DE2656441C2 - Distanzpflaster zur gegenseitigen Abstützung hexagonaler Brennelementkästen eines schnellen, natriumgekühlten Brutreaktors - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Distanzpflaster zur Abstuetzung hexagonaler Brennelementkaesten eines schnellen, natriumgekuehlten Brutreaktors gegeneinander. Auf die Aussenflaeche jeder Seite des Brennelementkastens sind zwei nebeneinanderliegende Distanzstuecke verschiedener Werkstoffe gleicher Breite und gleicher Laenge bezogen auf jede Seite aufgebracht, wobei sich die Werkstoffe, im Umlauf um den Brennelementkasten herumgesehen, nacheinander abwechseln. Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die spezielle Anordnung der Distanzpflaster die festkoerperphysikalischen Kriterien, die eine geringere Kaltverschweissneigung bewirken und damit die Vorteile der sogenannten Mischpaarungen nutzbar gemacht werden. Darueber hinaus wird der hohe Co-Gehalt der bekannten Pflastermaterialien, der eine hohe Strahlenbelastung verursacht, mindestens auf die Haelfte reduziert; dadurch wird die Strahlenbelastung des Natriumkreislaufes durch aktivierte Abriebstoffe keine Gefahr mehr bedeuten. ...U.S.W

Description

Die Erfindung betrifft eine Stützanordnung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Im Kern natriumgekühlter schneller Brutreaktoren werden jeweils einige hundert Brennelemente mit hexagonaler Grundform als dichte Packung verspannt. Die Verspannung erfolgt im allgemeinen durch mehrere Spannringe aus z. B. ferristischem Stahl unterhalb und oberhalb der Brennstoffzone. In diesen beiden Ebenen werden alle Brennelemente durch sogenannte Distanzpflaster gegeneinander abgestützt

Um die beim Brennelementwechsel erforderlichen Zug- und Schubkräfte in Grenzen zu halten, darf es an den Kontaktstellen zwischen den Distanzstücken während des Betriebes nicht zu einer Selbstverschweißung kommen. Für den angenommenen Fall des radialen Versatzes eines oder mehrerer Elemente, z. B. in Richtung einer Brennelementkastenecke, durch Ausbiegung infolge asymmetrischer Temperaturveränderungen wirkt dieses als stumpfer Keil. Hierbei müssen die beiden die Keilflanken berührenden Kästen die Möglichkeit zu einer reversiblen seitlichen Ausweichbewegung haben. Dies ist aber nur dann der Fall, wenn die Reibkräfte an den Kontaktflächen einen bestimmten Wert nicht überschreiten, d. h. wenn in keinem Fall Selbsthemmung auftritt.

Aus der DE-OS 23 64 847 ist ein Distanzpflaster mit Lagerpolstern bekannt, die jeweils zwei Rippen auf ihrer Oberfläche aufweisen. Die Rippen sind asymmetrisch ausgebildet und greifen bei den jeweiligen Brennelementkästen ineinander und bewirken somit eine Verzahnung zwischen denselben. Eine solche Verzahnung ist jedoch aus den obenerwähnten Gründen unerwünscht.

Weiterhin sind Pflaster bekannt, die in den beiden Stützebenen als Distanzplatten angeordnet sind. Diese werden jedoch aus einem homogenen Werkstoff an allen sechs Seiten als Flanken- oder Eckpflaster ausgeführt. Für solche Pflaster war ein Werkstoff vorgesehen, dessen Verschleiß- und Reibverhalten die gestellten Bedingungen erfüllt. Der Kobaltanteil dieses Werkstoffes liegt jedoch mit rund 65% so hoch, daß die Strahlenbelastung des Natriumkreislaufes durch aktivierte Abriebstoffe eine ernste Gefahr bedeuten kann. Weitere in diesem Zusammenhang erwähnte kobaltarme oder kobalifreie Pflasterwerkstoffe weisen in der Anordnung gleicher Werkstoff gegenüber gleichem Werkstoff keine günstigen Reibeigenschaften auf. Aus »Nuclear Engineering and Design 14« (1970), Seiten 83 bis 98, ist über die Werkstoffpaarung Stellit 6 und Inconel 718 bekannt,

ι ο daß sie zu keiner gegenseitigen Verschweißung führt.

Ausgehend von diesem Stande der Technik stellt sich nun für die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein hinreichend elastisches Distanzpflaster der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches gegenüber den üblichen Reaktorbaumaterialien verbesserte Reibeigenschaften aufweist, jedoch dabei einen möglichst niederen Kobaltanteil besitzt

Die vorliegende Erfindung löst nun diese Aufgabe durch die Merkmale, die im Kennzeichen des Hauptan-Spruches angegeben sind. Besonders vorteilhaft sind dabei die Materialkombinationen, die in den Merkmalen der Unteransprüche aufgeführt sind.

Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der beiden F i g. 1 und 2 näher erläutert Es zeigt

F i g; 1 den Querschnitt durch eine hexagonale Brennelementpackung und

Fig.2 die Anordnung der erfindungsgemäßen Distanzpflaster auf der Oberfläche eines Brennelementkastens.

Die Brennelemente 1 in hexagonaler Grundform werden mit ihren Außenseiten 2 gegeneinander in der hexagonalen Packung zusammengefügt Auf die Außenseite 2 der Kästen des Brennelementes 1 sind plan oder alternativ über Ecke sogenannte Distanzpflaster 3 aufgesetzt Jedes Distanzpflaster 3 besteht aus zwei nebeneinanderliegenden Distanzstücken 4 und 5 gleicher Breite und gleicher Länge, welche aus zwei verschiedenen Werkstoffen gefertigt sind, wobei sich die Werkstoffe — im Umlauf um den Brennelementkasten gesehen — nacheinander abwechseln. Aufgrund vorliegender Versuchsergebnisse werden als Werkstoffpaarung ein kobalthaltiges Pflastermaterial, z. B. Stellit 6, und eine normale Reaktorbaustofflegierung, wie Inconel 718 oder eine Reaktorwerkstofflegierung mit Warenzeichen Hastelloy, vorgeschlagen. Die Distanzstücke 4 und 5 haben dieselben geometrischen Abmessungen und auf jeder Außenseite 2 des Brennelementkastens dieselbe relative Lage zu dessen Mitte, so daß in der Hexagonalpackung

so der Brennelemente 1 beim Aneinanderliegen der Distanzpflaster 3 jeweils ein Distanzstück 4 des einen Materiales auf das Distanzstück 5 des anderen Materiales zu liegen kommt. Über die gesamte Länge bzw. Höhe des Brennelementes 1 sind in mehreren Ebenen 6 jeweils solche Distanzpflaster 3 in derselben Höhe angebracht.

Die Tatsache, daß unterschiedliche Werkstoffe günstigere Reibeigenschaften aufweisen als gleiche, läßt sich durch die spezielle Art der Ausbildung der Distanzpflaster bei einem hexagonalen Brennelementkasten am besten verwirklichen. Dabei spielt es keine Rolle, ob die beiden Materialien als einheitlicher Körper bzw. als Platte aufgebracht sind, oder ob sie in Streifenform nebeneinander aufgebracht sind. Wichtig ist lediglich, daß ihre Lage auf allen Außenflächen gleich bzw. symmetrisch zur Mitte der Außenfläche ist, damit die Pflaster im Brennelementverbund immer sauber aufeinander zu liegen kommen bzw. die Werkstoffe diagonal versetzt

sind. Auf diese Art können auch Fehler durch das verdrehte Einschieben eines Brennelementes in einer falschen Richtungsposition ausgeschlossen werden.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die spezielle Anordnung der Distanzpflaster s die festkörperphysikalischen Kriterien, die eine geringere Kaltverschweißneigung bewirken und¹ damit die Vorteile der sogenannten Mischpaarungen nutzbar gemacht werden. Darüber hinaus wird der hohe Co-Gehalt der bekannten Pflastermaterialien, der eine hohe Strahlenbelastung verursacht, mindestens auf die Hälfte reduziert

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Distanzpflaster zur gegenseitigen Abstützung hexagonaler Brennelemente eines schnellen, natriumgekühlten Brutreaktors, bei dem in verschiedenen Höhen am Umfang jedes Brennelementkastens und auf jeder der sechs Außenteilflächen jeweils zwei Distanzstücke gleicher Länge nebeneinanderliegend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzstücke gleiche Breite besitzen, und daß die jeweiligen zwei Distanzstücke auf einer Teilfläche aus unterschiedlichen, miteinander nicht kaltverschweißenden Materialien bestehen und in gleicher relativer Lage zur Mitte des Brennelementkastens derart angeordnet sind, daß sie sich in Umfangsrichtung nacheinander abwechseln.

2. Distanzpflaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Material der Distanzstücke ein kobalthaltiges Material ist und das andere Material aus Inconel 718 besteht

3. Distanzpflaster nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kobalthaltige Material aus Stellit 6 besteht