DE1958720A1

DE1958720A1 - Kernreaktor-Brennstoffanordnung

Info

Publication number: DE1958720A1
Application number: DE19691958720
Authority: DE
Inventors: Murdock Thomas Brown; Fox Jack Newton
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1968-11-26
Filing date: 1969-11-22
Publication date: 1970-08-06
Also published as: FR2027551A1; US3607642A

Description

Kernreaktor - Brennstoffanordnung

Kernspaltkettenreaktionen und Reaktoren, in denen sie stattfinden sind allgemein bekannt. Ein typischer Reaktor besteht aus einer Anordnung für die Kettenreaktion oder aus einem Kern, der aus Kernbrennstoffmaterial besteht, das. in Brennstoffelementen enthalten ist. Das Brennstoffmaterial ist im allgemeinen in korrosionsfesten, wärmeleitfähigen Behältern oder Umhüllungen untergebracht. Der Reaktorkern, der aus vielen solcher räumlich angeordneter Brennstoffelemente oder Stäbe besteht, ferner aus Steuerstäben oder Blechen, aus im Kern befindlichen Instrumentationen usw., befindet sich in einem Behälter oder einer Kernummantelung, durch die das Reaktorkühlmittel strömt. Wenn das Kühlmittel zwischen den räumlich angeordneten Brennstoffstäben strömt, wird es durch die in dem Brennstoff während der Spaltreaktion freiwerdenden thermischen Energie erwärmt. Das erwärmte Kühlmittel verläßt sodann den Reaktor, wobei die Wärmeenergie verwendet wird um Arbeit zu leisten, indem beispielsweise ein Turbinengenerätersatz zur Erzeugung elektrischer Energie angetrieben wird. Das danach abgekühlte Kühlmittel wird dem Reaktor erneut zugeführt.

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In modernen kommerziellen wassergekühlten Reaktoren besteht der Kern im allgemeinen aus mehreren Unteranordnungen oder Bündeln, wobei jedes mehrere stabförmige Brennstoffelemente enthält, die räumlich parallel angeordnet sind. Eine solche Anordnung kann beispielsweise 49 Brennstoffstäbe enthalten, die einen Durchmesser von etwa 1,3 cm (=0,5 inch) und eine Länge von etwa 3 m (10 Fuß) aufweisen. Die Stäbe werden an jedem Ende durch Bänder und über die Länge der Anordnung durch einige seitliche Abstandsund Stützhalter in der gewünschten Stellung gehalten. In schnellen Brutreaktoren kann jede Anordnung 250 bis 750 Stäbe enthalten, wobei jeder einen Durchmesser von 0,63 cm (0,25 inch) oder weniger aufweist. Es ist besonders schwierig, eine derartige Anzahl sehr dünner Stäbe in der gewünschten parallelen Reihe festzuhalten.

Frühere Reaktorentwürfe stellten im weitester. Sinne einen Kompromiß zwischen verschiedenen entgegengerichteten Variablen dar. So ist es z.B. wünschenswert, wenn die Steuerstäbe oder Bleche von oben in den Kern eingeführt werden, so daß ihre Schwere das Einfahren unterstützt.

Es ist jedoch auch wünschenswert, wenn die Kühlmittelkanäle für eine aufwärts gerichtete Strömung ausgelegt werden, so daß dann, wenn der Reaktorkern abgeschaltet wird, das Kühlmittel teilweise unter Verwendung der natürlichen Konvektion (aufwärts gerichtet) zirkulieren kann. Eine Aufwärtsströmung des Kühlmittels gegen die von oben eindringenden Steuerstäbe jedoch bewirkt auf diese Stäbe hydraulische Kräfte, welche größer sein können als die Schwerekräfte.

In einem mit schnellen Neutronen arbeitenden Reaktor kann der Kern eine große Vielfalt von Unteranordnungen enthalten, wobei jede in einer besonderen Ummantelung untergebracht ist. Die Unteranordnungen weisen im allgemeinen einen hexagonalen Querschnitt auf, die, wenn sie zusammengebaut sind, einen zylindrischen Kern bilden. Typische verschiedene Unteranordnungen enthalten Brennstoffelemente, Steuermaterialien, Moderatoren und Reflektoren. Wichtig ist, daß der gesamte Kern während des Reaktorbe-

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triebes eine stabile feste Konfiguration besitzt. Eine unerwartete Bewegung oder Vibration der verschiedenen Elemente kann unerwartete Reaktivitätsänderungen hervorrufen. Im extremen Falle können solche Veränderungen wegen der örtlichen Flußänderungen örtliche Oberhitzungen hervorrufen» die die Brennstoffstäbe beschädigen und/oder eine Notabschaltung des Kernreaktors auslösen können.

Eine große Vielfalt solcher Brennstoffstabanordnungen wurden für die Verwendung in solchen Reaktoren bereits vorgeschlagen. Die Anordnung muß die Brennstoffstäbe in der gewünschten räumlichen Zuordnung festhalten, muß eine Stabbewegung oder Vibration verhindern, während gleichzeitig unterschiedliche thermische Ausdehnungen erlaubt sein müssen.

Bei vielen Vorschlägen, in denen die Brennstoffstäbe.mit der Ummantelung an vielen Punkten befestigt sind, können die thermischen Ausdehnungsunterschiede nicht entsprechend kompensiert werden und es werden daher Verbiegungen oder anderweitige Deformationen der Stäbe während der Änderung: der Reaktor- und Brennstoffstabtemperatur hervorgerufen. Diese stabileren Konstruktionen lassen es auch nicht zu, daß die Zwischenräume der Anordnung durch geringe transversale Bewegung entsprechend eliminiert werden, indem die Kernkomponenten zusammengeklemmt werden.

Einige Brennstoffanordnungen weisen komplizierte Konstruktionsmerkmale auf, die dazu dienen, eine Justierung zu ermöglichen, um die Probleme bezüglich der Abstandhalterung, der thermischen Ausdehnung und der Festklennnung des Kernes zu lösen. Diese Systeme jedoch sind aufwendig, lassen sich schwer zusammenbauen und neigen dazu, beim läigeren Betrieb auszufallen.

Die in einem gewissen Abstand untereinander innerhalb einer Anordnung angebrachten Brennstoffstäbe unterliegen einer unterschiedlichen Wärmeerzeugungsrate und hieraus sich ergebender örtlich.unterschiedlicher Temperaturen. Diese Bedingung kann sich durch Flußspitzen in benachbarten Kühlkanälen, durch eine

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ungleiche Verteilung der Kühlmittelströmung durch den Kern, durch das Vorhandensein von in der Nähe befindlichem Strukturmaterial oder ähnliches einstellen. Demzufolge sind die Brennstoffstäbe einer ungleichen thermischen Ausdehnung unterworfen, so daß, falls keine Verstärkungselemente vorgesehen werden, die Stäbe und Bündel einer Deformation oder Verbiegung unterworfen sind. Hierdurch können, wenn sich benachbarte Stäbe berühren, örtlich heiße Stellen erzeugt werden, wodurch sich eine Auflösung oder ein Aufschmelzen des Hüllenmaterials ergeben kann. Dies kann zur Bildung von Rissen oder öffnungen im Hüllenmaterial führen, welche den Brennstoff und die Spaltproduktgase,die in dem Brennstoffstab enthalten sind, dem Kühlmittel aussetzen. Wenn dies vorkommt, müssen nicht nur die Brennstoffelemente ersetzt werden, was eine Abschaltung des Reaktors erforderlich macht, sondern es wird auch das Kühlmittel mit radioaktivem Material verseucht. Eine größere Verbiegung der an der äußeren Umrandung angeordneten Brennstoffstäbe kann auch eine Störung der Bewegung der Steuerstäbe bewirken.

Aus diesen Gründen müssen die Zwischen-Abstandhalter eine genügende Stärke aufweisen, um wegen der Temperaturveränderungen eine Verbiegung der Stäbe zu verhindern. Darüber hinaus muß der Abstandhalter eine genügende Stärke aufweisen, um größeren thermischen und hydraulischen Kräften zu widerstehen, die zwischen dem Reaktoranlauf und dem Betrieb unter voller Leistung erheblich variieren.

Andererseits können außergewöhnlich große und starke Abstandhalter die Reaktorleistung nachteilig beeinflussen. Wenn der Ab- ■ Standshalter den Kühlmittelstrom örtlich begrenzt₅ Können örtlich heiße Stellen auftreten, die dort Beschädigungen des Hüllenmaterials, wie oben beschrieben, verursachen können. Der Abstandhalter sollte so klein wie möglich sein und ein-*en geringen Absorptionsquerschnitt für Neutronen aufweisen, so daß die parasitische Absorption auf ein Minimum gehalten wird. Eine solche Absorption wird bedeutsam, wenn eine große Anzahl von Abstandhaltern im Kern erforderlich ist.

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Abstandhalter, welche kompliziert und schwierig herzustellen sind, sind unerwünscht, da in einem einzigen Kern sehr viele Abstandhalter erforderlich sind und da bevorzugte Materialien, wie beispielsweise rostfreier Stahl schwer in komplizierten Formen herstellbar sind. In ähnlicher Weise sind Abstandhalterkonstruktionen, die eine große Anzahl von Schweißungen erforderlich machen, schwierig innerhalb der notwendigen Toleranzen gleichbleibend herzustellen.

Wenn die Kontaktfläche zwischen dem Abstandhalter und einem Brennstoffstab zu groß ist, kann der Kühlmittelstrom zu dieser Fläche begrenzt sein, wodurch sich eine heiße Stelle ergibt. Wenn umgekehrt die Kontaktfläche zu klein ist, können unterschiedliche thermische Ausdehnungen und Vibrationen, die durch den Kühlmittelstrom erzeugt werden, an dem Kontaktpunkt eine Reibungsbeschädigung der Brennstoffhülle verursachen. Unter Umständen kann auch die beschädigte Oberfläche reißen, so daß Kühlmittel innerhalb des Stabes mit dem Brennstoff in Kontakt kommt.

Ferner können die Oberflächen der Stäbe bei Einführung der Brennstoffstäbe in eng ansitzende Abstandhalter aufgekratzt oder anderweitig beschädigt werden.

Ein bereits bekanntes Abstandhaltersystem verwendet ein oder mehr dünne Drähte, die spiralförmig um einen jeden Brennstoffstab in der Anordnung herumgewickelt sind. Der Draht ist in der Nähe des oberen Teiles des Stabes an diesem befestigt, um den Stab herum und nach unten gewickelt und ist am unteren Teil des Stabes befestigt. Dieses System ist einfach, verläßlich und leicht zusammenzubauen. Zusätzlich zur getrennten Abstandhalterung der Brennstoffstäbe bewirkt die spiralförmige Form im Kühlmittelstrom erwünschte Turbulenzen, die einen verbesserten Wärmeübergang von den Brennstoffstäben zum Kühlmittel ergeben

Während mit spiralförmigen Drahtabstandhaltern gute Ergebnisse erzielt werden, bleiben jedoch noch einige Probleme offen.

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Bei den bisher bekannten Brennstoffanordnungen, die spiralförmige Drahtabstandhalter verwenden, wurde es als notwendig empfunden, jeden Abstandhalter mit der gleichen relativen Winkelposition an jedem Brennstoffstab zu beginnen und Spiralen mit gleichem Drall zu verwenden, um eine mechanische Beeinflussung zwischen den Drähten und benachbarten Brennstoffstäben zu verhindern. Augenscheinlich könnte eine zi "ällige Anfangsla/ge eine solche Beeinflussung ergeben. Eine gleiche Anfangslage jedoch erfordert, eine sehr genaue Einstellung der Brennstoffstäbe und der Abstandshalterdrähte, da beispielsweise 20-40 Brennstoffstäbe in einer Linie parallel zur Brennstoffanordnung vorhanden sein können und die Abstandhalterdrähte mit den Brennstoffstäben in Intervallen entlang der Stäbe ausgerichtet sind. Wenn die Brennstoffstäbe oder Drähte sogar nur geringfügig im Durchmesser zu groß oder zu klein sind, wird die Anordnung bei diesen Intervallen allzu fest oder zu lose sein. Diese Anordnung paßt sich nicht einer Schwellung der Brennstoffstäbe während des Reaktorbetriebes an, ohne die Ummantelung der Anordnung oder die Brennstoffstäbe zu deformieren. Darüber hinaus können die Brennstoffstäbe oder Drähte nicht unterdimensioniert hergestellt werden, um ein Spiel zu ermöglichen, das sich den Toleranzen anpaßt, da sich hierdurch ein Spiel zwischen den Brennstoffstäben und der Ummantelung einstellen kann, das eine Bewegung des Brennstoffes während des Reaktorbetriebes zulassen würde. Eine solche Bewegung könnte eine Beschädigung der Brennstoffstäbe und unstabile nukleare Eigenschaften des Reaktorkernes zur Folge haben.

Probleme, die das Spiel zwischen der äußeren Reihe der Brennstoffstäbe und der Ummantelung der Anordnung betreffen, bestehen noch in einer anderen Weise. Die Abstandshalterung zwischen benachbarten Brennstoffstäben wird durchgeführt, um verschiedene. Paktoren zu optimieren, einschließlich den Druckverlust entlang des Reaktorkernes, die zulässigen Hüllentemperaturen und die gewünschte Kernausgangskühlmitteltemperatur. Diese Optimierung der Abstandshalterung legt den Durchmesser der Spirale der Drahtabstandshalterung fest, die in dem vorgegebenen Kern verwendet werden muß.

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Mit Abstandhalterdrähten gleichen Durchmessers jedoch ergibt sich ein gleichmäßiger Spalt zwischen den Brennstoffstäben in der äußeren Reihe der Anordnung und der Wand der Brennstoffummantelung, welche keine besondere Wärmequelle darstellt. Dieser besondere Kühlmittelspalt bewirkt einen Überschuß, des Kühlmittelstromes durch diesen Kühlerteil der Anordnung, wodurch die Kühlmittelausgangstemperatur reduziert werden kann, die durch vorgegebene Kernbedingungen erreicht wird. Es wurde abgeschätzt, daß in einer typischen Brennstoffanordnung diese Verluste bis zu 10 % des gewünschten Temperaturanstieges betragen können.

Diese "Kanalisierung" der Strömung entlang der Ummantelung kann ι durch Verwendung eines Drahtabstandhalters eines kleineren Durchmessers um die Brennstoffstäbe in der äußeren Reihe verringert werden. Diese Technik ist jedoch nicht praktisch, da dann die Drähte in der nächsten inneren Reihe der Brennstoffstäbe für die Abstandhalterung zwischen der äußeren und den nächsten Reihen zu sorgen hätten, da der Draht mit kleinerem Durchmesser auf der äußeren Reihe der Brennstoffelemente nicht die nächste innere Reihe berührt. Daher würde sich hierdurch nur die Hälfte der gewünschten Anzahl der Abstandhalterkontakte ergeben, die eine Verschiebung, eine Verbiegung oder Vibration der Brennstoffstäbe zulassen könnten.

Auch in einer rechteckigen anstelle einer hexagonalen Brennstoff- I stabreihe kann sich die äußere Reihe der Brennstoffstäbe, die den kleineren Durchmesser der Abstandhalterdrähte besitzen, entlang der Wand der Ummantelung verschieben.

Aus diesen Gründen besteht die Notwendigkeit, Brennstoffanordnungen, die spiralförmige Drahtabstandhalter verwenden, zu verbessern. Die Aufgaben, die der Erfindung zugrunde liegen, werden dadurch gelöst, daß eine Brennstoffanordnung vorgesehen ist, bei der jeder Brennstoffstab spiralförmig gewickelte 'Abstandhalterdrähte besitzt, wobei die Drahtspirale auf jedem Stab bei einer unterschiedlichen Winkelposition in gleichförmiger Weise beginnt, um so ein vorgeschriebenes Verschiebungsschema der Abstandsdrähte durch die Anordnung hindurch zu bewirken und indem dünne

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Hohlröhren als Abstanddrähte für die äußere Reihe der Brenns.toffstäbe vorgesehen sind, wobei die Röhren an den Kontaktstellen mit der Ummantelung geringfügig abgeflacht sind, um die Kühlströmung zwischen der äußeren Reihe der Brennstoff-, stäbe und der Ummantelung zu verringern. Die Brennstoffstäbe sind vorzugsweise nur an ihrem unteren Ende mit mehreren räumlich angeordneten Stützbändern verbunden, die gegen die Ummantelung gesichert sind. Eine untere öffnung, die gegen das untere Ende der Ummantelung gesichert ist, dient dazu, gleitend in eine öffnung einer Stützplatte zu passen, so daß eine leichte transversale Klemmbewegung der Ummantelung und der Brennstoffstabanordnung gestattet ist.

Der Spalt zwischen den Brennstoffstäben und den nicht mit Brennstoff versehenen Elementen (z.B.die Ummantelung und die Blindstäbe) beträgt vorzugsweise ein Drittel bis etwa ein Halb des Spaltes zwischen den benachbarten Brennstoffstäben.

Obgleich mehr als ein Abstandshalterdraht auf jedem Brennstoffstab verwendet werden kann, wird jedoch nur ein einziger Draht bevorzugt, da dies besonders wirksam ist und die Menge an neutronenabsorbierendem Material, der sich in der Brennstoffanordnung befindet, auf ein Minimum gehalten wird.

Obgleich die Kernbrennstoffanordnung gemäß der Erfindung besonders für einen mit schnellen Neutronen arbeitenden Brutreaktor besonders geeignet ist, bei dem der Kühlmittelstrom durch die Brennstoffanordnung aufwärts" fließt, kann die Anordnung auch in anderen Reaktortypen, die mit schnellen Neutronen arbeiten, verwendet werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:

Figur 1 die Kernbrennstoffanordnung gemäß der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung, die der Klarheit wegen teilweise aufgeschnitten ist;

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Pigur 2 einen horizontalen Schnitt durch die Kernbrennstoffanordnung;

Figur 3 einen vertikalen Schnitt durch die Kernbrennstoffanordnung entlang der Linie 3-3 gemäß Figur 2;

Figur 4 einen vertikalen Schnitt durch den unteren Teil der Kernbrennstoffanordnung entlang der Linie 4-4 gemäß Figur 2';

Figur 5 eine vergrößerte Einzeldarstellung eines Teiles des Schnittes der in Figur 2 dargestellt ist, welcher den abgeflachten Abstandhalterdraht neben der Ummantelung der Brennstoffanordnung zeigt;

Figur 6 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles des Schnittes nach Figur 2, die eine gleichmäßig veränderte Orientierung der Abstanddrähte zeigt;

Figur 7 eine perspektivische Ansicht eines Kernreaktors, der zur Verdeutlichung teilweise aufgeschnitten ist und für den die Kernbrennstoffanordnung gemäß der Erfindung besonders geeignet ist;

Figur 8 einen vertikalen Schnitt durch die Kernummantelung des Kernreaktors, der in Figur 7 in einer zur Verdeutlichung vereinfachten Form dargestellt ist, und

Figur 9 einen horizontalen Schnitt durch den Reaktorkern.

In Figur 1 ist eine isometrische perspektivische Ansicht einer Kernbrennstoffanordnung dargestellt, die allgemein mit 10 bezeichnet ist und die teilweise aufgeschnitten und der Deutlichkeit wegen gekürzt ist. Die Brennstoffanordnung 10 besteht primär aus mehreren Brennstoffstäben 11, die in einer verlängerten hexagonalen Ummantelung 12 untergebracht sind. Falls eslerforderlich ist, kann die Ummantelung 12 auch einen anderen

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geeigneten Querschnitt aufweisen, beispielsweise rechteckig oder rund. Die Ummantelung 12 und die anderen Strukturelemente der Brennstoffanordnung können aus geeigneten Materialien hergestellt werden. Für einen schnellen Reaktor wird rostfreier Stahl vorgezogen, während eine Zirkonlegierung in einem Reaktor Anwendung findet, der mit thermischen Neutronen arbeitet.

Das Kühlmittel wird der Brennstoffanordn mg durch eine untere Düse 14 zugeführt, die mit der Ummantelung 12 über ein unteres Übergangsstück 15 und einen die Düse haltenden Ring 16 verbunden ist. Der Haltering 16 ist mit dem Übergangsstück 15 durch Schweißung verbunden. Ein Plansch 17 an der unteren Düse 14 paßt gleitend zwischen das untere Übergangsstück 15 und den Haltering 16. Diese gleitende Passung erlaubt eine leichte transversale Bewegung der unteren Düse 14 in Bezug auf die Ummantelung 12. Wenn daher die untere Düse 14 in eine untere Dichtungsplatte, wie noch weiter unten beschrieben wird, eingesetzt wird, ist die Ummantelung 12 frei, um geringfügig transversal bewegt zu werden, wenn die verschiedenen Kernelemente dicht zusammengeklemmt werden. Die untere Düse 14 reicht geringfügig durch die DichturSplatte in die Kühlmitteleinlaßkammer. Einige nach unten gerichtete Zacken 20 befinden sich am unteren Ende der unteren Düse 14, um zu verhindern, daß die Düsenöffnung während des Reaktorbetriebes durch eine gelöste Metallplatte oder durch andere flache Fremdobjekte, die in der Einlaßkammer anwesend sein könnten, zufällig vollkommen geschlossen wird.

Das Kühlmittel strömt zwischen den Brennstoffstäben 11, wo es aufgeheizt wird, nach oben und verläßt die Brennstoffanordnung 10 bzw. 97 durch eine obere Düse 21. Innerhalb der oberen Düse ist ein Haltestab 22 vorgesehen, so daß die Brennstoffanordnung während der Kernbeladung und während der Verbindung der Brennst off anordnung 10 mit den Kühlmittelauslaßvorrichtungen, wie in Figur 7 und 8 dargestellt, angehoben werden kann. Ein Bajonettverschluß, der einen Schlitz 24 und eine Aussparung 25 besitzt, ist am oberen Ende der oberen Düse 21 vorgesehen, um eine Verbindung mit den Dampfauslaßvorrichtungen zur Brennstoffanordnung 97 herzustellen.

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Eine thermische Manschette 27 ist um das obere Ende der Auslaßdüse 21 angeordnet, um den unerwünschten Wärmeübergang von dem erwärmten Kühlmittel innerhalb der Düse 21 zur Umgebung zu begrenzen.

Innerhalb der Ummantelung 12 sind die Brennstoffstäbe 11 in mehreren Reihen parallel angeordnet. Jeder Brennstoffstab 11 besitzt einen Abstandhaltedraht 30, der mit einer oberen Abschlußvorrichtung 31 befestigt ist und der um den Brennstoffstab herum nach unten gewickelt ist und der am Ende an eine untere Abschlußvorrichtung 32 befestigt ist. Diese Abstandhaltedrähte 30 dienen dazu, die Brennstoffstäbe 11 in der gewünschten räumlichen Anordnung zu halten, wobei es einem Kühlmittel gestattet ist, zwischen den Brennstoffstäben 11 nach oben zu fließen. An jeder Ecke der hexagonalen Anordnung sind Blindbrennstoffstäbe 3^ vorgesehen, die keinen Kernbrennstoff enthalten. Diese Blindbrennstoffstäbe sind etwas abgeflacht, wie aus Figur 2 zu entnehmen ist, wodurch ermöglicht wird, daß die Ummantelung 12 stärker abgerundete Ecken aufweisen kann, um so die Spannungskonzentrationen an den Ecken zu verringern.

Die Brennstoffstäbe 11 sind mit der Ummantelung nur an ihren unteren Enden befestigt. Dies ermöglicht den Brennstoffstäben, während der Reaktoraufheizung sich ohne Behinderung in Längsrichtung auszudehin. Jede Reihe von Brennstoffstäben "11 ist mit Brennstoffstabstützbändern 36, beispielsweise durch Schweißung, verbunden. Wie aus den Figuren 3 und ¹J am besten ersichtlich ist, werden'die Stützbänder 36 durch ein Paar Stifte 37 in Parallelanordnung gehalten. Einige der Stützbänder 36 besitzen nach unten gerichtete Teile 38, die durch einen Stab 39 mit dem unteren Übergangsstück 15 befestigt sind. Die Enden der Stützbänder 36 ruhen auf der oberen Kante des Übergangsstückes 15> wie aus Figur 3 ersichtlich ist. Dies verhindert, daß sich die Reihe um den Stab 39 drehen kann. Somit ist ersichtlich, daß die Brennstoffstäbe in einer Weise gehalten werden, die die vollständige Kompensierung der unterschiedlichen thermischen

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Ausdehnungen während des Reaktorbetriebes erlaubt. Die Anordnung der Stützbänder 36 bewirkt ein stabiles und einfaches Sicherungssystem, wobei der Kühlmittelstrom durch die Brennstoffanordnung nicht wesentlich behindert.wird.

Die Figuren 5 und 6 zeigen Einzelheiten der Abstandhalterdrahtanordnungen aus Teilen gemäß Figur 2. In der Ausführungsform, die in Figur 2 ersichtlich ist, sind Brennstoffstäbe und sechs Blindeckstäbe 34 innerhalb der Ummantelung 12 räumlich angeordnet. Die Blindstäbe 34 enthalten keinen Brennstoff und sind erheblich abgeflacht. Hierdurch kann der Radius der.Ecken der Ummantelung 12 genügend groß sein, um die örtlichen Spannungen auf ein Minimum zu halten. In einer typischen Brennstoffanordnung für schnell? Reaktoren hat die hexagonale Ummantelung zwischen den abgeflachten Seiten einen Innendurchmesser von etwa 11,6 cm (4,58 inch). Jeder Brennstoffstab hat einen Durchmesser von etwa 0,6 cm (0,228 inch). Der Abstand zwischen den Stäben ist vorteilhafterweise etwa 0,12 cm (0,0488 inch). Bei diesem Abstand zwischen den Stäben beträgt der Abstand zwischen der äußeren Reihe der Brennstoffstäbe 11 und der inneren Wand der Ummantelung 12 etwa 0,05 cm (0,02 inch). Wie oben ausgeführt wurde, sollte der Spalt zwischen der äußeren Reihe der Brennstoffstäbe und der Ummantelung kleiner sein als derjenige zwischen den benachbarten Brennstoffstäben, um den dadurch gehenden Kühlmittelstrom zu begrenzen, da dieser Strom nur von einer Seite erwärmt wird. In ähnlicher Weise sollte der Spalt zwischen den Brennstoffstäben 11 und den Blindstäben 34 auf etwa 0,05 cm (0,02 inch) herabgesetzt werden, um den Wirkungsgrad zu optimieren.

Wie oben beschrieben wurde, wurde festgestellt, daß die bloße Verringerung des Durchmessers der Abstandsdrähte um die äußere Reihe der Brennstoffstäbe 11 herum nicht wirkungsvoll ist. Wie in Figur 5 in: einzelnen ersichtlich ist, kann dieses Problem der selektiven Abstandshalterung gemäß der Erfindung dadurch gelöst werden, daß anstelle des Abstandsdrahtes 30 ein dünnwandiges Rohr mit kleinem Durchmesser verwendet wird, das um die äußere Reihe der Brennstoffstäbe geführt ist. Dieses dünne Rohr 40

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besitzt einen Durchmesser, der gleich demjenigen der Abstands-, drähte ist, beispielsweise 0,124 cm (O,0488 inch). Dieses Rohr kann vorzugsweise auf etwa 0,05 cm (0,02 inch) an denjenigen Stellen abgeflacht werden, die die Ummantelung 12 oder die Blindbrennstoffstäbe 34 berühren.

Die Röhren 34 können dort, wo es erforderlich ist, durch irgendwelche konventionellen Maßnahmen abgeflacht werden, beispielsweise indem der Brennstoffstab mit dem spiralförmigen Abstandshalterrohr in eine geeignete Klemmvorrichtung gebracht wird, wobei das Abstandshalterrohr in konventioneller Weise durch einen geringen Druck abgeflacht wird.

Falls erforderlich, können zusätzliche Abstandhalterdrähte, die mit Elementen, welche nicht mit Brennstoff versehen sind, nicht in Kontakt stehen, aus Röhren geformt werden. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise die Menge des neutronenabsorbierenden Materials im Reaktorkern verringert. Die rohrförmigen Abstandshalterdrähte können mit einem neutronenmoderierenden Material, wie beispielsweise Berylliumoxid gefüllt werden. Im allgemeinen weisen die Kerne schneller Reaktoren einen geringen Betrag an neutronenmoderierendem Material auf, um den Dopplerkoeffizienten zu verbessern. Durch Einarbeitung von etwas moderierendem Material in den Abstandhalterdrähten wird an anderen Stellen des Kernes wertvoller Raum gewonnen. Die rohrförmigen Abstandhalter können auch mit einem "abbrennbaren" Vergiftungsmaterial, wie beispielsweise Gadoliniumoxid gefüllt werden. Ein solches Vergiftungsmaterial , das während der Bestrahlung "abbrennt" und das danach kein wirksames Neutronenvergiftungsmaterial mehr darstellt, wenn der Vergiftungseffekt nicht länger · benötigt wird, erleichtert die Steuerung der Reaktivität in einem frischen Reaktorkern. Es sei nochmals betont, daß durch Einarbeitung eines Teiles irgendeines erforderlichen abbrennbaren Giftes in die rohrförmigen Abstandhalterdrähte wertvoller Reaktorkernraum gewonneiwird.

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Wie oben beschrieben wurde, treten dort wo spiralförmige Abstandhalterdrähte verwendet werden, die alle an jedem Orte die gleiche relative Ausrichtung entlang der Brennstoffstablänge besitzen, oftmals Probleme auf. Diese Probleme werden gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die relative Anfangsposition der Abstandhalterdrähte entlang der Reihen der Brennstoffstäbe regelmäßig verändert werden. Einzelheit -n der typischen regelmäßigen Orientierungsmuster werden in Fip;ur 6 gezeigt, die eine vergrößerte Einzelansicht eines Teiles gemäß Figur 2 darstellt. In dem in Figur 6 gezeigten Ausführungsbeispiel hat ein Drittel der Brennstoffstäbe eine vorgegebene Basisorientierung, die mit "Null^-Grad bezeichnet ist. Die Anfangslage der Abstandhalterdrähte des nächst benachbarten Stabes ist um 30 gedreht. Der zweite benachbarte Brennstoffstab weist eine Abstandhalteranfangsposition mit einer Drehung um 60° auf. Beim dritten benachbarten Brennstoffstab beginnt der Abstandhalterdraht von der gleichen Position wie der erste Brennstoffstab. Dieses sich ergebende Muster, das nur drei verschiedene Orientierungen verwendet, stelltfsicher, daß nicht mehr als ein Drittel der Stäbe mit ihren Abstandhalterdrähten in einer vorgegebenen Position entlang der Brennstoffstablänge ausgerichtet ist. Hierdurch wird auch sichergestellt, daß die Abstandhalterdrähte an den benachbarten Brennstoffstäben an keiner Stelle gleich ausgerichtet sind. Eine zufällige Anordnung ist nicht erwünscht, da eine mechanische Wechselwirkung zwischen den Abstandhalterdrähten an einigen benachbarten Stäben auftreten kann. Obgleich hier nur ein besonderes Muster einer regulären Variation der Abstandhalterorientierung in Figur 6 dargestellt ist, sind natürlich auch viele andere Variationen möglich.

In Figur 7 ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines Kernreaktors dargestellt, der ein oben zu öffnendes Druckgefäß 50 besitzt, das durch einen Deckel 51 abgeschlossen ist. Das Druckgefäß 50 wird durch einen Mantel 52 getragen, der auf einem geeigneten, nicht näher dargestellten Fundament ruht. Der Deckel 51 ist mit dem Druckgefäß 50 durch eine Anzahl Bolzen53 verschraubt.

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Innerhalb des Druckgefäßes 50 ist eine oben zu öffnende Ummantelung 5k vorhanden, die durch einen Verschlußflansch 55, der auf einer Schulter 56 ruht, verschlossen ist. Die Ummantelung 5*1 wird durch eine ringförmig angeordnete Stütze 57 getragen, die auf ein nach innen sich erstreckendes ringförmiges Element 58 auf der inneren Wand des Druckgefäßes 50 ruht. Die ringförmige Stütze 57 ist mit dem Ring 58 nicht fest verbunden, so daß eine geringe Verschiebung möglich ist, um die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen der Ummantelung 5^ und des Druckgefäßes während der Aufheizung und Abkühlung des Reaktors zu kompensieren.

Innerhalb der Ummantelung 5^ ist eine Auslaßkammer 60 für den überhitzten Dampf, eine Einlaßkammer 6l (Figur 8) für den gesättigten Dampf, ein Kern- und Reflektorraum 62, eine untere Dampfkammer 63 und eine Flutwassereinlaßkammer 6²I vorhanden.

Die Auslaßkammer 60 ist am oberen Teil durch einen Verschlußflansch 55 und an den Seiten und am Boden durch Abflußverteiler und Niederhalter 65 geschlossen, die aus vertikalen Teilerplatten 66 bestehen, die die Auslaßkammer 60 in mehrere P-förmige Segmente aufteilen. Der überhitzte Dampf verläßt die Kammersegmente durch den Auslaß 67· Normalerweise können sechs Kammersegmente und sechs Auslässe vorhanden sein. Jeder Auslaß 67 besteht aus einer inneren Manschette 70, die mit der Ummantelung 5^ befestigt ist und mit einer äußeren Manschette 71 gleitend abgedichtet ist. Hierdurch können die zwei Manschetten sich gegeneinander verschieben, um die unterschiedliche thermische Ausdehnung zu kompensieren.

Der gesättigte Dampf gelangt in die Einlaßkammer 6l durch eine ähnliche Anordnung einer gleitenden inneren Manschette 72, die mit der Ummantelurvg 5^ innerhalb einer äußeren Manschette 73 befestigt ist, woüei durch Kombination dieser Elemente ein Einlaß 7^ für gesättigten Dampf entsteht. Normalerweise können drei solcher Einlasse angeordnet sein, um der Einlaßkammer 6l gesättigten Dampf zuzuführen. In jeder inneren Manschette 72 ist ein Rückschlagventil 76 angeordnet, um DampfVerluste durch den Einlaß 7*» für den Fall zu verhindern, daß die Zuführung von

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. -16-gesättigtem Dampf aus irgendwelchen Gründen ausfallen sollte.

Eine größere Anzahl von Steuerstabantrieben 78 ist durch den Boden des Druckgefäßes 50 und durch die Ummantelung 5²J geführt. Zur Verdeutlichung sind nur wenige der in einem typischen Reak- · tor anjsich benötigten Steuerstabantriebe in Figur 7 gezeigt.

Der Raum zwischen der inneren Wand des Druckgefäßes 50 und der Ummantelung 5^ ist während des Reaktorbetriebes fast vollständig mit Wasser gefüllt. Hierdurch wird eine Neutronenabschirmung bewirkt und es steht eine genügende Menge Wasser zur Verfügung, um den Reaktorkern zu fluten, wenn dieser abgeschaltet wird. Das Wasser gelangt durch einen Schild- und Flutwassereinlaß in diesem Raum. Durchführung von Instrumenten zur Anzeige und Steuerung des Wasserpegels innerhalb des Druckgefäßes 50 sind öffnungen 8l vorgesehen. Am Boden des Druckgefäßkessels 50 ist eine Reinigungsleitung 79 vorgesehen, um durch diese, falls erforderlich, Wasser ablassen zu können.

Zur Durchführung einer Dampfprobenleitung, von Thermoelementverbindungen usw. in das Druckgefäß 50 sind Instrumentierungsdurchführungen 83 und Abdichtungen 84 vorgesehen.

Wie noch weiter unten beschrieben wird, kann in einer besonderen Einlaßleitung 85 für gesättigten Dampf und Auslaßleitung 86 für überhitzten Dampf (wie aus Figur 8 zu entnehmen ist) eine BrennstoffVersuchsanordnung 123 vorgesehen sein, so daß besondere Brennstoffanordnungen während des Reaktorbetriebes erprobt werden können.

Eine größere Anzahl von Instrumentierungszuleitungen 87 kann durch den Instrumentierungsauslaß 83 und die Abdicntävorrichtung Sk in den Druckkessel 50 geführt werden. Wie weiter unten ausgeführt wird, ist dieser Reaktor in ungewöhnlicher Weise besonders gut dazu geeignet, aus jeder-Brennstoffanordnung gesonderte Dampfproben zu entnehmen. Eine solche Dampfprobenleitung ist mit 88 bezeichnet.

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Die Einzelheiten der Anordnung der Komponenten innerhalb der Ummantelung 54 können am besten durch gemeinsame Betrachtung der Figuren 7 und 8 verstanden werden. Die Figur 8 zeigt einen vertikalen Schnitt durch die Ummantelung 54, der Klarheit wegen in einer etwas vereinfachten Darstellung. Obgleich der Kern und der Abschirmungsbereich viele BrennstoffUnteranordnungen, Steuerstäbe, Reflektoranordnungen usw., wie in Figur 9 ersichtlich ist, enthält, ist nur jeweils eines davon in Figur 8 im einzelnen gezeigt.

Der gesamte Reaktorkern 62 ist axial in vier Abschnitte aufgeteilt, nämlich in eine obere Abschirmung 90, in einen aktiven Brennstoffbereich 91, eine untere Abschirmung 92 und in einen_ Gaskammerbereich 93· Diese Abschnitte sind zur Veranschaulichung ■ durch gestrichelte Linien in Figur 8 angedeutet. Radial ist der gesamte Reaktorkern 62 in zwei Abschnitte aufgeteilt, wie am besten aus Figur 9 ersichtlich ist. Der zentrale Abschnitt besteht aus Brennstoffunteranordnungen 97 und Steueranordnungen 99, während der äußere ringförmige Abschnitt aus Reflektoranordnungen 100, Reflektorklemmanordnungen 102 und Reflektorsteueranordnungen 101 besteht.

Alle Unteranordnungen, die den Gesamtkern 62 bilden, ausgenommen die BrennstoffUnteranordnungen, werden an diesem unteren Ende durch die Kernplatte 95 getragen, die ihrerseits durch eine nach innen gerichtete Schulter 9S₃ die sich an der Ummantelung 54 befindet, gestützt werden. Wie weiter unten beschrieben wird, bestehen diese "Nichtbrennstoffanordnungen" primär aus vielen Stabunteranordnungen, die es dem gesättigten Dampf gestatten, aus der Einlaßkammer 6l nach unten zur unteren Dampfkammer 63 zu fließen.

Jede Brennstoffanordnung 97 ist mit einer Austrittsöffnung und .einer Dichtung 98 verbunden, die von einer Dichtungsplatte 94 herunterhängt. Die Brennstoffanordnungen 97 werden auf diese Weise mit der Kernplatte 95 in gewichtslosem Kontakt gehalten, obgleich eine zylindrische Düse 14 (Figur 1) auf jeder Brennst off anordnung durch Öffnungen in der Kernplatte 95 hindurchge-

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führt sind, die damit in gleitendem Kontakt steht. Der Raum zwischen den Brennstoffanordnungen und der Kernplatte 95 gestattet eine thermische Ausdehnung der Brennstoffanordnungen während des Reaktorbetriebes.

Die Reflektorsteueranordnungen 101 umfassen einen oberen Steuerteil 103 und einen unteren Reflektorteii 104. Der Steuerteil 103 besteht aus mehreren Stäben eines neatronenabsorbierenden oder "Vergiftungsmaterials"j wie beispielsweise Borkarbid. Der Reflektorteil 104 besteht aus mehreren Stäben eines neutronenreflektierenden Materials, wie beispielsweise Nickel. In Figur ist die Reflektorsteueranordnung 101 in ihrer maximalen Steuerposition gezeigt, wobei der neutronenabsorbierende Teil dem Brennstoffbereich 91 benachbart ist. Wenn die Anordnung 101 nach oben bewegt wird, nimmt die Steuerwirkung ab, da der Neutronenabsorber durch den Neutronenreflektor 104 ersetzt wird. Gesättigter Dampf strömt durch die Anordnung 101 nach unten und umströmt die neutronenabsorbierenden und reflektierenden Elemente. Dieser Dampf bewirkt sowohl eine Kühlung der Anordnung und unterstitet die Schwerkraft bei der Bewegung der Steuerteile in die maximale Steuerposition.

Die Reflektoranordnungen 100 bestehen jeweils aus vielen räumlich angeordneten Stäben, die ein neutronenreflektierendes Material, wie beispielsweise Nickel, in einer hexagonalen Umman-. telung besitzen.

Die St eltran Ordnungen 99 bestehen aus vielen räumlich angeordneten Stäben, wobei jeder neutronenmoderierendes Material, wie beispielsweise Berylliumoxid enthält, die einen zylindrischen. Kern umgeben, in dem eine Einheit 105 aus einigen neutronenabsorbierenden Stäben beweglich angeordnet ist. Die Einheit 105 ist in Figur 8 in der maximalen Steuerposition gezeigt. Um die Reaktivität innerhalb des Brennstoffbereiches 91 anzuheben, wird die Einheit 105 herausgezogen. Ein Kühlmittel aus gesättigtem Bampf strömt nach unten durch jede Steueranordnung 99, kühlt diese und unterstützt die Schwerkraftwirkung bei der Bewegung

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der Einheit 105 in den Brennstoffbereich bei Vorliegen eines Notfalles.

Sowohl die Steueranordnungen 99 als auch die Reflektorsteueranordnungen 101 werden durch konventionelle Antriebe (nicht dargestellt) bewegt, die mit den Antriebsstäben 106 durch Rohrstutzen 107 geführt sind.

Um den Kern 62 ist ein Ring von Reflektorklemmanordnungen 102 angebracht. Um das obere und untere Ende des Kernes 62 ist eine obere Eckplatte 109 und entsprechend eine untere Eckplatte 110 angeordnet. Diese Platten passen sich der unregelmäßigen zylindrischen Gestalt des Kernes an. Innerhalb jeder Reflektorklemmanordnung 102 sind mehrere räumlich angeordnete Stäbe angebracht, die aus neutronenreflektierendem Material, wie beispielsweise Nickel, bestehen und ferner befindet sich dort ein Paar Druckkolben 111 und 112, die derartig ausgebildet sind, daß sie gegen die obere und untere Eckplatte 109 und entsprechend 110 bewegt werden können. Wenn diese Druckkolben nach außen bewegt werden, drücken die Elemente der Anordnungen nach innen und klemmen den Kern 62 dicht zusammen. Hierdurch wird eine Bewegung während des Reaktorbetriebes verhindert, die unerwünschte Reaktivitätsveränderungen zur Folge hätte. Ein Klemmhaltestab 113 verklemmt das obere Ende eines Drehstabes 114 in jeder Reflektorklemmanordnung 102.

Während des Reaktoraufbaus oder nach der Brennstoffwechselung usw. wird der Kern wie folgt zusammengebaut. Der Dichtungsring 120 wird innerhalb der Ummantelung 5^ mit einer ringförmigen, nach innen gerichteten Wulst 121 zum Einrasten gebracht. Wenn die Dichtungsplatte 9h herabgelassen wird, verbiegt sie die innere Kante des Dichtungsringes 120. Hierdurch ergibt sich eine ausgezeichnete Gas- und Flüssigkeitsdichtung zwischen der Wand der Ummantelung 5^ und der Dichtungsplatte 3%. Öffnungsdichtungen werden an ihren Ort herabgelassen und die Brennstoffanordnungen 97 werden angehoben, so daß ein gewichtsloser Kontakt zur Kernplatte 95 hergestellt wird und die öffnungsdichtungen 98 werden sodann verschlossen.

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Die Drehstäbe 114 werden mit Hilfe entsprechender Werkzeuge betätigt, um die Druckkolben 111 und 112 nach außen zu treiben, derart, daß- der Kern 62 dicht zusammengeklemmt wird.

Der Abflußverteiler und Niederhalter 65 wird auf seinen Platz herabgelassen. Hierdurch werden die Austrittsöffnungsdichtungen 98 und die Klemmhaltestäbe 113 an ihrem Platz festgehalten. Während die meisten der Austrittsoffnungsdichtungen 98 mit öffnungen in dem Niederhalter 65 übereinstimmen, um der Ausgajagskammer 6l überhitzten Dampf zuzuführen, können ein oder mehrere Dichtungen besonderen Versuchsausgangsröhren 86 zugeordnet sein. Daher kann eine besondere Versuchsbrennstoffanordnung vorgesehen sein, die einen unabhängigen Einlaß85 für gesättigten Dampf und ein Auslaßrohr 86 für überhitzten Dampf besitzt. Während für ein Leistungskernkraftwerk dieser Versuchskreis entfallen kann, eignet sich dieser Reaktorentwurf besonders gut zur Aufnahme solcher Versuchsvorrichtungen.

Eine thermische Isolierung 125 kann, falls es erforderlich ist, vorgesehen sein, um den Wärmeübergang von der Auslaßkammer 60 für überhitzten Dampf zur Einlaßkammer 6l für gesättigten Dampf zu verringern.

Schließlich wird der Verschlußflansch 55 installiert. Zwischen dem Verschlußflansch 55 und dem Abflußverteiler und der Niederhalterung 65 sind Rollen 126 vorgesehen, um einen Druckkontakt zu.ermöglichen, so daß eine unterschiedliche thermische Ausdehnung gestattet ist.

Wie oben beschrieben, wird der Kern automatisch mit V/asser geflutet, wenn der interne Druck innerhalb der Ummantelung 54 unter einen vorbestimmten Wert sinkt, beispielsweise während eines Notfalles oder während einer Reaktorabschaltung. Eines der verschiedenen Flutventile 116 ist in den Figuren 7 und 8 gezeigt. Wenn der interne Druck innerhalb der Ummantelung sinkt, öffnet das Rückschlagventil 117 und ermöglicht, daß Wasser in die Flutwassereinlaßkammer 64 eindringt. Auf der Verschlußplatte 119

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sind mehrere Plutdüsen 118 angebracht, die den Brennstoffanordnungen 97 im Kern 62 entsprechend zugeordnet sind. Die Platte wird durch mehrere Bolzen 121 festgehalten. Geringfügige Undichtigkeiten durch die Ummantelung zur Kammer 64 sind unwesentliche, da beide Räume mit Wasser gefüllt sind. Die Düsen 118 leiten das Plutwasser unmittelbar in die Brennstoffanordnungen 97, um ihre unmittelbare Kühlung zu beginnen. Da die Strömung des Dampfkühlmittels während des Reaktorbetriebes durch die Brennstoff an Ordnungen aufwärtsgerichtet ist, ist es nicht notwendig, den Kühlmittelstrom während der Plutung umzukehren. Auch wird die Wasserströmung durch die Brennstoffanordnungen in der Aufwärtsrichtung durch die natürliche Konvektion unterstützt.

Die Anordnung der verschiedenen Kernkomponenten im Querschnitt wird am besten aus Figur 9 ersichtlich, die einen horizontalen Schnitt durch die Ummantelung 14 darstellt.

Dieser typische Gesamtkern 62 umfaßt 54 Brennstoffanordnungen, wobei 53 davon reguläre Brennstoffanordnungen 97 darstellen und einer eine Versuchsbrennstoff anordnung 123. Wennjes in einem Kernkraftwerk erforderlich ist, können natürlich die gesamten Brennstoff anordnungen konventioneller Art sein., und der Versuchskreislauf kann fortgelassen werden. Und umgekehrt können natürlich, falls es gewünscht wird, weitere Versuchskreisläufe diesem Reaktor in einfacher Weise eingebaut werden.

Eine dicke schwarze Linie 138 trennt schematisch den Brennstoffbereich von dem radialen Reflektorbereich. Innerhalb des Brennstoffbereiches sind 19 Steueranordnungen 99 vorhanden, die sowohl aus neutronenmoderierendem und- neutronenabsorbierendem Material bestehen. Die Reflektorbereiche umfassen 18 Reflektorsteufr*anordnungen 101, 18 stationäre Reflektoranordnungen 100 und 42 Reflektorklemmanordnungen 102.

Die Reflektorklemmanordnungen umfassen Druckkolben 111, die gegen die unterbrochenen Eckplatten 109 drücken, um den Kern 62 dicht zusammenzuklemmen. Durch die Eckplatten 109 sind für eine ab-

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wärtsgerichtete Strömung zur unteren Dampfkammer 63 Röhren 137 geführt.

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Claims

Patentansprüche

lJ Kernbrennstoffanordnung für Kernreaktoren, bestehend aus einer langgestreckten hohlen Ummantelung, die an einem Ende mit einem Kühlmitteleinlaß und am anderen Ende mit einem Kühlmittelauslaß versehen ist, die innerhalb der Ummantelung mehrere im wesentlichen parallel angeordnete Kernbrennstoffstäbe besitzt, und an mindestens einem Ende eines jeden Brennstoffstabes Mittel aufweist, um diesen in einer festen Position in bezug auf die Ummantelung und die anderen Stäbe festzuhalten, dadurch gekennzei chnet, daß mindestens ein dünner Abstandhalterdraht (30) um jeden Brennstoffstab (11) spiralförmig nach unten gewickelt ist, wobei jeder Abstandhalterdraht (30) mit dem Brennstoffstab (11) an jedem Ende des Brennstoffstabes (11) befestigt ist, daß die relative Anfangslage der Abstandhalterdrähte (30) auf den verschiedenen Brennstoffstäben (11) in einem regelmäßig sich wiederholenden Muster von mindestens zwei verschiedenen Winkelpositionen bezüglich jeder Brennstoffstabaßhse variiert, und daß mindestens jene Abstandhalterdrähte, die nicht mit Brennstoff gefüllte Elemente berühren, aus dünnen Röhren (40) bestehen, die dort abgeflacht sind, wo sie die nicht mit Brennstoff versehenen Elemente (12) berühren, wobei der Spalt dazwischen verringert ist.
2. Brennstoffanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster der verschiedenen Anfangspositionen der Abstandhalterdrähte aus drei verschiedenen relativen Winkelpositionen besteht.
3. Brennstoffanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung einen hexagonalen Querschnitt aufweist, und an ihren Ecken nicht mit Brennstoff versehene 31indbrennstoffstäbe (3¹O besitzt, wobei die Abstandhalter an denjenigen Stellen, die die innere Wand der Ummantelung (12) und die Blindbrennstoffstäbe (3¹O berühren, aus abgeflachten Röhren (40) bestehen.

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4. BrennstoffStabanordnung nach Anspruch 1, dadurchgekennzei chnet, daß die rohrförmigen Abstandhalterdrähte (40), die mit Elementen in Kontakt stehen, welche nicht mit Brennstoff gefüllt sind, genügend abgeflacht sind, um den Spalt zwischen den Brennstoffstäben und den nicht mit Brennstoff gefüllten Elementen von etwa einem Drittel bis auf ein Halb des Spaltes zwischen den benachbarten Brennstoffstäben zu verringern.
5. Brennstoffstabanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chne t, daß mindestens einer der rohrförmigen Abstandhalterdrähte (40) neutronenmoderierendes Material enthält.
6. Brennstoffstabanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chne t, daß mindestens einer der rohrförmigen Abstandhalterdrähte (40) ein abbrennbares Neutronengiftmaterial enthält.
7. Brennstoffstabanordnung nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel aus mehreren räumlich parallel angeordneten Stangen (37) bestehen, wobei mit jeder eine Reihe von Brennstoffstäben (11) verbunden ist und mindestens eine dieser Stangen mit der Ummantelung (12), die dem Kühlmitteleinlaß benachbart ist, befestigt ist.
8. Brennstoffanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Kühlmitteleinlaß (14) herausragende Elemente (20) angeordnet sind, die dafür sorgen, daß flache Elemente den Einlaß nicht vollkommen verschließen können.
9. Brennstoffanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (15,16,17) vorhanden sind, um den Kühlmitteleinlaß (14) mit der Ummantelung (12) zu verbinden, wobei diese Verbindungselemente eine geringe, relative, transversale Bewegung zwischen der Ummantelung und dem Kühlmitteleinlaß erlauben.

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10. Brennstoffanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, daß eine thermische Isolierungsmanschette vorhanden ist, die den Kühlmitteleinlaß umgibt.
11. Brennstoffanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, daß innerhalb des Kühlmittelauslasses ein Haltestab (25) vorhanden ist, der an dem Kühlmittelauslaß befestigt ist.

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