WO1994000849A1 - Kernreaktorbrennstabbündel mit verrastbarem sperrkörper - Google Patents

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WO1994000849A1
WO1994000849A1 PCT/DE1993/000533 DE9300533W WO9400849A1 WO 1994000849 A1 WO1994000849 A1 WO 1994000849A1 DE 9300533 W DE9300533 W DE 9300533W WO 9400849 A1 WO9400849 A1 WO 9400849A1
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WO
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fuel assembly
fuel
box
locking
locking body
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PCT/DE1993/000533
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French (fr)
Inventor
Peter Rau
Dieter Menges
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/334—Assembling, maintenance or repair of the bundles
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the invention relates to a nuclear reactor fuel element with an elongated fuel element box and a holding body located at an open end of this fuel element box, in the fuel element-containing fuel rods with a rod end loose and arranged in a fuel element box parallel to the longitudinal axis of this fuel element box and standing on a support body on the fuel element box against the action of a spring which is supported on the holding body and which is displaceable in the rod direction and which can be displaced in the fuel box in the longitudinal direction of the box and is secured against rotation about the longitudinal axis of the box by positive locking with the fuel box and on the outside of which a locking body rests, which in one by twisting the longitudinal axis of the elongated fuel assembly engaging position engages in a groove in a cross section of the fuel assembly on the inside of the elongated fuel assembly and is secured against rotation in this engagement position by a locking element.
  • Such a nuclear reactor fuel element is known from German published application 40 AI 350.
  • pins are provided as latching elements, which are attached to the holding body and, under the action of the springs which are supported on the holding body, snap into recesses in the blocking body when the latter has assumed its engaged position.
  • the springs supported on the holding body are helical springs, each of which sits on a rod end of the fuel rods, which loosely engages in the holding body.
  • the holding body does not only have to be in the assembly of the nuclear reactor fuel element, in which the locking body is finally rotated into its engagement position is, but also when disassembling the nuclear reactor fuel element, in which the blocking body is first rotated out of its engagement position, to be moved in the longitudinal direction of the box against the action of the coil springs on the rod ends of the fuel rods with the aid of a separate tool on these fuel rods.
  • this shifting may be impossible or lead to damage to the fuel rods if the length of at least individual fuel rods has increased too much after a certain service life of the nuclear reactor fuel element in a nuclear reactor and therefore the coil springs on the rod ends when the holding body is inserted into the Before the pins are disengaged, the fuel assembly box goes out of the blocking body onto a block and cannot be compressed any further.
  • Such blocking of individual helical springs can be avoided by sufficient clearance for these helical springs, but this would mean that the length of the nuclear reactor fuel element must be correspondingly large for a given rod length of the fuel rods.
  • the reactor pressure vessel with its internals must also be designed accordingly high, which would cause relatively high costs.
  • the object of the invention is to remedy this situation and to avoid damaging the fuel rods when the locking body is disengaged from its engaged position.
  • a nuclear reactor fuel element of the type mentioned at the outset is characterized according to the invention. shows that the latching member belongs to the following group of latching members.
  • Latching body which is guided against the action of a spring supported on the blocking body and is displaceable in the longitudinal direction of the fuel assembly box on the locking body and to which a locking notch or a locking hole, which is formed in the end edge of the fuel assembly box at its open end, is assigned Longitudinal direction of the fuel assembly box extends in the holding body.
  • latching elements of the latching gear group mentioned have latching bodies with springs which are not seated on rod ends of fuel rods, these fuel rods are also not subjected to any stress when the latching elements are actuated.
  • Figure 1 is divided into sections 1A and 1B and shows in longitudinal section an elongated nuclear reactor fuel element with a first embodiment for a blocking body.
  • FIG. 2 shows a cross section of the nuclear reactor fuel element according to the dash-dotted line II-II in FIG. 1.
  • Figures 3 and 4 show in longitudinal section according to the dash-dotted line III-III in Figure 4 and in a partially sectioned plan view according to the dash-dotted line IV-IV in Figure 3 a second embodiment for a locking body.
  • FIGS. 5 and 6 likewise show a third embodiment for a locking body in longitudinal section corresponding to the dash-dotted line V-V in FIG. 6 and in a partially sectioned top view corresponding to the dash-dotted line VI-VI in FIG.
  • Figure 7 shows part of a fourth embodiment of a locking body, which is shown at one point in longitudinal section.
  • the nuclear reactor fuel element according to FIG. 1 has an elongated fuel element box 2, the inside and outside cross section of which has the contour of a regular hexagon.
  • a fuel assembly 3 is screwed with screws 3a, which is an open tube at both ends and whose outer cross section is adapted at one end to the contour of the inner cross section of the fuel assembly 2.
  • the fuel assembly base 3 is fitted into the elongated fuel assembly box 2.
  • a nut 3b which consists of a harder material than the fuel assembly 3 and by which the respective screw 3a is clamped against the fuel assembly 3, which this screw 3a engages behind like a dovetail.
  • This support body 4 On the upper edge of the fuel assembly 3 located inside the elongated fuel assembly box 2, a flat plate as the support body 4 lies loosely.
  • This support body 4 has passage openings 5 for a coolant in a nuclear reactor, which are in the direction of the i.e. extend parallel to the longitudinal axis 6 of the elongated fuel assembly box 2.
  • fuel rods 7 are arranged which are filled with nuclear fuel and parallel to the longitudinal axis 6 of the elongated fuel assembly 2 and which have one end on the support body 4. With their other end, these fuel rods 7 engage in bushings 8 of a plate-like holding body 9, which is loosely arranged within the elongated fuel assembly box 2 at right angles to the longitudinal axis 6 of this fuel assembly box 2.
  • the plate-like holding body 9 also has passage openings 10 for the coolant in a nuclear reactor, which likewise extend in the direction of the longitudinal axis 6 of the elongated fuel assembly box 2.
  • the plate-like holding body 9 which is arranged at the open upper end of the elongated fuel assembly box 2, has the contour of a regular hexagon, which is adapted to the contour of the inner cross section of the elongated fuel assembly box 2, which is also a regular hexagon. In this way, the plate-like holding body 9 can be displaced in the longitudinal direction of the elongated fuel assembly 2, but is secured against rotation about the longitudinal axis 6 of the fuel assembly 2 by positive locking with this elongated fuel assembly 2.
  • a blocking body 12 is inserted into the open upper end of the elongated fuel assembly box 2.
  • this blocking body 12 has a cross section within the elongated fuel assembly box 2 with the outer contour of a regular hexagon, which is adapted to the inner cross section of the elongated fuel assembly box 2, which also has the contour of a regular hexagon, the outer circumferential surface of the locking body
  • 12 is rounded off at the corners of this regular hexagon to form a partial outer surface 14 which is cylindrical with respect to the center of this regular hexagon.
  • a projecting ring sector 15 with respect to the longitudinal axis 6 of the elongated fuel assembly 2 is formed at each corner of the regular hexagon, with which the blocking body 12 engages in a groove 16 on the inside of the elongated fuel assembly 2.
  • a groove 16 extends on both sides of the center of each side of the regular hexagon, which forms the contour of the inner cross section of the elongated fuel assembly box 2.
  • This groove 16 is located in a cross section of the fuel assembly box 2 and is in the present case formed by a corresponding slot in the U circumferential direction in the fuel assembly 2, in which the ring sector 15 engages behind the fuel assembly 2 like a dovetail.
  • a thin-walled ring 17 which can be displaced in the elongated fuel assembly 2 in the direction of its longitudinal axis 6 and which has an outer cross section adapted to the internal cross section of the elongated fuel assembly 2, also with the contour of a regular hexagon and in this way is also secured by positive engagement with the fuel assembly 2 against rotation about the longitudinal axis 6 of the elongated fuel assembly 2.
  • This ring 17 is supported on the blocking body 12 in a plane perpendicular to the longitudinal axis 6 of the fuel assembly 2 and thus prestresses the coil springs 11 on the rod ends of the fuel rods 7 under pressure.
  • cylindrical locking bodies 18 are each guided in radial bores 12a so as to be displaceable in the radial direction of the fuel assembly box 2.
  • This helical spring 19 presses the annular bead 18a against a retaining ring 18b screwed into the radial bore 12a on the outer circumferential surface of the blocking body 12, so that the latching body 18 loosely through the ring 18b into a latching bore 20 adapted to the outer cross section of the latching body 18 upheld, the 'processing in radial Rich in the wall of the Brennele- ment box 2 is arranged. In this way, the locking body 12 cannot be rotated about the longitudinal axis 6 of the fuel assembly 2, so that the engagement of the projecting ring sectors 15 in the grooves 16 formed by slots in the U direction is secured.
  • the locking body 12 according to FIGS. 3 and 4 differs from the locking body 12 according to FIGS. 1 and 2 in that the locking body 18 in the direction the dh are guided parallel to the longitudinal axis 6 in the locking body 12.
  • Each locking body 18 engages in the fuel assembly 2 in a locking groove 21 which is open at the open upper end of the fuel assembly 2 and which is formed from the wall of the fuel assembly 2 on the inside thereof in the longitudinal direction of the fuel assembly 2.
  • Such a locking groove 21 is located in a corner of the regular hexagon, which represents the contour of the inner cross section of the fuel assembly box 2.
  • each latching body 18 With a separate tool inserted into the locking body 12, each latching body 18 can be supported in the direction of the longitudinal axis 6 against the action of the ones supported on it. the coil spring 19 are pulled out of the fuel assembly 2, so that the projecting ring sectors 15 which can be seen in FIG. 1 can be unscrewed from the grooves 16 formed by slots in the circumferential direction by rotating the locking member 12 about the longitudinal axis 6.
  • the coil spring 19 is seated on a pin 19a, on which it is supported with the formation of a spring strut.
  • This pin 19a is displaceable parallel to the longitudinal axis 6 of the elongated fuel assembly 2 in the blocking body 12 and has a radial passage 19b with a cross section extended in the longitudinal direction of the pin 19a.
  • a radially directed retaining pin 19c which is fastened to the blocking body 12, loosely engages.
  • the elongated pin 19a extends with an upper end 19d out of the locking body 12 and with the other lower end 19e loosely through a passage 18a parallel to the longitudinal axis 6 of the locking body 12 in the latching body 18 and into a bore 12a parallel to the longitudinal axis 6 in the blocking body 12.
  • a hold-down plate can press against the upper end 19d extending from the blocking body 12 for spring-loaded clamping of the nuclear reactor fuel element in a nuclear reactor.
  • the locking body according to FIGS. 5 and 6 differs from the locking body according to FIGS. 3 and 4, in which the same parts are designated with the same reference numerals as in FIGS. 2 and 3, in that the locking body 18 engages in a locking notch 22, which in FIG the end edge of the fuel assembly box 2 is formed at its open upper end.
  • the locking body 12 according to FIG. 7 differs from the locking body according to FIGS. 3 and 4, in which the same parts are shown with the same reference numerals as in FIGS. 4 and 5, in that the locking body 18, which is also in the longitudinal direction 6 of the fuel assembly 2 is slidably guided in the locking body 12, engages in a locking bore 23 in the holding body 9, which extends parallel to the longitudinal axis 6 of the fuel assembly 2.
  • each locking body 18 can be pulled out of the corresponding locking bore 23 with the aid of a separate tool inserted into the locking body 12, so that the projecting ring segments 15 shown in FIG. 1 with the locking body 12 can be rotated around the longitudinal direction 6 from the slots grooves 16 formed in the circumferential direction can be unscrewed.
  • the locking body 18 is also designed as a pin which is aligned with the pin 19a of the shock absorber.
  • the helical spring 14 is seated both on the latching body 18 and on the pin 19a of the spring strut and is supported at one end on the latching body 18 and at the other end on the pin 19a of the spring strut.

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Abstract

Ein Kernreaktorbrennelement mit einem langgestreckten Brennelementkasten (2) hat einen Sperrkörper (12), der in einer durch Verdrehen um die Kastenlängsachse (6) erreichbaren Eingriffsposition in eine in einem Querschnitt des Brennelementkastens (2) befindliche Nut (16) an der Innenseite des langgestreckten Brennelementkastens (2) eingreift und in dieser Eingriffsposition durch ein Verrastorgan (18) drehgesichert ist, das: a) ein in Radialrichtung des Brennelementkastens (2) verschiebbar am Sperrkörper (12) geführter Verrastkörper ist mit zugeordneter Verrastbohrung (20) an der Wand des Brennelementkastens (2) oder b) ein in Längsrichtung des Brennelementkastens (2) verschriebbar am Sperrkörper (12) geführter Verrastkörper ist mit zugeordneter Verrastkerbe (22) an einer Endkante des Brennelementkastens (2) oder mit zugeordneter Verrastnut (21) auf der Innenseite des Brennelementkastens (2). Zum Abmontieren braucht demgemäss der Haltekörper nicht in Richtung auf den unteren Brennstabhaltekörper verschoben zu werden, was den darunter stehenden Brennstäben schaden könnte, oder einen entsprechend höheren Spielraum erfordern würde.

Description

KERNREAKTORBRENNSTABBUENDEL MIT VERRASTBAREM SPERRKOERPER
Die Erfindung betrifft ein Kernreaktorbrennelement mit einem langgestreckten Brennelemeπtkasten und einem an einem offenen Ende dieses Brennelementkastens befindli¬ chen Haltekörper, in den im Brennelemeπtkasten parallel zur Längsachse dieses Brennelementkastens angeordnete, auf einem Stützkörper am Brennelementkasten aufstehende, Kern¬ brennstoff enthaltende Brennstäbe mit einem Stabende lose und gegen die Wirkung einer sich am Haltekörper abstützen¬ den Feder in Stabl ngsrichtung verschiebbar greifender im Brennelementkasten in Kastenlängsrichtung verschiebbar und durch Formschluß mit dem Brennelementkasten gegen Ver¬ drehen um die Kastenlängsachse gesichert ist und an dessen Außenseite ein Sperrkörper aufliegt, der in einer durch Verdrehen um die Längsachse des langgestreckten Brennele¬ mentkastens erreichbaren Eingriffsposition in eine in einem Querschnitt des Brennelementkastens befindliche Nut an der Innenseite des langgestreckten Brennelementkastens eingreift und in dieser Eingriffsposition durch ein Ver- rastorgan drehgesichert ist.
Ein derartiges Kernreaktorbrennelement ist aus der deutschen Offeπlegungsschrift 40 AI 350 bekannt. Bei die¬ sem Kernreaktorbrennelement sind Stifte als Verrastorgan vorgesehen, die am Haltekörper angebracht sind und unter Einwirkung der sich am Haltekörper abstützenden Federn in Ausnehmungen am Sperrkörper einrasten, wenn dieser seine Eingriffsposition eingenommen hat. Die sich am Haltekörper abstützenden Federn sind Schraubenfedern, von denen jede auf einem Stabende der Brennstäbe sitzt, das lose in den Haltekörper greift. Der Haltekörper muß nicht nur bei der Montage des Kernreaktorbrennelements, bei der der Sperr¬ körper schließlich in seine Eingriffsposition gedreht wird, sondern auch bei der Demontage des Kernreaktorbrenn¬ elements, bei der der Sperrkörper zunächst aus seiner Ein¬ griffsposition herausgedreht wird, in Kastenl ngsrichtung gegen die Wirkung der Schraubenfedern auf den Stabenden der Brennstäbe mit Hilfe eines gesonderten Werkzeugs auf diese Brennstäbe zu verschoben werden.
Dieses Verschieben kann jedoch unmöglich sein oder zu Be¬ schädigungen an den Brennstäben führen, wenn die Länge zu¬ mindest einzelner Brennstäbe nach einer gewissen Standzeit des Kernreaktorbrennelements in einem Kernreaktor zu stark angewachsen ist und deswegen die Schraubenfedern auf den Stabenden beim Einschieben des Haltekörpers in den Brenn¬ elementkasten vor dem Ausrasten der Stifte aus dem Sperr¬ körper auf Block gehen und nicht weiter zusammengedrückt werden können.
Ein solches Aufblock-Gehen einzelner Schraubenfedern kann zwar durch ausreichend hohen Spielraum für diese Schrau¬ benfedern vermieden werden, dies würde aber bedeuten, daß bei vorgegebener Stablänge der Brennstäbe die Länge des Kernreaktorbrennelements entsprechend groß sein muß. Dem¬ entsprechend hoch muß auch der Reaktordruckbehälter mit seinen Einbauten ausgeführt sein, was relativ hohe Kosten verursachen würde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und eine Beschädigung der Brennstäbe beim Aus¬ rasten des Sperrkörpers aus seiner Eingriffsposition zu vermeiden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Kernreaktorbrennelement der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekenn- zeichnet, daß das Verrastorgan der folgenden Verrastorgan¬ gruppe angehört.
a) Verrastkörper, der gegen die Wirkung einer sich am Sperrkörper abstützenden Feder in Radialrichtung des Brennelementkastens verschiebbar am Sperrkörper geführt ist und dem eine in der Wand des Brennelementkastens in Radialrichtung ausgebildete Verrastbohrung zuge¬ ordnet ist,
b) Verrastkörper, der gegen die Wirkung einer sich am Sperrkörper abstützenden Feder in Längsrichtung des Brennelementkastens verschiebbar am Sperrkörper geführt ist und dem eine von der Wand des Brennelementkastens auf der Innenseite in Längsrichtung des Brennelement¬ kastens ausgebildete Verrastnut zugeordnet ist, die am offenen Ende des Brennelementkastens offen ist,
c) Verrastkörper, der gegen die Wirkung einer sich am Sperrkörper abstützenden Feder in Längsrichtung des Brennelementkastens verschiebbar am Sperrkörper geführt ist und dem eine in der Endkante des Brennelement¬ kastens an dessen offenem Ende ausgebildete Verrast- kerbe oder eine Verrastbohrung zugeordnet ist, die sich in Längsrichtung des Brennelementkastens im Haltekörper erstreckt.
Da die Verrastorgane der angesprochenen Verrastorgangruppe Verrastkörper mit Federn haben, die nicht auf Stabenden von Brennstäben sitzen, werden diese Brennstäbe beim Be¬ tätigen der Verrastorgane auch in keiner Weise bean¬ sprucht.
Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert: Figur 1 ist in Abschnitte 1A und 1B aufgeteilt und zeigt im Längsschnitt ein langgestrecktes Kernreaktorbrennelement mit einer ersten Ausführungsform für einen Sperrkörper.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt des Kernreaktorbrennele¬ ments entsprechend der strichpunktierten Linie II-II in Figur 1.
Figuren 3 und 4 zeigen im Längsschnitt entsprechend der strichpunktierten Linie III-III in Figur 4 und in teil¬ geschnittener Draufsicht entsprechend der strichpunktier¬ ten Linie IV-IV in Figur 3 eine zweite Ausführungsform für einen Sperrkörper.
Figuren 5 und 6 zeigen ebenfalls im Längsschnitt entspre¬ chend der strichpunktierten Linie V-V in Figur 6 und in teilgeschnittener Draufsicht entsprechend der strichpunk¬ tierten Linie VI-VI in Figur 5 eine dritte Ausführungsform für einen Sperrkörper.
Figur 7 zeigt einen Teil einer vierten Ausführungsform eines Sperrkörpers, der an einer Stelle im Längsschnitt dargestellt ist.
Das Kernreaktorbrennelement nach Figur 1 weist einen lang¬ gestreckten Brennelementkasten 2 auf, dessen Innen- und Außenquerschnitt die Kontur eines regelmäßigen Sechsecks hat. Am Bodenende dieses langgestreckten Brennelement¬ kastens 2 ist mit Schrauben 3a ein Brennelementfuß 3 festgeschraubt, der ein an beiden Enden offenes Rohr ist und dessen Außenquerschnitt an einem Ende der Kontur des Innenquerschnitts des Brennelementkastens 2 angepaßt ist. Mit diesem Ende ist der Brennelementfuß 3 in den langge¬ streckten Brennelementkasten 2 eingepaßt. Im Brennele- mentfuß 3 ist für die Schrauben 3a jeweils eine Mutter 3b eingesetzt, die aus einem härteren Werkstoff als der Brennelementfuß 3 besteht und durch die die jeweilige Schraube 3a gegen den Brennelementkasten 3 festgespannt wird, den diese Schraube 3a schwalbenschwanzartig hinter¬ greift.
Auf der innerhalb des langgestreckten Brennelementkastens 2 befindlichen Oberkante des Brennelementfußes 3 liegt eine flache Platte als Stützkörper 4 lose auf. Dieser Stütz¬ körper 4 hat Durchtrittsöffnungen 5 für ein Kühlmittel in einem Kernreaktor, die sich in Richtung der d.h. parallel zur Längsachse 6 des langgestreckten Brennelementkastens 2 erstrecken.
Innerhalb des langgestreckten Brennelementkastens 2 sind mit Kernbrennstoff gefüllte, zur Längsachse 6 des langge¬ streckten Brennelementkastens 2 parallele Brennstäbe 7 an¬ geordnet, die mit einem Ende auf dem Stützkörper 4 auf¬ stehen. Mit ihrem anderen Ende greifen diese Brennstäbe 7 in Durchführungen 8 eines plattenartigen Haltekörpers 9, der innerhalb des langgestreckten Brennelementkastens 2 rechtwinklig zur Längsachse 6 dieses Brennelementkastens 2 lose angeordnet ist. Der plattenartige Haltekörper 9 weist ferner Durchtrittsöffnungen 10 für das Kühlmittel in einem Kernreaktor auf, die sich ebenfalls in Richtung der Längs¬ achse 6 des langgestreckten Brennelementkastens 2 er¬ strecken.
Auf den Stabenden, mit denen die Brennstäbe 7 in die Durch¬ führungen 8 des plattenartigen Haltekörpers 9 greifen, sit¬ zen Schraubenfedern 11, die sich mit einem Ende an einer Schulter des betreffenden Brennstabes 7 und mit dem anderen Ende an der dem. Stützkörper 4 am Brennelementfuß 3 zuge¬ wandten Seite des plattenartigen Haltekörpers 9 abstützen. Der plattenartige Haltekörper 9, der am offenen Oberende des langgestreckten Brennelementkastens 2 angeordnet ist, hat die Kontur eines regelmäßigen Sechsecks, die der Kontur des Innenquerschnitts des langgestreckten Brennelement¬ kastens 2 angepaßt ist, die ebenfalls ein regelmäßiges Sechseck ist. Auf diese Weise ist der plattenartige Halte¬ körper 9 zwar in Längsrichtung des langgestreckten Brenn¬ elementkastens 2 verschiebbar, aber durch Formschluß mit diesem langgestreckten Brennelementkasten 2 gegen Ver¬ drehen um die Längsachse 6 des Brennelementkastens 2 ge¬ sichert.
In das offene Oberende des langgestreckten Brennelement¬ kastens 2 ist ein Sperrkörper 12 eingesetzt. Wie Figur 2 zeigt, hat dieser Sperrkörper 12 innerhalb des langge¬ streckten Brennelementkastens 2 zwar einen Querschnitt mit der Außenkontur eines regelmäßigen Sechsecks, das dem Innenquerschnitt des langgestreckten Brennelementkastens 2 angepaßt ist, der ebenfalls die Kontur eines regelmäßigen Sechsecks hat, die äußere Mantelfläche des Sperrkörpers 12 ist aber an den Ecken dieses regelmäßigen Sechsecks unter Ausbildung einer in bezug auf den Mittelpunkt dieses re¬ gelmäßigen Sechsecks zylinderförmigen Teilaußenfläche 14 abgerundet. An dieser zylinderförmigen Teilaußenfläche 14 ist an jeder Ecke des regelmäßigen Sechsecks ein vor¬ springender Ringsektor 15 in bezug auf die Längsachse 6 des langgestreckten Brennelementkastens 2 ausgebildet, mit dem der Sperrkörper 12 jeweils in eine Nut 16 innen am langgestreckten Brennelementkasten 2 greift. Eine solche Nut 16 erstreckt sich beiderseits der Mitte jeder Seite des regelmäßigen Sechsecks, das die Kontur des Innen¬ querschnitts des langgestreckten Brennelementkastens 2 bildet. Diese Nut 16 befindet sich in einem Querschnitt des Brennelementkastens 2 und ist im vorliegenden Fall durch einen entsprechenden Schlitz in U fangsrichtung im Brennelementkasten 2 gebildet, in der der Ringsektor 15 den Brennelementkasten 2 schwalbenschwanzartig hinter¬ greift.
Auf der Oberseite des plattenartigen Haltekörpers 9 steht ein im langgestreckten Brennelementkasten 2 in Richtung von dessen Längsachse 6 verschiebbarer dünnwandiger Ring 17 lose auf, der einen dem Innenquerschnitt des langge¬ streckten Brennelementkastens 2 angepaßten Außenquer¬ schnitt ebenfalls mit der Kontur eines regelmäßigen Sechs¬ ecks hat und auf diese Weise ebenfalls durch Formschluß mit dem Brennelementkasten 2 gegen Verdrehen um die Längsachse 6 des langgestreckten Brennelementkastens 2 gesichert ist. Dieser Ring 17 stützt sich in einer zur Längsachse 6 des Brennelementkastens 2 rechtwinkligen Ebene am Sperrkörper 12 ab und spannt so die Schrauben¬ federn 11 auf den Stabenden der Brennstäbe 7 auf Druck vor.
Im Sperrkörper 12 sind jeweils in Radialbohrungen 12a zylinderförmige Verrastkörper 18 in Radialrichtung des Brennelementkastens 2 verschiebbar geführt. An einem außen am Mantel der Verrastkörper 18 befindlichen ringförmigen Wulst 18a stützt sich das eine Ende einer Schraubenfeder 19 ab, die auf dem Verrastkörper 18 sitzt und sich mit ihrem anderen Ende in der jeweiligen Radialbohrung 12a am Sperrkörper 12 abstützt. Diese Schraubenfeder 19 drückt den ringförmigen Wulst 18a gegen einen in die Radialboh¬ rung 12a an der äußeren Mantelfläche des Sperrkörpers 12 eingeschraubten Haltering 18b, so daß der Verrastkörper 18 lose durch den Ring 18b hindurch in eine dem Außenquer¬ schnitt des Verrastkörpers 18 angepaßte Verrastbohrung 20 greift, die in Radialrich'tung in der Wand des Brennele- mentkastens 2 angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Sperrkörper 12 nicht um die Längsachse 6 des Brennele¬ mentkastens 2 verdreht werden, so daß das Eingreifen der vorspringenden Ringsektoren 15 in die durch Schlitze in U fangsrichtung gebildeten Nuten 16 abgesichert ist.
Zum Lösen des Sperrkörpers 12 vom Brennelementkasten 2, beispielsweise zur Entnahme der Brennstäbe 17 samt Stütz¬ körper 4 und plattenartigem Haltekörper 9, werden alle Verrastkörper 18 mit Hilfe eines gesonderten Werkzeugs gegen die Federkraft der Schraubenfeder 19 radial in Richtung auf die Längsachse 6 zu verschoben, so daß der Sperrkörper 12 um die Längsachse 6 verdreht und die vor¬ springenden Ringsektoren 15 aus den Nuten 16 herausgedreht werden können.
Der Sperrkörper 12 nach den Figuren 3 und 4, in denen gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 und 2 versehen sind, unterscheidet sich von dem Sperr¬ körper 12 nach Figur 1 und 2 dadurch, daß die Verrast¬ körper 18 in Richtung der d.h. parallel zur Längsachse 6 verschiebbar im Sperrkörper 12 geführt sind. Jeder Ver¬ rastkörper 18 greift im Brennelementkasten 2 in eine Verrastnut 21, die am offenen Oberende des Brennelement¬ kastens 2 offen ist und die von der Wand des Brennelement¬ kastens 2 auf dessen Innenseite in Längsrichtung des Brennelementkastens 2 ausgebildet ist. Eine solche Ver¬ rastnut 21 befindet sich jeweils in einer Ecke des regel¬ mäßigen Sechsecks, das die Kontur des Innenquerschnitts des Brennelementkastens 2 darstellt.
Mit einem in den Sperrkörper 12 hineingeführten gesonder¬ ten Werkzeug kann jeder Verrastkörper 18 in Richtung der Längsachse 6 gegen die Wirkung der sich an ihm abstützen-- den Schraubenfeder 19 aus dem Brennelementkasten 2 heraus¬ gezogen werden, so daß die in Figur 1 erkennbaren vor¬ springenden Ringsektoreπ 15 aus den durch Schlitze in Um¬ fangsrichtung gebildeten Nuten 16 durch Drehen des Sperr¬ körpers 12 um die Längsachse 6 herausgedreht werden können.
Die Schraubenfeder 19 sitzt auf einem Stift 19a, an dem sie sich unter Ausbildung eines Federbeins abstützt. Dieser Stift 19a ist parallel zur Längsachse 6 des langgestreckten Brennelementkastens 2 verschiebbar im Sperrkörper 12 ge¬ führt und weist eine radiale Durchführung 19b auf mit einem in Längsrichtung des Stiftes 19a ausgedehnten Querschnitt. Durch diese Durchführung 19 greift lose ein am Sperrkörper 12 befestigter, radial gerichteter Haltestift 19c.
Der langgestreckte Stift 19a reicht mit einem oberen Ende 19d aus dem Sperrkörper 12 hinaus und mit dem anderen unteren Ende 19e lose durch eine zur Längsachse 6 des Sperrkörpers 12 parallele Durchführung 18a im Verrast¬ körper 18 hindurch in eine zur Längsachse 6 parallele Boh¬ rung 12a im Sperrkörper 12. Gegen das aus dem Sperrkörper 12 hinausreichende obere Ende 19d kann eine Niederhalte¬ platte zu einem federbelasteten Einspannen des Kernreak¬ torbrennelements in einen Kernreaktor drücken.
Vom Sperrkörper nach den Figuren 3 und 4 unterscheidet sich der Sperrkörper nach den Figuren 5 und 6, in denen gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 2 und 3 bezeichnet sind, dadurch, daß der Verrastkörper 18 in eine Verrastkerbe 22 eingreift, die in der Endkante des Brennelementkastens 2 an dessen offenem Oberende aus¬ gebildet ist. Vom Sperrkörper nach den Figuren 3 und 4 unterscheidet sich der Sperrkörper 12 nach Figur 7, in der gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 4 und 5 ver¬ sehen sind, dadurch, daß der Verrastkörper 18, der eben¬ falls in Längsrichtung 6 des Brennelementkastens 2 ver¬ schiebbar im Sperrkörper 12 geführt ist, in eine Verrast¬ bohrung 23 im Haltekörper 9 eingreift, die sich parallel zur Längsachse 6 des Brennelementkastens 2 erstreckt. Auch hier kann jeder Verrastkörper 18 mit Hilfe eines in den Sperrkörper 12 eingeführten gesonderten Werkzeugs aus der entsprechenden Verrastbohrung 23 herausgezogen werden, so daß die in Figur 1 erkennbaren vorspringenden Ringsegmente 15 mit dem Sperrkörper 12 durch Drehen um die Längsrich¬ tung 6 aus den aus Schlitzen in Umfangsrichtung gebildeten Nuten 16 herausgedreht werden können.
Der Verrastkörper 18 ist ebenfalls als Stift ausgebildet, der mit dem Stift 19a des Federbeins fluchtet. Die Schrau¬ benfeder 14 sitzt sowohl auf dem Verrastkörper 18 als auch auf dem Stift 19a des Federbeins und stützt sich mit einem Ende am Verrastkörper 18 und mit dem anderen Ende am Stift 19a des Federbeins ab.

Claims

Patentanspruch
Kernreaktorbrennelement mit einem langgestreckten Brenn¬ elementkasten (2) und einem an einem offenen Ende dieses Brennelementkastens (2) befindlichen Haltekörper (9), in den im Brennelementkasten (2) parallel zur Längsachse dieses Brennelememtkastens (2) angeordnete, auf einem Stützkörper (4) am Brennelementkasten (2) aufstehende, Kernbrennstoff enthaltende Brennstäbe (7) mit einem Stab¬ ende lose und gegen die Wirkung einer sich am Haltekörper (9) abstützenden Feder in Stablängsrichtung verschiebbar greifen, der im Brennelementkasten (2) in Kastenl ngs¬ richtung verschiebbar und durch Formschluß mit dem Brenn¬ elementkasten (2) gegen Verdrehen um die Kastenlängsachse (6) gesichert ist und an dessen Außenseite ein Sperrkörper (12) aufliegt, welcher in einer durch Verdrehen um die Längsachse (6) des langgestreckten Brennelementkastens (2) erreichbaren Eingriffsposition in eine in einem Quer¬ schnitt des Brennelementkastens (2) befindliche Nut (16) an der Innenseite des langgestreckten Brennelementkastens (2) eingreift und in dieser Eingriffsposition durch ein Verrastorgan drehgesichert ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Verrastorgan der folgenden Verrastorgangruppe angehört:
a) Verrastkörper (18), der gegen die Wirkung einer sich am Sperrkörper (12) abstützenden Feder (19) in Radialrich¬ tung des Brennelementkastens (2) verschiebbar am Sperr¬ körper (12) geführt ist und dem eine in der Wand des Brennelementkastens (2) in Radialrichtung ausgebildete Verrastbohrung (20) zugeordnet ist (Fig. 1), b) Verrastkörper (18), der gegen die Wirkung einer sich am Sperrkörper (12) abstützenden Feder (19) in Richtung der Längsachse (6-) des Brennelementkastens (2) ver¬ schiebbar am Sperrkörper (12) geführt ist und dem eine von der Wand des Brennelementkastens (2) auf der Innenseite in Längsrichtung des Brennelementkastens (2) ausgebildete Verrastnut (21) zugeordnet ist, die am offenen Ende des Brennelementkastens (2) offen ist (Fig. 3),
c) Verrastkörper (18), der gegen die Wirkung einer sich am Sperrkörper (12) abstützenden Feder (19) in Längsrich¬ tung des Brennelementkastens (2) verschiebbar am Sperr¬ körper (12) geführt ist und dem eine in der Endkante des Brennelementkastens (2) an dessen offenem Ende ausgebil¬ dete Verrastkerbe (22) (Fig. 5) oder eine Verrastboh¬ rung (23) (Fig. 7) zugeordnet ist, die sich in Richtung der Längsachse des Brennelementkastens (2) im Halte¬ körper (9) erstreckt.
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