DE2100501C3 - Nuclear reactor fuel assembly - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kernreaktor-Brennelement, bei dem eine Anzahl von zylindrischen Führungsrohren für die Regelstäbe lösbar und in Abstand voneinander die untere Rostkonstruktion mit der oberen Rostkonstruktion verbindet, wobei die Brennstäbe in Ausnehmungen der oberen Rostkonstruktion dadurch gehalten sind, daß jeder Brennstab an seinem oberen Ende ein Teil aufweist, das in einer entsprechenden Ausnehmung der oberen Rostkonstruktion aufgenommen ist, während er in der unteren Rostkonstruktion vertikal verschiebbar geführt ist.The invention relates to a nuclear reactor fuel assembly in which a number of cylindrical guide tubes for the control rods are detachable and spaced apart from each other connects the lower grate structure with the upper grate structure, whereby the fuel rods are held in recesses in the upper grate structure that each fuel rod on his upper end has a part which is received in a corresponding recess of the upper grate structure is, while it is guided vertically displaceable in the lower grate structure.

Es ist bereits eine Aufhängung für Kernreak- »or-Brennelemente bekannt, die in einem Core in einem bestimmten parallelen Abstand gehalten sind, bei der jedes Brennelement in einem mit Nuten versehenen oberen Rost an einem Halterungsteil aufgehängt ist (US-PS 31 09 802). Bei dieser Aufhängung handelt es sich um Kernbrennstoffblöcke, die nicht in einer vorher bestimmten Lage zueinander gehaltert werden können. Auch ihre Entnahme ist außerordentlich umständlich. Es ist weiterhin bekannt, Kontrollstäbe in einem mit Nuten versehenen Rost aufzuhängen (US-PS 33 61 639). Bei einer solchen Anordnung fehlt jedoch ein unteres Gitter to daß eine Führung nicht erfolgen kann.It is already known a suspension for nuclear reactor fuel elements, which are in a core in a certain parallel spacing, with each fuel assembly in a grooved upper grate is suspended from a bracket part (US-PS 31 09 802). With this suspension it is nuclear fuel blocks that cannot be held in a predetermined position relative to one another. Their removal is also extremely laborious. It is also known to have control rods in one with grooves hang up provided grate (US-PS 33 61 639). However, such an arrangement lacks a lower grille to that a leadership cannot take place.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einlind Ausbau von Brennstäben oder Führungsrohren in einen vorhandenen Reaktor zu vereinfachen und zu verbilligen.The invention is based on the object of the Einlind expansion of fuel rods or guide tubes in to simplify and cheaper an existing reactor.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Brennelement erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Brennstäbe im Oberrost in einer Reihe T-förmiger Nuten aufgehängt sind, in denen sie in an sich bekannter Weise horizontal verschiebbar sind.This object is achieved in the aforementioned fuel assembly according to the invention in that the Fuel rods in the top grate are suspended in a series of T-shaped grooves, in which they are known per se Way are horizontally movable.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Brennstäbe an ihrem oberen Ende T-förmige Teile auf, die aus einem zylindrischen Schaft und einerAccording to a further embodiment of the invention, the fuel rods have T-shaped ends at their upper ends Parts consisting of a cylindrical shaft and a

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zylindrischen Scheibe bestehen.consist of a cylindrical disc.

Um die Halterung am unteren Rost 7u vereinfachen, weisen die Brennstäbe an ihren unteren Enden vorstehende Zapfen auf, die in Aussparungen des Unterrostes geführt werden.To simplify the bracket on the lower grate 7u, the fuel rods have protruding pegs at their lower ends which are inserted into recesses in the Underneath the grate are guided.

Die erfindungsgemäße Aufhängung weist den Vorteil auf, daß beide Endroste zum Zwecke des Zuganges zu den Brennstäben und Führungsrohren einfach dadurch entfernt werden können, daß die Verbindungen der Führungsrohre, die viel weniger zahlreich sind als die Brennstäbe, gelöst werden. Es wird also mit der Erfindung der Vorteil erzielt, daß der Zugang für die Ersetzung von Führungsrohren und für den Ausbau von Brennstäben verbessert wird. Dabei können die Rostkonstruktionen an beiden Enden des Brennelementes leicht ausgebaut werden, um einen leichten Zugang zu den Brennstäben in Führungsrohren zu ermöglichen. Erfindungsgemsß wird der untere Endrost und die Führungsrohre von der Aufgabe befreit, das gesamte Gewicht der Brennstäbe zu tragen. Dadurch dient der untere Rost lediglich dazu, diese Stäbe an einer seitlichen Bewegung zu hindern aber eine vertikale Bewegung zu ermöglichen. Der Ausbau der Brennstäbe erfolgt durch eine einfache Seitenbewegung des oberen Rostes.The suspension according to the invention has the advantage that both end grids can be removed for the purpose of accessing the fuel rods and guide tubes simply by loosening the connections between the guide tubes, which are much less numerous than the fuel rods. The invention thus achieves the advantage that access for the replacement of guide tubes and for the removal of fuel rods is improved. The grate structures at both ends of the fuel assembly can be easily removed to allow easy access to the fuel rods in guide tubes. According to the invention, the lower end grate and the guide tubes are relieved of the task of supporting the entire weight of the fuel rods. As a result, the lower grate only serves to prevent these bars from moving sideways but to enable vertical movement. The fuel rods are removed by simply moving the upper grate sideways.

Beim Zusammenbau werden die Brennstäbe hängend in dem Oberrost befestigt und gehaltert, während der untere Rost von den Oberrost durch die Führungsrohre getragen wird.During assembly, the fuel rods are suspended and held in the top grate, during the lower grate is carried by the upper grate through the guide tubes.

Da die Brennstäbe ebenso wie die Nuten des Oberrostes in paralellen Reihen angeordnet sind, kann der Oberrost, wenn die Haltemittel der Brennstäbe in Deckung mit den Teilnuten stehen, dadurch eingebaut werden, daß man ihn einfach entlang einer Richtung schiebt, die im allgemeinen senkrecht zu den Achsen der Brennstäbe liegt. Der Ausbau kann dadurch erfolgen, daß der Rost in der entgegengesetzten Richtung bewegt wird. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß, wenn das Brennelement einer normalen Bewegung ausgesetzt wird, bei der es von seinem Oberrost angehoben wird, das Gewicht der Brennstäbe direkt vom Oberrost getragen wird. Dadurch wird die Beanspruchung der Führungsrohre auf ein Geringstmaß herabgesetzt und die Sicherheit des gesamten Elementes beträchtlich erhöht.Since the fuel rods, like the grooves of the top grate, are arranged in parallel rows, can the top grate, when the holding means of the fuel rods are in alignment with the partial grooves, is thereby installed simply slide it in a direction generally perpendicular to the axes of the Fuel rods lies. The expansion can be done by moving the grate in the opposite direction will. A particular advantage of the invention is that when the fuel assembly is a normal The weight of the fuel rods is subjected to movement in which it is lifted from its top grate is carried directly by the top grate. This reduces the stress on the guide tubes to a minimum reduced and the security of the entire element increased considerably.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows

Fig. 1 einen Aufriß der Aufhängung, teilweise im Schnitt,Fig. 1 is an elevation of the suspension, partly in section,

F i g. 2 eine Draufsicht gemäß F i g. 1,F i g. 2 shows a plan view according to FIG. 1,

F i g. 3 eine perspektivische Teilansicht des oberen Endrostes von unten gemäß F i g. 1 und 2,F i g. 3 is a perspective partial view of the upper end grate from below according to FIG. 1 and 2,

Fig.4 eine perspektivische Teilansicht des unteren Endrostes von oben.Fig. 4 is a partial perspective view of the lower End rust from above.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Brennelement 10 für einen nicht dargestellten Kernreaktor; das Element weist eine Vielzahl länglicher, lotrechter Brennstäbe H und Regelstab-Führungsrohre 12 auf, die durch Oberroste 13 und Unterrostes 14 und durch einen oder mehrere Zwischenroste 15 zusammengehalten werden.1 and 2 show a fuel assembly 10 for a nuclear reactor, not shown; the element has a plurality of elongated, perpendicular fuel rods H and control rod guide tubes 12, which through Upper grids 13 and lower grates 14 and are held together by one or more intermediate grids 15.

Bei der Fertigung des Brennelementes 10 werden die Brennstäbe U und die Führungsrohre 12 in die Zwischenroste 15 eingeschoben, bevor die Rosten 13 und 14 eingebaut werden. Die Führungsrohr 12 dienen als Kanäle zum Einschub und zur Herausnahme von Regelstäben (nicht dargestellt); die Führungsrohre 12, deren Anzahl weitaus geringer ist als die Brennstäbe 11,In the manufacture of the fuel assembly 10, the fuel rods U and the guide tubes 12 are in the Intermediate grids 15 inserted before the grids 13 and 14 are installed. The guide tube 12 are used as channels for inserting and removing control rods (not shown); the guide tubes 12, the number of which is far less than the fuel rods 11,

werden zwischen den Brennstäben 11 an vorher festgelegten Stellen angeordnet. Die Roste 15 halten die Brennstäbe 11 und die Führungsrohre 12 parallel zueinander und in zahlreichen parallelen Reihen.are arranged between the fuel rods 11 at predetermined positions. The grids 15 hold the Fuel rods 11 and the guide tubes 12 parallel to each other and in numerous parallel rows.

Nach dem Erfindungsgedanken \/erden die Brennstäbe 11 hängend von dem Oberrost 13 getragen. Der Unterrost 14 wird durch die Führungsrohre 12 der Regelstäbe 11 mit dem Oberrost 13 verbunden und dadurch getragen; jedes der Führungsrohre 12 ist am oberen und am unteren Ende lösbar mit den Rosten 13 bzw. 14 verbunden.According to the idea of the invention, the fuel rods 11 are suspended from the top grate 13. the The lower grate 14 is connected to the upper grate 13 by the guide tubes 12 of the control rods 11 and borne by it; each of the guide tubes 12 is detachable with the grids 13 at the upper and lower ends or 14 connected.

Um die Verbindung der Führungsrohre 12 herzustellen, sind als wesentlicher Bestandteil der Roste 13 und 14 entsprechend angeordnete Fittings 16 vorgesehen, durch die die Führungsrohre 12 sich in das fertige Element 10 erstrecken. Die Einzelheiten dieser Fittings 56 kann man besonders in den Fig.3 und 4 erkennen. Die Verbindung der Führungsrohre 12 mit den Rosten 13 und (4 erfolgt durch Gewindemimern 17, die auf Gewindeendstücke der Führungsrohre 12 geschraubt werden, welche sich durch und über die Fittings 16 hinaus erstrecken, um dadurch die Rosle 13 und 14 mit dem Element 10 zu verbinden.To establish the connection of the guide tubes 12 are an essential part of the grids 13 and 14 appropriately arranged fittings 16 are provided through which the guide tubes 12 extend into the finished Element 10 extend. The details of these fittings 56 can be seen particularly in FIGS. The connection of the guide tubes 12 with the grids 13 and (4 is carried out by thread buckets 17, which on Threaded end pieces of the guide tubes 12 are screwed, which extend through and over the fittings 16 extend out to thereby connect the Rosle 13 and 14 to the element 10.

lim die Brennstäbe 11 am Oberrosi 13 aufzuhängen, ist am oberen Ende eines jeden Brennstabs 11 ein Halterungsteil 18 vorgesehen, das in einer entsprechen den Nut 19 des Oberrostes 13 aufgenommen wird. Das Halterungsteil 18 hat zweckmäßigerweise die Form eines zylindrischen Schafts 20, der an einer zylindrischen Scheibe 21 so angeschlossen ist, daß das Teil 18 einen -,o T-förmigen Längsschnitt erhält, welcher von der T-förmigen Ausbildung in den Nuten 19 kraft- und formschlüssig aufgenommen wird. Zweckmäßigerweise haben alle Teile 18 ebenso wie alle Nuten 19 die gleiche Form, wie sie beispielsweise in Fi g. 3 dargestellt ist.Lim to hang the fuel rods 11 on the Oberrosi 13 is a at the upper end of each fuel rod 11 Bracket part 18 is provided, which correspond in a the groove 19 of the top grate 13 is received. The holder part 18 expediently has the shape a cylindrical shaft 20 which is connected to a cylindrical disc 21 so that the part 18 has a -, o T-shaped longitudinal section is obtained, which from the T-shaped training in the grooves 19 and force is recorded positively. Appropriately, all parts 18 as well as all grooves 19 have the same Form as shown, for example, in Fi g. 3 is shown.

Beim Zusammenbau des Brennelements 10 werden die Brennstäbe 11 gleichmäßig axial in Rosten i5 so angeordnet, daf^die Teile 18 aller Brennstäbe 11 in jeder Reihe zueinander ausgerichtet sind. Die Nuten 19 werden in parallelen Reihen angeordnet und haben den gleichen seitlichen Abstand wie die entsprechenden Teile 18, so daß der Rost 13 in die zusammengebauten Brennstäbe 11 eingebaut werden kann, indem er lediglich entlang eines Wegs quer zu den Längsachsen der Brennstäbe 11 bewegt wird, bis die Teile 18 in den Nuten 19 sitzen. Wenn jedes Teil 18 in seiner zugehörigen Nut 19 aufgenommen ist, werden die Führungsrohre 12 durch entsprechende Fittings 16 des Oberrosts 13 gesteckt und Muttern 17 werden auf die Rohrenden geschraubt.When assembling the fuel assembly 10, the fuel rods 11 are uniformly axially in grates i5 arranged so that the parts 18 of all fuel rods 11 in each Row are aligned with each other. The grooves 19 are arranged in parallel rows and have the same lateral distance as the corresponding parts 18, so that the grate 13 in the assembled Fuel rods 11 can be installed by simply moving along a path transverse to the longitudinal axes the fuel rods 11 is moved until the parts 18 sit in the grooves 19. If each part is 18 in its Associated groove 19 is received, the guide tubes 12 by corresponding fittings 16 of the Top grate 13 inserted and nuts 17 are screwed onto the pipe ends.

Nachdem der Oberrost 13 so eingebaut ist, wird der Unterrost 14 in Ausrichtung zu den unteren Enden der Führungsrohre 12 gebracht und axial vorgerückt, bis diese Rohrenden in entsprechenden Fittings 16 des Unterrosts 14 aufgenommen sind. Wie beim Oberrost 13 wird der Unterrost 14 durch Muttern 17 an den Führungsrohren 12 befestigt. Der Unterrost 14 nimmt auch die unteren Enden der Brennstäbe 11 auf und hindert sie an einer Seitenbewegung zueinander. Zu diesem Zweck sind in dem Unterrost 14 zahlreiche Aussparungen 22 vorgesehen, die in Übereinstimmung mit der Ausbildung der Brennstäbe 11 angeordnet sind Wie es besser der Fig.4 entnommen werden kann, nehmen diese Aussparungen 22 vorstehende Zapfen 23 der entsprechenden Brennstäbe 11 auf. Die Aussparungen 22 sind in bezug auf die Zapfen 23 so bemessen, daß sie dieselben und damit die unteren Enden der Brennstäbe 11 an einer Seitenbewegung hindern, jedoch eine freie Längsdehnung der Brennstäbe 11 auf einer begrenzten Strecke erlauben, die konstruktiv etwas größer ist als die vermutete maximale Wärmedehnung des Elementes tO.After the upper grate 13 is so installed, the lower grate 14 is in alignment with the lower ends of the Guide tubes 12 brought and axially advanced until these pipe ends in corresponding fittings 16 of the Unterrosts 14 are added. As with the upper grate 13, the lower grate 14 is secured to the Guide tubes 12 attached. The lower grate 14 also receives the lower ends of the fuel rods 11 and prevents them from moving sideways to each other. For this purpose, there are numerous in the lower grate 14 Recesses 22 are provided, which are arranged in accordance with the configuration of the fuel rods 11 As can be seen better from FIG. 4, these recesses 22 have protruding pins 23 of the corresponding fuel rods 11. The recesses 22 are dimensioned with respect to the pin 23 so that they prevent the same and thus the lower ends of the fuel rods 11 from moving sideways, however a free elongation of the fuel rods 11 on one Allow a limited distance that is structurally somewhat larger than the assumed maximum thermal expansion of the element tO.

Dem Fachmann wird es klar sein, daß die oben beschriebenen Erfindungsmerkmale zu einem Brennelement 10 führen, bei dem das Gewicht eines jaden d'.v zahlreichen Brennstäbe Ii einzeln durch den Oberrost 13 getragen wird, während die Rihpjngsrohre 12 nur das Gewicht des Unterrostes 14 tragen und somit verhältnismäßig gering beansprucht werden. Da die Brennstäbe Jl am Oberrost 13 aufgehängt werden und sich frei in Längsrichtung im unteren Rost 14 dehnen können, bringt jede Differenz in der Wärmedehnung zwischen den Brennstäben 11 und den Fühvungsrohren 12 keine zusätzliche Beanspruchung der Führungsrohre J2 mit sich.It will be clear to those skilled in the art that the above Features of the invention described lead to a fuel assembly 10, in which the weight of a jaden d'.v numerous fuel rods Ii individually through the top grate 13 is carried, while the Rihpjngsrohre 12 only carry the weight of the lower grate 14 and thus are used relatively little. Since the fuel rods Jl are suspended from the top grate 13 and can stretch freely in the longitudinal direction in the lower grate 14, brings any difference in thermal expansion between the fuel rods 11 and the guide tubes 12 there is no additional stress on the guide tubes J2 with itself.

Hierzu 3 Blatt. ZeichnungenFor this purpose 3 sheets. drawings

Claims (3)

Patentansprüche: 21 OOClaims: 21,000 1. KeiTireaktor-Brennelement, bei dem eine Anzahl von zylindrischen Führungsrohren für die Regelstäbe lösbar und im Abstand voneinander dip untere Rostkonstruktion mit der oberen Rostkonstruktion verbindet, wobei die Brennstäbe in Ausnehmungen der oberen Rostkonstruktion dadurch gehalten sind, daß jeder Brennstab an seinem oberen Ende ein Teil aufweist, das in einer entsprechenden Ausnehmung der oberen Rostkonstruktion aufgenommen ist, während er in der unteren Rostkonstruktion vertikal verschiebbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstäbe (11) im Obenost (13) in einer Reihe T förmiger Nuten (19) aufgehängt sind, in denen sie in an sich bekannter Weise horizontal verschiebbar sind. 1. KeiTireaktor fuel assembly, in which a number of cylindrical guide tubes for the control rods detachably and at a distance from each other dip lower grate structure connects to the upper grate structure, wherein the fuel rods are held in recesses in the upper grate structure in that each fuel rod at its upper end Has part which is received in a corresponding recess of the upper grate structure while it is guided vertically displaceably in the lower grate structure, characterized in that the fuel rods (11) are suspended in a series of T-shaped grooves (19) in the upper east (13) , in which they can be moved horizontally in a manner known per se . 2. Kernreaktor-Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstäbe (11) an ihrem oberen Ende T-förmige Teile (18) aufweisen, die aus einem zylindrischen Schaft (20) und einer zylindrischen Scheibe (21) bestehen. 2. Nuclear reactor fuel assembly according to claim 1, characterized in that the fuel rods (11) have at their upper end T-shaped parts (18) which consist of a cylindrical shaft (20) and a cylindrical disc (21). 3. Kernreaktor-Brennelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstäbe (11) an ihren unteren Enden vorstehende Zapfen (23) aufweisen, die in Aussparungen (22) des Unterrostes (14) geführt sind.3. Nuclear reactor fuel assembly according to claim 2, characterized in that the fuel rods (11) on their lower ends have projecting pegs (23) in recesses (22) of the lower grate (14) are performed.