DE2834597A1

DE2834597A1 - Lagergestell fuer stabfoermige brennelemente

Info

Publication number: DE2834597A1
Application number: DE19782834597
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing Grad Friedrichs; Franz Ing Grad Krainer; Ulrich Ing Grad Ristow; Karl-Heinz Rudnick
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1978-08-07
Filing date: 1978-08-07
Publication date: 1980-02-14
Also published as: JPS6336317Y2; JPS61182898U; SE437895B; SE7906427L; FR2433225A1; JPS5523500A; DE2834597C2; BR7904984A; FR2433225B1

Description

KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

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Lagergestell für- stabförmige Brennelemente

Die Erfindung betrifft ein -^agergestell für stabförmige Brennelemente mit polygonalem Querschnitt, insbesondere von Leiehtwasserreaktoven, alt einem oberen und einem unteren Tragverb-ind, -vfie bestimmte Positionen für die Brennelemente festlegen, und mit als Hohlkörper ausgeführten Stützeinrichtungen zwischen dem oberen und dem unteren Tragverband.

Die Hohlkörper sind bei einer aus der deutschen Offenlegungsschrift 26 29 938 bekannten Anordnung Rohre, die am Außenrand des Gestells und zum Teil auch zwischen den Brennelementpositionen angeordnet sind und deshalb nur kleine Abmessungen haben, Der Rohrdurchmesser beträgt zum Beisspiel weniger als die Hälfte der Kantenlänge der dort quadratischen Brennelemente.

Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, die mechanische Festigkeit solcher Lagergestelle insbesondere

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im Bereich der Stützeinrichtungen zu verbessern. Ferner soll eine baukastenähnliche Herstellung ermöglicht werden, bei der Lagergestelle unterschiedlicher Abmessungen aus weitgehend gleichen und vorgefertigten Teilen in kurzer Zeit zusammen zu setzen sind.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß die Stützeinrichtungen mit einem geometrisch ähnlichen polygonalen Querschnitt mehrere Brennelementpositionen umschließen.

Hier ergibt sich wegen des größeren Querschnitts bei geringem Materialaufwand die gewünschte Vergrößerung der mechanischen Festigkeit. Außerdem sind die neuen Stützeinrichtungen als Elemente einsetzbar, die zu mehr oder weniger stabilen Gestellen je nach ihrer Zahl zusammengesetzt werden können. Zum Beispiel wird man in erdbebengefährdeten Gebieten mehr Stützeinrichtungen vorsehen als wenn mit derartigen Seitenkräften nicht gerechnet werden muß. Da mit den neuen "großen" Stützeinrichtungen auch weniger Befestigungsstellen benötigt werden als wenn man die gleiche Festigkeit mit vielen Stützeinrichtungen kleinen Querschnitts herstellt, wird außerdem die Montagezeit verringert, so daß mit der Erfindung beträchtliche Einsparungen erreicht werden können.

Die Kantenlänge des polygonalen Querschnitts einer Stützeinrichtung beträgt vorteilhaft das 3- bis 8-fache der Kantenlänge des Brennelementquerschnitts. Es sind aber auch noch größere Kantenlängen der Stützeinrichtung denkbar.

Die Stützeinrichtungen können vorteilhaft an den Stirnseiten mit Flanschen versehen sein, die den Brennelementpositionen zugeordnete Ausnehmungen aufweisen. Mit

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solchen Flanschen wird die Festigkeit der Stützkörper vergrößert, und zwar nicht nur beim Zusammenbau und anschließend beim fertigen Gestell. Vielmehr kann die Versteifung auch für den Transport vorteilhaft sein, wenn die Stützeinrichtungen im ganzen transportiert werden sollen.

Der obere und/oder untere Tragverband des Lagergestells kann mit den vorgenannten Flanschen verbunden sein. Die Verbindung ist vorteilhaft als Verschraubung ausgeführt, weil dies auch eine fernbetätigte Demontage solcher Gestelle ermöglicht, ohne daß das Personal unmittelbar an den später eventuell radioaktiven Gestellen arbeiten muß. Es 1st aber auch denkbar, Schweißverbindungen oder Verriegelungen nach Art von Schnellverschlüssen anzuwenden.

Wie schon gesagt, ermöglicht die Erfindung eine baukastenartige Herstellung, bei der die Zahl der für ein Gestell eingesetzten Stützeinrichtungen entsprechend den mechanischen Anforderungen variiert werden kann. In jedem Fall sollte aber jeder Ecke eines Lagergestells eine Stützeinrichtung zugeordnet sein, weil damit die mechanisch immer am stärksten beanspruchten Stellen eines Lagergestells besetzt werden.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt Fig. 1 in vereinfacht perspektivischer Darstellung ein Lagergestell, das auch als Element für eine größere Aufbewahrungseinrichtung verbrauchter Brennelemente verwendet werden kann. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf ein Lagergestell, wie es im Rahmen eines Kernkraftwerkes mit Druckwasserreaktoren,

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insbesondere innerhalb eines Containments oder aber in dem Zwischenraum zwischen dem Containment und einer Sekundärabschirmung angeordnet werden kann. Die Fig. 3 und 4 zeigen in größerem Maßstab ein Element, das zu größeren Lagergestellen zusammengesetzt werden kann.

Das neue Lagergestell ist zur Aufnahme von Brennelementen für Leichtwasserreaktoren, insbesondere von Druckwasserreaktoren der Leistungsklasse von 1000 MWe oder mehr vorgesehen. Es umfaßt einen unteren Tragverband 1, der aus austenitischem Material mit einer geeigneten Wandstärke oder in Sandwich-Bauweise hergestellt wird. Der untere Tragverband ist eine im wesentliche ebene Platte, in der Bohrungen 2 für den Durchtritt eines Kühlmittels und/oder zur Führung von Brennelementen vorgesehen sind. Der Tragverband 1 kann nicht dargestellte Füße aufweisen.

Als oberer Tragverband k ist eine dem unteren Tragverband ähnliche Platte vorgesehen. Sie enthält entsprechend den aufzunehmenden Brennelementen mit quadratischem Querschnitt quadratische Öffnungen 5» die zum größten Teil nur durch Kreuze 6 als Brennelementpositionen gekennzeichnet sind. In den Öffnungen 5 sitzen Führungstrichter 7, die aus einem quadratischen Schachtstück 8 und einem aufgeweiteten Rand 9 bestehen. Der obere Tragverband 4 besteht ebenfalls aus austenitischem Material in massiver Form oder in Sandwich-Bauweise.

Als Stützeinrichtungen 10 zwischen dem oberen Tragverband 1 und dem uiteren Tragverband 2 sind Blechrohre 11 mit dem aus der Fig. 1 ersichtlichen quadratischen Querschnitt vorgesehen, dessen Kantenlänge etwa das 7-fache der Kantenlänge der aufzunehmenden Brennele-

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mente beträgt. Die auch als Tragtürme bezeichneten Stützeinrichtungen sind aus austenitischem Stahlblech von 4 mm Dicke hergestellt. Sie umschließen Jeweils sechzehn Brennelementpositionen 6. Die Stützeinrichtungen 10 sitzen in den Ecken des insgesamt ebenfalls quadratischen Lagergestells. Zwischen den in den Ecken sitzenden Stützeinrichtungen 10 sind jeweils zwei Reihen von Brennelementpositionen 6 freigelassen, die zusammen ein Kreuz bilden, wie in Fig. 1 dargestellt ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind, wie auf der linken Seite unten zu sehen ist, den einzelnen Brennelementpositionen 6 quadratische Hüllen 12 aus neutronenabsorbierendem Material, vorzugsweise aus Borstahl zugeordnet. Diese umschließen die Brennelemente und sorgen dafür, daß auch bei der aus der Fig. 1 ersichtlichen gedrängten Anordnung keine kritische Anordnung zustande kommt. Die erfindungsgemäße Verwendung von großflächigen Stützeinrichtungen 10 ist jedoch nicht auf solche zusätzlichen Absorbermaterialien beschränkt, vielmehr können die großflächigen Stützeinrichtungen selbst aus absorbierendem Material, zum Beispiel aus Borstahl, hergestellt werden.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Blick auf ein Brennelement-Lagerbecken 15 ist zu sehen, daß darin außer einem Abstellpodest 16, das insbesondere einen Brennelement-Transportbehälter aber auch Einbauten oder Deckel eines Reaktordruckbehälters aufnehmen kann, ein aus unterschiedlichen Elementen zusammengestelltes Lagergestell 17 vorgesehen ist. Das zusammengesetzte Lagergestell 17 umfaßt sechs gleiche Elemente 20, 21, 22, 23, 24 und 25, sowie zwei weitere Elemente 27 und 28.

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Die Elemente 20 bis 25 sind in der Draufsicht quadratisch und für jeweils 64 Brennelemente vorgesehen, wie durch die Kreuze der Brennelementpositionen 6 angedeutet ist. In diesen Elementen sind jeweils vier Stützeinrichtungen 10^f in den aus der Fig. 2 ersichtlichen Positionen vorgesehen. Die Stützeinrichtungen 10' umschließen, wie die Fig. 2 zeigt, jeweils vier Brennelemente. Zwischen den Stützeinrichtungen 10' liegt in der einen Richtung eine Brennelementposition, in der anderen sind es vier.

Das Gestellelement 27 hat eine rechteckige Form und kann achzig Brennelemente aufnehmen. Bei ihm sind der obere und der untere Tragverband, durch sechs Stützeinrichtungen 10· in der aus der Fig. 2 ersichtlichen Anordnung abgestützt. Die Stützeinrichtungen 10' entsprechen genau denen der Gestellelemente 20 bis

Das Gestellelement 28 besitzt gegenüber dem Gestellelement 27 eine Einkerbung 30, wie durch die gestrichelt gezeichnete Linie 31 verdeutlicht ist. Deshalb verringert sich die Zahl der aufzunehmenden Brennelemente auf siebzig. Die Konstruktion aus einem unteren und einem oberen Tragverband und dazwischen liegenden Stützeinrichtungen nach der Erfindung kann aber auch hier beibehalten werden. Von den verwendeten sechs Stützeinrichtungen 10* sind lediglich zwei Stützeinrichtungen in den mit 33 bezeichneten Positionen etwas versetzt angeordnet. Mithin zeigt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 besonders deutlich die günstige baukastenmäßige Herstellung, die mit der Erfindung erreicht wird.

In den Fig. 3 und 4 ist in einem Längs- und einem Quer-

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schnitt nach den angegebenen Schnittlinien gezeigt, wie die Stützeinrichtung 10' mit dem unteren Tragverband 1 und dem oberen Tragverband 4 zusammengefügt ist. Man erkennt, daß auf den unteren Tragverband 1 mit seinen Ausnehmungen 2 ein Flansch 35 aufgesetzt ist, der seinerseits den Bohrungen 2 entsprechende kreisförmige Ausnehmungen 36 aufweist„ Die als Vierkantrohr aus zwei gleichschenkligen Winkeln 38 und 39 mit Schweiß= nähten 40 und 41 in den Ecken zusammengeschweißte Stütz-=· einrichtung 10" ist mit der Flanschplatte 35 verbund©n_p sua Beispiel mit in der Draufsicht nach Figo 4 T»£öraigsn Winkeln 42 verschraubt« Die T=förmig®n Winks! 42„ di@ ait Schrauben 43 befestigt sind;, dienen zugleich zur Zentrierung von quadratischen Hüllen 12 aus Borstahlρ mit denen die Brennelementpositionen umgeben sind»

Am oberen End© eines solchen Elements ist ©in mit quadratischen Öffnungen 44 versehener weiterer Flansch 45 vorgesehen. Auf diesen ist mit einer Schraube 46 der ober© Tragverband 4 befestigt. Zu diesem gehören Führungsleisten 47p die mit einer schrägen Fläche 48 di@ Brennelemente beim Einsetzen in die richtig® Lage führen sollen.

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Claims

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Patentansprüche

\J/ Lagergestell für stabförmige Brennelemente mit polygonalem Querschnitt, insbesondere von Leichtwasserreaktoren, mit einem oberen und einem unteren Tragverband, die bestimmte Positionen für die Brennelemente festlegen, und mit als Hohlkörper ausgeführten Stützeinrichtungen zwischen dem oberen und dem unteren Tragverband, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtungen (10) mit einem geometrisch ähnlichen polygonalen Querschnitt mehrere Brennelementpositionen (6) umschließen.
2. Lagergestell nach Anspruch 1, da du -rc h gekennzeichnet, daß die Kantenlänge des polygonalen Querschnitts einer Stützeinrichtung (10) das 3 bis 8-fache der Kantenlänge des Brennelementquerschnitts beträgt.
3. Lagergestell nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtungen (10) an den Stirnseiten mit Flanschen (35>

45) versehen sind, die den Brennelementpositionen (6) zugeordnete Ausnehmungen (36, 44) aufweisen.
4. Lagergestell nach Anspruch 3» dadurch g e kennzeichnet, daß der obere und/oder untere Tragverband (1, 4) mit den Flanschen (35» 45) verbunden ist.
5. Lagergestell nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ecke eines Lagergestells mit eckigem Querschnitt eine Stützeinrichtung (10) zugeordnet ist.

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