DE1060997B - Kernreaktor-Brennstoffelement - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Kernreaktor-Brennstoffelement, dessen Kernbrennstoff in einem Behälter aufgenommen ist, der mit Flossen oder Leitflächen versehen ist, die schraubenförmig um die Längsachse des Brennstoffelementes verlaufen und Strömungskanäle bilden, welche durch in Schlitzen der Flossen aufgenommene Staubleche unterbrochen sind, die sich axial über die Länge des Brennstoffelementes erstrekken und in radialer Richtung über die Spitzen der Flossen hinausragen.

Wenn Elemente dieser Art der Reaktorbetriebstemperatur ausgesetzt sind, so besteht die Neigung der unterschiedlichen Ausdehnung zwischen den in Schlitzen der Schraubenflossen eingesetzten Staublechen und dem Behälter. Diese unterschiedliche Ausdehnung kann leicht zu einem Lockerwerden der Staubleche in ihren Schlitzen und zu einem Verziehen oder Verwinden derselben führen. Diese nachteiligen Folgen können wesentlich durch ein loses Einsetzen der Staubleche in die Schlitze vermindert werden.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung von Mitteln zur Verbindung der lose eingesetzten Staubleche untereinander, so daß ihre Bewegung in den Schlitzen und ebenso ihre Verwindungsneigung vermindert wird.

Erfindungsgemäß weist das Brennstoffelement Klammerglieder auf, die die Staubleche gegen radiale und Umfangsbewegung sichern, und ferner Kupplungsmittel, die eine axiale Bewegung der Staubleche verhindern.

Die Erfindung besteht ferner in einem Brennstoffelement, bei dem die Klammerglieder zwei oder mehr Ringe einschließen, die die äußeren Kanten der Staubleche stützen.

Die Erfindung besteht außerdem in einem Brennstoffelement, bei dem in die Ringe Schlitze eingeformt sind, die nach ihrem Aufbringen über die Kanten der Staubleche passen.

Die Erfindung besteht auch in einem Brennstoffelement, bei dem die Ringe in Ausnehmungen passen, die in die Außenkante der Staubleche eingeschnitten sind.

Außerdem besteht die Erfindung in einem Brennstoffelement, bei dem die axialen Kupplungsglieder aus einem Ring bestehen, der über den äußeren Umfang der Flossen oder Leitflächen paßt und einen oder mehrere Vorsprünge aufweist, die geeignet sind, die Staubleche aufzunehmen.

Ferner besteht die Erfindung in einem Brennstoffelement, bei dem die Axialkupplungsglieder aus einem Ring bestehen, der über den Außenumfang der Flossen paßt und einen oder mehrere Vorsprünge aufweist, die in die Räume zwischen den Flossen hineinpassen, wobei die Vorsprünge ein Innengewinde am Ring

Kernreaktor-Brennstoffelement

Anmelder:

C. A. Parsons & Company Limited,

Newcastle - upon -Tyne_r
Northumberland (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ihg. C.-H. Huß, Patentanwalt,
Garmisch-Partenkirchen, Rathausstr. 14

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien, vom 19. November 1957 und 22. Oktober 1958

Andrew Thomson Bowden, Hugo Heinrich Ludolf Ritz und Edward Ray Elliott, Newcastle-upon-Tyne,
Northumberland (Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

bilden, durch das dieser durch Drehung über das Element fortbewegt werden kann.

Schließlich besteht die Erfindung in einem Brennstoffelement, bei dem die Axialkupplungsglieder aus einem lösbaren Element bestehen, das an jedem Ende des Brennstoffelementes befestigt ist und eine Anzahl von Vorsprüngen aufweist, von denen jeder in den Schlitz eindringt, der das Staublech aufnimmt, um dessen axiale Bewegung zu begrenzen.

Die Erfindung ist an einigen Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und unter Bezugnahme auf diese nachfolgend beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Brennstoffelement, an zwei Stellen durchschnitten,

Fig. 2 eine Endansicht des Brennstoffelementes nach Fig. 1 mit erfindungsgemäßen Klammergliedern,

Fig. 3 eine die Axialkupplungsglieder nach der Erfindung zeigende Ansicht des Brennstoffelementes nach den Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffelementes, an zwei Stellen durchschnitten,

Fig. 5 eine weitere mögliche Ausführungsform eines Brennstoffelementes nach der Erfindung, auseinandergeschnitten,

Fig. 6 Einzelheiten der Klammerglieder, wie sie bei einem Brennstoffelement nach Fig. 5 verwendet werden,

Fig. 7 die Axialkupplungsglieder eines Brennstoffelementes nach Fig. 5,

909 560/355

Claims (7)

Fig. 8 ein zweimal durchschnittenes erfindungsgemäßes Element, wobei die Axialkupplungsglieder an einem Ende des Elementes angeordnet sind. Bei Ausführung der Erfindung in Form eines in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Beispiels bedeutet 1 den Behälter für den Kernbrennstoff 2. Vor Einfügung in •den Reaktor wird in das Innere des Behälters in den Raum 2 Kernbrennstoff eingebracht; der Behälter ist jedoch aus Gründen der übersichtlichen Darstellung leer gezeigt. Der Behälter ist durch Endverschlußglieder 3 an jedem Ende verschlossen. Bei der gezeigten Ausführungsform haben diese Endverschlußglieder Bolzen 4 mit Gewinde, auf die weitere Endglieder zum Zwecke des Anhebens der Brennstoffelemente oder für die Aneinanderreihung mehrerer Brennstoffelemente befestigt werden können. Die Außenfläche des Behälters läuft in Flossen 5 aus, die in Form einer Schraube bezüglich der Längsachse des Behälters verlaufen. Die zwischen den Schraubenflossen gebildeten Kanäle 6 werden durch vier Staubleche 7 unterbrochen, die sich axial über die Länge des Brennstoffelementes erstrecken und in radialer Richtung über die Spitzen der Flossen 5 hinausreichen. Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel sind vier Staubleche vorgesehen; es sind aber auch mehr oder weniger, beispielsweise drei Staubleche möglich. Die Klammerglieder für das Brennstoffelement bestehen aus zwei Ringen 8, die radial sich erstreckende Vor Sprünge 8 a aufweisen, die über die Staubleche 7 passen, so daß sie eine Radialbewegung der Staubleche und ebenso jede Neigung, sich in Umfangsrichtung zu bewegen, beispielsweise infolge Verwindung, verhindern. Die Ringe 8 sind durch Niete 9 festgelegt gezeigt; sie können aber ebenso verschraubt oder verschweißt sein. Die Axialkupplungsglieder bestehen aus einem Ring 10, der zwischen zwei Ringen 8 gelegen ist. Dieser Ring 10 weist Vorsprünge 11 mit Schlitzen auf, in denen die Staubleche 7 ruhen. Zur Zusammenfügung der Klammer- und Kupplungsmittel wird der Ring 10 längs des Brennstoffelementes bis in dessen Mittelstellung bewegt, wobei Zähne 10 a an demselben als Gewinde dienen, das mit den Zwischenräumen zwischen den Flossen 5 zusammenwirkt. Wenn der Ring 10 in seine Endstellung gebracht ist, werden die Staubleche 7 in den Schlitzen seiner Vorsprünge 11 aufgenommen. Die Staubleche 7 weisen Ausnehmungen 12 auf, damit die Staubleche in die Strömungskanäle 6 eindringen können. Wenn diese Staubleche in den in den Flossen eingeschnittenen Schlitzen und in den in den Vor Sprüngen 11 des Ringes 10 befindlichen Schlitzen ruhen, werden die Endringe 8 in ihre vorgesehene Stellung gebracht. Hierzu weisen die Staubleche 7 im Verhältnis zu ihrem Mittelteil an den Enden eine geringere radiale Ausdehnung auf. Eine mögliche Drehung des Ringes 10 und Bewegung längs des Brennstoffelementes wird durch die Staubleche 7 verhindert, deren Axialbewegung wiederum durch die Ausnehmungen 11 unmöglich gemacht ist. Die Ringe 8 ihrerseits verhindern eine radiale Bewegung der Staubleche und stützen überdies diese gegen eine Neigung zur Verwindung oder Annäherung aneinander. Bei einer Ausführungsform nach Fig. 4 bestehen die Klammerglieder aus im Querschnitt viereckigen Ringen, die in Ausnehmungen 14 der Staubleche passen. Die Ecken der Ringe 13 weisen Schlitze auf, die bei der Ansicht nach Fig. 5 nicht sichtbar sind, aber denen nach Fig. 6 gezeigten gleichen. Diese Schlitze nehmen die Staubleche in den Ausnehmungen 14 auf. Zur Verhinderung einer Axialbewegung der Staubleche 7 sind Axialkupplungsmittel vorgesehen, die aus zwei Endstücken 15 an jedem Ende des Brennstoffelementes bestehen und vier Vorsprünge 16 besitzen, die gegen die Enden der Staubleche 7 anliegen und deren Axialbewegung begrenzen. Das Endstück 15 kann eine begrenzte Axialbewegung ausführen, ehe es gegen den durch das Endverschlußglied 17 geschaffenen Halt stößt. Die Ringe 13 werden über die Staubleche 7 geschoben, ehe die Staubleche in die in die Flossen 5 eingeformten Schlitze eingelassen werden, und die ganze Staublechanordnung dann in ihre Endlage geschoben. Das Endstück 15 kann auch mit einem Ring 8 nach Fig. 1 benutzt werden. Bei der in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Ausführungsform weisen die Ringe 13 dieselbe Gestaltung wie bei der Ausführungsform nach Fig. 4 auf, mit der Ausnahme, daß deren drei vorgesehen sind. Die Axialkupplungsglieder bestehen aus einem Ring 18, der längs des Elementes wie eine Mutter fortbewegt werden kann, weil Vorsprünge 18 a mit den Kanälen 6 zwischen den Flossen 5 zusammenwirken. Die Staubleche 7 weisen eine Ausnehmung 19 auf, die aus dem inneren Umfang herausgeschnitten sind und den Ring umgeben, wenn er, wie in der Zeichnung dargestellt, auf dem Brennstoffelement in seiner Endstellung befestigt ist. Bei dieser Ausführungsform werden die Ringe 13 über die Staubleche geschoben, ehe diese in die für sie in den Flossen vorbereiteten Schlitze eingefügt werden. Nachdem die Ringe 13 aufgeschoben sind, wird der Ring 18 in die Ausnehmungen 19 gelegt und die Enden der Staubleche dann in die Schlitze in den Flossen eingefügt und die Staubleche in das Brennstoffelement eingeschoben, bis der Ring 18 auf den Flossen 5 am Ende des Brennstoffelementes aufliegt. Eine weitere Axialbewegung der Staubleche wird dann durch Drehen des Ringes 18 erhalten, der sich dann auf dem Brennstoffelement weiterschraubt und die Staubleche mitnimmt. Wenn die Bleche und der Ring 18 in ihrer Einstellung sind, so wird ein Weiterdrehen des Ringes 18 in den Kanälen zwischen den Flossen bzw. eine weitere Axialbewegung dadurch verhindert, daß man zu jeder Seite eines oder mehrerer Staubleche Löcher bohrt und in diese Stifte einschlägt oder indem am Ring befestigte Zungen mit den Staublechen punktverschweißt werden. Fig. 6 zeigt die Ausbildung des Ringes 13 mit Schlitzen 20, in die die äußeren Kanten der Staubleche eingreifen, während Fig. 7 das Axialkupplungsglied 18 als Einzelteil zeigt. Die Ringe 13 können auch mit Axialkupplungsringen 10 nach Fig. 1 zusammenwirken, indem man einen solchen an einem Ende des Brennstoffelementes, wie in Fig. 8 dargestellt, anordnet. Die Ringe 13 können an den Staublechen 7 zur Bildung einer Staublecheinheit angebracht werden, die dann, wie vorbeschrieben, in ihre Endlage gebracht wird. Wenn der Ring 10 in seiner Endstellung ruht, so nimmt er die Staubleche in in den Vorsprüngen 11 befindlichen Schlitzen auf, und die Staubleche und Vorsprünge sind dann beispielsweise durch Punktverschweißung verbunden. Endstücke 15, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind, können einen Ring 10 nach Fig. 1 ersetzen oder auch einen Ring 18 nach Fig. 5. Patentansprüche:

1. Kernreaktor-Brennstoffelement, dessen Kernbrennstoff in einen Behälter aufgenommen ist, der

mit Flossen oder Leitflächen versehen ist, die schraubenförmig um die Längsachse des Brennstoffelementes verlaufen und Strömungskanäle bilden, welche durch in Schlitzen der Flossen aufgenommene Staubleche unterbrochen sind, die sich axial über die Länge des Brennstoffelementes erstrecken und in radialer Richtung über die Spitzen der Flossen hinausragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubleche mit gegen Radial- und Umfangsbewegung sichernden Klammergliedern und ferner mit Kupplungsgliedern, die eine axiale Bewegung der Staubleche verhindern, versehen sind.

2. Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammerglieder aus zwei oder mehr Ringen (8, 13) bestehen, die die äußeren Kanten der Staubleche (7) sichern.

3. Brennstoffelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (8, 13) Schlitze (20) aufweisen, die über die Kanten der Staubleche (7) passen, wenn die Ringe die vorgesehene Stellung einnehmen.

4. Brennstoffelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe in Ausnehmungen (14) passen, die in die

äußeren Kanten der Staubleche (7) eingeschnitten sind.

5. Brennstoffelement nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialkupplungsglieder aus einem Ring (10) bestehen, der über den Umfang der Flossen (5) paßt und einen oder mehrere Vorsprünge (11) aufweist, die die Staubleche (7) aufnehmen.

6. Brennstoffelement nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialkupplungsglieder aus einem Ring (10, 18) bestehen, der über den Umfang der Flossen paßt und einen oder mehrere Vorsprünge (IOa_j 18 a) aufweist, die in die Räume zwischen den Flossen greifen und ein Gewinde formen, mit Hilfe dessen der Ring längs des Elementes durch Drehung axial weiterbewegt werden kann.

7. Brennstoffelement nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialkupplungsglieder aus einem Endstück (15) bestehen, das mit jedem Ende des Elementes lösbar verbunden ist und eine Anzahl von Vorsprüngen (16) aufweist, von denen jeder in den die Staubleche aufnehmenden Schlitz eingreift und eine axiale Bewegung desselben begrenzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 560/355 6.