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DE4041350A1 - Brennelement oder steuerelement mit einer loesbaren verriegelung zwischen kasten und oberen oder unteren endteil des elementes - Google Patents

Brennelement oder steuerelement mit einer loesbaren verriegelung zwischen kasten und oberen oder unteren endteil des elementes

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Publication number
DE4041350A1
DE4041350A1 DE4041350A DE4041350A DE4041350A1 DE 4041350 A1 DE4041350 A1 DE 4041350A1 DE 4041350 A DE4041350 A DE 4041350A DE 4041350 A DE4041350 A DE 4041350A DE 4041350 A1 DE4041350 A1 DE 4041350A1
Authority
DE
Germany
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box
casing
end part
element according
relative position
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE4041350A
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Dipl Ing Rau
Walter Dipl Ing Sauermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Priority to EP91906184A priority patent/EP0560764B1/de
Priority to UA93002427A priority patent/UA27726C2/uk
Priority to DE59108476T priority patent/DE59108476D1/de
Priority to RU93004924/28A priority patent/RU2140673C1/ru
Priority to ES91906184T priority patent/ES2095937T3/es
Priority to PCT/DE1991/000230 priority patent/WO1992010839A1/de
Priority to SK3694-91A priority patent/SK278887B6/sk
Priority to CS913694A priority patent/CZ281993B6/cs
Publication of DE4041350A1 publication Critical patent/DE4041350A1/de
Priority to US08/072,586 priority patent/US5390222A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennelement oder Steuerelement für einen Kernrekator mit einem langgestreckten Kasten, dessen Innenraum einen polygonalen Querschnitt aufweist und von Sei­ tenwänden begrenzt ist, die zu einer Längsachse parallel ver­ laufen. Der Kasten ist mindestens an einem Ende, z. B. am obe­ ren Ende, offen. Ein Bündel zur Achse paralleler Stäbe oder ein langgestreckter Absorberkörper ist in den Innenraum eingesetzt. Zum Montieren des Elementes wird ein Endteil von außen axial in den Kasten eingeführt, dessen parallel zur Achse verlaufende Seitenflächen dem polygonalen Querschnitt des Kastenraumes angepaßt sind.
Die Stabbündel von Reaktoren, bei denen das Betriebsmedium eine hohe Differenz zwischen Einlauftemperatur und Austritts­ temperatur aufweist, erfordern Strukturen zur Führung der Be­ triebsmittelströmung. Derartige Reaktoren sind z. B. Brutreak­ toren oder manche gasgekühlte Reaktoren, und auch Siedewas­ serreaktoren und manche Druckwasserreaktoren sowjetischer Konstruktion weisen solche Strukturen zum Kanalisieren der Strömung auf.
Derartige Strömungskanäle können fester Bestandteil der Reak­ tor-Einbauten sein, die nicht demontierbar oder auswechselbar sind. Sind sie dagegen mit dem Stabbündel fest oder lösbar verbunden, so werden sie allgemein als "Brennelement-Kasten" bezeichnet. Sie verbinden eine untere und obere Tragstruktur für die Brennelemente ("Brennelementkopf" und "Brennelementfuß"). Dabei kann es erforderlich sein, durch konstruktive Maßnahmen aus Kasten, Kopf und Fuß eines Brennelementes ein Skelett zum Tragen der Brennstäbe bilden. Häufig stehen aber im Reaktorkern die Brennelemente so dicht beieinander, daß deren Verband keine Spalten enthält, die für Montageelemente und Werkzeuge zum Mon­ tieren oder Demontieren des Brennelementes zur Verfügung stünden.
Bestehen der Brennelementkasten und das Brennelement-Oberteil aus artgleichen Werkstoffen, so werden diese Teile manchmal miteinander verschweißt. Eine formschlüssige Verbindung mit­ tels senkrecht zur Brennelement-Achse eingreifender Stifte oder Schrauben erfordert besondere Vorkehrungen, um diese Kleinteile gegen ein Verlieren zu sichern. Derartige Verbin­ dungen müssen ferner auch erheblichen Kräften standhalten können, so daß eine sichere Verbindung mehr als ein derarti­ ges Verriegelungselement erfordert. Dadurch wird aber die Fertigung kompliziert und teuer.
Radial eingreifende Schrauben und Stifte und insbesondere Schweißnähte erschweren ferner den Zugang zu den Brennstäben, der unter Umständen nur durch einen zerstörenden Eingriff möglich wird. Daher sind bisher Inspektionen und Reparaturen an derartigen Brennstäben praktisch undurchführbar oder sind jedenfalls nicht vorgenommen worden. Hierzu wird z. B. auf den Artikel "Fuel element design for the 300 MW(e)GCFR", von A. R. Veca et al., Nucl. Eng. and Design, Vol. 40(1977) No. 1, Jan. 1977, verwiesen.
Manche Reaktoren, vor allem sowjetischer Bauart, werden durch Absorberelemente gesteuert, die die gleichen Außenabmessungen wie die Brennelemente aufweisen und ebenfalls einen langge­ streckten, oben und unten mit Endstücken verschlossenen Kasten besitzen, in dem ein langgestreckter Absorberkörper angeord­ net ist. Einige solcher Absorberelemente sind zur Steuerung des Reaktors an der Stelle von Brennelementen vorgesehen und werden axial in die heiße Zone des Reaktors ein- und ausgefah­ ren. Sie können dabei über eine Steckverbindung axial an ein Brennelement angesetzt und über eine zentrale Steuerstange in der Mitte der Kästen miteinander verbunden sein, so daß ein Gebilde doppelter Länge entsteht, das als Ganzes in der heißen Zone axial verfahren wird.
Sollen bei derartigen Steuerelementen die Absorberkörper aus­ gewechselt oder Kasten, Endstücke und andere Bauelemente wie­ derverwendet werden, so ist ebenfalls ein einfacher Zugang zum Kasteninneren erforderlich, bei dem mindestens ein Endstück von dem Kasten gelöst wird. Dies ist bisher nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst wenig Aufwand eine lösbare Verbindung zu schaffen, die die erwähnten Nachteile vermeidet.
Die Erfindung wird durch eine Art "Bajonett-Verschluß" für ein Element der eingangs genannten Art gelöst, bei der das Endteil seitliche Nasen trägt, in axialer Richtung in den Ka­ steninnenraum eingeschoben und anschließend insgesamt um die Längsachse gedreht wird, bis die Nasen in ein entsprechen­ des, nutenförmiges Profil, das in die Innenseiten der Kasten­ seitenwände eingearbeitet ist, eingreifen und eine form­ schlüssige Verbindung darstellen.
Demnach weist das erfindungsgemäße Element für einen Kernreak­ tor also einen langgestreckten Kasten auf, dessen Innen­ raum einen polygonalen Querschnitt aufweist und von Seiten­ wänden begrenzt wird, die zu einer Längsachse parallel ver­ laufen. Vorzugsweise ist der Kasten oben offen, und die Ober­ kanten der Seitenflächen bilden einen die Kastenöffnung umge­ benden Kastenrand, es kann aber auch alternativ oder zusätz­ lich das untere Kastenende eine derartige Kastenöffnung tragen. In einem vorgegebenen Abstand vom Kastenrand verläuft ein nu­ tenförmiges Profil, das in die Innenseiten der Seitenwände ein­ gearbeitet ist. Im Innenraum des Kastens befindet sich ein Bündel zur Brennelement Achse paralleler Stäbe oder ein lang­ gestreckter Absorberkörper. Das Brennelement enthält ferner ein Endteil mit parallel zu der Achse verlaufenden Seitenflächen, die dem polygonalen Querschnitt des Kastenraumes so angepaßt sind, daß dieses Endteil in einer ersten Relativlage zum Kasten bei der Montage von außen axial in den Kasten einsetzbar und bei der Demontage nach außen axial verschiebbar ist. In dieser ersten Relativlage stehen die Seitenflächen des Endteils prak­ tisch unmittelbar den Seitenwänden des Kastens gegenüber, wäh­ rend die zwischen den Seitenflächen des Endteils liegenden Ecken abgerundet sind. Diese abgerundeten Ecken sind in axialer Rich­ tung so geformt, daß sie Nasen bilden, die in das nutenförmige Profil eingreifen und formschlüssig mit den Kastenwänden ver­ bunden sind, sobald das Endteil um die Längsachse in eine zweite Relativlage gedreht ist, die der Normallage beim Reaktorbetrieb entspricht.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet.
Anhand von mehreren Figuren und Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Dabei wird von dem häufigen Fall ausgegangen, daß der Kasten oben offen ist und das Oberteil des Elementes das Endteil bildet, das mit dem Kasten durch die er­ findungsgemäße Bajonett-Verbindung lösbar verbunden ist. In diesem Fall ist vorzugsweise auch das Unterende des Kastens offen und dort ist eine entsprechende Bodenplatte lösbar ein­ gesetzt. Es kann aber auch das untere Endteil des Brennelemen­ tes mit dem Bajonettverschluß versehen sein. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch die Hälfte von Oberteil und Kasten in der ersten Relativlage,
Fig. 2 den gleichen Querschnitt in der zweiten Relativlage, jeweils bei einem Element in Form eines regelmäßigen Sechsecks,
Fig. 3 und Fig. 4 entsprechende Querschnitte bei einem Element mit quadratischem Querschnitt,
Fig. 5, 6, 7 und 8 den Längsschnitt durch verschiedene Formen der nasen- und nutenförmigen Profile,
Fig. 9 und Fig. 10 entsprechende Längsschnitte für eine Bajonettverbindung mit mehreren übereinander liegenden Auf­ nahmekanälen für mehrere übereinander angeordnete Nasen,
Fig. 11 und Fig. 12 jeweils einen Längsschnitt im oberen Be­ reich eines halben Brennelementkastens und seiner weiteren Bestandteile,
Fig. 13 und Fig. 14 das Unterteil eines Steuerelementes im Längsschnitt und Querschnitt,
Fig. 15 einen Längsschnitt durch das obere Endteil eines Steuerelementes nach der Erfindung,
Fig. 16 und Fig. 17 eine Aufsicht von oben und einen Quer­ schnitt durch das obere Endteil des Steuerelementes nach Fig. 15.
Die vieleckigen Kästen besitzen im allgemeinen ein regelmä­ ßiges Polygon als Querschnitt, wie in Fig. 1 am Fall eines regelmäßigen Sechseckes dargestellt ist. Die Seitenwände, die z. B. mit 1 und 2 gekennzeichnet sind, tragen ein nuten­ förmiges Profil, das in einer zur Brennelement-Achse 3 prak­ tisch senkrechten Ebene verläuft. Dieses nutenförmige Profil ist z. B. dadurch erzeugt, daß der Kasten eingespannt und eine Nut mittels eines Drehmeisels in die Innenwand des Kastens eingearbeitet wird. Wird dieser Drehmeisel oder ein anderes Werkzeug auf einer Schraubenlinie bewegt, so können auch Nu­ ten in Form eines ein- oder mehrgängigen Gewindes entstehen, die mit einem vorgegebenen Neigungswinkel zur Brennelement­ achse schraubenförmig um die Brennelement-Achse verlaufen.
Mit A ist dabei eine als Bezugsachse dienende Diagonale zwi­ schen zwei gegenüberliegenden Ecken des regelmäßigen n-Eckes bezeichnet. Das nutenförmige Profil bildet dann Aufnahmeka­ näle 4, 5, die nur in Nähe der axialen Mittellinie der Sei­ tenflächen in den Seitenwänden des Kastens verlaufen. Das Oberteil 6 des Brennelementes weist in der in Fig. 1 gezeig­ ten Schnittebene einen Wulst auf, der z. B. ringförmig gefer­ tigt sein kann, in den aber Seitenflächen 7, 8 eingeschliffen sind, die den die Aufnahmekanäle 4, 5 tragenden Seitenwänden des Kastens gegenüberstehen. Die axiale Mittellinie einer Seitenfläche ist also durch den Schnittpunkt einer Achse B mit der Seitenfläche 8 gegeben, die eine dem Oberteil zuge­ ordnete Bezugsachse darstellt.
Dadurch entsteht ebenfalls ein Querschnitt in Form eines regelmäßigen n-Eckes, dessen zwischen zwei Seitenflächen liegenden Ecken 9, 10 aber abgerundet sind und Nasen bilden. In axialer Richtung sind die Nasen derart an das Profil der Aufnahmekanäle 4, 5 angepaßt, daß durch eine Drehung des n-eckigen Oberteils um 360°/2n, also den Winkel 30° zwischen den Achsen A und B, diese Nasen 9, 10 in die entsprechenden Aufnahmekanäle eingedreht werden und dort eine formschlüs­ sige Verbindung zwischen den Kastenwänden 1, 2 und dem Oberteil 6 bilden.
Fig. 1 zeigt das Oberteil in der durch den Winkel zwischen den Achsen A und B gegebenen ersten Relativlage, bei der das Oberteil zum Montieren axial von oben in den Kasten eingesetzt bzw. zum Demontieren nach oben herausgenommen werden kann. Fig. 2 zeigt das gleiche Brennelement in der für den Dauerbetrieb des Reaktors vorgesehenen Position, bei der durch die erwähnte Drehung die Achsen A und B zur Dec­ kung gebracht sind.
Mit der unterbrochenen Linie 11 ist dabei die Außenkontur des größten Kastens dargestellt, der aufgrund der erlaubten Toleranzen noch zulässig ist. Daher wird vorteilhaft die Ein­ stichtiefe des erwähnten Drehmeisels, die den größten Öff­ nungsquerschnitt der von den nutenförmigen Profil gebildeten Aufnahmekanäle festlegt, so gewählt, daß er so groß oder nur geringfügig größer ist als der Kreis, der dem durch die Linie 11 dargestellten Polygon einbeschrieben ist. Dieser Kreis legt dann auch praktisch den maximalen seitlichen Vorsprung des Wulstes gegenüber der Brennelement-Achse 3 fest.
Dadurch entstehen Aufnahmekanäle in jeder Seitenwand des Kastens, die nicht nur die Zwischenräume zwischen den Ecken der Seitenwände 1 und 2 und dem Oberteil 6 miteinander ver­ binden, sondern auch in Form von bogenförmigen Teilkanälen von diesen Zwischenräumen zu den Außenseiten der Seitenwände führen.
Fig. 3 zeigt am Beispiel eines rechteckigen Kastens 1 mit den entsprechenden Aufnahmekanälen 4, wie nun das Oberteil 6 mit den Seitenflächen 7 und den als Nasen dienenden abgerun­ deten Ecken 9 gestaltet ist, damit das Oberteil in der Mon­ tageposition axial im Kasten beweglich ist. Diese Montagepo­ sition ist durch die erste Relativlage gegeben, bei der die als Bezugsachse des Kastens dienende Diagonale A und die entsprechende Bezugsachse B des Oberteils, die von der Brenn­ element-Achse 3 zur Mitte der Seitenfläche 7 führt, einen Winkel von 360°/2n = 45° einschließt.
Durch Drehung um diese 45° wird das Bauteil in die in Fig. 4 gezeigte Position gedreht, bei der die Nasen 9 formschlüssig in die Aufnahmekanäle 4 eingreifen.
Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch das Oberteil 6 und den Kasten 1, bei dem das axiale Profil der Aufnahmekanäle 4 deutlich wird. Dieses axiale Profil kann entsprechend Fig. 6 quadratisch sein. Eine besonders kippsichere formschlüssige Verbindung ergibt sich aber, wenn die Nasen im axialen Längs­ schnitt einen zur Brennelement-Achse geneigten oberen (Fig. 7) oder unteren Rand aufweisen. Bevorzugt ist die Form eines Schwalbenschwanzes (Fig. 8) mit geneigtem oberen und unteren Rand.
Wie Fig. 9 zeigt, können in jeder Seitenwand mehrere Aufnahme­ kanäle 12, 13, 14 für entsprechende, übereinander liegende Nasen 15, 16 und 17 vorgesehen sein. Eine besonders stabile Verbindung ergibt sich, wenn der erwähnte Wulst des Oberteils, in den die Seitenflächen eingearbeitet sind, tonnenförmig ge­ wölbt ist und die Nasen durch entsprechende Kerbung dieses Wulstes gebildet werden. Die Einhüllende dieser Nasen ist dann eine kugelförmige oder tonnenförmige Fläche, wie Fig. 10 darstellt.
Fig. 11 zeigt die Außenansicht einer Seitenwand 20 des Kastens, über die ein Endstück 21 des Oberteiles herausragt. In der Seitenwand 20 sind nach außen führende Fenster 22 zu erkennen, die durch das nutenförmige Profil an der Innenseite der Seitenwände entstehen. Öffnungen 23 erlauben, im Notfall für eine Kühlung der Stäbe im Kasteninneren auch das Betriebs­ medium zu benutzen, das sich sonst im Zwischenraum zwischen den Brennelementen befindet.
Das obere Endstück 21 weist zunächst Außenflächen auf, die mit der Kastenwand 20 fluchten, geht aber dann in einen ring­ förmigen Kragen über, dessen oberer Rand ein entsprechendes Profil zum Handhaben und Positionieren des Brennelementes aufweist.
Fig. 12 zeigt eine entsprechende Innenansicht des Brennelemen­ tes im Betriebszustand. Dabei sind die oberen Endkappen von nebeneinander und hintereinander angeordneten, zueinander parallelen Stäben gezeigt, die mit radioaktiven Material ge­ füllt sind. Außerdem ist ein weiterer, als Führungsrohr oder Instrumentierungsrohr ausgebildeter Stab 31 erkennbar. Diese Stäbe und Endkappen sind in einem Stabhaltegitter 32 ge­ führt oder auf ähnliche Weise an einem derartigen Halte­ element befestigt, das Durchtrittsöffnungen 33 für das Be­ triebsmedium enthält.
Das Oberteil hat die Form einer Hülse 35 und weist an seiner Innenfläche Vorsprünge 36 auf, an denen Greif- und Drehwerk­ zeuge angreifen können, um das Oberteil in der ersten Relativ­ lage (Montageposition) von oben in den Kasten 34 einzusetzen und dann in die zweite Relativlage (Betriebsposition) zu drehen.
Um diese Betriebsposition gegen ein Verdrehen zu sichern, ist an der Unterseite des Oberteils mindestens eine in axialer Richtung nach oben weisende Ausnehmung 40 vorgesehen. In die­ ser Ausnehmung kann ein Stift 42 bzw. 43 oder ein ähnliches Verriegelungselement, das gegenüber dem Oberteil federnd unter dem Oberteil gelagert ist, eingreifen, sobald das Oberteil in die Betriebsstellung gebracht ist. Dieses Verriegelungselement ist, wie Fig. 12 zeigt, an der Oberseite des Halteelementes 32 befestigt, das durch Druckfedern 41 gegen die Unterseite des Oberteiles 35 gedrückt wird.
Zur Montage des Brennelementes werden z. B. zunächst die Stäbe eingeführt, dann wird das Halteelement 32 aufgesetzt und ge­ gen die Druckfedern nach unten gedrückt. Dabei werden die unteren Kappen der Stäbe 30, 31, die auf einem unteren Halte­ gitter oder einer ähnlichen Fußplatte des Brennelementes auf­ stehen, gegen die Fußplatte gepreßt und die Federn 41 noch weiter zusammengedrückt, um das Einsetzen und Eindrehen des Oberteils zu ermöglichen. Bei Entlastung der Federn rastet in der Betriebsposition der Stift 42 in die Ausnehmung 40 ein und eine drehgesicherte, stabile Verbindung zwischen dem Kasten 20 und dem Oberteil ist hergestellt.
Zur Demontage wird zunächst das Halteelement 32 wieder nach unten gedrückt und der Stift 42 gibt die Ausnehmung 40 frei. Dadurch kann das Oberteil 35 herausgedreht und abgenommen werden. Dadurch wird das Halteelement mit den darunter lie­ genden Brennstäben zugänglich und das ganze Bündel kann aus dem Kasten gezogen werden oder es können auch einzelne Brennstäbe ausgewechselt werden.
Die Fig. 13 zeigt links den unteren Teil einer Seitenwand 50, die zu dem Kasten 51 eines Steuerelementes gehört, dessen Längsschnitt die rechte Hälfte der Fig. 13 zeigt und der eben­ falls ein regelmäßiges Hexagon als Querschnitt besitzt.
Das Unterende einer Innenhülse 52, die sich durch das ganze Element erstreckt, läuft konisch in einen Zuflußstutzen 53 mit Durchtrittsöffnungen 54 aus. Dieser Zuflußstutzen kann ebenfalls lösbar mit dem Kasten 51 verbunden sein, vorteilhaft durch einen erfindungsgemäßen Bajonettverschluß. Im vorliegen­ den Fall sitzt der Kasten 51 auf Vorsprüngen des unteren End­ teils 55 auf und kann dort verschweißt sein.
Der Raum zwischen Innenhülse 52 und Kasten 51 trägt den Ab­ sorberkörper, der hier aus hexagonalen Ringen 56, 57 aus Bor­ stahl besteht. Fig. 14 zeigt einen entsprechenden Querschnitt in der Ebene XIV-XIV.
Das Absorberelement kann mit einem Kragen 58 seines unteren Endteils 55 auf das obere Endteil eines Brennelementes gesteckt werden. Der Konus 53 kann dabei zur Führung einer Steuerstange (nicht dargestellt) dienen, die von einer Manschette 60 (Fig. 15) im oberen Endteil des Steuerelementes durch die Innenhülse 52 des Absorberelementes, das obere Endteil des daran angesetzten Brennelementes und dessen Führungsrohr 31 (Fig. 12) hindurch bis zu der Bodenplatte am unteren Ende des Brennelementes reicht.
Das obere Ende der Seitenwand 50 ist im linken Teil der Fig. 15 erkennbar, deren rechter Teil einen Längsschnitt durch das obere Ende des Steuerelementes zeigt. Dabei sind die unterein­ anderliegenden Teilkanäle 65 zu erkennen, die als Profil in die Innenfläche der Seitenwand 51 des Kastens eingearbeitet sind, wobei in der Mitte der Seitenwände nach außen führende Fenster 61 entstehen. In diese Kanäle greifen Nasen 62 an den Ecken eines oberen Endteiles 63 des Steuerelementes formschlüs­ sig ein, sobald das Endteil in seine für den Reaktorbetrieb vorgesehene Position gedreht ist, wie dies anhand der Fig. 1 und 2 bereits für ein Endstück eines Brennelementes erläutert wurde.
Die Manschette 60, in die das Endteil 63 in Form eines mit Austrittsöffnungen 66 versehenen Konus ausläuft, trägt einen seitlichen Ansatz 67 mit einer Bohrung, die mit einem Innen­ gewinde zum Halten einer Schraube 68 versehen ist. Diese Schrau­ be kommt in der für den Reaktorbetrieb vorgesehenen Position über einer Aussparung an einem Vorsprung 69 zu liegen, in die die Schraube eingedreht werden kann. Die Schraube dient also als ein axial verschiebbares Verriegelungselement, während der Vorsprung 69 am Brennelementkasten oder, wie im vorliegenden Fall, an der in den Kasten eingesetzten Innenhülse befestigt ist.
In Fig. 15 ist rechts ein weiterer derartiger Vorsprung 69′ gezeigt, der auch zur Zentrierung der Innenhülse 60 sowie als Anschlag dient, an dem ein entsprechender Anschlagkörper (nicht in Fig. 15 erkennbar) am Endteil anschlägt sobald das Endstück in seine zweite Relativlage gedreht ist, in der das Verriegelungselement 68 über der Aussparung im Vor­ sprung 69 zu liegen kommt. Das Endstück, das in der ersten Re­ lativlage in den Kasten eingesetzt wurde, kann also nicht über die zweite Relativlage hinaus verdreht werden.
Der Pfeil D in Fig. 15 gibt die Blickrichtung für die in Fig. 16 gezeigte Aufsicht auf das obere Endteil des Steuer­ elementes in der zweiten Relativlage von Endteil und Kasten an, während die Schnittebene XVII-XVII den in Fig. 17 ge­ zeigten Querschnitt bezeichnet.
Das Steuerelement kann also oben leicht geöffnet werden, indem sein oberes Endteil zurück in die erste Relativlage zum Kasten gedreht und axial nach oben aus dem Kasten gezogen wird.

Claims (13)

1. Brennelement oder Steuerelement für einen Kernreaktor, mit
  • a) einem langgestreckten Kasten mit einem Innenraum, der von zu einer Längsachse (3) parallelen Seiten (1, 2) begrenzt ist und einen polygonalen Querschnitt aufweist, und min­ destens einer von einem Kastenrand umgebenen Kastenöffnung an einem der beiden Enden des langgestreckten Kastens,
  • b) einem in einem vorgegebenen Abstand vom Kastenrand verlau­ fenden, in die Innenseiten der Seitenwände eingearbeiteten, nutenförmigen Profil (4, 5),
  • c) einem Bündel zur Längsachse paralleler Stäbe bzw. einem langgestreckten Absorberkörper im Innenraum des Kastens,
  • d) einem Endteil (6) mit parallel zu der Längsachse verlaufen­ den Seitenflächen (7, 8), die dem polygonalen Querschnitt des Kastenraumes so angepaßt sind, daß das Endteil (6) in einer ersten Relativlage beim Montieren axial von außen in die Kastenöffnung einsetzbar und beim Demontieren nach außen axial verschiebbar ist, wobei ferner
  • e) in der ersten Relativlage die Seitenflächen (7, 8) des Endteils den Seitenwänden (1, 2) des Kastens gegenüber­ stehen und die zwischen den Seitenflächen des Endteils liegenden Ecken abgerundet und in axialer Richtung so ge­ formt sind, daß sie Nasen (9, 10) bilden, die in das nu­ tenförmige Profil eingreifen und formschlüssig mit den Kasten-Seitenwänden verbunden sind, sobald das Endteil um die Längsachse in eine zweite Relativlage für den Be­ trieb des Kernreaktors gedreht ist.
2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das nutenförmige Profil wenigstens einen Aufnahmekanal (4, 5) für die Nasen (9, 10) bildet, der um die Längsachse in einer praktisch senkrechten Ebene verläuft.
3. Element nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das nutenförmige Profil wenigstens einen Aufnahmekanal für die Nasen bildet, der schraubenförmig mit einer vorgegebenen Neigung gegenüber der Längsachse um diese Achse verläuft.
4. Element nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Quer­ schnitt des Kastens und der Kastenöffnung ein regelmäßiges Polygon beschreibt und daß das nutenförmige Profil bogenförmige Teilkanäle (4, 5) bildet, die in der ersten Relativlage jeweils die Zwischenräume, die an zwei Ecken des Polygons zwischen dem Polygoneck und einer Nase (9, 10) des Endteils entstehen, miteinander verbinden.
5. Element nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in jeder Seitenwand der Teilkanal in der Mitte der Seitenwand zum Äußeren des Kastens hin offen ist.
6. Element nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das nutenförmige Profil in jeder Seitenwand mehrere zueinander parallele, untereinan­ der angeordnete Teilkanäle (12, 13, 14) aufweist.
7. Element nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die abgerundeten Ecken mehrere untereinander liegende Nasen tragen, deren Einhüllende tonnenförmig gewölbt ist (Fig. 10).
8. Element nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das nutenförmige Profil und die Nasen in axialer Richtung so geformt sind, daß ihr oberer und/oder unterer Rand gegenüber der Längsachse geneigt ist (Fig. 7, Fig. 8).
9. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Endteil in eine auf dem Kasten aufsitzende Hülse (3, 5) übergeht, die an ihrer Innen­ seite einen Vorsprung (36) mit einer Angriffsfläche für ein Werkzeug trägt.
10. Element nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein axial verschiebbares, an einer Seite des Endteils anliegendes Verriegelungselement (42) in der zweiten Position in eine in diese Seite des Endteils eingearbeitete Ausnehmung (40) ein­ greift.
11. Element nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Endstücke der Stäbe (30, 31) in einem Halteelement (32) am offenen Ende des Kastens geführt sind, daß das Halteelement (32) federnd gegen eine Platte am anderen Ende des Kastens gelagert ist und daß das Verriegelungselement (42) am Halteelement (32) befestigt ist.
12. Element nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verriegelungselement eine in die Ausnehmung einführbare Schraube ist, die in einem am Endteil angebrachten Gewinde gehalten ist.
13. Element nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das End­ stück und der Kasten oder ein Einsatz des Kastens jeweils mindestens einen Anschlag tragen, die verhindern, daß das End­ stück beim Drehen aus der ersten Relativlage über die zweite Relativlage hinaus verhindern.
DE4041350A 1990-12-05 1990-12-21 Brennelement oder steuerelement mit einer loesbaren verriegelung zwischen kasten und oberen oder unteren endteil des elementes Withdrawn DE4041350A1 (de)

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