DE1439775C - Brennstoffstabbündel für Kernreaktoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kernbrennstoffaufbau derjenigen Gattung, bei welcher ein enges Gitter aus parallel zueinander angeordneten Brennstoffstäben vorgesehen ist, die an ihren Enden gehaltert in einem rohrförmigen Gehäuse angeordnet sind und im Nachfolgenden als Brennstoffstabbündel bezeichnet werden.

Wenn die Brennstoffstäbe in einem Reaktorkern untergebracht werden und den gleichzeitig auftretenden Wirkungen von Bestrahlung und hoher Temperatur ausgesetzt sind, neigen sie zum Verbiegen; die Brennstoffstabhalterung muß daher so ausgebildet werden, daß das Verbiegen beschränkt wird. Bekannte Biegeversteifungseinrichtungen sind durch eine Mehrzahl von dünnwandigen Bauteilen gebildet, welche entlang den Stäben mit ihren Wandflächen größter Ausdehnung parallel zu den Stabachsen angeordnet sind und ein Gitter mit kreisförmigen Öffnungen bilden, in denen die Stäbe angeordnet sind.

In den Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 1 769 065 ist ein derartiges Bauteil beschrieben, welches ein Gitter mit kreisförmigen Öffnungen aufweist, die eng an dem zugehörigen Stab anliegen. Bei den in der deutschen Auslegeschrift 1 074 168 beschriebenen gitterförmigen Bauteilen sind die Öffnungen quadratisch und die Stäbe werden jeweils an den Streifen mittels einer einzigen Schweißung befestigt. Bei einigen dieser Reaktoren kann jedes dieser gitterförmigen Bauteile zur Überhitzung an den Flächen des Brennstoffstabes, die von der Berührung mit dem Reaktorkühlmittel durch die Berührung mit dem gitterförmigen Bauteil abgeschirmt sind, Anlaß geben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brennstoffstabbündel zu schaffen, bei welchem die Biegeversteifungseinrichtung nicht zu einer Überhitzung führt.

Zu diesem Zweck ist ein Brennstoffstabbündel für Kernreaktoren mit einer Biegeversteifungseinrichtung, die durch eine Mehrzahl von dünnwandigen Bauteilen gebildet ist, welche entlang den Stäben mit ihren Wandflächen größter Ausdehnung parallel zu den Stabachsen angeordnet sind und ein Gitter mit kreisförmigen Öffnungen bilden, in denen die Stäbe angeordnet sind, gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Öffnungen des Gitters über ihren gesamten Umfang soviel größer als der Außendurchmesser der Brennstoffstäbe ist, daß die Brennstoffstäbe an keiner Stelle ihres Umfangs die Innenwände der Gitteröffnungen berühren.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt eines Brennstoffstabbündels für Kernreaktoren im Grundriß,

Fig. 2 einen Querschnitt einer alternativen Ausführungsform, ebenfalls im Grundriß, während

Fig. 3 eine vergrößerte Einzelheit aus Fig. 2 wiedergibt.

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, wird ein Verbiegen der Brennstoffstäbe 2 in einem Brennstoffstabbündel durch eine gitterförmige Biegeversteifungseinrichtung 15, die aus rostfreiem Stahl besteht und zwischen den Enden der Stäbe angeordnet ist, innerhalb bestimmter Grenzen gehalten. Die Biegeversteifungseinrichtung ist aus einer Anzahl dünnwandiger (0,5 mm) Bauteile 16 von Rohrform hergestellt, welche die B renn stoff stäbe 2 mit kleinem Abstand umgeben und über weitere dünnwandige (0,5 mm) Bauteile 17 von Stegform miteinander verbunden sind. Beide Bauteile sind mit ihren Wandflächen parallel zu der Hauptrichtung des durch das Graphitgehäuse 3 strömenden Kühlmittels angeordnet. Mit Flanschen versehene Stege 18 verbinden die Bauteile 16 mit einem ringförmigen Halter 19 von U-förmigem Querschnitt (0,4 mm Dicke) aus rostfreiem Stahl.

ίο Der Halter 19 ist zwischen zwei Graphithülsen 28 angeordnet und die Relativbewegung zwischen dem Halter 19 und den Hülsen 28 wird durch Anschläge 21 verhindert, die auf dem Halter 19 befestigt und in Schlitzen in den Enden der Hülsen 28 festgelegt sind.

Ein Brennstoffstabbündel enthält zwei innerhalb des rohrförmigen Gehäuses 3 aus Graphit übereinander angeordnete Teilbündel aus einundzwanzig parallel verlaufenden ummantelten Brennstoffstäben 2. Die nebeneinander liegenden äußeren Enden der Brennstoffstäbe 2 sind in einem gitter- oder lochmusterartigen Bauteil zur Stützung der Stäbe in an sich bekannter Weise gleitend gelagert. Das gitter- oder lochmusterartige Bauteil ist in der Zeichnung nicht dargestellt, ist aber im Grundriß ähnlich dem in Fig. 2 gezeigten Bauteil. Die sich gegenüber, aber entfernt voneinander liegenden inneren Enden der Brennstoffstäbe 2 der beiden Teilbündel werden in Öffnungen einer Biegeversteifungseinrichtung aufgenommen und sind darin verschieb-Hch gelagert. Das Gehäuse 3, die Graphithülsen 28 und die Biegeversteifungseinrichtung sind untereinander über eine Verbindungsstange 37 verbunden und bilden zusammen mit den Brennstoffstäben 2 das gesamte Brennstoffstabbündel. Jeder Brennstoffstab 2 enthält, übereinandergeschichtete, gesinterte UO₂-B rennstofftabletten 9 (10 mm Durchmesser, 10 mm Länge), die in einem Hüllrohr 10 aus rostfreiem Stahl eingeschlossen sind, welches an seinen Enden mit Endkappen aus rostfreiem Stahl abgedichtet ist.

Die Verbiegung der B rennstoff stäbe 2 wird erst dann behindert, wenn sie mit den Wänden des Bauteils 16 in Berührung kommen. Indem ein gewisser Grad von Verbiegung der B rennstoff stäbe 2 möglich ist, ehe die Behinderung auftritt, gewährleistet die Biegeversteifungseinrichtung 15, daß der Wärmeübergang der Stäbe dadurch im wesentlichen nicht beeinträchtigt wird. Außerdem wird die Montage erleichtert, weil die Brennstoffstäbe 2 leicht durch die Bauteile 16 eingeführt werden können. Diese kleinen Biegebewegungen (z.B. 0,5mm) können toleriert werden, und ein Versuch, diese Bewegungen völlig zu verhindern, würde bedingen, daß zusätzliches neutronenabsorbierendes Material eingeführt wird, daß die Brennstoffstäbe 2 zusätzlichen Spannungsbeanspruchungen ausgesetzt werden, daß der Wärmeübergang beeinträchtigt und daß Schwierigkeiten bei der Herstellung der Anordnung auftreten würden. In einer in den F i g. 2 und 3 gezeigten Modifikation ist die Biegeversteifungseinrichtung 15 durch eine lochmusterartipe Anordnung ersetzt, bei welcher die Brennstoffstäbe 2 mit seitlichem Abstand umfaßt werden. Wie aus der Fig. 3 hervorgeht, ist die Einrichtung 4 b aus dünnen, mit ihrer Breitseite parallel zur Kühlmittelströmung stehenden Streifen hergestellt, die mehrfach längs parallel zur Brennstabbündeiachse verlaufender Kanten abgewinkelt und so gebopen sind, daß zwischen zwei Abwinklungen abwechselnd auf einen geraden Abschnitt 5 b ein ent-

sprechend der Umrißform der Brennstoffstäbe gebogener Abschnitt 6 b folgt. Die geraden Abschnitte 5 b sind an einer Stelle entfernt von den öffnungen 8 b durch Widerstandsschweißungen 7 b miteinander verbunden, so daß Stege 40 b doppelter Wandstärke gebildet sind. Die Streifen der Einrichtung 4 b weisen die gleiche Tiefe (ungefähr 12 mm) auf wie die Teile 16 und 17 der Biegeversteifungseinrichtung 15.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Brennstoff stabbündel für Kernreaktoren, mit einer Biegeversteifungseinrichtung, die durch eine Mehrzahl von dünnwandigen Bauteilen gebildet ist, welche entlang den Stäben mit ihren Wandflächen größter Ausdehnung parallel zu den Stabachsen angeordnet sind und ein Gitter mit kreisförmigen Öffnungen bilden, in denen die Stäbe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Öffnungen des Gitters über ihren gesamten Umfang soviel größer als der Außendurchmesser der Brennstoffstäbe (2) ist, daß die Brennstoffstäbe an keiner Stelle ihres Umfanges die Innenwände der Gitteröffnungen berühren.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen