DE1079232B - Nuclear reactor fuel element - Google Patents

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf Brennstoffelemente für Kernreaktoren.The invention relates to fuel elements for nuclear reactors.

Bisher ist in bezug auf Brennstoffelemente, welche bei Natrium-Graphit-Reaktoren verwendet werden, in Vorschlag gebracht worden, diese Elemente in Form von Stabbündeln bzw. -büscheln anzuordnen. Man nimmt jedoch an, daß es dadurch zu einer nicht gleichmäßigen Bestrahlung kommt, wodurch übermäßig hohe Temperaturen in der Mitte der Stäbe hervorgerufen werden, was zu einem Verbiegen der Stäbe führen kann.So far, with respect to fuel elements used in sodium graphite reactors, in Proposal has been made to arrange these elements in the form of rod bundles or tufts. Man believes, however, that this results in non-uniform exposure, resulting in excessively high Temperatures in the middle of the rods are generated, which lead to a bending of the rods can.

Es ist außerdem bei anderen Arten von Kernreaktoren bekanntgeworden, Brennstoffelemente in Form von flachen Platten vorzusehen, welche eine Hülse oder Hülle in Sehnenrichtung durchsetzen.It has also become known in other types of nuclear reactors to use fuel elements in Provide the form of flat plates, which penetrate a sleeve or sheath in the direction of the tendon.

Gemäß der Erfindung besteht das Kernreaktor-Brennstoffelement aus einer Reihe konzentrisch angeordneter Rohrbrennstoff bauteile, welche jeweils von einem Schutzrohrmantel umgeben und in einer Hülse gehalten werden, derart, daß das Kühlmittel entlang der Innenseite der Hülse zu fließen und alle Oberflächen des Schutzrohrmantels zu überströmen oder zu umspülen vermag.According to the invention, the nuclear reactor fuel element consists of a series of concentrically arranged ones Pipe fuel components, each surrounded by a protective tube jacket and in a sleeve be held in such a way that the coolant can flow along the inside of the sleeve and all surfaces of the protective tube jacket is able to flow over or wash around.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert werden, welche eine Schnittansicht wiedergibt.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing showing it for example showing a sectional view.

In der Zeichnung ist ein Kernbrennstoffelement 10 dargestellt, welches aus rohrförmigen Uranstücken 11a, 11 b, lic, Hd usw. besteht, die zu einem Paar von konzentrisch angeordneten Rohrbauteilen 12 und 13 aufgebaut und mit rostfreien Schutzstahlhüllen 14, 18 ausgekleidet sind. Am Brennstoffelement 10 sitzen Zapfen oder Dübel 15, welche durch obere und untere Schenkelkreuze 16 und 17 führen und in den Schenkelkreuzen 16, 17 vermittels Splinte 19 befestigt sind. Das obere Schenkelkreuz 16 ist an einer Zirkonhülse 20 befestigt und hält das Brennstoffelement 10. Das untere Schenkelkreuz 17 sitzt lose in der Hülse 20 und dient dazu, das untere Ende des Brennstoffelementes 10 ausgerichtet zu halten.In the drawing, a nuclear fuel element 10 is shown, which consists of tubular uranium pieces 11a, 11b , lic, Hd , etc., which are built into a pair of concentrically arranged tubular components 12 and 13 and lined with protective stainless steel shells 14, 18. On the fuel element 10 there are pegs or dowels 15 which lead through upper and lower leg crosses 16 and 17 and are fastened in the leg crosses 16, 17 by means of cotter pins 19. The upper cross leg 16 is attached to a zirconium sleeve 20 and holds the fuel element 10. The lower cross leg 17 sits loosely in the sleeve 20 and serves to keep the lower end of the fuel element 10 aligned.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, das ein erfindungsgemäßes Brennstoffelement mit Umlenk-Kühlsystem zeigt, teilt die Hülse 20 einen Kühlmittelkanal 21 innerhalb eines Moderatoraufbaus 22 in einen Innenkanal 23, welcher das Brennstoffelement 10 aufnimmt, und in einen Ringkanal 24 auf, dessen durch ein fingerhutförmiges Zirkonrohr 25 gebildete Außenwand innerhalb des Kühlmittelkanals 21 liegt. Das obere Ende der Hülse 20 weist Bohrungen 26 auf und ist mittels Stiften 41, welche sich in die Bohrungen 26 hinein erstrecken, mit einem Rohr 27 verbunden. Das Rohr 27 führt durch den Reaktorreflektor (nicht dargestellt) hindurch in eine Neutronenabschirmung28 hinein, und es ist mit Ringen 29In the illustrated embodiment, a fuel element according to the invention with a deflection cooling system 9, the sleeve 20 divides a coolant channel 21 within a moderator assembly 22 an inner channel 23, which receives the fuel element 10, and in an annular channel 24, of which Outer wall formed by a thimble-shaped zirconium tube 25 lies within the coolant channel 21. The upper end of the sleeve 20 has bores 26 and is by means of pins 41 which are in the bores 26 extend into it, connected to a tube 27. The tube 27 leads through the reactor reflector (not shown) through into a neutron shield28 into it, and it's with rings 29

Anmelder:Applicant:

United Kingdom Atomic Energy Authority, ίο LondonUnited Kingdom Atomic Energy Authority, ίο London

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen (Westf.), Oranienstr. 14Representative: Dipl.-Ing. E. Schubert, patent attorney,
Siegen (Westphalia), Oranienstr. 14th

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 24. Juni 1957Claimed priority:
Great Britain June 24, 1957

Sydney Fawcett, Haie Barnes, Cheshire,
und Robert James Haslam, Urmston, ManchesterSydney Fawcett, Sharks Barnes, Cheshire,
and Robert James Haslam, Urmston, Manchester

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden(Great Britain),
have been named as inventors

versehen, um es gegen das fingerhutförmige Rohr 25 abzudichten. Die Stege 30 am Rohr 27 halten ein Nabenstück 31, welches eine mittige Bohrung 32 mit einer Aussparung 33 aufweist, die ein Spannwerkzeug zum Herausheben des Brennstoffelementes 10 und der Hülse 20 aufzunehmen vermag.provided to seal it against the thimble-shaped tube 25. The webs 30 on the tube 27 adhere to Hub piece 31, which has a central bore 32 with a recess 33, which a clamping tool capable of lifting out the fuel element 10 and the sleeve 20.

Das untere Ende der Hülse 20 ruht auf Stegen 34 im fingerhutförmigen Rohr 25. Das Rohr 25 weist doppelte Wände 35, 36 mit einem Spalt 37 zwischen diesen für das Ermitteln einer Undichtigkeit auf.The lower end of the sleeve 20 rests on webs 34 in the thimble-shaped tube 25. The tube 25 has double walls 35, 36 with a gap 37 between them for the detection of a leak.

Bei Betrieb des Reaktors fließt ein Stickstoff-Moderatorkühlmittel entlang des Kühlmittelkanals 21 zwischen dem fingerhutförmigen Rohr 25 und dem Moderator 22 und ebenfalls in den Kanälen zwischen den Ziegeln oder Blocks, welche den Moderator bilden. Das Brennstoffelement-Kühlmittel fließt, wie dies durch den Pfeil 38 angedeutet ist, den Ringkanal 24 hinab, rund um die Basis der Hülse 20, wie dies durch den Pfeil 39 angedeutet ist, und dann die Ringräume zwischen den Rohrbrennstoffbauteilen 12 und 13 hinauf, wie dies durch die Pfeile 40 angedeutet ist.A nitrogen moderator coolant flows when the reactor is operating along the coolant channel 21 between the thimble-shaped tube 25 and the Moderator 22 and also in the channels between the bricks or blocks that form the moderator. As indicated by the arrow 38, the fuel element coolant flows through the annular channel 24 down, around the base of the sleeve 20, as indicated by arrow 39, and then the annulus between the tubular fuel components 12 and 13, as indicated by the arrows 40.

Die Durchmesser der Hülse 20 und der Schutzrohrmäntel 14,18 sind in solcher Weise gewählt, daß durch die an jeder Oberfläche der RohrbrennstoffbauteileThe diameter of the sleeve 20 and the protective tube jackets 14,18 are chosen in such a way that through those on each surface of the pipe fuel components

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relativ zur Kühlmittelströmung auftretenden Wärmemengen ein konstanter Druckabfall und Temperaturanstieg zwischen den Enden des Brennstoffelementes gewährleistet ist.relative to the coolant flow, a constant pressure drop and temperature increase is guaranteed between the ends of the fuel element.

Claims (2)

PATENTANSPBÜCHE:PATENT APPLICATIONS: 1. Kernreaktor-Brennstoffelement, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Reihe konzentrisch angeordneter Rohrbrennstoffbauteile (12., 13) besteht, welche jeweils von einem Schutzrohrmantel (14, 18) umgeben und in einer Hülse (20) gehalten sind, derart, daß das Kühlmittel entlang der Innenseite der Hülse zu fließen und alle Oberflächen des Schutzrohrmantels zu überströmen oder zu umspülen vermag.1. Nuclear reactor fuel element, characterized in that it consists of a row concentrically arranged pipe fuel components (12, 13), each of which has a protective tube jacket (14, 18) are surrounded and held in a sleeve (20) in such a way that the coolant along the inside the sleeve to flow and to flow over or around all surfaces of the protective tube jacket able. 2. Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Hülse (20) und der Schutzrohrmäntel (14, 18) in einem Reaktor so gewählt sind, daß durch die an jeder Oberfläche der Rohrbrennstoffbauteile relativ zur Kühlmittelströmung auftretenden Wärmemengen ein konstanter Druckabfall und Temperaturanstieg zwischen den Enden des Brennstoffelements gewährleistet ist.2. Fuel element according to claim 1, characterized in that the diameter of the sleeve (20) and the protective tube jackets (14, 18) are selected in a reactor so that through the at each Surface of the pipe fuel components relative to the coolant flow occurring amounts of heat a constant pressure drop and temperature rise between the ends of the fuel element is guaranteed. In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 768 078;
»Nucleonics«, 13, Nr. 10, 1956, S. 12;
»Proceedings of the International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy«, Vol. 2, 1956, S. 345.Considered publications:
British Patent No. 768 078;
"Nucleonics", 13, No. 10, 1956, p. 12;
"Proceedings of the International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy", Vol. 2, 1956, p. 345. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings