DE1241918B - Einrichtung zur gegenseitigen Ausrichtung von Brennstoffhuelsen in einem Kanal eines Kernreaktors - Google Patents

Description

DEUTSCHES ^t^S PATENTAMT

Deutsche Kl.: 21 g - 21/20

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1241918

Aktenzeichen: C 29584 VIII c/21 g

^ 24 1918 Anmeldetag: 5.April 1963

Auslegetag: 8. Juni 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur gegenseitigen Ausrichtung von Brennstoffhülsen in einem Kanal eines Kernreaktors, an deren Enden alternierend Bauteile mit ausgebuchteter und solche mit eingebuchteter Oberflächengestaltung angeordnet sind.

Zwischen den Brennstoffhülsen und den Kanalwänden eines Kernreaktors muß aus verschiedenen Gründen ein Spielraum verbleiben, so daß die Kanalwände nicht unmittelbar als Führung für die Stapelung der Brennstoffhülsen dienen können, um deren axiale Ausrichtung zu gewährleisten. Es ist daher üblich, die Enden der Brennstoffhülsen selbst mit Einrichtungen auszustatten, die eine gegenseitige Ausrichtung der Brennstoffhülsen bei der Stapelung bewirken.

Die für diesen Zweck bekannten Einrichtungen lassen sich in zwei Grundtypen einordnen. Entweder sind — wie bei der in der deutschen Auslegeschrift 1 041 610 beschriebenen Einrichtung — die Endverschlüsse der Hülsen selbst als Zentrierorgane ausgebildet und dementsprechend mit Einbuchtungen und Ausbuchtungen versehen, oder es werden — wie bei den Hülsen gemäß der französischen Patentschrift 1 223 772 — die Hülsenwandungen zu Zentrierorganen umgestaltet.

Beide Lösungen sind jedoch mit Nachteilen verbunden. Die Ausbildung der Endverschlüsse der Hülsen selbst als Zentrierorgane führt nämlich angesichts deren notwendigerweise massiven Gestaltung zu einer wesentlichen Verlängerung des zwischen benachbarten Hülsen auch bei größter gegenseitiger Annäherung verbleibenden inaktiven Zwischenraums und bedeutet außerdem sogar noch die Einführung neutronenabsorbierenden Materials in merklichem Ausmaß, was den Wirkungsgrad des Kernreaktors weiter herabsetzt.

Auch die Hülsenwandungen eignen sich aber nur sehr bedingt als Hilfsmittel zur gegenseitigen Zentrierung der Hülsen. Notwendigerweise müssen sie dazu mindestens teilweise abgeschrägte Stirnflächen aufweisen, so daß der längs des Hülsenstapels in axialer Richtung wirkende Druck des Hülsengewichts auch eine Radialkomponente der auf die Hülsenwandung ausgeübten Kräfte zur Folge hat, zu deren Aufnahme nur ein sehr kleiner Querschnitt an Wandungsmaterial zur Verfügung steht, was die Bruchgefahr wesentlich erhöht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die mit einfachsten Mitteln und ohne unzulässige Beanspruchung der Hülsen eine zuverlässige gegenseitige Ausrichtung Einrichtung zur gegenseitigen Ausrichtung
von Brennstoffhülsen in einem Kanal
eines Kernreaktors

S Anmelder:

Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht,
Patentanwälte, München 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:
Jean Liermann, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 6. April 1962 (893 592)

der Hülsen ermöglicht, ohne daß dazu den Betriebsao ablauf im Reaktor störende Massen angebracht werden müßten, die den Neutronenfluß im Reaktorkern schwächen könnten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einem Ende jeder Hülse ein den Endveras schluß umgebender Ring mit halbtorisch ausgebuchteter freier Stirnfläche und am anderen Ende ebenfalls ein Ring mit kegelstumpfförmig eingebuchteter freier Stirnfläche befestigt und die Höhe bzw. Tiefe der Ausbuchtungen bzw. Einrichtungen an den Ringstirnflächen so bemessen ist, daß in der Endlage bei mit ihren Endverschlüssen aneinander anliegenden Hülsen zwischen den an einander gegenüberliegenden Enden zweier benachbarter Hülsen angeordneten Ringen über deren gesamte Stirnfläche ein freier Spielraum verbleibt.

Gemäß der Erfindung werden also die beiden Aufgaben der Zentrierung und der Halterung der Brennstoffhülsen jeweils zwei getrennten Bauteilen übertragen. Der ersten Aufgabe dienen die erfindungsgemäß ausgebildeten Ringe, die zweite Aufgabe wird von den Endverschlüssen erfüllt. Diese Aufteilung der Aufgaben gibt die Möglichkeit, jedes der beiden Bauteile seiner Spezialaufgabe anzupassen, ohne zu einem Kompromiß zwischen einander widersprechenden Forderungen gezwungen zu sein.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Einrichtung nach der Erfindung ist in der Weise aufgebaut, daß die Ringe mit den Endverschlüssen verschraubt und mittels an ihren den freien Stirnflächen abgewandten Enden überstehenden zylindrischen Teilen in ringförmigen, in die Endverschlüsse eingelassenen Rillen geführt sind.

709 589/295

Claims (2)

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Teil des oberen und unteren Endes zweier aufeinanderfolgender Brennstoffhülsen, die gegenseitig mittels einer Einrichtung nach der Erfindung ausgerichtet werden. Die Brennstoffhülsen 1 und 5 befinden sich in einem vertikalen oder horizontalen Kanals. Die untere Brennstoffhülse 1 besitzt einen mit Führungsnasen 2' versehenen Mantel 2, der an seinem oberen Ende durch den Endverschluß 3 dicht verschlossen ist, der mit dem Mantel durch eine fortlaufende Schweißnaht 4 verbunden ist. Die obere Brennstoffhülse 5, in der Ausführung identisch mit der Hülse 1, ist mit Führungsnasen 5' versehen und stützt sich mittels der unteren Stirnfläche ihres Endverschlusses 6 auf die Hülse 1 ab, wobei sich die Endverschlüsse 3 und 6 in der Auflagefläche 7 berühren. Erfindungsgemäß ist jeder der beiden Endverschlüsse 3 und 6 zur Aufnahme eines Zentrierelements eingerichtet. Die in der Zeichnung dargestellten Endverschlüsse sind mit einer ringförmigen Rille 8 und einem Gewinde 9 versehen, um den die Ausbuchtung aufweisenden Teil 10 am Endverschluß 3 und den die Einbuchtung aufweisenden Teil 11 am Endverschluß 6 zu befestigen. Die Teile 10 und 11, auch Zentrierelemente genannt, sind beide von ringförmiger Gestalt und weisen einen zylindrisehen Teil 12 auf, der teilweise mit einem Gewinde versehen ist und in die Rille 8 eingreift sowie in dem Gewinde 9 eingeschraubt wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Teile 10 und 11 festgeschraubt, bis sie am Grund der Rille 8 zum Anschlag gelangen; bei anderen Ausführungsarten könnte der Anschlag auch durch das Aufsetzen eines inneren, an den Teilen 10 und 11 angebrachten Kragens auf die Schulter des mit dem Gewinde 9 versehenen Teiles erzielt werden. Die Stirnfläche des mit der Ausbuchtung versehenen Teils 10, der mit dem Endverschluß verbunden ist, besitzt torische Form und vermag im Innern der kegelförmigen Ausnehmung des die Einbuchtung aufweisenden Teils 11 zu gleiten und auf diese Weise die Ausrichtung der oberen Hülse 5 in bezug auf die untere Hülse 1 zu bewirken. Die Genauigkeit dieser Ausrichtung ist bestimmt durch die Größe des Spiels zwischen den TeilenlO und 11, das vorgesehen ist für den Fall, daß die beiden Achsen genau zusammenfallen. Die Funktionsweise der Anordnung ist so einleuchtend, daß eine ganz kurze Beschreibung genügt. Wenn die Brennstoffhülse 1 an ihrem Platz ist, wird die Hülse 5, z. B. mittels eines Greifers herabgelassen, der sie in der Achse des Kanals hält. Übersteigt die gegenseitige Achsabweichung der gegenüberliegenden Stirnflächen der Hülsen den vorgesehenen Höchstwert, so tritt die erste Berührung nur in zwei Zonen der Teile 10 und 11 auf. Beim weiteren Herablassen des Greifers gleiten die Teile 11 und 10 aufeinander; im Verlauf dieser Bewegung vermag die Hülse 1 ihre Lage in bezug auf die unter ihr befindliche Hülse im Rahmen der vorgesehenen höchstzulässigen Achsverschiebung etwas zu verändern. Der Zentriervorgang ist beendet, sobald die Endverschlüsse 3 und 6 miteinander in Berührung kommen (wobei die seitliche Abweichung auf den vorgesehenen Höchstwert verringert wurde) und die Brennstoffhülse 5 sich mit ihrem ganzen Gewicht auf die unter ihr befindlichen Hülsen abstützt. Es versteht sich, daß dieser Vorgang ausschließlich die gegenseitige Zentrierung der einander gegenüberliegenden Stirnflächen der Brennstoffhülsen bewirkt und nicht etwa die Zentrierung des Hülsenstapels in bezug auf den Kanal A. Somit besitzt die Einrichtung nach der Erfindung zahlreiche Vorteile, die sie insbesondere dem geringen Raumbedarf der verwendeten Teile verdankt. Tatsächlich erhöhen die letzteren die Gesamtlänge des im Kanal aufgeschichteten Hülsenstapels in keiner Weise, verändern die Abmessungen jeder einzelnen Hülse nur in geringem Maße und man kann nachträglich bereits vorhandene Hülsen verwenden. Die Befestigung jedes Zentrierelements ist sehr einfach und gestattet es, die Stirnfläche des Endverschlusses völlig freizuhalten, was die Anbringung von Spezialgeräten ermöglicht. Zudem verstärken die Teile 10 und 11 die Endverschlüsse und erfüllen die Aufgabe von Puffern, die in gewissen Fällen zusätzlichen Vorrichtungen zugewiesen werden müßten. Ganz allgemein ist noch zu bemerken, daß die Einrichtung nach der Erfindung ausschließlich die gegenseitige Ausrichtung der Brennstoffhülsen beim Einbringen bewirkt, wobei sie die Aufgabe der Kräfteübertragung den zu diesem Zweck vorgesehenen und dazu besser geeigneten Endverschlüssen überläßt. Patentansprüche:

1. Einrichtung zur gegenseitigen Ausrichtung von Brennstoffhülsen in einem Kanal eines Kernreaktors, an deren Enden alternierend Bauteile mit ausgebuchteter und solche mit eingebuchteter Oberflächengestaltung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende jeder Hülse ein den Endverschluß umgebender Ring mit halbtorisch ausgebuchteter freier Stirnfläche und am anderen Ende ebenfalls ein Ring mit kegelstumpfförmig eingebuchteter freier Stirnfläche befestigt und die Höhe bzw. Tiefe der Ausbuchtungen bzw. Einbuchtungen an den Ringstirnflächen so bemessen ist, daß in der Endlage bei mit ihren Endverschlüssen aneinander anliegenden Hülsen zwischen den an einander gegenüberliegenden Enden zweier benachbarter Hülsen angeordneten Ringen über deren gesamte Stirnfläche ein freier Spielraum verbleibt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe mit den Endverschlüssen verschraubt und mittels an ihren den freien Stirnflächen abgewandten Enden überstehenden zylindrischen Teilen in ringförmigen, in die Endverschlüsse eingelassenen Rillen geführt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 041 610;
französische Patentschrift Nr. 1 223 772.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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