DE2061041C3 - Kernreaktorbrennstab mit Einrichtungen zur Abstandshalterung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kernreaktorbrennstab mit Einrichtungen zur Abstandshalterung im Verband eines Brennelementes in bestimmten axialen Abständen, wobei das Brennstabhüllrohr mit kurfcen, im wesentlichen axialen Stollen bzw. mit gewendelten Rippen versehen ist und in den genannten Abständen kurze Rohrabschnitte über diesen Teilen und sämtlich in gleichen Ebenen angeordnet sind. Für die Lösung des Problems der Abstandshalterung von Brennstäben im Verband eines Brennelementes sind schon die verschiedenartigsten Lösungen bekanntgeworden, 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 bekanntgeworden, siehe die US-PS 33 93 128, die Brennstäbe selbst mit Führungsstollen zu versehen, die wiederum in den einzelnen aus Rohrabschnitten bestehenden Maschen eines solchen Abstandshaltergitters anliegen. Weiterhin sind Brennstäbe bekanntgeworden, 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 allen 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 Neutronenabsorption verhältnismäßig groß, so daß das Ziel 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 Biennstäben nicht zu vermeiden sind.

Dieses Ziel wird bei dem eingangs genannten Kernreaktorbrennstab erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Rohrabschnitte wenigstens punktweise mit diesen Stollen bzw. Rippen metallurgisch verbunden sind und daß sich die Rohrabschnitte gegenseitig hingegen ledigHch berühren. 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 F i g. 1 und 2 dargestellt. Dabei zeigt die

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines Brennelementes, während

F i g. 2 einen Längsschnitt entlang der Linie H-II von F i g. 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 Lage fixiert. Beim Zusammenbau des Brennelementes liegen dann die Ringe 1 aneinander und zentrieren somit die einzelnen Brennstäbe 2. Diese Lage ist in F i g. 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kernreaktorbrennstab mit Einrichtungen zur Abstandshalterung im Verband eines Brennelementes in bestimmten axialen Abständen, wobei das Brennstabhflllrohr mit kurzen, im wesentlichen axialen Stollen bzw. mit gewendelten Rippen versehen ist und in den genannten Abständen kurze Rohrabschnitte über diesen Teilen und sämtlich in gleichen Ebenen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Rohrabschnitte (1) wenigstens punktweise mit diesen Stollen bzw. Rippen (3) metallurgisch verbunden sind, und daß sich die Rohrabschnitte (1) gegenseitig hingegen lediglich berühren.