DE1589482A1 - Spaltstoffelement fuer Kernreaktoren - Google Patents

Description

• Spaltstoffelement für Kernreaktoren.'1 Die Erfindung bezieht sich auf ein Spaltstofielement für einen Kernreaktor mit einer Mehrzahl parallel neben. 'einander angeordneter Spaltstoffstäbe, mindestens einem Abstandshaltert der die Spaltstoffstäbe im gewünschten Abstand voneinander hält, und einer Halteeinrichtung, welche: den Abstandshalter in AxiälriChtung der Spaltstoffatäbe festhält. Insbesondere betrifft die Erfindung ein derartiges Spaltstoffelement für Reaktoren, in denen die Brennstoffelemente mit Wasser, insbesondere kochendem Wasser, gekühlt werden. Da die Stäbe derartiger spaltstoffelemente mehrere Meter lang und ziemlich schmal, z.B. 20 mm im Durchmesser, sein können, ist es nicht genug, sie an den Enden zu befestigen. Man bringt vielmehr in bestimmten Abständen Abstandshalter an, welche die Spaltstoffstäbe parallel zu einander im Sollabstand halten. Um die Ab standshalter in Stablängs- _ richteng im gewünschten Abstand zu einander halten zu können, hat man z.ts. als axiale Halterung im Spaltstoff.. element eine zentrale Stange angebracht, an der die Abatandshalter befestigt waren. Dies zwingt jedoch dazu, in das Spaltstoffelement eine weitere, unerwünschte Menge Konstruktionsmaterial einzubringen. Die Erfindung hat die Herstellung eines Spaltstoffelementes zum Ziel, in dem die Abstandshalter mit einem minimalen Aufwand an Konstruktionsmaterial im gewünschten Abstand nebeneinander fixiert werden können. Das Brennstoffelement gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung von an mindestens einem der Spaltstoffstäbe vorgesehenen Anschlagflächen gebildet wird, mit welchen der Abstandshalter im Eingriff ist. Durch diese Ausbildung entfällt eine gesonderte Halteeinrichtung; es dient vielmehr ein Spaltstoffstab selbst als solche. Zur Bildung der :Anschlagfläche genügt in aller Regel ein sehr geringer Lehraufwand an Stabmantelmatorial.
• Die Anschlagflächen können z..j. von in Ringnuten des Stab.-'Mantels sitzenden Federringen gebildet sein. Vorzugsweise werden die Anschlagflächen jedoch selbst von Ringnuten in dem Stab oder den Stäben ,gebildet. Vorzugsweise ist die Ausbildung so getroffen, dass zuminUest einer der Spalt.-stoffstäbe an der Stelle ,geteilt ist, wo er durch den

  Abstanishältpr hindurchgeht, und dass der Abstandshalter

  mit zumindest einem .Lapyen an der leilungsstelle zwischen

  die Enden de Sreltstaffstabes ragt, welche durch ein

  Distanzglied v= zumindest au,' ?in-i Teil seiner Länge

  geringerem Durcfumessez als der jr%ltrtc _fst-,ic verbunden

  wird. Dadurch wird der Abstands:naiter in einer vorbestimmten Zage

  in der %ängsrichung des SPIltstdffstabes festgehalten.

  Im erfindungsgeinässen Spalts toffelement können einer odür

  mehrere der brennstofistäbe: in beschriebener ';eise zwecks

  Festhalten der Abstandshalter ausgebildet sein. An den

  Teilungsstellen können die Enden eines solchen 3rsnustoyf-

  stabes dabei ganz von einander getrennt sein, wenn die

  beiden Aussenenden des Stabes im Spaltstoffelement fest fixiert sind. Es ist jedoch vorzuziehen,'dass die Enden des Spaltstoffstabes an der oder den Teilungsstellenmit einander verbunden sind. Das eine Ende kann z.B. einen mit einem Gewinde versehenen Zapfen haben, der in eine mit einem mit entsprechendep Gewinde versehene Ausnehmung im anderen Ende eingeschraubt wird. Anstatt@eines Gewindes kann man eine Radialbohrung mit einem Verschlusstift, der den Zapfen in der Ausnehmung festhält, anbringen. Nachfolgend ist die bevorzugte Ausführung der Erfindung an Hand der Zeichnungen als erläuterndes Beispiel näher beschrieben: Fig, 1 zeigt ein Spaltstoffelement gemäss Erfindung. Fig. 2 zeigt einen Abstandshalter für ein erfindungsgemässes Spaltstoffelement.
• Fig. 3 zeigt perspektivisch einen Teil des Abstandshalters gemäss Fig. 2.
• Fig. 4 zeigt einen Axialschnitt durch den Teil eines # geteilten Spaltstoffstabes, der durch den Abstandshalt er läuft und mit den Lappen des Abstandshalters in Eingriff ist.
• Fig. 1 zeigt ein komplettes, 49 Spaltstoffstäbe 9 enthal- .tendes Spaltstoffelemento Die Spaltstoffstäbe werden in seitlicher Richtung von drei. Abstandshaltern 11-13 des nachfolgend an Hand von fig. 2 bis 4 beschriebenen Typs gehalten. Oben sind die;Spaltstoffstäbe an einer Platte 14 befestigt: An diese Platte schliesst sich ein Kragen-15 an, der mit einem Innenflansch 16 versehen ist, an dem das Spaltstoffelement gehoben werden kann, wenn es in einen Kernreaktor ein.- oder ausgebaut werden soll, Der Abstandhalter gemäss fig. 2 bis 4 besteht aus 81 ringförmigen-Elementen 1, die miteinander zu einer- steifen, quadratischen Einheit verschweisst sind. Die ringförmigen Elemente 1 haben einen achteckigen Querschnitt.: Jede zweite Seite 2 grenzt an ein anderes ringförmiges Element und ist an dieses angeschweisst. Jede zweite Seite 3, die nicht an ein anderes ringförmiges Element grenzt, ist mit nach oben und unten absagenden Zungen 4, 5 versehen, die an den Spitzen gebogene:, abgerundete Partien 6,7 haben. Der Abstand zwischen zwei-einander diametral gegenüberstehenden abgerundeten Partien 6, 7 ist kleiner als der Durchmesser eines Spaltstoffstabes im Spaltstoffalement, für das der Abstandshaltes vorgesehen ist. Da der Abstandshaltes aus einem federnden Material wie Zirkon oder einer Zirkonlegierung, z.B. vom T:yp Z.rcaloy, oder aus einer Nickel-Legierung, zoB. vom Typ Inconel,: ausgeführt ist, wirken die Zungen 4, 5 wie Federn, die an einem durch das ringförmige Element hindurchgehenden Brennstoffstab anliegen und diesen in der gewünschten seitlichen Lage halten.
• Vier ringförmige Elemente 1a haben die Wandteile 2 nach innen zu Lappen 8 abgebogen. Die innere Kante der Lappen ist kreisförmig, so daß die vier Lappen eines ringförmigen Elementes 1a zusammen eine kreisrunde Öffnung definieren. Der Spaltstoffstab 9, der sich durch ein derartiges ringförmiges Element erstreckt, ist mit einer Ringnut von Rechteckquerschnitt versehen, deren obere Fläche als Anschlagfläche an der Oberseite der Lappen B anliegt, während die untere Fläche an der Unterseite anliegt.
• Der Spaltstoffstab 9 ist zur Bildung der Ringnut in einen oberen Teil 9a und einen unteren Teil 9b geteilt. Der in Fig. 4 obere Teil 9a des Spaltstoffstabes ist mit einem Stopfen 1o verschlossen. Dieser hat einen Zapfen loa, dessen Durchmesser, gleich dem der von den Lappen 8 definierten kreisrunden Öffnung ist. Dadurch zentriert der Zapfen b 1oa das Element 1a, das ihn umgibt. Ein Gewindefortsatz lob i des Zapfens loa ist in eine entsprechende'Öffnung eines den unteren Teil 9b des Spaltstoffstabes 9 verschliessenden Stopfens 11 eingeschraubt. Der Gewindefortsatz lob am Zapfen ` loa zentriert die Teile 9a und 9b des Spaltstoffstabes gegeneinander: Die Lappen 8 sind also in der TElungsstelle des Spaltstoffstabes fixiert. Damit wird er Abstandshalten auf der gewünschten Stelle in der Längsrichtung des Spaltstoffstabes festgehalten. Um zu verhindern, daß der Zapfen loa sich aus: dem Gewindeloch des Stopfens 11 Mist, werden die Lappen 8 vorteilhaft etwas gegen die Normalebene der Achse des Spaltstoffstabes gedreht, wodurch die: Lappen 8 als Federscheibe dienen und die Gewindeverbindung sichern.

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Spaltstoffelement für einen Kernreaktor mit einer Wehrzahl parallel nebeneinander angeordneter Spaltstoffstäbe, mindestens einen Abstandshalter, der die Spalt.. Stoffstäbe im gewünschten Abstand voneinander hält, und einer Halteeinrichtung, welche den Abstandshalter in Axialrichtung der Spaltstoffstäbe festhält, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung von an mindestens einem der Spaltstoffstäbe (9) vorgesehenen Anschlagflächen gebildet wird, mit welchen der Abstandshalter (11,12, 13) in Eingriff ist. 2. Sp-altstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Anschlagflächen von einer Ringnut des jeweiligen Spaltstoffstabes (9) gebildet sind: 3. #)naltstoffeiement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Spaltstoffstähe (9) an der Stell: geteiltistwo er durch den Abstandshalter (11' 12, 13) hindurchgeht, und dass der Abstandshalter mIt zumindest einem Lappen (8) an der Teilungsstelle zwi- schen die Enden des 2paltstoffstabes rakt, welche durch ein Distanzglied (10) von zumindest auf' einem Teil seiner Länge geringerem Durchmesser als der Sraltstoffstab (9) verbunden sind. 4. Spaltstoffelement gemäss Anspruch 39 dadurch Bekenn» -zeichnet, dass das Distanzglied (10:) Gewinde aufweist. 5. - Spaltstoffelement gemäss Anspruch 3'oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lappen im Winkel zur Normalebene der Spaltstoffstabachse verläuft. 6. Spaltstoffelement gemäss einem der vorhergehenden .Ansprüche, bei dem der Abstandshalter aus zu einer steifen Einheit zusammengefügten rgförmigen Elementen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Teile der Wand des ringförmigen Elementes (2) Lappen (8) bildend nach innen gebogen sind, 7. Spaltstoffelement gemäss Anspruch 6,. dadurch gekenn# zeichnet' dass die ringförmigen Elemente (2) die form achteckiger Ringe haben, wobei vier von deren Seiten zu an derl Spaltstof-fstäben anliegenden Federn (4) verlängert sind, während die vier jeweils dazwischenliegenden Seiten eines oder mehrerer-der kreisförmigen Elemente Verlängerungen aufweisen, Welche die Lappen (8) bildend nasch innen gebogen sind.