DE2061041A1 - Kernreaktorbrennstab mit Einrichtungen zur Abstandshalterung - Google Patents

Description

Kernreaktorbrennstab mit Einrichtungen zur Abstandshalterung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kernreaktorbrennstab mit Einrichtungen zur Abstandshalterung im Verband eines Brennelementes in bestimmten axialen Abständen. Für die Lösung des Problems der Abstandshalterung von Brennstäben im Verband eines Brennelementes sind schon die verschiedenartigsten Lösungen vorgeschlagen worden, da es für die gleichmäßige Wärmeabführung notwendig ist, die Abstände zwischen den Brennstäben während der ganzen Reaktorbetriebszeit konstant zu halten. Die Abstandshalterung hat weiterhin die Aufgabe, Schwingungen der einzelnen Brennstäbe zu verhindern.

Normalerweise verwendet man gitterförmige Abstandshalter, die z.B. aus einem Maschenwerk hochkant gestellter Stege bestehen, aus denen federnde und starre Noppen herausgearbeitet sind. Diese wieder zentrieren jeweils einen Brennstab in einer derartigen Masche» Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Brennstäbe selbst mit Führungsstollen zu versehen, die wiederum in den einzelnen Maschen eines solchen Gitterabstandshalters anliegen* Weiterhin sind Brennstäbe bekannt geworden, die " mit gewendelten Rippen oder Finnen versehen sind. Auch diese halten sich entweder in einem derartigen Gitterabstandshalter oder sie berühren sich gegenseitig bzw. das Hüllrohr des benachbarten Brennstabes.

Bei all diesen bekannten Abstandshalterformen besteht die Gefahr gegenseitigen Fressens, wobei es unter Umständen sogar zu Beschädigungen des Brennstabhüllrohres kommen kann, die zu einer Verkürzung der Lebensdauer solcher Brennstäbe führen. Außerdem ist insbesondere bei der Verwendung von Abstandshaltergittern der Materialaufwand im Hinblick auf die schädliche Neutronen-

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absorption verhältnismäßig groß, so daß das Bestreben dahin geht, diesen Aufwand so gering als möglich zu halten und gleichzeitig mechanische Beschädigungen der Abstandshalter bzw. der Brennstäbe selbst zu vermeiden. Auch ist es vorteilhaft, wenn auf einen drehorientierten Einsatz der einzelnen Brennstäbe verzichtet werden kann, wie es z.B. bei den gewendelten Brennstäben normalerweise notwendig ist, da sonst Ungleichmäßigkeiten in den Abständen zwischen den Brennstäben nicht zu vermeiden sind.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dann dadurch erreicht, daß das Brennstabhüllrohr in an sich bekannter Weise mit kurzen, im wesentlichen axialen Stollen bzw. mit gewendelten Rippen versehen ist und daß in den genannten Abständen kurze Rohrabschnitte über diese Teile geschoben und wenigstens punktweise mit diesen metallurgisch verbunden sind. Es wird also auf ein eigentliches Abstandshaltergitter völlig verzichtet, vielmehr sind die einzelnen Brennstäbe eines Brennelementes in Höhe der Abstandshalterebenen mit beabstandeten Ringen versehen, die sich gegenseitig berühren. Damit wird erreicht, daß der drehorientierte Einbau der Brennstäbe für das Brennelement entfällt, daß gefährliche Heißstellen, die durch die Anlage von Noppen und Federn am Hüllrohr der Brennstäbe möglich sind, vermieden werden, daß das Brennstabbündel radial weich ist und daß das Hüllrohr nicht durch Fressen beschädigt werden kann. Weiterhin entfällt im Gegensatz zu Abstandshalterelementen mit Abstandshaltergittern eine Halte- und Tragstruktur.

Eine derartig einfache Abstandshalterstruktur ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Dabei zeigt die Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines Brennelementes, während Fig. 2 einen Längsschnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1 zeigt. Die eigentlichen Brennstäbe mit dem Hüllrohr sind mit 2 bezeichnet. Auf dieses Hüllrohr sind in den Abstandshalterebenen gerade oder wendeiförmige Stollen oder Rippen 3 aufgeschweißt und über diese wiederum Rohrabschnitte 1 geschoben. Letztere sind durch Schweißpunkte mit den Stollen 3 verbunden und damit in ihrer

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Lage fixiert. Beim Zusammenbau des Brennelementes liegen dann die Ringe 1 aneinander und zentrieren somit die einzelnen Brennstäbe 2. Diese Lage ist in Fig. 2 dargestellt. Je nach dem übrigen Aufbau des Brennelementes kann es zweckmäßig sein, in Höhe dieser Abstandshalterringe 1 jeweils eine Bandage um das Bündel herumzulegen, wenn diese nicht allein schon durch äußere strukturelle Elemente, wie z.B. Brennelementmäntel, gegeben ist. Wie aus dieser Darstellung ersichtlich, können die Brennelemente ohne jede Drehorientierung in das jeweilige Brennelement eingesetzt werden, dabei sind abgeschrägte Enden der Stollen 3 für ein leichtes Einführen der Brennstäbe in ihre Endlage vorteilhaft.

Normalerweise wird man die Stollen 3 gerade ausführen. Sollte jedoch eine Verwirbelung des Kühlmittels innerhalb des Brennelementes wünschenswert sein, ist auch eine leicht gewendelte oder schräge Ausführungsform dieser Stollen zweckmäßig. Je nach Beanspruchung der Abstandshalterelemente können für dieses Abstandshaltersystem die an sich bekannten Materialien, wie z.B. Zirkonverbindungen oder auch rostfreier Stahl Verwendung finden. Auch ist die Verwendung eines derartigen Abstandshaltersystems nicht auf bestimmte Reaktortypen beschränkt.

2 Figuren

2 Patentansprüche

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Claims (2)

1. VPA 70/9455
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   Patentansprüche

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   1.JKernreaktorbrennstab mit Einrichtungen zur Abstandshalterung im Verband eines Brennelementes in bestimmten axialen Abständen, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstabhüllrohr in an sich bekannter Weise mit kurzen, im wesentlichen axialen
   Stollen bzw. mit gewendelten Rippen versehen ist und daß in den genannten Abständen kurze Rohrabschnitte über diese Teile geschoben und wenigstens punktweise mit diesen metallurgisch verbunden sind.
2. 2. Kernreaktorbrennstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrabschnitte der Brennstäbe eines Brennelementes
   sämtlich in gleichen Ebenen angeordnet sind und sich gegenseitig berühren.

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