DE1167458B - Brennstoffelement-Baueinheit - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G 21

Deutsche KL: 21 g - 21/20

Nummer: 1167 458

Aktenzeichen: U 7135 VIII c / 21 g

Anmeldetag: 16. Mai 1960

Auslegetag: 9. April 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffelement-Baueinheit, die aus wenigstens zwei Brennstoffelementen länglicher Form besteht, mit Kupplungsvorrichtungen zur Herstellung einer leicht lösbaren Verbindung zwischen den Brennstoffelementenden.

Es ist bekannt, Rohre mittels eines einen Bajonettverschluß enthaltenden Verbindungsstücksmiteinander zu kuppeln. Bei dieser bekannten Schnellkupplung sind Rohrteile mit entsprechend ausgebildeten Vorsprüngen mit dem Bajonettring durch Drehung desselben zur Längsausrichtung gekuppelt.

Wenn jedoch diese bekannte Kupplung zum Verbinden von zwei Kernbrennstoff enthaltenden Rohren miteinander verwendet würde, so wäre ein Kühlmittelkanal von sehr großem Durchmesser im Reaktorkern erforderlich, und zwar wegen der weit vorstehenden Teile der bekannten Kupplung. Da der größte Teil des Reaktorkühlmittels, z.B. 90%, durch die Brennstoff enthaltenden Rohre strömen muß, würde dieser Kanal mit der großen Bohrung Strömungseindämmungsvorrichtungen zwischen den Rohren und den Kanalwänden erfordern. Darüber hinaus bedeutet der Kanal mit vergrößertem Durchmesser bei gleichem Moderatorvolumen eine erhebliche Zunahme der Größe des Reaktorkerns.

Verglichen mit der Kupplung nach der Erfindung, hat auch die bekannte Kupplung viel größere Abmessungen als erstere. Aus Gründen der Neutronenökonomie könnte die erwähnte bekannte Kupplung in einem Reaktorkern nicht zugelassen werden.

Durch die Erfindung soll eine Anordnung geschaffen werden, bei der die Brennstoffstabbündel der miteinander verbundenen Rohre sich dicht beieinander befinden. Bei der bekannten Anordnung würde nämlich ein weiter Zwischenraum zwischen den Brennstoffbündeln frei bleiben.

Außerdem ist bei der beanspruchten Baueinheit eine Relativbewegung zwischen den gekuppelten Bauteilen möglich, was bei der bekannten Anordnung nicht der Fall ist.

Die Erfindung ergibt eine leicht zu betätigende Kupplung zwischen den Brennstoffelementen, die es ermöglicht, die Enden des Brennstoffkörpers in einem Brennstoffelement dicht an die Enden des Brennstoffkörpers in dem sich anschließenden Element heranzubringen, und zugleich einen geringen Spielraum für die Ausbiegung zwischen den Elementen in der Anordnung frei läßt.

Erfindungsgemäß wird dies alles dadurch erreicht, daß Halteplatten, an deren Umfang gleichmäßig ver-Brennstoffelement-Baueinheit

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority,

London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,

Siegen, Oranienstr. 14

Als Erfinder benannt:
Stanley Hackney, London

teilte radiale Vorsprünge und Vertiefungen vorgesehen sind, über einen ringförmigen Verbindungsbauteil, der zwei übereinanderliegende Sätze von entsprechend ausgebildeten Vorsprüngen und Vertiefungen aufweist, gekuppelt sind und daß der Verbindungsbauteil gegen unbeabsichtigtes Drehen durch Mittel gesichert ist.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher beschrieben werden, welche eine schaubildliche Teilansicht von miteinander verbundenen Brennstoffelementen eines Kernreaktors wiedergibt, wobei ein Teil herausgeschnitten ist, um den Aufbau darzustellen, und ein Teil auseinandergezogen dargestellt ist.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist dort eine Brennstoffelementanordnung dargestellt, die drei Brennstoffelemente 1 aufweist, die an den Enden miteinander verbunden sind. Jedes Brennstoffelement 1 besteht aus einer Graphithülse 2, die am oberen Ende eine Verjüngung 3 und am unteren Ende eine Verjüngung 4 aufweist, um am oberen Ende einen Endring 5 einer metallischen Halteplatte 6 und am unteren Ende einen Endring 7 einer metallischen Halteplatte 8 aufnehmen zu können. Die Halteplatten 6 und 8 sind mit Hilfe von Verbindungsstangen 9 starr miteinander verbunden. Die Halteplatte 8 besitzt Öffnungen 10, in welchen die unteren Endzapfen 11 der Brennstoffstäbe 12, die sich in Hülsen befinden, sitzen. Die Brennstoffstäbe bestehen jeweils aus mehreren hohlen zylindrischen Brennstoffkörpern 13 aus Urandioxyd. Die Brenn-Stoffkörper 13 stecken fest in einer Metallhülse 16 (die beispielsweise aus Beryllium besteht). Die Halteplatte 6 weist Öffnungen 14 auf, welche die oberen

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Endzapfen 15 der Brennstoffstäbe 12 mit Gleitsitz aufnehmen, um eine Ausdehnung. der Brennstoffstäbe 12 nach oben zu ermöglichen.

Die Halteplatte 6 bzw. 8 besitzt öffnungen 17 bzw. 18, um den Durchtritt des Kühlmittels durch das Brennstoffelement 1 und die Kühlung der Brennstoffstäbe zu ermöglichen. Die Halteplatte 6 hat an ihrem mit 20 bezeichneten Umfang Vorsprünge 19 und Vertiefungen 21. Die Vertiefungen 21 sind so breit, daß die unteren Vorsprünge 22 an einem metallischen Ring 24 darin eingreifen können. Die Vorsprünge 22 sind so weit voneinander entfernt, daß sie Vertiefungen 23 bilden, die so breit sind, daß die Vorsprünge 19 darin eingreifen können. Die Halteplatte 8 ist in gleicher Weise an ihrem Umfang 27 mit Vorsprüngen 25 und Vertiefungen 26 versehen, in welche die oberen Vorsprünge 28 an dem Ring 24 eingreifen können, wobei die Vorsprünge 28 so weit auseinanderliegen, daß die Vertiefungen 29 bilden. Beide Halteplatten 6 und 8 weisen Blattfedern 30 und 31 zur seitlichen Halterung des Brennstoffelementes 1 in einem (nicht dargestellten) Brennstoffkanal auf.

Das Zusammenkoppeln der Brennstoffelemente 1 geschieht dadurch, daß sie mit ihren Ansätzen 19 und 25 in einer Flucht Ende an Ende zusammengebracht werden, der Ring 24 in die Stellung gebracht wird, in der seine Vertiefungen 23 und 29 mit den Vorsprüngen 19 und 25 fluchten, und dann der Ring gedreht wird, um die Vorsprünge 22 und 28 in eine Flucht mit den Vorsprüngen 19 und 25 der Brennstoffelemente zu bringen.

Im Ring 24 befindet sich ein Schlitz 32, durch den Stiftschrauben 35 und 36 in die Gewindebohrungen 33 und 34 eines Vorsprungs 19 bzw. 25 geführt und eingeschraubt werden können, um den Kupplungsring 24 zu verriegeln. Eine Verriegelungsfeder 37, die in eine (nicht dargestellte) Aussparung am Schlitz 32 eingreifen kann, verhindert ein Herausdrehen der Stiftschrauben 35 und 36 während des Gebrauchs der Brennstoffelemente.

Die Einheit der Brennstoffelemente 1 in einem Brennstoffkanal eines Reaktors ruht auf einer Abstützung am Fuß des Kanals. Die Halteplatten 6 und 8 fluchten einander mit den öffnungen 17 bzw.18, wodurch ein ununterbrochener Kanal für das Kühlmittel entsteht. In dieser Stellung besteht ein kleiner Zwischenraum zwischen den Vorsprüngen 19 an den Halteplatten 6 und den Vorsprüngen 22 des zugehörigen Ringes 24, der sich darunter befindet. In gleicher Weise besteht ein kleiner Zwischenraum zwischen den Vorsprüngen 25 an den Halteplatten 8 und den Vorsprüngen 28 des zugehörigen Ringes 24 darüber. Wenn die aus Brennstoffelementen 1 bestehende Einheit aus dem Brennstoffkanal herausgehoben wird, ermöglichen es diese Zwischenräume, daß sich die aneinanderstoßenden Halteplatten 8 um einen geringen Abstand voneinander trennen können, der ausreicht, um eine so große Biegsamkeit an den Verbindungsstellen zu schaffen, daß eine geringe Winkelbewegung zwischen Brennstoffelementen der Einheit möglich ist.

Die Brennstoffelemente 1 können voneinander getrennt werden, indem die Verriegelungsfeder 37 von den Stiftschrauben 35 und 36 der Ringe 24 abgenommen wird, die Ringschrauben 35 und 36 herausgeschraubt und die Ringe 24 so weit gegen die Brennstoffelemente gedreht werden, bis die Vorsprünge 22 und 28 des Ringes 24 mit den Vertiefungen 21 und 26 der Brennstoffelemente fluchten und die Vertiefungen 23 und 29 der Ringe 24 mit den Vorsprüngen 19 und 25 der Brennstoffelemente fluchten. Die Brennstoffelemente 1 können dann voneinander getrennt und die Ringe 24 entfernt werden.

Die Ringe 24 liegen in Vertiefungen, die durch die übereinanderliegenden Teile 20 bis 27 aufeinanderfolgender Brennstoffelemente 1 gebildet werden, wodurch sich eine glatte Außenfläche der Brennstoffelementeneinheit ergibt. Zwischen den Kanten eines Ringes 24 und den Endringen 5 und 7 aneinanderstoßender Brennstoffelemente 1 besteht ein gewisser Spielraum, damit sich die Metallteile, die aus Beryllium bestehen, ausdehnen können.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Brennstoffelement-Baueinheit, die aus wenigstens zwei Brennstoffelementen länglicher Form besteht, mit Kupplungsvorrichtungen zur Herstellung einer leicht lösbaren Verbindung zwischen den Brennstoffelementenden, dadurch gekennzeichnet, daß Halteplatten(6, 8), an deren Umfang gleichmäßig verteilte radiale Vorsprünge (19, 25) und Vertiefungen (21, 26) vorgesehen sind, über einen ringförmigen Verbindungsbauteil (24), der zwei übereinanderliegende Sätze von entsprechend ausgebildeten Vorsprüngen (22, 28) und Vertiefungen (23, 29) aufweist, gekuppelt sind und daß der Verbindungsbauteil (24) gegen unbeabsichtigtes Drehen durch Mittel (35 bis 37) gesichert ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschrift Nr. 828 622;

   deutsche Auslegeschrift Nr. 1041178;

   französische Patentschrift Nr. 1214 056;

   britische Patentschriften Nr. 819 341, 823 921;

   »Proceedings of the Second United Nations International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy«, Vol. 6, 1958, S. 649.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   409 558/315 3.64 © Bimdesdruckerei Berlin