DE1206099B - Kernreaktor-Brennstoffelement - Google Patents
Kernreaktor-BrennstoffelementInfo
- Publication number
- DE1206099B DE1206099B DEU8112A DEU0008112A DE1206099B DE 1206099 B DE1206099 B DE 1206099B DE U8112 A DEU8112 A DE U8112A DE U0008112 A DEU0008112 A DE U0008112A DE 1206099 B DE1206099 B DE 1206099B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fuel element
- baffle
- baffles
- element according
- heat transfer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/02—Fuel elements
- G21C3/04—Constructional details
- G21C3/06—Casings; Jackets
- G21C3/08—Casings; Jackets provided with external means to promote heat-transfer, e.g. fins, baffles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
G21c
Deutsche KL: 21g-21/20
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
U8112VIIIc/21g
20. Juni 1961
2. Dezember 1965
20. Juni 1961
2. Dezember 1965
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kernreaktor-Brennstoffelement,
das aus einer den Kernbrennstoff aufnehmenden Schutzhülse besteht, die an ihrer äußeren Oberfläche schraubenförmig verlaufende
Wärmeübertragungsrippen und vier in axialer Richtung verlaufende, symmetrisch angeordnete Staubleche
aufweist, die sich radial über die Wärmeübertragungsrippen erstrecken.
Bei solchen Brennstoffelementen mit Staublechen hat sich bei Versuchen im Kühlmittelstrom gezeigt,
daß Unstabilitäten der Strömung auftreten können, die Vibrationen verursachen, wodurch die Brennstoffelemente
beschädigt werden, können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit Staublechen
versehenes Brennstoffelement zu schaffen, bei dem die Staubleche eine Eigenstabilität liefern, wenn das
Brennstoffelement dem Kühlmittelstrom ausgesetzt ist.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei dem Brennstoffelement gemäß der Erfindung, in
radialer Richtung gesehen, drei Staubleche eine geringere Breite als das vierte Staublech besitzen und
daß diese drei Staubleche nahe ihren oberen und unteren Enden mit Kantenvorsprüngen von solcher
Breite versehen sind, daß an diesen Stellen die Gesamtbreite gleich der des vierten Staubleches ist.
Vorzugsweise ist das vierte Staublech mit einem Flanschstück an seiner Außenkante versehen, das in
entgegengesetztem Sinne zur Richtung der Wärmeübertragungsrippen ausgerichtet ist.
Das vierte Staublech kann eine aufgerauhte Oberfläche
haben oder Wellungen aufweisen, die entweder in Längsrichtung oder geneigt zur Längsrichtung verlaufen.
Das Brennstoffelement kann mit einer Ausrichtkappe am einen Ende und mit einem zugeordneten
Ausrichtkonus am anderen Ende ausgestattet sein, wobei der Hüllkreis der äußersten Kante der Staubleche
exzentrisch relativ zur Achse von Kappe und Konus verläuft.
Ein wesentlicher technischer Fortschritt der Erfindung besteht darin, daß das Stabilisierungsproblem
ohne die Einführung von weiteren Teilen, welche die Herstellung des Brennstoffelementes erheblich komplizierter
machen würden, zufriedenstellend gelöst wird.
Die Erfindung wird nunmehr ausführlicher an Hand der sie beispielsweise erläuternden Zeichnung
beschrieben, und zwar zeigt bzw. zeigen
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Brennstoffelements
nach der Erfindung in räumlicher und Teilschnitt-Darstellung, die
Kernreaktor-Brennstoffelement
Anmelder:
United Kingdom Atomic Energy Authority,
London
Vertreter:
Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen, Eiserner Str. 227
Als Erfinder benannt:
Ronal Scott Challender,
Alan Charles Anthony Saunders, London
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 27. Juni 1960 (22 393),
vom 30. Juni 1960 (23 020)
Großbritannien vom 27. Juni 1960 (22 393),
vom 30. Juni 1960 (23 020)
F i g. 2, 3, 4 und 5 im Querschnitt weitere Ausführungsformen von Brennstoffelementen nach der Eras
findung und
Fig. 6 schaubildlich in Draufsicht die Strömungsverhältnisse bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten
Brennstoffelement.
Wie sich aus den Fig. 1 bis 5 ergibt, ist mit 10
allgemein ein Brennstoffelement bezeichnet, das einen Brennstoffkörper 11 enthält, der in einer Schutzhülle
12 sitzt; das Brennstoffelement weist außerdem schraubenförmig verlaufende Wärmeübertragungsrippen 13 auf, die durch in Längsrichtung verlaufende
Staubleche 14, 15, 16 und 17 gequert werden, die eine größere radiale Tiefe bzw. Radialabmessung
als die Schraubenrippen 13 haben. Das Brennstoffelement 10 sitzt in einem Kanal 18 in einem Moderatoraufbau
19. Die Schutzhülle 12 des Elements 10 ist an jedem Ende durch Endkappen 20 verschlossen,
die mit Schraubengewinde versehene Abstandsstücke 21 tragen (nur eine Endkappe 20 und ein Abstandsstück
21 sind dargestellt). Brennstoffelement-Endausrichtungseinrichtungen,
wie beispielsweise die komplementären Führungstassen und -spitzen, wie sie in der britischen Patentschrift 779 408 beschrieben
sind, können an den Abstandsstücken 21 befestigt werden, so daß das Element 10 mit anderen,
ähnlichen Elementen zu einer Elementsäule gestapelt werden kann.
Beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 ist das Staublech 17 eben ausgebildet. Die anderen drei
509 740/352
Staubleche 14, 15, 16 weisen Teilstücke 22 mit geringerer Tiefenabmessung an ihren Enden und an
ihrem Mittelabschnitt auf, so daß zwei Vorsprünge 23 mit voller Tiefenabmessung an jedem der Staubleche
14, 15, 16 verbleiben. Diese Staubleche 14, 15, 16 sind in den Fig. 1 bis 5 in gleicher Weise
ausgebildet, während in der Fig. 2 das glatt durchlaufende Staublech 17 durch ein Staublech 17a ersetzt
ist; dieses Staublech 17;« weist die gleiche Tiefenabmessung wie das Staublech 17 auf, ist aber
an seinem Außenende T-querschnittförmig ausgebildet. In der Fig. 3 ist das Staublech 17 durch ein
Staublech 17 & mit aufgerauhter Oberfläche ersetzt, während in der Fig. 4 das Staublech 17 durch ein
Staublech 17 c mit in Längsrichtung verlaufenden Wellen oder Rundungen ersetzt ist. F ϊ g. 5 zeigt das
Brennstoffelement gemäß der Fig. 1 exzentrisch im Kanal 18 angeordnet. Fig. 6 zeigt in Teildarstellung
die Kühlmittelströmungsausbildung um das Brennstoffelement 10 herum.
In den Fig. 2 bis 5 ist der Außenumfang der schraubenförmigen Wärmeübertragungsrippen durch
den strichpunktierten Kreis 13 bzw. 13' angedeutet.
Bei den Prüfuntersuchungen in einem Kühlmittelströmungskanal hat sich herausgestellt, daß ein erfindungsgemäß
ausgebildetes Brennstoffelement sich durch eine merkliche Stabilität auszeichnet. Bei normaler
Kühlmittelströmung bewegt sich das Brennstoffelement 10 nach der einen Seite des Kanals hin,
so daß die Vorsprünge 23 an dem Staublech 15, die sich gegenüber dem Staublech 17 befinden, und die
Vorsprünge an dem benachbarten Staublech 16 mit der Wandung des Kanals 18 in Berührung kommen.
Diese Berührung ist eine bleibende, F i g. 5 zeigt ein Brennstoffelement in dieser Lage. Die Staubleche 14,
15, 16,17 teilen den Kanal 18 in Zonen A, B, C, D, wie in der Fig. 6 angedeutet ist, auf. In jeder Zone
mischt sich das innerhalb der schraubenförmigen Rippen 13 strömende Kühlmittel mit dem in der betreffenden
Zone strömenden Kühlmittel, Die Staubleche dienen dazu, den Kühlmittelstrom in dem
Bereich zwischen den schraubenförmigen Rippen 13 rückzulenken, so daß in jeder Zone eine Wirbelbewegung
erzeugt wird (Wirbellinie 24 für die Zone.4 in der Fig. 6 angedeutet). Ein gewisser
Kühlmittelanteil hat jedoch die Tendenz, von der einen Zone in die nächste rund um die Kante der
Staubleche zu strömen, wie dies durch den Pfeil 25 in der Fig. 6 angedeutet ist. Bei dem erfindungsgemäß
ausgebildeten Brennstoffelement kann ein Druckaufbau nur in der Zone A erfolgen, d. h. auf
der einen Seite des durchlaufenden Staubleches 17, da immer ein Spiel zwischen der Kanalwandung und
den reduzierten Teilstücken der Staubleche 14, 15, 16 vorhanden ist, so daß sich die Kühlmitteldrücke
in den Zonen B, C, D auszugleichen vermögen. Somit wird das Brennstoffelement 10 in der in der
Fig. 5 dargestellten Lage gehalten.
Die Stabilität gestapelter Brennstoff elemente 10, die mit je einer Ausrichtkappe und einem Ausrichtkonus
ausgestattet sind, kann jedoch noch in Frage gestellt sein. Um einen solchen möglichen Mangel zu
beheben, werden die Kappen, Konus-Ausrichtvorachtungen z. B. durch parallele flache Platten oder Führungsstücke
ersetzt, so daß die Brennstoffelemente sich in Querrichtung zueinander in ihre unabhängigen
stabilen Stellungen bewegen können.
Das in der Fig. 2 mit 17<z angedeutete T-förmige
Staublech kann L-förmig ausgebildet sein; das Flanschstück, welches das L bildet, verläuft im entgegengesetzten
Sinne zur Richtung der schraubenförmigen Rippen, so daß die Kühlmittelströmung um
die Kante des Staubleches 17 herabgesetzt wird.
Bei der Ausführungsform mit einem Staublech 17 mit aufgerauhter Oberfläche (Fig. 3 , 17 b) erfolgt
eine Abbremsung des Kühlmittels durch dieses Staublech, so daß dieses Staublech von der Wandung des
Kanals 18 wegbewegt wird.
Derselbe Effekt tritt ein, wenn das Staublech 17 Wellungen aufweist (s. Fig. 4).
Gemäß der Erfindung kann die Ausbildung so getroffen werden, daß der Hüllkreis der äußersten Kanten
der Staubleche 14, 15, 16 exzentrisch relativ zur Achse von Ausrichtkappe und Ausrichtkonus verläuft
und daß die besagte Achse sich mit der Achse des Kanals 18 deckt.
Claims (5)
1. Kernreaktor-Brennstoffelement, das aus einer den Kernbrennstoff aufnehmenden Schutzhülse
besteht, die an ihrer äußeren Oberfläche schraubenförmig verlaufende Wärmeübertragungsrippen
und vier in axialer Richtung verlaufende, symmetrisch angeordnete Staubleche
aufweist, die sich radial über die Wärmeübertragungsrippen erstrecken, dadurch gekennzeichnet,
daß, in radialer Richtung gesehen, drei Staubleche eine geringere Breite als
das vierte Staublech besitzen und daß diese drei Staubleche nahe ihren oberen und unteren Enden
mit Kantenvorsprüngen von solcher Breite versehen sind, daß an diesen Stellen die Gesamtbreite
gleich der des vierten Staubleches ist.
2. Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vierte Staublech
mit einem Flanschstück an seiner Außenkante versehen ist, das in entgegengesetztem Sinne zur
Richtung der Wärmeübertragungsrippen ausgerichtet ist.
3. Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vierte Staublech
eine aufgerauhte Oberfläche hat.
4. Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vierte Staublech
Wellungen aufweist, die entweder in Längsrichtung oder geneigt zur Längsrichtung verlaufen.
5. Brennstoffelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß es mit einer Ausrichtkappe am einen Ende und mit einem zugeordneten Ausrichtkonus
am anderen Ende ausgestattet ist und daß der Hüllkreis der äußersten Kanten der Staubleche
exzentrisch relativ zur Achse von Kappe und Konus verläuft.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1056288,
1060414, 1060997, 1062352.
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1056288,
1060414, 1060997, 1062352.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 740/352 11.65 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB22393/60A GB923826A (en) | 1960-06-27 | 1960-06-27 | Improvements in or relating to fuel elements for nuclear reactors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1206099B true DE1206099B (de) | 1965-12-02 |
Family
ID=10178652
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEU8112A Pending DE1206099B (de) | 1960-06-27 | 1961-06-20 | Kernreaktor-Brennstoffelement |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3216904A (de) |
BE (1) | BE605386A (de) |
DE (1) | DE1206099B (de) |
ES (1) | ES268607A1 (de) |
GB (1) | GB923826A (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3787286A (en) * | 1971-12-17 | 1974-01-22 | Combustion Eng | Fuel assembly flow redistribution |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1062352B (de) * | 1957-09-27 | |||
DE1056288B (de) * | 1957-02-06 | 1959-04-30 | Atomic Energy Authority Uk | Kernreaktor-Brennstoffelement |
DE1060414B (de) * | 1956-11-28 | 1959-07-02 | Parsons C A & Co Ltd | Rohrfoermiges Waermeaustauschelement |
DE1060997B (de) * | 1957-11-19 | 1959-07-09 | Parsons C A & Co Ltd | Kernreaktor-Brennstoffelement |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1838105A (en) * | 1924-05-08 | 1931-12-29 | Metropolitan Eng Co | Superheater or the like |
US1920800A (en) * | 1931-08-07 | 1933-08-01 | Griscom Russell Co | Heat exchanger |
US2906683A (en) * | 1953-04-24 | 1959-09-29 | Claude F Quackenbush | Reactor cooling |
US2898280A (en) * | 1953-07-29 | 1959-08-04 | Arthur B Schultz | Fuel rod clusters |
NL219504A (de) * | 1956-08-03 | |||
GB831433A (en) * | 1957-01-18 | 1960-03-30 | Parsons C A & Co Ltd | Improvements in and relating to fuel elements for nuclear reactors |
NL123585C (de) * | 1958-01-20 |
-
1960
- 1960-06-27 GB GB22393/60A patent/GB923826A/en not_active Expired
-
1961
- 1961-06-20 DE DEU8112A patent/DE1206099B/de active Pending
- 1961-06-26 ES ES0268607A patent/ES268607A1/es not_active Expired
- 1961-06-26 US US119721A patent/US3216904A/en not_active Expired - Lifetime
- 1961-06-26 BE BE605386A patent/BE605386A/fr unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1060414B (de) * | 1956-11-28 | 1959-07-02 | Parsons C A & Co Ltd | Rohrfoermiges Waermeaustauschelement |
DE1056288B (de) * | 1957-02-06 | 1959-04-30 | Atomic Energy Authority Uk | Kernreaktor-Brennstoffelement |
DE1062352B (de) * | 1957-09-27 | |||
DE1060997B (de) * | 1957-11-19 | 1959-07-09 | Parsons C A & Co Ltd | Kernreaktor-Brennstoffelement |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US3216904A (en) | 1965-11-09 |
BE605386A (fr) | 1961-12-21 |
GB923826A (en) | 1963-04-18 |
ES268607A1 (es) | 1962-03-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2435584C2 (de) | Brennstabbündel für Kernreaktoren | |
DE2023587C3 (de) | Kernreaktorbrennelement | |
DE1944932C3 (de) | Abstandshalterung für Brennstäbe von Kernreaktoren | |
DE2600878A1 (de) | Abstandshaltervorrichtung fuer ein buendel paralleler nadeln in einer kernreaktorelementanordnung | |
DE2442038A1 (de) | Anordnung mit feder und anschlag fuer kernbrennstoffbuendel | |
DE2918112B2 (de) | Vorrichtung zur Querhalterung der Brennstäbe eines Brennelementbündels für einen Kernreaktor | |
DE2102952C3 (de) | Abstandhalteranordnung zur Halterung von Brennstoffelementen in einem Kernreaktor | |
DE2724059A1 (de) | Befestigungsvorrichtung fuer einen abstandshalterstab an einem abstandsgitter | |
DE1589662B2 (de) | Kernbrennstoffelement | |
DE1139214B (de) | Brennstoffelement fuer Kernreaktoren | |
DE1100829B (de) | Halteeinrichtung fuer Kernreaktor-Moderatoren | |
DE2520345A1 (de) | Befestigungsanordnung fuer kernreaktorbrennstaebe o.dgl. | |
DE1206099B (de) | Kernreaktor-Brennstoffelement | |
DE1203888B (de) | Kernreaktor-Brennelementbuendel | |
DE1179649B (de) | Brennstoffelement fuer Kernreaktoren | |
DE2125010A1 (de) | Brennelement fur Kernreaktor | |
DE2543626A1 (de) | Stabfoermige bauteile zwischen brennelementen von siedewasserreaktoren | |
DE1176933B (de) | Schraube | |
DE1589662C (de) | Kernbrennstoffelement | |
DE2022157C3 (de) | Einspannvorrichtung für den Kern eines Atomreaktors | |
DE528216C (de) | Spannschloss, insbesondere fuer Luftfahrzeuge | |
DE519192C (de) | Rollensatz | |
DE2402979C3 (de) | Brennstoffbündel für Kernreaktoren | |
DE1287221B (de) | Vorrichtung zum Zentrieren von Brennstoffelementen in einem Kernreaktor | |
DE1042775B (de) | Graphitmoderatoraufbau fuer heterogene Kernreaktoren |