DE1233504B - Keramisches Kernreaktor-Brennstoffelement - Google Patents

Description

DEUTSCHES WTWWP PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 21g-21/20

Nummer: 1233 504

Aktenzeichen: G 36379 VIII c/21 g

1233 504 Anmeldetag: 12. November 1962

Auslegetag: 2. Februar 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein keramisches Kernreaktor-Brennstoffelement, bestehend aus einem zentralen Moderatordorn, aus einer diesen zentralen Moderatordorn umgebenden Moderatorhülle und aus in dem Zwischenraum zwischen Moderatordorn und Moderatorhülle eingebrachten Kernbrennstoff.

Es ist bereits ein keramisches Kernreaktor-Brennstoffelement der genannten Art bekannt, bei dem die Moderatorhülle aus einem durchgehenden Rohr besteht, wodurch sich erhebliche innere Spannungen ergeben. Außerdem ist ein solches durchgehendes Moderatorrohr außerordentlich schwer herstellbar.

Es ist auch ein rohrförmiges Kernreaktor-Brennstoffelement bekannt, bei dem die Brennstoffstäbe mit Abstand voneinander in einem massiven Moderatormantel eingebettet sind, der auf seiner ganzen Länge in einem Stück hergestellt ist. Dieses Brennstoffelement ist ebenfalls erheblichen inneren Spannungen unterworfen. Seine Herstellung bereitet noch größere Schwierigkeiten als bei dem vorgenannten bekannten Element.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein keramisches Kernreaktor-Brennstoffelement der eingangs genannten Art zu schaffen, das einfach herstellbar ist und dabei eine große Stabilität besitzt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Moderatorhülle aus einzelnen Moderatorhohlblöcken aufgebaut ist, weiche längs einer an der Innenwandung dieser Hohlblöcke anliegenden Rohrwandung aufgereiht sind, daß der Moderatordorn in an sich bekannter Weise aus einzelnen Moderatorhohlzylindern mit zentraler Bohrung aufgebaut ist, die längs eines dünnwandigen Rohres aufgereiht sind, daß zwischen dem Moderatordorn und der Moderatorhülle eine den Gasdurchfluß durch den Zwischenraum nicht behindernde Abstandshalterung vorgesehen ist und daß der Brennstoff im Ringraum zwischen Moderatordorn und Moderatorhülle in Form einer Vielzahl von in Umfangsabstand gehaltenen einzelnen, zur Elementenachse parallelen Kernbrennstoffstäben angeordnet ist.

Durch die Aufreihung einzelner Moderatorblöcke längs der Rohrwandung wird eine von inneren Spannungen im wesentlichen befreite Bauweise erhalten, die eine einfache Herstellung erlaubt. Außerdem gibt die Anordnung der den zentralen Moderatordorn bildenden Zylinder längs eines dünnwandigen Rohres die Möglichkeit, Instrumentenleitungen durchzuführen.

Jeder der Brennstoff stäbe kann ein Metallrohr aufweisen, dessen oberer Abschnitt Kernbrennstoff, nämlich eine Mischung von keramischem Moderatormate-Keramisches Kernreaktor-Brennstoffelement

Anmelder:

General Dynamics Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dr.-Ing. A. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann und Dr. K. Fincke,

Patentanwälte, München 27, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:
Raymond Wesley Bean,
San Diego, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 15. November 1961
(152 694)

rial und keramischem Brennstoff in Form wenigstens eines Kontaktkörpers enthält und dessen unterer Abschnitt eine Spaltgas-Expansionskammer umschließt, die von dem Brennstoff durch einen keramischen Pfropfen getrennt ist. Zur Abstützung der einzelnen Brennstoffstäbe können Abstandsringe vorgesehen sein. An seinem unteren Ende können Abstützorgane für die Abstützung an einer im Bodenteil eines Reaktors vorgesehenen Auflage angebracht sein.

Der Kernbrennstoff kann in Oxydform vorliegen. Vorzugsweise enthält der Kernbrennstoff Thoriumoxyd und/oder Uranoxyd. Das mit dem Kernbrennstoff gemischte keramische Moderatormaterial kann beispielsweise Beryllium enthalten.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Figuren.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoffelementes für einen gasgekühlten Festkörper-Kernreaktor; Teile des Brennstoffelementes sind fortgebrochen, um seinen Innenaufbau bloßzulegen;

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Brennstoffelement nach der Fi g. 1;

Fig. 3 zeigt einen horizontalen Schnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 1;

Fig. 4 zeigt einen horizontalen Schnitt längs der Linie 6-6 der F i g. 1, und

Fig. 5 zeigt einen horizontalen Schnitt längs der Linie 7-7 der F i g. 1.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Brennstoffelement für einen gasgekühlten Hochtemperatur-

709 507/306

Kernreaktor enthält mehrere Moderatorkomponenten kleiner Größe, die leicht herstellbar sind und einfach zusammengesetzt und auseinandergenommen werden können.

Das Brennstoffelement ist im großen Umfang aus Keramik hergestellt, damit es strukturell stabil ist und damit auch seine Herstellung leicht ist. Das Brennstoffelement enthält mehrere Blöcke eines hochtemperaturbeständigen, keramischen, feuerfesten Moderatormaterials, vorzugsweise aus Berylliumerde, die derart zusammengesetzt sind, daß Raum für mehrere Kernbrennstoff enthaltende Stäbe bleibt, die in dem Brennstoffelement angeordnet werden können. Die Stäbe sind in Abstand voneinander in Form eines Ringes innerhalb eines Ringraumes zwischen den Blöcken und einem mittleren Dorn aus keramischem Moderatormaterial, vorzugsweise Berylliumerde, angeordnet. Es sind Vorkehrungen getroffen, um ein gasförmiges Kühlmittel, wie etwa Helium, nach oben durch das Brennstoffelement und um die Brennstoffstäbe herum zu leiten, so daß eine gleichmäßige Kühlung der Brennstoffstäbe eintritt und sie minimal thermisch gespannt werden. Weiter sind Vorkehrungen getroffen, um die verschiedensten Meßvorrichtungen innerhalb des Brennstoffelementes anzuordnen und miteinander zu verbinden. Jedes Brennstoffelement ist ohne weiteres an jede Stelle innerhalb des Reaktorkerns zu bringen, die überhaupt ein Brennstoffelement aufnehmen kann.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Brennstoffelementes 12 nach der Erfindung, insbesondere für gasgekühlte Hochtemperatur-Kernreaktoren. Das BrennstoffelementH besteht aus mehreren quadratischen Moderatorblöcken 14, die vertikal übereinander gestapelt sind. In jedem Block befindet sich mittig ein Hohlraum 16.

Die Moderatorblöcke können aus irgendeinem geeigneten Moderatormaterial bestehen, das ein hochtemperaturbeständiges, feuerfestes Material ist, wie z. B. Graphit, Tonerde, Zirkonerde. Vorzugsweise bestehen die Moderatorblöcke 14 aus Berylliumerde. Berylliumerde erwies sich auch bei erhöhten Temperaturen strukturell stabil. Ein besonderer Vorteil dieses Brennstoffelementes ist, daß die Berylliumblöcke 14 alle relativ klein und von gleicher Größe und Form sind, so daß keine Schwierigkeiten bei ihrer Herstellung oder ihrem Zusammenbau auftreten.

Die Blöcke 14 sind senkrecht auf einem sich horizontal erstreckenden Stützflansch 18 übereinandergestapelt. Die Fläche dieses Flansches entspricht den Außenabmessungen der Blöcke. Der Flansch 18 wird durch das untere Ende einer Außenhülse 20 eines Formstückes 22 gebildet. Dieses Organ kann aus irgendeinem geeigneten Material, wie etwa nichtrostendem Stahl oder sonst einem hochtemperaturbeständigen Metall oder einer entsprechenden Legierung, beispielsweise »Inconel« (Warenzeichen der International Nickel Company) oder »Hastelloy« (Warenzeichen der Haynes Stellite Company), hergestellt werden.

Das Formstück 22 ist mit dem unteren Ende des Brennstoffelementes 12 verbunden und dient als Träger für die senkrechte Aufstellung des Brennstoffelementes 12 auf einer Gitterplatte 24 im Reaktorkernbehälter.

Die Gitterplatte 24 weist mehrere Löcher 38 auf, und durch jedes dieser Löcher ragt eine Düse 40 nach oben aus der unteren Kuppelkammer 26 des Reaktor-

behälters. Die Gitterplatte 24 und die Düse 40 können aus irgendeinem geeigneten, hochtemperaturbeständigen Material, wie z. B. nichtrostendem Stahl, hergestellt sein.
Die Innenoberfläche der Außenhülse 20 ist derart bemessen, daß sie an einen Abschnitt der Außenoberfläche 44 der ihr zugeordneten Düse 40 anstößt, die sich über die Gitterplatte 24 erstreckt (s. F i g. 1). Dadurch wird das Brennstoffelement 12 im Reaktorkern ίο in horizontaler Ebene gehalten.

Ein Hülsenabschnitt 48 verringerten Durchmessers liegt zentral im Formstück 22 und ist derart bemessen, daß ein geringes Spiel zur Innenoberfläche 50 des oberen Endes der Düse 40 bleibt, wie aus F i g. 1 ersichtlich ist. Der Hülsenabschnitt 48 verringerten Durchmessers erstreckt sich nach unten durch die Gitterplatte und weist mehrere Umfangsdichtungsringe 52, vorzugsweise zwei, auf, die eine dichte Einpassung in die Düse 40 erleichtern.
Der Hülsenabschnitt 48 verringerten Durchmessers ist mit der Außenhülse 20 an deren oberem Ende mittels eines konisch geformten Abschnitts 54 des Formstückes 22 verbunden. Der Hülsenabschnitt 48 verringerten Durchmessers nimmt ein Sieb 56 auf, das z. B. aus nichtrostendem Stahlmaschendraht besteht und eintretendes Kühlmittelgas filtert. Ein Instrumentenanschlußstück 58 befindet sich, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, unterhalb des Siebes. Ebenfalls unterhalb des Siebes 56 und in der Wand des Hülsenabschnitts 48 verringerten Durchmessers befinden sich mehrere Kühlmitteleinlaßöffnungen 59, vorzugsweise deren vier.

Eine dünne Rohrwandung 60 aus nichtrostendem Stahl oder anderem geeignetem Metall liegt mit ihrem Außenumfang an der Innenoberfläche der Blöcke 14 und begrenzt den zentralen Hohlraum 16. Das untere Ende 62 der Wandung 60 ist an dem Formstück, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, befestigt, vorzugsweise in der Nähe des oberen Endes des Verbindungsbereiches zwischen dem konischen Abschnitt 54 und der Außenhülse 20 des Formstückes 22. Das obere Ende der Wandung ist in eine Ausnehmung 64 einer Brennstoffelementenkappe 66 gebogen, die oben auf dem obersten Moderatorblock sitzt. Die Kappe 66 hat einen quadratischen Umriß, der sich dem der Blöcke 14 anpaßt, und weist einen kreisförmigen mittleren Hohlraum auf, der sich ebenfalls demjenigen der Blöcke 14 anpaßt, wie aus F i g. 4 ersichtlich ist. Die Kappe 66 kann aus irgendeinem geeigneten Material, wie

z. B. nichtrostendem Stahl, bestehen.

Mehrere Moderatorzylinder 68, vorzugsweise aus Berylliumerde oder anderem hochtemperaturbeständigem, feuerfestem Material, wie z. B. Zirkonerde, Graphit, in denen sich ein zentrales Loch 70 befindet, sind zentral aufeinander im Hohlraum 16 des Brennstoffelementes auf ein dünnwandiges Rohr 72 gestapelt, das z. B. aus nichtrostendem Stahl besteht. Das Rohr 72 bietet einen Durchlaß für Instrumenten-Zuführungsdrähte vom Anschlußstück 58. Die Zylinder 68 bilden den hohlen zentralen Dom 74 des Brennstoffelementes 12, wie aus F i g. 1 ersichtlich ist. Der Dorn 74 ist so bemessen, daß er einen Abstand nach innen von der Wandung 60 hält und dementsprechend ein Ringraum 75 frei bleibt, der mehrere in Abstand voneinander anzuordnende Brennstoff enthaltende Stäbe 76 aufnehmen kann, die später noch näher beschrieben werden.
Auf dem oberen Ende des Dorns 74 sitzt, wie aus

F i g. 1 ersichtlich ist, eine Dornkappe 80 aus Metall, wie z. B. nichtrostendem Stahl. Die Dornkappe 80 ist derart bemessen, daß sie, wie aus F i g. 4 ersichtlich ist, auf den Dorn paßt. Sie weist drei sich von ihrem Umfang aus erstreckende Finger 82 auf, die in einer Ausnehmung 84 der Kappe 66 ruhen (s. Fig. 1). Durch den Körper 83 der Kappe 80, die Finger 82 und die Innenoberfläche der Kappe 66 werden Räume 85 begrenzt, durch die Kühlmittelgas nach oben von dem Ringraum 75 fließen und aus dem Brennstoffelement austreten kann. Die Kappe 80 wird durch einen ihren Umfang umfassenden Schnappring 86 an Ort und Stelle gehalten. Der Körper 83 der Dornkappe 80 weist eine zentrale hohle Kammer 88 auf, die sich vom unteren Ende der Dornkappe 80 aus in die Kappe hineinerstreckt. In dieser Kammer liegt lose eine Paßbuchse 90. Die Buchse 90 ist mit verschiedenen Schlitzen 92 versehen, denen Schlitze 94 in der Dornkappe entsprechen, so daß Durchlässe für Instrumentenzuleitungsdrähte, Rohre 96, entstehen, die in den Ringraum 75, wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, laufen. Auf der Deckfläche der Kappe 80 ist zentral ein Knopf 98 befestigt. Mit diesem Knopf kann das Brennstoffelement 12 angehoben werden.

Der Stapel der zentral liegenden Moderatorzylinder 68, die den Dorn 74 bilden, wird durch ein dünnes Metallrohr 100 radial in Flucht gehalten. Dieses Rohr besteht z. B. aus nichtrostendem Stahl. Es erstreckt sich nach unten von der Dornkappe 80 über die Außenfläche der Moderatorzylinder 68 und endet etwa in der Ebene des unteren Brennstoffstab-Halters 106. Die restlichen zentralen Moderatorzylinder werden durch die Brennstoffstäbe 76 in Radialflucht gehalten. Der Dorn 74 wird von einer sich horizontal erstreckenden Platte 102 abgestützt, die z. B. aus nichtrostendem Stahl besteht. An dieser Platte ist das Zentralrohr 72 starr befestigt. Die Platte 102 wird ihrerseits an ihrem Umfang in einer Ausnehmung 104 gehalten, die sich an einem vertikal erstreckenden oberen Randteil 105 eines unteren Brennstoffstab-Halters 106 befindet, der im wesentlichen die Form eines auf dem Kopf stehenden Konus hat. Der Brennstoffstab-Halter 106 besteht z. B. aus nichtrostendem Stahl, Metall oder Legierung.

Der Brennstoffstab-Halter 106 weist mehrere sich nach unten und außen erstreckende Rippen 108 auf seiner Außenfläche 110 auf. Diese Rippen ruhen auf den angrenzenden Innenoberflächen 112 des konischen Abschnitts 54 des Formstückes 22, wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, wodurch der Dorn 74 und die Horizontalplatte 102 abgestützt werden. Die Rippen 108 bilden zusammen mit der Außenoberfläche 110 des Brennstoffstab-Halters 106 und der angrenzenden Innenoberfläche 112 des konischen Abschnitts 54 des Formstückes 22 mehrere Kühlgasdurchlässe 113, die den Kühlgasfluß nach oben in den Ringraum 16 leiten, der die Brennstoffstäbe 76 enthält.

Bei der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 1 sind 18 Brennstoff stäbe vorgesehen. Es kann auch eine größere oder kleinere Anzahl von Brennstoffstäben verwendet werden, je nach den jeweiligen Erfordernissen des Reaktors. Jeder Brennstoffstab 76 weist ein gestrecktes, zylindrisches, dünnwandiges Hohlrohr 114 auf, das z.B. aus nichtrostendem Stahl, einem anderen hochtemperaturbeständigen Metall bzw. einer entsprechenden Legierung bestehen kann. Die Wanddicke des Rohres 114 beträgt vorzugsweise etwa 0,05 cm. Jedes Rohr 114 ist unten mit einer Endkappe 116 und oben mit einer Endkappe 118 versehen, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Diese Kappen bestehen ebenfalls aus einem Metall, wie es für das Rohr 114 verwendet wird. Ein keramischer Stopfen 120 aus z. B. Berylliumerde, der relativ porös gegenüber gasförmigen Spaltprodukten ist, liegt innerhalb des Rohres 114 unterhalb des oberen Brennstoff enthaltenden Abschnitts 122. Der poröse Stopfen 120 trennt den Brennstoff von einer unteren Spaltgas-Expansionskammer 124 im Rohr 114. Die Seitenwand der Kammer 124 kann sich nach unten bis zur unteren Endkappe 116 erstrecken und mit einer Buchse 123 aus keramischem Metall, wie etwa Berylliumerde, oder einem Metall, wie etwa nichtrostendem Stahl, ausgekleidet sein.

Der Kernbrennstoff, der im oberen Abschnitt 122 angeordnet ist, enthält irgendein geeignetes keramisches Kernbrennstoffmaterial, wie beispielsweise angereicherte oder nichtangereicherte Thoriumerde, Uranerde. Beispielsweise können Thorium 232 oder Uran 238 in ihrer Oxydform, angereichert mit Uran 235, ebenfalls in Oxydform, verwendet werden. Der Kernbrennstoff ist innig mit keramischem Moderatormaterial vermischt, wie z. B. mit Berylliumerde, Tonerde, vorzugsweise aber Berylliumerde. Die Brennstoff-Moderatormischung kann in Form einer Vielzahl kleiner Kugeln vorliegen, die vorzugsweise mit Berylliumerde oder einem anderen keramischen Material ummantelt sind. Es kann aber auch ein einziger großer Kompaktkörper verwendet werden, entweder mit oder auch ohne einem keramischen Mantel, der seine Außenflächen überzieht. Die Herstellung kann in irgendeiner geeigneten Weise erfolgen, z. B. durch Pressen, Sintern. So wird nach einem Verfahren Kalziumnitrat oder Magnesiumnitrat zu gepulverten Mischungen aus Urandioxyd-Berylliumerde als Sinterhilfsmittel gegeben. Das Nitrat wird in einer Konzentration verwendet, daß sich nach dem Sintern etwa 1 Gewichtsprozent Kalziumerde oder Magnesiumerde ergibt. Die resultierenden Mischungen können dann geeignet geformt und verdichtet werden und dann beispielsweise bei 1650° C in einer Mischung aus Wasserstoff und Stickstoff gesintert werden, so daß schließlich der Brennstoff die Form von Pellets erhält, beispielsweise die Form kleiner Zylinder oder sonst welcher geeigneter Form. Die fertige Kernbrennstoff-Moderatormischung liegt in Form eines Brennstoffstabes im Sinn der Erfindung vor, der senkrecht im Hohlraum 16 gehalten wird. Die untere Endklappe 116 eines jeden Brennstoffstabes ist etwa durch Anschweißen in einem unteren Abstandsring 125 befestigt, der im Randteil des unteren Brennstoffstab-Halters 106 ist. Der Abstandsring 125 ist in Fig. 4 näher dargestellt. Er kann die untere Endkappe der 18 Brennstoffstäbe in ringförmiger Anordnung mit Abstand untereinander halten. Die oberen Endkappen 118 der Brennstoffstäbe werden in Ringanordnung mit Abständen untereinander in einem oberen Brennstoffstab-Halter 126 gehalten, der aus den Fi g. 1 und 3 erkennbar ist. Der Halter 126 weist einen Abstandsring 128 auf (s. F i g. 3), der dem Abstandsring 125 ähnlich ist. Vorzugsweise haben, wie in Fig. 1 dargestellt ist, mehrere, etwa sechs, der 18 Brennstoffstäbe obere Endkappen 118, die sich über den Abstandsring 128 erstrecken und mit horizontal weisenden Verriegelungsstiften 130 versehen sind, die eine Verschiebung des oberen Brennstoffstab-Halters 126 verhüten.

Claims (7)

Durch die beschriebene Anordnung der Brennstoffstäbe76 innerhalb des Brennstoffelementes 12 ergeben sich verschiedene Vorteile. Es ist relativ einfach, die Brennstoffstäbe in dem ringförmigen Hohlraum anzuordnen, insbesondere deswegen, weil jeder Stab radial durch den kontinuierlichen Aufbau auf beiden Seiten gesondert gehalten wird, d. h. durch die Wanr dung 60 und den Dorn 74. Überdies ist der Fluß des Kühlmittelgases um die beschriebene Brennstoffstabanordnung gleichermaßen als Beispiel möglich, wenn die Brennstoffstäbe in einem zentralen Bündel angeordnet sind. Das Kühlmittel tritt in das Brennstoffelement 12 aus der unteren Kuppelkammer 26 durch den Raum innerhalb des Hülsenabschnitts 48 kleinen Durchmessers ein, fließt nach oben, um den unteren Brennstoffstab-Halter und die Brennstoffstäbe herum, dann um den oberen Brennstoffstab-Halter und in den Bereich 132 oberhalb der Brennstoff stäbe. Schließlich tritt es durch das Brennstoffelement im Raum zwischen der Kappe 66 und der Kappe 80. Der Aufwärtsfluß des Kühlmittels um die Brennstoffstäbe gewährleistet, daß die Brennstoffstabtemperatur bei gewissen Leistungspegeln genau festgelegt werden kann und daß das strukturelle Verhalten des Brennstoffelementes mit einem hohen Maß an Sicherheit vorhergesagt werden kann. Darüber hinaus sind die thermischen Spannungen an verschiedenen Stellen in Längsrichtung des Brennstoffelementes minimal. Schließlich kann eine strukturell gesunde wirksame Brennstoffstabanordnung nach der Erfindung durch die .angegebene Abstandshaltung der Brennstoffstäbe in Ringanordnung gewonnen werden. Da das Kühlmittelgas innerhalb des Brennstoffelementes 12 unter einem höheren Druck fließt als außerhalb der Moderatorblöcke 14, bleibt die Form der Wandung 60 auf Grund dieser Druckdifferenz erhalten und biegt sich nicht nach innen. Die Wandung dient dazu, einen Querfluß des Kühlmittelgases zwischen den Blöcken zu verhindern. Aus der vorangegangenen Beschreibung ist verständlich, daß die Komponenten des beschriebenen Brennstoffelementes leicht hergestellt und zum endgültigen Brennstoffelement zusammengesetzt werden können. Der untere Brennstoffstab-Halter kann auf dem Formstück installiert werden. Das Zentralrohr 72 und die Horizontalhalteplatte können dann angebracht werden, und die Moderatorzylinder 68 können dann zum Dorn 74 aufeinandergestapelt werden. Instrumentenzuführungsleitungen können dann durch das Rohr 72 gezogen werden und bis zum oberen Ende verlegt werden, wonach die Kappe 80 und die ihr zugeordnete Hülse auf das obere Ende des Dorns aufgebracht werden. Nachdem das Metallrohr an den Umfang der Zylinder 68 gebracht ist, können die Brennstoffstäbe in den unteren Halter 106 eingesetzt werden, der obere Halter 126 kann aufgesetzt und die Stäbe können an Ort und Stelle verstiftet werden. Die äußeren Moderatorblöcke können vertikal auf dem Horizontalflansch des Formstückes gestapelt werden, die Kappe 66 und der zugeordnete Schnappring können auf den obersten Blockstapel 14 aufgebracht werden. Das zusammengesetzte Brennstoffelement mit dem Filter und dem Instrumentenanschluß kann dann auf die Düse 40 aufgesetzt werden. Soll das Brennstoffelement in einem Reaktorkern umgestellt werden, so kann es von der ihm zugeordneten Düse 40 fortgezogen werden und ohne weiteres an den gewünschten Ort im Reaktorkern gebracht werden, da alle Brennstoffelemente gleichartig aufgebaut sind. Das Auseinandernehmen des Brennstoffelementes ist ebenso leicht wie das Zusammensetzen. Patentansprüche:

1. Keramisches Kernreaktor-Brennstoffelement, bestehend aus einem zentralen Moderatordorn, aus einer diesen zentralen Moderatordorn umgebenden Moderatorhülle und aus in dem Zwischenraum zwischen Moderatordorn und Moderatorhülle eingebrachten Kernbrennstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Moderatorhülle aus einzelnen Moderatorhohlblöcken (14) aufgebaut ist, welche längs einer an der Innenwandung dieser Hohlblöcke (14) anliegenden Rohrwandung (60) aufgereiht sind, daß der Moderatordorn (74) in an sich bekannter Weise aus einzelnen Moderatorhohlzylindern (68) mit zentraler Bohrung aufgebaut ist, die längs eines dünnwandigen Rohres (72) aufgereiht sind, daß zwischen dem Moderatordorn (74) und der Moderatorhülle (14) eine den Gasdurchfluß durch den Zwischenraum nicht behindernde Abstandshalterung vorgesehen ist und daß der Brennstoff im Ringraum (75) zwischen Moderatordorn (74) und Moderatorhülle (14) in Form einer Vielzahl von in Umfangsabstand gehaltenen einzelnen, zur Elementenachse parallelen Kernbrennstoffstäben (76) angeordnet ist.

2. Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Brennstoffstäbe (76) ein Metallrohr (114) aufweist, dessen oberer Abschnitt (122) Kernbrennstoff, nämlich eine Mischung von keramischem Moderatormaterial und keramischem Brennstoff in Form wenigstens eines Kompaktkörpers enthält und dessen unterer Abschnitt eine Spaltgas-Expansionskammer (124) umschließt, die von dem Brennstoff durch einen keramischen Pfropfen (120) getrennt ist.

3. Brennstoffelement nach Anspruch 1 und/ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstützung der einzelnen Brennstoffstäbe (76) Abstandsringe (125) vorgesehen sind.

4. Brennstoffelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an seinem unteren Ende Abstützorgane (40, 22) für die Abstützung an einer im Bodenteil eines Reaktors vorgesehenen Auflage angebracht sind.

5. Brennstoffelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernbrennstoff in Oxydform vorliegt.

6. Brennstoffelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernbrennstoff Thoriumoxyd und/oder Uranoxyd enthält.

7. Brennstoffelement nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Kernbrennstoff gemischte keramische Moderatormaterial Beryllium enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Österreichische Patentschrift Nr. 206 076;
britische Patentschriften Nr. 794901, 829 139,
015, 850 016.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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