DE1093500B

DE1093500B - Abstandhalter fuer Brennelemente mit einer Vielzahl von Brennstaeben

Info

Publication number: DE1093500B
Application number: DES63080A
Authority: DE
Inventors: Hans Kroepfl
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1959-05-22
Filing date: 1959-05-22
Publication date: 1960-11-24
Also published as: GB925154A; BE591000A

Description

DEUTSCHES

Brennelemente für heterogene Kernreaktoren weisen meist eine Vielzahl von Brennstäben auf, die zu einem oder mehreren Bündeln zusammengefaßt sind und an einer oder an beiden Stirnseiten im Element gehaltert werden. Zur Halterung dienen vielfach Lochplatten, die den Durchtritt des Kühlmittels gestatten und zugleich so gestaltet sind, daß ferngesteuerte Greifwerkzeuge das Element fassen und manipulieren können.

Wegen der relativ großen Länge der Stäbe gegen den Stabdurchmesser (Meter gegen Millimeter) neigen die Stäbe, wenn Versteifungsmittel fehlen, im Betrieb leicht zum Durchbiegen und Schwingen. Es ist daher üblich, über die Stablänge verteilte Abstandhalterungen, z. B. rasterartig ineinandergefügte Stababstandstege aus Blech, vorzusehen, welche jeweils in gemeinsamen Querschnittszonen der Brennstäbe liegen und diese gegeneinander rüttelfest lagern. Bei Brennelementen, bei denen die Brennstäbe in ihrer Gesamtheit nicht von einem besonderen Schutzrohr umgeben sind, wird das Stegraster an einzelnen oder an allen Brennstäben befestigt, vorzugsweise verschweißt, und versteift so das Stabpaket. Im anderen Falle wird es am Schutzrohr befestigt.

Es ist auch bekannt, jeden Brennstab für sich mit einer Abstandwendel oder mit Abstandrippen zu versehen. Im allgemeinen wird dadurch die Strukturmaterialmenge vergrößert und die Herstellung der Stabhüllen komplizierter.

Abstandhalter, die aus einem schellenartigen Umfassungselement mit rippenförmigen Abstandsflügeln bestehen, sind ebenfalls bekannt, haben jedoch den Nachteil, daß die Kühlung des Brennstabes an den Auflagestellen der Schellen unter Umständen durch Dampfblasenbildung beeinträchtigt wird.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Abstandhalterung für Brennelemente mit Schutzrohr zu schaffen, die aus einer Vielzahl von Brennstäben bestehen und bei der unter Umständen jeder Brennstab einen Halter besitzt. Es entfällt aber die relativ aufwendige Herstellung eines Halte- und Abstandgerüstes bzw. einer Hülle mit Wendel. Die Lösung besteht darin, daß erfindungsgemäß die Halter die Gestalt von Distanzringen aufweisen, die unter Belassung eines radialen Zwischenabstandes zur Stabhülle auf die Hüllen aufgesteckt und gegebenenfalls an den Hüllen befestigt sind.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch einige Ausführungsbeispiele. Es zeigt

Fig. 1 im Waagerechtschnitt ein Brennelement, dessen Brennstäbe in der linken Figurenhälfte Distanzringe mit Speichen, in der rechten Figurenhälfte gewellte Distanzringe besitzen,

Fig. 2 im Waagerechtschnitt einen einzelnen Brennstab mit Distanzring, dessen Speichen gegenüber der Abstandhalter für Brennelemente
mit einer Vielzahl von Brennstäben

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Hans Kröpfl, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

Konstruktion nach Fig. 1 linke Hälfte durch Faltung des Ringes gebildet sind,

Fig. 3 im Waagerechtschnitt einen einzelnen Brennstab mit Distanzring, dessen Speichen aus umgebogenen Fahnen bestehen,

Fig. 4 ausschnittsweise den zu Fig. 3 gehörigen Längsschnitt und

Fig. 5 ausschnittsweise im Längsschnitt einen Brennstab mit Distanzring, dessen Speichen dellenartig gegen die Stabhülle gedrückt sind.

Bei dem Brennelement nach Fig. 1, bestehend aus den Brennstäben 1 mit Schutzrohr 2 (linke Figurenhälfte) ,bzw. Bandagesteg 3 und Schutzrohr 2 (rechte Figurenhälfte), weisen die neuen Abstandhalter 4 erfmdungsgemäß die Gestalt von Distanzringen auf, die unter Belassung eines radialen Zwischenstandes auf die Hüllen aufgesteckt und befestigt sind. Die in der linken Figurenhälfte dargestellten Distanzringe besitzen speichenartige Abstand- und Befestigungsorgane 5, z. B. Stollen, während die Ringe 6 gemäß der rechten Figurenhälfte ihre Speichen durch die Wellenform der Ringe erhalten.

Die Ringe sind — über die Stablänge gesehen — in entsprechender Zahl vorhanden und gegeneinander versetzt an den Brennstabhüllen durch Punktlötung befestigt. Anstatt die Ringe an den Brennstäben festzulöten, können die Brennstäbe lose in den Ringen gelagert werden. Dafür werden gewisse Ringe der äußeren Brennstäbe, z. B. solche, zwischen denen die übrigen Ringe etwa wendelartig übereinandergeschichtet eingefügt sind, am Schutzrohr 2 angelötet. Es kann dann das Stabpaket bei Wärmedehnung frei schieben.

009 549/355

In Fig. 2 ist ein Distanzring 7 dargestellt, bei dem die Speichen durch verhältnismäßig scharfe Faltung entsprechender Ringzonen gebildet sind. Der Ring stützt sich an der Hülle 8 des Brennstabes 9 ab.

Gemäß den Fig. 3 und 4 bestehen die Speichen des auf der Hülle 10 des Brennstabes 11 sitzenden Distanzringes 12 aus radial umgebogenen Ringfahnen 13, die blattfederartig an der Hülle anliegen. Eine Abwandlung dieser Konstruktion zeigt Fig. 5, bei der die Speichen des Distanzringes 14 aus dellenartig gegen die Stabhülle 15 des Brennstabes 16 angedrückten Ringteilen 17 bestehen.

An Stelle der vorstehend beschriebenen Distanzringe (Blechstege, Drahtringe), die elastisch ausgebildet sind, können auch Ringe aus massiverem Material verwendet werden. Ausgangsmaterial für die Ringe können Scheibenkörper sein, deren Speichen durch Aussparung entsprechender Mittelteile gewonnen werden.

Die Zahl der auf den einzelnen Brennstäben sitzenden Abstandhalter richtet sich vornehmlich nach der Brennstablänge und dem Schwingungsverhalten des Brennelementes. Ist die Anordnung so getroffen, daß die Abstandhalter gegen die Hüllen der Nachbarstäbe beispielsweise stufenförmig gegeneinander versetzt anliegen, also nicht Ring gegen Ring liegt, können gewisse Brennstäbe ohne Abstandhalter in das Stabbündel des Brennelementes eingesetzt werden. Es können aber auch die Ringe jeweils in einer Ebene liegen und sich gegenseitig berühren. Bei ausreichend stabiler Verbindung der Halter an den Stabhüllen können die Halter auch miteinander fest verbunden, z. B. verlötet oder verschweißt werden, so daß sie neben der Abstandhaltefunktion noch eine tragende Funktion erfüllen, nämlich die der Stabhaltung. Ein solches Ringgerüst verkleinert, wenn es an den konisch verjüngten Stabenden, d. h. den Abschlußkappen, angebracht wird, den Kühlmittelquerschnitt praktisch nicht.

Claims

Patentansprüche:

1. Abstandhalter für Brennelemente, die aus einer Vielzahl von Brennstäben bestehen, von denen jeder für sich einen Abstandhalter besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter die Gestalt von Distanzringen (4, 6. 7, 12, 14) aufweisen, die unter Belassung eines radialen Zwischenabstandes zur Brennstabhülle auf diese Hüllen aufgesteckt und gegebenenfalls an diesen befestigt sind.

2. Abstandhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzringe speichenartige Abstand- und Befestigungsorgane, z. B. Stollen (5) oder durch Aussparungen gewonnene Speichenstege, besitzen.

3. Abstandhalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzringe Wellenform besitzen.

4. Abstandhalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichen aus entsprechend gefalteten Ringteilen bestehen.

5. Abstandhalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichen aus radial am Ring umgebogenen Fahnen (13) bestehen.

6. Abstandhalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichen aus dellenartig gegen die Brennstabhüllen angedrückten Ringteilen (17) bestehen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 769 065.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen