STORAGE RACK FOR FUEL RODS

Abstract: 1. A supporting frame for rod-shaped fuel elements (4) of polygonal, preferably square, cross-section, having an upper (7) and a lower carrier unit (8), by means of which specific positions for the fuel elements are determined, and supporting devices are arranged between the carrier units, which are in the form of pipes (5) and surround at least one fuel element position (2), characterised in that the pipes (5) are reinforced by welded flanges (9, 27) at the upper and lower ends ; that strips (10) are secured to the upper flanges (9), which strips for the formation of the upper carrier unit (7), are provided in known manner with slots (11), and are connected together by said slots at an angle to one another in accordance with the fuel element cross-section ; and that the pipes (5) have their lower flanges (27) secured to the lower carrier unit (8).

Description: Lagergestell für stabförmige Brennelemente Die Erfindung betrifft ein Lagergestell für stabförmige Brennelemente mit polygonalem, vorzugsweise quadrati schein Querschnitt mit einem oberen und einem unteren Tragverband, durch den bestimmte Positionen für die Brennelemente festgelegt sind, und mit zwischen den Tragverbänden angeordneten Stützeinrichtungen, die als Rohre ausgebildet sind und mindestens eine Brennelement- Position umschliessen. Mit dieser aus der deutschen Offenlegungsschrift 28 34 597 bekannten Bauweise soll die Haltekraft der Rohre, die den mechanischen Zusammenhalt für das gesamte Lagergestell und die Abstützung für die darin untergebrachten Brennelemenie aufbringt, den erforderlichen Beanspruchungen angepasst werden. Als Beispiel ist genannt, dass in erdbebengefährdeten Gebieten mehr Stützeinrichtungen vorgesehen werden als wenn nicht mit Seitenkräften gerechnet werden müsste. Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, Lagergestelle der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass sie aus vorgefertigten Komponenten aufgebaut werden können, die unabhängig vom jeweiligen Anwendungsfall hergestellt werden, aber dennoch leicht bestimmten Anforderungen, zum Beispiel den Abmessungen eines Brennelementlagerbeckens oder der Anzahl unterzubringender Brennelemente, angepasst werden können. Gemäss der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rohre am oberen und am unteren Ende verstärkt sind, dass an den oberen Verstärkungen Leisten befestigt sind, die zur Bildung des oberen Tragverbandes in an sich bekannter Weise Einschnitte aufweisen und mit diesen entsprechend dem Brennelement-Querschnitt winklig zueinander verschränkt sind, und dass die Rohre mit den unteren Verstärkungen am unteren Tragverband befestigt sind. Bei der Erfindung können die Rohre ebenso wie die den oberen Tragverband bildenden Leisten vorgefertigt werden. Trotzdem ergibt sich durch den Zusammenbau über den gesamten Gestellquerschnitt eine stabile Konstruktion, die allen Beanspruchungen gewachsen ist. Dies gilt auch dann, wenn die Einschnitte vorteilhafterweise so ausgeführt werden, dass keine Biegemomente entstehen. Die Länge der Leisten ist vorteilhaft grösser als die Querschnittsabmessungen der Rohre, und zwar entspricht sie insbesondere den Querschnittsabmessungen des Lagergestells. Die Höhe der Leisten soll dagegen kleiner als die Breite des Brennelementquerschnittes sein, weil es nicht wie bei dem Lagergestell nach der deutschen Ge brauchsinusterschrift 78 24 120 darauf ankommt, die Brennelemente über ihre ganze Länge einzuhüllen, sondern nur die räumliche Lage der Brennelemente mit einfachen Mitteln festzulegen. An den Leisten können Führungsstücke lösbar befestigt sein, die das Einführen der Brennelemente ermöglichen. Vorzugsweise haben sie zu diesem Zweck Schrägen, die eine trichterförmige Gestaltung des oberen Randes von die Brennelement-Position bestimmenden Schächten zur Folge haben. Die Länge der Führungsstücke ist zweckmässig kürzer als die Kantenlänge der Brennelemente, weil die Führungs stücke dann leicht auf die Leisten aufgesetzt werden können. Besonders günstig ist es, wenn die Führungastücke einen zumindest weitgehend symmetrischen Querschnitt aufweisen und jeweils zur Führung von zwei Brennelementen auf gegenüberliegenden Seiten der Leisten dienen. Mit den Leisten können nicht nur die Brennelemente selbst, sondern auch Hüllen aus neutronenabsorbierendem Material festgelegt werden, die in bekannter Weise die Brennelement-Positionen umschliessen. Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigen die Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Brennelement-Lagergestells nach der Erfindung in einer Draufsicht, die Fig. 2 eine Seitenansicht eines Gestells nach der Erfindung, die Fig. 3a, 3b und 4 in grösserem Massstab Einzelheiten von Ausschnitten des Gestells. Wie Fig. 1 erkennen lässt, ist das Gestell 1 im Grundriss quadratisch. Die Brennelement-Positionen 2 sind durch die Schnittpunkte von strichpunktierten Linien 3 und 3' gegeben. Das Rastermass R beträgt 165 mm, weil das Gestell für 100 quadratische Brennelemente 4 von Siedewasserreaktoren vorgesehen ist, die einen quadratischen Querschnitt mit 140 mm Kantenlänge und eine Länge von 4470 mm haben. In den Ecken des Gestellquerschnittes sind als Stützein- richtungen vier gleiche Rohre 5 angeordnet, die mit einer ihrer Ecken 6 in eine Gestellecke ragen und mit ihrem quadratischen Querschnitt jeweils 16 Brennelement Positionen 2 umfassen, während zwischen zwei benachbar ten Rohren 5-eweils zwei Reihen von Brennelement-Positionen 2 liegen, so dass der von den Rohren 5 umschlossene Gestellquerschnitt grösser als der nicht umschlossene Querschnitt ist. Dies sorgt für eine grosse Festigkeit, wobei die Rohre 5, wie in Fig. 2 zu sehen ist, einen oberen Tragverband 7 mit einer als unterer Tragverband 8 dienenden Grundplatte verbinden. Die Verbindung erfolgt mit Hilfe von Verstärkungen am oberen und unteren Ende der Rohre 5, die in Fig. 1 als Flansche 9 dargestellt sind und sich nicht bis in die Ecken 6 erstrecken. Der obere Tragverband 7 ist aus Leisten 10 und i6 zusammengefügt. Die Leisten 10 bestehen aus nichtrostendem Stahl und haben ein Flachprofil mit 5 mm Dicke und 80 oder 100 mm Höhe. Sie verlaufen rechtwinklig zueinander und sind mit Einschnitten 11 versehen (Fig. 3b), die sich entweder von unten oder von oben rechtwinklig zur Längsrichtung über die halbe Höhe der Leisten 10 erstrekken, so dass diese an den Kreuzungspunkten ineinandergeschoben werden können. Das Zusammenfügen erfolgt nach einem Steckplan, der die Ausbildung der Einschnitte 11 berücksichtigt. Die zuerst montierten Leisten 10, die unmittelbar neben dem Rand und dann parallel dazu mit zwei Rasterteilungen Abstand aufgelegt werden, haben die Einschnitte 11 im oberen Bereich. Die als nächstes montierten Leisten 10 verlaufen rechtwinklig dazu unmittelbar neben dem Rand und eine Rasterteilung parallel dazu. Sie haben untere Einschnitte 11 für die zuerst montierten Leisten und obere Einschnitte 11 an den dazwischen liegenden Kreuzungsstellen. Entsprechend besitzen die zum Schluss in der Mitte des Gestellquerschnittes zuletzt montierten zwei parallelen Leisten 10 nur nach unten offene Einschnitte 11, während die davor, also als vorletztes ebenfalls in der Gestellmitte, aber rechtwinklig zu den letzten montierten Leisten 10 ausser nach unten offenen Einschnitten 11 noch zwei benachbarte Einschnitte im oberen Bereich für die zuletzt zu montierenden Leisten 10 haben. Die vorgenannte Ausbildung und Montage führt zu einer geringen Materialschwächung und einer entsprechend grossen Festigkeit. Deshalb ergibt die optimierte Montage eine Verbindung, die seitlich zu den Brennelement Positionen 2 verlaufende Kräfte aufnimmt, ohne dass Biegemomente entstehen können, weil die Breite der Einschnitte 11 geringfügig grösser als die Dicke der Leisten ist. Die Länge der Leisten 10 entspricht mit 1700 mm der Kantenlänge des quadratischen Gestellquerschnittes. Die am oberen Ende der Rohre 5 angeschweissten Flansche 9 weisen Gewindebohrungen 15 auf, auf die Randleisten i6 aufgeschraubt werden (Fig. 3a). Die Randleisten 16 dienen zur Festlegung der Leisten 10 am oberen Rand des Gestellquerschnittes. Dort greifen die Leisten 10 mit hakenartigen Enden 12 über einen Absatz 13 der Flansche 9, so dass sie in horizontaler und vertikaler Richtung festgelegt sind (Fig. 2). Zusätzlich zu der Verhakung können am Rand auch noch Schrauben zur Verbindung der Leisten 10 mit den Flanschen 9 verwendet werden. Im Bereich jeder Brennelement-Position 2 sind, wie in Fig. 3a dargestellt ist, auf die Leisten 10 Führungsstücke 18 in Form von Führungsschienen 18c aufgeschraubt, die einen aus der Fig. 3a ersichtlichen weitgehend symmetrischen U-förmigen Querschnitt aufweisen und die Brennelemente führen und halten. Am oberen Ende besitzt das Führungsstück#- 18 zwei Einlaufschrägen 19. An dem einen Schenkel 22 ist eine einseitige Verlängerung 20 angeschweisst, die unten mit einem zur Leiste 10 abgewinkelten Rand 21 endet. Jeweils zwei Schrauben 23 und 24 greifen durch die Leisten 10 in Gewindebohrungen 25 der Führungsstücke 18, die sich in Richtung des Brenn elementquerschnittes nur über 100 mm erstrecken und damit kürzer sind als die Kantenlänge der Brennelemente. Die Führungsstücke 18 können auch kreuzförmig ausgebildet und den Ecken der Brennelement-Positionen zugeordnet sein, wie in Fig. 2 oben dargestellt ist. Andere polygonale Führungsstücke sind in Fig. 2 am Gestellboden bei 18a dargestellt. Die Fig. 4 zeigt, dass die Rohre 5 am unteren Ende in einen angeschweissten Flansch 27 auslaufen, der eine Verstärkung bildet und sich nicht bis in die Ecken 6 des Rohrquerschnittes erstreckt. Der Flansch 27 ist mit Schrauben 28 an einer Grundplatte 29 befestigt, die wesentlicher Bestandteil des unteren Tragverbandes 8 ist. Der Flansch 27 besitzt Absätze 30, auf denen. Hüllen 31 aus einem neutronenabsorbierenden Material, insbesondere aus Borstahl, aufsitzen. Die Hüllen 31 umschliessen entweder jede Brennelement-Position 2 oder nach einem Schachbrettmuster jede zweite Brennelement-Position 2 und werden am oberen Ende, wie Fig. 3 zeigt, von den Lei stern 10 in seitlicher Richtung gehalten. Die Unterseite der Grundplatte 29 ist mit Leisten 33 ver schweisst, die zur Versteifung dienen und ihrerseits mit Tragplatten 34 verschweisst sind. In Gewindebohrungen der Tragplatten 34 sind Stützkörper 35 eingeschraubt, die zusammen mit Stützklötzen 36 in der Höhe einstellbare Füsse 37 für das Gestell 1 bilden. Die Höheneinstellung wird mit angeschraubten Blechen 38 gesichert. Die Erfindung kommt nicht nur für die dargestellten Gestelle mit quadratischem Querschnitt in Frage. Sie ergibt vielmehr die gleichen Vorteile der Vorfabriktion und der einfachen Montage auch bei rechteckigen oder allgemein polygonalen Querschnitten. 9 Patentansprüche 4 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Lagergestell für stabförmige Brenneleinente mit polygonalem, vorzugsweise quadratischem Querschnitt, mit einem oberen und einem unteren Tragverband, durch den bestimmte Positionen für die Brennelemente festgelegt sind, und mit zwischen den Tragverbänden angeordneten Stützeinrichtungen, die als Rohre ausgebildet sind und mindestens eine Brenneleinent-Position umschliessen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Rohre (5) am oberen und unteren Ende verstärkt sind, dass an den#oberen-Verstärkungen (9) Leisten (10) befestigt sind, die zur Bildung des oberen Tragverbandes (7) in an sich bekannter Weise Einschnitte (11) aufweisen und mit diesen entsprechend dem Brennelement Querschnitt winklig zueinander verschränkt sind, und dass die Rohre (5) mit den unteren Verstärkungen (27) am unteren Tragverband (8) befestigt sind. 2. Lagergestell nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Länge der Leisten (io) grösser ist als die Querschnittsabmessungen der Rohre (5), während die Höhe der Leisten (io) kleiner als die Brei te des Brennelement-Querschnittes ist. 3. Lagergestell nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Länge der Leisten (10) so gross wie die Querschnittsabmessungen des Lagergestelles (1) ist. 4. Lagergestell nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Einschnitte (11) im oberen oder unteren Bereichader Leisten (10) nach einem Steckplan angeordnet sind, nach dem die Montage auf den Rohren (5) erfolgt. 5. Lagergestell nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens einzelne Leisten (10) an den oberen Verstärkungen (9) der Rohre (5) in horizontaler und vertikaler Richtung festgelegt sind. 6. Lagergestell nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass an den Leisten (10) Führungsstücke (18) für das Einführen oder Anliegen von Brennelementen (4) lösbar befestigt sind. 7. Lagergestell nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Länge der Führungsstücke (.18) kürzer als die Kantenlänge der Brennelemente ist. 8. Lagergestell nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Führungsstücke (18) einen zumindest weitgehend symmetrischen Querschnitt aufweisen und jeweils zur Führung von zwei Brennelementen (2) auf gegenüberliegenden Seiten der Leiste (io) dienen. 9. Lagergestell nach Anspruch 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Leisten (10) zur Distanzierung von an sich bekannten Hüllen (31) aus neu tronenabsörbierendem Material dienen, die die Brennelementpositionen (2) umschliessen.

Inventors: FRIEDRICHS, HELMUT, KRAINER, FRANZ, RISTOW, ULRICH, RUDNICK, KARL-HEINZ
Applicants: KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: G21C19
IPC codes: G21C19