DE2918052C2 - Brennelementbündel für einen Kernreaktor - Google Patents

Brennelementbündel für einen Kernreaktor

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DE2918052C2 DE2918052A DE2918052A DE2918052C2 DE 2918052 C2 DE2918052 C2 DE 2918052C2 DE 2918052 A DE2918052 A DE 2918052A DE 2918052 A DE2918052 A DE 2918052A DE 2918052 C2 DE2918052 C2 DE 2918052C2
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Description

— daß die Halterohre (5) an wenigstens einem Ende an einem zu den Halterohren (5) querverlaufenden Gitter (6) befestigt sind, das ein Netz bildet, dessen Maschen (10) in Abmessung und Stellung im wesentlichen den Maschin des Netzes der Brennstäbe derart entsprechen, daß die Brennstäbe durch Längsverschiebung durch die Maschen (10) des Gitters (6) hindurchtreten können,
— daß das Gitter (6) durch zylindrische Hülsen (7) lösbar an der entsprechenden Endplatte (3) befestigt ist, die bezüglich des Gitters (6) zur Außenseite des Brennelunentbündels hin angeordnet ist, und
— daß die Hülsen (7) in der Endplatte (3) ausgebildete Löcher und bestimmte Maschen (10) des Gitters (6) durchqueren und aufweisen: Anlagefiächen (16,18) in Höhe der Außenfläche der Endplatte (J) und Jer Innenfläche des Gitters (6),
einen profilierten Teil (20) ;· u äußeren Ende der Hülse (7) für eine Zusammenarbeit mit einem Werkzeug, das die Hülse (7) dreht zwischen einer Eingriffsstellung, in der sie die Maschen (10) des Gitters (6) frei durchdringen kann, und einer Verriegelungsstellung, in der die in Höhe der Innenseite des Gitters (6) gelegene Anlagefläche (18) derart mit dem Gitter (6) in Berührung kommt, daß sie das Gitter (6) gegenüber der Endplatte (3) festlegt, und einen verformbaren Teil (19), der eine Verriegelung der Hülse (7) in Drehrichtung durch Erweiterung des verformbaren Teils (19) in einen oder mehrere Sitze ermöglicht, die in Höhe der Locher der Endplatte (3) oder der Maschen (10) des Gitters (6) vorgesehen sind.
2. Brennelementbündel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
— daß die in der Endplatte (3) ausgebildeten Löcher und die Maschen (10) des Gitters (6) einen quadratischen Querschnitt und im wesentlichen identische Abmessungen aufweisen,
— daß der mittlere Teil der Hülse (7) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist mit geringfügig kleinerem Durchmesser als die Seitenlänge des quadratischen Querschnitts der Löcher in der Endplatte (3) und der Maschen (10) des Gitters (6), und
— daß der untere Teil der Hülse (7), an dem die Anlagefläche (18) in Höhe der Innenfläche des Gitters (6) ausgebildet ist, einen quadratischen
Querschnitt aufweist mit geringfügig kleinerer Seitenlänge als die Seitenlänge des quadratischen Querschnitts der Löcher der Endplatte (3) und der Maschen (10) des Gitters (6),
3. Brennelementbündel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß des Gitter (6) unzerlegbar mit dem Abstandsgitter (2) verbunden ist, das den mit dem Gitter (6) verbundenen Enden der Halterohre (5) am nächsten gelegen ist
4. Brennelementbündel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (6) durch einen Teil des Abstandsgitters (2) gebildet ist, das den mit dem Gitter (6) verbundenen Enden der Halterohre (5) am nächsten gelegen ist
5. Brennelementbündel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Teil (19) der Hülse (7) sich an einem fest mit ihr verbundenen Teil befindet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-AS 21 22 008 und der DE-OS 24 28 980 bekannt
BrennelementbüRfiel, insbesondere solche für Wasserreaktoren, bestehen im allgemeinen aus einem Bündel von parallelen Brennstäben, deren Abstand durch den zu Brennstäben querverlaufenden Abstandsgitter eingehalten wird. Halterohre für die Anordnung ersetzen bestimmte Brennstäbe, sind langer als diese und sind mit Endplatten verbunden, die eine hohe
α mechanische Steifheit der Anordnung und ein Halten der Brennstäbe in Längsrichtung gewährleisten.
Beim Nachladen des Reaktorkems ist es von höchster Bedeutung, die defekten Brennstäbe der bestrahlten Brennelemente austauschen und ersetzen zu können, um alle Brennelementbündel weiter benutzen zu können unter vollständiger Beseitigung der Contaminationen des Reaktorkreises, die durch die von den defekten Brennstäben stammenden Spaltprodukten hervorgerufen werden.
Diese Lösung hat den Vorteil, daß mit dem Brennstoff wirtschaftlich umgegangen wird, da das einmal wiederhergestellte Brennelementbündel nach Beseitigen und Ersetzen der defekten Brennstäbe wieder geladen und verwendet werden kann.
Andererseits führt das Ersetzen der defekten Brennstäbe zu einem Betrieb der Reaktoren mit
höherer Sicherheit für die Anlagen und das Personal durch Verminderung der Contaminationsgefahren.
Das Wechseln der defekten Brennstäbe ist jedoch ein
Vorgang, der große Vorsichtsmaßnahmen erfordert Das bestrahlte Brennelement kann nur unter einem Strahlenschutz wieder hergestellt werden. Dieser Vorgang erfolgt im allgemeinen unter einer gewissen Wasserschicht im an den Reaktor angrenzenden
Reaktorbecken.
Aus spezielleren Gründen, z. B. zur Durchführung von Prüfungen an bestimmten Bfefiüstäben öder zur Durchführung von mechanischen oder physikalischen Prüfungen an diesen Brennstäben, kann es aber für den Benutzer von Bedeutung sein, die Brennelementbündel zu zerlegen, um die Brennstäbe wieder aufzubereiten, an denen die Versuche oder Prüfungen durchgeführt werden.
FOr einen Zutritt zu diesen Brennsläben und zu ihrer Trennung vom übrigen BrennelementbündeJ müssen die Endplatten abgebaut werden. Dieser iip Reaktorbecken durchgeführte Zerlegungsvorgang weist verschiedene Schwierigkeiten auf, da das Brennelement nur aus der Entfernung zugänglich ist und der Zerlegungsvorgang an einem untergetauchten Brennelementbündel stattfindet.
Zur Erleichterung des Aus· und Einbauvorgangs der im Brennelementbündel befindlichen Brennstäbe innerhalb des Reaktorbeckens wurde daran gedacht, die Endplatten an den Halterohren derart abnehmbar zu befestigen, daß der Abbau der Endplatten leicht aus der Entfernung durchführbar ist, wenn das Brennelementbündel sich innerhalb des Reaktorbeckens befindet
Zur Ausführung dieser Befestigung der Endplatten an den Halterohren wurde z. B. an Gewindehülsen gedacht, die in die Halterohre geschraubt werden. Die Halterohre haben dann eine profilierte Erweiterung, die in einen Sitz entsprechender Form an der Außenfläche der Endplatte eingesetzt wird.
Eine Festlegung dsr Hülsen gegen Drehung erfolgt durch Erweitern eines Teils der Hülsen innerha'i) von im Plattenende vorgesehenen Sitzen.
Diese Vorrichtung ermöglicht ein schnelles und leichtes Abbauen der Endplatte vom Halterohr. Ist aber die Endplatte abgebaut, so werden die Enden der Halterohre nicht mehr in Querrichtung gegeneinander gehalten. Beim Zusammenbau muß die Endplatte in Übereinstimmung mit allen Halterohren gebracht werden, die mit den in der Endplatte vorgesehenen Sitzen in Eingriff kommen müssen.
Es kann daher von Bedeutung sein, eine ständige Halterung der Enden der Halterohre und eine Erleichterung der Zusammenbauvorgänge zu gewährleisten.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Brennelementbündels für einen Kernreaktor der eingangs genannten Art, welches selbst dann leicht zerlegbar sein soll, wenn die Endplatten abgenommen sind.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Maßnahmen gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind <t> Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt
F i g. 1 eine Gesamtseitenansicht eines Brennelementbündels für einen Kernreaktor der beschriebenen ><> Bauart;
Fig.2 einen Schnitt A-A von Fig. 1 mit einer Darstellung der Brennstäbe und der Halterohre innerhalb einer Verstrebung;
F i g. 3 einen Schnitt B-B von F i g. 1 mit einer Darstellung des im Oberteil des Brennelementbündels angeordneten Verbindungsgitters für die Halterohre;
F i g. 4 eine Draufsicht C von F i g. 1 einer Hülse für den Zusammenbau der oberen Endplatte mit dem in F i g. 3 im Schnitt dargestellten Gitter;
Fig.5 einen Schnitt D-D von Fig.4 mit einer Darstellung der entsprechenden Hülse innerhalb eines Lochs der Endplatte des Gitters;
F i g. 6 dieselbe Hülse in einem Schnitt E-E von F ig. 4;
F i g. 7 eine Ansicht Fder F i g. 5 von unten derselben Hülse in Anlage an der Innenfläche des Gitters.
Das in F i g. 1 gezeigte Brennelementbündel enthält
eine Anordnung von parallelen Brennstäben t, die durch querverlaufende Abstandsgitter 2 als starres Bündel gehalten sind. Pie Abstandsgitter 2 sind in etwa regelmäßigen Abst&ndeiji über die Länge der Brennstäbe verteilt.
Fig,2 zeigt die Queranordnung der Brennstäbe innerhalb eines Abstandsgitters, Das Abstandsgitter 2 bildet Zellen 4, in denen die Brennstäbe angeordnet sind. Bestimmte Zellen 4 sind von Halterohren 5 eingenommen, die eine bestimmte Anzahl von Brennstäben ersetzen. Die Halterohre 5 sind etwas länger als die Brennstäbe 1.
Die Halterohre 5 sind an ihren Enden mit Gittern 6 verbunden.
Gemäß Fig.3 bildet das Gitter ein Netz mit quadratischen Maschen 10. Wenn sich das Gitter 6 gemäß Fi g. 1 in Stellung, auf dem Brennelementbündel befindet, befinden sich innerhalb bestimmter Maschen 10 Halterohre 5, die am Gitter durch Quetschverbindung oder durch Quetschverbindung und Schweißung ständig befestigt sind.
Die Gitter 6 werden durch eine Anordnung von gekreuzten und miteinander befestigten metallischen Bändern oder Platten 11 gebildet
Bestimmte in Fig.3 durch Kreuze 12 bezeichnete Maschen des Gitters dienen zur Aufnahme der Hülsen für den Anbau des Gitters an den Endplatten.
Das durch die Maschen 10 des Gitters gebildete Netz ist gegenüber den Brennelementen des Brennelementbündels derart angeordnet, daß jede Masche 10, in der keine Halterohre angeordnet sind, sich senkrecht zu einem Brennelement 1 befindet Das Netz des Gitters 6 ist somit praktisch in derselben Weise wie das in F i g. 2 gezeigte Abstandsgitter angeordnet
Die Abmessung der Maschen des Gitters 6 ist so getroffen, daß das Herausziehen der Brennelemente 1 durch Längsverschiebung und Durchtritt durch die Maschen des Gitters 6 möglich ist.
Wenn eine der Endplatten 3 abgenommen ist, können daher die Brennelemente des Brennelementbündels herausgezogen werden, obwohl die Gitter 6 ständig an den -Halterohren 5 befestigt bleiben.
Für die Beschreibung der Befestigungsart der Gitter 6 an den Endplatten 3 wird auf die Fig.4 bis 7 hingewiesen.
Diese Befestigung erfolgt durch eine zylindrische Hülse 7, die an ihrem oberen Ende einen erweiterten Teil 14 aufweist, dessen untere Fläche eine Schulter 15 bildet, die in Berührung mit dem Grund einer im Querschnitt kreisförmigen Ausnehmung 16 kommen kann, die auf der oberen äußeren Fläche der Endplatte ausgebildet ist Die Fig.4 bis 7 beziehen sich auf eine Hülse zur Befestigung des oberen Gitters auf der entsprechenden Endplatte, d. h. der oberen Endplatte des Brennelementbündels.
Wenn die obere Endplatte auf dem Breunelementbündel angebracht ist, kommt ihre untere Fläche in Berührung mit der oberen Fläche des Gitters, wobei im Querschnitt quadratische Ausnehmungen 17, die in der Mitte der Ausnehmungen 16 der Endplatte ausgebildet sind und die Endplatte vollständig durchqueren, zur Deckung mit den quadratischen Maschen 10 des Gitters. Die Querschnittsabmessungen der Ausnehmungen 17 sind im wesentlichen dieselben wie die Abmessungen der Masche 10.
Wenn sich die Hüisw 7 gemäß F i g. 5 innerhalb des Lochs 17 und der Zelle oder der Masche 10 des Gitters befindet, befindet sich ihr im Querschnitt kreisförmiger
mittlerer Teil, dessen Durchmesser ein wenig kleiner als die Seitenlange der Masche des Gitters ist, innerhalb der Ausnehmung 17 und der Masche 10, während die Schulter 15 auf dem Grund der in der oberen Fläche der Endplatte ausgebildeten Ausnehmung 16 ruht. s
Die Hülse 7 hat an ihrem Unterteil eine im Querschnitt quadratische, erweiterte Anlagefläche 18, die etwas kleiner als die Masche und die Ausnehmung 17 ist.
Die passend ausgerichtete Hülse 7 kann beim Einsetzen in die Endplatte 3 und das Gitter 6 zu deren gegenseitiger Festlegung durch die Ausnehmungen 17 und Maschen 10 die hindurchtreten, deren Querschnittsform dem Querschnitt des erweiterten Teils 18 entspricht und etwas größer ist.
Der obere erweiterte Teil 14 der Hülse 7 hat einen profilierten Teil 20, in dem die Klinge eines Schraubenziehers eingeführt werden kann zur Ausrichtung der Hülse in beliebiger Richtung durch Drehung des Schraubenziehers. Auf diese Weise kann die Hülse 7 so ->" angeordnet werden, daß sich die untere Anlagefläche 18 in der in Fig. 7 gezeigten Stellung befindet, in der die Ecken der Anlagefläche 18 in Anlage auf der unteren Fläche des Gitters kommen.
Ist die Hülse 7 einmal in die Endplatte 3 und das ?> Gitter 6 gemäß Fig.5 und 7 eingeführt, so erfolgt die Festlegung der Hülse 7 durch Druck gegen die Endplatte 3 und die Innenfläche des Gitters 6, indem eine Ausdehnung des zylindrischen Teils der Hülse 7 in Höhe der im Querschnitt quadratischen Ausnehmung 17 so der Endplatte 3 in die Ecken dieser Ausnehmung 17 bei 19 vorgenommen wird, vgl. F i g. 6.
Die Verformungen 19 können innerhalb der Hülse 7 durch Einwalzen hergestellt werden, d. h. mittels eines langgestreckten Werkzeugs, das an seinem Rnde Rollen aufweist, die die Verformung des Metalls der Hülse durchführen. Im Verlauf dieser Verformung dringt das zurückgerfnicktc Metall in die vier Ecken der quadratischen Ausnehmung 17 ein und bewirkt somit die Festlegung der Hülse in Drehrichtung gegenüber der *o Endplatte 3 und dem Gitter 6. Diese Verformung bewirkt ebenfalls eine leichte Verkürzung der Hülse 7 was das Klemmen der Endplatte 3 auf dem Gitter 6 über die Anlageflächen 16 und 18 der Hülse 7 bewirkt, die mit dem Oberteil der Endplatte 3 und dem Unterteil des 4^ Gitters 6 in Berührung stehen.
Die aus den Halterohren 5, den Abstandsgittern 2 und den mit den Enden der Halterohre 5 festverbundenen Gittern 6 bestehende Anordnung behält somit eine gewisse Starrheit, wenn eine oder beide Endplatten 3 ">° abgenommen sind. Es können dann die Brennelemente 1 aus dieser Konstruktion herausgezogen oder in diese eingeführt werden zum Austausch dieser Elemente oder zu deren Entnahme im Hinblick auf Kontroll- oder Prüfmaßnahmen.
Soll das Brennelementbündel wieder zusammengebaut werden, so ist die Befestigung der Endplatte(-n) 3 an dem entsprechenden Gitter(-n) 6 außerordentlich einfach, da es genügt, die Endplatte 3 so auf das Gitter 6 zu legen, daß die Ausnehmungen 17 mit den Maschen 10 des Gitters 6 zusammenfallen, und dann die der Befestigung dienenden Hülsen 7 in diese Durchtritte einzuführen, sie mit einem in den profilierten Teil 20 eingeführten Schraubenzieher auszurichten und schließlich eine Verformung 19 innerhalb der Hülsen 7 b5 herzustellen.
Wenn umgekehrt eine Zerlegung des Brennelementoündels zur Entnahme der defekten Brennelemente oder von Brennelementen für Kontrollen oder Prüfungen gewünscht ist, wobei sich das Brennclementbündel dann im Reaktorbecken befindet, sind die Vorgänge noch weitaus einfacher und können leicht aus der Entfernung bei untergetauchtem Brennelementbündel durchgeführt werden.
Zur Zerlegung genügt es, die Klinge eines Schraubenziehers aufeinanderfolgend in die profilierten Teile 20 der verschiedenen Hülsen 7 einzuführen, die auf der auszubauenden Endplatte 3 angeordnet sind, und die Hülsen 7 durch den Schraubenzieher zu drehen. Die beim Einbau in der Hülse 7 hergestellten Vorsprünge 19 verformen sich dann durch Berührung mit der Innenfläche der im Querschnitt quadratischen Ausnehmung 17, was eine Entriegelung der Hülse 7 durch Drehung und durch Befreiung von der Klemmkraft zwischen der Endplatte 3 und dem Gittei 6 erzeugt. Die Hülsen 7 können dann leicht aus den Ausnehmungen herausgezogen werden, wobei der Abbau der Endplatte 3 leicht durchgeführt werden kann.
Die Brennelemente sind dann erneut zugänglich.
Der Hauptvorteil der Vorrichtung nach der Erfindung besteht in der Herstellung einer Verbindung zwischen den Endplatten 3 und den Brennelementbündeln, deren Zusammenbau und Zerlegung außerordentlich leicht erfolgen, und besteht insbesondere in der Vermeidung von Beerbeitungsvorgängen, etwa des Schleifens oder Schneidens, beim Zerlegen mit der Gefahr der Verunreinigung der Teile des Brennelementbündels, und auch in der Vermeidung jedes Schweißvorgangs mit der Gefahr derselben Verunreinigungsgefahren.
Andererseits behält das Brennelementbündel eine gewisse Steifheit und Stabilität selbst dann, wenn die Endplatten 3 abgebaut sind.
Im Oberteil der Hülse 7 kann auch eine sechseckige oder quadratische Ausnehmung vorgesehen werden, in die anstelle eines Einschnitts für den Eingriff einer Schrauben/icherklinge ein entsprechend geformter Schlüssel eingreifen kann.
Die Hülse 7 kann gemäß Fig.5 und 6 rohrförmig hergestellt sein oder im Gegensatz hierzu massive Teile aufweisen, die den Durchtritt der Strömung durch die Endplatte 3 behindern.
Der verformbare Teil der Hülse 7 kann sich an beliebiger Stelle der Hülse 7 befinden oder kann sogar durch ein an der Hülse befestigtes Teil gebildet werden.
Der untere Teil der Hülse 7 kann sehr verschiedenartige Formen aufweisen, da dieser untere Teil in die öffnungen der Endplatte 3 und des Gitters 6 eindringen, wobei nach einer Drehung sich die Anlageflächen auf der Innenfläche des Gitters 6 befinden.
Es ist auch möglich, das Gitter 6 mit dem oberen oder mit dem unteren Abstandsgitter zu verbinden, d. h. mit der dem oberen oder dem unteren Ende des Brennelementbündels am nächsten gelegenen Zwischenwand, je nachdem, ob es sich um das obere oder um das untere Gitter 6 handelt Das Gitter 6 kann sogar Teil des oberen oder des unteren Abstandsgitters sein, wenn die Höhe des Abstandsgitters vergrößert wird und wenn dort für den Durchtritt der Verriegelungsenden der Hülsen 7 Aussparungen freigelassen werden.
Das Gitter 6 kann insbesondere mit der Zwischenwand durch eine bestimmte Anzahl von es bildenden Bändern oder Platten, insbesondere durch außerhalb des Gitters 6 angeordnete Platten, verbunden werden.
Die Hülsen 7 und die Gitter 6 sind im allgemeinen aus nichtrostendem Stahl derselben Sorte wie die anderen Teile des Brennelementbündels hergestellt. Die Ver-
wendung anderer ζ. B. im Hinblick auf ihre interessanten mechanischen Eigenschaften gewählten Materialien ist aber nicht ausgeschlossen. Die Gitter 6 bestehen jedenfalls vorzugsweise aus einem Material, das dem die Endplatten 3 bildenden Material identisch ist, zur Vermeidung von durch die Wärmedehnung dieser Teile
bedingten Problemen.
Schließlich kann die Verbindung zwischen dem Brennelementbündel und den Endplatten 3 durch Gitter 6 und Hülsen 7 ebenso gut Für die obere wie auch Für die untere Endplatte 3 der Brennelementbündel oder Für alle beiden Endplätzen verwendet werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche;
1. Leicht zerlegbares BrennelementbOndel für einen Kernreaktor, mit parallelen Brennstäben« deren gegenseitiger Abstand durch Abstandsgitter eingehalten wird, die zu den Brennstäben und zu bestimmte Brennstäbe ersetzenden Halterohren für das Brennelementbündel quer verlaufen, wobei die Halterohre länger als die Brennelemente sind und zusammen mit querverlaufenden Endplatten, an denen sie befestigt sind, den starren Aufbau des Ganzen gewährleisten, wobei die Endplatten den Hak der Brennstäbe in Längsrichtung gewährleisten, dadurch gekennzeichnet,
DE2918052A 1978-05-19 1979-05-04 Brennelementbündel für einen Kernreaktor Expired DE2918052C2 (de)

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