DE1225313B - Brennstab fuer Atomreaktoren - Google Patents

Description

• Brennstab für Atomreaktoren Die Erfindung bezieht sich auf einen Brennstab für Atomreaktoren, umfassend eine gasdichte, durch Endstücke abgeschlossene und mit Spaltstoff gefüllte Umhüllung, mit kreis- oder ringförmigem Querschnitt und mit einem Sammelraum für die bei der Spaltung entstehenden Gase an mindestens einem seiner Enden.
• Durch die gasdichte Umhüllung des Spaltstoffes soll vermieden werden, daß bei der Spaltung entstehende Spaltgase ins Kühlmittel gelangen und daß der Spaltstoff korrodiert. Die für die Atomreaktoren verwendeten Spaltstoffe dehnen sich bei der betriebsmäßigen Erwärmung anders aus als das Hüllmaterial. Damit die unterschiedliche Erwärmung ausgeglichen wird und damit ferner Platz für die entstehenden Spaltgase vorhanden ist, wird die Umhüllung nicht vollständig mit Spaltstoff gefüllt. Zur Verdünnung der entstehenden Spaltgase kann der Ausdehnungsraum mit einem Edelgas gefüllt sein. Wegen der Absorption wird die Umhüllung möglichst dünn gehalten. Ohne entsprechende Gegenmaßnahmen kann daher das unter Druck stehende Kühlmittel die Brennstabumhüllung im Bereich des Ausdehnungsraumes einbeulen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Einbeulen der Umhüllung bei Kernbrennelementen vorgenannter Art zu verhindern. Zur Versteifung der Umhüllung sind erfindungsgemäß in den den Sammelraum umgebenden Teil der Umhüllung eine bzw. zwei in Achsrichtung federnde Hülsen eingepaßt. Die federnden Hülsen unterstützen die Umhüllung gegen den von außen einwirkenden Druck. Gleichzeitig wird die unterschiedliche axiale Ausdehnung von Spaltstoff und Umhüllung durch die Federwirkung der Hülse kompensiert. Zur Erzielung der Federeigenschaften ist die Hülsenwandung durch versetzt angeordnete, quer zur Längsachse verlaufende Schlitze durchbrochen. Im Vergleich zu der bekannten Anordnung einer Schraubenfeder bietet die federnde Hülse den Vorteil, daß der Durchmesser unabhängig vom Federweg gleichbleibt. Die Anordnung und die Anzahl der Schlitze hängen vom Durchmesser der Hülse ab.
• Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g.1 einen längsgeschnittenen Brennstab mit kreisförmigem Querschnitt, F i g. 2 eine perspektivische Darstellung einer in den Brennstab nach der F i g.1 eingesetzten Hülse, F i g. 3 einen Teillängsschnitt durch einen Brennstab mit rohrförmigem Querschnitt und F i g. 4 einen Teilquerschnitt des Brennstabes nach der F i g. 3.
• In der F i g. 1 ist ein Brennstab mit kreisförmigem Querschnitt dargestellt. In einer Umhüllung 1, die beispielsweise durch konische Endkappen 2 verschlossen ist, ist der Spaltstoff 3 unter Freilassung eines Gasausdehnungsraumes 4 angeordnet. Der den Spaltstoff enthaltende Raum ist gegen den Gasausdehnungsraum durch einen beispielsweise ringförmigen Isolierstoffkörper 5 abgegrenzt. Im Bereich des Ausdehnungsraumes ist eine an die lichte Weite der Umhüllung angepaßte Hülse 6 eingesetzt, die aus demselben Material wie die Umhüllung oder einem Material mit gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht. Wie die F i g. 2 zeigt, ist diese Hülse von quer zur Längsachse angeordneten Schlitzen 7 durchbrochen. Die zwischen je zwei in Umfangsrichtung benachbarten Schlitzen stehengebliebenen Stege 8 sind in axialer Richtung gegeneinander versetzt, und zwar vorzugsweise derart, daß eine die Stege verbindende Gerade die benachbarten Schlitze halbiert. Die Verteilung der Schlitze über die Länge der Hülse und die Anzahl der Schlitze in je einer zur Achse senkrechten Ebene hängt vom Durchmesser der Hülse ab.
• In den F i g. 3 und 4 ist ein Brennstab mit rohrförmigem Querschnitt dargestellt. Die Umhüllung dieses Brennstabes besteht aus einem äußeren Hüllrohr 9 und einem inneren Hüllrohr 10, deren Zwischenraum durch Ringscheiben 11 abgeschlossen ist. Ein Gasausdehnungsraum 12 ist durch einen ringförmigen Isolierkörper 13, beispielsweise aus poröser Keramik, von dem den Spaltstoff 14 enthaltenden Raum getrennt. Zur Versteifung des inneren, 10, und äußeren Hüllrohres 9 sind im Bereich des Gasausdehnungsraumes eine äußere, mit Durchbrechungen 7 versehene Hülse 15, deren Außendurchmesser an die lichte Weite des äußeren Hüllrohres 9 angepaßt ist, und eine innere, gleichfalls mit Durchbrechungen 7 versehene Hülse 16, deren lichte Weite an den Außendurchmesser des inneren Hüllrohres 10 angepaßt ist, eingesetzt.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Brennstab für Atomreaktoren, umfassend eine gasdichte, durch Endstücke abgeschlossene und mit Spaltstoff gefüllte Umhüllung, mit kreis-oder ringförmigem Querschnitt und einem Sammelraum für die bei der Spaltung entstehenden Gase an mindestens einem seiner Enden, d a -durch gekennzeichnet, daß in den den Sammelraum umgebenden Teil der Umhüllung eine bzw. zwei in Achsrichtung federnde Hülsen eingepaßt sind. z. Brennstäbe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsenwandung durch gleichmäßig über die Länge der Hülsen verteilte, quer zur Längsachse angeordnete Schlitze durchbrochen ist und daß die in der Längsrichtung der Hülse aufeinanderfolgenden Stege, welche die in Umfangsrichtung zwischen den Schlitzen stehengebliebenen Wandungsteile verbinden, gegeneinander versetzt sind. 3. Brennstäbe nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine derartige Versetzung der Stege, daß eine die Stege verbindenden Gerade die zwischen den Stegen liegenden Schlitze halbiert.