DE1085976B - Spacers in bar form for nuclear reactor fuel assemblies with a variety of fuel rods - Google Patents

Description

Brennelemente für heterogene Kernreaktoren weisen meist eine Vielzahl von Brennstoffstäben auf, die zu einem oder mehreren Bündeln zusammengefaßt sind und an einer oder an beiden Stirnseiten im Element gehaltert werden. Zur Halterung "dienen vielfach Lochplatten, die den Durchtritt des Kühlmittels gestatten und zugleich so gestaltet sind, daß ferngesteuerte Greifwerkzeuge das Brennelement fassen und manipulieren können.Fuel elements for heterogeneous nuclear reactors usually have a large number of fuel rods that are assigned to one or more bundles are combined and on one or both end faces in the element be held. Perforated plates, which allow the passage of the coolant, are often used for holding " and at the same time are designed so that remote-controlled gripping tools grasp and manipulate the fuel assembly can.

Wegen der relativ großen Länge der Brennstoffstäbe gegen den Stabdurchmesser (Meter gegen Millimeter) neigen diese, wenn Versteifungsmittel fehlen, im Betrieb leicht zum Durchbiegen und Schwingen. Es ist daher üblich, über die Stablänge verteilte Abstandshalterungen, z. B. rasterartig ineinandergefügte Stababstandsstege aus Blech, vorzusehen, welche jeweils in gemeinsamen Ouerschnittszonen der Brennstoffstäbe liegen und diese gegeneinander rüttelfest lagern. Bei Brennelementen, bei denen die Brennstoffstäbe in ihrer Gesamtheit nicht von einem besonderen Schutzrohr umgeben sind, wird das Stegraster an einzelnen oder an allen Brennstoffstäben befestigt, vorzugsweise verschweißt, und versteift so das Stabpaket. Im anderen Falle wird es am Schutzrohr befestigt.Because of the relatively large length of the fuel rods versus the rod diameter (meters versus millimeters) If there is no stiffening means, they tend to sag and swing easily during operation. It is therefore common to use spacers distributed over the length of the rod, z. B. grid-like nested rod spacers made of sheet metal to provide which each lie in common cross-sectional zones of the fuel rods and these are vibration-proof against each other to store. In the case of fuel assemblies in which the fuel rods in their entirety are not of a particular one Protective tube are surrounded, the web grid is attached to individual or to all fuel rods, preferably welded, and so stiffened the rod package. Otherwise it is attached to the protective tube.

Eine Befestigung durch Schweißen ist nicht immer ohne weiteres möglich, z. B. dann nicht, wenn eine Schwächung der Stabhüllen oder eine ungünstige Beeinflussung der Hüllenmaterialeigenschaften zu befürchten ist. Es kann aber auch von vornherein eine Schweißung unmöglich oder zumindest nicht ratsam sein, und zwar auf Grund der Materialeigenschaften. Das ist bei Sinteraluminium (SAP 865) oder bestimmten Berylliumlegierungen der Fall.Attachment by welding is not always easily possible, e.g. B. not if one There is a risk of weakening the rod sheaths or an unfavorable influence on the properties of the sheath material is. However, welding can also be impossible or at least not advisable from the outset due to the material properties. This is the case with sintered aluminum (SAP 865) or certain Beryllium alloys the case.

Die Erfindung geht nun von der Aufgabe aus, eine Abstandshalterung für Brennelemente, gegebenenfalls mit Schutzrohr, zu schaffen, die auch als reine Abstützhalterung benutzt werden kann, bei der also das Haltegerüst nicht unbedingt mit den Brennstoffstäben verschweißt oder verlötet ist. Ausgehend von der bewährten Stegkonstruktion, soll die Halterung neben einem geringen Strukturmaterialvolumen auch die notwendigen Festigkeitseigenschaften besitzen. Sie soll die gleichmäßige Wärmeabfuhr aus den ßrennstoffstäbeu nicht beeinträchtigen und zur Vermeidung von Spaltkorrosion möglichst kleine Anliegeflächen an den Brennstoff stäben aufweisen.The invention is based on the task of providing a spacer for fuel assemblies, if necessary with protective tube, which can also be used as a pure support bracket, i.e. the Holding frame is not necessarily welded or soldered to the fuel rods. Based on the proven Bar construction, the bracket should not only have a small volume of structural material but also the necessary Have strength properties. You should the uniform heat dissipation from the fuel rods do not affect and to avoid crevice corrosion as small contact surfaces as possible on the Have fuel rods.

Die Lösung besteht erfindungsgemäß darin, daß die Blechstege ein quer zur Erstreckungsrichtung gekrümmtes Profil besitzen und zur Fixierung der Brennstoffstäbe an ihren Berührungspartien mit diesen entsprechende Aussparungen oder Ausbuchtungen besitzen. According to the invention, the solution is that the sheet metal webs are curved transversely to the direction of extension Have profile and to fix the fuel rods at their contact parts with them have corresponding recesses or bulges.

Auf diese Weise wird eine seitenverschiebungssichere, rüttelfeste Abstützung erzielt, die den Kühl-Abstandshalter in StegformIn this way, a lateral displacement-proof, vibration-proof support is achieved, the cooling spacer in bar form

für Kernreaktor-Brennelementefor nuclear reactor fuel elements

mit einer Vielzahl von Brennstoffstäbenwith a variety of fuel rods

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Diethelm Knödler und Hans Kröpfl,Dipl.-Ing. Diethelm Knödler and Hans Kröpfl,

Erlangen,
sind als Erfinder genannt wordenGain,
have been named as inventors

mittelquerschnitt wegen der hochkant gestellten Stege nur geringfügig einengt, äußerst kleine Berührungsflächen mit den BrennstoffabhüIIen ergibt und somit einerseits die Wärmeabfuhr nicht hindert, andererseits die Spaltkorrosion nicht begünstigt. Infolge der Profilierimg sind die Stege besonders verwindungssteif. Die Konstruktion wird entweder durch Anpunkten am Schutzrohr oder Einhängen in Halteschlitze des Schutzrohres befestigt.Medium cross-section only slightly narrows because of the upright bars, extremely small contact areas with the fuel abutments and thus on the one hand does not prevent the dissipation of heat, on the other hand crevice corrosion does not favor. As a result of the profiling, the webs are particularly torsion-resistant. The construction is either made by spotting on the protective tube or hanging in the holding slots of the Protective tube attached.

Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele, es zeigt The drawing illustrates some exemplary embodiments, it shows

Fig. 1 im Waagrechtschnitt ein Brennelement mit Schutzrohr und Abstandshaltern, bei denen die Stege an der Ober- oder Unterkante umgebogen sind,Fig. 1 in horizontal section a fuel assembly with protective tube and spacers, in which the webs are bent at the upper or lower edge,

Fig. 2 ausschnittsweise den zu Fig. 1 gehörigen Senkrechtsschnitt nach der Linie H-II,FIG. 2 shows a detail of the vertical section belonging to FIG. 1 along the line H-II,

Fig. 3 bis 5 drei in einen gemeinsamen Waagrechtschnitt durch ein Brennelement eingezeichnete Abstandshaltersysteme (Fig. 3 im ersten Quadranten mit Stegprofil in Fig. 3 a, Fig. 4 im dritten und vierten Quadranten mit Stegprofil in Fig. 4 a und Fig. 5 im zweiten Quadranten mit Stegprofil in Fig. 5 a),3 to 5 three spacer systems drawn in a common horizontal section through a fuel assembly (Fig. 3 in the first quadrant with the web profile in Fig. 3a, Fig. 4 in the third and fourth Quadrant with a web profile in Fig. 4 a and Fig. 5 in the second quadrant with a web profile in Fig. 5 a),

Fig. 6 im Waagrechtschnitt ein Brennelement mit Schutzrohr und Abstandshaltern, deren Stege zusätzlich Abstandsfahnen besitzen, undFig. 6 in horizontal section a fuel assembly with protective tube and spacers, their webs in addition Have spacer flags, and

Fig. 7 ausschnittsweise den zu Fig. 6 gehörigen Senkrechtschnitt nach der Linie VII-VII.7 shows a detail of the vertical section belonging to FIG. 6 along the line VII-VII.

Gemäß den Fig. 1 und 2 besitzen die zu einem Abstaudshaltergerüst mit Hilfe der Querstege 1 verbundenen Ringstege 2 ein quer zur Erstreckungsrichtung gekrümmtes Profil (vgl. besonders Fig. 2) und zur Fixierung der Brennstoffstäbe 3 an ihren Berührungs-According to FIGS. 1 and 2, they have a spacer frame with the help of the transverse webs 1 connected ring webs 2 a transverse to the direction of extension curved profile (see especially Fig. 2) and to fix the fuel rods 3 at their contact

009 568/269009 568/269

Claims (5)

partien mit diesen entsprechenden Aussparungen 4 (vgl. insbesondere Fig. 1). Im einzelnen sind die in der Mittelzone flachgehaltenen Blechstege an der Ober- oder Unterkante zur gleichen Seite hin kragenförmig umgebogen. In der umgebogenen Zone befinden sich halbellipsen- oder parabelförmige Aussparungen zur Aufnahme der Brennstoffstäbe. Das einzelne Steggt-rüst ist am Schutzrohr 5 befestigt. Es ist möglich. auch Stege zu verwenden, deren Ober- und Unterkante — bei leichen o flachen Mittelteilen — kragenförniig zur der in entgegengesetzten Richtungen umgebogen sind. Der äußere Steg 2' ist ein Bandagesteg. Drei andere Stegprofilformen zeigen die Fig. 3a bis Sa mit den zugehörigen Schnittansichten in den Fig. 3 bi? 5. Gemäß den Fig. 3. 4 bzw. 3a. 4a sind die Blech-.-tege 6, 7 von der Ober- zur Unterkante im Kreisj)rofiI gebogen. Sie besitzen an der Ober- und Unterkante Aussparungen 9 bzw. Ausbuchtungen 10 von z. B. halbellipsen- oder parabelförmiger Gestalt zur Aufnahme der Brennstoffstäbe 11. Wie in den Fig. 3 a und 4a gestrichelt eingezeichnet ist. können diese Aussparungen bzw. Ausbuchtungen gegebenenfalls mit ellipsenförmigen Aussparungen 12 bzw. Ausbuchtungen 13 auf der gewölbten Stegaußenseite abwechseln, nämlich dann, wenn die Stege beiderseitig zur Ab-Stützung der Brennstoffstäbe dienen sollen. Beim Abstandshalter nach den Fig. 5. 5 a sind an den Stegen 14 die Aussparungen oder Ausbuchtungen 15 abwechselnd auf der einen oder anderen Stegseite im aufgewölbten Stegteil angebracht. Die S-förmige Aufwölbung des Stege? (vgl. insbesondere Fig. 5a) verleiht der Konstruktion eine große Steifigkeit. Die Abstandshalterkonstruktion nach den Fig. 6 und 7 weicht von den bisher erläuterten Konstruktionen, insbesondere derjenigen nach den Fig. J und 2 dadurch ab. daß die Stege 16 zusätzlich Abstandsfahnen 17 besitzen. Während die Brennstoffstäbe 11 somit auf der einen Seite in Aussparungen bzw. Ausbuchtungen der Haltestege gelagert sind, werden sie auf der entgegengesetzten Seite von den Abstandsfahnen 17 im erforderlichen Zwischenabstand in radialer Richtung gehalten. Das Schutzrohr des Brennelementes ist hier der Einfachheit halber wieder fortgelassen. Es kann aber auch grundsätzlich fehlen. I.' Λ T E X T Λ X SPRCCH E :parts with these corresponding recesses 4 (see, in particular, FIG. 1). In detail, the sheet metal webs held flat in the central zone are bent over in a collar-shaped manner on the upper or lower edge on the same side. In the bent zone there are semi-elliptical or parabolic recesses for receiving the fuel rods. The individual Steggt frame is attached to the protective tube 5. It is possible. Also to use webs, the upper and lower edges of which - in the case of corpse or flat middle parts - are collar-shaped to the one bent in opposite directions. The outer web 2 'is a bandage web. Three other web profile shapes are shown in FIGS. 3 a to 3 a with the associated sectional views in FIGS. 5. According to FIGS. 3, 4 and 3a. 4a, the sheet metal webs 6, 7 are bent from the top to the bottom edge in a circle. They have recesses 9 or bulges 10 of z. B. semi-elliptical or parabolic shape for receiving the fuel rods 11. As shown in dashed lines in FIGS. 3a and 4a. These recesses or bulges may alternate with elliptical recesses 12 or bulges 13 on the arched outer side of the web, namely when the webs are intended to support the fuel rods on both sides. In the spacer according to FIGS. 5, 5 a, the recesses or bulges 15 are alternately attached to the webs 14 on one or the other web side in the arched web part. The S-shaped bulge of the webs? (see in particular Fig. 5a) gives the construction great rigidity. The spacer construction according to FIGS. 6 and 7 differs from the constructions explained so far, in particular that according to FIGS. J and 2 in this way. that the webs 16 additionally have spacer lugs 17. While the fuel rods 11 are thus mounted on one side in recesses or bulges in the holding webs, they are held on the opposite side by the spacer lugs 17 at the required spacing in the radial direction. The protective tube of the fuel assembly is omitted here for the sake of simplicity. But it can also be absent in principle. I. ' Λ T E X T Λ X SPRCCH E: 1. Abstandshalter in Stegform für Kernreaktor-Brennelemente mit einer Vielzahl von Brennstoftstäben, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstege (2: 6; 7; 14) ein quer zur Erstreckungsrichtung gekrümmtes Profil besitzen und zur Fixierung der Brennstoffstäbe (3:11) an ihren ßerührungsparticn mit diesen entsprechende Aussparungen oder Ausbuchtungen (9; 10; 15) besitzen.1. Spacers in bar form for nuclear reactor fuel assemblies with a large number of fuel rods, characterized in that the sheet metal webs (2: 6; 7; 14) are transverse to the direction of extension have a curved profile and to fix the fuel rods (3:11) on their ßerührungsparticn with these corresponding recesses or bulges (9; 10; 15) have. 2. Abstandshalter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die in der Alittelzone flachgehaltenen Blechstege (Fig. 2) an der Ober- und /oder Unterkante zur gleichen Seite hin oder in entgegengesetzte Richtungen kragenförmig umgebogen sind und in der umgebogenen Zone Aussparungen oder Ausbuchtungen, z. B. von halbellipsen- oder parabelförmiger Gestalt, besitzen.2. Spacer according to claim 1, characterized in that the sheet metal webs held flat in the Alittelzone (Fig. 2) on the upper and / or lower edge to the same side or in opposite directions are bent collar-shaped and recesses or bulges in the bent zone, z. B. of semi-elliptical or parabolic shape have. 3. Abstandshalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstege von der Oberzur Unterkante im Kreisprofil gebogen sind (Fig. 3 und 4) und Aussparungen (9) bzw. Ausbuchtungen (10), z. B. von halbellipsen- oder parabelförmiger Gestalt, an der Ober- und Unterkante besitzen, die gegebenenfalls mit ellipsenförmigen Aussparungen (12) oder Ausbuchtungen (13) auf der gewölbten Stegseite abwechseln.3. Spacer according to claim 1, characterized in that the sheet metal webs from the Oberzur The lower edge is curved in the circular profile (Fig. 3 and 4) and recesses (9) or bulges (10) e.g. B. of semi-elliptical or parabolic shape, at the top and bottom have, optionally with elliptical recesses (12) or bulges (13) alternate on the curved side of the bridge. 4. Abstandshalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstege S-förmig profiliert (Fig. 5) sind und die Aussparungen oder Ausbuchtungen (15) abwechselnd auf der einen oder anderen Seite im aufgewölbten Stegteil angebracht sind.4. Spacer according to claim 1, characterized in that that the sheet metal webs are profiled S-shaped (Fig. 5) and the recesses or bulges (15) alternately attached to one side or the other in the arched web part are. 5. Abstandshalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (16) zusätzliche Abstandsfahnen (17) besitzen.5. Spacer according to claim 1, characterized in that the webs (16) have additional spacer flags (17) own. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 009 568/269 7.60© 009 568/269 7.60