CH655813A5

CH655813A5 - Gestell zum lagern nuklearer brennelemente.

Info

Publication number: CH655813A5
Application number: CH1528/82A
Authority: CH
Inventors: Ernst Bosshard
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1982-03-12
Filing date: 1982-03-12
Publication date: 1986-05-15
Also published as: FR2523359A1; SE8301285D0; SE8301285L; SE445501B; US4567015A; FI830418A0; FI830418L; JPS58171699A; ES279734Y; FI75442B; FR2523359B1; FI75442C; IT8319827A0; IT1161624B; ES279734U

Description

Die Erfindung hat ein Gestell zum Lagern nuklearer Brennelemente nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Gegenstand.

Es ist ein solches Gestell aus der DE-OS 2 921 482 bekannt, bei dem das Bodenstück aus einer durch vertikale Rippen versteiften Bodenplatte besteht, die auf ihrer Oberseite spanabhebend bearbeitet ist. Die Vierkantrohre sind auf der Bodenplatte mittels Schrauben befestigt, die sich durch am unteren Ende der Vierkantrohre befindliche Flansche erstrecken. Dieses bekannte Gestell hat zwar den Vorteil, dass die Vierkantrohre einzeln auf der Bodenplatte montiert und wenn nötig auch einzeln entfernt werden können; es ist jedoch verhältnismässig kompliziert und in der Fertigung — auch hinsichtlich der Flansche an den Vierkantrohren — aufwendig. Insbesondere sind zur Fertigung der Bodenplatten grosse Bearbeitungsmaschinen nötig.

Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu beheben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst. Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich dadurch, dass wegen des Fehlens der Flansche an den Vierkantrohren erhebliche Einsparungen an teurem Material möglich sind.

Durch das Merkmal nach dem Anspruch 2 werden auf einfachste Art Vertikalabstützungen für die in den Vierkantrohren einzulagernden Brennelemente geschaffen, wobei gleichzeitig das Bodenstück versteift wird.

Durch die Anordnung der Vierkantrohre gemäss dem Anspruch 3 werden weitere Einsparungen an Fertigungs- und Materialkosten erzielt, indem die Anzahl der benötigten Vierkantrohre auf etwa die Hälfte der unterzubringenden Brennelemente herabgesetzt wird.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht einen Abschnitt eines er-findungsgemässen Gestells, wobei die Höhe der Vierkantrohre übertrieben kurz dargestellt ist,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt eines Abschnitts eines Gestells nach Fig. 1,

Fig. 3 in perspektivischer Ansicht einen Abschnitt einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Gestells, ebenfalls mit verkürzt dargestellten Vierkantrohren,

Fig. 4 einen Grundriss eines Gestellabschnitts, wobei die Materialdicken übertrieben dick dargestellt sind,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt nach der Ebene V-V in Fig. 4, Fig. 6 einen Vertikalschnitt nach der Ebene VI-VI in Fig. 4, Fig. 7 einen Vertikalschnitt entsprechend Fig. 5 durch den oberen Bereich eines abgewandelten Vierkantrohres,

Fig. 8 in perspektivischer Ansicht ein ähnlich Fig. 7 ausgebildetes oberes Ende eines Vierkantrohres.

Gemäss Fig. 1 besteht das Gestell 1 aus einem Bodenstück 15 und mehreren darauf durch Schweissen befestigten Aufnahmerohren 10. Das Bodenstück 15 weist eine Reihe von in vertikalen Ebenen mit dem Abstand A parallel verlaufenden Längsbändern 2 auf, deren Hauptausdehnungsrichtung in Fig. 2 mit y bezeichnet ist. In die Längsbänder 2 sind von unten her mit gleichmässiger Teilung A' Einschnitte 3 angebracht. Mit den Längsbändern 2 kreuzt sich eine Reihe von Querbändern 5 (Hauptausdehnungsrichtung x in Fig. 2), die in Vertikalebenen verlaufen, deren gegenseitiger Abstand der Teilung A' entspricht. Die Querbänder 5 weisen von deren Oberkante ausgehende Einschnitte 6 auf, deren Teilung dem Abstand A entspricht. In die Einschnitte 6 der Querbänder 5 sind die Einschnitte 3 der Längsbänder 2 so eingesteckt, dass die Unterkanten der Längsbänder und der Querbänder 5 in derselben Horizontalebene liegen. Da die Querbänder 5 nur knapp halb so breit sind wie die Längsbänder 2, liegen die Oberkanten der Längsbänder auf anderer Höhe als die der Querbänder. Längsund Querbänder sind durch vertikal verlaufende Schweissnähte 4 miteinander verbunden.

Durch diese Anordnung der Längsbänder 2 und der Querbänder 5 ergibt sich ein Bodenstück 15 in Form eines quadratischen Gitters, da die Abstände A und A' gleich sind.

Auf dem so gebildeten Bodenstück 15 sind — gegenüber den Querbändern 5 um die halbe Teilung A' versetzt und analog zur Anordnung der schwarzen Felder eines Schachbrettes — quadratische Vierkantrohre 10 mit abgerundeten Kanten angeordnet, wobei also den weissen Schachbrettfeldern entsprechend von Vierkantrohren freie Plätze entstehen. Durch die Versetzung verlaufen die Querbänder 5 in Ebenen E (Fig. 2), in denen sich die Längsachsen der Vierkantrohre 10 erstrecken. Die Lichtweite B' der freien Plätze ist gleich der Lichtweite B der Vierkantrohre 10. Die Höhe der Vierkantrohre 10 misst in Wirklichkeit z.B. das Zwanzigfache des Abstandes A.

An den unteren Enden der Vierkantrohre 10 sind jeweils auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten — Fig. 1 die mit den Längsbändern 2 zusammenfallenden Seiten — rechteckige Partien der Rohrwände durch Anfräsen entfernt worden, so dass an jedem Vierkantrohr zwei horizontale Fräsflächen 16 und vier vertikale Fräsflächen 18 entstehen. Die Frästiefe ist dabei so gewählt worden," dass die zwischen jeweils zwei vertikalen Fräsflächen 18 verbleibenden rechteckigen Wandlappen 11 von der Höhe H gerade zwischen zwei Längsbänder 2 passen. Die Vierkantrohre 10 sind durch Kehlnähte längs den Fräsflächen 16 und 18 an den Längsbändern 2 angeschweisst. Wie Fig. 2 zeigt, sind jeweils zwei einander parallele Wände eines Vierkantrohres 10 etwa bündig mit zwei Längsbändern 2.

Auf den Aussenseiten der Vierkantrohre 10 sind über den grössten Teil ihrer Höhe, jedoch ausserhalb des Bereiches des Bodenstückes 15, Platten 12 (Fig. 2) aus einem Neutronen stark absorbierenden Material angebracht, z.B. aus borhaltigem Aluminium oder geeigneten Kunststoffen. Die Platten 12 sind aus5

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sen von einem dünnen Blech 14 umspannt, das ringsherum dicht mit dem Vierkantrohr verschweisst sein kann oder aber auch Durchtrittsöffnungen für eine Kühlflüssigkeit aufweisen kann.

Die beschriebene Konstruktion hat den Vorteil, dass mit einem Minimum an Schweissarbeit und wenig Material ein sehr starres Bodenstück 15 entsteht, in dem die durch Anfräsungen erzeugten Wandlappen 11 der Vierkantrohre 10 steife Verbindungselemente für die Längsbänder 2 bilden. Zur Steifheit dieser Verbindungselemente trägt auch noch ein Teil der oberhalb der rechteckigen Wandlappen 11 befindlichen Wandpartie der Vierkantrohre bei.

Durch den Versatz der Wandlappen 11 der Vierkantrohre 10 um die halbe Teilung A' gegenüber den Querbändern 5 wird erreicht, dass im Zickzack und parallel zu den Längsbändern 2 verlaufendé Gassen für die Kühlmittelzufuhr zu den unteren Enden der Vierkantrohre und zu den zwischen den Vierkantrohren befindlichen Lagerplätzen freibleiben. Da sich die Brennelemente lediglich mit einem an ihrem unteren Ende vorstehenden zentralen Stummel auf den Querbändern 5 abstützen, bleibt seitlich neben diesem Stummel genug freier Querschnitt für das die Querbänder 5 überströmende Kühlmittel.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind im Bodenstück 15 zusätzlich zu den Querbändern 5, jedoch gegenüber diesen um die halbe Teilung A' versetzt, in Vertikalebenen verlaufende Oberbänder 20 vorgesehen, die von der Unterkante ausgehende Einschnitte 19 aufweisen. Die Längsbänder 2 weisen dazu passende, von der Oberkante ausgehende Einschnitte 21 auf. Die in die Längsbänder 2 gesteckten Oberbänder 20 sind über Vertikalnähte 28 mit den Längsbändern verschweisst. Die Längsbänder 2 und die Oberbänder 20 weisen im Bereich ihrer Oberkanten schräge Anfräsungen 22 auf, um in diesem Bereich die Dicke dieser Bänder an die Wanddicke der Vierkantrohre anzugleichen. Die in diesem Fall unten gerade abgeschnittenen Vierkantrohre 10 sind über die Länge der Anfräsungen 22 an den Längsbändern 2 und den Oberbändern 20 angeschweisst.

Verglichen mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 hat das Gestell nach Fig. 3 den Vorteil, dass an den Vierkantrohren weniger Fräsarbeiten ausgeführt werden müssen. Dieser Vorteil wird allerdings mit vermehrter Schweissarbeit erkauft.

Gemäss Fig. 4, 5 und 6 sind die Kanten der Vierkantrohre 10 an deren oberem Ende über die Länge L ausgefräst. Die jeweils zwischen zwei Ausfräsungen verbleibenden Wandabschnitte sind durch einen Längsschnitt 24 in zwei Lappen 26

und 27 unterteilt, so dass an jedem Vierkantrohr vier Lappen 26 und 27 entstehen. Die Lappen 27 sind — wie dies aus Fig. 6 hervorgeht — an ihrer Basis leicht nach aussen und etwa auf halber Höhe leicht nach innen abgebogen. Die Lappen 26 sind 5 — wie Fig. 5 zeigt — nur einmal abgebogen, und zwar in halber Höhe leicht nach aussen. Jeweils derselben Kante eines Vierkantrohres benachbarte Lappen 26 oder 27 sind gleich ausgebildet, wobei — auf die Diagonale bezogen — Symmetrie besteht. Durch die Lappen 26 und 27 wird ein Brennelement beim io Einfahren in ein Vierkantrohr oder in einen zwischen vier benachbarten Vierkantrohren liegenden Lagerplatz zentriert, und zwar an den durch die Ausbiegungen gebildeten Schrägflächen der Lappen.

Nach Fig. 7 ist das Vierkantrohr 10 an seinem oberen Ende 15 auf der Innenseite schräg angefräst, so dass eine Führungsfläche 30 entsteht. An der Aussenseite des Vierkantrohres ist ein Bandmaterialabschnitt 32 angeschweisst, der oben eine äussere schräge Führungsfläche 34 aufweist. Diese Gestaltung ist an jeder der vier Wände der Vierkantrohre vorgesehen. Während die 2o Führungsfläche 30 ein in das Vierkantrohr 10 einzuführendes Brennelement zentriert, tun das die entsprechenden äusseren Führungsflächen 34 für ein in die Lagerstellen zwischen vier Vierkantrohren einzuführendes Brennelement.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist das obere Ende 25 eines Vierkantrohres — wie in Fig. 7 — aussen mit vier Bandmaterialabschnitten 32 versehen. Die Führungsflächen 30 und 34 bilden hier aber nicht Ebenen, sondern Kegelflächen, deren Achse sich mit der Längsachse des Vierkantrohres deckt. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet, wenn die Brennele-3o mente an ihrem unteren Ende als Rotationskörper bezüglich ihrer Längsachse ausgebildet sind, da damit beim Einführen der Brennelemente geringere Flächenpressungen auftreten.

Es kann zweckmässig sein, die oberen Enden benachbarter ss Vierkantrohre mit Führungen zu versehen, die die Vierkantrohre in Horizontalrichtung gegeneinander abstützen, jedoch relative Vertikalbewegungen infolge ungleicher Erwärmung der Rohre zulassen. Als solche Führungen Hessen sich beispielsweise Vierkant- oder Rundmaterialabschnitte verwenden, die in die 4o von den Kanten-Ausfräsungen gebildeten Taschen zwischen jeweils benachbarten Vierkantrohren eingelegt werden; es Hessen sich aber auch im Kantenbereich eines Vierkantrohres 10 schmale Lappen diagonal ausbiegen, die in diagonal gefräste Nuten der benachbarten Vierkantrohre eingreifen.

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4 BlätterZeichnungen

Claims

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1. Gestell zum Lagern nuklearer Brennelemente, mit einem Bodenstück (15) und mehreren Vierkantrohren (10), die — wie einseitig eingespannte Biegeträger — mit ihrem einen Ende am Bodenstück befestigt sind und die neutronenabsorbierende Platten (12) tragen, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenstück (15) aus mehreren sich kreuzenden, ineinander gesteckten und miteinander verschweissten Metallbändern (2, 5) besteht, wobei die beiden Hauptausdehnungsrichtungen (x, y) der Metallbänder (5, 2) parallel zu den Wänden der Vierkantrohre (10) verlaufen und mindestens die in der einen Richtung (y) verlaufenden Metallbänder (2) etwa bündig zu zwei einander parallelen Wänden der Vierkantrohre (10) sind.

2. Gestell nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in der anderen Richtung (x) verlaufenden Metallbänder (5) in Ebenen (E) angeordnet sind, in denen sich die Längsachsen der Vierkantrohre (10) erstrecken.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Gestell nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vierkantrohre (10) — entsprechend der Verteilung der schwarzen Felder eines Schachbrettes — mit gegenseitigem Abstand so auf dem Bodenstück (15) angeschweisst sind, dass im Bereich der von Vierkantrohren (10) freien Felder die Lichtweite (B') zwischen benachbarten Vierkantrohren — auf der Höhe der neutronenabsorbierenden Platten (12) gemessen — gleich gross oder um einen Toleranzbetrag von höchstens 5 mm grösser ist als die Lichtweite (B) der Vierkantrohre (10).

4. Gestell nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die neutronenabsorbierenden Platten (12) jeweils, Vierkantrohr-Systeme bildend, auf den vier Aussenseiten der Vierkantrohre (10) angeordnet und vorzugsweise mit einem Schutzblech (14) überzogen sind.