DE2747132A1 - Demontierbares brennelementbuendel fuer kernreaktor - Google Patents

Demontierbares brennelementbuendel fuer kernreaktor

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Description

SOCIETE FRANCO-AMERICAINE DE CONSTRUCTIONS ATOMIQUES -FRAMATOME, Courbevoie, Frankreich
Demontierbares BrennelementbUndel für Kernreaktor
Die Erfindung betrifft ein demontierbares, insbesondere leichtjdemontierbares, BrennelementbUndel für einen Kernreaktor.
Stäbe aus Kernbrennstoff, die bei Kernreaktoren verwendet werden, sind im allgemeinen zu BUndeln vereinigt, in deren inneren die Brennstäbe parallel zueinander angeordnet sind, wobei deren Ausrichtung durch Verstrebungen quer zu den Brennstäben erreicht ist. Bestimmte der Brennstäbe sind durch Stutzrohre ersetzt, deren Länge etwas größer als die der Brennstäbe ist und die an jedem ihrer Enden an Anschlußplatten befestigt sind, wobei sie die mechanische Festigkeit oder Steifigkeit des BrennelementbUndels sicherstellen sollen.
Beim Laden des Kerns eines Kernreaktors ist es außerordentlich wichtig, schadhafte oder mangelhafte Brennstäbe der abgestrahlten oder abgebrannten BrennelementbUndel austauschen
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zu können und sie ersetzen zu können, um das Brennelementblind el weiter benutzen zu können, unter Vermeidung von Kontaminationen des Reaktorkreises, die durch Spaltprodukte erzeugt sind,die von den schadhaften Brennstäben kommen.
Durch eine solche Lösung wird vorteilhaft der Brennstoff wirtschaftlich verwendet,da das wiederhergestellte BrennelementbUndel wieder geladen und wieder verwendet werden kann nach der Beseitigung und der Ersetzung der schadhaften Brennstäbe.
Andererseits führt das Ersetzen schadhafter Brennstäbe zu einer Nutzung oder einem Betrieb des Reaktors mit höherer Sicherheit fUr die Einrichtungen und das Personal durch das Verringern der Kontaminationsgefahr.
Das Austauschen schadhafter Brennstäbe ist indessen ein Betriebsschritt, der große Vorsichtsmaßnahmen erfordert. Das abgebrannte Element kann nur unter Strahlenschutz ausgebessert bzw. ausgetauscht werden. Im allgemeinen erfolgt dieser Betriebsschritt unter einer bestimmten Wasserschicht in einem dem Reaktor benachbarten Becken.
Andererseits und aus bestimmten besonderen Gründen, beispielsweise um eine Prüfung bestimmter Brennstäbe durchzuführen, oder um mechanische oder physikalische Versuche mit den Stäben durchzuführen, kann es für den Anwender wichtig sein, die BrennelementbUndel zu. Demontieren,um diejenigen Brennstäbe wieder zu erhalten, an denen die Versuche bzw. Untersuchungen durchgeführt werden sollen.
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Um diese Brennstäbe zu erreichen und um sie vom Übrigen Brennelementbtindel zu trennen, müssen die Endplatten demontiert werden, an denen die StUtzrohre befestigt sind,wobei dieser Betriebsschritt der Demontierung im Becken bestimmte Schwierigkeiten besitzt, da das BrennelementbUndel lediglich aus der Entfernung zugänglich 1st und da während der Demontierung das BrennelementbUndel eingetaucht sein muß.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein BrennelementbUndel anzugeben, das leicht demontierbar ist.
Die Erfindung gibt daher ein BrennelementbUndel fUr einen Kernreaktor an, das ein Bündel von parallelen Brennstäben aufweist, deren Ausrichtung durch gegenlber den Stäben quer angeordneten Verstrebungen erreicht ist, und das StUtzrohre für das BrennelementbUndel aufweist, die an der Stelle bestimmter Brennstäbe angeordnet sind, wobei die StUtzrohre eine größere Länge als die Brennstäbe besitzen und an jeden ihrer Enden an einer Platte befestigt sind, um die Steifigkeit des BrennelementbUndels sicherstellen, wobei die Befestigung an mindestens einer der ündplatten mittels ZylinderhUlsen sichergestellt ist, die Verbindungseinrichtungen besitzen, die komplementär zu entsprechenden Verbindungseinrichtungen sind, die an den Enden der Rohre vorgesehen sind, und die ein Profil zum Eingriff eines Werkzeugs aufweisen,das die Drehung der ZylinderhUlse um deren Ache e in der einen oder der anderen Richtung ermöglicht zu deren Befestigung am Rohr mit einer Verriegelung des Rohrs gegen die Endplatte in Längsrichtung und zur Lösung des Rohrs und der Platte, wobei das BrennelementbUndel aus der Entfernung leicht demontierbar ist zum Erhalten bestimmter Brennstäbe oder zum Tausch schadhafter Brennstäbe im Inneren des BrennelementbUndels, wozu erfindungsgemäß die ZylinderhUlsen im Inneren von zu den Rohren und den die
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wndplatten beiderseits in der Verlängerung der StUtzrohre durchquerenden ZylinderhUlsen koaxialen Öffnungen angeordnet sind unter Anlage an den 'indplatten mittels einer Schulter, wobei sie einen verformbaren Teil aufweisen, der die Blockierung der Befestigung des Rohres in Drehrichtung durch Dehnung dieses verformbaren Teils in Aufnahmen ermöglicht, die in den ^ndplatten vorgesehen sind, und wobei die Rnden der StUtzrohre durch Aufweitungen mit prismatischer Außenfläche gebildet sind zu deren Singriff in Aussparungen entsprechender Form, die in der Anla'gefläche der Endplatte vorgesehen sind.
Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausf Uhrungsbeispiels näher erläutert. Ss zeigen:
Fig. 1 in Gesamtansicht ein BrennelementbUndel fUr einen Kernreaktor der eingangs geschilderten Art;
Fig. 2 den Schnitt A-A in Fig. 1, der die Anordnung der Brennstäbe und der StUtzrohre im Inneren einer Verstrebung zeigt;
Fig. 3 vergrößert im Schnitt die Verbindung zwischen einem StUtzrohr und einer endplatte.
Das in Fig. 1 dargestellte BrennelementbUndel weist eine Anordnung von parallelen Brennstäben 1 auf, die zu einem steifen BUndel durch Quer-Verstrebungen 2 vereinigt sind,die in mehr oder weniger gleichen Abständen in Längsrichtung der Brennstäbe angeordnet sind.
In Fig. 2 ist die Anordnung der Brennstäbe 1 im Inneren einer Verstrebung 2 im Querschnitt dargestellt. Die Verstrebung 2
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weist Zellen oder Buchsen 4 auf, in deren Inneren die Brennstäbe 1 angeordnet sind. Bestimmte Buchsen 4 sind von Stutzrohren besetzt bzw. durchsetzt, die eine bestimmte Anzahl von Brennstäben 1 ersetzen. Die StUtζrohre 5 besitzen eine Länge, die etwas größer ist als die Länge der Brennstäbe 1. Die Stutzrohre 5 sind an ihren Enden mit Endplatten 3 verbunden.
Die Demontierung oder das Auseinanderbauen des BrennelementbUndels kann durch Demontierung der Endplatte 3 erreicht werden, nachdem die Stutzrohre 5 von dieser Endplatte 3 gelöst worden sind. Dann kann die Entfernung oder das Herausziehen von Brennstäben 1 und deren Ersetzung durch Einschieben in Längsrichtung von Brennstäben 1 erfolgen.
Fig. 3 zeigt die Verbindung zwischen einem StUtzrohr 5 und einer Endplatte 3, wobei das Ende 7 des Stabs bzw. des Stutzrohrs eine Aufweitung besitzt, die in einer Aussparung 8 der Platte aufgenommen ist. Beim in Fig.3 dargestellten AusfUhrungsbeispiel besitzt las Ende 7 prismatische Form, wobei der Querschnitt der Aufweitung einen sechseckigen Außenumriß besitzt. Anderere
sits besitzt der Innenumriß der Aufweitung
Zylinderform mit Kreisquerschnitt. Diese inneee zylindrische Fläche weist ein Gewinde 9/aine bestimmte Länge der Aufweitung auf. Die Aufnahme oder Aussparung 8 des Endes 7 des StUtzrohrs nUndet in eine Öffnung 10, die die Platte 3 in geradliniger Verlängerung des StUtzrohrs 5 vollständig durchsetzt. Die Bohrung oder die öffnung 10 in der Platte 3 besitzt daher als Achse die Achse des StUtzrohrs 5 in deren Stellung im Bündel. Die Bohrung oder Öffnung 10 weist ausgehend von der Aussparung 8 bis zum Oberende der Platte 3 einen Zylinderteil mit Kreisquerschnitt geringen Durchmessers auf sowie einen Zylinderteil mit großem Durchmesser 12, der an der Oberseite der
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endplatte 3 mündet. Zwischen den beiden Teilen 11, 12 der öffnung 10 ist eine ebene Schulter 13 vorgesehen.
Am Oberteil des Zylinderteils 12 ist eine Aufnahme 15 vorgesehen, die nicht gegenüber der Achse des Rohrs 5 rotationssymmetrisch ist.
Im Inneren der in der Endplatte 3 vorgesehenen öffnung 10 ist eine Hülse 16 so angeordnet, daß in der in Fig. 3 dargestellten Blockierlage des Stützrohrs 5 diese Hülse 16 durch Verschrauben mittels eines Gewindes 18 mit dem ^nd-Gewinde 9 des Stützrohrs 5 vereinigt ist. Das Gewinde 18 ist am unteren Zylinderteil mit Kreisquerschnitt der Hülse 16 angebracht. Der Durchmesser dieses^Teils der Hülse 16 ist etwas kleiner als der Durchmesser des Öffnungs-Teils 11 der Endplatte 3· Dieser Teil geringen Durchmessers der Hülse 16 ist um einen Teil größeren Durchmessers 19 verlängert, der einen massiven Abschnitt besitzt, in dessen Innerem ein Ausschnitt 21 für das Einführen des Blatts eines Schraubenziehers angebracht ist, wobei dieser massive Abschnitt selbst durch einen Ring 23 geringer Dicke verlängert ist, dessen der Aussparung oder Aufnahme 15 des Öffnungs-Teils 12 gegenüberliegende Abschnitt durch Dehnung in das Innere der Aufnahme 15 nach vollständigem Verschrauben jder Hülse gebogen ist, wobei der massive Abschnitt eine Schultef 22 aufweist, die auf der Schulter 13 der öffnung 10 der Endplatte 3 zur Anlage kommt.
Wenn das vollständige Verriegelnder Hülse 16 durch einen in den im massiven Abschnitt der Hülse 16 vorgesehenen Ausschnitt 21 eingeschobenen Schraubenzieher erreicht ist, liegt das aufgeweitete Knde 7 des Stutzrohrs 5 in Anlage oder in Anschlag auf dem Boden der Aussparung 8 und die Schulter 22 der
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Hülse l6 ist ebenfalls in Anlage auf der entsprechenden Schulter 13 der die Endplatte 3 durchsetzenden öffnung 10. Das StUtzrohr 5 ist auf diese Weise vollständig mit der Endplatte 3 ohne Spiel in Längsrichtung verbunden. Um eine Blockierung in Drehrichtung dieser Verbindung zwischen dem StUtzrohr 5 und der Endplatte 3 zu erreichen,wird ein Teil des Rings 23 in das Innere der in der Endplatte 3 vorgesehenen Aufnahme 15 gedehnt oder gebogen.
Die Gesamtanordnung der Stützrohre 5 ist auf diese Weise mit der Endplatte 3 verbunden, wobei die Festigkeit oder Steifigkeit des BrennelementbUndels vollkommen erreicht ist.
Wenn die Verbindung zwischen dem StUtzrohr 5 und der Endplatte 3 im Inneren des Beckens zum Austausch von Brennstäben im BrennelementbUndel erreicht werden soll, genügt es, das Blatt eines Schraubenziehers in den Ausschnitt 21 einzuführen und die Hülse l6 in Aufschraubrichtung zu führen oder zu betätigen. Der Abschnitt des Rings 23 geringer Dicke, der in die Aufnahme 15 während des Dehnens oder Biegens des oberen Abschnitts der Hülse 16 eingedrungen ist, verformt sich unter der durch das Aufschrauben ausgeübten Kraft, wodurch schließlich die Hülse 16 freigesetzt wird, die vollständig ausgeschraubt werden kann, wodurch die Verbindung zwischen der Endplatte 3 und dem StUtzrohr 5 gelöst wird.
Durch einen einfachen Aufschraub-Schritt, der von großer Entfernung mittels eines Spezialwerkzeuge durchgeführt werden kann, kann daher jedes StUtzrohr 5 des BrennelementbUndels demontiert werden und die Endplatte 3 gelöst werden, wodurch schließlich Zutritt zu den Brennstäben 1 besteht.
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Währen der Montage oder des Zusammenbaues des BrennelementbUndels kann die Ausdehnung des Rings 23 in das Innere der Aufnahme 15 sehr einfach durch Stoßen gegen die Innenwand des Rings 23 mit einem Werkzeug großen Durchmessers erreicht werden.
Vorteilhaft wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine vollständige mechanische Blockierung der Stützrohre erreicht, wodurch es möglich wird, beim Demontieren oder Auseinanderbauen Fertigungsschritte zu vermeiden wie beispielsweise Schleifen oder Schneiden/durch die Teile des BrennelementbUndels kontaminiert werden können.
In gleicher Weise wird jedes Schweißen od.dgl. vermieden, für das die gleiche Kontaminationsgefahr besteht.
Die Verbindung zwischen dem StUtzrohr 5 und der Endplatte hat andererseits den Vorteil, daß keine Torsionskraft auf das StUtzrohr 5 ausgeübt wird, das in Drehrichtung blockiert oder das drehfest in der Aussparung 8 angeordnet ist.
Die HUlse 16 besteht im allgemeinen aus rostfreiem Stahl der gleichen Klasse wie die anderen Teile des BrennelementbUndels.
Selbstverständlich kann das ^nde 7 des StUtzrohrs 5 auch einen Querschnitt aufweisen, dessen Außenumriß beliebige Form besitzt, wobei dieses ^nde 7 in eine Aussparung, die zu dessen Blockierung in der Endplatte 3 vorgesehen ist, aufgenommen wird. Die Verbindung zwischen der HUlse 16 und dem Ende 7 des StUtzrohrs 5 kann auf beliebige Weise erfolgen ausgehend von einer Drehung der HUlse 16. Ss ist beispielsweise möglich, eine
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Bajonett-Verbindung zwischen der Hülse 16 und dem Ende 7 des StUtzrohrs 7 zu verwenden.
Die Hülse 16 kann anstatt eines Ausschnitts 21 für einen Schraubenzieher eine sechseckige oder viereckige Ausnehmung besitzen, in die ain Schlüssel entsprechender Form eingesetzt werden kann. Die Hülse 16 kann vollständig rohrförmig ausgebildet sein, wie in Fig. 3 dargestellt oder kann auch Voll-Abschnitte aufweisen, die einen Zutritt in das Innere des StUtzrohrs 5 von außerhalb des BrennelementbUndels verhindern.
Es kann jedocH|iilchtig sein, eine Verbindung vom Inneren der StUtzrohre 5 nach außerhalb des BrennelementbUndels zu haben, beispielsweise um den Durchtritt von Steuer- oder Regel-elementen oder von Meßinstrumenten beliebiger Art zu ermöglichen oder auch um das Umwälzen eines Fluids zu begünstigen.
Der verformbare Ring 13 der Hülse 16 kann in einem beliebigen Abschnitt der Hülse 16 vorgesehen sein, beispielsweise kann er einen Teil der Zone geringen Durchmessers der HUIe 16 bilden, wobei die Aufnahme 15 dann im entsprechenden Teil 11 geringen Durchmessers der öffnung 10 der Endplatte 3 vorgesehen ist.
Die Beschreibung der Fig. 3 erfolgte anhand der Befestigung eines StUtzrohrs 5an der oberen Endplatte 3 eines BrennelementbUndels. Selbstverständlich kann die beschriebene Befestigungsart auch zur Befestigung der StUtzrohre 5 an sowohl der oberen als auch der unteren Endplatte 3 vorgesehen warden. In bestimmten Fällen ist es nämlich erwünscht, die Demontierung des BrennelementbUndels durch Abnehmen der unteren Endplatte 3 zu erreichen, wobei dann die mit der unteren Endplatte 3 ver-
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bundenen StUtzrohre 5 mit einer deraontierbaren Befestigung der beschriebenen Art verbunden sind.
Ein erfindungsgemäßes Brennelementblindel kann daher StUtzrohre 5 aufweisen, die mit der einen oder der anderen der beiden Endplatten Z> oder mit jeder Endplatte J> mittels einer demontierbaren Hülse verbunden sind.
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Claims (5)

  1. Ansprüche
    I.JLeicht demontierbares BrenneleraentbUndel für einen Kernreaktor mit einem BUndel von parallelen Brennstäben, deren Ausrichtung durch gegenüber den Brennstäben quer angeordnete Verstrebungen erreicht ist, und mit StUtzrohren des BrennelementbUndels/ die bestimmte Brennstäbe ersetzen, wobei die Stiitzrohre eine Länge besitzen, die größer als die der Brennstäbe ist,und an jedem Ende mit einer endplatte verbunden sind, die die Steifigkeit des Brennelementblindels sicherstellt, wobei ihre Verbindung mit mindestens einer der Endplatten mittels einer ZylinderhUlse erfolgt, die eine Verbindungseinrichtung aufweist, die komplementär zur entsprechenden Verbindungseinrichtung ist, die an den Enden der Stiitzrohre vorgesehen ist uid die ein Profil für den Eingriff eines Werkszeugs aufweist,. das das Drehen der Hülse um ihre Acts e in beiden Richtungen ermöglicht, zu deren Befestigung am Stützrohr unter Verriegelung des Rohrs gegen die Endplatte in Längsrichtung und zum Lösen des Rohrs von der Platte,
    dadurch gekennzeichn et,
    daß die Hülse (16) im Inneren einer Öffnung (10) vorgesehen 1st, die zum StUtzrohr (3) und zurdie Endplatte (3)
    durchgehend in geradliniger Verlängerung des Stützrohrs (5) in Anlage auf der Endplatte (3) mittels einer Schulter (13) durchsetzenden Hülse (16) koaxial angeordnet ist,
    daß die Hülse einen verformbaren Abschnitt (23) aufweist,
    der das Blockieren der Befestigung des Stutzrohres (5) in Drehrichtung durch Dehnen des verformbaren Abschnitts in eine
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    in der Endplatte (j5) vorgesehene Aufnahme (15) ermöglicht, und
    daß das "nde des StUtzrohrs (5) durch eine Aufweitung gebildet ist mit einer prismatischen Außenfläche zu deren Eingriff in eine Aussparung (8) entsprechender Form, die in der AnlageflÄche der Endplatte (3) vorgesehen ist.
  2. 2. BrennelementbUndel nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung (9-18) der Hülse (16) und des StUtzrohrs (5) Gewinde (9, 18) sind, die auf der Innenfläche des Kndes (7) des StUtzrohrs (5) bzw. der Außenfläche das ^ndes der Hülse (16) vorgesehen sind.
  3. 3· BrennelementbUndel nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Hülse (16) und . des
    StUtzrohrs (5) durch eine Bajonett-Verbindung erfolgt.
  4. 4. BrennelementbUndel nach einem der Ansprüche 1 bis 3# dadurch gekennzelehnet,daß die HUlse (16) rohrförmig ist und den Zutritt in das Innere des StUtzrohrs (5) von außerhalb des BrennelementbUndels ermöglicht.
  5. 5. BrennelementbUndel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Abschnitt der HUlse (16) durch einen Ring (33) geringer Dicke gebildet ist, der einen zylindrischen Rohrabschnitt der HUlse (16) bildet.
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