DE1041178B - Brennstoffelement fuer Kernreaktor - Google Patents
Brennstoffelement fuer KernreaktorInfo
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Description
DEUTSCHES
Die Erfindung bezieht sich auf Brennstoffelemente für Kernreaktoren.
Es sind bereits Brennstoffelemente für Kernreaktoren bekanntgeworden, welche aus einer Vielzahl
von dünnen Uranblechlagen bestehen. Die Uranblechlagen sind dabei derart voneinander beabstandet, daß
zwischen ihnen Strömungskanäle für das Reaktorkühlmittel bestehen und ein guter Wärmeübergang
von dem Brennstoff auf das Kühlmittel gewährleistet ist.
Bei den bekannten Brennstoffelementen sind die dünnen Uranblechlagen in Form einzelner zueinander
paralleler Streifen angeordnet, welche durch Verbindungselemente in gegenseitigem Abstand gehalten sind.
Die einzelnen Streifen bestehen aus Uranblechen, weiche durch dünne Metallüberzüge bedeckt sind.
Erfindungsgemäß sind nun die einzelnen Uranblechlagen zusammenhängend aus einem einzigen, der
Anordnung der Lagen entsprechend gebogenen Blech hergestellt.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Brennstoffelemente bringt gegenüber den bekannten Ausführungsformen einen erheblichen fertigungstechnischen Vorteil.
Nach einer Ausführungsform sind die einzelnen Lagen aus einem spiralförmig gebogenen Blech hergestellt.
Bei dieser Ausführungsform können die einzelnen Umläufe der Spirale durch Stangen voneinander
im Abstand gehalten werden, welche in Achsrichtung der Spirale verlaufen und in eben dieser
Richtung laufende Kühlmittelkanäle bilden.
Zweckmäßig ist in einem rohrförmigen Gehäuse eine Vielzahl von Brennstoffelementeinheiten Ende
an Ende angeordnet. Das rohrförmig« Gehäuse ist dabei so ausgebildet, daß es in einen Reaktorkern
eingesetzt und aus diesem entnommen werden kann.
Wenn das Brennstoffelement aus mehreren Brennstoffelementeinheiten
zusammengesetzt ist, so sind die Brennstoffelementeinheiten vorzugsweise mit axial
überstehenden Anschlägen ausgerüstet, welche innerhalb des rohrförmigen Gehäuses aneinander anstoßen,
daß die Enden der spiralförmig gebogenen Bleche in axialer Richtung voneinander Abstand haben.
Vorzugsweise sind die äußeren Schichten der Brennstoffelementeinheiten von der Wand des rohrförmigen
Gehäuses beabstandet, derart, daß das Kühlmittel auch an der Außenseite der Brennstoffelementeinheiten
entlang strömen kann.
Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es stellen dar:
Fig. 1 eine Brennstoffelementeinheit,
Fig. 2 ein Brennstoffelement in einem Reaktor, Fig. 3 einen Schnitt durch eine Brennstoffelementeinheit,
Fig. 4 einen Ausschnitt aus einer Brennstoffschicht.
Brennstoffelement für Kernreaktor
Anmelder:
Rolls-Royce Limited,
Derby (Großbritannien)
Vertreter: Dipl.-Ing. F. Weickmann
und Dr.-Ing. A. Weickmann, Patentanwälte,
München 2, Brunnstr. 8/9
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 8. Dezember 1955
und 23. November 1956
John Shaw Hollings, Derby (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung bezieht sich auf Brennstoffelemente
für graphitmoderierte, heliumgekühlte Reaktoren.
Der Reaktor besteht z. B. aus einem Graphitkern mit einer Vielzahl von parallel verlaufenden Bohrungen,
die für die Aufnahme der Brennstoffelemente bestimmt sind; diese Bohrungen sind in Form eines
Dreieckgitters angeordnet. Die Bohrungen münden mit ihrem einen Ende in eine Kühlgasvorratskammer
und mit ihrem anderen Ende in eine Gasaustrittskammer. Der Kernreaktor umfaßt ferner einen den
Kern umgebenden Graphitreflektor sowie Regelelemente, die in dem Reflektor verstellbar sind und
die Steuerung des Reaktorbetriebes gestatten.
Jede Bohrung ist so lang, daß ein Brennstoffelement zwischen spiralförmigen Graphitelementen
an ihren Enden untergebracht werden kann; die spiralförmigen Graphitelemente, die einen Teil des
Reflektors bilden, verhindern Neutronenaustritt, gestatten aber gleichzeitig den Durchgang der Kühlgase.
Fig. 2 zeigt ein Brennstoffelement. Dieses Brennstoffelement umfaßt ein offenes, zylindrisches, rohrförmiges
Metallgehäuse 10 und eine Vielzahl von (etwa acht) Brennstoffelementeinheiten, die hintereinandergereiht
sind. Die Länge des rohrförmigen Gehäuses 10 ist etwas größer als die Gesamtlänge der
«09 658/347
Brennstoffelementeinheiten 11; das Gehäuse ist an den Stellen, an denen die Enden der Brennstoffelementeinheiten
liegen, ringsum mit inneren Rippen 12 versehen, welche die Brennstoffelementeinheiten an
Ort und Stelle halten. In den Abschnitten des Gehäuses 10 über den Rippen 12 sind Eingriffsbohrungen
13 für eine Brennstoffelemententnahmevorrichtung vorgesehen.
Die Brennstoffelementeinheiten sind aus Metallblech gefertigt (s. Fig. 4i; das Innere dieses Metallbleches
besteht aus einer Kernschicht 14 von angereichertem Uran. Ein Überzug 15 aus Aluminium-,
Stahl-, Beryllium-, Niobium- oder einer Zirkoniumlegierung od. dgl. ist beidseitig auf dieser Kernschicht
aufgetragen. Auch die Ränder der Uranschicht bestehen aus solchem Überzugsmaterial. Der Überzug
15 verhindert, daß Spaltprodukte in das Kühlgas gelangen. Das Blech ist z. B. 0,558 mm dick, einschließlich
der Stärke des Überzugs von 0,076 mm.
An dem einen Rand des Bleches ist eine Stange 16 aus nicht spaltbarem Materia! befestigt; an dem
gegenüberliegenden Rand ist ein Flansch 17 a festgemacht. Dieser Flansch 17 a ist ein Teil einer
dünnen, keilförmigen Platte 17 aus nicht spaltbarem Material und bildet die Verlängerung dieser keilförmigen
Platte auf deren verstärkter Seite.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist das Blech zu einer Spirale gewickelt, deren Kern die Stange 16 bildet;
die keilförmige Platte 17 bildet eine Verlängerung der äußeren Oberfläche der letzten Wicklung oder
Lage 18 der Spirale. Die Abstandhalterstangen 19 aus nicht spaltbarem Material sind zwischen den
Wicklungen oder Lagen 18 so befestigt, daß sie diese in einem Abstand von etwa 1,587 mm voneinander
halten. Auch auf den Außenflächen der äußersten Wicklung oder Lage sind mehrere Stangen 20 befestigt.
Die Stangen 16, 19, 20 verlaufen parallel zu der Achse der Spirale. Die Zwischenräume, durch die
das Kühlgas hindurchtritt, haben in der ganzen Spirale gleiche Weite.
Die Kernstange 16, die Stangen 20 auf der Oberfläche der äußersten Wicklung und die keilförmige
Platte 17 ragen über beide Stirnflächen des Wickels heraus; die keilförmige Platte 17 besitzt an einem
Ende eine Kerbe 21 und am anderen Ende eine Zunge 22. Die Brennstoffelementeinheiten 11 sind in das
rohrförmige Gehäuse 10 mit gleicher Winkelstellung eingesetzt; die Zunge 22 einer Brennstoffelementeinheit
greift in die Kerbe 21 der nächsten Brennstoffelementeinheit ein. Die Wickel der Brennstoffelement-
einheiten 11 haben innerhalb des rohrförmigen Gehäuses voneinander axialen Abstand, da die vorstehenden
Teile der Stangen 16, 20 und der Keilplatte 17 zweier benachbarter Einheiten aneinanderstoßen.
Bei Betrieb strömt das Kühlgas axial durch die Zwischenräume zwischen den Lagen 18 der Brennstoffelementeinheiten
11 eines Brennstoffelements. Auch die Zwischenräume zwischen den Außenflächen der Brennstoffelementeinheiten 11 und der Innenfläche
des rohrförmigen Gehäuses 10 werden von Gas durchströmt, so daß eine gute Wärmeübertragung
von den Brennstoffelementeinheiten 11 auf das Kühlgas stattfinden kann.
Die erfindungsgemäßen Brennstoffelemente sind \rerhältnismäßig leicht herzustellen und haben eine
für ihr Gewicht große Wärmeaustauschoberfläche.
Darüber hinaus ist der Wärmeübergang von dem Brennstoff nach dem Kühlmittel ein sehr hoher, da
die Wärme in dem dünnen, spiralförmig gewundenen Blech erzeugt wird.
Claims (6)
1. Brennstoffelement für Kernreaktoren, bestehend aus einer Vielzahl von dünnen Uranblechlagen,
welche derart voneinander beabstandet sind, daß zwischen ihnen Strömungskanäle für
das Reaktorkühlmittel bestehen und ein guter Wärmeübergang von dem Brennstoff auf das
Kühlmittel gewährleistet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Uranblechlagen zusammenhängend
aus einem einzigen, der Anordnung der Lagen entsprechend gebogenen Blech hergestellt sind.
2. Brennstoffelement für Kernreaktoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen
Lagen aus einem spiralförmig gebogenen Blech hergestellt sind.
3. Brennstoffelement für Kernreaktoren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die einzelnen Umläufe der Spirale durch Stangen voneinander im Abstand gehalten sind, welche
in Achsrichtung der Spirale verlaufen und in eben dieser Richtung laufende Kühlmittelkanäle bilden.
4. Brennstoffelement für Kernreaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß in einem rohrförmigen
Gehäuse eine Vielzahl von Brennstoffelementeinheiten nach Anspruch 1 bis 3 Ende an Ende angeordnet
sind und daß dieses Gehäuse für die Einsetzung und die Entnahme aus einem Reaktorkern
geeignet ist.
5. Brennstoffelement für Kernreaktoren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen
Brennstoffelementeinheiten mit axial überstehenden Anschlägen ausgerüstet sind, welche
innerhalb des rohrförmigen Gehäuses aneinander anstoßen, derart, daß die Enden der spiralförmig
gebogenen Bleche in axialer Richtung voneinander Abstand haben.
6. Brennstoffelement für Kernreaktoren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die äußeren Schichten der Brennstoffelementeinheiten von der Wand des rohrförmigen Gehäuses
beabstandet sind, derart, daß das Kühlmittel auch an der Außenseite der Brennstoffelementeinheiten
entlang strömen kann.
In Betracht gezogene Druckschriften: Glasstone: »Principles of Nuclear Reactor
Engineering«, 1956, S. 763 bis 765; »Reactor Handbook, Materials«, 1956, S. 402.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1167458B (de) * | 1960-05-16 | 1964-04-09 | Atomic Energy Authority Uk | Brennstoffelement-Baueinheit |
DE1179650B (de) * | 1959-09-18 | 1964-10-15 | Siemens Ag | Brennelement fuer fluessigkeits- oder gasgekuehlte heterogene Atomreaktoren |
US3173843A (en) * | 1958-10-24 | 1965-03-16 | Atomic Energy Authority Uk | Plate-type nuclear fuel elements |
DE1236092B (de) * | 1959-08-29 | 1967-03-09 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur Herstellung eines umhuellten Kernreaktor-Brennelements |
DE1292263B (de) * | 1960-03-04 | 1969-04-10 | Sulzer Ag | Verfahren zum Auswechseln von Brennstoffeinsaetzen in einzelnen Druckrohren eines mit einem biologischen Schirm umgebenen Kernreaktors sowie Brennstoffelement aus einem Druckrohr und einem Brennstoffeinsatz zur Ausfuehrung des Verfahrens |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB897446A (en) * | 1958-09-01 | 1962-05-30 | Atomic Energy Authority Uk | Improvements in or relating to nuclear reactors |
US3222773A (en) * | 1960-08-29 | 1965-12-14 | Sylvania Electric Prod | Process for assembling concentrically spaced nuclear fuel elements |
US3274064A (en) * | 1960-10-24 | 1966-09-20 | Internuclear Company | Activation analysis nuclear reactor and spool-like fuel element therefor |
BE623232A (de) * | 1961-10-13 | |||
GB1092285A (en) * | 1964-02-28 | 1967-11-22 | Atomic Energy Authority Uk | Improvements in or relating to nuclear fuel bearing bodies |
GB1095652A (en) * | 1964-03-20 | 1967-12-20 | Atomic Energy Authority Uk | Nuclear reactor fuel elements |
JPS50152097U (de) * | 1974-06-04 | 1975-12-17 | ||
US4759911A (en) * | 1987-04-27 | 1988-07-26 | The Babcock & Wilcox Company | Gas cooled nuclear fuel element |
US11139086B2 (en) * | 2017-10-10 | 2021-10-05 | Howe Industries, Llc | Customizable thin plate fuel form and reactor core therefor |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR999330A (de) * | ||||
US813918A (en) * | 1899-12-29 | 1906-02-27 | Albert Schmitz | Tubes, single or compound, with longitudinal ribs. |
US2780596A (en) * | 1950-11-06 | 1957-02-05 | George A Anderson | Neutronic reactor |
US2813073A (en) * | 1952-01-04 | 1957-11-12 | Henry A Saller | Neutron reactor fuel element utilizing zirconium-base alloys |
US2831806A (en) * | 1952-10-14 | 1958-04-22 | Eugene P Wigner | Neutronic reactor |
US2832732A (en) * | 1953-06-08 | 1958-04-29 | Eugene P Wigner | Fuel assembly for a neutronic reactor |
US2879216A (en) * | 1954-02-05 | 1959-03-24 | Jr Henry Hurwitz | Neutronic reactor |
-
1955
- 1955-12-08 GB GB35329/55A patent/GB842329A/en not_active Expired
- 1955-12-08 GB GB28353/58A patent/GB842330A/en not_active Expired
-
1956
- 1956-11-26 US US624289A patent/US2985576A/en not_active Expired - Lifetime
- 1956-11-30 FR FR1160982D patent/FR1160982A/fr not_active Expired
- 1956-12-03 DE DER20130A patent/DE1041178B/de active Pending
- 1956-12-08 CH CH344789D patent/CH344789A/de unknown
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
None * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3173843A (en) * | 1958-10-24 | 1965-03-16 | Atomic Energy Authority Uk | Plate-type nuclear fuel elements |
DE1236092B (de) * | 1959-08-29 | 1967-03-09 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur Herstellung eines umhuellten Kernreaktor-Brennelements |
DE1179650B (de) * | 1959-09-18 | 1964-10-15 | Siemens Ag | Brennelement fuer fluessigkeits- oder gasgekuehlte heterogene Atomreaktoren |
DE1292263B (de) * | 1960-03-04 | 1969-04-10 | Sulzer Ag | Verfahren zum Auswechseln von Brennstoffeinsaetzen in einzelnen Druckrohren eines mit einem biologischen Schirm umgebenen Kernreaktors sowie Brennstoffelement aus einem Druckrohr und einem Brennstoffeinsatz zur Ausfuehrung des Verfahrens |
DE1167458B (de) * | 1960-05-16 | 1964-04-09 | Atomic Energy Authority Uk | Brennstoffelement-Baueinheit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH344789A (de) | 1960-02-29 |
US2985576A (en) | 1961-05-23 |
GB842330A (en) | 1960-07-27 |
GB842329A (en) | 1960-07-27 |
FR1160982A (fr) | 1958-08-18 |
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