DE1214336B - Nuclear reactor fuel assembly - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.: Int. Cl .:

G21cG21c

Deutsche KL: 21g-21/20German KL: 21g-21/20

Nummer: 1214 336Number: 1214 336

Aktenzeichen: U 8732 VIII c/21 gFile number: U 8732 VIII c / 21 g

Anmeldetag: 26. Februar 1962 Filing date: February 26, 1962

Auslegetag: 14. April 1966Opening day: April 14, 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kernreaktor-Brennelement, dessen Spaltstofikörper in einer Hülle untergebracht ist, die schraubenförmig verlaufende Wärmeübertragungsrippen und diese kreuzende längsverlaufende ebene Staubleche aufweist, wobei 5 die Staubleche in radialer Richtung über die Wärmeübertragungsrippen hinausragen.The invention relates to a nuclear reactor fuel assembly, the fissile material body of which is in a shell is housed, the helical heat transfer ribs and these intersecting having longitudinally extending flat baffles, wherein 5 the baffles in the radial direction over the heat transfer fins protrude.

Wenn die Staubleche in einem Brennelementkanal eines Kernreaktorkerns untergebracht und einem Kühlmittelstrom ausgesetzt sind, teilen die Staubleche eines Brennelementes den Kanal in eine Anzahl von Zonen auf, und in jeder Zone findet ein Mischen des Kühlmittels zwischen den Wärmeübertragungsrippen mit dem Kühlmittel in dem von dem Wärmeübertragungsrippenprofil, den Staublechen und den Kanalwänden gebildeten Raum statt. Durch dieses Mischen werden die Wärmeübertragungseigenschaften verbessert; doch hat das Element gleichzeitig den Nachteil, daß es unstabil werden und dadurch Schaden leiden kann. ■When the baffles are housed in a fuel channel of a nuclear reactor core and a When exposed to a flow of coolant, the baffles of a fuel assembly divide the channel into a number of Zones and in each zone there is mixing of the coolant between the heat transfer fins with the coolant in that of the heat transfer fin profile, baffles and channel walls formed space instead. This mixing improves the heat transfer properties; but at the same time the element has the disadvantage that it becomes unstable and thereby damages may suffer. ■

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Brennelement der vorgenannten Gattung zu schaffen, bei dem die Tendenz des Kühlmittels, zwischen den durch die Staubleche gebildeten Zonen überzuströmen, verringert wird und die Stabilität der Elemente eine erhebliehe Verbesserung erfährt.It is the object of the invention to provide a fuel assembly of the aforementioned type in which the The tendency of the coolant to overflow between the zones formed by the baffles is reduced and the stability of the elements experiences a considerable improvement.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß jedes Staublech im Bereich seiner Außenkante einen längsverlaufenden Flansch aufweist und daß alle Flansche der Staubleche in der gleichen Richtung abgewinkelt sind.This is achieved according to the invention in that each baffle plate has one in the area of its outer edge has longitudinal flange and that all the flanges of the baffle plates in the same direction are angled.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand ernes Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigtThe invention will now be explained in more detail on the basis of an exemplary embodiment. It shows

Fig. 1 eine teilweise Seitenansicht eines Brennelementes undFig. 1 is a partial side view of a fuel assembly and

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie H-II der Fig. 1.F i g. 2 shows a section along the line H-II in FIG. 1.

Die Fig. 1 zeigt ein Brennelement 1 der Vielzonen-Schraubenlinienbauart, das in einem Kernreaktor-Brennelementkanal 2 vertikal ausgerichtet ist, der in einem Reaktorkern la aus Graphitmoderatormaterial gebildet ist. Gasförmiges Kühlmittel, wie beispielsweise Kohlendioxyd, strömt aufwärts durch den Kanal 2 und über das Element 1, wie durch den Pfeil 3 gezeigt ist.Fig. 1 shows a fuel assembly 1 of the multi-zone-helix type, which is aligned vertically in a nuclear reactor fuel channel 2, which is formed in a reactor core la made of graphite moderator material. Gaseous coolant, such as carbon dioxide, flows upward through channel 2 and over element 1 as shown by arrow 3.

Das Brennelement 1 hat schraubenförmig verlaufende Wärmeübertragungsrippen 4 mit rechtsgängigem Schraubengewinde und vier gleich weit voneinander entfernte längsverlaufende Staubleche 5 a, 5 b, 5 c, 5d, die sich mit den Rippen 4 kreuzen und von größerer Radialtiefe als diese sind. Jedes Staublech 5 a bis 5d hat an seiner Außenkante entspre-Kernreaktor-Brennelement The fuel assembly 1 has helical heat transfer ribs 4 with a right-hand screw thread and four equally spaced longitudinal baffles 5 a, 5 b, 5 c, 5 d, which intersect with the ribs 4 and are of greater radial depth than these. Each baffle 5 a to 5d has at its outer edge entspre nuclear reactor fuel element

Anmelder:Applicant:

United Kingdom. Atomic Energy Authority,United Kingdom. Atomic Energy Authority,

LondonLondon

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,Dipl.-Ing. E. Schubert, patent attorney,

Siegen, Eiserner Str. 227Siegen, Eiserner Str. 227

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Anthony Francis Taylor,Anthony Francis Taylor,

Guy Rudgard Webster, LondonGuy Rudgard Webster, London

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 6. März 1961 (8177)Claimed priority:
Great Britain March 6, 1961 (8177)

chende Flansche 6 a bis 6d. Alle Flansche verlaufen in der gleichen Drehrichtung (im Grundriß im Uhrzeigersinn), die der Verdrehungsrichtung der Rippen 4, in der Richtung des Kühlmittelstroms gesehen, entgegengesetzt ist. Die Rippen 4 und die Staubleche 5 a bis 5d erstrecken sich im wesentlichen über die ganze Länge des Elementes 1, und die Flansche 6 a bis 6 d erstrecken sich kontinuierlich über die ganze Länge der Staubleche 5 a bis 5d. sponding flanges 6a to 6d. All the flanges run in the same direction of rotation (clockwise in plan), which is opposite to the direction of rotation of the ribs 4, seen in the direction of the coolant flow. The ribs 4 and the baffles 5 a to 5d extend substantially over the entire length of the element 1, and the flanges 6 a to 6 d extend continuously over the entire length of the baffles 5 a to 5d.

Das Brennelement 1 weist einen Spaltstoffkörper in Form eines Uranstabes 7 auf, der in einer Hülle 8 aus einer Magnesiumlegierung mit den Rippen 4 und den Staublechen 5 a bis 5d untergebracht ist.The fuel element 1 has a fissile material body in the form of a uranium rod 7, which is housed in a casing 8 made of a magnesium alloy with the ribs 4 and the baffles 5a to 5d .

Die Staubleche 5 a bis 5 d teilen den Kanal 2 in Zonen A, B, C und D auf, in denen ein Mischen des Kühlmittels zwischen den Staublechen mit dem Kühlmittel in der Zone stattfindet. Die Staubleche 5 a bis 5d dienen zum Ablenken des Kühlmittels, das zwischen den Rippen 4 strömt, wodurch ein Mischen bewirkt und das Kühlmittel in jeder Zone veranlaßt wird, Wirbel zu bilden (wie durch die mit Pfeilen versehene, in Zone A gezeigte Schleife 9 angedeutet ist), um verbesserte Wärmeübertragungseigenschaften zu liefern.The baffles 5 a to 5 d divide the channel 2 into zones A, B, C and D , in which the coolant between the baffles is mixed with the coolant in the zone. The baffles 5 a to 5d serve to deflect the coolant that flows between the ribs 4, thereby forming a mixing effect and the coolant is caused in each zone to form vortex (as indicated by the arrowed, as shown in Zone A loop 9 is) to provide improved heat transfer properties.

Die Flansche 6 a bis 6d sind einstückig mit den Staublechen 5 a bis 5 d und im rechten Winkel zu diesen ausgebildet und ragen mit ihren Spitzen nahe an die Kanalwand heran. Die Flansche lenken das wirbelbildende Kühlmittel von der Wand des Kanals 2 im Bereich der Staubleche ab und reduzieren da-The flanges 6a to 6d are formed integrally with the baffle plates 5 a to 5 d and at right angles thereto formed and project with their tips up close to the channel wall. The flanges deflect the vortex-forming coolant from the wall of the duct 2 in the area of the baffle plates and thus reduce

609 558/337609 558/337

durch den Durchtritt von Kühlmittel von einer Zone in die andere. So lenkt z.B. in ZoneA der Flansch6α das wirbelnde Kühlmittel (durch den Pfeil 10 angedeutet) von der Kanalwand im Bereich des Staubleches Sa ab. Wenn der Flansch 6 a nicht vorhanden ist, hat das wirbelnde Kühlmittel die Tendenz, durch den Raum zwischen der Außenkante des Staubleches 5 a und der Wand des Kanals 2 hindurch in die Zone D zu strömen, wodurch das Element 1 unstabil wird. Der Flansch 6 a (und in ähnlicher Weise die Flansche 6 δ, 6 c, 6 ä) verringert diese Tendenz des ■wirbelnden Kühlmittels, von einer Zone in die andere zu strömen, bedeutend, und verbessert somit die Stabilität des Elementes.through the passage of coolant from one zone to the other. For example, in Zone A, the flange 6α deflects the swirling coolant (indicated by the arrow 10) from the duct wall in the area of the baffle Sa. If the flange 6 a is not present, the swirling Kü hlmi ttel has the tendency to flow through the space between the outer edge of the baffle 5 a and the wall of the channel 2 into the zone D , whereby the element 1 becomes unstable. The flange 6 a (and similarly the flanges 6 δ, 6 c, 6 ä) significantly reduces this tendency of the swirling coolant to flow from one zone to the other, and thus improves the stability of the element.

Die Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten des vorstehenden Beispiels beschränkt. So können die Rippen 4 auch linksgängig sein, wenn die Drehrichtung, in der alle Flansche verlaufen, im Grundriß im Gegenuhrzeigersinn verläuft.The invention is not limited to the details of the above example. So they can Ribs 4 can also be left-handed if the direction of rotation in which all the flanges run is in the plan Runs counterclockwise.

2020th

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Kernreaktor-Brennelement, dessen Spaltstoffkörper in einer Hülle untergebracht ist, die schraubenförmig verlaufende Wärmeübertra-1. Nuclear reactor fuel assembly, the fissile material body of which is housed in a shell that helical heat transfer gungsrippen und diese kreuzende längsverlaufende ebene Staubleche aufweist, wobei die Staubleche in radialer Richtung über die Wärmeübertragungsrippen hinausragen, dadurchgekennzeichnet, daß jedes Staublech (5a bis Sd) im Bereich seiner Außenkante einen längsverlaufenden Flansch (6 a bis 6d) aufweist und daß alle Flansche der Staubleche in der gleichen Richtung abgewinkelt sind.supply ribs and this crossing longitudinally extending flat baffles, wherein the baffles protrude in the radial direction over the heat transfer ribs, characterized in that each baffle (5a to Sd) in the area of its outer edge has a longitudinal flange ( 6a to 6d) and that all the flanges of the baffles are angled in the same direction. 2. Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche sich über die ganze Länge der Staubleche kontinuierlich erstrecken. 2. Fuel assembly according to claim 1, characterized in that the flanges extend over the extend continuously the entire length of the baffles. 3. Brennelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubleche kreuzförmig angeordnet sind.3. Fuel assembly according to claim 1 and 2, characterized in that the baffle plates are cross-shaped are arranged. 4. Brennelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche sich in der zur Windungsrichtung der Wärmeübertragungsrippen entgegengesetzten Richtung erstrecken. 4. Fuel assembly according to claims 1 to 3, characterized in that the flanges are in the direction opposite to the winding direction of the heat transfer fins extend. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1042 774.Considered publications:
German publication No. 1042 774. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 609 558/337 4.66 © Bundesdruckerei Berlin609 558/337 4.66 © Bundesdruckerei Berlin