DE2609120C2

DE2609120C2 - Abstandshalter zum Festlegen von Kernreaktor-Brennstoffstäben

Info

Publication number: DE2609120C2
Application number: DE2609120A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Wood San Jose Calif. Brayman; Gary Errol San Jose Calif. Dix; Donald Keith Wilmington N.C. George; James Charles Rawlings
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1975-03-07
Filing date: 1976-03-05
Publication date: 1982-11-18
Also published as: SE408673B; SE7602845L; FR2303353B3; IT1054880B; ES445824A1; US3994779A; DE2609120A1; FR2303353A1

Description

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Die Erfindung betrifft einen Abstandshalter zum Festlegen der vier Eckbrennstoffstäbe innerhalb eines rohrförmigen Strömungskanals eines Kernreaktors mit einem Stützglied mit vier Seitenbändern, die durch vier Eckbänder, die schmaler sind als die Seitenbänder, unter Bildung einer starren, einheitlichen Struktur verbunden sind, wobei jedes der Seitenbänder benachbart jedem »einer Enden einen Lappen aufweist, der im Einpi 1; nit dem rohrförmigen Strömungskanal steht, um einen Abstand zwischen dem Strömungskanal und dem benachbarten Eckbrennstoffstab aufrechtzuerhalten.

Abstandshalter der vorstehenden Art sind r. B. in den DE-OS 17 64 396. 23 05 007. 21 37 158. 16 14 930 sowie dem DE-GM 68 03 282. besehrieben.

Bei dem Kinsat/ der Abstandshalter ζ. B. nach der vorgenannten DE-OS 17 64 396 wird während des Reaktorbetriebes der Strömungskanal aufgrund eines Druckunterschiedes zwischen innen und außen nach außen deformiert. Durch diese nach außen gehende Verformung kann sich der Abstand zwischen dem an der Ecke befindlichen Brennstöffstab und dem Strö^ mungskanal Verringern,

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den eingangs genannten Abstandshalter dahingehend zu verbessern, daß diese Abslandsverringerung zwischen dem Eckbrennstoffstab und dem Strömungskanal vermindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lappen eine L-förmige Form aufweisen, wobei sich jeweils ein Schenkel zu dem benachbarten Ende seines Seitenbandes erstreckt und die Eckbänder versetzt angeordnet sind, damit von dem genannten einen Schenkel jedes der L-förmigen Lappen ein Abstand besteht und jeder genannte eine Schenkel jedes L-förmigen Lappens so angeordnet ist, daß er durch Eingriff mit dem Strömungskanal aen richtigen Abstand zwischen diesem und dem benachbarten Eckbrennstoffstab aufrechterhält

Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abstandshalter finden sich in den Unteransprüchen.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, einer Brennstoffeinheit mit den erfindungsgemäßen Brennstoffstab-Abstandshaltern,

F i g. 2 eine Draufsicht auf eine Ausfühmngsform eines Brennstoffstab-Abstandshalters nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, des Brennstoffstab-Abstandshalters der F i g. 2,

Fig.4, 5 und 6 Brennstoffstab-/* bstandshalter des Standes der Technik, und

Fig. 7 eine fragmentarische Seitenansicht der Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung, verglichen mit dem Stand der Technik.

In F i g. 1 ist eine Brennstoffeinheit 10 gezeigt, die einen rohrförmigen Strömungskana! 11 mit offenen Enden und eine Vielzahl langgestreckter Stäbe 12 aufweist, die zwischen einer unteren Befestigungsplatte 13 und einer oberen Befestigungsplatte 14 abgestützt sind. Die Brennstoffstäbe 12 verlaufen durch eine Vielzahl von Brennstoffstab-Abstandshaltern 15, die mit Zwischenabstützung versehpi sind, um die langgestreckten Stäbe im Abs'.and \jneinander und zum Strömungskanal 11 zu halten und die Brennstoffstäbe 12 an einer seitlichen Vibration zu hindern. Eine Vielzahl von Brennstoffeinheiten 10 kann in einem Gitter angeordnet werden, um einen (nicht dargestellten) Reaktorkern zu bilden, in dem eine untere Öffnung 16 jeder Brennstoffeinheit 10 in Verbindung steht mit einem Zuführungsraum, der ein Kühlmittel enthält, wie Wasser unter Druck. Das Kühlmittel strömt so durch die Öffnung 16 und an den Brennstoffstäben 12 vorbei nach oben.

In den F 1 g. 2 und 3 ist der Brennstoffstab-Abstandshalter 15 detaillierter dargestellt. Dieser Brennstoffstab-Abstandshalter 15 ist aus einem peripheren Stützglied 17 gebildet, das vier Seitenbänder 18, 19, 20 und 21 umfaßt, die durch vier Eckbänder 22, 23, 24 und 25 verbunden sind und eine starre einheitliche im allgemeinen rechteckförmige Struktur bilden. Innerhalb dieses peripheren Stützgliedes 17 ist eine Vielzahl von blattförmigen Teilungsgliedern 26 und eine Vielzahl von blattförmigen Teilungssiäben 27 vorgesehen. Die Glieder 26 und die Stäbe 27 sind starr /wischen gegenüberliegenden Seitenbändern befestigt

Die Teilungsstäbe 27 sind in vertikal im Abstand voneinander angeordneten Paaren verlegt, wobei jedes Paar einen oberen und einen unteren Stab einschließt und eine erste Gruppe von Teilungsstäben 27 zwischen den Seitenbändern 18 und 20 abgestützt ist und eine zweite Gruppe von Teilungsstäben 27 zwischen den Seitenwänden 19 und 21 abgestützt ist, und die

Teilungsstäbe in abwechselnd seitlich be„bstandeter Beziehung zu den Teilungsgliedern 26 angeordnet sind. Die einander schneidenden Teilungsglieder und -stäbe sind mit Schlitzen versehen und an den Schnittstellen miteinander verriegelt. Diese Anordnung der sich schneidenden Teilungsgliedtr und -stäbe schafft eine Vielzahl von Würfeln oder Brennstoffstab-Durchgängen. Die Teilungsglieder 26 und -stäbe 27 sind an ihren Schnittstellen ·. orzugsweise verschweißt, wie bei 28, um eine größere Starrheit des Brennstoffstab-Abstandshalters 15 zu gewährleisten.

An jeder Schnittstelle von zwei Teilungsstäben 27 ist eine vierseitige Federbaueinheit 29 abgestützt. Diese Federbaueinheit 2!3 kann aus einem geeigneten Federmaterial, wie Inconel-x gebildet sein. Die Federbaueinheit 29 ist entlang jeder Ecke mit Schlitzen versehen und jede Seite ist nach außen gebogen und bildet so vier sich nach außen erstreckende Federglieder 30, die zwischen oberen und unteren Endteilen 31 und 32 abgestützt sind. Jede der vier Seiten jedes der Endteile 31 und 32 ist mit einem sich nach außen erstreckenden nalbkugclfcniiigen Vorsprung 33 gebildet, der zur Begrenzung der Berührungsfläche mit dem benachbarten Brenrstoffstab und der seitlichen Bewegung des benachbarten Brennstoffstabes dient, falls das Federglied 30 versagen sollte. Wenn sie in dem Abstandshalter 15 zusammengebaut ist, nimmt die Federbaueinheit 29 die sich schneidenden Teilungsstäbe 27 durch Schlitze auf, die von den sich nach außen biegenden Federgl^;edern 30 gebildet werden. Auf diese Weise erstreckt sich ein elastisches Federglied 30 in eine diagonale Richtung in jeden der Würfel oder Brennstoffstabdurchgänge, und zwingt die einzelnen Brennstoffstäbe elastisch in Eingriff mit den starren Vorsprüngen 34, die sich von den Teilungsgliedern 26 in jeden Würfel erstrecken.

Jedes Seitenband ist mit einer Vielzahl sich nach außen erstreckender Lappen 35 ausgebildet, wobei ein Lappen benachbart der Seite jedes der seitlichen Brennstoffstab-Durchgänge liegt. Diese Lappen gestatten die Strömung des Kühlmittels um die seitlichen Brennstoffstäbe herum und begrenzen den Kontaktbereich dieser Brennstoffstäbe mit den Seitenbaridern. Die peripheren Kanten der Lappen sind gebogen und mit einer Neigung versehen, um die Bildung von Kühlmitteldampf-Taschen zu verhindern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind L-förmig ausgebildete Lappen 36 benachbart den Ecken der Brennstoffstab-Abstandshalter 15 vorgesehen. Jeder Lappen 36 schließt die Schenkel 37 und 38 ein. wobei sich der Schenkel 38 zum Ende 39 des Seitenbandes erstreckt, in dem der L-förmige Lappen gebildet ist. Der Schenkel 37 des Lappens 36 ist benachbart dem Eckdurchgang mit dem Brennstoffstab-Durchgang ausgerichtet angeordnet, um den K.ühlmitte!-Strömungspfad um den Brennstoffstab in diesem Durchgang in ähnlicher Weise wie mit den Lappen 35 zu begrenzen.

Die genaue Funktion des L-förmigen Lappens 36 soll nun mit Bezug auf die F i g. 4,5 und 6 näher beschrieben werden, in denen gewisse Charakteristika des Standes der Technik dargestellt sind. In den Fig.4, 5 und 6 wurden den Elementen Bezugszahlen gegeben, die jenen in den F i g. 2 und 3 entsprechen. Zusätzlich zu den in den Fi g. 2 und 3 abgebildeten Elementen zeigen die F i g. 4 und 6 Brennstoffstäbe 40, die in den Brennstoffstab-Durchgängen angeordnet sind, und Fig. 6 zeigt weiter einen Teil eines Strömungskanals 11 im Schnitt. Weiter zeigt die F i g. 6 in etwas vergrößerter Form (zur Veranschaulichung) eine Verformung des Strömungskanals 11, die durch die besondere Konfiguration und Lage der Lappen 35 nach dem Stand der ^ichnik bedingt ist. Die Dimension A zeigt den Abstand vnm Brennstoffstab zum Kanal und die Dimension B zeigt die Verschiebung des Brennstoffstab-Abstandshalters, die durch den Stand der Technik gestattet ist.

Die durch die vorliegende Erfindung geschaffene Verbesserung ist in F i g. 7 gezeigt, in der die Dimensionen A und B, die durch die L-förmigen Lappen 36 erlaubt werden, grafisch dargestellt sind. Aus dem Vergleich zwischen den Dimensionen A und B der F i g. 6 auf der einen Seite und den Dimensionen A und B der Fig. 7 auf der anderen Seite ergibt sich ohne weiteres, daß die verbesserten Lappen 36 der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Halten des Abstandes vom Brennstoffstab zum Kanal schaffen, ohne die Kühlmittelströmung um die Brennstoffstäbe 40 aufzugeben oder zu beeinträchtigen.

In der Fig. 3, auf die nochmals Bezug genommen wird, kann gesehen werden, daß die Eckender 22, 23, 24 und 25 schmaler sind als die Seitenbänder 18, 19, 20 und 21. Wie durch das Eckband 22 in Fig. 3 ve¹ anschaulicht, sind die Eckbänder versetzt, um im Abstand vom Schenkel 38 des L-förmigen Lappens 36 zu liegen. Jedes der Eckbänder ist mit einem Paar von Vorsprüngen 41 versehen, welche den Berührungsbereich mit dem in der Ecke liegenden Brennsioffstab begrenzen, um die Beschränkung des Kühlmittelflusses zwischen dem Brennstoffstab und dem Eckband zu minimalisieren. Die Eckbänder können mit den Seitenbändern durch eine Schweißstelle verbunden werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abstandshalter zum Festlegen mindestens der vier Eckbrennstoffstäbe innerhalb eines rohrförmigen Strömungskanals eines Kernreaktors mit einem Stützglied mit vier Seitenbändern, die durch vier Eckbänder, die schmaler sind als die Seitenbänder, unter Bildung einer starren, einheitlichen Struktur verbunden sind, wobei jedes der Seitenbänder benachbart jedem seiner Enden einen Lappen aufweist, der im Eingriff mit dem rohrförmigen Strömungskanal steht, um einen Abstand zwischen dem Strömungskanal und dem benachbarten Eckbrennstoffstab aufrechtzuerhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen (36) eine ι .· L-förmige Form aufweisen, wobei sich jeweils ein Schenkel (38) zu dem benachbarten Ende seines Seitenbandes erstreckt und die Eckbänder (22, 23, 24, 25) versetzt angeordnet sind, damit von dem genannten einen Schenkel (38) jedes der L-förmigen Lappen ein Abstand besieht und jeder genannte eine Schenkel (38) jedes L-förmigen Lappens so angeordnet ist. daß er durch Eingriff mit dem Strömungskanal den richtigen Abstand zwischen diesem und dem benachbarten Eckbrennstoffstab aufrechterhält.

2. Abstandshalter, insbesondere nach Anspruch 1, wobei die Brennstoffstäbe außer den Eckstäben noch mindestens vier Zwischenbrennstoffstäbe einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils andere Schenkel (37) der L-förmigen Lappen (36) mit je eh. .in Zwischenbrennstoffstab ausgerichtet angeordnet ist. um <;inen "ühlmittelströmungspfad um den Brennstoffstah herum festzulegen.

3. Abstandshalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eckbander schmaler sind als die Seitenbänder und versetzt liegen, und sich im Abstand von dem einen Schenkel jedes der Lappen befinden.