DE1165173B

DE1165173B - Brennstoffelement-Baugruppe fuer Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1165173B
Application number: DEU7231A
Authority: DE
Inventors: Norman Bradley
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1959-06-29
Filing date: 1960-06-15
Publication date: 1964-03-12
Also published as: US3185632A; GB892241A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G 21 Deutsche KL: 21g-21/20

Nummer: 1165173

Aktenzeichen: U 7231 VIII c / 21 g

Anmeldetag: 15. Juni 1960 Auslegetag: 12. März 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kernreaktor-Brennstoffelement-Baugruppe, bestehend aus einem von Kühlmittel durchströmten rohrförmigen Gehäuse, aus einer Anzahl von entlang dem Inneren dieses Gehäuses auf Abstand gehaltenen und an der Gehäusewand befestigten Abstandshaltern zur Zentrierung eines Bündels von mit Schutzhüllen versehenen Brennstoffstäben, deren Brennstoff durch Teilstücke aus wärmeisolierendem, nicht spaltbarem Material in einzelne Abschnitte aufgeteilt ist.

Wenn solche Brennstoffelement-Baugruppen in einen Kernreaktor geladen oder eingebracht und durch einen Kühlmittelstrom bespült werden, kann eine örtliche Überhitzung dann entstehen, wenn der Kühlmittelstrom abgeschnitten oder verringert ist, wo die Brennstoffelemente die Abstandshalter berühren oder ihnen dicht benachbart sind.

Daher ist der Zweck der Erfindung die Schaffung einer Brennstoffelement-Baugruppe, die widerstandsfähiger gegen Überhitzung im Bereich der Abstandshalter ist.

Die Brennstoffelement-Baugruppe nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß jeweils sämtliche in einer zur Längsachse der Baugruppe senkrecht verlaufende Ebene liegenden wärmeisolierenden Teilstücke mit einem Abstandshalter (Gitter) fluchten.

Durch Ersetzen von Spaltstoff durch nichtspaltbares Material in den Ebenen der Abstandshalter erfolgt kein örtliches Überhitzen, selbst dann nicht, wenn der Kühlmittelstrom durch Berührung der Brennstoffstäbe mit den Abstandshaltern abgeschnitten ist.

Eine Ausführungsform nach der Erfindung soll nun an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert werden, und zwar zeigt

Fi g. 1 eine aufgebrochene Seitenansicht im Schnitt nach der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 einen Grundriß der Baugruppe nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt entsprechend einem Schnitt nach der Linie IH-III in Fig. 1.

Die in den Zeichnungen dargestellte Brennstoffelement-Baugruppe 1 für einen Kernreaktor umfaßt ein Bündel von neunzehn umhüllten Kernbrennstoffelementen 2; jedes Brennstoffelement weist eine Säule von kurzen Stücken 5 aus Uranoxyd in einer engangepaßten Hülle 3 aus rostfreiem Stahl auf, wobei die Stäbe 2 in Abstandshaltern 4 von hexagonaler, gitterähnlicher Form gelagert sind. Die Abstandshalter 4 sind an dem Inneren eines röhrenförmigen Gehäuses 10 aus rostfreiem Stahl in Abständen voneinander angebracht. Die hohlen Teile der röhrenförmigen Brennstoffstücke 5 haben Magnesiumoxydfüllungen 6. Ma-Brennstoffelement-Baugruppe für Kernreaktoren

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority,

London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
ίο Siegen, Oranienstr. 14

Als Erfinder benannt:
Norman Bradley, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 29. Juni 1959 (Nr. 22 194)

gnesiumoxydscheiben 7 teilen die Säulen der Brennstoffstücke 5 in einzelne Abschnitte auf und fluchten jeweils mit dem zugehörigen Abstandshalter 4 (s. besonders Fig. 1).

Jeder Abstandshalter 4 besteht aus einem Gerüst aus neunzehn miteinander verschweißten Hülsen 8 von hexagonalem Querschnitt (s. Fig. 3). Die Hülsen8 sind zur Bildung von Vorsprüngen 9 eingekerbt; durch diese Vorsprünge werden die Brennstoffelemente 2 in den Hülsen 8 zentriert.

Das obere und untere Ende des röhrenförmigen Gehäuses 10 ist durch innere Ringe 12 bzw. 13 aus rostfreiem Stahl verstärkt. Die Außenfläche des Ringes 12 hat eine Ringnut 14, in die ein Teil des oberen Endes des ringförmigen Gehäuses 10 eingepaßt ist. In ähnlicher Weise hat die Außenfläche des Ringes 13 eine Ringnut 15, in die ein Teil des unteren Endes des Gehäuses 10 eingepaßt ist. Die Ringe 12, 13 bieten auch einen Halt für die oberen und unteren Abstandshalter 4 und sind daran durch Punktschweißen befestigt. Es ist natürlich auch möglich, die Ringe 12, 13 an dem Gehäuse 10 durch Punktschweißen zu befestigen. Die mittleren Abstandshalter 4 sind an den Tragstreifen 11 (Fig. 3) durch Punktschweißen befestigt; diese Tragstreifen sind an den inneren Wänden des röhrenförmigen Gehäuses 10 durch Punktschweißen befestigt.

Die inneren Wände des Ringes 12 am oberen Ende des Gehäuses 10 tragen eine Anzahl von in gleichen Abständen voneinander stehenden Platten 25 aus rostfreiem Stahl, und die äußeren Wände einer abgestuften Fortsetzung 13 α des Ringes 13 am unteren

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Ende des Gehäuses 10 tragen eine Anzahl von in gleichen Abständen voneinander angebrachten Platten 26 aus rostfreiem Stahl. Die Platten 25, 26 sind durch Punktschweißen am Ring 12 bzw. an der Ringfortsetzung 13 α befestigt, und die Platten 26 fluchten mit dem Zwischenraum zwischen den Platten 25. Die Platten 25 haben Ausnehmungen 27.

Die Brennstoffelement-Baugruppe 1 kann mit entsprechenden Baugruppen endverbunden sein. Das ermöglicht die Ladung eines senkrecht orientierten Kühlmittelkanals oder einer senkrecht orientierten Druckröhre für Brennstoffelemente eines Kernreaktors mit einer »Kette« von solchen untereinander verbundenen Brennstoffelement-Baugruppen; außerdem läßt sich auch eine »axiale Inversion« der Brennstoffelementgruppen einer »Kette« ermöglichen. (Axiale Inversion ist das Abwechsehi von relativen Stellungen der Brennstoffelement-Baugruppen einer »Kette«, um die Bestrahlung gleichmäßig zu machen.)

Um zwei Brennstoffelement-Baugruppen 1 untereinander zu verbinden, wird das untere Ende einer Baugruppe in das obere Ende der anderen Baugruppe eingeführt, so daß die Platten 26 der ersten Baugruppe zuerst zwischen den Platten 25 der anderen Baugruppe vorbeigehen. Eine Drehung der einen Brennstoffelement-Baugruppe relativ zur anderen Baugruppe bringt dann die Platten 26 der ersten Baugruppe zur Unterseite der Platten 25 der zweiten Baugruppe, wo sie in die Ausnehmungen 27 eintreten.

Eine Baugruppen-Kette wird an ihrem oberen Ende von einer Verlängerungshülse getragen, deren unteres Ende ähnlich dem unteren Ende der Brennstoffelement-Baugruppe 1 ausgebildet ist und mit dem oberen Ende der oberen Brennstoffelement-Baugruppe der »Kette« im Eingriff steht. Die Verlängerungshülse hat einen Greifkopf und Führungs- sowie Positionskeile, so daß sie sich, wenn sie in den Kühlmittelkanal oder die Druckröhre des Reaktors eingelassen wird, dadurch in Position bringt, daß die Führungskeile die Positionskeile in entsprechende Ausnehmungen am oberen Ende des Kühlmittelkanals oder der Druckröhre des Reaktors leiten.

Jedes Brennstoffelement 2 hat eine untere Endkappe 16, deren untere Kante an die untere Endfläche der Hülse 3 geschweißt ist. Eine Isolierscheibe 17 aus Magnesiumoxyd hält die Brennstoffstücke 5 im Abstand von der Endkappe 16. Eine weitere Isolierscheibe 18 aus Magnesiumoxyd hält das oberste Brennstoffstück 5 im Abstand von einer oberen Endkappe 19, die in das offene Ende der Hülse 3 eingeführt ist. Die obere Kante eines mit Flansch versehenen Abschnittes 20 der Endkappe 19 ist mit dem oberen Ende der Hülse 3 verschweißt. Die Endkappe 19 weist ein Loch 21 von leicht konischer Form auf und trägt eine

ίο Platte 22 mit radialen Vorsprüngen 23 (s. besonders F i g. 2). Die Brennstoffelemente 2 werden in dem Gehäuse 10 durch die am obersten Abstandshalter 4 aufliegenden Vorsprünge 23 gehalten. Nach dem Zusammenbau der Brennstoffelemente 2 wird das Innere eines jeden Brennstoffelementes zuerst mit Argongas, das in das Innere des Brennstoffelementes durch das Loch 21 in der Endkappe 19 eingebracht wird, gereinigt, und die Brennstoffelemente werden dann mit einem konischen Stopfen 24, der in das Loch 21 ge-

ao trieben wird, verschlossen.

Claims

Patentanspruch:

Kernreaktor-Brennstoffelement-Baugruppe, bestehend aus einem von Kühlmittel durchströmten rohrförmigen Gehäuse, aus einer Anzahl von entlang dem Inneren dieses Gehäuses auf Abstand gehaltenen und an der Gehäusewand befestigten Abstandshaltern (Gittern) zur Zentrierung eines Bündels von mit Schutzhüllen versehenen Brenn-Stoffstäben, deren Brennstoff durch Teilstücke aus wärmeisolierendem, nichtspaltbarem Material in einzelne Abschnitte aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils sämtliche in einer zur Längsachse der Baugruppe senkrecht verlaufenden Ebene liegenden wärmeisolierenden Teilstücke (7) mit einem Abstandshalter (4) fluchten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 045563;
»Proceedings of the Second United Nations International Conference on the Peaceful Use of Atomic Energy«, Vol. 6, 1958, S. 652 bis 654, Fig. 16 und 17.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsche Patente Nr. 1 068 821, 1077 341.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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