereich der oberen Tragplatte 22 befestigt ist. Um die Wasserströmung aus den Strömungsöfnungen 18a, 18b der oberen Kernplatte 12 nach oben in das obere Kerngefäß 7 zu erleichtern, ist eine Vielzahl von Strömungsschlitzen 29 in die Wände der Tragsäulen 28 eingeschnitten, wie dargestellt. Die obere Kernplatte 12, die Tragplatte 22, die Steuerstabführungsrohre 26 und die Tragsäulen 28 sind aus rostfreiem Stahl Nr. 304 hergestellt.
• Es wird nun auf die Figuren 2 und 3 Bezug genommmen, wonach eine herkömmliches Steuerstabführungsrohr 26 grundsätzlich aus einem rohrförmigen Bauteil 30 mit einem oberen Ende 32 und einem unteren Ende 34 gebildet ist. Die Wände dieses rohrförmigen Bauteils 30 sind etwa 6,35 mm dick. Wie insbesondere aus Figur 2 hervorgeht, weist das untere Ende des rohrförmigen Bauteils 30 zwei Strömungsöffnungen 37a und 37b auf, um das durch die Strömungsöffnung 18b der oberen Kernplatte in das Innere des rohrförmigen Bauteils 30 nach oben strömende Wasser zu leiten. Gerade oberhalb dieser Strömungsöffnungen 37 a, 37b ist eine Reihe von Führungsplatten 39 angeordnet, die mit gleichförmigen Abständen entlang der Längsachse des Führungsrohrs 26 an der Führungsrohrwand befestigt sind. Jede der Führungsplatten 39 weist eine Mehrzahl von Stabdurchführungsöffnungen zur Aufnahme und Führung der einzelnen neutronenabsorbierenden Stäbe einer Steuerstabbaugruppe 27 auf. Das kreisrunde offene Ende des rohrförmigen Bauteils 30 wird mittels einer unteren Montagebaugruppe 43 fluchtend in der Strömungsöffnung 18b der oberen Kernplatte 12 gehalten. Diese Baugruppe 43 weist einen Ringflansch 45 auf, der außen um das untere Ende des rohrförmigen Bauteils 30 verläuft. Der Innenumfang des Ringflansches 45 bildet eine Wasserführungsöffnung 46 zur Aufnahme des Druckwasserstroms, der durch die Strömungsöffnung 18b in der oberen Kernplatte 12 hindurchtritt. Der äußere Rand des Flansches 45 weist zwei gegenüberliegende Führungszapfen 47a und 47b auf. Diese Zapfen 47a, 47b weisen jeweils einen mittigen Schlitz 48 auf, der den verjüngten Enden dieser Zapfen eine gewisse Elastizität verleiht. Die Zapfen 47a und 47b greifen jeweils federnd in zwei Bohrungen 49a und 49b, die an gegenüberliegenden Seiten der Strömungsöffnung 18b angeordnet sind. Die Zapfen 47a und 47b stützen das Führungsrohr 26 seitlich ab und verhindern dessen seitliche Bewegung oder Schwingung, während Druckwasser in das offene untere Ende eintritt und durch die Strömungsöffnungen 37a und 37b ausströmt. Die Zapfen 47a und 47b sind mittels Sicherungsmutterbaugruppen 51a und 51b an den Flansch 45 befestigt. Beim Stand der Technik sind sowohl die Zapfen 47a und 47b wie auch die Sicherungsmutterbaugruppen 51a und 51b aus Inconel 750 hergestellt.
• Wie insbesondere aus Figur 3 hervorgeht, ist das offene obere Ende des rohrförmigen Bauteils 30 des bekannten Führungsrohrs 26 am oberen Rand einer der Strömungsöffnungen 24 der oberen Tragplatte 22 mittels einer oberen Montagebaugruppe 54 befestigt. Ebenso wie die zuvor erörterte untere Montagebaugruppe 43 weist die obere Montagebaugruppe 54 einen Flansch 56 auf, der den oberen Rand des rohrförmigen Bauteils 30 des Führungsrohrs 26 umgiht. Dieser Flansch 56 ist seinerseits auch mit dem unteren Flansch 58 eines oberen Führungsrohrs 29.5 verbunden, und zwar mittels Schrauben 62a-62d, die in Gewindebohrungen 64a-64d eingeschraubt sind, die durch den Flansch 58 und den Flansch 56 hindurch und in die obere Tragplatte 22 hineinverlaufen. Die bekannte obere Montagehaugruppe 54 bewirkt also die hängende Befestigung des Führungsrohrs 26 in seiner Position über der oberen Kernplatte 12. Auf das rohrförmige Bauteil 30 dieser bekannten Führungsrohre 26 wird keine wesentliche Zugbelastung ausgeübt; der gesamte zum Tragen der oberen Kernplatte 12 über den Brennelementen 14 notwendige Zugkraft wird von den zuvor erörterten Tragsäulen 28 aufgenommen.
• Es wird nun auf die Figuren 4A und 4B Bezug genommen, in welchen die kombinierte Führungsrohr- und Tragsäule 70 dargestellt ist, an welche die vorliegende Erfindung leicht angepaßt werden kann. Die kombinierte Führungsrohr- und Tragsäule 70 weist ein rohrförmiges Bauteil 31 und eine Reihe von mit gleichförmigen Abständen angeordneten und miteinander verbundenen Führungsplatten 112 auf. Die Strömungsöffnungen 72 können eine Vielfalt von Konfigurationen haben, um Assymetrien in den vom Brennelement 14, welches das rohrförmige Bauteil 31 enthält, ausgeübten Strömungswiderstand zu kompensieren. Zusätzlich ist der Strömungsquerschnitt der Öffnungen 72 so dimensioniert, daß sichergestellt wird, daß diese Öffnungen keinen so schnellen Strahlaustritt der Wasserströmungen erzeugen, daß seitliche Strömungen im oberen Kerngefäß erzeugt werden, die Vibrationen und ein Scheuern der Steuerstabbaugruppen 27 in dem rohrförmigen Bauteil 31 hervorrufen könnten.
• Das untere Ende der kombinierten Führungsrohr- und Tragsäule 70, welche die Führungsrohreinsatzbaugruppe 110 der vorliegenden Erfindung aufnimmt, weist eine untere Montagebaugruppe 74 auf, die aus einem Flansch 76, der den unteren Rand des rohrförmigen Bauteils 31 und den Rand der Öffnung 77 umgibt, und vier Laschen 78a-78d aufweist, die mit gleichen Abständen von 90 Grad um den Flansch 76 herum angeordnet sind. Die Laschen 78a -78d weisen Gewindebohrungen 80a-80d auf, die mit Bezug auf eine Gruppe von vier orthogonal angeordneten Gewindebohrungen 82-82d ausrichtbar sind, die um den Rand Strömungsöffnung 18b in der oberen Kernplatte 12 angeordnet sind. An ihrem unteren Ende endet jede der Bohrungen 82a-82d in der Platte 12 in einer Ansenkung 84a-84d. Die untere Montagebaugruppe 74 wird mittels Schrauben 86a-86d mit Schäften zusammengehalten, die in die Bohrungen 80a-80d und 82a-82d eingeschraubt sind, wobei die Schraubenköpfe in den Ansenkungen 84a-84d aufgenommen werden, wie dargestellt. Anders als die Zapfen 47a und 47b, die bei der Montagehaugruppe 43 eines herkömmlichen Führungsrohrs verwendet werden, sind die Schrauben 86a-86d aus spannungsgehärtetem rostfreien Stahl Nr. 316 hergestellt, der sehr ähnlich dem rostfreien Stahl Nr. 304 ist, aus dem die obere Kernplatte 12 und das rohrförmige Bauteil 31 der Führungsrohr-Tragsäulen-Kombination 70 hergestellt sind, um Wärmespannungen und Brüche aufgrund von Spannungskorrosion-Rißbildung zu vermeiden.
• Die Führungsrohreinsatzbaugruppe 110 ist in Figur 4A besonders dargestellt. Diese Einsatzbaugruppe besteht aus einer Mehrzahl von Führungsplatten 112, die miteinander verbunden sind, um die einheitliche Führungsrohreinsatzbaugruppe 110 zu bilden. Die unterste Führungsplatte 114 ist am Boden einer durchgehenden Führungsplattensektion 116 angeordnet. Die Führungsplatte 114 weist vier mit umfangsmäßigen Abständen angeordnete Ausrichtestiftschlitze 118a- 118d auf, so daß, wenn die Führungsrohreinsatzbaugruppe 110 vollständig in das Führungsrohr 31 eingesetzt ist, die Ausrichtestiftschlitze 118a-118d mit einer entsprechenden Anzahl von Ausrichtestiften 120a-120d fluchten. Diese Ausrichtestifte verlaufen durch die Wand die Führungsrohrs 31 angrenzend an die oberen Kernplatte und halten den unteren Teil der Führungsrohrbaugruppe 110 sowohl drehfest wie auch in Querrichtung mit Bezug auf das Führungsrohr 31 festgelegt.
• Die unterste Führungsplatte 114 ist mit der zweituntersten Führungsplatte 112' über die durchgehende Führungsplattensektion 116 verbunden, die an den beiden Führungsplatten 114 und 112' in herkömmlicher Weise angeschweißt sein kann. Die verbleibenden mehreren Führungsplatten 112 sind mittels einer Mehrzahl von Zustangen 122 jeweils starr mit Bezug auf die zweitunterste Führungsplatte 112' befestigt. In der bevorzugten Ausführungsform sind vier solche Zustangen 122 vorgesehen, die mit gleichen Abständen von 90 Grad um den Umfang der Führungsplatte 112' und die übrigen Führungsplatten 112 angeordnet sind. Die Zugstangen haben vorzugsweise einen Durchmesser von 6,35 mm. Die Zugstangen sind von einer Mehrzahl von Positionierhilfen 124 konzentrisch umschlossen, welche die mehreren Führungsplatten 112 mit vorgegebenen axialen Abständen mit Bezug zueinander halten. Der jeweilige Abstand zwischen den Führungsplatten hängt von jeweiligen Anwendungsfall ab; jedoch sind der bevorzugten Ausführungsform 10 Platten mit Abständen von etwa 139 mm vorgesehen. Es ist klar, daß, weil die Führungsplatten vom Führungsrohr 31 getrennt sind, eine größere Anzahl von Führungsplatten, die dicker als herkömmliche Führungsplatten sind, in dem Führungsrohr 31 positioniert werden können, was zu einem verringerten axialen Abstand zwischen den mehreren Führungsplatten 112, 112' und 114 führt, was wiederum die Vibration der Stäbe verringert und die Standzeit sowohl der Zugstangen 122 wie auch des Führungsrohrs 31 gegenüber herkömmlichen Konstruktionen ohne Aufgabe der konstruktiven Integrität des Führungsrohrs steigert. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Führungsplatten 112' und 114 etwa 38,10 mm dick und durch die durchgehende Sektion 110 miteinander verbunden, und die Führungsplatten 112 sind vorzugsweise etwa 50.8 mm dick.
• Wie bei den herkömmlichen Führungsplatten weist jede der mehreren Führungsplatten 112,112' und 114 eine Mehrzahl von axial verlaufenden und gegenseitig ausgerichteten Bohrungen 126 auf, welche die Steuerstahhaugruppen (nicht dargestellt) zuverläßig führen. Zusätzlich zu den Bohrungen 126 haben die Ober- und Unterseiten der Führungsplatten Ansenkungen 127, welche die Zugstangenbohrungen 129 jeweils umgeben, um die Enden der Hülsen 124 aufzunehmen. Dies hält die Hülsen mit Bezug auf die Zugstangen 122 und die Führungsplatten 112, 112' und 114 stabil in ihrer Position. Die Hülsen 124 können außerdem in den Ansenkungen 127 eingeschweißt sein.
• Nunmehr wird auf Figur 5 Bezug genommen, wonach die Führungsrohr-Tragsäulen-Kombination 70, welche die Führungsrohreinsatzbaugruppe 110 nach der vorliegenden Erfindung verkörpert, außerdem eine obere Montagebaugruppe 90 aufweist. Diese Baugruppe 90 besteht aus einem Flansch 92, der die Außenwand des rohrförmigen Bauteils 31 an einer Axialposition gerade unterhalb der Unterseite der oberen Tragplatte 22 umgibt. Der Flansch 92 ist durch Umfangsschweißungen (nicht dargestellt) starr an der Wand des rohrförmigen Bauteils 31 befestigt. Der Flansch 92 weist vier Laschen 94a-94d (davon sind 94a und 94c dargestellt) mit gleichen Umfangsabständen von jeweils 90 Grad auf. Jede der Laschen 94a-94d weist eine Gewindebohrung 96a-96d auf, die mit einer Gewindebohrung 98a- 98d (davon sind 98a und 98c dargestellt) an der Unterseite der oberen Tragplatte 22 um das untere Ende der Strömungsöffnung 24 zur Deckung bringbar sind. Wiederum verlaufen Schrauben 100a-100d (davon sind 100a und 100c dargestellt) aus spannungsgehärtetem rostfreiem Stahl Nr. 316 durch die Gewindebohrungen 96a-96d und 98a-98d hindurch, um die Montagebaugruppe 90 zusammenzuhalten.
• Wie in Figur 5 sichtbar ist, verläuft die Führungsrohreinsatzbaugruppe 110 nach oben durch die obere Tragplatte 22 hindurch und endigt in Form einer oberen Führungsplatte 128. Die obere Führungsplatte 128 hat einen größeren Durchmesser als die Führungsplatten 112 und liegt auf der Oberseite der oberen Tragplatte 22 auf. Mit gleichen Abständen um den Umfang der oberen Führungsplatte 128 sind Gewindebohrungen 130a-130d (davon sind 130a und 130c dargestellt) zur Aufnahme von Gewindeschrauben 132a-132d (davon sind 132a und 132c dargestellt) angeordnet.
• Die Zugstangen 122 endigen an der oberen Führungsplatte 128, wobei Befestigungsmuttern 134a-134d (davon sind 134a und 134c dargestellt) in Ansenkungen 135a-135d (davon 135a und 135c dargestellt) in der Oberseite der oberen Führungsplatte 128 aufgenommen sind. Wiederum sind die mehreren Führungsplatten 112 wie auch die obere Führungsplatte 128 mittels der rohrförmigen Hülsen 124 in gegenseitigem Abstand voneinander gehalten, so daß die mehreren Führungsplatten 112,112' und 114 sowohl axial als auch radial feststehend zueinander gehalten werden.
• An der oberen Führungsplatte 128 ist eine verlängerte obere Führungsrohrbaugruppe 136 befestigt, die ihrerseits eine Mehrzahl von Führungsplatten aufweisen kann, die in der oben erörterten Weise miteinander verbunden sein können. Die obere Führungsrohrbaugruppe 136 ist mit Bezug auf die obere Führungsplatte 128 einfach mittels Stiften 138 ausgerichtet, die sicherstellen, daß die mehreren Bohrungen 126, die in den Führungsplatten innerhalb der oberen Führungsrohrbaugruppe gebildet sind, richtig mit Bezug auf die mehreren Bohrungen 126 in den Führungsplatten zwischen der oberen Tragplatte 22 und der oberen Kernplatte 12 ausgerichtet sind.
• Durch das Vorsehen der oben beschriebenen, leicht herausnehmbaren Führungsrohreinsatzbaugruppe 110 sind die eingangs einwähnten Beanspruchungen, die zur Beschädigung der Führungsplatten 112, der Zapfen 138 und der Führungsrohre herkömmlicher Anordnungen führen, minimiert, was zu einer beträchtlichen Verringerung der notwendigen Routinewartung bei der Reparatur der Führungsrohre 26 und der mehreren Führungsplatten 112,112'. 114 führt. Des weiteren können, falls es notwendig ist, eine oder mehrere der Führungsplatten 112 innerhalb des Führungsrohrs 26 zu reparieren, die mehreren Führungsplatten 112' 112', 114 gleichzeitig und leicht aus den Führungsrohren 26 herausgenommen werden. Dies führt zu einer wesentlichen Verringerung der Bestrahlung des Wartungspersonals durch verstrahlte Konstruktionen, und verringert auch die Gesamtkosten der Routinewartungsmaßnahmen und die Stillstandszeit des Systems. Zusätzlich ist die Führungsrohreinsatzhaugruppe 110 gemäß der vorliegenden Erfindung leicht an die herausnehmbaren Führungsrohr-Tragsäulen-Kombinationsbauteile 70 anzupassen. Diese Kombination verringert die Auswirkungen von auf das Führungsrohr 26 und die Führungsplatten 112 einwirkenden Beanspruchungen beträchtlich, was zu einer weiteren Verringerung der Bestrahlung des Wartungspersonals durch kontaminierte Konstruktionen und zu einer Verringerung der Gesamtwartungskosten führt.

Claims (12)

1. Führungsrohreinsatzbaugruppe (110) für einen Kernreaktor (1) der Bauart mit einer oberen Tragplatte (22) und einer oberen Kernplatte (12), die jeweils eine Mehrzahl von Öffnungen (18a, 18b, 24) zum Durchführen von Steuerstabbaugruppen (27) in und aus Brennelementen (14) aufweisen, wobei die Öffnungen (24) der oberen Tragplatte (22) mit den Öffnungen (18a, 18b) der oberen Kernplatte (12) fluchten, wobei weiter die Führungsrohreinsatzbaugruppe (110) einen länglichen Rohrkörper (31), der zwischen mindestens einer der in der oberen Tragplatte (22) und der oberen Kernplatte (12) gebildeten fluchtenden Öffnungen (24) verläuft, und eine Mehrzahl von innerhalb des länglichen Rohrkörpers angeordneten Führungsplatten (112, 112', 114, 128) aufweist, die jeweils eine etwa senkrecht zur Achse des Rohrkörpers (31) verlaufende ebene Oberfläche haben, gekennzeichnet durch mindestens eine Führungsrohr-Tragsäulen-Kombination (70), die zwischen der oberen Tragplatte (22) und der oberen Kernplatte (12) verläuft, um die Mehrzahl von Führungsplatten (112, 112', 114, 128') so miteinander zu verbinden, daß die Mehrzahl von Führungsplatten (112, 112', 114, 128) gleichzeitig aus dem länglichen Rohrkörper (31) herausnehmbar ist.

2. Baugruppe nach Anspruch 1, wobei jede der Führungsplatten (112, 112', 114, 128) eine Mehrzahl von Bohrungen (126) aufweist, wobei entsprechende Bohrungen (126) der jeweiligen Führungsplatten (112, 112', 114, 128) innerhalb des länglichen Rohrkörpers so axial fluchtend miteinander angeordnet sind, daß eine Mehrzahl axialer Kanäle durch den länglichen Rohrkörper (31) gebildet ist.

3. Baugruppe nach Anspruch 2, die außerdem mindestens jeweils eine in den Führungsplatten (112, 112', 128) gebildete Zugstangenbohrung (129) aufweist, wobei die Zugstangenhohrungen (129) axial miteinander fluchten, und wobei die Führungsrohr-Tragsäulen-Kombination (70) eine durch jede der betreffenden Zugstangenbohrungen (129) hindurchverlaufende Zugstange (122) aufweist.

4. Baugruppe nach Anspruch 3, wobei die Führungsrohr-Tragsäulen-Kombination (70) weiter durch eine Mehrzahl von Abstandshülsen (124) gekennzeichnet ist, die konzentrisch um die Zugstangen (122) positioniert sind, wobei jede der Abstandshülsen (124) ein erstes und ein zweites Ende aufweist, von denen eines an der Oberseite einer Führungsplatte (112' 112') und das andere an der Unterseite einer benachbarten Führungsplatte (112, 112', 128) anliegt.

5. Baugruppe nach Anspruch 4, wobei die Abstandshülsen (124) eine vorgegebene Länge haben, um die Führungsplatten (112, 112', 128) unter einem vorgegebenen Abstand zueinander zu halten.

6. Baugruppe nach Anspruch 5, weiter gekennzeichnet durch einen Ansenkungsabschnitt (135a bis 135b) in den Zugstangenbohrungen (129) sowohl an den Oberseiten als auch an den Unterseiten der Führungsplatten (112, 112'), wobei das erste und das zweite Ende einer jeweiligen Abstandshülse (124) in jeweils einer Ansenkung (127) aufgenommen wird.

7. Baugruppe nach Anspruch 6, weiter gekennzeichnet durch eine Sicherungsmutter (134a bis 134d), die an jedem Ende der Zugstange (122) hefestigt ist, um die Führungsplatten (112, 128) in einer vorgegebenen Position mit Bezug zueinander zu sichern.

8. Baugruppe nach Anspruch 7, wobei die Sicherungsmutter (134a bis 134d) einen Gewindeendteil der Zugstange (122) schraubend umgreift, und wobei die Sicherungsmutter (134a bis 134d) jeweils in der an der Oberseite der obersten Führungsplatte (128) gebildeten Ansenkung (135a bis 135d) bzw. in der an der Unterseite der untersten Führungsplatte (112') gebildeten Ansenkung (135a bis 135d) aufgenommen ist, um so eine axiale Druckkraft zu erzeugen, um die Mehrzahl der Führungsplatten (112, 112', 114, 128) in der genannten Position zu halten.

9. Baugruppe nach Anspruch 4, wobei jede der Führungsplatten (112, 112') vier Zugstangenbohrungen (129) aufweist, die mit gleichen Abständen entlang des Umfangs der Führungsplatten (112, 112') angeordnet sind, und wobei vier Zugstangen (129) zwischen der untersten Führungsplatte (112') und der obersten Führungsplatte (128) verlaufen.

10. Baugruppe nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch einen Stahilisator (118a bis 118d, 120a bis 120d) zum Stabilisieren der Mehrzahl von Führungsplatten in dem länglichen Rohrkörper.

11. Baugruppe nach Anspruch 10, wobei der Stahilisator (118a bis 118d, 120a bis 120d) mindestens eine axial verlaufende Nut (118a bis 118d), die im Umfang der untersten Führungsplatte (114) gebildet ist, und mindestene einen entsprechenden Ausrichtestift (120a bis 120d) aufweist, der durch den länglichen Rohrkörper (31) angrenzend an die obere Kernplatte (12) hindurchverläuft, wodurch der Ausrichtestift (120a bis 120d) in der Nut (118a bis 118d) aufgenommen wird, wenn die genannte Mehrzahl miteinander verbundener Führungsplatten (112, 112', 114, 128) vollständig in den länglichen Rohrkörper (31) eingesetzt ist.

12. Baugruppe nach Anspruch 11, weiter gekennzeichnet durch vier Ausrichtestifte (120a bis 120d), die mit gleichen Abständen um das längliche Rohrteil (31) herum angeordnet sind, und durch vier in der untersten Führungsplatte (114) axial verlaufende Nuten (118a bis 118d), die mit gleichen Abständen entlang des Umfangs der untersten Führungsplatte (114) angeordnet sind, wobei jede der Nuten (118a bis 118d) einem der vier Ausrichtestifte (120a bis 120d) zugeordnet ist.