DE1077341B - Brennstoffelement fuer Kernreaktoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kernreaktor-Brennstoffelement, welches einen hohlen, aus nichtmetallischen! Werkstoff bestehenden Kernbrennstoffbauteil in einer Schutzhülle aufweist.

Einer der Vorteile der Verwendung von Brennstoffelementen, welche nichtmetallisches spaltbares Material, wie Oxyde und Karbide — statt spaltbares Metall —·, enthalten, besteht darin, daß bei ihnen das Erreichen viel höherer Temperaturen (in der Größenordnung von 2000° C) zugelassen werden kann. Jedoch nimmt der bei diesen Temperaturen durch Spaltproduktgase, welche während des Reaktorbetriebes erzeugt werden, ausgeübte Druck zu, und es muß dort, wo das spaltbare Material in Form einer festen Masse oder in fester Form vorhanden ist, die Schutzhülle entsprechend stärker sein, was eine Zunahme der Neutronenabsorption und der Materialkosten bedingt. Es ist bereits vorgeschlagen worden, das spaltbare Materiaf in Form eines Hohlkörpers vorzusehen; die Spaltproduktgase können sich dann in den vorgesehenen Zwischenräumen sammeln. Doch ist es wahrscheinlich, daß durch die Strahlung nichtmetallische spaltbare Materialien zerfallen und sich als Pulver am Boden eines solchen Brennstoffelementes sammeln werden.

Beim Kernreaktor-Brennstoffelement gemäß der Erfindung ist die Höhlung des Brennstoffbauteiles mit einem porösen Material gefüllt, welches sowohl die Spaltproduktgase, die im Kernbrennstoffbauteil erzeugt werden, zu halten als auch den Kernbrennstoffbauteil gleichzeitig zu stützen vermag.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung ausführlicher beschrieben werden, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung,

Fig. 2 eine unvollständige Einzeldarstellung und

Fig. 3 eine weitere Schnittdarstellung.

Fig. 1 zeigt einen hohl ausgebildeten Brennstoffbauteil 1, welcher aus einem Stapel oder Satz von kurzen Rohren aus gesintertem Urandioxyd, die innen von einer porösen Masse 2 aus Magnesiumoxyd gehalten oder gestützt werden, besteht. Die Masse 2 kann aus gesinterten Körnern oder aus »geschäumtem« Magnseiumoxyd bestehen, die beide bei etwa 2000° C thermisch beständig sind und einen geringen Neutronen-Absorptionsquerschnitt aufweisen. Der Brennstoff bauteil 1 und die poröse Masse 2 sind beide in einer Schutzmetallhülle 3 eingeschlossen, welche Endzapfen 4 mit Befestigungslöchern 5 aufweist.

Fig. 2 veranschaulicht, wie erfindungsgemäße Brennstoffelemente gruppenweise in einem Brennstoffelementkanal 6 eines Graphitmoderatorbaugliedes 7 mit Hilfe von Armkreuzen 8 angebracht sind. Jedes der Armkreuze 8 ist mit einer Anzahl zwischen-

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority, London

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen, Oranienstr. 14

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 22. Januar 1958

Richard Phillip Kinsey, Bowden, Cheshire,
und Leslie Mark Wyatt, Appleton, Cheshire

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

geschalteter Buckel oder nabenartiger Verstärkungen 9 ausgestattet, welche Löcher 10 für die Endzapfen 4 der Brennstoffelemente aufweisen. Die anstoßenden Endzapfen 4 sind an den Armkreuzen 8 mit Hilfe von Stiften 11 befestigt, welche durch Löcher 12 in den Buckeln der nabenartigen Verstärkungen 9 und durch Löcher 5 in den Endzapfen 4 dringen.

Fig. 3 veranschaulicht die Erfindung bei der Anwendung in einem Kernreaktor. Der Reaktor, welcher allgemein mit 31 bezeichnet ist, umfaßt ein Druckgefäß 13, welches auf Gestellen oder Stümpfen 14 innerhalb eines betonierten biologischen Schutzkörpers 15 sitzt und ein Graphitmoderatorbauglied 16 aufweist, welches auf einer Grundplatte 17 ruht, welche Löcher 28 aufweist und von Bügeln oder Konsolen 18 gehalten wird, die an das Druckgefäß 13 bei 19 angeschweißt sind. Das Graphitmoderatorbauglied 16 sieht eine Anzahl senkrechter Brennstoffelementkanäle 20 vor, welche über den Grundplattenlöchern 28 so angeordnet sind, daß sie vom Kühlgas durchströmt werden, welches in das Druckgefäß durch Einlaßkanäle 21 eintritt und dieses durch Auslaßkanäle 22 verläßt. Eine Reihe von Brennstoffelementenbündeln 21 von der teilweise in Fig. 2 gezeigten Form sind in jedem Kanal 20 aufgehängt, und zwar mit Hilfe eines Kabels 24 zwischen dem oberen Armkreuz 8 des obersten Brennstoffelementbündels der Reihe 23 und einer Verlängerung 25 eines Schraubdübels 26, welcher in die Kopffläche 27 des biologi-

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sehen Schutzkörpers 15 eingesenkt ist. Beschickungsrohre 29 zwischen dem biologischen Schutz 15 und der Graphitmoderator-Bauteilgruppe 16 gestatten es, die Reihe oder Kette von Brennstoffelementenbündeln 23 in den Reaktor einzuführen oder herauszunehmen. Die Beschickungsrohre 29 sind mit öffnungen 30 zum Durchtritt des Kühlgases versehen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   1» Kernreaktor-Brennstoffelement, welches einen hohlen, aus nichtmetallischem Werkstoff bestehen-

   den Kernbrennstoffbauteil in einer Schutzhülle aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhlung dieses Brennstoffbauteiles mit einem porösen Material gefüllt ist, welches sowohl die Spaltproduktgase, die im Kernbrennstoffbauteil erzeugt werden, zu halten als auch den Kernbrennstoffbauteil gleichzeitig zu stützen vermag.
2. 2. Kernreaktor-Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffbauteil aus Urandioxyd und das poröse Füllmaterial aus Magnesiumoxyd besteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   ©909-759/344 3.6»