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Die vorliegende Erfindung betrifft
Kernreaktoren und insbesondere eine Gitteranordnung zur
Abstützung von Bündeln von Brennelementen im Reaktor.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein
geschweißtes Brennstab-Abstandshaltegitter, das mit
"seitlich gestützten", angeformten Strömungsleltflügeln
ausgebildet ist, die zur Verbesserung der
Wärmeübertragung Fluidströmung um die Brennstäbe herum
leiten.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Brennelementbündel für Druckwasserkernreaktoren
enthalten allgemein eine oder mehrere
Brennstabanordnungen, die durch eine Konstruktion mit
mehreren geschweißten Abstandshaltegittern, einem
unteren Endstück und einem oberen Endstück in Position
gehalten werden. Steuerstab-Führungsrohre sorgen für
die konstruktive Stabilität zwischen dem unteren
Endstück, dem oberen Endstück und den
Abstandshaltegittern zwischen den Enden des
Brennelementbündels. Die Abstandshaltegitter definieren
eine Anordnung von Brennstäben, die in der Regel aus
Reihen und Säulen von jeweils 16 Stäben besteht. Ein
Beispiel für ein derartiges Abstandshalte- und
Stützgitter ist aus dem US-Patent Nr. 3,481,832
bekannt.
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Ein typisches Abstandshaltegitter, das zum
Halten einer Abstandsanordnung von Kernbrennstäben
verwendet wird und an einer zwischen den Brennstabenden
liegenden Stelle angeordnet ist, enthält einen
allgemein viereckigen oder anderen vieleckigen Umfang.
Mehrere Brennstabfächer oder -zellen innerhalb des
Umfangs werden durch erste und zweite gitterbildende
Glieder oder Stege, die mit dem Umfang verschweißt und
an ihren jeweiligen Schnittpunkten aneinandergefügt
sind, definiert. Die gitterbildenden Glieder des
Brennstab-Abstandshaltegltters weisen entlang einem
Teil ihrer Breite einen Schlitz auf und sind so
angeordnet und miteinander verriegelt, daß sie eine
"eierkartonähnliche" Konstruktion bilden. Diese
Konstruktion wird verwendet, weil sie ein gutes
Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht aufweist, ohne daß
die Strömung des Kühl- oder Bremsmediums durch das
Gitter des Kernreaktors stark beeinträchtigt wird. In
der Regel enthalten die Gitterstege vorstehende Federn
und Wölbungen zur Ineingriffnahme und Abstützung der
Brennelemente innerhalb der Gitterfächer. Somit wird an
jeder Brennstabgitteroosition im Brennelementbündel
eine Axial-, Seiten- und Rotatonszwangsführung
bereitgestellt, um einer Brennstabbewegung, die im
allgmeinen durch Einwirkungen wie zum Beispiel der
Kühlmittelströmung, seismische Störungen oder äußere
Aufschläge erzeugt wird, Widerstand entgegenzusetzen.
Des weiteren dienen die Abstandshaltegitter als
seitliche Führungen beim Einsetzen und Herausziehen des
Brennstabbündels in den bzw. aus dem Reaktor. Sämtliche
Elemente des Brennstoffgitters, einschließlich der
Federn und Wölbungen innerhalb der Fächer, sind
bezüglich der Brennstoffkühlmittelströmung so
angeordnet, daß eine Behinderung der Fluidströmung und
der sich ergebende Druckverlust am Gitter auf ein
Minimum reduziert werden.
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Aus dem US-Patent Dir. 3,395,077 ist eine
Gitteranordnung bekannt, bei der Strömungsleitflügel
mit den Gitterstegen einstückig ausgebildet sind. Diese
Flügel sind jedoch bezüglich der Ebene der das Gitter
bildenden, relativ flachen Stege winkelförmig gebogen,
so daß spitze Winkel in einem Bereich von 20º bis 40º,
vorzugsweise 20º, definiert werden. Diese Biegung
beginnt am oberen Rand des Stegs und führt insofern zu
einem Problem, als der Flügel durch eine schmale Basis
gestützt wird, die verdreht und gebogen ist und eine
örtlich begrenzte Last trägt, wodurch hohe Spannungen
entstehen.
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Bei diesen und anderen schon bekannten Flügeln,
bei denen jeder der Flügel an der Flügelbasis, wo er an
dem Gittersteg befestigt ist, gestützt wird, ist der
Flügel zwar möglicherweise ausreichend gestützt,
während sich das Bündel im Reaktor befindet, doch läßt
sich der Biegewinkel nur relativ schwer steuern, und
die Flügel werden bei der Fertigung oder
Brennstoffwiederaufbereitung schnell beschädigt.
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Bei der Wiederaufbereitung von
Brennelementbündeln können beispielsweise einzelne
Brennelemente innerhalb des Bündels entnommen und
ersetzt werden. Einzelne Mischflügel, die gemäß den
herkömmlichen Ausführungen von den Stegrändern
abstehen, können während des verbogen werden, wenn sich
die Spitze des Brennelements dem Gitter zunächst nähert
und darin eintritt. Dieses Verbiegen kann zu einer
Blockierung führen, wodurch ein weiteres Einsetzen
verhindert wird, oder während des anschließenden
Betriebs zu einer Berührung des wiedereingesetzten
Elements oder der benachbarten Elemente. Eine derartige
Berührung kann örtlich begrenzten Verschleiß oder
möglicherweise ein Brechen des Brennelementhüllrohrs
hervorrufen. Wird ein herkömmlicher Flügel am Stegrand
stark genug verbogen, kann er des weiteren brechen bzw.
abbrechen und dann als Trümmer in der umlaufenden
Flüssigkeit des Kernreaktors vorliegen. Derartige
Trümmer bilden allgemein die Ursache für ein
Brennelementbrechen bei in Betrieb stehenden Reaktoren.
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Zur Verbesserung der Wärmeleistung der
Abstandshaltegitter werden am oberen (stromabwärts
gelegenen) Ende des Gitters einstückig mit den
Gitterstegen ausgebildete Flügel angefügt und in einem
spitzen Winkel, allgemein zwischen 20º und 40º, von der
vertikalen Achse weggebogen. Die gebogenen Flügel
lenken das Kühlmittel so ab, daß es sich zwischen den
Kanälen der beabstandeten parallelen Brennstäbe mischt
oder in diesen Kanälen wirbelt. Im US-Patent Nr.
4,879,090 wird eine derartige Flügelausführung nach dem
Stand der Technik beschrieben, deren Bau und Betrieb
bislang sehr erfolgreich war. In den US-Patenten Nr.
3,862,000, 4,692,302 und 4,698,20 werden andere
Flügelausführungen gezeigt, die sämtlich oben am
Gittersteg derartige horizontale Biegungen aufweisen,
daß der schmale Spitzenteil bzw. die schmalen
Spitzenteile des bzw. der Flügel von der Vertikalen
weggebogen ist bzw. sind.
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Mindestens fünf Aspekte dieser
Flügelausführungen nach dem Stand der Technik müssen
verbessert werden. Erstens können die freitragenden,
freistehenden Flügel, die von den oberen Rändern der
Stege abstehen, bei der Steghandhabung, Gittermontage
und Stabladung und -wiederaufbereitung leicht durch
Verbiegen beschädigt werden. Zweitens neigt sich die
obere Fläche des Flügels von der Stabzelle, die er
einnimmt, in Richtung des Schnittpunkts weg. Sollte das
Ende des Brennstabs während der Erstfertigung oder
Wiederaufbereitung diese Fläche berühren, würde der
Brennstab von der für ihn bestimmten Zelle weggeführt
werden anstatt auf sie zu. Drittens ist die
Positionier- und Biegerichtung der Flügel derart, daß
Flügel an mindestens einigen Stegen in beiden
orthogonalen Richtungen erforderlich sind. Dadurch wird
die Verriegelung der Gitterstege zu einem
Abstandshaltegitter erschwert, da während der
Gittermontage der bzw. die Flügel an den Stegen mit
ihren am oberen Teil ausgebildeten Schlitzen die
Stabstützvorrichtungen der Stege mit ihren am unteren
Teil ausgebildeten Schlitzen passieren muß bzw. müssen.
Viertens ist der mit dem Flügel verbundene Druckabfall
hydraulisch an den des Abstandshaltegitters gekoppelt,
da der breiteste Teil des Flügels neben dem oberen Teil
des Gitters liegt. Fünftens erleiden freistehende
Flügel aufgrund von Leckageverlusten an den offenen
Seiten der Flügel einen Wirkungsgradverlust bezüglich
der Strömungsneuverteilung.
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Bei einigen Abstandshaltegitterausführungen
(siehe zum Beispiel US-A-5 307 393 und US-A-4 089 741)
ist der obengenannte erste Aspekt (Neigung zur
Beschädigung durch Verbiegen.) dadurch angegangen
worden, daß an dem orthogonalen Steg eine Nase angefügt
wurde, um die Unterseite des Flügels zu stützen. Durch
diese Ausführungen wird die Fähigkeit der Flügel,
Belastungen zu widerstehen, ohne daß sie beschädigt
werden, verbessert; dazu müssen jedoch zusätzliche Nasen
angefügt werden, die wiederum während der Gittermontage
beschädigt werden können und bei einigen Ausführungen
zusätzliches Schweißen benötigen. Es sei darauf hingewiesen, daß
diese Ausführungen immer noch dazu neigen, einen Brennstab
von der für ihn bestimmten Zelle wegzuführen, obwohl die
stützende Nase eine Beschädigung des Flügels verhindern
würde.
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Bei der oben angeführten US-A-5 307 393 wurde ebenfalls die
Flügelstütznase verwendet, um das Problem einer seitlichen
Strömungsleckage auf der Unterseite des Flügels anzugehen.
Dies erforderte wiederum eine zusätzliche Nase und seine
möglichen Auswirkungen während der Gittermontage.
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Die D-U-9302759.1 offenbart ein Abstandshaltegitter, welches
aus sich kreuzenden Stegen gebildet wird. Jeder Steg ist mit
einer Anzahl von Nasen versehen, die an den Kreuzungsstellen
der genannten Nasen angeordnet sind. Jede Nase hat zwei
Flügel, hergestellt durch Abbiegung eines entsprechenden Teils
der Nase längs geneigter Biegelinien, die in Richtung nach
oben auseinander laufen.
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Die EP-A-261544 offenbart ein Gitter, welches flußlenkende
Flügel an Nasen trägt, die lediglich an einem ersten Satz
von Stegen vorgesehen sind, die sich in einer ersten
Richtung erstrecken. Jede Nase erstreckt sich längs der gesamten
Zelle zwischen den Kreuzungspunkten von sich kreuzenden
Stegen. Die beiden Flügel einer jeden Nase sind längs geneigten
Biegelinien abgebogen, die in Richtung auf einen Punkt
zwischen den beiden Kreuzungspunkten zusammenlaufen.
Kurze Darstellung der Erfindung
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Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
"seitlich gestützte" Flügel bereitzustellen, die alle fünf
der obigen Aspekte betreffen, und Anordnungen
bereitzustellen, die viel weniger dazu neigen, durch Verbiegen
beschädigt zu werden, die Brennstäbe zu der für sie bestimmten
Zelle führen, die sich leicht motieren lassen, die die
Trennung des Flügeldruckabfalls von dem
Abstandshaltegitterdruckabfall unterstützen und die seitliche Strömungsleckage
auf ein Minimum reduzieren, währen die hydraulische
Wärmeleistung des Abstandshaltegitters verbessert wird.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, eine Steganordnung bereitzustellen, die sich leicht
zu einem Brennstab-Stützgitter oder dergleichen
zusammenbauen läßt und die ermöglicht, daß Strömungsleitflügel auf
eine Weise bebildet werden, die die Möglichkeit einer
Berührung mit den Brennstäben und eine mögliche Beschädigung
durch diese während des Entnehmens oder Ersetzens der
Brennstäbe vermindert.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die
Herstellung sogenannter "seitlich gestützter"
Strömungsleitflügel durch Biegen eines oder mehrerer Randteile von Nasen
oder zinnenartigen Teilen, die von einem Rand ausgewählter
Stege abstehen und im wesentlichen koplanar damit sind, zu
ermöglichen.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, "seitlich gestützte" Flügel bereitzustellen, die eine
Geometrie aufweisen, die während der Wiederaufbereitung
nicht so leicht durch Brennelemente beschädigt wird, wodurch
die Möglichkeit einer Berührung mit Brennstäben und dergleichen
un die sich ergebende Entstehung von Trümmern während
des Betriebs des Reaktors verringert wird.
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Die obigen Aufgaben werden durch eine Anordnung gelöst, bei
der ein Kernbrennstab-Abstandshaltegitter aus
schlitzverriegelten Sätzen von im wesentlichen flachen Stegen gebildet
wird. Ein Satz Stege ist mit angeformten koplanaren
Nasenteilen ausgebildet, bei denen ein oder meherere Randteile
winkelförmig gebogen sind, um angeformte Mischflügel zu
bilden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellte
Fluidströmungsleitflügel oder "Mischflügel" sind an Nasen
ausgebildet, die an einem das Gitter bildenden Steg angeformt sind,
indem ein oder mehrere Seitenteile der Nase gebogen werden.
Dies ermöglicht Flügel, die länglich sind und durch die
angeformten Nasen auf eine Weise gestützt werden, daß sie eine
höhere Widerstandsfähigkeit gegen in Axialrichtung ausgeübte
Belastungen aufweisen, macht den Biegewinkel bezüglich der
Ebene des Stegs, an dem die Nase ausgebildet ist,
steuerbarer und vermindert Druckverluste. Überdies gestatten diese
"seitlich gestützten" Flügel zur Erzielung gewünschter
Wirbel- und Strömungsmuster eine größere Flexibilität bei der
Flügelplazierung. Bei den offenbarten Ausführungsformen sind
die Flügel von den Gitterstegen so weit beabstandet, daß sie
ausreichend von der Austrittsebene des Gittersteges
stromabwärts bewegt werden können, um den Flügel von der durch den
Gittersteg und das Schweißmaterial in der Austrittsebene
dargestellten Strömungsbegrenzung hydraulisch zu trennen.
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Aus diesem Grunde stellt die Flügelanordnung gemäß der
vorliegenden Erfindung einen geringeren Druckabfall pro
gegebener Flügelfläche bereit.
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Insbesondere besteht die Erfindung aus einem Kernbrennstab-
Abstandshaltegitter gemäß Anspruch 1.
Kurze Beschreibungen der Zeichnungen
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Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden anhand einer Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen besser verständlich, es zeigen:
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Fig. 1 eine Draufsicht eines Teils eines Brennstabs-
Abstandshaltegitters mit beabstandeten, seitlich
gestützen Flügeln;
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Fig. 2 eine Seitenansicht, die einen bruchstückartigen Teil
eines Gitterstegs nach Fig. 1 zeigt, wobei die
angeformte Nase und die seitlich gestützten Flügel vor
ihrem Biegen entlang der gestrichelten Biegelinien
dargestellt werden;
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Fig. 3 eine Draufsicht eines Teils eines Brennstabs-
Abstandshaltegitters mit aneinander angrenzenden,
seitlich gestützten Flügeln;
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Fig. 4 eine Seitenansicht eines bruchstückartigen Teils
eines Gitterstegs nach Fig. 3, die die angeformte
Nase und die seitlich gestützten Flügel vor ihrem
Biegen entlang der gestrichelten Biegelinien
darstellt;
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Fig. 5 eine Seitenansicht ähnlich den Fig. 2 und 4;
Fig. 6 eine Seitenansicht ähnlich den Fig. 2, 4
und 5;
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Fig. 6 eine Seitenansicht ähnlich den Fig. 2, 4 und 5;
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Fig. 7 eine perspektivische Ansicht, die eine bevorzugte
Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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Fig. 8, 9 und 10 verschiedene erreichbare
Flügelanordnungen, die zur Herstellung verschiedener Wirbelmuster
in den Brennstabanordnungen verwendet werden können;
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und
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Fig. 11 ein Balkendiagramm, in dem der DNB-Punkt über der
Wassertemperatur am Testabschnittseinlaß aufgetragen
ist, wobei die Auswirkung der Erfindung dargestellt
wird.
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In den verschiedenen Figuren sind der Übersicht halber die
Brennstababstützvorrichtungen, wie z. B. Federn und
Wölbungen, nicht abgebildet.
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Kein Patentschutz wird beansprucht für die in den Fig. 1
und 3 offenbarten Gitter, die mit Nasen an Stegen versehen
sind, die sich in beiden rechtwinkligen Richtungen
erstrecken.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Das erfindungsgemäße Brennstab-Stützgitter wird allgemein
mit der Zahl 10 bezeichnet und enthält einen ersten Satz
paralleler Stege 12, die mit einem zweiteren Satz paralleler
Stege 14, welche im rechten Winkel zu dem ersten Satz
angeordnet sind, schlitzverriegelt sind. Die zwischen dem ersten
und zweiten Satz von Stegen definierten Schnittpunkte sind
zur Herstellung einer dauerhaften Verbindung verschweißt.
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Wie in Fig. 2 zu sehen, sind an den Stegen Nasen 18
angeformt, die sich von ihren oberen oder stromabwärts gelegenen
Rändern nach oben erstrecken. Diese Nasen sind jeweils so
geformt, daß sie entlang einem Paar von Biegelinien 20, wie
sie zum Beispiel in Fig. 2 gezeigt sind, so gebogen werden
werden können, daß sie ein Paar von "seitlich gestützten"
Flügeln 22 bilden. Es versteht sich, daß die Nasen 18 mit
den Stegen 12 koplanar sind, so daß die Biegelinien
allgemein in Richtung der Kühlmittelströmung durch das Gitter 10
verlaufen.
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Die Flügel 22 sind um ein vorbestimmtes Ausmaß in
entgegengesetzten Richtungen gebogen, wie in Fig. 1 angedeutet. Das
heißt, ein Flügel ist "nach außen" gebogen, so daß er sich
in Blickrichtung des Betrachters erstreckt, während der
andere "nach innen", vom Betrachter weggebogen ist. Ein
flacher oberer Randteil 24 ist am Scheitel der Nase 18
definiert, wie er nach dem Biegen der Flügel in dem
vorbestimmten Winkel bezüglich der Nase 18 erscheint.
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In den Fig. 3 und 4 sind an dem Gitter 10' seitlich
gestützte Flügel 22' angeformt, die aneinander angrenzen und
von den an den Stegen 12' angeformten Nasen 18' seitlich
gestützt werden. Auch in diesem Beispiel sind die Flügel durch
Biegen der Nase entlang der Biegelinien 20' hergestellt. Die
Biegelinien laufen derart an einem Punkt zusammen, daß kein
oberer Randteil 24 entsteht. Die sich aus dem Biegen der
Nase ergebenden aneinander angrenzenden seitlich gestützten
Flügel 22' sind in der Draufsicht von Fig. 3 zu sehen.
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Wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt, sind die
Strömungsleitflügel 22 und 22' derart, daß sie
Kühlmittelströmungskomponenten bilden, die die Mischflügel allgemein in der durch
die kleinen Pfeile angedeuteten Richtung verlassen.
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In Fig. 5 ist der Steg 12" mit einer vorbestimmten Anzahl
angeformter Nasen 18" versehen, die jeweils derart entlang
den Biegelinien 20" gebogen sind, daß sie Paare von
seitlich gestützten, länglichen Flügeln 22" bilden. In diesem
Beispiel sind die Flügel jedes Paares durch einen Randteil
24" getrennt. Die Basisbreite "X" jeder Stütznase 18" ist
so ausgewählt, daß ihr und den daran angeformten Flügeln ein
gewünschter Grad an mechanischer Abstützung und Steifigkeit
verliehen wird, der dazu ausreicht, die erforderlichen
Misch- und Langlebigkeitsanforderungen zu erfüllen.
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Die Abmessung "X" wird durch Faktoren wie zum Beispiel die
Brennstab-Gitterteilung und die Anzahl der Mischflügel pro
Schnittpunkt beschränkt. Vor dem Biegen können die zum
Beispiel seitlich gestützten Mischflügel und die Stege, die
verwendet werden, unter Verwendung eines
Schweißlinsenverfahrens fest miteinander verbunden werden. Zur Erleichterung
dieser Art des Schweißens können in jedem Steg 12 zur
Aufnahme der gebildeten Linsen Ausschnitte 26 ausgebildet
werden.
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Fig. 6 zeigt aneinander angrenzende Mischflügel 22''',
welche durch Biegen der Seiten der angeformten Stütznase 18'''
entlang den Biegelinien 20''' gebildet sind. Ähnlich dem
obigen sind die Biegelinien 20''' mit den Stegen 12''' koplanar
und laufen allgemein in Richtung der Kühlmittelströmung
durch das Gitter zusammen.
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Somit sind die offenbarten Mischflügel gemäß der
vorliegenden Erfindung fester als bestehende Flügel, führen zu einem
geringeren Druckabfall und erzeugen bezüglich bestehender
Abstandshaltergitterausführungen eine gleiche oder
überlegene DNB-Wärmestromdichteleistung. Überdies weisen Gitter,
die die seitlich gestützten Mischflügel verwenden,
Biegewinkel auf, die unter Betriebs- und
Brennstoffwiederaufbereitungsbedingungen leichter aufrechtzuerhalten sind.
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In Fig. 7 wird die bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung gezeigt. Bei dieser Anordnung besteht das
Abstandshaltegitter 500 aus einem Satz von an der oberen
Seite mit einem Schlitz ausgebildeten Stegen 501, die mit
dem Satz von Stegen 502, die an ihrer unteren Seite mit
einem Schlitz ausgebildet sind, verriegelt und an den
Verbindungsschnittpunkten damit verschweißt sind. Die am oberen
Teil mit einem Schlitz ausgebildeten Stege 501 weisen keine
Flügel, sondern nur Stabstützvorrichtungen auf und können
somit bei der Fertigung von Abstandshaltegittern ohne Flügel
sowie von Abstandshaltegittern mit Flügeln verwendet werden.
Die am unteren Teil mit einem Schlitz versehenen Stege 502
weisen an der Oberseite Flügel auf, die sich an den
gewünschten Verbindungsschnittpunkten befinden. Die
Montage der miteinander verriegelten Stege ist im
Vergleich zum Stand der Technik stark vereinfacht, da
die Ineinanderschachtelung der am oberen Teil mit einem
Schlitz ausgebildeten Stege 501 (ohne Flügel) und der
am unteren Teil mit einem Schlitz ausgebildeten Stege
502 (mit Flügeln) nicht erfordert, daß die Flügel eine
Stabstützvorrichtung passieren.
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Die gemäß den Grundsätzen der Erfindung
vorgesehenen Strömungsleitflügel 22' sind durch Biegen
von Teilen einer Nase 18' gebildet, die an dem
Gittersteg angeformt sind (siehe Fig. 4). Dies führt
dazu, daß jeder Flügel 22' entlang seiner Seite anstatt
entlang seiner Basis gestützt wird, wie dies bei
Anordnungen nach dem Stand der Technik der Fall ist.
Zum Erreichen der gewünschten Strömungseigenschaften
kann der Winkel der Biegeachse variiert werden, wobei
typische Winkel in einem Bereich von 20º bis 40º
liegen. Der Winkel, in dem der Flügel gebogen ist, kann
ebenfalls variiert werden, wobei er bei der bevorzugten
Ausführungsform 90º beträgt, jedoch auch Winkel über
oder unter 90º verwendet werden können. Durch das
Biegen des Flügels 22' entlang seiner Seite anstatt
seiner Basis wird der Flügel versteift, so daß er
weitaus weniger anfällig für Beschädigung aufgrund
einer Änderung des Biegewinkels ist, und wesentlich
mehr Abstützung für durch die Brennstabendkappe während
des Ersteinsetzens der Stäbe oder der
Wiederaufbereitung auf den Flügel ausgeübte Belastungen
bietet. Bezüglich des Einsetzen der Stäbe ist des
weiteren die Neigung des oberen Rands des Flügels
derart, daß er eine Brennstabendkappe in die für sie
bestimmte Zelle führen würde.
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Nach dem Biegen ist die Ausrichtung des Flügels
22' allgemein dreieckig, wobei der schmale Teil des
Flügels zum unteren Teil (in der Nähe des oberen Teils
der Hauptgitterstege) und der breite Teil des Flügels
zum oberen Teil hin liegt. Da der breitere Teil des
Flügels einen größeren Teil der Strömung blockiert oder
umleitet als der schmalere Teil und da er in
Axialrichtung weiter von dem Hauptkörper des
Abstandshaltegitters entfernt ist, unterstützt er die
Trennung der hydraulischen Wirkung des Flügels von der
des Gitters, wodurch im Vergleich zu einem nach dem
Stand der Technik ausgerichteten Flügel der Druckabfall
vermindert und die von dem Flügel 504 abgelenkte freie
Strömung erhöht wird.
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Der Teil der angeformten Nase 18', der in der
Ebene des Stegs bleibt, dient nicht nur zur Verstärkung
des Flügels, sondern auch zur Minimierung seitlicher
Leckage der Strömung, die von dem an der Nase
befestigten Flügel umgeleitet wurde. Die "Seitenwand"
drängt mehr Strömung weiter an der Unterseite des
Flügels nach, die, wie beabsichtigt, am Ende des
Flügels 22' austritt.
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Zur Bewertung der Leistung der seitlich
gestützten Mischflügeln im Vergleich zu Gittern ohne
Flügel sind an Stabanordnungen von 6 · 6 mit seitlich
gestützten Mischflügel Hochdruckwasserversuche mit
elektrisch beheizten Stäben durchgeführt worden. In
diesen Versuchen wurde die zur Bewirkung des DNB-Punkts
erforderliche Energie gemessen. Ein Vergleich der
Leistung der seitlich gestützten Gitter mit Flügeln und
der Gitter ohne Flügel ist in Fig. 11 dargestellt.
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Insbesondere ist in Fig. 11 das Verhältnis der
Versuchsabschnittsenergie zur Bewirkung des DNB-Punkts
zu der vorhergesagten Versuchsabschnittsenergie zur
Bewirkung des DNB-Punkts bei Fehlen der Mischflügel
aufgetragen. Dieses Verhältnis ist über der
Wassertemperatur am Einlaß des Versuchsabschnitts
aufgetragen. Die seitlich gestützten Flügel verbessern
deutlich die DNB-Leistung, da das Verhältnis überall
größer als 1 ist.
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Es sei darauf hingewiesen, daß, obwohl in Fig.
7 eine typische Konfiguration der bevorzugten
Ausführungsform gezeigt wird, wobei die Nasengeometrie
nach Fig. 7 vor dem Biegen in Fig. 4 gezeigt wird, im
Schutzbereich der Erfindung die Verwendung alternativer
Flügelgeometrien möglich ist, um gezielt die
gewünschten Strömungseigenschaften zu erhalten. In den
Fig. 2 und 6 werden zwei mögliche Beispiele gezeigt.
Durch Ändern der Biegerichtung der Flügel können
innerhalb einer Anordnung von Brennstäben 508
verschiedene Wirbelmuster erreicht werden (siehe
Figuren. 8, 9 und 10).
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Angesichts der obigen Offenbarung sind für
Fachleute auf dem Gebiet von
Abstandshaltegitterausführungen die verschiedenen möglichen Änderungen und
Modifikationen, ohne daß von dem Schutzbereich der
vorliegenden Erfindung abgewichen wird, offensichtlich.