DE1079232B - Kernreaktor-Brennstoffelement - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Brennstoffelemente für Kernreaktoren.

Bisher ist in bezug auf Brennstoffelemente, welche bei Natrium-Graphit-Reaktoren verwendet werden, in Vorschlag gebracht worden, diese Elemente in Form von Stabbündeln bzw. -büscheln anzuordnen. Man nimmt jedoch an, daß es dadurch zu einer nicht gleichmäßigen Bestrahlung kommt, wodurch übermäßig hohe Temperaturen in der Mitte der Stäbe hervorgerufen werden, was zu einem Verbiegen der Stäbe führen kann.

Es ist außerdem bei anderen Arten von Kernreaktoren bekanntgeworden, Brennstoffelemente in Form von flachen Platten vorzusehen, welche eine Hülse oder Hülle in Sehnenrichtung durchsetzen.

Gemäß der Erfindung besteht das Kernreaktor-Brennstoffelement aus einer Reihe konzentrisch angeordneter Rohrbrennstoff bauteile, welche jeweils von einem Schutzrohrmantel umgeben und in einer Hülse gehalten werden, derart, daß das Kühlmittel entlang der Innenseite der Hülse zu fließen und alle Oberflächen des Schutzrohrmantels zu überströmen oder zu umspülen vermag.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert werden, welche eine Schnittansicht wiedergibt.

In der Zeichnung ist ein Kernbrennstoffelement 10 dargestellt, welches aus rohrförmigen Uranstücken 11a, 11 b, lic, Hd usw. besteht, die zu einem Paar von konzentrisch angeordneten Rohrbauteilen 12 und 13 aufgebaut und mit rostfreien Schutzstahlhüllen 14, 18 ausgekleidet sind. Am Brennstoffelement 10 sitzen Zapfen oder Dübel 15, welche durch obere und untere Schenkelkreuze 16 und 17 führen und in den Schenkelkreuzen 16, 17 vermittels Splinte 19 befestigt sind. Das obere Schenkelkreuz 16 ist an einer Zirkonhülse 20 befestigt und hält das Brennstoffelement 10. Das untere Schenkelkreuz 17 sitzt lose in der Hülse 20 und dient dazu, das untere Ende des Brennstoffelementes 10 ausgerichtet zu halten.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, das ein erfindungsgemäßes Brennstoffelement mit Umlenk-Kühlsystem zeigt, teilt die Hülse 20 einen Kühlmittelkanal 21 innerhalb eines Moderatoraufbaus 22 in einen Innenkanal 23, welcher das Brennstoffelement 10 aufnimmt, und in einen Ringkanal 24 auf, dessen durch ein fingerhutförmiges Zirkonrohr 25 gebildete Außenwand innerhalb des Kühlmittelkanals 21 liegt. Das obere Ende der Hülse 20 weist Bohrungen 26 auf und ist mittels Stiften 41, welche sich in die Bohrungen 26 hinein erstrecken, mit einem Rohr 27 verbunden. Das Rohr 27 führt durch den Reaktorreflektor (nicht dargestellt) hindurch in eine Neutronenabschirmung28 hinein, und es ist mit Ringen 29

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority, ίο London

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

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 24. Juni 1957

Sydney Fawcett, Haie Barnes, Cheshire,
und Robert James Haslam, Urmston, Manchester

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

versehen, um es gegen das fingerhutförmige Rohr 25 abzudichten. Die Stege 30 am Rohr 27 halten ein Nabenstück 31, welches eine mittige Bohrung 32 mit einer Aussparung 33 aufweist, die ein Spannwerkzeug zum Herausheben des Brennstoffelementes 10 und der Hülse 20 aufzunehmen vermag.

Das untere Ende der Hülse 20 ruht auf Stegen 34 im fingerhutförmigen Rohr 25. Das Rohr 25 weist doppelte Wände 35, 36 mit einem Spalt 37 zwischen diesen für das Ermitteln einer Undichtigkeit auf.

Bei Betrieb des Reaktors fließt ein Stickstoff-Moderatorkühlmittel entlang des Kühlmittelkanals 21 zwischen dem fingerhutförmigen Rohr 25 und dem Moderator 22 und ebenfalls in den Kanälen zwischen den Ziegeln oder Blocks, welche den Moderator bilden. Das Brennstoffelement-Kühlmittel fließt, wie dies durch den Pfeil 38 angedeutet ist, den Ringkanal 24 hinab, rund um die Basis der Hülse 20, wie dies durch den Pfeil 39 angedeutet ist, und dann die Ringräume zwischen den Rohrbrennstoffbauteilen 12 und 13 hinauf, wie dies durch die Pfeile 40 angedeutet ist.

Die Durchmesser der Hülse 20 und der Schutzrohrmäntel 14,18 sind in solcher Weise gewählt, daß durch die an jeder Oberfläche der Rohrbrennstoffbauteile

909 769/451

relativ zur Kühlmittelströmung auftretenden Wärmemengen ein konstanter Druckabfall und Temperaturanstieg zwischen den Enden des Brennstoffelementes gewährleistet ist.

Claims (2)

PATENTANSPBÜCHE:

1. Kernreaktor-Brennstoffelement, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Reihe konzentrisch angeordneter Rohrbrennstoffbauteile (12., 13) besteht, welche jeweils von einem Schutzrohrmantel (14, 18) umgeben und in einer Hülse (20) gehalten sind, derart, daß das Kühlmittel entlang der Innenseite der Hülse zu fließen und alle Oberflächen des Schutzrohrmantels zu überströmen oder zu umspülen vermag.

2. Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Hülse (20) und der Schutzrohrmäntel (14, 18) in einem Reaktor so gewählt sind, daß durch die an jeder Oberfläche der Rohrbrennstoffbauteile relativ zur Kühlmittelströmung auftretenden Wärmemengen ein konstanter Druckabfall und Temperaturanstieg zwischen den Enden des Brennstoffelements gewährleistet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 768 078;
»Nucleonics«, 13, Nr. 10, 1956, S. 12;
»Proceedings of the International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy«, Vol. 2, 1956, S. 345.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen