DE2837580C2 - Gestell zum Zwischenlagern von Brennelement-Bündeln - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gestell zum Zwischenlagern von Brennelement-Bündeln in einem Wasserbassin, mit einer Bodenplatte und vertikal angeordneten Vierkant-Aufnahmerohren, die fußseitig mit einem nach innen gerichteten Flansch versehen sind und durch Verschrauben dieses Flansches an der Bodenplatte einseitig fest eingespannt sind, nach P 28 26 962, wobei die Bodenplatte aus mehreren, getrennten Teilbodenplatten besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Gestell dahingehend weiterzubilden, daß trotz der Unterteilung der Bodenplatte der Festigkeitsnachweis bei Einwirkungen durch Erdbeben ähnlich wie bei dem Hauptpatent überschaubar bleibt.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Ein besonderer Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß die Abmessungen der Teilbodenplatten nun so gewählt werden können, daß sie mitsamt den aufgeschraubten Vierkant-Aufnahmerohren auf Schiene oder Straße transportiert, durch die Schleuse in das Reaktorgebäude einer Kernreaktoranlage eingebracht und mit dem dort vorhandenen Hebezeug in das Bassin abgesenkt werden können. Die Montage der Aufnahmerohre auf die Teilbodenplatten kann also in der Werkstatt geschehen, so daß die Endmontage des Gestells im Bassin sehr rasch vor sich geht.

Aus der US-PS 40 29 968 ist ein Gestell bekannt, bei dem die Teilbodenplatten mittels Stiften, die im Bassinboden befestigt sind, gegen seitliche Verschiebung festgehalten sind. Die Aufnahmerohre sind mit der zugehörigen Teilbodenplatte und an ihrem oberen Ende mit einem Rahmen verschweißt, der über Vierkantstäbe an den Ecken der Teilbodenplatte mit dieser verbunden ist Außerdem sind im Wasserbassin ortsfeste, horizontale Träger vorgesehen, die etwa auf halber Höhe des Gestells dessen Teile seitlich siützen.Zu diesem Zwecke sind an den Schmalseiten des Gestells T-fönnige Führungsstücke angeschweißt, die in entsprechend geformte Aussparungen der Träger eingreifen. Anstelle dieser Führungen können auch Verschraubungen ίο zwischen den ortsfesten Trägern und dem Gestell vorgesehen sein, die jedoch nur eine indirekte höhenfeste Verbindung der Teilbodenplatten darstellen. Deswegen sowie wegen der andersartigen Verbindung der Aufnahmerohre innerhalb des Gestells kann das bekannte Gestell keine Anregung für die Erfindung vermitteln.

Die Anordnung r.ach Anspruch 2 gestattet, die Abstände zwischen den Vierkant-Aufnahmerohren beliebig klein zu wählen und auf Gassen längs den einzelnen Teilbodenplatten zu verzichten.

Die Führungsmittel nach Anspruch 3 erlauben ein einfaches und sicheres Zusammenschrauben der Bodenplatten.

Die zylindrischen Büchsen nach Anspruch 4 bilden eine einwandfreie Montageführung für die Schrauben und lassen sich einfach mit zwei Schrauben befestigen. Die Paßstücke nach Anspruch 5 lassen sich leicht an die herstdlungsbedingten Unterschiede der Abmessungen d^r Vierkant-Aufnahmerohre anpassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung einen Vertikalschnitt durch ein Wasserbassin mit einem aus mehreren Reihen von Gestellelementen bestehenden Gestell,
F i g. 2 eine fragmentarische Seitenansicht, zum Teil im Schnitt entlang der Ebene H-II in Fig.3, eines Gestellelementes,

Fig.3 in einem oberen Abschnitt einen Grundriß, in einem mittleren Abschnitt einen Horizontalschnitt nach der Ebene III-III und in einem unteren Abschnitt einen Horizontalschnitt nach der Ebene ΙΙΓ-ΙΙΓ in Fig.2 und Fig.4 in vergrößertem Maßstab einen Horizontalschnitt nach der Ebene IV-IV in F i g. 2.

Gemäß Fig. 1 besteht das Wasserbassin 1 aus Betonwänden 2 und einem Betonboden 3, das mit einem Futter 4 aus nichtrostendem Stahl ausgekleidet ist. Im Bassin 1 ruhen auf Fußschrauben 5 mehrere Reihen von je fünf Gestellelementen 6. Im Grundriß ist der Umfang jedes Elementes 6 durch den Umriß einer Teilbodenplatte 7 definiert Die Teilbodenplatten 7 sind an den Stellen 8 miteinander verschraubt und jede trägt mit kleinem seitlichem Abstand, zwanzig Vierkant-Aufnahmerohre 10.

Es ist zu bemerken, daß die Vierkant-Aufnahmerohre 10 in F i g. 1 erheblich verkürzt dargestellt sind.

Wie aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich, besteht jede Teilbodenplatte 7 aus einer horizontalen Platte 12, zwei äußeren, vertikalen, sich an den Längsseiten der Platte 12 erstreckenden Längsrippen 13, zwei äußeren, vertikalen Querrippen 15, zwei zu den Längsrippen 13 parallelen, inneren Längsrippen 14 und vier zu den Querrippen 15 parallelen, inneren Querrippen 16, die Über die Länge der Platte 12 gleichmäßig verteilt sind. Die Platte 12 ist in 5 · 4 = 20 quadratische Felder 20 eingeteilt, denen je ein Vierkant-Aufnahmerohr 10 zugeordnet ist. Zu jedem Feld 20 gehört eine zentrale Bohrung 21 und vier periphere Bohrungen 22, die in der Platte 12 vorgesehen sind. An den vier Ecken der

Teilbodenplatte 7 und in der Mitte der Längsseiten ist an den Unterkanten der Rippen 13 bis 16 je eine rechteckige Platte 25 angeschweißt Diese sechs Platten 25 weisen je ein zentrales Gewindeloch 26 und vier auf die im jeweils darüber befindlichen Feld 20 vorgesehenen Bohrungen 22 der Platte 1? ausgerichtete Durchgangslöcher 27 auf.

In den Gewindelöchern 26 der Platten 25 sitzt je eine Fußschraube 5, die einen tellerartigen Kopf 53 und einen Sechskant 54 aufweist. Auf der Außenseite der beiden äußeren Längsrippen 13 sind auf tier Höhe einer oberen Horizontalebene 30 je zwei Augen 31 angeschweißt In gleicher Weise, jedoch auf der Höhe einer unteren Horizontalebene 34 sind je zwei Augen 35 auf der Außenseite der beiden äußeren Querrippen 15 angebracht. Auf einer der beiden Längsrippen 13 und auf einer der beiden Querrippen 15 sind die Augen 31 bzw. 35 sowie diese Rippen selbst je mit einer zentralen Durchgangsbohrung 38 versehen, wogegen die vier übrigen Augen 31 und 35 sowie die beid~n mit ihnen verschweißten Rippen je eine zentrale Gewindebohrung 39 aufweisen. Zwischen den jeweils sich gegenüberstehenden Durchgangsbohrungen 38 und Gewindebohrungen 39 sind die inneren Längsrippen 14 und die inneren Querrippen 16 koaxial zu den betreffenden Bohrungen 38 und 39 mit Durchgangsbohrungen 40 versehen, deren Durchmesser dem Kerndurchmesser der Gewindebohrungen 39 entspricht.

Auf der Innenseite der mit den Durchgangsbohrungen 38 versehenen, äußeren Längsrippe 13 und Querrippe 15 sind koaxial zu den Bohrungen 38 je eine Büchse 42 angeordnet, die einen nach innen gerichteten Kragen 43 und zwei nach außen gerichtete Befestigungslappen 44 aufweist (Fig.4). Die Befestigungslappen 44 weisen je eine Gewindebohrung auf, in die eine Befestigungsschraube 45 eingreift, die das Auge 31 bzw. 33 durchdringt und deren Kopf darin versenkt angeordnet ist. In den Büchsen 42 wird je eine Imbusschraube 48 horizontal geführt, die mit einer zylindrischen Pa3fläche 49 nahe dem Schraubenkopf versehen ist.

Auf jeder Teilbodenplatte 7 erheben sich zwanzig Vierkant-Aufnahmerohre 10, von denen jedes auf ein Feld 20 ausgerichtet ist. Jedes Rohr 10 besteht aus einem äußeren Vierkantrohr 60, einem inneren Futterrohr 61 und einer dazwischen dicht eingeschlossenen Einlage 62 aus einer Bor-Aluminium-Legierung (Fig.2). Zur Befestigung der Aufnahmerohre 10 sind am Fußende je vier dreieckige, nach innen ragende Flanschsegmente 65 angeschweißt, die je eine auf die Bohrungen 22 der Platte 12 ausgerichtete Gewindebohrung zur Aufnahme von Imbus-Schrauben 66 aufweisen.

Am oberen Ende der Vierkant-Aufnahmerohre 10 ist außen an jeder der vier Seiten des Rohres ein Paßstück 70 angeschweißt. Diese Paßstücke 70 weisen, in angeschweißtem Zustand betrachtet, eine äußere Paßfläche 71, eine obere, innere Anschrägung 72 und eine untere, innere Anschrägung 73 auf. Die Dicke b der Paßstücke 70 ist so gewählt, daß die Paßflächen 71 benachbarter Vierkant-Aufnahmerohre »0 mit nur geringem Spiel einander gegenüberstehen. Über die drei bzw. vier Spiele eines Gestellelements summiert, darf sich ein Maximalspiel der Größenordnung 1 mm ergeben.

Die oberen Anschrägungen 72 dienen zur Zentrierung der Brennelement-Bündel beim Absenken in das Vierkant-Aufnahmerohr 10. Die unteren Anschrägungen 73 verhindern ein Einhaken der Brennelement-Bündel beim Ausfahren der Bündel aus den Vierkant-Aufnahmerohren.

Zusammenbau und Montage des Lagergestells geschieht wie folgt:

Die geschweißten und thermisch behandelten Teübodenplatten 7 werden wenn nötig nachgerichtet und gegebenenfalls an ihrer Oberfläche spanabhebend planbearbeitet Sodann werden die Durchgangsbohrungen 38 und die Gewindelöcher 39 angebracht und die Augen 31,35 plangefräst

An den Vierkant-Aufnahnierohren 10 werden außen die Paßstücke 70 angeschweißt nachdem diese aufgrund des gewünschten, geringen Spiels auf die richtige Dicke bearbeitet oder entsprechend dieser Dicke ausgewählt worden sind. Dann werden die Vierkant-Aufnahmerohre 10 an der Teilbodenplatte 7 angeschraubt Die Bohrungen 27 in den Platten 25 dienen dabei dem Durchführen und Anschrauben der Imbusschrauben 66. Anschließend werden die vier Büchsen 42, die je eine Imbusschraube 48 enthalten, mit den Schrauben 45 auf der Innenseite der Längsrippe 13 bzw. der Querrippe 15 befestigt so daß die horizontale Achse jeder Schraube 48 mit der zugehörigen Durchgangsbohrung 38 fluchtet. Dann werden die sechs Fußschrauben 5 in die Gewindelöcher 26 der Platten 25 eingedreht. Nun wird das Bündel der zwanzig Vierkant-Aufnahmerohre 10 durch Seile oder über vier rechtwinklig abgebogene, an den Enden miteinander verschraubte Flacheisenstücke zusammengeschnürt. Damit ist eines der Gestelielemenie 6 für den Schienen- und Straßentransport vorbereitet. Es kann in diesem Zustand in das Reaktorgebäude eingeschleust werden. Dort wird es aufgerichtet, die Verschnürung wird entfernt, und das Gestellelement 6 wird mit den vorhandenen Hebemitteln in das noch nicht mit Wasser gefüllte Bassin 1 abgesenkt. Jedes der neu eintreffenden Gestellelemente 6 wird an seinen Platz geschoben und durch Einstellen der Fußschrauben 5 nivelliert. Sodann wird jedes neu dazugekommene Element 6 mittels der Imbusschrauben 48 an die Nachbarelemente angeschraubt. Zu diesem Zweck wird jeweils eine an beiden Enden mit einem Sechskant versehene Stange durch das in der gegenüberliegenden Rippe derselben Teilbodenplatte befindliche Gewindeloch 39 und die in den dazwischenliegenden Rippen befindlichen Durchgangslöcher 40 in den Innensechskant der Schraube 48 eingeführt Um den Raum des Bassins 1 möglichst gut auszunützen, läßt man diese Stangen bei den letzten Reihen der Gestellelemente im betreffenden Element zurück.

Die Gestellelemente 6 weisen so große Gesamthöhe und einen so kleinen Fußabstand auf, daß sie — einzeln und frei aufgestellt — beim Eintreten eines Auslegungserdbebens umkippen wurden. Mathematisch ausgedrückt heißt dies, daß

2H

>tgp

ist, wobei gemäß F i g. 1 H den Absland des Schwerpunktes S eines Gestellelementes 6 übe- dem Futter 4 am Boden 3 des Beckens, A den äußeren Abstand zweier Fußschrauben 5 — in Längsrichtung des Gestellelementes gesehen — und ρ den Reibungswinke] bedeuten. Durch die einfache, im Prinzip gelenkartige Verbindung der Bodenplatten, werden die Kippmomente jeweils benachbarter Gestellelemente durch Vertikalkräfte aufgenommen und die äußersten Gestellelemente stützen sich an den oberen Enden der Vierkant-Aufnah-

merohre gegenseitig ab. Das Konzept kommt daher ohne eigentliche starre Verbindung zwischen den einzelnen Teilbodenplatten aus.

Das Konzept schließt allerdings nicht aus, daß die Gestellelemente im Becken wandern, wenn die Erdbebenbeschleunigungen, als Vielfaches der Beschleunigung des freien Falls ^ausgedrückt, größer sind als der mittlere Tangens des Reibungswinkels q. Eine solche Wanderbewegung ist aber in den meisten Fällen unbedeutend. Sie kann durch nicht dargestellte Pufferelemente im Bereich des Beckenumfangs aufgefangen werden. Als Pufferelemente können z. B. in den Spalt

zwischen den Teilbodenplatten 7 und der Beckenwand 2 eingelegte Rohre dienen.

Statt durch die Verbindung mittels der Schrauben 48 könnten die Teilbodenplatten 7 auch durch horizontale Nuten und darin eingreifende Federn oder durch Gelenke mit horizontaler Achse miteinander verbunden sein. Wichtig ist vor allem, daß die Verbindung Vertikalkräfte von der einen Teilbodenplatte auf die benachbarte Teilbodenplatte übertragen kann. Sind die Reibungszahlen der Fußschrauben 5 auf dem Beckenboden 3 stark unterschiedlich, so müssen die Verbindungen auch horizontale Zugkräfte aufnehmen können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

V⁵^⁵S- *

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Gestell zum Zwischenlagern von Brennelement-Bündeln in einem Wasserbassin, mit einer Bodenplatte und vertikal angeordneten Vierkani-Aufnahmerohren, die fußseitig mit einem nach innen gerichteten Flansch versehen sind und durch Verschrauben dieses Flansches an der Bodenplatte einseitig fest eingespannt sind, nach P 28 26 962, wobei die Bodenplatte aus mehreren, getrennten Teilbodenplatten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils benachbarte Teilbodenplatten (7) höhenfest miteinander verbunden sind und daß sich die oberen Enden der auf randständigen Teilbodenplatten (7) eingespannten Aufnahmerohre (10) bei Kippbewegung an den oberen Enden der Aufnahmeröhre benachbarter Teilbodenplatten abstützen.

2. Gestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum gegenseitigen Verbinden der Teilbodenplatten (7) Schrauben (48) mit horizontaler Achse vorgesehen sind.

3. Gestell nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (42) zum Führen der Schrauben (48) in noch nicht montiertem Zustand vorgesehen sind.

4. Gestell nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Führen der Schrauben (48) zylindrische Buchsen (42) vorgesehen sind.

5. Gestell nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung der oberen Enden der Aufnahmerohre (10) über Paßstücke (70) erfolgt.