DE69801533T2 - Lagergestell für Kernreaktorbrennstabbündel mit durch Rahmen festgehaltenen Neutronenabsorberelementen - Google Patents

Description

Technisches Gebiet
• Die Erfindung betrifft ein Lagergestell für neue oder in einem Kernreaktor abgebrannte Kernreaktorbrennstabbündel.
• Im nachfolgenden Text bezeichnet der Ausdruck "Lagergestell" eine Struktur mit irgendwelchen Formen und Abmessungen, stationär oder mobil, die eine variable Anzahl neuer oder abgebrannter Kernbrennstabbündel aufnehmen kann.
Stand der Technik
• In der Kernindustrie müssen die Brennstabbündel häufig gelagert werden. Eine solche Lagerung betrifft sowohl neue Bündel als auch schon im Reaktor abgebrannte Bündel. Im ersten Fall kann die Lagerung am Herstellungsort oder im Kernkraftwerk stattfinden. Nach dem Abbrennen können die Bündel im Kernkraftwerk und dann an einem davon entfernten Ort, z. B. einer Wiederaufbereitungsanlage, gelagert werden.
• Wenn die Kernbrennstabbündel gelagert werden müssen, geschieht dies üblicherweise in Lagergestellen, die in Becken getaucht sind. Noch genauer kann ein Lagergestell mehrere Dutzend Kernbrennstabbündel aufnehmen, wobei jedes Bündel in einem Hohlraum bzw. einer Zelle, vertikal abgetrennt, mit im Wesentlichen quadratischem Querschnitt, aufgenommen wird. Selbstverständlich können mehrere Gestelle in ein und demselben Becken stehen, und die Anzahl der Hohlräume der Gestelle ist ebenso variabel wie ihre äußere Form.
• Die Lagergestelle der Kernbrennstabbündel haben hauptsächlich die Funktion, das Lagern einer möglichst großen Anzahl Bündel in einem bestimmten Volumen zu ermöglichen. Dies führt dazu, die Abstände zwischen den benachbarten Hohlräumen möglichst stark zu reduzieren.
• Damit der reduzierte Abstand, der die benachbarten Kernbrennstabbündel trennt, mit der Kritizitätsbedingungen kompatibel ist, umfassen die Lagergestelle üblicherweise zwischen den benachbarten Hohlräumen Wände aus einem Material, Neutronenabsorbermaterial genannt, das eine Absorptionsfähigkeit für Neutronen hat. Dieses Material kann insbesondere nichtoxidierbarer Borstahl bzw. borhaltiger Stahl sein, wobei der Boranteil generell zwischen 0 und 2% enthalten ist.
• Zwar haben die Neutronenabsorbermaterialien normalerweise eine sehr gute Korrosionsfestigkeit und eine sehr große Strahlungsstabilität, aber sie vertragen nur sehr schlecht die Zusammenbauoperationen wie Biegen, Schweißen, Nieten usw. Diese Zusammenbauoperationen führen vor allem zu Rissen und Restspannungen sowie zu Wanderung von Boriden an die Korngrenzen, was schlecht ist für die mechanische Festigkeit und die Korrosionsfestigkeit.
• Zu diesen Problemen kommen Herstellungsschwierigkeiten der Gestelle aufgrund ihrer großen Kompaktheit. Insbesondere das Zusammenbauen der verschiedenen, ein Lagergestell bildenden Teile ist schwierig. Es ist nämlich praktisch unmöglich, Zusammenbauoperationen des Typs Schweißen oder Nieten im Innern schon gebildeter Hohlräume durchzuführen, ohne besonders komplexe und teure Werkzeuge und Verfahren zu benutzen.
• In dem Dokument FR-A-2 680 909 wird vorgeschlagen, ein Gestell zur Lagerung von Kernbrennstabbündeln herzustellen, indem man Rohre von im Wesentlichen quadratischem Querschnitt versetzt verbindet. Zu diesem Zweck schweißt man Verbindungslappen auf die Außenflächen dieser Rohre. In dem Maße, wie man die Rohre durch Verschweißen der Verbindungslappen miteinander zusammenbaut, bringt man ebene Platten aus einem Neutronenabsorbermaterial in den die Rohre trennenden freien Räumen an. Diese Platten weisen komplementäre gezahnte Ränder auf, die im Laufe des Zusammenbauens miteinander verschachtelt werden.
• Das in dem Dokument FR-A-2 680 909 beschriebene Gestell ermöglicht, die oben geschilderten Probleme zu lösen. Insbesondere wird die Herstellung des Gestells verbessert und umfasst keine Montageoperation der Neutronenabsorbermaterialplatten, die ihrer mechanischen Festigkeit und ihrer Korrosionsfestigkeit schadet.
• Jedoch bleibt die Herstellungstechnik des in dem Dokument FR-A-2 680 909 beschriebenen Lagergestells relativ schwierig. Das sukzessive Anbringen der Neutronenabsorbermaterialplatten beim Verschweißen der Rohre ist mühsam.
• Zudem ist die Dicke der Wasserschicht, die zwei in benachbarten Hohlräumen untergebrachte Brennstabbündel trennt, sehr schwierig zu beherrschen. Dies führt dazu, dass man dieser Dicke einen höheren Wert gibt, um jedes Kritizitätsrisiko zu vermeiden.
Darstellung der Erfindung
• Die Erfindung hat genau ein Lagergestell für Kernbrennstabbündel zum Gegenstand, das dieselben Vorteile wie das in dem Dokument FR-A-2 680 909 beschriebene Gestell hat, aber leichter herzustellen ist und das Vorhandensein einer Wasserschicht von minimaler Dicke zwischen den benachbarten Brennstoffbündeln ermöglicht.
• Erfindungskonform erzielt man dieses Resultat mit einem Kernbrennstoffbündel- Lagergestell, das umfasst:
• - eine steife bzw. starre Struktur, die freie Räume von im Wesentlichen quadratischem Querschnitt definiert; und
• - Neutronenabsorberelemente von im Wesentlichen quadratischem Querschnitt, angeordnet in wenigstens einigen der freien Räume, wobei jedes Element durch ebene Platten aus Neutronenabsorbermaterial gebildet wird,
• und das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Neutronenabsorberelemente durch ebene Platten gebildet werden, die von wenigstens zwei Haltersystemen umschlossen sind.
• Ein solches Lagergestell wird realisiert, indem die starre Struktur und die Neutronenabsorberelemente getrennt hergestellt werden (ohne auf Operationen wie das Biegen, Schweißen oder das Nieten zurückzugreifen), und indem man dann mit den Neutronenabsorberelementen die ganzen freien Räume der starren Struktur ausfüllt oder einen Teil davon. Dank dieser Vorgehensweise wird die Herstellung des Gestells leichter.
• Das Vorhandensein des Haltersystems zwischen den Neutronenabsorptionsmaterialplatten und der starren Struktur ermöglicht außerdem eine konstant dicke Wasserschicht zu erzielen. So kann man sicher die minimale Dicke herstellen, die man benötigt, um jedes Kritizitätsrisiko zu vermeiden.
• Zudem ermöglicht der einheitliche Charakter der Neutronenabsorberelemente auf jeden Fall einen wirksamen Halt der Neutronenabsorbermaterialplatten zu gewährleisten, unabhängig von den Herstellungstoleranzen der starren Struktur.
• Die Haltersysteme können vor allem steife Rahmen sein, die die ebenen Platte auf wenigstens zwei unterschiedlichen Höhen umschließen.
• In diesem Fall können die steifen Rahmen mittels Kerben entsprechend einer Achse oder Längsrichtung der Neutronenabsorberelemente in den Neutronenabsorberplatten arretiert werden.
• Jeder steife Rahmen kann dann aus wenigstens zwei elementaren Teilen bestehen, die durch Montagemittel miteinander verbunden werden, z. B. durch Schweißnähte, oder aus einem einzigen Block. Die Arretierung der Rahmen auf den Platten erfolgt dann jeweils mittels vorstehender Teile oder Verriegelungsorganen, die in die Kerben eindringen.
• Die steifen Rahmen können auch entsprechend einer Längsrichtung der Neutronenabsorberelemente arretiert werden, durch zwischen diesen Rahmen eingefügte Verbindungsmittel.
• In diesem Fall wird die Wasserzirkulation durch Öffnungen hergestellt, die in den steifen Rahmen vorgesehen sind.
• Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die eine Verringerung der Dicke der Wasserschicht ermöglicht, insbesondere dann, wenn die zu lagernden Kernbrennstabbündel abgebrannt und folglich weniger reaktiv sind, umfasst jedes Haltersystem vier Winkelstücke und ein Umspannungsorgan, z. B. einen Gurt oder ein Stahlband, das diese Teile umschließt.
• Üblicherweise umfasst ein Kernbrennelementbündel Brennstäbe, deren gleichmäßiger Abstand durch Gitter gewährleistet ist, die über die gesamte Höhe des Bündels verteilt sind. Die Brennstäbe enthalten in ihrem zentralen Teil Tabletten aus spaltbarem Material und bilden einen aktiven zentralen Teil des Bündels.
• Unter diesen Bedingungen werden die Haltersysteme vorzugsweise im Wesentlichen in Höhe der Gitter der Bündel angebracht, wenn diese letzteren von den Gestellen aufgenommen werden.
• Außerdem werden die Neutronenabsorberelemente vorteilhafterweise nur in Höhe des aktiven zentralen Teils der Bündel angebracht, wenn diese letzteren von den Gestellen aufgenommen werden. Diese Charakteristik ermöglicht, die Kosten des Gestells zu begrenzen.
• Um das Einführen der Bündel in die im Innern der Neutronenabsorberelemente definierten Hohlräume zu erleichtern, kann dann ein Trichter in jedem der freien Räume angebracht werden, über den Neutronenabsorberelementen.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfasst jedes der Neutronenabsorberelemente vier ebene Platten mit komplementären, gezahnten, miteinander verschachtelten Rändern, entsprechend einer Achse oder Längsrichtung der Neutronenabsorberelemente.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die starre Struktur Rohre mit im Wesentlichen quadratischem Querschnitt, versetzt zusammengebaut mittels Verbindungseinrichtungen.
• Außerdem, entsprechend einer an sich bekannten Anordnung, werden die freien Räume, die sich an der Peripherie des Gestells bilden, nach dessen Außenseite hin durch Bleche verschlossen, die auf den Außenflächen der Rohre festgeschweißt sind.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
• Nun werden beispielartig und nicht einschränkend verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, bezogen auf die beigefügten Zeichnungen:
• - die Fig. 1 ist eine perspektivische, partiell ausgebrochene Ansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Gestells;
• - die Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Neutronenabsorberelements für das Gestell der Fig. 1 vor der Montage eines der steifen Rahmen;
• - die Fig. 3 ist eine Detailansicht, die die axiale Verriegelung bzw. Arretierung eines steifen Rahmens in den Neutronenabsorbermaterialplatten zeigt;
• - die Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Herstellungsvariante des steifen Rahmens zeigt;
• - die Fig. 5 zeigt eine andere Herstellungsform eines Haltersystems der Neutronenabsorbermaterialplatten;
• die Fig. 6 ist eine Längsschnittansicht, die die Montage eines Trichters über einem Neutronenabsorberelement zeigt;
• - die Fig. 7 ist eine der Fig. 6 vergleichbare Schnittansicht, die eine Ausführungsvariante zeigt; und
• - die Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsvariante der axialen Verriegelung bzw. Arretierung der steifen Rahmen zeigt.
Beschreibung mehrerer Ausführungsformen
• In der Fig. 1 ist ein Teil eines erfindungsgemäßen Lagergestells für Kernbrennelementbündel dargestellt. Noch genauer betrifft dieser Teil einen der oberen Winkel des Gestells, das in seiner Gesamtheit eine parallelepipedische Form aufweist.
• Das erfindungsgemäße Lagergestell hat eine steife bzw. starre Struktur, die freie Räume oder Hohlräume mit im Wesentlichen quadratischem Querschnitt abgrenzt, die im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet sind.
• In der dargestellten Ausführungsform wird diese starre Struktur durch den Zusammenbau einer bestimmten Anzahl versetzter Rohre 10 gebildet, die alle gleich sind und einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweisen. Jedes der Rohre 10 definiert innen einen an seinen Enden offenen Hohlraum mit im Wesentlichen quadratischem Querschnitt, dessen Abmessungen ihm ermöglichen, ein Kernbrennelementbündel direkt aufzunehmen.
• Die Rohre 10 sind in versetzter Anordnung miteinander zusammengebaut, wobei ihre Längsachsen vertikal ausgerichtet sind. Der Zusammenbau der Rohre 10 kann mittels irgendwelchen Verbindungsmitteln erfolgen, die das Herstellen einer starren Struktur ermöglichen, die die erforderliche mechanische Festigkeit aufweist, um die Unversehrbarkeit des Gestells sicherzustellen, insbesondere im Falle von Erdbeben.
• In der beispielartigen Ausführungsform der Fig. 1 umfassen die Verbindungsmittel, mit denen die Rohre 10 zusammengebaut sind, Lappen 12 mit dem Querschnitt eines flachen S, die in verschiedenen Höhen, verteilt über die gesamte Höhe des Rohrs, auf die im Wesentlichen ausgerichteten Außenseiten der benachbarten Rohre 10 geschweißt sind.
• Festzustellen ist, dass das Zusammenbauen der Rohre 10 mittels Lappen 12 leicht zu bewerkstelligen ist, indem man die Lappen 12 auf die noch zugänglichen Außenseiten der Rohre 10 schweißt.
• Die zwischen den Rohren 10 vorhandenen freien Räume haben einen im Wesentlichen quadratischem Querschnitt, der größer ist als der durch das Rohrinnere definierte Querschnitt, und dies aus Gründen, die unten beschrieben werden.
• Um die freien Räume zwischen den Rohren 10 an der Peripherie des Lagergestells zu verschließen, werden Bleche 14 auf die Außenseiten der Rohre 10 geschweißt, die diese freien Räume an der Außenseite des Gestells abgrenzen.
• Die Rohre 10, die Bleche 14 und die Lappen 12 sind vorzugsweise aus nichtoxidierendem Stahl.
• Das erfindungsgemäße Lagergestell umfasst außerdem Neutronenabsorberelemente 16, um die freien Räume und die durch die Struktur abgegrenzten Hohlräume ganz oder teilweise auszufüllen.
• Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Neutronenabsorberelemente 16 nur in den freien Räume zwischen den Rohren 10 vorgesehen. Noch genauer befindet sich ein Neutronenabsorberelement in jedem dieser freien Räume.
• Wie insbesondere in der Fig. 2 dargestellt, wird jedes Neutronenabsorberelement gebildet durch den Zusammenbau von vier ebenen Platten 18 aus Neutronenabsorbermaterial und wenigstens zwei Haltersysteme 20, die diese Platten umschließen. Die Haltersysteme 20 sind vorzugsweise aus nichtoxidierendem Stahl.
• Die ebenen Platten sind vorzugsweise alle gleich und werden mittels des Haltersystems 20 zusammengebaut, ohne jede Montageoperation des Neutronenabsorbermaterlals vom Typ Biegen, Schweißen, Nieten, usw. Die Montage erfolgt derart, dass die vier ebenen Platten 18 eines Neutronenabsorberelements 16 innen einen Hohlraum von gleichförmig quadratischem Querschnitt abgrenzen, dessen Längsachse vertikal ausgerichtet ist, wenn die Neutronenabsorberelemente 16 sich in den die Rohre 10 trennenden freien Räumen befinden.
• Noch genauer sind die Neutronenabsorberelemente 16 alle gleich und jedes von ihnen grenzt innen einen an seinen beiden Enden offenen Hohlraum ab, dessen im Wesentlichen quadratischer Querschnitt die Aufnahme eines Kernbrennelementbündels ermöglicht.
• Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform sind die vertikalen Ränder der ebenen Platten 18, die sich in der Längsrichtung jedes Neutronenabsorberelements 16 erstrecken, gezahnt und haben komplementäre Formen, sodass sie miteinander verschachtelt werden können, um im horizontalen Querschnitt ein Quadrat zu bilden. Durch diese Anordnung immobilisieren bzw. arretieren sich die Platten 18 in der Längsrichtung jedes der Neutronenabsorberelemente 16 gegenseitig.
• Bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform umfasst jedes Haltersystem einen steifen Rahmen 20 aus nichtoxidierbarem Stahl und hat in der Draufsicht die Form eines hohlen Quadrats, dessen Außenabmessungen ihm ermöglichen, in die freien Räume einzudringen, die die Rohre 10 trennen und deren Innenabmessungen mit den Abmessungen des Quadrats übereinstimmen, das die vier zusammengebauten Platten 18 im horizontalen Querschnitt bilden. Diese Dimensionierung ermöglicht den Rahmen 20, die Platten 18 zusammenzuhalten und dabei das Einführen der Neutronenabsorberelemente 16 in den zwischen den Rohren vorgesehenen freien Raum zuzulassen.
• Wie noch genauer dargestellt in der Fig. 3, umfasst jeder Rahmen 20 an seinem Innenumfang zwei oder mehrere vorstehende Teile 22, die in Kerben 24 eindringen, die in den Platten 18 vorgesehen sind. Noch genauer kann insbesondere ein Vorsprung 22 in einem oder mehreren der Winkel bzw. Ecken des steifen Rahmens 20 vorgesehen sein. Die Kerben 24 sind dann an den gezahnten Rändern der Platten 18 vorgesehen, die sich parallel zu der Längsachse des entsprechenden Neutronenabsorberelements 16 erstrecken.
• Um das Montieren der Halterrahmen 20 zu ermöglichen, trotz des Vorhandenseins der vorstehenden Teile 22, wird jeder Rahmen durch wenigstens zwei einheitliche elementare Teile 26 gebildet (Fig. 2), die bei der Montage der Neutronenabsorberelemente 16 miteinander verbunden werden.
• Noch genauer sind die elementaren Teile 26 jedes steifen Rahmens 20 miteinander verbunden durch Verbindungsmittel wie etwa Schweißnähte 28. Mechanische Teile wie etwa Schrauben bzw. Bolzen, Stifte, usw. können auch verwendet werden, wenn die beiden elementaren Teile des Rahmens sich in zwei versetzten Ebenen befinden, derart dass sie sich partiell überlappen.
• Bei der in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind die elementaren Teile 26 jedes dieser Rahmen gleich, befinden sich in derselben Ebene und haben in der Draufsicht die Form eines Winkels. Die Schweißnähte 28, die die beiden elementaren Teile 26 jedes Rahmens 20 an ihren Enden verbinden, befinden sich z. B. im Wesentlichen in der Verlängerung der Außenseiten der beiden parallelen Platten 18 des entsprechenden Neutronenabsorberelements.
• Bei einer in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsvariante ist der Halterrahmen 20' aus einem Stück. Das Instellunghalten des Rahmens 20' um Absorbermaterialplatten 18 herum entsprechend der Längsachse des Neutronenabsorberelements 16 wird dann durch Verriegelungsstücke 22' bewirkt. Diese Verriegelungsstücke 22' werden in Kerben angebracht, die in den Platten 18 vorgesehen sind (z. B. die Kerben 24 in der Fig. 3), getrennt von der Anbringung des Rahmens 20' um die Platten herum. Montagemittel (nicht dargestellt) wie Schweißnähte, Bolzen bzw. Schrauben usw. ermöglichen dann, den Rahmen 20' auf den Verriegelungsstücken 22' zu arretieren.
• Bei einer in der Fig. 5 dargestellten anderen Ausführungsform werden die Haltersysteme 20" durch vier Winkelstücke 36 und ein Umspannungsorgan 38 wie z. B. einen Gurt oder ein Metallband gebildet. Jedes Winkelstück 36 befindet sich in einer Ecke des im horizontalen Querschnitt durch vier vereinigte Platten 18 gebildeten Quadrats. Das Umspannungsorgan 38 umschließt die Winkelstücke 36 so, dass sie gegen die Platten 18 gepresst werden. Die Arretierung kann durch irgendein Mittel erfolgen (Bördel- bzw. Falzschleife (boucle sertie), Festschweißen des Organs 38 auf den Winkelstücken usw.). Das Instellunghalten dieses Haltersystems 20" in der Längsrichtung des Neutronenabsorberelements 16 kann durch das Spannen des Umspannungsorgans 38 erfolgen, oder durch das Zusammenwirken von vorstehenden Teilen des Winkelstücks 36 mit Kerben in den Platten 18, wie dargestellt in der Fig. 3.
• Dank der verschiedenen oben beschriebenen Anordnungen können die Neutronenabsorberelemente 16 getrennt hergestellt und in die freien Räume zwischen den Rohren 10 des Lagergestells eingeführt werden, wenn der Zusammenbau dieser Rohre mit Hilfe der Lappen 12 oder jedem anderen äquivalenten Verbindungsmittel beendet ist. Dies reduziert die Herstellungszeit und -kosten des Gestells.
• Wenn die Neutronenabsorberelemente 16 in den freien Räumen zwischen den Rohren 10 angebracht sind, bilden die Haltersysteme 20, 20' oder 20" Abstandshalter, die zwischen den Außenoberflächen der Rohre 10 und den Außenoberflächen der Platten 18 Durchlässe bzw. Zwischenräume von kontrollierter Dicke herstellen. Wenn das Gestell im Einsatz ist, werden diese Zwischenräume mit Kühlwasser gefüllt. Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 4 kann die Dicke dieser Zwischenräume zwischen einigen Millimetern und mehreren Zentimetern enthalten sein. Die Ausführungsform der Fig. 5 ermöglicht, noch kleinere Dicken zu verwirklichen, was sich für die Lagerung abgebrannter Brennstäbe eignet.
• Um die Zirkulation des Kühlwassers in den zwischen den Rohren 10 und den Platten 18 gebildeten Zwischenräumen zu erleichtern, haben die steifen Rahmen 20 Öffnungen, die verschiedene Formen aufweisen können, wie beispielartig in der Fig. 2 oben und unten dargestellt. Der unten in der Fig. 2 dargestellte Rahmen 20 umfasst Öffnungen, gebildet durch runde Löcher 30, die den Rahmen über seinen gesamten Umfang durchqueren. Im Falle des in der Fig. 2 oben dargestellten Rahmens werden die Öffnungen durch Aussparungen 32 gebildet, die in den Innenrand jedes Rahmens eingearbeitet sind. Die in den Rahmen 20 vorgesehenen Öffnungen können - ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen - jede andere Form annehmen.
• Wie schon bemerkt wurde, umfasst jedes der Neutronenabsorberelemente 16 wenigstens zwei Haltersysteme 20, 20' oder 20", die entsprechend der Längsachse versetzt sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anzahl der Haltersysteme 20, 20' oder 20" gleich der Anzahl der Gitter, mit denen die Kernbrennelementbündel versehen sind, die in dem Gestell gelagert werden sollen. Im häufigsten Fall, wo jedes Bündel sieben Gitter umfasst, umfassen die Neutronenabsorberelemente 16 dann sieben Haltersysteme 20.
• Zudem werden die Haltersysteme 20 vorzugsweise in Höhen angebracht, die denen der in den Brennelementbündeln enthaltenen Gittern entsprechen, wenn diese Bündel in dem Gestell untergebracht sind. Diese Charakteristik ermöglicht, zu vermeiden, dass die Platten 18 aus Neutronenabsorbermaterial Spannungen ausgesetzt sind, wenn ein Bündel in den Hohlraum im Innern des Neutronenabsorberelements eingeführt wird.
• Wie dargestellt in der Fig. 1, ist die Höhe der Neutronenabsorberelemente 16 vorzugsweise kleiner als die der Rohre 10. Noch genauer ist die Höhe der Neutronenabsorberelemente 16 vorteilhafterweise begrenzt auf die Höhe des aktiven zentralen Teils der Brennelementbündel, die von dem Gestell aufgenommen werden. Das obere und untere Ende jedes der Neutronenelementbündel 16 befinden sich also jeweils unterhalb oder oberhalb der oberen und unteren Enden der Rohre 10. Diese Maßnahme ermöglicht eine Reduzierung der Kosten der Gestelle.
• Um die Neutronenabsorberbündel in der gewünschten Höhe zu halten, können Anschläge (nicht dargestellt) auf die Außenflächen der Rohre 10 geschweißt werden, bei ihrer Montage. Ein Sockel (nicht dargestellt) kann unten in jedem der freien Räume zwischen den Rohren 10 angeordnet werden.
• Unter diesen Bedingungen bringt man in jedem der freien Räume vorteilhafterweise einen Trichter 34 (Fig. 1 und 6) an, über dem in diesem Raum angebrachten Neutronenabsorberelement 16. Die Trichter 34 gewährleisten eine automatische Zentrierung und Führung der Brennelementbündel, wenn diese letzteren eingeführt werden in die Hohlräume innerhalb der Neutronenabsorberelemente 16. Jeder Trichter 34 kann z. B. aus nichtoxidierbarem Stahl sein und hat über den größten Teil seiner Höhe einen quadratischen Querschnitt, im Wesentlichen identisch mit dem Querschnitt der in den Neutronenabsorberelementen 16 ausgebildeten Hohlräume. Jedoch erweitert sich jeder Trichter 34 progressiv in seinem oberen Teil, dessen obere Ränder in 40 (Fig. 6) auf den Außenoberflächen der benachbarten Rohre 10 festgeschweißt sind. Diese Maßnahme ermöglicht, ein funktionelles Spiel herzustellen, das die Ausdehnung zwischen dem unteren Rand des Trichters 34 und den oberen Rändern der Platten 18 des Neutronenelements 16 ermöglicht. Zwischenstücke 42, vorher um das untere Ende des Trichters 34 herum festgeschweißt, gewährleisten die Zentrierung dieses Endes und des oberen Endes der Platten 18, zwischen den Rohren 10.
• Alternativ kann die Zentrierung des unteren Endes des Trichters 34 und des oberen Endes der Platten 18 durch Stufenzwischenstücke 42 sichergestellt werden (Fig. 7), die vorher auf den Rohren 10 festgeschweißt werden.
• Bei dem erfindungsgemäßen Lagergestell kann man feststellen, dass die Platten 18 der Neutronenabsorberelemente 16 eine Variante der geradlinigen vertikalen Ränder aufweisen können, d. h. nicht gezahnte. Die gegenseitige Arretierung der Platten 18 in der Längsrichtung jedes Neutronenabsorberelements 16 wird dann durch Haltersysteme 20 sichergestellt, die diese Platten umschließen. Zu diesem Zweck umfasst jedes Haltersystem dann vorteilhafterweise wenigstens vier vorstehende Teile 22, die von Kerben 24 aufgenommen werden, die in jeder der Platten 18 ausgebildet sind.
• Wie in der Fig. 8 schematisch dargestellt, kann die Arretierung der steifen Rahmen 20 in der Längsrichtung der Neutronenabsorberelemente 16 auch hergestellt werden, indem man die Rahmen 20 durch starre Verbindungseinrichtungen wie z. B. Zwischenstangen 44 miteinander verbindet. Dieses Zwischenstangen 44, ausgerichtet in der Längsrichtung der Neutronenabsorberelemente 16, sind an den steifen Rahmen befestigt, z. B. durch Schweißung. Anschläge (nicht dargestellt) können dann auf die Außenseiten der Rohre 10 geschweißt werden, bei ihrem Zusammenbau, um einen der steifen Rahmen 20 festzuhalten gegen Translation.
• Die Konzeption des erfindungsgemäßen Gestells ermöglicht, die Neutronenabsorberelemente vorher zusammenzubauen, vor ihrer Montage in den freien Räumen zwischen den Rohren 10 des Gestells. Jedes Neutronenabsorberelement bildet also eine kompakte Einheit, ohne jede Verbindung mit der Struktur aus nichtoxidierbarem Stahl, die den Rest des Gestells bildet. Daraus resultieren ein Zeitgewinn beim Montieren des Gestells, eine Verbesserung der Herstellungsqualität und eine Standardisierung der verschiedenen Elemente.
• Die beschriebene Anordnung ermöglicht auch eine Verringerung des Gewichts und der Kosten des Gestells aufgrund der Tatsache, dass nur jeder zweite Hohlraum durch ein Rohr aus nichtoxidierbarem Stahl gebildet wird.
• Wie schon angemerkt wurde, ist auch der Zusammenbau der Rohre 10 - insbesondere mit Hilfe der Lappen 12 - nicht schwierig.
• Die Konzeption des erfindungsgemäßen Lagergestells ermöglicht auch, jedes Risiko der Neutronenabsorbermaterialplatten, aus den Fugen zu geraten, zu vermeiden, unabhängig von den Montagetoleranzen der Rohre 10.
• Festzustellen ist außerdem, dass ein richtiges Anordnen der Haltersysteme 20 ermöglicht, das Ausüben von Spannungen auf die Neutronenabsorberplatten 18 zu vermeiden.
• Außerdem sei angemerkt, dass die starre Struktur, die die Neutronenabsorberelemente aufnimmt, anders realisiert werden kann. Die Neutronenabsorberelemente können in der starren Struktur in einer beliebigen Anordnung verteilt werden, indem sie einen Teil der freien Räume oder deren Gesamtheit einnehmen. Anzumerken ist, dass bei dem oben beispielartig beschriebenen Lagergestell die Rohre 10 innen mit Neutronenabsorberelementen ausgerüstet sein können, die mit Rahmen versehen sind oder nicht.

Claims (16)

1. Lagergestell für Kernreaktorbrennstabbündel, umfassend:

- eine freie Räume von im Wesentlichen quadratischem Querschnitt definierende, steife Struktur; und

- Neutronenabsorberelemente (16) von im Wesentlichen quadratischem Querschnitt, angeordnet in wenigstens einigen der freien Räume, wobei jedes Element durch plane Platten (18) aus Neutronenabsorbermaterial gebildet wird,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Neutronenabsorberelemente durch plane Platten gebildet werden, die durch wenigstens zwei Haltesysteme (20, 20', 20") eingeschlossen sind.

2. Lagergestell nach Anspruch 1, bei dem die Haltesysteme steife Rahmen (20) sind, die die planen Platten in wenigstens zwei verschiedenen Ebenen einschließen.

3. Lagergestell nach Anspruch 2, bei dem die steifen Rahmen (20) entsprechend einer Längsrichtung der Neutronenabsorberelemente (16) mittels in den planen Platten (18) vorgesehener Kerben (24) in diesen planen Platten (18) festgehalten werden.

4. Lagergestell nach Anspruch 3, bei dem jeder steife Rahmen (20) durch wenigstens zwei Elementarteile (26) gebildet wird, die durch Zusammenbaueinrichtungen (28) miteinander verbunden sind und vorstehende Teile (22) umfassen, die in die Kerben (24) eindringen.

5. Lagergestell nach Anspruch 3, bei dem jeder steife Rahmen (20') durch einen einzigen Block gebildet wird und mit den Kerben (24) durch Verriegelungsorgane (22') zusammenwirkt.

6. Lagergestell nach Anspruch 2, bei dem die steifen Rahmen (20) in einer Längsrichtung der Neutronenabsorberelemente (16) durch zwischen diesen Rahmen eingefügten Verbindungseinrichtungen (44) festgehalten werden.

7. Lagergestell nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem jeder steife Rahmen (20,20') Öffnungen (30,32) für die Zirkulation von Kühlwasser umfasst.

8. Lagergestell nach Anspruch 1, bei dem jedes Haltesystem (20") vier Winkelstücke (36) und einen Gurt (38) umfasst, der diese Winkelstücke umschlingt.

9. Lagergestell nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die zur Aufnahme in dem Lagergestell vorgesehenen Kernreaktorbrennstabbündel mehrere Gitter umfassen, wobei die Haltesysteme (20) sich im Wesentlichen in Höhe der Gitter der Elemente befinden, wenn diese letzteren von dem Gestell aufgenommen worden sind.

10. Lagergestell nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die zur Aufnahme in dem Lagergestell vorgesehenen Kernreaktorbrennstabbündel einen aktiven zentralen Teil von begrenzter Höhe umfassen, wobei die Neutronenabsorberelemente (16) sich nur in Höhe des aktiven zentralen Teils der Elemente befinden, wenn diese letzteren von dem Gestell aufgenommen worden sind.

11. Lagergestell nach Anspruch 10, bei dem in jedem der freien Räume über dem Neutronenabsorberelement ein Trichter (34) angeordnet ist.

12. Lagergestell nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem jedes Neutronenabsorberelement (16) vier plane Platten (18) umfasst, die komplementär ausgezackte Ränder aufweisen, die entsprechend einer Längsrichtung der Neutronenabsorberelemente zusammengefügt sind.

13. Lagergestell nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die steife Struktur Rohre (10) von im Wesentlichen quadratischem Querschnitt umfasst, die mittels Verbindungseinrichtungen (12) entsprechend einer Quincunxanordnung zusammengebaut sind.

14. Lagergestell nach Anspruch 13, bei dem die Verbindungseinrichtungen auf die Außenseite der Rohre (10) geschweißte Befestigungseisen (12) umfassen.

15. Lagergestell nach einem der Ansprüche 13 und 14, bei dem die am Rand des Gestells gebildeten freien Räume durch auf die Außenseiten der Rohre (10) geschweißte Bleche (14) verschlossen sind.

16. Lagergestelle nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem die Rohre (10) innen mit Neutronenabsorberelementen ausgerüstet sind, die Rahmen oder keine Rahmen umfassen.