DE1213065B - Vorrichtung zum Festlegen des Fusses eines Brennstoffelementes in dem Haltegitter eines Kernreaktors - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

G21c

Deutsche KL: 21g-21/20

Nummer: 1213 065

Aktenzeichen: C 31308 VIII c/21 g

Anmeldetag: 4. November 1963

Auslegetag: 24. März 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Festlegen des Fußes eines Brennstoffelementes in dem Haltegitter eines Kernreaktors, insbesondere eines Wasserbecken-Reaktors.

Wenn der Umlauf der Kühlflüssigkeit in einem senkrecht angeordneten Brennstoffelement in der Richtung von unten nach oben erfolgt, versucht die aufsteigende Flüssigkeit das Element aus dem Haltegitter nach oben herauszudrücken; daher ist eine Festhaltevorrichtung für den Fuß des Elementes in dem Haltegitter erforderlich. Wenn das Element einen zylindrischen Fußteil hat, genügt es, eine Festhaltevorrichtung nach Art eines Bajonettverschlusses vorzusehen; wenn jedoch der Fuß einen Polygon-Querschnitt aufweist und deshalb nicht in dem zu seiner Aufnahme bestimmten Durchbruch des Haltegitters gedreht werden kann, läßt sich diese Lösung nicht verwenden. Mechanische Halte- oder Verriegelungsvorrichtungen anderer Art bedingen ein umständliches Gestänge und haben meist nicht die Genauigkeit, die für ein vollständiges Festlegen des Elementes in dem Haltegitter notwendig ist, ohne daß Vibration der Brennstoffelemente auftreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Festlegen des Fußes eines Brennstoffelementes in dem Haltegitter eines Kernreaktors zu schaffen, welche die Nachteile der mechanisch betätigten Festhaltevorrichtungen vermeidet, deren Betätigung keine Drehbewegung des Brennstoffelementes erfordert und die ein gleichzeitiges Festlegen oder Verriegeln sämtlicher Elemente gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung eine Vorrichtung zum Festlegen des Fußes eines Brennstoffelementes in dem Haltegitter eines Kernreaktors vorgesehen, die gekennzeichnet ist durch eine verformbare Membran, die zumindest einen Teil der Innenwand eines den Fuß des festzuhaltenden Brennstoffelementes aufnehmenden Durchbruches des Haltegitters bildet, und durch Mittel zur Erzeugung einer Deformation der Membran durch den Druck eines Strömungsmediums, um die Membran an den Fuß des Brennstoffelementes anzupressen und in der Anpreßlage festzuhalten.

Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist die Membran in einer Umfangs- oder Ringausnehmung in der Innenwand des den Fuß des Brennstoffelementes aufnehmenden Durchbruches des Haltegitters angeordnet, derart, daß zwischen der Membranwand und der Innenwand der Ausnehmung ein dicht abgeschlossener Umfangsraum verbleibt, der mit einer Quelle eines Druckmittels verbun-Vorrichtung zum Festlegen des Fußes eines
Brennstoffelementes in dem Haltegitter eines
Kernreaktors

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 Chameroy, Guyancourt, Seine-et-Oise;

Jean Gruel, Fresnes, Seine (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 5. November 1962 (914 418) - -

den ist, das die Deformation der Membran bewirkt.

Bei geeigneter Ausbildung der Membran und ihrer Halterung kann außerdem eine Abdichtung der Verbindungsfläche zwischen Brennelementfuß und Haltegitter erzielt werden.

Die Erfindung umfaßt ferner Merkmale, die weiter unten beschrieben werden, und deren unterschiedliche, mögliche Kombinationen.

Einige Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen gemäß der Erfindung sind in den Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 eine schematisch gehaltene perspektivische Darstellung eines Teiles eines Kernreaktor-Haltegitters, in das die Brennstoffelemente mit ihren Füßen eingesetzt sind,

F i g. 2 einen axialen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer Festlegevorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 3 einen Querschnitt längs der Schnittlinie IH-III der Festlegevorrichtung nach der Fig. 2,

F i g. 4 einen Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Festlegevorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 5 einen Querschnitt längs der Schnittlinie V-V der Fig. 4,

Fig. 6 einen Axialschnitt durch eine dritte Ausführungsform einer Festlegevorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 7 einen Querschnitt längs der Schnittlinie VII-VII der Fig. 6,

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3 . 4-

Fig. 8 einen Axialschnitt durch eine vierte Aus- stück2b .in axialer Rjchftmg geschlossen, das mit

führungsform einer Festlegevorrichtung- nach· der dem eigentlichen Haltegitter 2-fest verbunden ist.

Erfindung, Bei der in den Fig. 4 und 5 veranschaulichten

Fig. 9 einen Querschnitt längs der Schnittlinie Ausführungsform findet man die gleichen Elemente

DC-IX der Fig. 8, 5 wieder,: wie sie bei der Vorrichtung nach den Fig. 2

Fig. 10 und 11 einen Axialschnitt und einen und 3 vorhanden sind; die dünnwandige Buchse6

Querschnitt durch eine fünfte Ausführungsform einer ist jedoch hier durch eine größere Anzahl von

Festlegevorrichtung nach der Erfindung, Metall-Bandstücken oder -Lamellen 8 ersetzt, welche

Fig. 12 und 13 einen Axialschnitt und einen die gleiche Aufgabe wie die Wand der geschlitzten

Querschnitt einer sechsten Ausführungsform einer i° Buchse haben und fest mit der verformbaren Mem-

Festlegevorrichtung nach der Erfindung, bran 4 vereinigt sind.

Fig. 14 und 15 ebenfalls einen Axialschnitt und Um an denjenigen Stellen, an denen die Metalleinen Querschnitt einer-siebenten Ausführungsform lamellen 8 in die Membran 4 eingebettet sind, eine einer Festlegevorrichtung nach der Erfindung. unerwünschte Schwächung der Wandstärke der Mem-

Die erfindungsgemäß ausgebildeten Festlegevor- 15 bran zu vermeiden, ist bei diesem Ausführungsrichtungen sind — wie sich aus der schematischen beispiel die Membran mit einer wesentlich größeren Darstellung der F i g. 1 ergibt — dazu bestimmt, das Dicke ausgeführt als bei den Beispielen nach den Festlegen oder Verriegeln von Brennstoffelementen 1 Fig. 2 und 3. .

mit beliebigem Querschnitt in einem Haltegitter 2 Bei einer in den Fig. 6 und 7 veranschaulichten -

eines Kernreaktors zu sichern. 2° dritten Ausführungsform ist eine geschlossene Um-

Ganz grundsätzlich umfaßt diese Vorrichtung an fangskammer 7 aus elastischem Material vorgesehen,

einem Teil der Innenwand jedes der zur Aufnahme Die Kammer hat die Form eines etwa zylindrischen,

des Fußes la eines Brennstoffelementes !bestimmten in sich geschlossenen Schlauchringes, wobei die

Durchbrüche 2 a des Haltegitters 2 elastische Mittel 3, innere Kammerwand 7 α die Aufgabe der verform-

deren Verformung die feste Verbindung des Brenn- 25 baren Membran der vorher beschriebenen Ausfüh-

stoffelementes mit dem Haltegitter 2 sichert. rungsbeispiele übernimmt; die äußere Kammer-

Bei einer ersten in den F i g. 2 und 3 veranschau- wand 7 & stützt sich auf den Boden der Ausneh-

lichten Ausführungsform bestehen die elastischen mung2c ab, die in dem Durchbrach 2 a des Halte-

Mittel 3 aus einer verformbaren Umfangsmembran 4, gitters 2 vorgesehen ist.

die in einer Umfangsaüsnehmung 2 c innerhalb der 30 Diese Kammer 7 besteht aus einem Material der-Innenwand des Durchbruchs 2 a.des Gitters angeord- jenigen oder ähnlicher Art, das bereits bei der Benet ist. Die Anordnung dieser Membran 4 in Schreibung des ersten Ausführungsbeispieles genannt der Ausnehmung 2 c ist derart, daß zwischen wurde; die Kammer ist außerdem an eine Druckder Membran . und der Umfangsbegrenzung der mittelquelle über einen Kanal oder eine Leitung 2 d Ausnehmung ein nach außen abgeschlossener Um- 35 angeschlossen, die durch das Gitter 2 hindurchführt, fangsraum 5 vorhanden ist, der über einen durch das Vorzugsweise enthält die Vorrichtung nach den Haltegitter 2 hindurchführenden Kanal2d an eine Fig. 6 und 7 eine längsgeschlitzte dünnwandige Druckmittelquelle angeschlossen werden kann. Die Metallbuchse 6, die zwischen der verformbaren elastische Membran4 kann aus einem elastomeren Kammerwand, d.h. der inneren Kammerwand7a Material (z. B. Perbunan) oder aus einem Kunststoff- 40 der Umfangskammer 7, und dem Fuß des Brennstoffmaterial (z. B. Polystyrol oder Polyvinylchlorid) ent- elementes eingefügt ist und der Buchse der Vorrichsprechender Elastizität hergestellt sein. ' rung nach den F i g. 2 und 3 im wesentlichen ent-

Wie die F i g. 2 zeigt, weisen die oberen und unte- spricht.

ren Ränder der Umfangsmembran 4 vorzugsweise je Nach einer weiteren in den F i g. 8 und 9 veraneinen nach außen gerichteten Randvorsprung 4 a auf, 45 schaulichten Ausführungsform enthält die Festlegeder von innen her zur Bildung einer Dichtungslippe vorrichtung eine aus Metall bestehende Umfangshinterschnitten ist und eine umlaufende Dichtung kammer 10, die in einer Ausnehmung 2 c der Innenbildet, die den Rand der Membran 4 gegen das wand des Durchbruches 2 a angeordnet ist. Die Ver-Haltegitter 2 abdichtet. riegelung bzw. das Festlegen des Brennstoffelementes

Weiterhin ist — wie gleichfalls in den F i g. 2 5° erfolgt durch Deformation der Inneren Seitenwand und 3 gezeigt ist — zweckmäßigerweise zwischen der 10 a der dünnwandigen Metallkammer 10, deren verformbaren Membran 4 und dem Fuß des Brenn- Innenraum 11 über eine Leitung 12 an eine Druckstoffelementes, der in den Durchbruch 2 a des Halte- quelle angeschlossen ist; die äußere Seitenwand 10 & gitters 2 eingesetzt wird, eine Metallbuchse 6 ein- der Kammer 10 liegt auf der Umfangsbegrenzung gefügt, die mit Längsschlitzen 6 a versehen ist. Diese 55 der Ausnehmung 2c an und stützt sich auf diese Metallbuchse 6 hat eine sehr geringe Wandstärke, die Fläche ab.

es gestattet, daß sich die Buchsenwand den Verfor- Die fünfte in den Fig. 10 und 11 dargestellte mungen der verformbaren Membran 4 anpassen Ausführungsform hat ebenfalls — wie die Ausfühkann; außerdem wird der Reibungs-Koeffizient rungsform nach den Fig. 8 und 9 — eine ringförmige gegenüber dem Fuß des Brennstoffelementes durch 60 Metallkammer 10, deren innere seitliche Wand 10 a den Kontakt zwischen Metall auf Metall erhöht und die Rolle der verformbaren Membran übernimmt so ein ausgezeichnetes Festklemmen des Fußes und das Festlegen oder Verriegeln des Brennstoffsichergestellt. . elementes sicherstellt. Um eine bessere Verformung

Wie ebenfalls aus der Fig. 2 ersichtlich ist, mün- dieser Wand 10a zu gestatten, ist diese Wand mit det die Ausnehmung 2 c, in der die verformbare 65 mehreren längsgerichteten Falten 10 c versehen.

Membran 4 untergebracht ist, offen an der Unter- Bei einer sechsten, in den F i g. 12 und 13 ver-

seite des Haltegitters 2; diese- Ausnehmung ist jedoch anschaulichten Ausführungsform findet man die

an dieser Stelle durch ein Deckel- oder Abschluß- gleichen Elemente wieder, wie sie bei der Ausfüh-

rungsform nach den F i g. 8 und 9 vorgesehen sind; diese Festhaltevorrichtung hat jedoch zusätzlich eine Metallbuchse 13, die zwischen die innere Seitenwand 10« der Metall-Dehnungskammer 10 und den Fuß des festzulegenden Brennstoffelementes eingefügt ist.

Die dünnwandige Metallbuchse 13 ist vorzugsweise — wie in den Fig. 12 und 13 dargestellt ist — mit mehreren jeweils abwechselnd von den beiden Enden der Buchse ausgehenden Längsschlitzen 13 α versehen, die eine Verformung der Buchse entsprechend den Verformungen der inneren Seitenwand 10 a der Kammer 10 unter der Wirkung des Druckes eines in den Hohlraum 11 der Kammer eingeführten Druckmediums erleichtern.

Schließlich zeigen die Fig. 14 und 15 eine siebente Ausführungsform, bei der die keinen vollständigen Ring bildende Metall-Dehnungskammer 10 längs einer achsparallelen Linie durch einen Schlitz 14 unterbrochen ist. Ein in den Innenraum 11 über eine Leitung 12 eingeführtes Druckmittel bewirkt die Verformung der inneren Seitenwand 10 α der Kammer 10 und infolgedessen das Festspannen des in den Durchbruch des Haltegitters eingeführten Brennstoffelementfußes.

Bei allen dargestellten Ausführungsformen kann man zur Erzielung der Deformation einer einfachen verformbaren Membran oder der inneren Seitenwand einer Umfangs-Dehnungskammer, deren Seitenwand die gleiche Aufgabe erfüllt wie die einfache Membran, ein Druckmedium benutzen, das entweder ein Gas (z. B. Luft, Stickstoff, Argon, Wasserdampf) oder eine Flüssigkeit (z. B. entmineralisiertes bzw. • destilliertes Wasser, geschmolzenes Natrium) ist.

Man kann gegebenenfalls andere Ausführungsformen und Gestaltungen, wie insbesondere einen polygonalen Querschnitt des Brennelementfußes anwenden, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen, und derartige Haltevorrichtungen können bei beliebigen Reaktorbauarten angewendet werden, bei denen Brennstoffelemente in Durchbrüchen eines Trägers festgehalten werden.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Festlegen des Fußes eines Brennstoffelementes in dem Haltegitter eines Kernreaktors, gekennzeichnet durch eine verformbare Membran (4), die zumindest einen Teil der Innenwand eines den Fuß (la) des festzuhaltenden Brennstoffelementes (1) aufnehmenden Durchbruches (2 a) des Haltegitters (2) bildet, und durch Mittel zur Erzeugung einer Deformation der Membran durch den Druck eines Strömungsmediums, um die Membran an den Fuß des Brennstoffelementes anzupressen und in der Anpreßlage festzuhalten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) in einer Umfangs- oder Ringausnehmung(2c) in der Innenwand des den Fuß des Brennstoffelementes aufnehmenden Durchbruches (2 a) des Haltegitters (2) angeordnet ist, derart, daß zwischen der Membranwand und der Innenwand der Ausnehmung ein dicht abgeschlossener Umfangsraum (5) verbleibt, der mit einer Quelle eines Druckmittels verbunden ist, das die Deformation der Membran bewirkt (Fig. 2 bis 5).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Membran durch die Innenwand (7 a) einer verformbaren Umfangs- oder Ringkammer (7) gebildet ist, die in einer Umfangs- oder Ringausnehmung (2 c) in der Innenwand des Durchbruches (2 a) des Gitters (2) vorgesehen ist, und daß diese Kammer (7) mit einer Quelle eines Druckmittels verbunden ist (Fig. 6 und 7).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Membran (4) und dem Fuß (la) des Brennstoffelementes (1) eine geschlitzte Metallbuchse (6) eingefügt ist, die eine sehr geringe Wandstärke aufweist und den Verformungen der Membran folgen kann (Fig. 2 und 3).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) an ihrer dem Fuß (la) des Brennstoffelementes (1) zugewandten Fläche mit mehreren Metallamellen (8) versehen ist, die fest mit der Membran verbunden sind (F i g. 4 und 5).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) aus einem elastomeren Material besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Membran durch die innere Seitenwand (10a) einer ringförmigen Metall-Dehnungskammer (10) gebildet wird, die in einer Umfangs- oder Ringausnehmung (2 c)· in der Innenseite des Durchbruches (2a) des Haltegitters (2) sitzt (Fig. 8 bis' 15).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Seitenwand (10 a) der Metallkammer (10) mit mehreren Längsfalten (10 c) versehen ist, welche die Verformung dieser die verformbare Membran bildenden Wand erleichtern (Fig. 10 und 11).

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine geschlitzte Metallbuchse (13) zwischen die innere Seitenwand (10 a) der Metall-Dehnungskammer (10) und den Fuß (la) des festzulegenden Brennstoffelementes (1) eingefügt ist (Fig. 12 und 13).

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Membran durch die Innenwand (10 a) einer längsgeschlitzten (Schlitz 14) metallischen Umfangs- oder Ringkammer (10) gebildet wird, die in einer Umfangs- oder Ringausnehmung (2 c) der Innenwand des Durchbruches (2 a) des Haltegitters (2) angeordnet ist (Fig. 14 und 15).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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