DE1589867B2 - Brennstoffstabbuendel fuer kernreaktoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Brennstoff stabbündel für Kernreaktoren mit einer Vielzahl von Brennstoffstäben und ersten und zweiten Gitterplatten jeweils an den Enden des Bündels, mit denen die Brennstoffstäbe in einer vorgegebenen geometrischen Ordnung gehalten werden, wobei mindestens ein Paar dieser Stäbe durch eine Verriegelungsvorrichtung zur Verhinderung der Drehbewegung der Stäbe miteinander verbunden sind und Mittel zur Befestigung der Gitterplatten an diesem Stabpaar vorgesehen sind. :

Um die Spaltreaktionen mit einer solchen Geschwindigkeit ablaufen lassen zu können, die die Erzeugung verwertbarer Wärmemengeni gestattet, werden heute Kernreaktoren konstruiert und betrieben, in denen das spaltbare Material in Brennstoffelementen untergebracht ist, die als Platten, Röhren oder als Stäbe ausgebildet sind.· Der Zweckmäßigkeit halber sollen daher die Brennstoffelemente nachfolgend als Brennstoffstäbe bezeichnet werden. Solche Brennstoff stäbe weisen üblicherweise eine korrosionsbeständige Brennstoffhülle auf, die weder spaltbares noch brütbares Material enthält. Die Brennstoffstäbe werden in vorgegebenen Abständen voneinander in Gruppen angeordnet und als Brennstoffstabbündel in einen Kühlmittelkanal eingesetzt. Zum Aufbau des Reaktorkerns, in dem die Kettenspaltung von selbst weiterläuft, wird eine ausreichende Anzahl

ίο solcher Brennstoffstabbündel zusammengefaßt. Der Reaktorkern wird üblicherweise in ein Reaktordruckgefäß eingesetzt.

Kernkraftwerke werden im allgemeinen für periodische Abschaltung ausgelegt, während der der Kernbrennstoff ausgetauscht werden kann. Dieser Vorgang soll als »Nachladen« des Reaktorkerns bezeichnet werden und besteht darin, daß der bestrahlte Brennstoff ganz oder teilweise durch neuen Brennstoff ersetzt wird. Üblicherweise sieht der Nachladeplan eine Abschaltung des Reaktors für Zeiten des geringsten Netzstrombedarfes vor. Üblicherweise werden 20 bis 25 % des bestrahlten Brennstoffs aus dem Kern entfernt, und unbestrahlter Brennstoff wird nachgeladen. Bei einem Austausch von 25 °/o des Brennstoffs pro Jahr ist der Kern nach vierjährigem Normalbetrieb vollständig erneuert.

Außerdem hat die bisherige Erfahrung gezeigt, daß bestrahlte' Brennstoffbündel auch vor Ablauf ihrer geplanten Einsatzdauer aus dem Kern herausgenommen werden mußten. Dieses unplanmäßige Entfernen, der Brennstoffbündel aus dem Reaktor kann auf mechanische Beschädigung eines oder-mehrerer Brennstoffstäbe in dem Brennstoffbündel oder auf unerwartete Änderungen der kernphysikalischen Eigenschaften oder Erfordernisse des Brennstoffbündels oder des Reaktorkerns zurückzuführen sein. In solchen Fällen war es bisher üblich, das Brennstoffbündel völlig neu aufarbeiten zu lassen, da es radioaktiv ist und nicht ohne weiteres abgeändert oder ausgebessert werden kann.

In der belgischen Patentschrift 682191 ist ein Brennstoff stabbündel für Kernreaktoren aus einer Vielzahl von in einer vorbestimmten geometrischen Ordnung angeordneten Brennstoffstäben beschrieben, welche durch obere und; untere Gitterplatten in dieser Ordnung festgehalten werden. Der Zusammenhalt des gesamten Stabbündels erfolgt dadurch, daß einige der Brennstoffstäbe in die untere Gitterplatte eingeschraubt sind und die obere Gitterplatte abnehmbar durch auf die oberen Enden dieser Stäbe aufgeschraubte Muttern befestigt ist.

In der USA.-Patentschrift 3 182003 ist ein Brennstoffstabbündel beschrieben, bei. dem:zur. Vermeidung einer seitlichen Verschiebung der einzelnen Stäbe gegeneinander auf der Strecke zwischen den beiden Gitterplatten untereinander zu einem Gitter verbundene Hülsen eingefügt sind, welche die Stäbe des Brennstoffstabbündels federnd aufnehmen und gegen seitliche Lageänderung sichern.

In der deutschen Patentschrift 1045 563 wird eine Anordnung beschrieben, bei der bessere Strömungsverhältnisse für ein Brennstoff stabbündel dadurch erreicht werden sollen, daß unmittelbar benachbarte Brennstoffstäbe durch rohrförmige Verbindungsglieder befestigt sind, welche die Brennstoffstäbe in Form eines Bündels zusammenhalten. Auf diese Weise können Gitterplatten vermieden werden.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, bei Brenn-

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stoff stabbündeln mit Kernreaktoren einen neuartigen dungsgemäßes Brennstoffstabbündel entlang der Li-

vorteilhaften Aufbau zu erreichen, bei dem sich ins- nie 3-3 aus Fig. 3;

besondere die für die Abstandshalterung herangezo- Fig. 3 ist eine Draufsicht auf das erfindungsge- ^ genen Stäbe nicht gegeneinander verdrehen können mäße Brennstoffstabbündel. Der Schnitt ist entlang ^;i und trotzdem die obere Gitterplatte im Bedarfsfalle 5 der Linie 4-4 aus Fig. 2 gelegt; für Wartungszwecke und für den Austausch von Stä- F i g. 4 ist eine vergrößerte, teilweise im Schnitt geben leicht gelöst und anschließend wieder auf ein- zeigte Ansicht eines herausnehmbaren Brennstoffstafache Weise befestigt werden kann. bes des erfindungsgemäßen Brennstoff Stabbündels;

Diese Aufgaben werden bei einem Brennstoff stab- F i g. 5 ist eine vergrößerte, teilweise im Schnitt ge-

bündel für Kernreaktoren mit einer Vielzahl von io zeigte Ansicht eines anderen, herausnehmbaren

Brennstoffstäben und ersten und zweiten Gitterplat- Brennstoffstabes;

ten jeweils an, den' Enden des Bündels, mit denen die F i g. 6 ist eine vergrößerte Draufsicht auf die Ver-

Brennstoffstäbe in einer vorgegebenen geometrischen,:.- riegelungsvorrichtung für die abnehmbare obere Git-

Ordnung gehalten werden, wobei mindestens ein terplatte, die am besten aus den F i g. 2 und 3 ersicht-

Paar dieser Stäbe durch eine Verriegelungsvorrich- 15 Hch ist;

tung zur Verhinderung der Drehbewegung der Stäbe F i g. 7 ist eine Seitenansicht der Verriegelungsvor-

miteinander verbunden sind und Mittel zur Befesti- richtung nach der F i g. 6.

gung der Gitterplatten an diesem Stabpaar vorgese- In der F i g. 1 ist das erfindungsgemäße Brennhen sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die stoffstabbündel mit herausnehmbaren Brennstoffstä-Verriegelungsvorrichtung erste und zweite Ringe, die 20 ben dargestellt. Das Brennstoffstabbündel 20 besteht durch einen Längsteil verbunden sind, umfaßt, und aus einer an den Enden offenen rohrähnlichen Hülle der erste Ring den ersten Stab des Paares umgibt und 62, aus Brennstoffstäben 64, der unteren Gitterplatte einen radial nach innen gerichteten Vorsprung be- 25, der oberen Gitterplatte 68 und Abstandsstücken sitzt, der in eine öffnung des ersten Stabes eingreift 70 für die Brennstoffstäbe. Die Brennstoffstäbe 64 und der zweite Ring den anderen Stab des Paares 25 gehen durch die Abstandsstücke 70 hindurch, die umgibt und einen radial nach innen gerichteten Vor- sich an die Innenwand des rohrförmigen Brennstoffsprung besitzt, der in die öffnung des anderen Stabes kastens 62 anlehnen und die Brennstoff stäbe in eingreift. einem gewissen Abstand haltern. Diese Abstands-Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Brenn- stücke der Brennstoffstäbe sind entlang dem Brennstoffstabbündels sind die von der Verriegelungsvor- 3° stoffbündel in vorgegebenen Abständen angeordnet, richtung miteinander verbundenen Enden des Paares die beispielsweise 35 bis 40 cm betragen können, von Brennstäben zur Aufnahme von Sicherungsmut- Jeder Brennstoffstab 64 weist eine lange Hülse tern eingerichtet und jeder der beiden Ringe weist auf, die spaltbares Material enthält. Die unteren En-Verlängerungsteile auf, die mit den Sicherungsmut- den der Brennstoffstäbe sind auf die untere Gittertern in Eingriff kommen und diese in ihrer Lage fest- 35 platte 25 aufgesetzt und passen in Aufnahmeöffnunhalten können. In weiteren vorteilhaften Ausgestal- gen 72 hinein, die in der Gitterplatte vorgesehen tungen weisen die zu einem Paar zusammengefaßten sind. Weiterhin ist die untere Gitterplatte mit Öffbeiden Stäbe an beiden Enden Endstopfen auf, die nungen 74 versehen, die neben den Aufnahmeöffmit den jeweiligen Gitterplatten in Verbindung ste- nungen 72 liegen und direkt mit der unteren Einlaßhen, und es ist eine Vorrichtung zur Befestigung an 40 öffnung 76 in Verbindung stehen, den Gitterplatte!! vorgesehen. Vorteilhafterweise In den F i g. 2 bis 7 sind die verschiedenen Einzelkönnen dabei die unteren Endstopfen der Brennstäbe heiten der abnehmbaren oberen Gitterplatte und der in die unteren Gitterplatten eingeschraubt sein und Brennstoff stäbe dargestellt, die aus dem erfindungsdie Vorrichtung zur Befestigung an der oberen Git- gemäßen Brennstoff stabbündel herausgenommen terplatte umfaßt die Sicherungsschrauben. -45 werden können. Die F i g. 2 und 3 zeigen, daß die ab-Die Beibehaltung der Möglichkeit der leichten Lö- nehmbare obere Gitterplatte 68 des Brennstoffstabsung der Sicherungsschrauben und des einfachen bündeis vier.Verriegelungen 79 hat (die im Detail in Auswechselns von Stäben des Brennstoff Stabbündels Fig. 6 und 7 gezeigt sind). Jede dieser Verriegelunwird dadurch erreicht, daß die für das Zusammen- gen ist mit zwei Verbindungsstäben 64' verbunden, spannen des Bündels verwendeten Stäbe während des 50 Außerdem weist das erfindungsgemäße Brennstoff-Betriebs auf einfache Weise durch eine leicht zu lö- bündel zwei Grundtypen von herausnehmbaren sende Verriegelungsvorrichtung gegen Verdrehung Brennstoffstäben auf, nämlich die Verbindungsstäbe um ihre Längsachse und damit gegen eine Locjkerung 64' (s. Fig. 5) und die Brennstoffstäbe ■ 64 (s: ihrer Verschraubung mit den Gitterplatten bzw. den Fig.4). Die oberen und die unteren Gitterplatteri Sicherungsmuttern eindeutig abgesichert sindt Diese 55 werden von den Verbindungsstäben 64' zusammen-Verriegelüngsvorrichtungen.' können in einer weiteren gehalten. Zwischen den oberen und den unteren Git-Ausgestaltüng noch dazu verwendet werden,; die terplatten sind die'■■Brennstoffstäbe 64 angeordnet. Sicherüngsschraüben ebenfalls auf eine solche Weise Beide Arten von Brennstoffstäben haben untere Endgegen Lockerii während des Betriebs zu sichern, daß . stopfen. Die unteren Endstopfen sind so ausgebildet, der Eingriff der hierzu verwendeten Verlängerungs- 6"ö daß die Brennstoffstäbe auf und ab bewegt werden teile der j Verriegelungsvorrichtung mit den Siehe- können, ohne daß sich^: die Endstopfen in den Abrüngsmutterri bei Bedarf leicht gelöst werden kann. ^r Standsstücken 70 verfangen. Die unteren Endstopfen ¹ Im folgenden soll die Erfindung in Verbindung mit 80 der Verbindungsstäbe 64' sind mit Gewinden verden Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden. sehen, wogegen die unteren Endstopfen 82 der "·" Fig. list eine perspektivische Ansicht eines erf in- 65 Brennstoffstäbe 64 kein Gewinde haben.. Außerdem dungsgemäßen Brennstoffstabbündels, das teilweise sind die oberen Endstopfen 84 der Verbindungsstäbe im Schnitt gezeigt ist; ' i ^:. 64' oben so ausgebildet, daß sie die abnehmbare •'Fig. 2 ist ein vergrößerter Schnitt durch ein erf in- Verriegelungsvorrichtung 79, Sicherungsmuttern

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und ein Werkzeug zum Herausnehmen der Brenn- Der konische Abschnitt 96 paßt in den konischen Stoffstäbe (nicht gezeigt) aufnehmen können. Die Teil 94 der Aufnahmeöffnung 72, so daß der Brennoberen Endstopfen 88 der Brennstoffstäbe 64 dage- Stoffstab in der radialen Richtung und in der Längsgen passen in Öffnungen 90 in der oberen Gitter- richtung festgelegt ist. Die Neigung des konischen platte, hinein und sind an Werkzeuge zum Heraus- 5 Abschnittes erleichtert die Führung des Brennstoffnehmen dieser Brennstoffstäbe angepaßt. Stabes, während er in das Brennstoffbündel einge-

Die unteren Endstopfen 82 der Brennstoffstäbe 64 setzt wird.

passen in Aufnahmeöffnungen 72. Das obere Ende Eine Hauptschwierigkeit bei der Konstruktion 94 einer jeden Aufnahmeöffnung 72 ist an der In- eines herausnehmbaren Brennstoffstabes liegt darin, nenseite der unteren Gitterplatte abgeschrägt, so daß io daß sich der Brennstoffstab während des Einsetzens der konische Teil 96 des unteren Endstopfens 82 in in das Brennstoffstabbündel oder des Herausnehdie Aufnahmeöffnung hineinpaßt. Die unteren End- mens aus dem Brennstoffstabbündel nicht in den Abstopfen 80 der Verbindungsstäbe 64' haben Gewinde Standshaltern 70 mechanisch verfangen darf. Dieses 98, die in die Aufnahmeöffnungen 72' mit Innenge- Verfangen tritt insbesondere auf, wenn der Abwinde hineingeschraubt werden können. Die Aufnah- 15 Standshalter Kleinteile aufweist, wie beispielsweise nieöffnungen 72' sind auch an der Innenseite abge- Gitterdrähte oder metallische Vorsprünge, die sich in schrägt, so daß der konische Teil 100 des unteren der umlaufenden Einkerbung 126 des unteren End-Endstopfens 80 in die Aufnahmeöffnung hineinpaßt. Stopfens verfangen können, wie es am besten in

Nun soll auf die F i g. 4 Bezug genommen werden. F i g. 4 gezeigt ist. Die umlaufende Einkerbung 126

Der Brennstoffstab 64 weist eine langgestreckte zy- 20 ist jedoch erwünscht, da sie verhindert, daß während

lindrische Hülse 102 auf, die aus verschiedenen des Verschweißen übermäßige Wärme von dem

Werkstoffen hergestellt sein kann;.Zirkon wird je- Bund 116 abgeleitet wird. Man hat festgestellt, daß

doch wegen seines niedrigen Neutroneneinfangquer- die zylindrische Oberfläche 134, die sich longitudinal

schnittes bevorzugt. Das obere und das untere Ende erstreckt, die seitliche Bewegung des herausnehmba-

des Brennstoffstabs sind durch den oberen Endstop- 25 ren Brennstoffstabes ausrichtet und dämpft, wenn er

fen 88 und den unteren Endstopfen 82 verschlossen, durch die Abstandshalter geführt wird, so daß Klein-

die vorzugsweise ebenfalls aus Zirkon bestehen. teile des Abstandshalters sich nicht in der umlaufen-

Die Fig.4 zeigt, daß der untere Endstopfen 82 den Einkerbung 126 verfangen. Die Länge (L) der einen zylindrischen Bund 116 aufweist, dessen zylindrischen Oberfläche 134 beträgt vorzugsweise Durchmesser annähernd gleich dem Außendurch- 30 annähernd 2,54 mm. Durch eine größere Länge (L) messer der Hülse 102 ist, sowie einen Endabschnitt werden die Ausrichtungs- und Dämpfungseigenschaf-118, der sich in die Hülse 102 hineinerstreckt. Der ten der zylindrischen Oberfläche 134 nicht verrin-Endabschnitt 118 ist massiv, er weist eine konische gert; sie können im Gegenteil sogar geringfügig verAußenfläche 120 auf, sowie eine flache Innenfläche bessert werden. Eine Verbesserung wäre darauf zu-122, auf die sich die unterste Brennstoffpille abstützt. 35 rückzuführen, daß für die Ausrichtung und Dämp-Ein abgeschrägtes Ringvolumen 124 wird zwischen fung des herausnehmbaren Brennstoffstabes mehr der konischen Außenfläche 120 und der Innenwand Zeit und eine längere Strecke zur Verfügung stehen, der Hülse 102 gebildet. Zwischen der Außenfläche während er in das Abstandsstück eingeführt wird. 128 des zylindrischen Bundes 116 und dem koni- Wenn die Länge (L) jedoch wesentlich verringert sehen Abschnitt 130 wird eine umlaufende Einker- 40 wird; ist es weniger wahrscheinlich, daß die seitliche bung 126 gebildet. Der vorzugsweise zylindrische Bewegung des Brennstoffstabes bei Einführung in Bund 116 umfaßt einen Teil des Schweißwerkstoffes. den Abstandshalter begrenzt oder gedämpft wird, da Zum Verschweißen werden der Bund 116 und das . er dann keine Berührung mit der zylindrischen Ober-Ende der Hülse 102 auf eine Temperatur erhitzt, die fläche 134 hat. Daher können die seitlichen-Beweüber den Schmelzpunkten dieser beiden Teile liegt. 45 gungen oder Erschütterungen des Endstopfens des Dadurch entsteht eine umlaufende Schweißnaht 132, Brennstoffstabes dazu führen, daß sich Kleinteile des die dann abgerundet. wird. Ihre Aufgaben werden Abstandshalters in der umlaufenden Kerbe 126 vernachfolgend beschrieben. Ein besonders wichtiges fangen, während der Brennstoffstab in den Abstands-Merkmal des Endstopfens 82 ist die zylindrische halter eingeführt wird. Es sei bemerkt, daß die abge-Oberflache 134, die sich in Längsrichtung erstreckt. 50 rundete Kante der umlaufenden Schweißnaht 132 ge-Die Aufgaben dieser Oberfläche 134 sollen nachfol- ringfügige Ungenauigkeiten in der. Ausrichtung des gend beschrieben werden. ,Unterhalb der zylin- Brennstoffstabes während des Einsetzens zuläßt, da drischen Oberfläche 134 erstreckt sich ein konischer der Brennstoff stab mit Hilfe der abgerundeten Kante Teil 96 nach unten, der in einen zylindrischen Ab- ausgerichtet wird, während er in den. Abstandshalter schnitt 136 übergeht, an den sich wiederum eine ge- 55 eingeführt wird. In gleicher Weise werden, wenn der schoßförmig ausgebildete Nase 138 anschließt. Brennstoff stab aus dem Brennstoff stabbündel her-■ Die Arbeitsweise und die. Aufgaben des unteren ausgezogen wird, Ungenauigkeiten der Ausrichtung Endstopfens 82 sollen nun in Verbindung mit den mit Hilfe der konisch zulaufenden Oberfläche 130 verschiedenen Figuren der Zeichnungen beschrieben berichtigt,,so daß sich der: untere Endstopfen 82 werden:; Die geschoßförmig ausgebildete Nase 138 60 nicht in dem Abstandshalter verfängt. . ; : : ■
stellt eine kleine glatte Form dar,,die leicht in die Der obere Endstopfen 88 weist einen zylindrischen Abstandsstücke 70 (Fig. 1 und2) und in die Auf- Bund 140 und einen Endabschnitt 142 auf, die nahmeöffnungen 72 der unteren Gitterplatte 25 ein- grundsätzlich in der gleichen Weise wie der Bund gesetzt werden kann. Die F i g. 2 zeigt am besten, daß 116 und der Endabschnitt 118 des unteren Endstopder Durchmesser des zylindrischen Abschnittes 136 65 fens 82 ausgebildet sind und die gleichen Aufgaben etwas geringer als der Durchmesser der Aufnahme- erfüllen. Auf dem Bund 140 erstreckt sich ein zylinöffnung 72 ist, so daß der zylindrische Abschnitt 136 drischer Teil 144 nach oben, der von einer Druckfein die Aufnahmeöffnung eingeführt werden kann. der 146 umgeben wird, deren Arbeitsweise nächste-

hend beschrieben werden soll. Es sei bemerkt, daß ren Endstopfens erstreckt. Außerdem ist ein Geneben dem Bund 140 eine Rille 148 zur Aufnahme winde 176 zur Aufnahme der Sicherungsmuttern 86 der untersten Windung der Druckfeder 146 vorgese- vorgesehen, wie es in den Fig. 1,2 und3 gezeigt ist. hen ist. Es ist wichtig, daß die Druckfeder 146 gehal- Die Gewinde 176 dienen ferner zur Verbindung mit tert wird, denn sie könnte sich sonst während der 5 Gewinden der Werkzeuge 178 zum Halten der her-Handhabung der Brennstoff stäbe lösen und in das ausnehmbaren Brennstoffstäbe. Diese Werkzeuge Brennstoffbündel oder den- Reaktorkern fallen. Nahe sind in unterbrochenen Linien dargestellt. Ein Schlitz dem oberen Ende des oberen Endstopfens 88 ist ein 180 nimmt Verlängerungen 182 der Verriegelungs-Einschnitt 150 zwischen _der konischen Oberfläche vorrichtung 79 auf, die in der F i g. 6 am besten dar- ■152 am unteren Ende und der oben rechtwinklig an- io gestellt ist und nachstehend beschrieben werden soll, geordneten ringförmigen Oberfläche 154 vorgesehen. Die F i g. 6 und 7 zeigen die Verriegelungsvorrich-Der Endstopfen 88 weistvferner eine sich in Längs- tung 79 des Brennstoffstabbündels mit herausnehmrichtung erstreckende zylindrische Oberfläche 156 baren Brennstoff stäben. Der Verriegelungsmechanisauf, die annähernd. den ..gleichen Durchmesser wie mus 79 weist Verlängerungsteile 186 auf, die von der zylindrische Abschnitt 144 hat, sowie eine ge- 15 den Ringen 188 und 189 aus radial nach außen verschoßförmig ausgebildete: Nase 158. ' laufen und im Winkel, von 120° zueinander angeord-.'.■ Das Werkzeug 160 zumHerausnehmen des Brenn- net sind. Jedes Verlängerungsteil 186 weist einen gestoffstabes ist in unterbrochenen Linien gezeigt. Das raden Abschnitt 190 und' einen gebogenen Abschnitt Werkzeug weist Finger 162 auf, die durch das untere 192 auf, die sich von der oberen Fläche der Ringe Ende einer Hülse 164 nach innen vorgespannt sind. 20 188 und 189 aus nach oben und nach außen erstrek-Die Hülse 164 ist in Längsrichtung zu den Fingern ken. Die Ringe 188 und 189 sind durch einen Längs- 162 verschiebbar. Beim Betrieb, wird die Hülse 164 teil 194 miteinander verbunden, der eine Drehung von den Fingern 162 abgezogen, so daß sie sich ra- der Ringe 188 und 189 und der herausnehmbaren dial auseinanderbewegen können. Die Finger werden Verbindungsstäbe 64' verhindert,
dann mit der geschoßförmig ausgebildeten Nase 158 25 Beim Betrieb werden die Verbindungsstäbe 64' zum Fluchten gebracht und über sie und die zylin- durch die Abstandshalter 70 hindurch eingeführt, die drische Oberfläche 156 geschoben und an den Ein- in den F i g. 1 und 2 gezeigt sind und in die Gewindeschnitt 150 angelegt. Nun liegt der Anschlag 165 an Öffnung 72' der unteren Gitterplatte 25 eingedreht, der Nase 158 an; er wird so eingestellt, daß er die bis der konische Abschnitt 100 des unteren Endstopnach innen gerichtete Bewegung der Finger 162 be- 30 fens 80 in den konischen Sitz der Aufnahmeöffnung grenzt, sobald sie an dem Einschnitt 150 anliegen. 72' der unteren Gitterplatte eingepaßt ist (s. Fig. 3). Sobald die Finger 162 radial an dem Einschnitt 150 Die Verbindungsstäbe werden dann so lange gedreht, anliegen, wird die Hülse 164 über die Finger 162 ge- bis sich die Öffnungen 180 der oberen Endstopfen 84 zogen, so daß die Finger radial einwärts bewegt wer- der nebeneinanderliegenden Verbindungsstäbe geden und in den Einschnitt 150 eingreifen. Dadurch, 35 genüberliegen. Dann werden die verbleibenden daß man die Hülse 164 in der voll eingefahrenen Brennstoffstäbe 64 durch die Abstandshalter 70 hin-Stellung läßt, lösen sich die Finger nicht, während durch eingeführt, bis sie in die untere Gitterplatte 25 der Brennstoffstab herausgenommen oder eingesetzt eingreifen. Als nächster Schritt wird die obere Gitterwird. Um die Finger 162 aus dem Einschnitt 150 zu platte über die Brennstoffstäbe gelegt, und eine verlösen, zieht man die Hülse 164 ab und setzt die Fin- 40 hältnismäßig geringe Vorspannung von ungefähr ger 168 ein, die die Finger 162 radial auseinander- 2,3 kg wird gegen die Druckfedern 146 der eingebaudrücken. Vorzugsweise weisen die Finger 162 und 168 ten Brennstoffstäbe ausgeübt, wie es am besten in der konische Abschnitte 169 und 170 auf, um eine leich- F i g. 2 gezeigt ist. Nun werden die Verriegelungstere Einführung zu ermöglichen. vorrichtungen 79 über die Enden von jeweils zwei Die F i g. 5 zeigt einen herausnehmbaren Brenn- 45 nebeneinanderliegenden Verbindungsstäben 64' gestoffstab, der als Verbindungsstab 64' ausgebildet ist. legt, so daß die Vorsprünge 182 der Ringe 188 und In vielen Punkten stimmt dieser herausnehmbare 189 in die gegenüberliegenden Öffnungen 180 der Verbindungsstab 64' mit dem herausnehmbaren Verbindungsstäbe 64' eingreifen. Als nächster Schritt Brennstoffstab 64 überein. Unterschiede zwischen werden die Sicherungsmuttern 86 auf die Gewinde den beiden Stäben bestehen in der Ausbildung des 50 176 gedreht, bis sie auf den Ringen 188 und 189 der unteren Endstopfens 80 und des oberen Endstopfens ■ Verriegelungsvorrichtungen, aufliegen. Nun werden 84. Der Hauptunterschied bei dem unteren Endstop- die Verlängerungsteile 186 nach innen gedrückt, bis fen 80 besteht darin, daß er mit einem Gewinde 98 die geraden Teile 190 auf den flachen Flächen der versehen ist, das auf dem zylindrischen Abschnitt Sicherungsmuttern 86 aufliegen. Der Teil 194 kann 172 ausgebildet ist. Außerdem ist der zylindrische 55 sich also nicht drehen, da er mit den benachbarten Abschnitt 172 länger ausgebildet als der entspre- Verbindungsstäben durch die Ringe 188 und 189 chende zylindrische Abschnitt 136 des Endstopfens verbunden ist; und jeder benachbarte Verbindungs- 82 des herausnehmbaren Brennstoffstabes 64. Der stab kann sich nicht um den anderen drehen, da eine zylindrische Abschnitt 172 ist verlängert worden, um, seitliche Bewegung der Verbindungsstäbe durch die zu gewährleisten, daß das Gewinde 98 vollkommen 60 Gitterplatten verhindert wird. Da der Teil 194 festin das entsprechende Gewinde in der Aufnahmeöff- stehend ausgebildet ist, verhindert er ein Drehen der nung 72 eingreift, wie es am besten in der Fi g. 2 ge- Ringe 188 und 189; und die Vorsprünge 182, die in zeigt ist. die Öffnungen 180 der benachbarten Verbindungs-Der obere Endstopfen 84 des herausnehmbaren stäbe eingreifen, verhindern, daß sich die benachbar-Verbindungsstabes 64' nach der F i g. 5 unterscheidet 65 ten Verbindungsstäbe aus der Aufnahmeöffnung sich von dem herausnehmbaren Brennstoffstab nach der unteren Gitterplatte herausdrehen. Ein Verdreder F i g. 4 darin, daß sich der zylindrische Abschnitt hen der Sicherungsmuttern 86 wird durch die Ver- 174 über die gesamte Länge des oberen Teils des obe- längerungsteile 186 verhindert, da sie mit dem Ver-

riegelungsmechanismus 79 ein Ganzes bilden. Auf diese Weise werden alle Teile des Brennstoffstabbündels in ihrer Stellung gesichert und können sich während der Handhabung der Brennstoff stäbe' und während des Betriebes im Reaktor nicht lösen. ^li

Um das Brennstoffstabbündel zu zerlegen oder herausnehmbare Brennstoffstäbe herauszunehmen und auszuwechseln, geht man folgendermaßen vor: zunächst wird ein (nicht gezeigtes) Werkzeug zwischen den gebogenen Teilen 192 angesetzt, um sie auseinanderzubiegen. Dann werden die Muttern 86 mit dem gleichen oder einem anderen Werkzeug entfernt. Nun werden die Verriegelungsvorrichtungen 79 abgehoben und. von den benachbarten Verbindungsstäben abgenommen. Anschließend wird die obere Gitterplatte 68 abgehoben, und nun liegen die herausnehmbaren Brennstoff stäbe 64 und die herausnehmbaren Verbindungsstäbe 64' frei. Die einzelnen

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entfernbaren Stäbe und die entfernbaren Verbindungsstäbe können nun mit dem oben beschriebenen Werkzeug herausgenommen und ausgewechselt werden. Beim Zusammenbau des Brennstoffstabbündels geht man in umgekehrter Reihenfolge vor.

Es sei bemerkt, daß die vorliegende Erfindung in vielerlei' Hinsicht von einem Fachmann abgewandelt werden kann. Beispielsweise kann die spezielle Form der unteren und oberen Endstopfen und der Verriegelungsvorrichtung abgewandelt werden, um besonderen Anforderungen zu entsprechen. Die Form der Öffnungen kann beispielsweise abgewandelt werden, um sie an anderes Werkzeug anzupassen. Außerdem kann die Anzahl der Bauteile 186 der Verriegelungsvorrichtung 79 vergrößert oder verkleinert werden, oder die Winkel, in denen sie angeordnet sind, oder ihre jeweiligen Längen können verändert werden, um besonderen Anforderungen gerecht zu werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Brennstoff stabbündel für Kernreaktoren mit einer Vielzahl von Brennstoffstäben und ersten und zweiten Gitterplatten jeweils an den Enden des Bündels, mit denen die Brennstoffstäbe in einer vorgegebenen geometrischen Ordnung gehaltert werden, wobei mindestens ein Paar dieser Stäbe durch eine Verriegelungsvorrichtung zur Verhinderung der Drehbewegung der Stäbe miteinander verbunden sind und Mittel zur Befestigung der Gitterplatten an diesem Stabpaar vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsvorrichtung erste und zweite Ringe (188, 189), die durch einen Längsteil (194) verbunden sind, umfaßt, und der erste Ring (188) den ersten Stab (64) des Paares umgibt und einen radial nach innen gerichteten Vorsprung (182) besitzt, der in eine Öffnung (180) des ersten Stabes eingreift und der zweite Ring (189)¹ den anderen Stab (64) des Paares umgibt und einen radial nach innen gerichteten Vorsprung (182) besitzt, der in die öffnung (180) des anderen Stabes (64) eingreift.

2. Brennstoff stabbündel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Verriegelungsvorrichtung miteinander verbundenen Enden des Paares von Brennstäben zur Aufnahme von Sicherungsmuttern (86) eingerichtet sind und jeder der -Ringe (188, 189) Verlängerungsteile (186) aufweist, die mit den Sicherungsmuttern in Eingriff kommen und diese in ihrer Lage festhalten können.

3. Brennstoffstabbündel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stäbe an beiden Enden Endstopfen aufweisen, die mit den jeweiligen Gitterplatten in Verbindung stehen, und eine Vorrichtung zur Befestigung der Stäbe an den Gitterplatten vorgesehen ist.

4. Brennstoffstabbündel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,, daß die unteren Endstopfen der Brennstäbe in¹ die untere Gitterplatte eingeschraubt sind und die Vorrichtung zur Befestigung an der oberen Gitterplatte die Sicherungsschrauben umfaßt.