DE69806911T2

DE69806911T2 - Vorrichtung und verfahren zur befestigung von stangen an einer bodentrageplatte eines kernbrennstoffbündels

Info

Publication number: DE69806911T2
Application number: DE69806911T
Authority: DE
Inventors: Tommy Gustafsson; Anders Wallander
Original assignee: Westinghouse Atom AB
Current assignee: Westinghouse Electric Sweden AB
Priority date: 1997-03-11
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 2003-05-08
Anticipated expiration: 2018-03-05
Also published as: DE69806911D1; JP3955104B2; ES2180149T3; SE9700855L; EP0966745A1; SE9700855D0; US6310931B1; SE508875C2; EP0966745B1; JP2001514753A; WO1998040894A1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Brennelement für einen Leichtwasser-Kernreaktor und ein das Brennelement betreffendes Verfahren. Das Brennelement ist von der Art, welche eine Struktur hat, zu der Endstücke und sich zwischen diesen erstreckende langgestreckte Elemente gehören, die im Verhältnis zueinander mit Hilfe von Abstandshaltern positioniert sind. Mindestens eines der langgestreckten Elemente ist mit einem oder beiden der Endstücke verbunden. Brennelemente dieser Art werden normalerweise durch leichtes Wasser gekühlt und moderiert. Beispiele von leichtwasser-gekühlten Reaktoren sind Siedewasserkernreaktoren und Druckwasserkernreaktoren.

Stand der Technik

Ein Brennelement enthält normalerweise eine Vielzahl von vertikal angeordneten Brennstäben, die mit Abstand voneinander zwischen einem Paar von Endstücken angeordnet sind, die als untere Verbundplatte und obere Verbundplatte bezeichnet werden. Die untere Verbundplatte ist mit kontinuierlichen vertikalen Kanälen für die Durchleitung von Kühlmittel durch die untere Verbundplatte und Einleitung in den Raum zwischen den langgestreckten Elementen versehen, um die langgestreckten Elemente während der Kernreaktion zu kühlen.
Zur korrekten gegenseitigen Positionierung der langgestreckten Elemente sind in verschiedenen Höhen längs des Brennelements Abstandshalter angeordnet.
Die unteren Enden der langgestreckten Elemente, welche Enden in dem Brennelement angeordnet sind, sind normalerweise mit Zapfen versehen, die in Öffnungen, sogenannten Zapfenlöchern, in der unteren Verbundplatte ruhen und von diesen geführt werden. Die oberen Enden der langgestreckten Elemente, welche Enden in dem Brennelement angeordnet sind, sind frei oder in der oberen Verbundplatte geführt angeordnet. Um ein Bündel langgestreckter Elemente als Einheit handhaben zu können, sind ein oder mehrere langgestreckte Elemente so angeordnet, daß sie das Bündel zusammenhalten. Diese langgestreckten Tragelemente können beispielsweise aus gewöhnlichen Brennstäben in einem Siedewasserkernreaktor bestehen und werden dann als Tragbrennstäbe bezeichnet, oder sie können aus Steuerstabführungsrohren in einem Druckwasserkernreaktor bestehen. Diese Tragelemente sind normalerweise an der unteren Verbundplatte befestigt. Nicht-tragende langgestreckte Elemente werden an einem Anheben von der unteren Verbundplatte, bedingt durch vom Kühlmittelstrom verursachte Hebekräfte, gehindert, und zwar einerseits durch ihr eigenes Gewicht und andererseits durch Reibung in den Abstandshaltern und zusätzlich durch eine mechanische Anschlagvorrichtung, bestehend aus der oberen Verbundplatte.
Andere langgestreckte Elemente, die an der unteren Verbundplatte befestigt sein können, sind sogenannte verkürzte Stäbe und als Halter für Abstandshalter dienende Stäbe. Die Aufgabe der als Halter für Abstandshalter dienenden Stäbe besteht darin, die Bewegung der Abstandshalter in achsialer Richtung als Folge des nach oben durch das Brennelement strömenden Kühlmittelstromes zu begrenzen. In einem Brennelement für einen Siedewasserkernreaktor können die zum Halten eines Abstandshalters dienenden Stäbe aus einem oder mehreren gewöhlichen Brennstäben oder wasserführenden Rohren bestehen. In einem Brennelement für einen Druckwasserkernreaktor sind es normalerweise die Steuerstabführungsrohre, welche die Funktion des Haltens der Abstandshalter übernehmen:
Normalerweise besteht die untere Verbundplatte aus rostfreiem Stahl, um ihr gute mechanische Eigenschaften zu verleihen. Die obere Verbundplatte kann in einer Vielzahl unterschiedlicher Weisen aufgebaut sein abhängig von der Funktion, die sie in dem betreffenden Brennelement hat. Mindestens einige der langgestreckten Elemente sind gewöhnlich mit einem Endzapfen versehen, welcher in die untere Verbundplatte eingeführt oder durch diese durchgeführt ist zu dem Zweck, das langgestreckte Element mit der unteren Verbundplatte zu verbinden. Die Endzapfen bestehen normalerweise aus einer Zirkoniumlegierung. Es ist erwünscht, daß die Endzapfen lösbar mit der unteren Verbundplatte verbunden sind, damit sie eingebaut beziehungsweise ausgebaut werden können, um fehlerhafte Teile zu ersetzen.
Insbesondere in Brennelementen, die verkürzte Brennstäbe enthalten, die sich von der unteren Verbundplatte nach oben nicht bis zu der oberen Verbundplatte erstrecken, ist es wichtig sicherzustellen, daß die verkürzten Brennstäbe nicht durch die Reibung des durch die Verbundplatte fließenden Kühlmittels herausgehoben werden und ihre Führung in der unteren Verbundplatte verlieren. Verkürzte Brennstäbe, welche sich von der unteren Verbundplatte in Richtung zur oberen Verbundplatte erstrecken, ohne diese zu erreichen, werden oberhalb der unteren Verbundplatte von den genannten Abstandshaltern, die in verschiedenen Höhen längs des Bündels angeordnet sind, geführt. Für den Fall, daß die Führung eines Brennstabs in der unteren Verbundplatte verloren geht, indem dieser nach oben in dem Brennelement verschoben wird, können lange freie Enden in Schwingung geraten und einen Abrieb an benachbarten Brennstäben verursachen und, im schlimmsten Fall, kann eine Durchlöcherung der Hülle eines oder mehrerer Brennstäbe derart eintreten, daß spaltbares Material in das Kühlmittel eintreten kann.
Tragrohre werden normalerweise mittels einer Schraubverbindung mit der unteren Verbundplatte verbunden. Es ist beispielsweise üblich, den Tragstab mit einem Gewindeendzapfen zu versehen, der durch ein durchgehendes Zapfenloch, welches in der unteren Verbundplatte angeordnet ist, durchgesteckt wird und mit der unteren Verbundplatte durch Anbringung einer Mutter an der unteren Seite der unteren Verbundplatte befestigt wird, wenn er im Reaktor angeordnet ist. Eine andere übliche Methode besteht darin, das Zapfenloch in der unteren Verbundplatte mit einem Gewinde zu versehen, welches mit dem Gewindeendzapfen zusammenwirkt. Eine Schwierigkeit bei den Gewindeverbindungen besteht darin, daß die Gewindeverbindung infolge von Korrosion sich beim Betrieb des Reaktors festfressen kann. Auch Partikel, die abgeschuppt wurden und mit dem Kühlmittel herangeführt werden, können sich auf der Gewindeoberfläche ablagern und ein Festfressen verursachen. Korrosion ist besonders problematisch, wenn der Gewindezapfen aus einer Zirkoniumlegierung besteht und das Gewinde in dem Befestigungselement, zum Beispiel der unteren Verbundplatte oder einer Mutter, aus rostfreiem Stahl besteht.
Bei der Konstruktion eines Brennelements der oben genannten Art ist es wünschenswert, in der Lage zu sein, die zu dem Brennelement gehörenden Teile soweit wie möglich vom oberen Ende des Brennelements aus handhaben zu können. Es ist nicht möglich, die zugehörigen Teile von oben zu handhaben, wenn Schraubverbindungen verwendet werden, bei denen der Stab mit einer Mutter an der Unterseite der unteren Verbundplatte befestigt wird. Eine andere Schwierigkeit bei dieser Art von Schraubverbindung besteht darin, daß die Mutter und der Zapfen von der Unterseite der unteren Verbundplatte aus in einen Bereich hineinragen, wo der Kühlmittelstrom sehr turbulent ist. Das turbulent strömende Kühlmittel kann zu Schwingungen und damit zu einem Abrieb am Endzapfen führen. Dies bedeutet, daß bei der Konstruktion eines Brennelements es auch wünschenswert ist, nach unten aus der unteren Verbundplatte herausragende Teile zu vermeiden.
Es ist möglich, die zugehörigen Teile von oben her zu handhaben, wenn man Schraubverbindungen der Art verwendet, bei denen die untere Verbundplatte Gewindelöcher hat, in welche die mit Gewinde versehenen Zapfen der Stäbe eingeschraubt werden. Eine Schwierigkeit ergibt sich beim Ausbau, wenn der Stab in entgegengesetzter Richtung gedreht wird. Einerseits ist es kompliziert, einen Stab zu drehen, der eine Länge von 4 Metern hat, und andererseits kann sich die Schraubverbindung festgefressen haben. In dem Fall, daß sich das Gewinde beim Ausbau als festgefressen erweist, besteht die Gefahr, daß der Stab Drehmomenten ausgesetzt wird, und im schlimmsten Falle, daß er durch Drehung abgeschert wird. Außerdem ist es mit beträchtlichen Handhabungsproblemen verbunden, da es schwierig ist, Stäbe mit einer im Vergleich zu benachbarten Stäben verkürzten Länge zu erreichen, einzusetzen und herauszunehmen, insbesondere, wenn sich das Gewinde festgefressen hat.
Die Befestigung normaler, das heißt nicht tragender, Brennstäbe an der unteren Verbundplatte in entsprechender Weise ist unnötig und nachteilig. Es besteht keine Notwendigkeit, normale Brennstäbe in dieser Weise zu befestigen, da die Kräfte durch den nach oben fließenden Strom viel geringer sind als die Kräfte, die beim Handhaben, zum Beispiel Anheben, des gesamten Bündels auf das Bündel wirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brennelement mit einer unteren Verbundplatte zu entwickeln, welche eine lösbare Befestigung der Endzapfen langgestreckter Elemente mit der unteren Verbundplatte erlaubt, und zwar sowohl von tragenden und nicht-tragenden Elementen als auch von Elementen ungekürzter und gekürzter Länge.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Befestigung eines langgestreckten Elementes mit einem zugehörigen Endzapfen in der Endplatte eines Brennelements für einen leichtwasser-gekühlten Kernreaktor.

Zusammenfassung der Erfindung, Vorteile

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Brennelement mit einer unteren Verbundplatte und mindestens einem langgestreckten Element, welches an der unteren Verbundplatte mit Hilfe eines Verschlußgliedes lösbar befestigt ist, welches im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannt ist.
Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Brennelement mit einer Vielzahl langgestreckter Elemente, die, wenn sie im Brennelement angeordnet sind, untere Enden haben, die mit Endzapfen versehen sind. Die untere Verbundplatte hat mindestens zwei benachbart gelegene Zapfenlöcher zur Aufnahme von je einem Endzapfen. Bei einem Druckwasserkernreaktor ist ein Stab, der nahe dem Verschlußloch angeordnet ist, so beschaffen, daß er sich nach unten in die untere Verbundplatte erstreckt, um den Verschlußzapfen mit einem Endzapfen eines Steuerstabführungsrohres zu verriegeln. Ferner ist die untere Verbundplatte mit einem Verschlußloch versehen, welches sich zwischen den beiden benachbart gelegenen Zapfenlöchern erstreckt. Am Endzapfen ist ein erstes Verschlußglied in Gestalt einer Ausnehmung mit konkaver Form angeordnet. Wenn der Endzapfen in das Zapfenloch eingeführt wird, liegt das erstes Verschlußglied auf der gleichen Höhe wie die Mündung des Verschlußloches in dem Zapfenloch. Das erste Verschlußglied ist so beschaffen, daß es mit einem zweiten Verschlußglied in Gestalt eines Verschlußzapfens mit konvexer oder ebener Form zusammenwirkt. Der Verschlußzapfen ist in dem Verschlußloch angeordnet, in welchem er in einer Richtung verschiebbar ist, die vorzugsweise senkrecht zu der Längsachse des Endzapfens verläuft. Der Verschlußzapfen hat eine achsiale Länge, die größer ist als die achsiale Länge des Verschlußloches.
Die Befestigung eines Endzapfens an der unteren Verbundplatte wird erreicht durch die Einführung eines Endzapfens, der mit der unteren Verbundplatte verriegelt werden soll und der ein erstes Verschlußglied hat. In den Fällen, in denen es notwendig ist, verschiebt der Endzapfen beim Einführen in das Zapfenloch den Verschlußzapfen in dem Verschlußloch so, daß eine Einführung des Endzapfen möglich ist. Genauer gesagt, der Verschlußzapfen wird zum Teil durch die Mündung des Verschlußloches heraus in das dazu benachbart angeordnete Zapfenloch hinein verschoben. Danach wird ein Endzapfen, der nicht mit der unteren Verbundplatte verriegelt werden soll, in das benachbart angeordnete Zapfenloch eingeführt. Der nunmehr eingeführte Endzapfen verschiebt den Verschlußzapfen in die entgegengesetzte Richtung, das heißt gegen den Endzapfen der zuerst eingeführt wurde, wobei der Verschlußzapfen dazu gebracht wird, mit dem ersten Verschlußglied, also der Ausnehmung, am Endzapfen zusammenzuwirken und folglich den Endzapfen mit der unteren Verbundplatte zu verriegeln.
Beim Ausbau der Endzapfen werden diese Zapfen in der umgekehrten Reihenfolge herausgezogen, das heißt, zuerst wird der nicht-verriegelte Stab mit dem zugehörigen Endzapfen herausgezogen und dann der verriegelte.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren, wie es im Anspruch 10 beansprucht wird.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auf einfache Weise eine lösbare Befestigung (Verriegelung) der Stäbe an der unteren Verbundplatte erreicht wird. Ein Vorteil besteht auch darin, daß der Einbau und der AUsbau der Stäbe in die/aus der unteren Verbundplatte von oben stattfinden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß kein Drehen der langgestreckten Elemente bei ihrem Ausbau aus der unteren Verbundplatte erforderlich ist, sondern nur eine begrenzte Kraft in achsialer Richtung des langgestreckten Elementes. Ferner besteht ein Vorteil darin, daß die Befestigung innerhalb der unteren Verbundplatte stattfindet, wodurch Teile vermieden werden, die nach unten aus der unteren Verbundplatte heraus ragen.
Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Verschlußzapfen und die untere Verbundplatte aus dem gleichen oder ähnlichen Material hergestellt werden können, wodurch die Gefahr eines Festfressens infolge Korrosion reduziert wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird am besten anhand der beigefügten Zeichnungen verstanden.
Fig. 1a zeigt in einem Schnitt A-A in Fig. 1b ein Brennelement für einen Siedewasserreaktor.
Fig. 1b zeigt dasselbe Brennelement in einem Schnitt B-B in Fig. 1a.
Fig. 2a zeigt in einer Seitenansicht ein Brennelement für einen Druckwasserreaktor.
Fig. 2b zeigt in einem Schnitt C-C in Fig. 2a eine untere Verbundplatte.
Fig. 3a zeigt in einer Seitenansicht einen Endzapfen mit einem ersten Verschlußglied.
Fig. 3b zeigt in einer Seitenansicht einen Bodenzapfen mit einer alternativen Ausführung eines ersten Verschlußgliedes.
Fig. 3c zeigt das erste Verschlußglied in Fig. 3b in einem Schnitt D-D.
Fig. 4 zeigt in einem seitlichen Schnitt zwei benachbart liegende Zapfenlöcher in einer unteren Verbundplatte und ein zweites Verschlußglied, welches zwischen zwei benachbart liegenden Zapfenlöcher in einer unteren Verbundplatte angeordnet sind.
Fig. 5 zeigt ein langgestrecktes Element mit einem Endzapfen, der mit einem zweiten Verschlußglied, welches in ein erstes Verschlußglied eingesetzt ist, an eine untere Verbundplatte angeschlossen ist.
Fig. 6 zeigt ein langgestrecktes Element, welches mit einer alternativen Ausführung eines zweiten Verschlußgliedes, welches in ein erstes Verschlußglied eingesetzt ist, mit einer unteren Verbundplatte verbunden ist.
Fig. 7 zeigt ein langgestrecktes Element, welches mit einer weiteren alternativen Ausführung eines zweiten Verschlußgliedes, welches in ein erstes Verschlußglied eingesetzt ist, mit einer unteren Verbundplatte verbunden ist.
Fig. 8 zeigt von der Seite im Schnitt zwei benachbart liegende Zapfenlöcher in einer unteren Verbundplatte und eine alternative Ausführung eines zweiten Verschlußgliedes, welches in einem Verschlußloch zwischen zwei benachbarten Verschlußlöchern in einer unteren Verbundplatte angeordnet ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Fig. 1a zeigt ein Brennelement 1 für einen Siedewasserreaktor, zu welchem ein langer rohrförmiger Behälter mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt gehört, der als Brennelementkasten 2 bezeichnet wird. Der Brennelementkasten ist an beiden Enden offen, so daß er einen kontinuierlichen Strömungskanal bildet, durch welchen das Kühlmittel des Reaktors strömt. Das Brennelement 1 enthält eine große Anzahl von gleichlangen rohrförmigen Brennstäben 3, die parallel zueinander in einem Bündel angeordnet sind, und in welchen Brennstäben Pellets 4 aus nuklearem Brennstoff angeordnet sind. Die Brennstäbe sind mit Abstand voneinander in vier rechtwinkligen Teilbündeln mittels einer kreuzförmigen Stützeinrichtung 8 angeordnet (siehe auch Fig. 1b). Das jeweilige Teilbündel aus Brennstäben 3 wird oben durch eine obere Verbundplatte 5 und unten durch eine untere Verbundplatte 6 zusammengehalten. Die Brennstäbe 3 in dem jeweiligen Teilbündel werden mit Hilfe von Abstandshaltern 7 auf Abstand voneinander gehalten und daran gehindert, sich während des Betriebes zu biegen oder zu schwingen. Die untere Verbundplatte 6 enthält eine Vielzahl von durchgehenden Löchern 6a für den Durchtritt von Kühlmittel. Ferner enthält die untere Verbundplatte 6 eine Vielzahl von Zapfenlöchern 6b zur Führung der langgestreckten Elemente 3, 3a, die zugeordnete Endzapfen 3b haben (siehe Fig. 4). In Fig. 1a ist der Stab, welcher am dichtesten an der Mittellinie angeordnet ist, als ein verkürzter Stab ausgeführt. Der verkürtze Stab erstreckt sind von der unteren Verbundplatte 6 nach oben durch das Brennelement 1, ohne die obere Verbundplatte 5 zu erreichen.
Die Fig. 2a, 2b zeigen ein Brennelement 1 für einen Druckwasserreaktor, welches eine Anzahllanggestreckter, parallel zueinander angeordneter rohrförmiger Brennstäbe 3 und Steuerstabführungsrohre 3a enthält. Die Brennstäbe 3 enthalten Pellets 4 aus nuklearem Brennstoff. Die Steuerstabführungsrohre 3a werden oben durch einen oberen Stutzen 5 und unten durch einen unteren Stutzen 6 gehalten. Die Brennstäbe 3 werden durch Abstandshalter 7 auf Abstand voneinander gehalten. Die in Fig. 2b mit Mittellinien versehenen Löcher sind Zapfenlöcher 6b zur Aufnahme langgestreckter Elemente. Die anderen Löcher 6a sind für den Durchtritt des Kühlmittelstromes bestimmt.
Fig. 3a zeigt in einer Seitenansicht einen Endzapfen 3b, der mit einem langgestreckten Element 3, 3a verbunden ist. Der Endzapfen 3b ist mit einem ersten Verschlußglied in Gestalt einer Ausnehmung 9a in Form einer Nut mit einer im wesentlichen spärischen Form versehen, die sich um die Peripherie des Endzapfens erstreckt. Der untere Teil des Endzapfens 3b, der mit 3c' bezeichnet ist, kann mit einem sich verjüngenden Ende versehen sein, um das Einführen des Endzapfens in das Zapfenloch 6b in der unteren Verbundplatte 6 zu erleichtern.
Fig. 3b zeigt eine alternative Ausführung eines Verschlußgliedes 9b, welches am Endzapfen 3b angeordnet ist. Hier besteht das erste Verschlußglied aus einer Ausnehmung in Form einer Vertiefung mit einer im wesentlichen spärischen Form.
Fig. 4 zeigt einen Teil einer unteren Verbundplatte 6, zu welchem zwei benachbart angeordnete Zapfenlöcher 6b und ein Verschlußloch 6c gehören, welches sich zwischen den beiden Zapfenlöchern 6b erstreckt und an den beiden Zapfenlöchern mündet. Ferner ist ein zweites Verschlußglied 10 in dem Verschlußloch 6a angeordnet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das zweite Verschlußglied 10 aus einem im wesentlichen kreiszylindrischen Körper 10a, der gleitbar in achsialer Richtung des Verschlußgliedes 6c angeordnet ist. Beide Enden des im wesentlichen kreiszylindrischen Körpers 10a sind abgerundet und haben eine sphärische Form 10b.
Fig. 5 zeigt, wie der Verschlußzapfen 10 mit seinem spärischen Ende 10b mit der Ausnehmung 9a des Endzapfens 3b gemäß Fig. 3a zusammenwirkt. Während der Montage wird zunächst der Endzapfen 3b", welcher in dem Zapfenloch 6b" zu befestigen ist, welches im rechten Teil der Fig. 5 gezeigt ist, wobei das Verschlußzapfen 10 seitlich durch das Verschlußloch 6c und teilweise in das Zapfenloch 6b' geschoben wird, welches im linken Teil der Fig. 5 gezeigt ist. Danach wird ein benachbart angeordneter Endzapfen 3b' in das Zapfenloch 6b' eingeführt. Der Endzapfen 3b' schiebt den Verschlußzapfen 10 derart in entgegengesetzter Richtung durch das Verschlußloch 6c, daß es mit seinem sphärischen Ende 10b in die sphärische Ausnehmung 9a im Endzapfen 3b" gelangt. Auf diese Weise wird einer der Endzapfen 3b" in der unteren Verbundplatte 6 verriegelt, während der andere Endzapfen 3b' in einem geführten Zustand in der unteren Verbundplatte 6 angeordnet ist.
Beim Ausbau langgestreckter Elemente 3, 3a, welche mit ihren entsprechenden Endzapfen 3b' in der unteren Verbundplatte geführt angeordnet sind, werden diese Endzapfen aus den Zapfenlöcher 6b' herausgehoben. Zum Ausbau langgestreckter Elemente, die mit ihren entsprechenden Endzapfen 3b" in der unteren Verbundplatte 6 verriegelt angeordnet sind, ist, eine gewisse Hebekraft in achsialer Richtung erforderlich, um eine Verschiebung des Verschlußzapfenes 10 in seitlicher Richtung in dem Verschlußloch 6c derart zu erzwingen, daß eine Trennung des Endzapfens 3b" mit dem ersten Verschlußglied 9a von dem Verschlußzapfen 10 erreicht wird.
Durch Ausbildung des ersten Verschlußgliedes als eine Vertiefung 9b in dem Endzapfen 3b kann der Endzapfen 3b so befestigt werden, daß eine Drehung in der unteren Verbundplatte 6 verhindert wird. Die Verhinderung einer Drehung in der unteren Verbundplatte ist erwünscht, insbesondere, wenn es sich um die Befestigung von Haltestäben für Abstandshalter handelt.
Um zu verhindern, daß der Verschlußzapfen 10 das Verschlußloch 6c verläßt, wenn die langgestreckten Elemente 3, 3a nicht in der unteren Verbundplatte 6 montiert sind, kann ein Verschlußstift 11 von einer der ebenen Seiten der unteren Verbundplatte aus angeordnet sein, in Fig. 4 und 5 von der oberen ebenen Seite und unter einem Winkel in Bezug auf den Verschlußzapfen 10. Der Verschlußstift 11 kann an der unteren Verbundplatte 6 beispielsweise durch Schweißen befestigt sein, und er ist so angeordnet, daß er sich in der Weise in das Verschlußloch 6c erstreckt, daß die mögliche Verschiebung des Verschlußzapfens 10 zwischen zwei benachbart angeordneten Zapfenlöchern 6b auf eine Strecke begrenzt ist, die der Länge eines Abschnitts 10c des kreiszylindrischen Körpers 10a des Verschlußzapfens entspricht, der mit einem kleineren Durchmesser als der Rest des Körpers 10a versehen ist.
Der Verschlußzapfen 10 ist zweckmäßigerweise geschützt in der unteren Verbundplatte angebracht und besteht vorteilhafterweise aus rostfreiem Stahl, was unter dem Gesichtspunkt der Korrosion günstig ist. Alternativ besteht der Verschlußzapfen 10 aus einer Nickellegierung, wie zum Beispiel Inconel. Durch die Anordnung des Verschlußzapfens 10 innerhalb der unteren Verbundplatte 6 ist die gesamte Anordnung gegenüber dem Kühlmittel, welches durch das Brennelement 1 strömt, geschützt, wodurch eine damit verbundene Schwingung und ein Abrieb vermieden werden.
Das erste und zweite Verschlußglied 9a, 9b, 10 brauchen natürlich keine sphärischen Oberflächen zu haben. Die Oberfläche kann eine beliebige doppelt gekrümmte Form, eine ebene Form oder eine sich verjüngende Form haben. Der entscheidende Punkt ist, daß die konkave Gestalt des ersten Verschlußgliedes 9a, 9b mit der Gestalt des zweiten Verschlußgliedes 10 für die Verriegelung des Endzapfens 3b" mit der unteren Verbundplatte 6 zusammenwirken kann. Der Verschlußzapfen 10 ist daher an jedem Ende mit einer Oberfläche versehen, die für das Zusammenwirken mit dem ersten Verschlußglied 9a, 9b an dem Endzapfen 3b geeignet ist, der mit der unteren Verbundplatte 6 verriegelt werden soll und von dieser auf leichte Weise entfernt werden soll.
Fig. 6 zeigt einen Verschlußzapfen 10, der an jedem seiner Enden mit sich verjüngenden Abschnitten 10d versehen ist. Der Endzapfen 3b", der verriegelt werden soll, ist mit einer Einschnürung mit entsprechenden sich verjüngenden Rändern 3c" versehen, um mit dem Verschlußzapfen 10 zusammen zu wirken.
Fig. 7 zeigt einen Verschlußzapfen 10, der an jedem Ende mit ebenen Oberflächen 10e versehen ist. Der Endzapfen 3b", der verriegelt werden soll, ist mit einer Einschnürung mit entsprechend ebenen Flächen versehen, um mit dem Verschlußzapfen 10 zusammen zu wirken. Um das Einsetzen und Herausnehmen der langgestreckten Elemente 3, 3a zu erleichtern, ist der Endzapfen 3b" ferner mit sich verjüngenden Rändern 3d versehen.
Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen den Endzapfen 3b" mit sich verjüngenden Rändern 3e zur Zusammenarbeit mit einem sich erweiterndem Rand 6d in der unteren Verbundplatte beim Einführen der langgestreckten Elemente 3, 3a in die untere Verbundplatte 6.
Fig. 8 zeigt einen Verschlußzapfen 10, dessen Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser des Verschlußloches 6c entspricht. Ferner ist zusehen, daß ein Loch für die Einführung des Verschlußzapfens 10 in die untere Verbundplatte zugestopft ist (siehe Bezugsziffer 12). Das Loch kann beispielsweise zugeschweißt werden, nachdem der Verschlußzapfen 10 in das Verschlußloch 6c eingeführt worden ist. Auf diese Weise wird verhindert, daß im Kühlmittel vorhandene Partikel in das Verschlußloch 6c eindringen, was möglicherweise zu einem Festfressen zwischen dem Verschlußzapfen 10 und dem Verschlußloch 6c führen kann. Das Zustopfen des Loches stellt auch sicher, daß der Verschlußzapfen 10 die untere Verbundplatte 6 nicht verlassen kann.

Claims

1. Brennelement (1) für einen leichtwasser-gekühlten Kernreaktor, zu welchem Brennelement ein erstes und ein zweites Verschlußglied (9a, 9b, 10) und eine Vielzahl von langgestreckten Elementen (3, 3a) gehören, wobei jedes untere Ende der langgestreckten Elemente mit einem Endzapfen (3b) versehen ist, und der Endzapfen (3b) zur Führung oder Verriegelung in einer Endplatte (6) angeordnet ist, die mindestens zwei benachbart positionierte Zapfenlöcher (6b) für die Aufnahme je eines Endzapfens (3b) hat, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verschlußglied (9a, 9b) aus einer Ausnehmung in einem Endzapfen (3b) besteht, das zweite Verschlußglied (10) verschiebbar in einem Verschlußloch (6c) angeordnet ist, welches sich zwischen den beiden benachbart positionierten Zapfenlöchern (6b) erstreckt und an den Zapfenlöchern mündet, wobei das zweite Verschlußglied (10) eine Länge hat, die sich über die Länge des Verschlußloches (6c) erstreckt, und Endflächen mit einer Gestalt hat, die zum Zusammenwirken mit dem ersten Verschlußglied (9a, 9b) bestimmt sind.

2. Brennelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verschlußglied (9a, 9b) sich um die Peripherie des Endzapfens (3d) erstreckt.

3. Brennelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verschlußglied (9a, 9b) eine im wesentlichen konkave Form hat.

4. Brennelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verschlußglied (9a, 9b) eine im wesentlichen sphärische Form hat.

5. Brennelement (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Verschlußglied (10) als ein im wesentlichen zylindrischer Körper (10a) ausgebildet ist, dessen beide Enden eine konvexe (10b) Form haben.

6. Brennelement (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ende des zweiten Verschlußgliedes (10) eine im wesentlichen sphärische Form (10b) hat.

7. Brennelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Verschlußglied (10) als ein im wesentlichen zylindrischer Körper (10a) mit zwei Enden ausgebildet ist, von denen mindestens ein Ende eine ebene Form (10e) hat.

8. Brennelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Verschlußglied (10) als ein im wesentlichen zylindrischer Körper (10a) mit zwei Enden ausgebildet ist, von denen mindestens ein Ende eine sich verjüngende Form (10d) hat.

9. Brennelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Verschlußglied (10) einen im Durchmesser verkleinerten Abschnitt (10c) des zylindrischen Körpers (10a) hat für das Zusammenwirken mit einem Verschlußstift (11) zur Begrenzung der Beweglichkeit des zweiten Verschlußgliedes (10) in dem Verschlußloch (6c).

10. Verfahren zur Befestigung eines langgestreckten Elementes (3, 3a) mit einem zugehörigen Endzapfen (3b) in einer Endplatte (6) in einem Brennelement (1) für einen leichtwasser-gekühlten Kernreaktor, wobei die Befestigung durch ein Zusammenwirken zwischen einem ersten und einem zweiten Verschlußglied (9a, 9b, 10) erreicht wird und wobei die Endplatte mit mindestens zwei benachbart positionierten Verschlußlöchern (6b) zur Aufnahme je eines Endzapfens (3b) versehen ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- Anordnung eines Verschlußloches (6c), welches sich zwischen den beiden benachbart positionierten Zapfenlöchern (6b) erstreckt und an diesen mündet,

- Anordnung eines zweiten Verschlußgliedes (10) in dem Verschlußloch (6c),

- Einführung eines Endzapfen (3b"), welcher das erste Verschlußglied (9a, 9b) enthält, in das Zapfenloch (6b"),

- falls notwendig, Verschiebung des zweiten Verschlußgliedes (10), welches eine Länge hat, die größer als die Länge des Verschlußloches (6c) ist, in einer Richtung in dem Verschlußloch (6c) durch den Endzapfen (3b") in der Weise, daß die Einführung des Endzapfen 3b" möglich ist,

- Einführung eines Endzapfen (3b') in das benachbart positionierte Zapfenloch (6b'), wobei das zweite Verschlußglied (10) veranlaßt wird, sich in der Weise in eine Richtung zu verschieben, daß es zum Zusammenwirken mit dem ersten Verschlußglied (9a, 9b) gebracht wird.