DE4123727A1 - Kernreaktorbrennelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kernreaktorbrennelement nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Kernreaktorbrennelement ist insbesondere aus den Fig. 8 und 9 der deutschen Offenlegungsschrift 32 28 380 bekannt. Der Haltestab dieses Kernreaktorbrenn­ elements trägt außen an der Innenseite der Halteplatte, durch deren Durchführung er greift, einen Stützkörper für die Halte­ platte. Auf der Außenseite der Halteplatte befindet sich zwischen dieser Außenseite und der radialen Haltenase außen am Haltestab die flach auf dieser Außenseite liegende Verriegelungs­ platte. Diese Verriegelungsplatte weist ein Langloch auf, durch das der Haltestab greift. Die Verriegelungsplatte ist auf der Außenseite der Halteplatte in Richtung des langen Durchmessers des Langlochs verschiebbar geführt. Wird diese Verriegelungsplatte verschoben, so daß der Haltestab von einem Ende des längsten Durchmessers des Langlochs zum anderen gelangt, wo sich ein seitlich vom Langloch ausgehender Durchtrittsschlitz für die Haltenase am Haltestab befindet, kann die Halteplatte zusammen mit der Verriegelungsplatte vom Haltestab abgehoben werden. Hierbei wird die Haltenase durch den vom Langloch seitlich ausgehenden Durchtrittsschlitz und die Durchführung in der Halteplatte hindurch bewegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Kern­ reaktorbrennelement weiterzubilden und ein leichtes Lösen der Halteplatte vom Haltestab auch dann zu ermöglichen, wenn das Kernreaktorbrennelement eine lange Standzeit in einem Kern­ reaktor gehabt hat und Korrosion an Halteplatte und Verriege­ lungsplatte aufgetreten ist, die einem Verschieben der Ver­ riegelungsplatte auf der Außenseite der Halteplatte entgegen­ steht.

Zur Lösung dieser Aufgabe hat ein Kernreaktorbrennelement der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teils des Patentanspruchs 1.

Bei diesem Kernreaktorbrennelement braucht die Verriegelungs­ platte erst im abgehobenen Zustand verschoben zu werden. Beim Abheben werden aber durch Korrosion festgesetzte Verbindungs­ stellen leicht aufgebrochen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kernreaktor­ brennelementes sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 7.

Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht und stark schematisiert ein Kernreaktorbrennelement für einen Druckwasser-Kern­ reaktor.

Fig. 2 zeigt im Längsschnitt einen Teil einer oberen Halte­ platte mit dem Stabende eines Haltestabes des Kernreaktorbrennelementes nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus der Draufsicht auf die Halteplatte nach Fig. 2.

Fig. 4 zeigt im Längsschnitt die Halteplatte nach Fig. 2 mit einer Schraube, Fig. 4a eine Draufsicht auf ein Detail.

Fig. 5 bis 7 zeigen im Längsschnitt die Halteplatte nach Fig. 2 mit weiteren Ausbildungen der Schraube.

Das Kernreaktorbrennelement nach Fig. 1 ist für einen Druck­ wasserkernreaktor bestimmt und weist zwei Halteplatten 2 und 3 auf. Ferner sind zwei Haltestäbe 4 und 5 erkennbar, deren Längsachsen die beiden zueinander parallelen Halteplatten 2 und 3 unter einem Winkel von 90° durchdringen und die an jedem Ende jeweils an einer der beiden Halteplatten 2 und 3 gehaltert sind. Jeder der beiden Haltestäbe 4 und 5 ist durch eine Masche von Abstandhaltergittern geführt, die sich zwischen den beiden Halteplatten 2 und 3 befinden und von denen zwei Abstandhaltergitter 6 und 7 in Fig. 1 erkennbar sind. Durch andere Maschen der Abstandhaltergitter ist jeweils ein Brennstab 8 geführt, der im wesentlichen aus einem mit Kern­ brennstoff gefüllten Hüllrohr aus einer Zirkoniumlegierung besteht, das an beiden Enden gasdicht verschlossen ist. Die Brennstäbe 8 sind an keiner der beiden Halteplatten 2 und 3 befestigt, sondern sie haben zwischen den beiden Halteplatten 2 und 3 in ihrer Längsrichtung Spiel und können sich deshalb in axialer Richtung, d. h. in Längsrichtung des Kernreaktor­ brennelementes frei ausdehnen.

Das obere Stabende beispielsweise des Haltestabes 4 des Kernreaktorbrennelementes nach Fig. 1 weist, wie Fig. 2 und 3 zeigen, auf der äußeren Mantelfläche des Haltestabes 4 radiale Haltenasen 11 auf, die ringförmige Flansche sind und koaxial außen auf dem Haltestab 4 mit Abstand in axialer Richtung sitzen.

Der Haltestab 4, der als Steuerstabführungsrohr ausgebildet ist, greift von der Innenseite der Halteplatte 2, wo sich der Haltestab 4 und die Brennstäbe 8 befinden, in eine Durchfüh­ rung, die ein Langloch 31 ist. In diesem Langloch 31 ist der Haltestab 4 an einem Ende des langen Durchmessers des Lang­ lochs 31 angeordnet. Dort stützen sich die als ringförmige Flansche ausgebildeten Haltenasen 11 auf Schultern 12 ab, die zur Außenseite 13 der Halteplatte 2 hin offen sind und zwi­ schen bzw. über die als ringförmige Flansche ausgebildeten radialen Haltenasen 11 greifen. Die Schultern 12 sind mit einem halbringförmigen Teil koaxial zum Haltestab 4 angeordnet und greifen an den Enden des halbringförmigen Teiles parallel zum langen Durchmesser des Langloches 31 in Richtung zum Langlochende am anderen Ende des langen Durchmessers. An die­ sem anderen Ende sind die zum langen Durchmesser parallelen Enden so abgerundet, daß dort der Haltestab 4 ungehindert durch die als Langloch 31 ausgebildete Durchführung von der Innenseite der Halteplatte 2 her gesteckt werden kann. An­ schließend kann die Halteplatte 2 rechtwinklig zur Längs­ richtung des Haltestabes 4 in Richtung des langen Durch­ messers des Langloches 31 verschoben werden, bis die Halte­ nasen 11 vollständig über bzw. zwischen die Schultern 12 greifen.

Die Haltenasen 11 am Oberende des Haltestabes 4 schließt einerseits mit der Stirnfläche dieses Haltestabes 4 am Ober­ ende und andererseits mit der Oberseite 13 der Halteplatte 2 ab. Eine flach auf dieser Oberseite 13 aufliegende Verriege­ lungsplatte 32 deckt die Stirnseite des Haltestabes 4 an dessen Oberende und die Haltenase 11 an diesem Oberende ab. Ferner greift die Verriegelungsplatte 32 mit einem an ihrer Unterseite befindlichen Zapfen 33 neben dem Haltestab 4 in die als Langloch 31 ausgeführte Durchführung in der Halteplatte 2. Dieser Zapfen 33 ist in Längsrichtung des langen Durchmessers dieses Langlochs 31 möglichst weitgehend spielfrei zwischen der Wand der Durchführung 31 und der als ringförmiger Flansch ausgebildeten Haltenase 11 am Oberende des Haltestabes 4 angeordnet.

In der Verriegelungsplatte 32 befindet sich eine Durchführung 34, die koaxial zu dem als Steuerstabführungsrohr ausgebildeten Haltestab 4 ist. In diese Durchführung 34 ist ein Unterende eines auf der Außenseite der Verriegelungsplatte 32 befind­ lichen Zusatzrohres 35 eingesetzt. Dieses Zusatzrohr 35 dient zur Führung des Steuerstabes auf der Außenseite der Verriege­ lungsplatte 32 und der Halteplatte 2.

Die Verriegelungsplatte 32 ist an der Halteplatte 2 mit einer Schraube 40 festgeschraubt und dadurch lösbar an der Halte­ platte 2 befestigt. Der Schraubenkopf der Schraube 40 liegt an der Verriegelungsplatte 32 an deren Außenseite an, während der mit der Halteplatte 2 verschraubte Schaft dieser Schraube 40 durch eine Durchführung 41 in der Verriegelungsplatte 32 und eine Durchführung 42 in der Halteplatte 2 greift. In der Durchführung 42, in der der Schaft der Schraube 40 mit der Halteplatte 2 verschraubt ist, ist eine zur Innenseite der Halteplatte 2 hin offene Schulter 43 ausgebildet, und das Schaftende des Schafts der Schraube 40 ist nach außen ge­ spreizt.

Zum Lösen der oberen Halteplatte 2 vom Haltestab 4 wird die Schraubverbindung der Schraube 40 zur Halteplatte 2 ge­ löst, so daß die Verriegelungsplatte 32 von der Außenseite der Halteplatte 2 so weit abgehoben werden kann, bis das nach außen gespreizte Schaftende des Schafts der Schraube 40 an der Schulter 43 in der Durchführung 42 der Halteplatte 2 anliegt. Dann befindet sich auch der als Zapfen ausgebildete Sperr­ körper 33 vollständig außerhalb der als Langloch ausgebildeten Durchführung 31 in der Halteplatte 2. Die Halteplatte 2 kann somit seitlich in Längsrichtung des langen Durchmessers der als Langloch 31 ausgebildeten Durchführung und der Halteplatte 2 verschoben werden. Hierbei gelangt der Haltestab 4 von dem einen Ende des Langlochs 31, an dem er in Fig. 2 und 3 dar­ gestellt ist und an dem er mit den als ringförmige Flansche ausgebildeten Haltenasen 11 die Schultern 12 im Langloch über­ greift, zum anderen Ende dieses langen Durchmessers, an dem die Halteplatte 2 vom Haltestab 4 abgehoben werden kann. Beim Befestigen des Haltestabes 4 an der Halteplatte 2 wird ent­ sprechend umgekehrt verfahren.

Von der in Fig. 2 dargestellten Schraube 40 unterscheidet sich die Schraube 50 nach Fig. 4, in der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 versehen sind, insbe­ sondere durch einen koaxialen, an der Verriegelungsplatte 32 anliegenden, abgestuften Bund 51, den diese Schraube 50 zwischen Schraubenkopf und Verriegelungsplatte 32 hat. Der Durchmesser dieses Bundes 51 ist am Schraubenkopf größer als an der Verriegelungsplatte 32. Dieser Bund 51 ist durch eine Durchführung 52 in einem von der Verriegelungsplatte 32 auf deren Außenseite abstehenden Ende 53 einer im Längsschnitt S-förmigen Blattfeder 54 geführt. Diese Blattfeder 54 ist am anderen Ende 55 an der Verriegelungsplatte 32 flach anliegend gehaltert und in ihrer Längsrichtung verschiebbar geführt. Die Durchführung 52 ist dem größeren Durchmesser des Bundes 51 angepaßt. Am größeren Durchmesser hat der Bund 51 eine Zahnung, der, wie Fig. 4a zeigt, eine Zahnung am Rand der Durchführung 52 der Blattfeder 54 angepaßt ist. Mit dieser Zahnung kann die Blattfeder 53 in die Zahnung am Bund 51 zur Verdrehungssicherung der Schraube 50 eingreifen.

Beim Festschrauben der Verriegelungsplatte 32 an der Halte­ platte 2 wird das Ende 53 der Blattfeder 54 mit der Durch­ führung 52 mit Hilfe des Schraubenschlüssels auf die Außen­ seite der Verriegelungsplatte 32 gepreßt. Sobald die Schraube 50 festgezogen und der Schraubenschlüssel abgehoben ist, be­ wegt sich das Ende 53 der Blattfeder von der Oberseite der Verriegelungsplatte 32 weg und nimmt die in Fig. 4 darge­ stellte Position ein, in der der Bund 51 mit dem größeren Durchmesser durch die Durchführung 52 in der Blattfeder 4 ge­ führt ist und die Zahnungen am Bund 51 und am Rand der Durch­ führung 52 ineinander greifen, so daß die Schraube 50 gegen Verdrehung gesichert ist.

Sind die Zahnung am Bund 51 und die Zahnungen am Rand der Durchführung 52 so gegeneinander versetzt, daß sie nicht ineinander greifen können, so wird sie solange vom größeren Durchmesser des Bundes 51 unter Vorspannung gehalten, bis sich die Schraube 50 leicht so weit verdreht hat, daß die beiden Zahnungen ineinander passen und das Ende 53 der Blattfeder 54 schließlich die in Fig. 4 dargestellte Position einnehmen kann, in der die Schraube 50 wegen der ineinandergreifenden Zahnungen sofort gegen Verdrehung gesichert ist.

Die Schraube 50 nach Fig. 5, in der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 4 versehen sind, unter­ scheidet sich von der Schraube 50 nach Fig. 4 im wesentlichen durch eine koaxiale Ringnut 56, die sich außen am Schaft der Schraube innerhalb der Durchführung 41 in der Verriegelungs­ platte 32 befindet. In diese Ringnut 56 greift ein Quer­ stift 57, der an der Verriegelungsplatte 32 angebracht ist. Auf diese Weise ist die Schraube 50 zwar um ihre Längsachse drehbar, aber unverlierbar an der Verriegelungsplatte 32 ge­ haltert.

Nach Fig. 6, in der gleiche Teile mit den gleichen Bezugs­ zeichen wie in Fig. 2 versehen sind, ist die Verriege­ lungsplatte 32 mit Hilfe einer Schraube 60 an der Halteplatte 2 festgeschraubt, deren Schraubenkopf in der Durchführung 42 in der Halteplatte 2 geführt und festgeschweißt ist. Dieser Schraubenkopf stützt sich an der zur Innenseite der Halte­ platte 2 hin offenen Schulter 43 ab. Der Schraubenschaft der Schraube 60 durchgreift die Durchführung 41 in der Verrie­ gelungsplatte 32. Die Wandung dieser Durchführung 41 bildet eine koaxiale ringförmige, zur Halteplatte 2 offene Schulter 61, in der eine Mutter 62 lose angeordnet ist. Diese Mutter 62 hat an beiden Mutterenden einen koaxialen ringförmigen Außen­ flansch 63 und 64 und ist auf den Schaft der Schraube 60 aufgeschraubt. Die Schulter 61 in der Durchführung 41 greift zwischen die beiden Außenflansche 63 und 64, so daß der eine Außenflansch 63 außen an der Verriegelungsplatte 32 und der andere ringförmige Außenflansch an der zur Halteplatte 2 offenen Schulter 61 in der Durchführung 41 der Verriegelungs­ platte 32 anliegt.

Durch entsprechendes Drehen der Mutter 62 kann die Verriege­ lungsplatte 32 von der Oberseite der Halteplatte 2 abgehoben bzw. auf dieser Oberseite festgeschraubt werden. Die Mutter 62 selbst ist unverlierbar an der Verriegelungsplatte 32 ge­ haltert.

Die in Fig. 7 dargestellte Schraube 70 weist einen Verbin­ dungsstift 71 auf, der an der Innenseite der Halteplatte 2 einen koaxialen Ringflansch 72 hat. Der Verbindungsstift 71 greift lose durch eine erste koaxiale Zylinderhülse 73 und eine zweite koaxiale Zylinderhülse 74, die einen am anderen Ende des Verbindungsstifts 71 festgeschweißten, koaxialen Schraubenkopf 75 hat. Die Hülsen 73 und 74 greifen an Kreuz­ schlitzen 76 und 77, die jeweils in benachbarten Stirn­ flächen der Hülsen 73 und 74 ausgebildet sind, ineinander.

Der Verbindungsstift 71 mit den Hülsen 73 und 74 greift durch zwei fluchtende Durchführungen 78 in der Verriegelungsplatte 32 und 79 in der Halteplatte 2. Die Hülse 73 ist mit einem auf ihrer zylindrischen Außenfläche befindlichen Rechtsgewinde mit einem Rechtsgewinde in der Durchführung 79 der Halte­ platte 2 und die Hülse 74 mit einem auf ihrer zylindrischen Außenfläche befindlichen Linksgewinde mit einem entsprechen­ den Linksgewinde in der Durchführung 78 der Verriegelungs­ platte 32 verschraubt. Zwischen den beiden Gewinden sind die beiden Hülsen 73 und 74 an ihren zylinderischen Außenflächen freigestochen.

Durch Verdrehen des Schraubenkopfs 75 in die Längsachse des Verbindungsstifts 71 kann die Verriegelungsplatte 32 von der Außenseite der Halteplatte 2 so weit abgehoben werden, bis der ringförmige Flansch 72 an einer zur Innenseite der Halte­ platte 2 offenen Schulter 80 in der Durchführung 79 in der Halteplatte 2 anliegt. Durch entgegengesetztes Drehen des Schraubenkopfes 75 wird die Verriegelungsplatte 32 auf der Oberseite der Halteplatte 2 schließlich wieder festge­ spannt.

Claims (7)

1. Kernreaktorbrennelement mit zwei Halteplatten und einem an beiden Halteplatten gehalterten Haltestab, dessen Längsachse beide Halteplatten rechtwinklig durchdringt und der an einem Stabende, mit dem er durch eine Durchführung in einer Halteplatte von einer Innenseite dieser Halteplatte her greift, außen eine radiale Haltenase aufweist, an der eine an einer Außenseite der Halteplatte befindliche Verriegelungs­ platte anliegt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchführung ein Langloch (31) mit einer zur Außen­ seite der Halteplatte (32) hin offenen Schulter (12) an einem Ende des langen Durchmessers dieses Langloches (31) ist,
daß sich die Haltenase (11) auf dieser Schulter (12) abstützt, und
daß die Verriegelungsplatte (32), die die Haltenase (11) abdeckt, mit einem Sperrkörper (33) in das Langloch (31) am anderen Ende des langen Durchmessers greift und an der Halteplatte (32) lösbar befestigt ist.

2. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltenase (11) ein ringförmiger Flansch ist, der koaxial außen auf dem Haltestab (4) sitzt.

3. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verriegelungsplatte (32) an der Halteplatte (2) mit einer Schraube (40) festgeschraubt ist, deren Schraubenkopf an der Verriegelungsplatte (32) anliegt und deren mit der Halte­ platte (2) verschraubter Schaft durch eine Durchführung (41) und (42) in der Verriegelungsplatte (32) und in der Halteplatte (2) greift,
daß die Durchführung (42) in der Halteplatte (2) eine zur Innenseite der Halteplatte (2) hin offene ringförmige Schulter (43) bildet, und
daß das Schaftende nach außen gespreizt ist.

4. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schraube zwischen Schraubenkopf und Verriegelungs­ platte (32) einen an der Verriegelungsplatte (32) anliegenden, abgestuften Bund (51) hat, dessen Durchmesser am Schraubenkopf größer ist als an der Verriegelungsplatte (32), und
daß der mit dem Bund (51) durch eine Durchführung (52) in einem von der Verriegelungsplatte (32) abstehenden Ende (53) einer im Längsschnitt S-förmigen, am anderen Ende (55) an der Verriegelungsplatte (32) flach an liegend gehalterten und in ihrer Längsrichtung verschiebbar geführten Blattfeder (54) greift, die in der mit dem größeren Durchmesser des Bundes (51) angepaßten Durchführung (52) eine Zahnung zum Eingreifen in eine Zahnung außen am Bund (51) der Schraube mit dem größeren Durchmesser aufweist.

5. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft außen eine koaxiale Ringnut (56) aufweist, in die ein an der Verriegelungsplatte (32) angebrachter Querstift (57) greift.

6. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verriegelungsplatte (32) an der Halteplatte (2) mit einer Schraube (60) festgeschraubt ist, die durch Durchfüh­ rungen (42) und (41) in der Halteplatte (2) und der Verriege­ lungsplatte (32) geführt ist und die einen an einer zur Innenseite der Halteplatte (2) offenen Schulter (43) in der Durchführung (42) in der Halteplatte (2) anliegenden, mit der Halteplatte (2) starr verbundenen Schraubenkopf aufweist,
daß auf einem Schaft der Schraube eine lose in der Durch­ führung (41) in der Verriegelungsplatte (32) angeordnete Mutter (62) mit einem koaxialen ringförmigen, an einem Mutterende befindlichen Außenflansch (64) aufgeschraubt ist, der an einer zur Halteplatte offenen Schulter (61) in der Durchführung (41) in der Verriegelungsplatte (32) anliegt, und
daß ein weiterer koaxialer ringförmiger Außenflansch (63) am anderen Mutterende befestigt ist, der außen an der Verriegelungsplatte (32) anliegt.

7. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verriegelungsplatte (32) an der Halteplatte (2) mit einer Schrau­ be (70) festgeschraubt ist, die durch Durchführungen (79) und (78) in der Halteplatte (2) und der Verriegelungsplatte (32) greift,
daß der Schraubenschaft (74) der Schraube (70) in Längsrich­ tung gesehen zwei verschieden gerichtete Gewinde aufweist und zwischen diesen Gewinden freigestochen ist, und
daß das eine Gewinde mit der Halteplatte (2) und das andere Gewinde mit der Verriegelungsplatte (32) verschraubt ist.