WO2004010438A2 - Method for preparing a built-in part of a fuel element of a pressurised water nuclear reactor for disposal, and corresponding conditioned built-in part - Google Patents

Method for preparing a built-in part of a fuel element of a pressurised water nuclear reactor for disposal, and corresponding conditioned built-in part Download PDF

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WO2004010438A2
WO2004010438A2 PCT/EP2003/007154 EP0307154W WO2004010438A2 WO 2004010438 A2 WO2004010438 A2 WO 2004010438A2 EP 0307154 W EP0307154 W EP 0307154W WO 2004010438 A2 WO2004010438 A2 WO 2004010438A2
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installation part
spring
threaded bolt
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Wolfgang Hummel
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
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    • 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
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    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the invention relates to a method for preparing an installation part of a fuel element of a pressurized water nuclear reactor, in particular a control element, for disposal.
  • the invention also relates to an installation part conditioned for disposal by this method.
  • the built-in parts of a fuel element of a pressurized 15 nuclear reactor including control elements, absorber elements, neutron sources and throttle bodies, as well as other nuclear plant parts, are subject to wear, which means that they have to be replaced from time to time.
  • the replaced installation parts as well as spent fuel elements must be disposed of.
  • the invention is based on the object of specifying a method for preparing a built-in part of a fuel element of a pressurized water nuclear reactor for disposal, which can be carried out without problems and in which the required processing effort is reduced to a minimum.
  • the invention is based on the object of specifying a correspondingly conditioned installation part.
  • the first-mentioned object is achieved according to the invention with a method having the features of claim 1.
  • this method one is used to support the built-in part on the upper lattice plate of a fuel assembly, resiliently and axially displaceably mounted on the head of the built-in support element against the action of the spring in a retracted position.
  • This measure makes it possible to dispose of the built-in part together with a fuel assembly, since the projection of the control element over the hold-down springs or the head frame of the fuel assembly, determined by the axial deflection of the support element, is reduced so far by utilizing the available spring travel that that from the built-in part and fuel element can be inserted into existing containers for disposal in containers that are originally intended for the transport and storage of fuel elements and are adapted to their dimensions.
  • the invention is based on the knowledge that the available spring travel of the support element is large enough to reduce this protrusion to a level that ensures that the space available per se in the already existing and approved storage and transport container, even when taking account of radiation-induced Growth and the lengthwise expansion of the bundle consisting of the fuel assembly and built-in part caused by the temperature increase in the container are sufficient to accommodate this bundle.
  • the built-in part is inserted into a fuel assembly, so that it rests at least indirectly on the upper lattice plate. Then the installation part is pressed against the action of the spring against the grid plate, so that the support element is pushed back against the action of the spring. This compressed or retracted position is then fixed.
  • This measure makes it possible to mount the built-in part on site, for example in the fuel element storage pool, with the equipment available there and in accordance with the method with auxiliary devices. handling equipment, especially the
  • Fuel assembly machine to edit The need for additional auxiliary devices is reduced to a minimum, since the fuel element itself serves as a receptacle for the installation part during the conditioning.
  • a lower retaining ring for the support element is placed on the upper lattice plate of the fuel assembly (lower head plate) before inserting the built-in part, which in the compressed position is axially form-fitting (axially) with an upper retainer ring inserted on the built-in part Frictional connection by positive connection).
  • FIG. 1 shows a control element inserted into the head frame of a fuel assembly before its conditioning in a partial longitudinal section
  • FIG. 2 shows a control element inserted into the head frame of the fuel element and conditioned according to the invention, likewise in a longitudinal section
  • FIG. 3 shows a top view of the fuel element provided with the conditioned control element from above
  • FIG. 4 shows a section through an auxiliary device for conditioning the control element in a longitudinal section
  • FIG. 5 shows a plan view of an upper retaining ring in the area of the through hole for the threaded bolt
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through the threaded bolt in the area of the threaded bolt head.
  • Head frame 4 is shown.
  • the control element 1 is retracted to the maximum and lies on the grid plate 6 of the head frame 4 with a weight force reduced by the buoyancy in water by means of a spring-mounted, sleeve-shaped support element 5.
  • the sleeve-shaped support element 5 is axially displaceable by means of a spring 7 on one on the head part 9 of the control element fixed stud 10 and is secured in the relieved state by a stop face 11 arranged on the end face of the stud 10, which corresponds to a corresponding annular circumferential shoulder surface 12 on the inner circumference of the support element 5.
  • the distance C between the top of the grid plate 6 of the head frame 4 and the end face 13 of the stud 10 corresponds to the maximum spring or braking distance that is available for the control element 1 incident in the fuel element 3.
  • the dead weight of the control element 1, the spring constant and the bias of the spring 7 are dimensioned such that the dead weight of the control element 1 does not lead to a gap between the stop surface 11 and the shoulder surface 12.
  • the head part 9 of the control element 1 forms a spider-like carrier, on the support arms 14 of which the control rods 2 are fastened by screw connections.
  • the ' control element 1 extends beyond the hold-down springs 15 by the projection A above the head frame 4 or by the projection A'.
  • This protrusion A, A ' is now too large for the fuel element 3 to be disposed of or stored together with the control element 1 in a container provided and approved for this fuel element 3.
  • the invention is now based on the consideration that the spring travel C is sufficient to shorten the projection A, A 'to such an extent that the fuel element 3 provided with the control element 1 can be introduced into this container.
  • Fig. 2 now shows a situation in which the control element 1 with a symbolically illustrated by arrows F force is pressed against the grid plate 6 of the head frame 4, so that the support element 5 is pushed back axially against the action of the spring 7. In this pushed back or compressed position, the support element 5 is fixed, so that this position is maintained even when no more force is exerted on the control element.
  • a lower retaining ring 20 and an upper retaining ring 22 are used for this purpose.
  • the lower retaining ring 20 also forms a seat for the supporting element 5 by shaping which is suitably adapted to the supporting element 5.
  • the inner surface of the lower retaining ring 20 is conically shaped in the region of the support surface and adapted to the conically shaped outer surface 23 of the support element 5.
  • the lower retaining ring 20 thus forms a stop for the annular support element 5, so that this is at
  • Relief can no longer move axially under the action of the spring 7 when the lower retaining ring 20 is fixed relative to the head part of the control element 1.
  • the lower retaining ring 20 is screwed to the upper retaining ring 22 resting on the support arms 14 by means of threaded bolts (not shown in the figure).
  • a shoulder can also be provided on the retaining ring, which engages under the support element 5, so that its end face rests on this shoulder.
  • the upper retaining ring 22 resting on the support arms 14 can be seen in the plan view according to FIG. 3. With the help of two threaded bolts 24, this is with the unseen only visible at the edgenic retaining ring 20 screwed.
  • the retaining rings 20, 22 are also each provided with a mounting hole 30 which have an internal thread and a conical insertion bevel 31. A mounting rod can be screwed into this mounting hole 30, which enables the holding rings 20, 22 to be handled when they are mounted using a rod tool.
  • the auxiliary device composed of lower retaining ring 20, upper retaining ring 22 and threaded bolt 24 is illustrated in more detail in FIG. 4.
  • Both retaining rings 20, 22 are each provided with a mandrel 28 and 29, which protrude into a corresponding recess in the lower grid plate 20 or into a free space between the support arms 14 and serve to prevent rotation.
  • the through bores 25 arranged in the upper retaining ring 22 for the threaded bolts 24 are stepped and each have an annular circumferential contact shoulder 26 on which the head 27 of the threaded bolt 24 is seated in the final assembly state.
  • the part of the through hole 25 with the smaller inside diameter is also provided with a thread, so that the threaded bolt 24 can be screwed into the upper retaining ring 22 to facilitate assembly and can be placed together with the latter on the control element. This eliminates the need to subsequently insert the threaded bolts 24.
  • the lower retaining ring 22 is also provided with a mounting hole 30, which facilitates its handling with a mounting rod screwed into it.
  • FIG. 5 shows an advantageous design of the receptacle for the cylindrical head 27 of the threaded bolt 24 in the through bore 25 in the upper retaining ring 22.
  • a plurality of radial recesses or grooves 33 are machined into the annular contact shoulder 26 of the through bore 25, with corresponding ones on the underside of the head 27 of the threaded bolt 24 arranged and shown in Fig. 6 corresponding shapes or webs 34 correspond.
  • the threaded bolt 24 is screwed in as far as possible in such a way that the grooves 33 are aligned with the webs 34 and come into engagement with them when the axial springback caused by the spring 7 (FIG. 1, 2) relieves them, and thus by shape - Conclusion between the head 27 of the threaded bolt 24 and the upper retaining ring 22 form an anti-rotation of the threaded bolt 24.
  • connection between the upper and lower holding plate can also be provided which enable axial fixation.
  • This can also be done, for example, by means of a bayonet connection, which is also designed to prevent rotation.
  • the bayonet connection can be made in the upper or lower retaining ring.
  • the conditioning of the control element 2 takes place under water according to the following procedure:
  • the lower holding plate 20 is inserted with a rod tool into the fuel element 3 in the fuel pool, with the control element 1 removed, and placed on the grid plate 6 of the head frame 4, so that it engages with its mandrel 28 in a through hole in the grid plate 6 and in this way is secured against twisting.
  • the control element 1 is then introduced into the fuel element 3 with the aid of the fuel element loading machine.
  • the upper holding plate 22 is then placed on the head part 9 of the control element 1 together with the threaded bolts 24 preassembled in it with the rod tool.
  • a pressure device for example a pneumatic device, which is supported on the upper frame part of the head frame 4, the control element 1 is pressed down until the end face of the stud 10 rests on the grid plate 6. In other words: the stud 10 and thus the control element 1 are pressed directly against the grid plate 6.
  • the preassembled threaded bolts are now screwed through the upper retaining ring 22 and their threads are screwed into the threaded bores of the lower retaining ring 20.
  • the grooves 33 machined in the contact shoulder 26 'must then be aligned with the corresponding webs 34 on the head 27 of the threaded bolt 24 at a minimal axial distance between the retaining ring 22 and the head of the threaded bolt 24.
  • the lower and upper retaining ring 20, 22 are pressed apart by the spring 7 for the play, so that grooves 33 and webs 34 engage in one another and the threaded bolt 24 is secured against rotation.
  • the stud 10 then lifts off the grid plate 6.
  • the anti-twist device reliably prevents the threaded bolt 24 from loosening automatically.
  • the invention has been explained above on the basis of the conditioning of a control element. However, it can basically be applied to all built-in parts of a fuel assembly that are structurally comparable to the control element in their head area, are supported resiliently on the upper lattice plate and protrude over the hold-down springs in the relieved state. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

The invention relates to a method for preparing a built-in part (1) for disposal. According to said method, a supporting element (5) which is mounted in such a way that it can be displaced in an axially elastic manner by means of a spring (7) on the head of the built-in part (1) and is used for support on the grid plate (6) of the head frame (4) of a fuel element (3) is fixed in a pushed back position against the action of the spring (7), enabling a common disposal of the built-in part (1) with the fuel element (3).

Description

Beschreibung description
Verfahren zum Vorbereite eines Einbauteiles eines Brennele- 5 mentes eines Druckwasser-Kernreaktors für die Entsorgung sowie entsprechend konditioniertes EinbauteilProcess for preparing a built-in part of a fuel element of a pressurized water nuclear reactor for disposal and appropriately conditioned built-in part
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vorbereiten eines Einbauteiles eines Brennelementes eines Druckwasser- 10 Kernreaktors, insbesondere eines Steuerelementes, für die Entsorgung. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein nach diesem Verfahren für die Entsorgung konditioniertes Einbauteil.The invention relates to a method for preparing an installation part of a fuel element of a pressurized water nuclear reactor, in particular a control element, for disposal. The invention also relates to an installation part conditioned for disposal by this method.
Die Einbauteile eines Brennelementes eines Druckwasser- 15. Kernreaktors, dazu gehören beispielsweise Steuerelemente, Absorberelemente, Neutronenquellen sowie Drosselkörper, unterliegen ebenso wie andere nukleare Anlagenteile einem Verschleiß, der es erfordert, dass diese von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden müssen. Die ausgetauschten Einbauteile müssen 20 ebenso wie verbrauchte Brennelemente der Entsorgung zugeführt werden .The built-in parts of a fuel element of a pressurized 15 nuclear reactor, including control elements, absorber elements, neutron sources and throttle bodies, as well as other nuclear plant parts, are subject to wear, which means that they have to be replaced from time to time. The replaced installation parts as well as spent fuel elements must be disposed of.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Vorbereiten eines Einbauteiles eines Brennelementes eines 25 Druckwasser-Kernreaktors für die Entsorgung anzugeben, das problemlos durchgeführt werden kann, und bei dem der erforderlichen Bearbeitungsaufwand auf ein Minimum reduziert ist. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein entsprechend konditioniertes Einbauteil anzugeben.The invention is based on the object of specifying a method for preparing a built-in part of a fuel element of a pressurized water nuclear reactor for disposal, which can be carried out without problems and in which the required processing effort is reduced to a minimum. In addition, the invention is based on the object of specifying a correspondingly conditioned installation part.
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Die erstgenannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Gemäß diesem Verfahren wird ein zum Abstützen des Einbauteiles auf der oberen Gitterplatte eines Brennelementes dienendes, federnd und axial verschiebbar am Kopf des Einbauteiles gelagertes Stützelement gegen die Wirkung der Feder in einer zurückgeschobenen Position fixiert. Durch diese Maßnahme ist es möglich, das Einbauteil gemeinsam mit einem Brennelement zu entsorgen, da der durch die axiale Auslenkung des Stützelementes bestimmte Überstand des Steuerelementes über die Niederhaltefedern beziehungsweise den Kopfrahmen des Brennelements unter Ausnutzung des verfügbaren Federweges so weit reduziert wird, dass das aus Einbauteil und Brennelement bestehende Gebinde für die Entsorgung in Behälter eingebracht werden kann, die originär für den Transport und die Lagerung von Brennelementen vorgesehen und an deren Abmessungen angepasst sind. Die Erfindung beruht dabei auf die Erkenntnis, dass der verfügbare Federweg des Stützelementes groß genug ist, diesen Überstand auf ein Maß zu reduzieren, das sicherstellt, dass der an sich vorhandene Freiraum im bereits vorhandenen und genehmigten Lager- und Transportbehälter auch bei Berücksichtigung einer durch strahlungsinduziertes Wachstum und durch Temperaturerhö- hung im Behälter verursachten Längenausdehnung des aus Brennelement und Einbauteil bestehenden Gebindes ausreicht, dieses Gebinde aufzunehmen.The first-mentioned object is achieved according to the invention with a method having the features of claim 1. According to this method, one is used to support the built-in part on the upper lattice plate of a fuel assembly, resiliently and axially displaceably mounted on the head of the built-in support element against the action of the spring in a retracted position. This measure makes it possible to dispose of the built-in part together with a fuel assembly, since the projection of the control element over the hold-down springs or the head frame of the fuel assembly, determined by the axial deflection of the support element, is reduced so far by utilizing the available spring travel that that from the built-in part and fuel element can be inserted into existing containers for disposal in containers that are originally intended for the transport and storage of fuel elements and are adapted to their dimensions. The invention is based on the knowledge that the available spring travel of the support element is large enough to reduce this protrusion to a level that ensures that the space available per se in the already existing and approved storage and transport container, even when taking account of radiation-induced Growth and the lengthwise expansion of the bundle consisting of the fuel assembly and built-in part caused by the temperature increase in the container are sufficient to accommodate this bundle.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird das Einbauteil in ein Brennelement eingesetzt, so dass es federnd wenigstens mittelbar auf der oberen Gitterplatte aufliegt. Anschließend wird das Einbauteil gegen die Wirkung der Feder gegen die Gitterplatte gedrückt, so dass das Stützelement gegen die Wirkung der Feder zurückgeschoben wird. Diese zusammenge- drückte bzw. zurückgeschobene Position wird anschließend fixiert. Durch diese Maßnahme ist es möglich, das Einbauteil vor Ort, beispielsweise im Brennelementlagerbecken, mit den dort verfügbaren und entsprechend dem Verfahren mit Hilfsvorrich- tungen ergänzten Handhabungseinrichtungen, insbesondere derIn a preferred embodiment of the method, the built-in part is inserted into a fuel assembly, so that it rests at least indirectly on the upper lattice plate. Then the installation part is pressed against the action of the spring against the grid plate, so that the support element is pushed back against the action of the spring. This compressed or retracted position is then fixed. This measure makes it possible to mount the built-in part on site, for example in the fuel element storage pool, with the equipment available there and in accordance with the method with auxiliary devices. handling equipment, especially the
Brennelementlademaschine, zu bearbeiten. Dabei ist der Bedarf an zusätzlichen Hilfseinrichtungen auf ein Minimum reduziert, da das Brennelement selbst als Aufnahme für das Einbauteil während der Konditionierung dient.Fuel assembly machine to edit. The need for additional auxiliary devices is reduced to a minimum, since the fuel element itself serves as a receptacle for the installation part during the conditioning.
Grundsätzlich ist es möglich, das gesamte Einbauteil in dieser zusammengedrückten bzw. zurückgeschobenen Position des Stützelementes im Kopfrahmen des Brennelementes zu fixieren. Vor- zugsweise ist jedoch eine Fixierung vorgesehen, bei der die zusammengedrückte Position im Einbauteil selbst fixiert wird, so dass das Einbauteil mit zurückgeschobenem, axial arretierten Stützelement aus dem Brennelement entnommen werden könnte.In principle, it is possible to fix the entire built-in part in this compressed or pushed back position of the support element in the head frame of the fuel assembly. Preferably, however, a fixation is provided in which the compressed position is fixed in the built-in part itself, so that the built-in part could be removed from the fuel assembly with the axially locked supporting element pushed back.
Hierzu wird in einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens auf die obere Gitterplatte des Brennelementes (untere Kopf- platte) vor dem Einsetzen des Einbauteiles ein unterer Haltering für das Stützelement aufgesetzt, der in der zusammengedrückten Position mit einem auf dem Einbauteil eingelegten oberen Haltering axial formschlüssig (axialer Kraftschluss durch Formschluss) verbunden wird. Dadurch sind bei der Konditionierung keine aufwändigen Bearbeitungsvorgänge erforderlich, die zu einem Materialabtrag am Brennelement oder am Einbauteil führen. Es fällt somit bei der Konditionierung kein nuklearer Abfall an, der ebenfalls wieder einer Entsorgung zugeführt werden müsste .For this purpose, in a preferred embodiment of the method, a lower retaining ring for the support element is placed on the upper lattice plate of the fuel assembly (lower head plate) before inserting the built-in part, which in the compressed position is axially form-fitting (axially) with an upper retainer ring inserted on the built-in part Frictional connection by positive connection). As a result, no complex machining processes are required during conditioning, which lead to material removal on the fuel assembly or on the installation part. There is no nuclear waste during conditioning, which would also have to be disposed of again.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich gemäß der weiteren Unteransprüche .Further advantageous refinements of the method result from the further subclaims.
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Einbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruches 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den diesem Patentanspruch untergeordneten Un- teransprüchen angegeben, deren Vorteile sich sinngemäß aus denThe second object is achieved with an installation part with the features of claim 10. Advantageous refinements are in the subordinate parts of this claim. specified claims whose advantages are derived from the
• Vorteilen der jeweils zugehörigen Verfahrensansprüche ergeben.• Advantages of the associated process claims.
Die Erfindung wird anhand der beispielhaften Konditionierung eines Steuerelementes in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail using the exemplary conditioning of a control element in the drawings. Show it:
Fig. 1 ein in den Kopfrahmen eines Brennelementes eingesetztes Steuerelement vor dessen Konditionierung in einem teil- weisen Längsschnitt,1 shows a control element inserted into the head frame of a fuel assembly before its conditioning in a partial longitudinal section,
Fig. 2 ein in den Kopfrahmen des Brennelementes eingesetztes und gemäß der Erfindung konditioniertes Steuerelement ebenfalls in einem Längsschnitt, Fig. 3 eine Draufsicht auf das mit dem konditionierten Steuer- element versehene Brennelement von oben,2 shows a control element inserted into the head frame of the fuel element and conditioned according to the invention, likewise in a longitudinal section, FIG. 3 shows a top view of the fuel element provided with the conditioned control element from above,
Fig. 4 einen Schnitt durch eine Hilfsvorrichtung für die Konditionierung des Steuerelementes in einem Längsschnitt, Fig. 5 eine Draufsicht auf einen oberen Haltering im Bereich der Durchgangsbohrung für den Gewindebolzen, Fig. 6 einen Längsschnitt durch den Gewindebolzen im Bereich des Gewindebolzenkopfes.4 shows a section through an auxiliary device for conditioning the control element in a longitudinal section, FIG. 5 shows a plan view of an upper retaining ring in the area of the through hole for the threaded bolt, FIG. 6 shows a longitudinal section through the threaded bolt in the area of the threaded bolt head.
Gemäß Fig. 1 ist ein Einbauteil, im Beispiel ein Steuerelement 1 mit Steuerstäben 2, in ein Brennelement 3 eingesetzt, von dem in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit nur der1, an installation part, in the example a control element 1 with control rods 2, is inserted into a fuel element 3, of which only the one in the figure for reasons of clarity
Kopfrahmen 4 dargestellt ist. Das Steuerelement 1 ist maximal eingefahren und liegt mit einer durch den Auftrieb in Wasser reduzierten Gewichtskraft mittels eines federnd gelagerten, hülsenförmigen Stützelementes 5 auf der Gitterplatte 6 des Kopfrahmens 4 auf .Head frame 4 is shown. The control element 1 is retracted to the maximum and lies on the grid plate 6 of the head frame 4 with a weight force reduced by the buoyancy in water by means of a spring-mounted, sleeve-shaped support element 5.
Das hülsenförmige Stützelement 5 ist mittels einer Feder 7 axial verschiebbar auf einem am Kopfteil 9 des Steuerelements fixierten Stehbolzen 10 gelagert und ist im entlasteten Zustand durch eine stirnseitig am Stehbolzen 10 angeordnete Anschlagfläche 11, die mit einer entsprechenden ringförmig umlaufenden Schulterflache 12 am Innenumfang des Stützelementes 5 korrespondiert, gesichert.The sleeve-shaped support element 5 is axially displaceable by means of a spring 7 on one on the head part 9 of the control element fixed stud 10 and is secured in the relieved state by a stop face 11 arranged on the end face of the stud 10, which corresponds to a corresponding annular circumferential shoulder surface 12 on the inner circumference of the support element 5.
Der Abstand C zwischen der Oberseite der Gitterplatte 6 des Kopfrahmens 4 und der Stirnfläche 13 des Stehbolzens 10 entspricht dem maximalen Feder- bzw. Bremsweg, der für das in das Brennelement 3 einfallende Steuerelement 1 zur Verfügung steht. Das Eigengewicht des Steuerelementes 1, die Federkonstante und die Vorspannung der Feder 7 sind dabei so dimensioniert, dass das Eigengewicht des Steuerelementes 1 nicht zu einem Spalt zwischen der Anschlagfläche 11 und der Schulter- fläche 12 führt.The distance C between the top of the grid plate 6 of the head frame 4 and the end face 13 of the stud 10 corresponds to the maximum spring or braking distance that is available for the control element 1 incident in the fuel element 3. The dead weight of the control element 1, the spring constant and the bias of the spring 7 are dimensioned such that the dead weight of the control element 1 does not lead to a gap between the stop surface 11 and the shoulder surface 12.
Das Kopfteil 9 des Steuerelementes 1 bildet einen spinnenartigen Träger, an dessen Tragarmen 14 die Steuerstäbe 2 durch Schraubverbindungen befestigt sind.The head part 9 of the control element 1 forms a spider-like carrier, on the support arms 14 of which the control rods 2 are fastened by screw connections.
In dem in der Fig. dargestellten Zustand steht das' Steuerelement 1 um den Überstand A über den Kopfrahmen 4 bzw. um den Überstand A' über die Niederhaltefedern 15 hinaus. Dieser Überstand A, A' ist nun zu groß, um das Brennelement 3 gemein- sam mit dem Steuerelement 1 in einem für dieses Brennelement 3 vorgesehenen und genehmigten Behälter zu entsorgen oder zu lagern. Die Erfindung geht nun von der Überlegung aus, dass der Federweg C ausreicht, den Überstand A, A' soweit zu verkürzen, dass das mit dem Steuerelement 1 versehene Brennelement 3 in diesen Behälter eingebracht werden kann.In the state shown in the figure, the ' control element 1 extends beyond the hold-down springs 15 by the projection A above the head frame 4 or by the projection A'. This protrusion A, A 'is now too large for the fuel element 3 to be disposed of or stored together with the control element 1 in a container provided and approved for this fuel element 3. The invention is now based on the consideration that the spring travel C is sufficient to shorten the projection A, A 'to such an extent that the fuel element 3 provided with the control element 1 can be introduced into this container.
Fig. 2 zeigt nun eine Situation, bei der das Steuerelement 1 mit einer symbolisch durch Pfeile F veranschaulichten Kraft gegen die Gitterplatte 6 des Kopfrahmens 4 gedrückt ist, so dass das Stützelement 5 axial gegen die Wirkung der Feder 7 zurückgeschoben ist. In dieser zurückgeschobenen oder zusammengedrückten Position ist das Stützelement 5 fixiert, so dass diese Position auch beibehalten wird, wenn auf das Steuerelement keine Kraft mehr ausgeübt wird. Hierzu dienen ein unterer Haltering 20 und ein oberer Haltering 22. Der untere Haltering 20 bildet durch entsprechend an das Stützelement 5 angepasste Formgebung zugleich einen Sitz für das Stützelement 5.Fig. 2 now shows a situation in which the control element 1 with a symbolically illustrated by arrows F force is pressed against the grid plate 6 of the head frame 4, so that the support element 5 is pushed back axially against the action of the spring 7. In this pushed back or compressed position, the support element 5 is fixed, so that this position is maintained even when no more force is exerted on the control element. A lower retaining ring 20 and an upper retaining ring 22 are used for this purpose. The lower retaining ring 20 also forms a seat for the supporting element 5 by shaping which is suitably adapted to the supporting element 5.
Hierzu ist im Ausführungsbeispiel die Innenfläche des unteren Halterings 20 im Bereich der Auflagefläche konisch geformt und an die konisch angeformte Außenfläche 23 des Stützelementes 5 angepasst. Der untere Haltering 20 bildet somit einen Anschlag für das ringförmige Stützelement 5, so dass sich dieses beiFor this purpose, in the exemplary embodiment, the inner surface of the lower retaining ring 20 is conically shaped in the region of the support surface and adapted to the conically shaped outer surface 23 of the support element 5. The lower retaining ring 20 thus forms a stop for the annular support element 5, so that this is at
Entlastung nicht mehr axial unter der Wirkung der Feder 7 verschieben kann, wenn der untere Haltering 20 relativ zum am Kopfteil des Steuerelementes 1 fixiert ist. Hierzu ist der untere Haltering 20 mit in der Figur nicht sichtbaren Gewinde- bolzen mit dem auf den Tragarmen 14 aufliegenden oberen Haltering 22 verschraubt .Relief can no longer move axially under the action of the spring 7 when the lower retaining ring 20 is fixed relative to the head part of the control element 1. For this purpose, the lower retaining ring 20 is screwed to the upper retaining ring 22 resting on the support arms 14 by means of threaded bolts (not shown in the figure).
Anstelle einer konischen Sitzfläche kann am Haltering auch eine Schulter vorgesehen sein, die das Stützelement 5 unter- greift, so dass dessen Stirnfläche auf dieser Schulter aufliegt .Instead of a conical seat, a shoulder can also be provided on the retaining ring, which engages under the support element 5, so that its end face rests on this shoulder.
Der Überstand A des Steuerelementes 1 über den Kopfrahmen 4 ist dann im entlasteten Zustand um den Federweg C verkürzt.The protrusion A of the control element 1 over the head frame 4 is then shortened by the spring travel C in the unloaded state.
In der Draufsicht gemäß Fig. 3 ist der auf den Tragarmen 14 aufliegende obere Haltering 22 zu erkennen. Mit Hilfe zweier Gewindebolzen 24 ist dieser mit dem nur am Rand sichtbaren un- teren Haltering 20 verschraubt. Die Halteringe 20, 22 sind außerdem jeweils mit einer Montagebohrung 30 versehen, die ein Innengewinde und eine konische Einführschräge 31 aufweisen. In diese Montagebohrung 30 kann eine Montagestange eingeschraubt werden, die die Handhabung der Halteringe 20, 22 bei deren Montage mit Hilfe eines Stangenwerkzeuges ermöglicht.The upper retaining ring 22 resting on the support arms 14 can be seen in the plan view according to FIG. 3. With the help of two threaded bolts 24, this is with the unseen only visible at the edge teren retaining ring 20 screwed. The retaining rings 20, 22 are also each provided with a mounting hole 30 which have an internal thread and a conical insertion bevel 31. A mounting rod can be screwed into this mounting hole 30, which enables the holding rings 20, 22 to be handled when they are mounted using a rod tool.
Die aus unterem Haltering 20, oberen Haltering 22 und Gewindebolzen 24 zusammengesetzte Hilfsvorrichtung ist in Fig. 4 nä- her veranschaulicht. Beide Halteringe 20, 22 sind jeweils mit einem Dorn 28 bzw. 29 versehen, die in eine entsprechende Ausnehmung in der unteren Gitterplatte 20 beziehungsweise in einen Freiraum zwischen den Tragarmen 14 ragen und zur Verdrehsicherung dienen. Die im oberen Haltering 22 angeordneten Durchgangsbohrungen 25 für die Gewindebolzen 24 sind gestuft und weisen jeweils eine ringförmig umlaufende Anlageschulter 26 auf, auf der der Kopf 27 des Gewindebolzens 24 im Endmontagezustand aufsitzt. Der Teil der Durchgangsbohrung 25 mit dem kleineren Innendurchmesser ist außerdem mit einem Gewinde ver- sehen, so dass der Gewindebolzen 24 zur Erleichterung der Montage in den oberen Haltering 22 eingeschraubt und mit diesem gemeinsam auf das Steuerelement aufgesetzt werden kann. Dadurch entfällt das ansonsten nachträglich erforderliche Setzen der Gewindebolzen 24. Auch der untere Haltering 22 ist mit ei- ner Montagebohrung 30 versehen, die dessen Handhabung mit einer darin eingeschraubten Montagestange erleichtert.The auxiliary device composed of lower retaining ring 20, upper retaining ring 22 and threaded bolt 24 is illustrated in more detail in FIG. 4. Both retaining rings 20, 22 are each provided with a mandrel 28 and 29, which protrude into a corresponding recess in the lower grid plate 20 or into a free space between the support arms 14 and serve to prevent rotation. The through bores 25 arranged in the upper retaining ring 22 for the threaded bolts 24 are stepped and each have an annular circumferential contact shoulder 26 on which the head 27 of the threaded bolt 24 is seated in the final assembly state. The part of the through hole 25 with the smaller inside diameter is also provided with a thread, so that the threaded bolt 24 can be screwed into the upper retaining ring 22 to facilitate assembly and can be placed together with the latter on the control element. This eliminates the need to subsequently insert the threaded bolts 24. The lower retaining ring 22 is also provided with a mounting hole 30, which facilitates its handling with a mounting rod screwed into it.
In Fig. 5 ist eine vorteilhafte Gestaltung der Aufnahme für den zylindrischen Kopf 27 des Gewindebolzens 24 in der Durch- gangsbohrung 25 im oberen Haltering 22 veranschaulicht. In die ringförmige Anlageschulter 26 der Durchgangsbohrung 25 sind eine Vielzahl von radialen Ausnehmungen oder Nuten 33 eingearbeitet, die mit entsprechenden, auf der Unterseite des Kopfes 27 des Gewindebolzens 24 angeordneten und in Fig. 6 erkennbaren Ausformungen oder Stegen 34 korrespondieren. Dabei wird der Gewindebolzen 24 so weit wie möglich derart eingeschraubt, dass die Nuten 33 mit den Stegen 34 fluchten und bei Entlastung durch die von der Feder 7 (Fig.l, 2) verursachten axialen Rückfederung mit diesen in Eingriff kommen, und so durch Form- schluss zwischen dem Kopf 27 des Gewindebolzens 24 und dem oberen Haltering 22 eine Verdrehsicherung des Gewindebolzens 24 bilden.5 shows an advantageous design of the receptacle for the cylindrical head 27 of the threaded bolt 24 in the through bore 25 in the upper retaining ring 22. A plurality of radial recesses or grooves 33 are machined into the annular contact shoulder 26 of the through bore 25, with corresponding ones on the underside of the head 27 of the threaded bolt 24 arranged and shown in Fig. 6 corresponding shapes or webs 34 correspond. The threaded bolt 24 is screwed in as far as possible in such a way that the grooves 33 are aligned with the webs 34 and come into engagement with them when the axial springback caused by the spring 7 (FIG. 1, 2) relieves them, and thus by shape - Conclusion between the head 27 of the threaded bolt 24 and the upper retaining ring 22 form an anti-rotation of the threaded bolt 24.
Anstelle der im Ausführungsbeispiel erläuterten Schraubverbindung zwischen der oberen und unteren Halteplatte können auch andere Verbindungen vorgesehen sein, die eine axiale Fixierung ermöglichen. Dies kann beispielsweise auch durch eine Bajo- nettVerbindung erfolgen, die zugleich als Verdrehsicherung ausgebildet ist. In dieser Variante kann die Bajonettverbindung im oberen oder im unteren Haltering erfolgen.Instead of the screw connection between the upper and lower holding plate explained in the exemplary embodiment, other connections can also be provided which enable axial fixation. This can also be done, for example, by means of a bayonet connection, which is also designed to prevent rotation. In this variant, the bayonet connection can be made in the upper or lower retaining ring.
Die Konditionierung des Steuerelementes 2 geschieht unter Was- ser nach folgendem Verfahrensablauf :The conditioning of the control element 2 takes place under water according to the following procedure:
Zunächst wird in das im Brennelementlagerbecken befindliche Brennelement 3 bei entnommenem Steuerelement 1 die untere Halteplatte 20 mit einem Stangenwerkzeug eingesetzt und auf die Gitterplatte 6 des Kopfrahmens 4 aufgelegt, so dass sie mit ihrem Dorn 28 in eine Durchgangsbohrung in der Gitterplatte 6 eingreift und auf diese Weise gegen ein Verdrehen gesichert ist. Anschließend wird mit Hilfe der Brennelementlademaschine das Steuerelement 1 in das Brennelement 3 eingeführt. Die obe- re Halteplatte 22 wird anschließend zusammen mit den in ihr vormontierten Gewindebolzen 24 mit dem Stangenwerkzeug auf das Kopfteil 9 des Steuerelementes 1 aufgesetzt. Mit Hilfe einer Druckvorrichtung, beispielsweise eine Pneumatikvorrichtung, die sich am oberen Rahmenteil des Kopfrahmens 4 abstützt, wird das Steuerelement 1 nach unten gedrückt, bis die Stirnfläche des Stehbolzens 10 auf der Gitterplatte 6 aufliegt. Mit anderen Worten: Der Stehbolzen 10 und damit das Steuerelement 1 werden unmittelbar gegen die Gitterplatte 6 gedrückt .First, the lower holding plate 20 is inserted with a rod tool into the fuel element 3 in the fuel pool, with the control element 1 removed, and placed on the grid plate 6 of the head frame 4, so that it engages with its mandrel 28 in a through hole in the grid plate 6 and in this way is secured against twisting. The control element 1 is then introduced into the fuel element 3 with the aid of the fuel element loading machine. The upper holding plate 22 is then placed on the head part 9 of the control element 1 together with the threaded bolts 24 preassembled in it with the rod tool. With the help of a pressure device, for example a pneumatic device, which is supported on the upper frame part of the head frame 4, the control element 1 is pressed down until the end face of the stud 10 rests on the grid plate 6. In other words: the stud 10 and thus the control element 1 are pressed directly against the grid plate 6.
Im zusammengedrückten Zustand werden nun die vormontierten Gewindebolzen durch den oberen Haltering 22 hindurchgeschraubt und mit ihrem Gewinde in den Gewindebohrungen des unteren Hal- terings 20 verschraubt . Die in der Anlageschulter 26' eingearbeiteten Nuten 33 müssen dann bei minimalem axialen Abstand zwischen Haltering 22 und Kopf des Gewindebolzens 24 mit den korrespondierenden ■ Stegen 34 am Kopf 27 des Gewindebolzens 24 fluchten. Nach Entlastung werden unterer und oberer Haltering 20,22 durch die Feder 7 um das Spiel auseinandergedrückt, so dass Nuten 33 und Stege 34 ineinander greifen und der Gewindebolzen 24 gegen Verdrehen gesichert ist. Um dieses Spiel hebt dann auch der Stehbolzen 10 von der Gitterplatte 6 ab. Durch die Verdrehsicherung ist ein selbsttätiges Lösen des Gewinde- bolzens 24 zuverlässig verhindert.In the compressed state, the preassembled threaded bolts are now screwed through the upper retaining ring 22 and their threads are screwed into the threaded bores of the lower retaining ring 20. The grooves 33 machined in the contact shoulder 26 'must then be aligned with the corresponding webs 34 on the head 27 of the threaded bolt 24 at a minimal axial distance between the retaining ring 22 and the head of the threaded bolt 24. After relief, the lower and upper retaining ring 20, 22 are pressed apart by the spring 7 for the play, so that grooves 33 and webs 34 engage in one another and the threaded bolt 24 is secured against rotation. For this game, the stud 10 then lifts off the grid plate 6. The anti-twist device reliably prevents the threaded bolt 24 from loosening automatically.
Die Erfindung ist vorstehend anhand der Konditionierung eines Steuerelementes erläutert. Sie ist aber grundsätzlich auf alle Einbauteile eines Brennelementes anwendbar, die in ihrem Kopf- bereich konstruktiv vergleichbar mit dem Steuerelement gestaltet sind, sich federnd auf der oberen Gitterplatte abstützen und im entlasteten Zustand über die Niederhaltefedern vorstehen. BezugszeichenlisteThe invention has been explained above on the basis of the conditioning of a control element. However, it can basically be applied to all built-in parts of a fuel assembly that are structurally comparable to the control element in their head area, are supported resiliently on the upper lattice plate and protrude over the hold-down springs in the relieved state. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Steuerelement, Einbauteil1 control, installation part
2 Steuerstab2 control stick
3 Brennelement3 fuel assembly
4 Kopfrahmen4 head frames
5 Stützelement5 support element
6 Gitterplatte6 grid plate
7 Feder7 spring
9 Kopfteil9 headboard
10 Stehbolzen10 stud bolts
11 Anschlagfläche11 stop surface
12 Schulterfläche12 shoulder surface
13 Stirnfläche13 end face
14 Tragarm14 support arm
15 Niederhaltefeder15 hold-down spring
20 unterer Haltering20 lower retaining ring
22 oberer Haltering22 upper retaining ring
23 konische Außenfläche23 conical outer surface
24 Gewindebolzen24 threaded bolts
25 Durchgangsbohrung25 through hole
26 Anlageschulter26 contact shoulder
28, 30 Dorn28, 30 thorn
30 Hilfsbohrung30 auxiliary hole
31 Einführschräge31 insertion bevel
33 Nut33 groove
34 Steg34 bridge
C AbstandC distance
A, A' ÜberstandA, A 'supernatant
F Pfeile F arrows

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zum Vorbereiten eines Einbauteiles (1) eines Brennelementes (3) eines Druckwasser-Kernreaktors, insbesondere eines Steuerelementes (1) für die Entsorgung, bei dem ein mittels einer Feder (7) am Kopf des Einbauteils (1) axial federnd verschiebbar gelagertes und zum Abstützen auf der Gitterplatte (6) des Kopfrahmens (4) eines Brennelemen- tes (3) dienendes Stützelement (5) gegen die Wirkung der Feder (7) in einer zurückgeschoben Position fixiert wird.1. A method for preparing an installation part (1) of a fuel element (3) of a pressurized water nuclear reactor, in particular a control element (1) for disposal, in which an axially resiliently mounted on the head of the installation part (1) by means of a spring (7) and for supporting on the grid plate (6) of the head frame (4) of a fuel element (3) serving support element (5) against the action of the spring (7) is fixed in a pushed back position.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Einbauteil (1) in ein Brennelement (3) eingesetzt wird, so dass es federnd wenigstens mittelbar auf der Gitterplatte (6) aufliegt, anschließend gegen die Wirkung der Feder (7) gegen die Gitterplatte (6) gedrückt wird, so dass das Stützelement (5) zurückgeschoben wird.2. The method according to claim 1, wherein the built-in part (1) is inserted into a fuel assembly (3) so that it rests resiliently at least indirectly on the grid plate (6), then against the action of the spring (7) against the grid plate ( 6) is pressed so that the support element (5) is pushed back.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , bei dem auf die Gitterplatte3. The method according to claim 2, in which on the grid plate
(6) des Brennelementes (3) vor dem Einsetzen des Einbauteiles (1) ein unterer Haltering (20) für das Stützelement (5) aufgesetzt wird, der in der zusammengedrückten Position mit einem auf dem Einbauteil (1) aufgelegten oberen Haltering (22) axial formschlüssig verbunden wird.(6) of the fuel assembly (3) before the insertion of the installation part (1), a lower retaining ring (20) for the support element (5) is placed, which in the compressed position with an upper retaining ring (22) placed on the installation part (1) axially positively connected.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Stützelement (5) zwischen dem oberen und dem unteren Haltering (20 bzw. 22) verspannt wird.4. The method according to claim 3, wherein the support element (5) between the upper and lower retaining ring (20 and 22) is clamped.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem der obere und der untere Haltering (20 bzw. 22) mit wenigstens einem axialen Gewindebolzen (24) miteinander verschraubt werden.Method according to one of claims 2 to 4, wherein the upper and the lower retaining ring (20 and 22) with at least an axial threaded bolt (24) are screwed together.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Gewindebolzen (24) vor dem Auflegen des oberen Halterings (22) auf das Einbauteil (lj im oberen Haltering (22) vormontiert ist.6. The method according to claim 5, wherein the threaded bolt (24) is pre-assembled in the upper retaining ring (22) before the upper retaining ring (22) is placed on the mounting part.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem der Gewindebolzen (24) im montierten Zustand gegen selbsttätiges Lösen gesichert wird.7. The method according to claim 5 or 6, in which the threaded bolt (24) is secured in the assembled state against automatic loosening.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Sicherung gegen selbsttätiges Lösen durch einen Formschluss zwischen dem Kopf des Gewindebolzens (24) und der oberen Halteplatte (22) erfolgt.8. The method according to claim 7, wherein the securing against automatic loosening is carried out by a positive connection between the head of the threaded bolt (24) and the upper holding plate (22).
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem am Kopfrahmen (4) des Brennelementes (3) eine Druckvorrichtung verankert wird, mit der das Einbauteil (1) gegen die Gitterplatte (6) gedrückt wird.9. The method according to any one of the preceding claims, in which a pressure device is anchored on the head frame (4) of the fuel assembly (3), with which the installation part (1) is pressed against the grid plate (6).
10. Zur Entsorgung konditioniertes Einbauteil (1) eines Brennelementes (3) , insbesondere eines Steuerelementes (1) eines Druckwasser-Kernreaktors, das ein mittels einer Feder (7) am Kopf des Einbauteiles (1) axial federnd verschiebbar gelagertes und zum Abstützen auf der Gitterplatte (6) des Kopfrahmens (4) eines Brennelementes (3) dienendes Stützelement (5) aufweist, das gegen die Wirkung der Feder (7) in einer zurückgeschobenen Position fixiert ist.10. Conditioned installation part (1) of a fuel element (3), in particular a control element (1) of a pressurized water nuclear reactor, which is axially resiliently mounted by means of a spring (7) on the head of the installation part (1) and is supported on the Grid plate (6) of the head frame (4) of a fuel element (3) serving support element (5) which is fixed against the action of the spring (7) in a retracted position.
11. Einbauteil (1) nach Anspruch 10, mit einem unteren Haltering (22) für das Stützelement (5) , der gegen die Wirkung der Feder (7) in der zusammengedrückten Position mit einem auf dem Einbauteil (1) aufgelegten oberen Haltering (22) axial formschlüssig verbunden ist.11. Installation part (1) according to claim 10, with a lower retaining ring (22) for the support element (5) which against the action of the spring (7) in the compressed position with a on the mounting part (1) placed upper retaining ring (22) is axially positively connected.
12. Einbauteil (1) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem der obere und der untere Haltering (20 bzw. 22) mit wenigstens einem axialen Gewindebolzen (24) miteinander verschraubt sind.12. Installation part (1) according to one of claims 10 or 11, in which the upper and the lower retaining ring (20 and 22) are screwed together with at least one axial threaded bolt (24).
13. Einbauteil (1) nach Anspruch 12, bei dem der Gewindebolzen (24) gegen selbsttätiges Lösen gesichert ist.13. Installation part (1) according to claim 12, in which the threaded bolt (24) is secured against automatic loosening.
14. Einbauteil (1) nach Anspruch 13, bei dem die Verdrehsicherung durch einen Formschluss zwischen dem Kopf (27) des Gewindebolzens (24) und der oberen Halteplatte (22) er- folgt.14. Installation part (1) according to claim 13, in which the anti-rotation is achieved by a positive connection between the head (27) of the threaded bolt (24) and the upper holding plate (22).
15. Zur Entsorgung konditioniertes Gebinde aus einem Brennelement (3) und einem in dieses eingesetzten Einbauteil (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 14. 15. Conditioned container for disposal of a fuel assembly (3) and an insert part (1) inserted therein according to one of claims 10 to 14.
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