DE2442038C2

DE2442038C2 - Anordnung mit Feder und Anschlag zum Haltern eines Kernbrennstoffbündels sowie Verfahren zum Herstellen einer solchen Anordnung

Info

Publication number: DE2442038C2
Application number: DE2442038A
Authority: DE
Inventors: John Anthony San Jose Calif. Ashton; Michael Vincent Curulla; Bart Alan Smith
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1973-09-12
Filing date: 1974-09-03
Publication date: 1983-03-10
Also published as: JPS5510771B2; SE397601B; GB1473135A; US3878042A; JPS5076496A; DE2442038A1; CH575162A5; SE7411426L; IT1021208B; ES427967A1; FR2243496A1; NL171105C; BE819809A; NL171105B; NL7409233A

Description

die Öffnung im oberen Abschnitt (153,153¹) des Anschlagteiles (152,152') eine Gewindeöffnung (Ji

(J

die Gewindegänge auf dem Endteil (201') des Bolzens (103') in die Gewindegänge in der Öffnung (206) des oberen Abschnittes (153') des Anschlagteiles (152') passen und
das Federteil (132) und das Anschlagteil (152') auf dem Schaftteil (203) des Bolzens (130') durch Verformung der benachbarten Endgewindegänge (208 und 207) des Gewindeendteiles (201) des Bolzens (130) und der Gewindebohrung (206) des oberen Abschnitts (153') des Anschlagteiles (152') festgelegt sind.

2. Verfahren zum Herstellen der Anordnung aus Feder und Anschlag nach Anspruch 1 mit folgenden Verfahrensschritten:

1. Führen des Endteiles des Bolzens durch die Öffnung im oberen Abschnitt des Federteiles,

2. Führen des Endteiles des Bolzens durch die Öffnung in dem oberen Abschnitt des Anschlagteiles, und

3. Festlegen von Federteil und Anschlagteil auf dem Schaftteil des Bolzens,

dadurch gekennzeichnet, daß

a) das Führen des Endteiles des Bolzens durch die öffnung in dem oberen Abschnitt des Anschlagteiles durch Schrauben erfolgt,

b) ein Zug (^zwischen dem Bolzen (130') und dem Anschlagteil (152) ausgeübt wird, um einen Druck zwischen den benachbarten Endgewindegängen (208 und 207) des Gewindeendteiles (201') des Bolzens (130') und der Gewindeöffnung (206) des Anschlagteiles (152') zu erzeugen, und

c) gleichzeitig mit dieser Ausübung dieses Zuges (T) eine relative Drehung (R) zwischen dem Bolzen (130') und dem Anschlagteil (152') in einer Richtung entgegengesetzt zu derjenigen Drehrichtung ausgeübt wird, die zum Ineinanderschrauben der benachbarten Endgewindegänge benötigt ist, wodurch die benachbarten Endgewindegänge (208 und 207) zur Verhinderung einer späteren Schraubbewegung dazwischen in gleichmäßiger Weise gestaucht und verformt werden, so daß das Federteil (132) und Die Erfindung betrifft eine Anordnung gem&ß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Anordnung.

Eine solche Anordnung ist in der US-PS Re, 27173 beschrieben. Bei dieser bekannten Anordnung erfolgt das Festlegen von Anschlagteil und Federteil auf dem Schaftteil des Bolzens mit einem Federhaltering, der in eine Nut in dem Schaft des Bolzens eingesetzt war, und hierdurch wurden die Feder- und Anschlagteile zwischen dem Haltering und dem vergrößerten Bolzenkopf festgehalten. Ein solcher Federhaltering hat notwendigerweise nur eine relativ geringe Abmessung und es ist schwierig, für die Anwendung in den Umgebungsbedingungen des Kerns eines Reaktors ein Federmaterial mit ausreichender Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu finden, das auch noch die Federeigenschaften besitzt, die für einen solchen Haltering erforderlich sind. Es wurde gefunden, daß die bisher verwendeten Federhalteringe empfindlich waren gegenüber einer unrichtigen Einbauweise. Wenn beispielsweise ein Federhaltering bei dem Einbau in seine Nut zu stark gedehnt wurde, konnte er für dauernd einen größeren freien Durchmesser annehmen als der ursprüngliche freie !Durchmesser und paßte daher nicht mit engem Sitz in die NuL Dies ergab die Möglichkeit, daß die Teile von dem Bolzen herunterfielen, wenn er später von dem Brennstoffbündel gelöst wurde. Dies ist äußerst unerwünscht, da es schwierig und kostspielig wäre, solche heruntergefallenen Teile wieder aus den Stellen herauszunehmen, in denen sie sich besonders beim Herunterfallen in den Reaktorkern verklemmen können.

In der DE-OS15 64 009 ist eine Anordnung mit Feder und Anschlag für ein Kernbrennstoffbündel beschrieben, bei der ein Federteil vorhanden ist, das mindestens ein Blattfederteil und einen oberen ,'lbschnitt mit einer Öffnung aufweist, weiterhin ein Anschlagteil, das mindestens einen Seitenabschnitt und einen oberen Abschnitt mit einer darin ausgebildeten Öffnung besitzt und einen Bolzen mit vergrößertem Kopf an einem Ende, einem zwischengefügtem Schaftteil und einem Gewindeteil aufweist Mit dieser federnden Andrückvorrichtung sollen Schwankungen in der Länge und Breite benachbarter Brennstoffbündel ausgeglichen werden.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe

zugrunde, die Anordnung mit Feder und Anschlag gemäß dem Oberbegriff des neuen Anspruches 1

dahingehend zu verbessern, daß Federteil und Anschlagteil sicher auf dem Bolzen gehalten sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des neuen Anspruchs 1 gelöst.

Ein vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Anordnung findet sich im Anspruch 2.

Die gegenseitige Stauchung der aneinandergrenzenden Gewindegänge auf dem Haltebolzen und dem Anschlagteil wird somit dadurch bewerkstelligt, daß eine Spannung zwischen dem Bolzen und dem Anschlagteil erzeugt und hierdurch bewirkt wird, daß die Endgewindegänge dieser Elemente mit großer Kraft gegeneinanderliegen. Gleichzeitig werden der Bolzen und das Anschlagteil relativ zueinander in einer

Richtung entgegengesetzt zur Richtung fflr das Ineinanderschraupen der Gewinde gedreht. Ras Ergebnis ist eine glatte abgerundete Ansteuerung der Endgewindegänge, die einen späteren Eingriff der Gewindegänge und ein Auseinandernehmen der Anordnung aus Feder und Anschlag verhindert Durch dieses Anstauchen der GewindegSage sowohl auf dem Bolzen als auch auf dem Anschlagseil werden glatte Kontaktoberflächen erhalten und dies beseitigt die Möglichkeit eines Festfressens, das auftreten könnte, wenn nur die endständigen Gewindegänge entweder auf dem Bolzen oder nur auf dem Anschlagteil zur Festlegung gestaucht würden.

Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine Ansicht im Längsschnitt (teilweise weggelassen) für eine obere Ecke eines Brennstoffbündels,

Fig.2 eine Ansicht (teilweise im Schnitt) einer vorbekannten Anordnung mit Feder und Anschlag und

Fig.3 ist eine Ansicht (teilweise im Schnitt) einer Anordnung mit Feder und Anschlag gemäß der Erfindung.

Es wird bezüglich der Einzelheiten eines Brennstoffbündels und der Funktion einer Anordnung mit Feder und Anschlag auf die vorstehend genannte US-PS Re. 27 173 und insbesondere auf die Figuren 5 und 6 dieser PS verwiesen.

Die F i g. 1 der vorliegenden Anmeldung zeigt nur soviel von der oberen Ecke eines Brennstoffbündels, wie für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist Für die gleichartigen Teile werden die gleichen Bezugsziffern wie in der vorstehend genannten US-PS benutzt

Wie in Fig. 1 dargestellt umfaßt ein Brennstoffbündel mehrere verkleidete Brennstoffstäbe 110, die Kernbrennstoff enthalten. Die Brennstoffstäbe 110 werden in einer beabstandeten Anordnung zwischen einer oberen Halteplatte 114 und einer unteren Halteplatte (hier nicht abgebildet) gehalten. Diese Anordnung von Brennstoffstäben 110 ist von einem abnehmbaren rohrförmigen Strömungskanal 108 mit offenen Enden umschlossen, dessen Aufgabe darin besteht einen Strom von Kühlmittel durch das Brennstoffbündel zu leiten. An einer oberen Ecke des Strömungskanals 108 ist ein seitliches Eckteil 109 befestigt das auf einem Pfosten 131 der oberen Halteplatte 114 aufliegt Das Eckteil 109 ist mit einer Bohrung zur Aufnahme eines Haltebolzens 130 für eine Anordnung 80 mit Feder und Anschlag gestaltet Der Bolzen 130 wird in eine Gewindebohrung des Pfostens 131 eingeschraubt wodurch der Strömungskanal 108 und auch noch die Anordnung 80 mit Feder und Anschlag abnehmbar an dem Brennstoffbündel 20 befestigt werden.

Zusätzlich zu dem Haltebolzen 130 enthält die Anordnung 80 mit Feder und Anschlag noch eine Sicherungsscheibe 200, ein Federteil 132 und ein Anschlagteil 152. Das Anschlagteil enthält einen oberen Abschnitt 1S3 und ein Paar länglicher Seitenabschnitte, beispielswiese den Seitenabschnitt 156, die sich entlang den benachbarten Seiten der Ecke des Strömungskanals 108 nach unten erstrecken. Das Federteil 132 enthält einen oberen Abschnitt 138 und ein Paar von Blattfederteilen, beispielsweise das Blattfederteil 93, die über den entsprechenden Seitenabschnitten des An· schlagteils 152 liegen (die Anordnung 80 mit Feder und Anschlag ist mit weiteten Einzelheiten in Figur6 der vorgenannten US-Patentschrift Re, 27173 dargestellt),

Wie bereits erwähnt, muß die Anordnung 80 mit

Feder und Anschlag von dem Brennstoffbijndel ?o durch fernbetftögte Werkzeuge ausgebaut werden, und es ist

s notwendig, daß die Sicherungsscheibe 200, das Anschlagteil 152 und das Federteil 132 auf dem HaJtebolzen 130 festgehalten werden,

Die vorbekannte Einrichtung zur Halterung oder Festlegung der Feder- und Anschlagteile auf dem

to Bolzen 130 ist in F i g. 2 dargestellt In dieser vorbekannten Form wurden die oberen Abschnitte 138 und 153 der Feder- bzw. Anschlagteile mit öffnungen für den Bolzen 130 ausgestattet Benachbart zum mit Gewinde versehenen Endteil 201 des Bolzens 130 wurde der Schaft des Bolzens mit einer Nut zur Aufnahme eines gespaltenen Federhalterings 202 ausgestaltet Wie bereits erläutert wurde die vorbekannte Anordnung wegen des möglichen Ausfalls oder Defektes des Federhalterings 202 als genügend festgestellt In F i g 3 ist die vereinfachte Anordnung mit Feder und Anschlag mit bedeutend erhKxer Zuverlässigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt im Vergleich mit der vorbekannten Anordnung 80 der F i g. 2 mit Feder und Anschlag wird bei der bedeutend verbesserten Anordnung 80' mit Feder und Anschlag gemäß F i g. 3 der Haltering 202 beseitigt und es ist ein abgewandelter Bolzen 130⁷ und ein abgewandeltes Anschlagteil 152* vorgesehen.

Der Bolzen 130' ist mit einem Gewindeendteil 201' und einem Schaftteil 203 mit verringertem Durchmesser zwischen dem Gewindeteil 201' und einem Bolzenkopf 204 gestaltet Der obere Abschnitt 153' des Anschlagteils 152' ist mit einer öffnung 206 mit einem Gewinde ausgebildet das zu den Gewindegängen des Endteils 201' des Bolzens 130' passend gestaltet ist.

Die Anordnung 80' mit Feder und Anschlag wird dadurch zusammengebaut daß die Sicherungsscheibe 200 und das Federteil 132 auf den Schaft 203 des Bolzens 130' gebracht werden. Das Endteil 20Γ des Bolzens 130' wird dann vollständig durch die öffnung 206 im oberen Abschnitt 153' des Anschlagteils 152' eingeschraubt

Um die auf diese Weise zusammengefügten Teile gemäß der Erfindung auf dem Bolzen 130' zu befestigen, werden benachbarte Endgewindegänge 207 und 208 der Gewindeöffnung 206 und des Gewindeendteils 201' dann so gestaucht daß das Herausnehmen des Bolzens 130' durch die öffnung 206 verhindert wird.

Die erwünschte Stauchung der aneinandergrenzenden Endgewindegänge 207 und 208 wird erfindungsge-

maß auf einfache und wirksame Weise dadurch erreicht daß eine Spannung ausgeübt wird, wie dies durch die Pfeile Tin der F i g. 3 gezeigt ist und zwar zwischen dem Bolzen 130' und dem Anschlagteil 152'. Hierdurch wird bewirkt, daß die Endgewindegänge 207 und 208 stark gegeneinander gezogen werden und ein Stauchdruck zwischen denselbtni erzeugt wird. Gleichzeitig mit der Anwendung der Spannung T werden der Bolzen 130' und der Anschlagteil 152' gegeneinander in einer Vorwärtsrichtung gedreht d.h. in einer Richtung entgegengesetzt zu derjenigen Richtung, die zum Ineinanderschrauben der Gewindegänge 207 und 208 benötigt würde. Zweckmäßigerweise wird der Bolzen 130' so gedreht wie dies durch den Kreispfeil R angedeutet ist (unter der Annahme eines Rechtsgewindes), während gleichzeitig der Anschlagteil 152' stationär gehalten wird.

Durch die Ausführung des Vorgangs der Anstauchung des Gewindes nach dem vorstehend beschriebe-

nen Vorgang mit gleichzeitigem Druck und Drehung werden die aneinanderliegenden Gewindegänge in einer abgerundeten glatten und polierten Weise verformt, und dies beseitigt die Möglichkeit eines Festfressens der Gewindegänge ineinander, wie dies beispielsweise der Fall wäre, wenn nur einer der Gewindegänge verformt wOrde und/oder die Gewindegänge in einer weniger wirksamen Weise verformt oder gestaucht würden. Wenn die endständigen Gewindegänge 206 und 207 auf diese Weise verformt sind, dann kann sich der glatte Schaftteil 203 des Bolzens 130' in der Öffnung 206 während des Einbaus und des Ausbaus der Anordnung am Brennstoffbündel frei drehen, ohne daß hierbei eine Gefahr des Herabfallens der Feder und der Anschlagteile vom Bolzen besteht

Zur Ausfahrung des beschriebenen Vorgangs des Anstauchens der Gewindegänge kann irgendeine geeignete Vorrichtung oder Maschine verwendet werden. Beispielsweise kann eine bekannte Ständerbohrmaschine mit geeigneter Leistungsfähigkeit verwendet werden, wobei dann das Anschiagteii \5ΐ an dem Tisch der Ständerbohrmaschine verklammert und der Kopf des Bolzens 130' in dem Bohrfutter befestigt wird. Der Bolzen 130' wird auf diese Weise mit relativ geringer Drehzahl durch das Bohrfutter gedreht, während ein geeigneter Druck zwischen den Endgewindegängen 207 und 208 durch Ausübung eines geeigneten Druckes auf den Zustellhebel der Ständerbohrmaschine ausgeübt wird.

Die optimale Spannung T (und die optimale Geschwindigkeit für die Ausübung der Spannung), die optimale Drehzahl für die Drehung Rund die Zeitdauer oder Anzahl der Drehungen unter Spannung werden am besten durch routinemäßige Versuche ermittelt unter Verwendung eines Probestückes für die Anordnung aus Feder und Anschlag, das die Abmessungen und die s Materialien besitzt, wie sie später verwendet werden sollen.

Es wird nachstehend ein bestimmtes Beispiel für eine Anordnung aus Feder und Anschlag gemäß der Erfindung beschrieben.

ίο Das Federteil 132 besteht aus einer handelsüblichen Nickel-Legierung mit der folgenden nominellen Zusammensetzung in Gew.-% 0,04 C, 0,70Mn, 0,30 Si, 15Cr, 73 Ni, 1 Nb, 24 Ti, 0,9 Al und 7 Fe, das Anschlagteil 152' aus rostfreiem Stahl, der Haltebolzen 130' mit

i< genutetem Kopf ebenfalls aus rostfreiem Stahl mit einer Gesamtlänge von etwa 5 cm und er hat einen mit Gewinde versehenen Endteil mit einem Durchmesser von etwa 73 mm (mit 18Gewindegängen/2,5 cm) und einer Länge von etwa 22,4 mm und einem Schaftteil 203 mit einem Durchmesser von etwa 6 mm und einer Länge von etwa \2$ mm. (Wciicfc typische Abmessungen für eine solche Anordnung mit Feder und Anschlag werden in der vorstehend genannten US-Patentschrift Re. 27 173 gegeben.) Für die Anordnung mit Feder und Anschlag gemäß dem Beispiel wurde eine wirksame Verformung der benachbarten Gewindegänge 207 und 208 dadurch erreicht, daß eine Spannung von etwa 15 bis 25 kg ausgeübt wurde, während gleichzeitig der Bolzen 130 über vier oder mehr Umdrehungen mit einer

μ Drehza.s von etwa 100 Umdrehungen pro Minute gedreht wurde.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprache:

\, Anordnung mit Feder und Anschlag zum Haltern eines Kembrennstoffböndels innerhalb der Matrix eines Reaktorkernes mit einem Federtejj, das mindestens ein Blattfederteil und einen oberen Abschnitt mit einer Öffnung darin aufweist, einem Anschlägteil, das mindestens einen Seitenabschnitt und einen oberen Abschnitt mit einer darin ausgebildeten öffnung aufweist und einem Bolzen mit einem vergrößerten Kopf an einem Ende, einem zwischengefügten Schaftteil und einem Gewindeteil mit größerem Durchmesser als der Schaftteil, wobei das Federteil und das Anschlagteil auf dem Schaftteil des Bolzens festgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß

das ARscWagteU (152P)WJf dem Schaftteil (2Ql') des Bolzens (13Q') festgelegtwerden,