DE1589481A1 - Abstandhalter fuer radiale Fixierung von Brennstoffstaeben - Google Patents
Abstandhalter fuer radiale Fixierung von BrennstoffstaebenInfo
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- 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
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Description
1589401
Dipi-,iNQ. HELMUT MISSLING β3 gjessen.
RICHARDSCHlEE b,smarokstwss6 ί3 12.it.1969
PATENTANWÄLTE ,
Mi/E 9369
... Az.:. P 15 09
Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolagat
}
V ä s t e r a s/Schweden
Die "Erfindiong betrifft einen Abstandhalter für die radiale lixierung
von Brennstoffstäben in einer Reaktorbrennstoffkassette mit
einem Pedersystem, das aus an den Brennstoffstäben anliegenden
Federelementen bestellt.
Abstandhalter der beschriebenen Art sind in mehreren verschiedenen
Ausführungen bekannt. Dies beruht darauf, daß ein Abstandhalter trotz seiner scheinbar einfachen Ausführung in vielen Hinsichten
sehr hohe Anforderungen erfüllen muß. Von besonderer Bedeutung
ist der Strömungswiderstand, den der Abstandhalter für das Kühlmittel
bildet, das durch die Brennstoffkassetten längs der Brennstoff stäbe strömt'. Dieser Strömungswiderstand soll so klein wie
möglich sein, auch scheinbar kleine Verbesserungen des Strömungswiderstandes können eine entscheidende Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit
des Reaktors haben. Weiter sind die mechanische Festigkeit, die Federungseigenschaften, der Anlagedruck und die Form
der Anlagefläche sowie die Einwirkung auf den Neutronenfluß in der
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Brennstoffkassette von Bedeutung. Der Aufbau des Abstandhalten
wird außerdem dadurch kompliziert, daß die Brennstoffstäbe sehr
dicht stehen, wodurch der zugängliche Raum stark begrenzt ist.
Dies bedeutet besondere Schwierigkeiten hinsichtlich der Federungseigenschaften
der Abstandhalterfedern, da es sehr schwer ist, allzu kurzen Federelementen eine genügende Elastizität zu geben.
Die genannten Probleme werden durch die Erfindung in einer bedeutend
einfacheren und befriedigenderen Weise als bei bisher bekannten Abstandhaltern gelöst. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlagestellen und die Befestigungsstellen längs der Federelemente
abwechselnd so angeordnet sind, daß wenigstens jede Anlagestelle im inneren Teil des Abstandhalters in der Mitte zwischen zwei
benachbarten Befestigungspunkten und jeder Befestigungspunkt in der Mitte zwischen zwei benachbarten Anlagestellen liegt. Wenn man die
Befestigungspunkte in dieser Weise wählt, erhält man die größtmögliche Länge der federnden Teile des Gitters zwischen den Befestigungspunkten.
Hierdurch kann man eine ausreichende Elastizität in den Federn erhalten, die als Federbänder mit einer den Brennstoffstäben
parallelen Bandfläche ausgebildet werden können, was den niedrigsten Strömungswiderstand ergibt.
Der Grundgedanke der Erfindung kann vielfach variiert werden. Mehrere
Grundtypen solcher Variationen sind im folgenden anhand der
Zeichnung beschrieben, in dieser zeigen
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Fig. 1 einen Abstandhalter mit geschlossenen ringförmigen
Gitterteilens
Fig. 2 ein Montageschema eines Abstandhalters nach Fig. 1,
Fig. 3, 4 und 5 verschieden ausgebildete Befestigungspunkte,
Fig. 6 und 7 zwei verschiedene Aufbauarten eines Federgitters,
Fig. 8 ein Befestigungselement, Fig. 9 ein Befestigungselement, das in einem Stück
mit dem Federgitter ausgeführt ist,
Fig. 10 eine Ansicht eines vollständigen Befestigungspunktes nach Fig. 9,
Fig. 11 einen Teil eines Federgitters, Fig. 12 einen Schnitt nach Linie A-A in Fig. 11 und
Fig. 13 eine Ansicht eines aus Teilen nach Fig. 11 und 12 aufgebauten Federgitters.
In den Figuren bezeichnet 1 die Brennstoffstäbe, 2, 2a, 2b oder 2c
Teile des Federgitters und 3 die Verbindungs- oder Befestigungspunkte der Teile des Federgitters. Die Federelemente des Federgitters
sind mit Anlagekörpern 4 in, der Form von Ausbuchtungen im Federmaterial versehen. Es ist -wichtig, daß diese Ausbuchtungen
lang genug sind, damit sie auch in der Axialrichtung der Brennstoff stäbe nachgiebig werden. Die Brennstoffstäbe 1 erleiden nämlich
auch Kleinere axiale Lageveränderungen bei Wärmeausdehnung und 'Vibrationen, und die Anlagekörper 4 des Federgitters müssen
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diesen Bewegungen folgen, weil sonst ein Gleiten zwischen dem
Anlagekörper und dem Brennstoffstab entsteht, was einen Verschleiß
der Hülse des Brennstoffstabes zur Folge hat * Das Federgitter
wird vorzugsweise aus federndem Material aufgebaut, aber auch
Draht kann in Präge kommen.
An den Befestigungspunkten 3, die in längstmöglichem Abstand von
vier um sie herum liegenden Brennstoffstäben angeordnet sind, ist
ein Befestigungselement 5 in der Form eines Stiftes angebracht.
Die geschlossenen, im wesentlichen quadratischen Gitterteile, die jeden Brennstoffstab 1 umgeben, haben ein etwas größeres Seitenmaß
als die Teilung im Brennstoffstabmuster und folglich auch
ein größeres Seitenmaß als der Abstand zwischen den Befestigungsstiften 5, die von einem jeden solchen geschlossenen Gitterteil
umschlossen werden. Die beschriebene-Ausführung der Gitterteile
erlaubt, daß die Ausbuchtung 4 verhältnismäßig lang wird und dadurch zufriedenstellende Federungseigenschaften auch in axialer
Richtung erhält.
Da die geschlossenen Gitterteile die- Befestigungsstifte 5 umschließen, müssen sie in mehreren verschiedenen Ebenen angebracht
werden. Die Montage eines Abstandhalters, der nach diesem Prinzip aufgebaut ist, ist in Fig. 2 dargestellt. Die Befestigungsstifte
werden in eine Spannvorrichtung eingesetzt, wonach Gitterteile der in Fig. 1 gezeigten Art in der Reihenfolge eingesetzt werden,
BAD ORIGINAL
209810/0366 _5_
die durch die Buchstaben in Fig. 2 angegeben ist. Erst werden
Gitterteile in die Positionen a eingesetzt, danach in die Positionen
b, c und d. Die Befestigung an den Stiften 5 wird zweckmäßig
durch Löten gesichert. Die Stifte 5 können auch so ausgebildet sein, daß sie einen Niet- oder Schraubenverband bilden.
Fig. 3 zeigt ein Verfahren zum Verstärken der Befestigung an einem
Befestigungsstift 5 mit Hilfe eines äußeren aufgeschlitzten Bohres
6, das über den Stift 5 und die !eile 2 des Federgitters gezogen
wird. Das Rohr 6 kann durch Biegen des-aufgeschlitzten Endes fixiert werden.
Pig. 4 und 5 zeigen zwei Ausführungsformen, bei denen die geschlossenen
Gitterteile nur in zwei statt wie in Fig. T, 2 und 3 in vier
Ebenen angeordnet sind. In der Ausführungsform nach Fig. 4 sind Einbuchtungen 7 an den Eckpunkten der G-itterteile angeordnet. Der
Befestigungsstift 5 liegt somit außerlialb des geschlossenen Gitterteiles.
In Fig. 5 ist der Befestigimgsstift 5 weggelassen, die Ecken der Gitterteile sind gerade gemacht und ein Befestigungsorgan
6 desselben Typs wie in Pig. 3 ist in dem Befestigungspunkt der
'Gitterteile angeordnet.
Fig. 6 zeigt ein Federgitter, das aus Federbändern 2a mit geradliniger
Haupterstreckung aufgebaut ist, Die Federbänder bilden
ein kariertes Muster und sind in den Kreuzungspunkten an Befestigungsstiften
5 fixiert.
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Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform mit geschlossenen Gitterteilen
2b. Diese G-itterteile 2b liegen im Gegensatz zu den Gitterteilen
2 nach Fig. 1 an den der äußeren Seite des Gitterteils nahestehenden
Brennstoffstäben 1 an, während der Brennstoffstab, der vom
Gitterteil 2b umschlossen ist, somit nicht von diesem Gitterteil berührt wird. Die Befestigungsorgane bestehen in diesem Fall aus
kreuzförmigen Eckstiften 10. Andere geeignete Typen von Eckstiften
sind auch in dieser Ausführungsform denkbar.
Fig. 8 zeigt einen Befestigungsstift mit zwei zueinander winkel- rechten
Schlitzen 11 und 12. Dieser Typ von Befestigungsstift
kann mit Vorteil bei Befestigungspunkten nach Fig. 5 verwendet werden.
Fig. 9 zeigt einen Befestigungspunkt in einem Federgitter, wo die
Federbänder 2 mit Gabeln 13 in einem mit den Federbändern zusammenhängenden
Teil aus Blechmaterial versehen sind. Die Gabel 13 ist dazu vorgesehen, die Ecken eines in einer anliegenden Ebene
angeordneten Federbandes aufzunehmen. Ein derartiger vollständiger Befestigungspunkt ist in Fig. 10 gezeigt. Die nach oben gerichtete
ι.
Gabel 13 ist mit voll ausgezogenen Linien dargestellt. Eine entsprechende
nach unten gerichtete Gabel ist durch die obere Ebene verdeckt und ist deshalb mit gestrichelten Linien angedeutet. Es
ist zweckmäßig, alle diese Typen des Zusammenfügen verschiedener
Gitterteile durch Löten oder Schweißen zu fixieren.
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-7- 1589Λ81
Fig. 11 zeigt ein Zweiebenen-Federband 20 mit quergehenden Schlitzen
14 an den Befestigungspunkten und längsgehenden Schlitzen 15 zwischen den Befestigungspunkten. Das Federgitter wird dadurch
aufgebaut, daß Federbänder des in der Figur gezeigten Typs ■winkelrecht
zueinander gelegt werden, wobei die Querschlitze 14 einander zugekehrt sind, so daß die Bänder in derselben Ebene zu liegen
kommen. Die Längsschlitze 15 trennen den oberen und den unteren
Teil des Bandes, die mit entgegengesetzt gerichteten Ausbuchtungen
4 versehen sind, wie aus Fig. 12 hervorgeht, die den Schnitt A-A in Fig. 11 zeigt. Die Ausbuchtungen 4 sind in Fig. 12 in dem gezeigten
Schnitt übertrieben konvex gezeichnet. Eine gewisse sehr schwache,
aber doch bedeutende konvexe Form \^ird gewöhnlich bei Biegung
der Anlagekörper 4 automatisch erhalten. Die konvexe Form bewirkt, daß keine scharfen Kanten an den Brennstoffstäben scheuern.
Fig. 13 ist eine Endansicht eines aus Elementen nach Fig. 11 und
12 aufgebauten Abstandhalters. Das Federgitter 2 kann mit einem steifen äußeren Rahmen versehen werden, aber es ist auch denkbar,
den Abstandhalter ohne äußeren Rahmen herzustellen, wie es in Fig. 13 gezeigt ist. Wenn die Brennstoffstäbe 1 in das Federgitter
eingesetzt sind, werden die Federn zurückgedrängt, so daß sie sich
überlappen, wie die Figur zeigt. In unbelastetem Zustand sind die
Winkellagen der Federn ungefähr entgegengesetzt.
-8-
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten ϊοχ-men begrenzt, die
alle Abstandhalter für Brennstoffpatronen Mit quadratischem Querschnitt
zeigen. Pur andere Typen von Brennstoffpatronen können
z.B. hexagonale oder dreieckige Federgitter in Frage kommen, die
nach den oben für quadratische Federgitter angegebenen Prinzipien aufgebaut sind» Überhaupt sind mehrere Abänderungen- denkbar.
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Claims (1)
1. Aus einem zusaranusnhitiigenclen Federgitter bestehender und zur
radialen Fixierung der BrennstoffatÜbe in einer Kernbrennstoffkassette dienender Abstandhalter -Hit langgestreckten Federelementen«
die an den Brennstoffst-afeen anliegen und sich hauptsächlich winkelrecht zur I'ingsaeiäse der Brennstoffstäbe erstrecken und von
denen jedes Pederaleiaent wenigstens mittelbar an einem anderen
Pederelement an jeder Saite Jeder Anlagestelle befestigt ist, wobei die Befeetigungsstellen an oder im wesentlichen an den Stellen
zwischen den Brennstioffstäben liegen, die am weitesten von den
Brennstoffst:iben entfernt sind, dadurch gekennzeichnet, dafl die
Anlage 3 teilen und die Befestigungsstellen l'nga der Federelemente
abwechselnd so angeordnet sind, dafl wenigstens Jede Anlegestelle
im inneren Teil des Abstandhalters in der Mitte zwischen swei
benachbarten Befestlgpimgspuiikten und jeder Befestigungspunkt in der
Mitte zwischen zwei benachbarten Anlagestellen liegt·
?. Abstandhalter nach Inspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, dafl
wenigstens im innerem Seil des Abstandhalters zwischen zwei nahe-.
liegenden Gitterbefeatigangspunkten zwei yederelemente angeordnet
sind, die je an eines am nächsten gelegenen Brennstoffstab anliegen.
-10-
- ■.-.-■■ BAD ORIGINAL-
209810/036^
3· Abstandhalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Federelemente mit Anlagekörpern, vorzugsweise in der Form
einer Ausbuchtung im Federmaterial, ausgebildet sind.
4· Abstandhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile des Federgitters mit Hilfe von "Befestigungselementen
in der Form von Stiften, Nieten, Rohren o.dgl. aneinander befestigt sind.
5. Abstandhalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente in wenigstens zwei Ebenen angeordnet sind und
daß die zu einem Brennstoffstab gehörenden Federelemente an der im Verhältnis zum Brennstoffstab äußeren Seite der Befestigungselemente
befestigt sind, so daß der Abstand zwischen zwei entgegengesetzten
zu demselben Brennstoffstab gehörenden Grundlinien
des Federelementes größer ist als der Teilungsabstand zwischen den Brennstoffstäben.
6. Abstandhalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federgitter aus geschlossenen Federbiindern aufgebaut ist, die
je einen Brennstoffstab umgeben, aneinander befestigt und in vier
verschiedenen Ebenen angeordnet sind. -
7. Abstandhalter nach. Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das Federband, das jeden einzelnen Brennstoffstab umschließt, auch
die in den Befestigungspunkten angeordneten Befestigungselemente
umschließt. 209810/0366 ' BAD-OFHGiNAL
8. Abstandhalter nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Federbändern, die jeden einzelnen Brennstoffstab umschließen,
in den Befestigungspunkten mit ihrer Außenseite an- · einander oder an den Befestigungselementen anliegen.
9. Abstandhalter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
daß außer dem genannten Befestigungselement ein zweites äußeres Befestigungselement vorhanden ist, dag zwischen sich und dem erstgenannten
Befestigungselement die an den Befestigungspunkten zusammentreffenden Federbänder einschließt.
10. Abstandhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente aus zusammenhängenden Federb'indern
mit reehtliniger Haupters treckung gebildet sind*
11. Abstandhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet,
daß das Federgitter aus geschlossenen Federbändern aufgebaut ist, die je einen Brennstoffstab umgeben und mit vorzugsweise als Ausbuchtungen ausgebildeten Anlagekörpern an den am
nächsten um den erstgenannten Brennstoffstab liegenden Brennstoffstäben
anliegen.
12. Abstandhalter nach einem der obenstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Federelemente aus Stiften oder Rohren mit Schlitzen bestehen, in welchen die Befestigungsteile der Federelemente liegen.
10/0366 ' BADOSKäMAL
158948T
15· Abstandhalter nach einem, der Ansprüche 1 bis 4r dadurch gekennzeichnet,
daß das Pedergitter aus einander kreuzenden gebogenen Bändern aufgebaut ist, die in den Kreuzungspunkten mit cpiergehenden
Schlitzen versehen sind, so daß sie ganz; oder teilweise ineinander
eingeschoben werden können, und die sswischen, den Kreuzungspunkten
mit längsgehenden Schlitzen, in einen oberen und einen unteren Teil
aufgeteilt sind»
14. Abstandhalter nach Anspruch 13t dadurch gekennzeichnet, daß
der obere und der untere Bandteil mit entgegengesetzt gerichteten Anlagekörpern, vorzugsweise in der Form von Ausbuchtungen im Bande,
versehen sind, und daß die Anlagekörper je an einem Brennstoffstab
anliegen.
15. Abstandhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der obere und der untere Teil des Federbandes so ausgebildet sind, daß sie bei eingesetzten Brennstoffstäben
einander in axialer Richtung überlappen.
209810/0366
lee rs e it a
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US4839136A (en) * | 1986-10-23 | 1989-06-13 | Ab Asea-Atom | Spacer for nuclear fuel rods |
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DE1295712B (de) * | 1964-12-07 | 1969-05-22 | Licentia Gmbh | Abstandshalterung fuer Kernreaktor-Brennstoffstaebe |
US3350275A (en) * | 1965-08-26 | 1967-10-31 | Gen Electric | Reactor fuel assembly device |
US3355090A (en) * | 1965-12-07 | 1967-11-28 | Richard A Werby | Envelope strip |
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1966
- 1966-11-23 SE SE15987/66A patent/SE321746B/xx unknown
-
1967
- 1967-11-20 US US684442A patent/US3536583A/en not_active Expired - Lifetime
- 1967-11-21 DE DE19671589481 patent/DE1589481A1/de active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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