DE1539758A1 - Brennstoffelement fuer Kernreaktoren - Google Patents
Brennstoffelement fuer KernreaktorenInfo
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- 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
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Description
410-11.312P . 25.3.1966
Commissariat a 1»Energie Atomique, Paris (Prankreich)
Brennstoffelement für Kernreaktoren
Das Hauptpatent ... (Patentanmeldung C 30 266 YIIIc/21g vom
24.6.1963} bezieht sich auf ein umhülltes, rohrförmiges Kernbrennstoff
element, aas durch ein außen und innen zirkulierendes Strömungsmedium
gekühlt wird und das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Oberfläche der inneren Hülle Vorsprünge verminderter Höhe aufweist»
die dem Kühlmittelstrom einen sehr geringen Widerstand pro Flächeneinheit entgegensetzen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine zusätzliche Verbesserung eines solchen Brennstoffelementes und sie betrifft mehl
im einzelnen eine besondere Gestaltung bzw. Anordnung, die den vorspringenden Teilen der inneren Hülle gegeben wird, wodurch bei
gleichzeitiger Erhaltung eines geringen Druckverlustbeiwertes der Wärmeaustausch zwischen dieser inneren Hülle und dem Kühlmittel noch
verbessert wird.
Das zu diesem Zweck gemäß der Erfindung vorgesehene Brennstoffelement der genannten Art 1st im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Inneren Hülle in eine gerade Zahl
000826/0232 OOPV? i\
MO-(SL. 1589-3)-N8E (6)
-*>
:'-
von Längsabschnitten unterteilt ist, von denen jeder Bippen geringer
Höhe aufweist, die längs von Teilstrecken von parallelen
Schraubenlinien mit geringer Neigung gegen die Achse des Elementes
angeordnet sind, wobei die Richtung der Neigung dieser Schraubenlinienteilstrecken
von einem Längsabschnitt zum angrenzenden In der Weise entgegengesetzt ist, daß die Rippen auf der Oberfläche
der inneren Hülle ein Fischgrätenmuster bilden. "
Die Erfindung besteht neben diesem wesentlichen Merkmal in
gewissen weiteren Besonderheiten, die vorzugsweise gleichzeitig,
aber avißli getrennt davon oder gemäß allen technisch möglichen- kombinationen
vorgesehen werden kennen3 es sind dies insbesondere!
- Das Verhältnis der Höhe dieser Hippeii zum
der inneren Hülle ist kleiner als \$$%
- die iMeigixQgswinkel der Schraubenlinienteilstreeken gegen die
Äöiise des Elementes sind geringer als 20°§
=> die Längsabsohnitte sind voneinander durch schmale rippenfreie Zonen bzw«,. Binnen getrennt j
- die ©inselnen Längsabsohnitte der inneren Hülle liegen
aneinander aas derart 9 daß jede der Sippesa eines Abschnittes Eiit
den entsp:eseilenden Sippen der beiden benachbarten Abseimitte verbunden
ist;i derart5 &&.S die Rippen &ln über «äie gesamte Oberfläche
dos? Ιεώθγθώ Hülle foi'tlaiifendss Fischgrätenmuister1 bilden;
- geviisSQ L&igsabsehnitts stoßen em. zumindest eiiiGa öjbt
bösaelübarcfesn /Ässluiitt© an3 während andea?© Äbsefeitto Äareia solaaal®
rippenfsfelQ Zonen bgws Hinaen voneinsnd©r gotsomiö ΰίη*ι
- die Heigimgsmiafeel der Hippen sind yqu eiiLOL; .^xcotoiitt zum
angrenzenden LSagsafesehnitt paarweise sjKaaetrls©Ii^ ^D
/ Ö 2 1 2
UIe nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf die angefügten
Zeichnungen, die verschiedene Ausführungsvarianten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, die als Beispiele und nicht einschränkend
angegeben werden. Es zeigen*
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Brennstoffelement, bei dem die ,
Längsabschnitte durch schmale rippenfreie Zonen bzw. Hinnen getrennt sind, teilweise im Schnitt in Richtung
a-a der Fig. 2}
Fig. 2 den Querschnitt der Anordnung gemäß Fig. 1 (Schnitt b-b)!
Fig:. 3 einen Schnitt in Sichtung c-c der Flg. 1 in vergrößertem
Maßstab}
:?1ίτ. h Teile eines Schnittes in.Richtung d-d der Fig. 5 durch
ein erfIntlungsgemäßes Btemst© fiel eisest mit aneinanderstoßenden
Längsabschnitten}
:="i«j« 5 einen Ausschnitt eines Längsschnittes durch das gleiche
Element; und
FIs;· 6 Teile eines Schnittes in Richtung e-e der Fig. 5 in ■ ■
vergrößertem Maßstab.
Wie iaan Ir Flg. 1 sieht, folgt die innere Hülle 2 eines
Brennstoffelementes der allgemeinen Form eines Zylinders und kann Insbesondere außen bei 4 und 6 an seinen beiden Enden mit
Gewinde versehen sein, zur Aufnahme von (nicht gezeigten) Abschlußorganen»
welche die innere Hülle mit einer ebenfalls nicht gezeigten
äußeren Hülle fest verbinden, wobei der Brennstoff den ringförEigen
Zwischenraum zwischen den beiden Hüllen und den Abschlufi-
009826/02 3 2 BAD
Die innere Oberfläche der inneren Hülle 2 ist in eine gerade
Anzahl von Längsabschnitten 12a und 12b eingeteilt. Jeder dieser Abschnitte weist Rippen,%wle 1^a und 14b auf, deren Füßpunkte
bzw. Trasse auf der Oberfläche der inneren Hülle 2 Teile" von parallelen und von einem Abschnitt zum anderen entgegengesetzt
gerichteten Schraubenlinien bilden.
Wie man in Figo 2 sieht, stehen die Hippen, wie lk&, und 14-to,
senkrecht auf der Oberfläche der inneren Hülle 2 und sie sind mit dieser Hülle fest verbunden.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt senkrecht zvm. Verlauf der Rippen
und nicht mehr senkrecht zur Achse der Hülle 2 in"vergrößertem Maßstab
durch Rippen, wie l4b, deren Querschnitt insbesondere-rechteckig
sein kann und die im Innern des Zylinders der Hülle 2 ausgearbeitet
werden können«
Wie man in den Fig« 1 und 2 sieht, sind die Längsabschnitte,
wie 12a und 12b bei dem vorstehend beschriebenen Ausftthrungstoeispiel
eines Brennstoffelementes durch schmale rippenfreie Zonen oder Zwischenraumes wie 16, voneinander getrennte
Als Seispiel kann man für eine solohe innere Hülle 2 folgende
kaBe angeben? Länge 6co mm, Außendurchmesser 77 mm, Innendurchmesser
, gemessen in den Hinnen 16, 73 πιπί? diese Hülle hat um
10° gegen die Achse der Hülle 2 geneigte Hippen einer Höhe von 5 mm und einer Dicke ^on 0,8 mm, deren Abstände 0,8 mm betragen»
Fig. k zeigt eine innere Hülle 2, deren Abschnitte 12a und 12b
aneinanderstoßen, derart, daß keine Rinne, wie 16, zwischen den
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verschiedenen Abschnitten vorhanden ist.
Wie man in Pig. 5 sieht, vereinigen sich die Rippen, wie lAa
und I1Hj, auf der Höhe einer fiktiven Trennungslinie zwischen den
beiden aneinanaergrenzenden Abschnitten 12a und 12b unter Bildung
eines durchlaufenden Fischgrätenmusters mit Spitzen bzw, Scheitelpunkten 18.
Wie der als Fig. 6 gezeigte Schnitt senkrecht zu den Rippen
14a und. nicht mehr senkrecht zur Achse der Inneren Hülle 2 erkennen
läßt, können die Rippen ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt haben und durch innere Bearbeitung des Zylinders der
Hülle 2 hergestellt sein.
Als Beispiel kann man für eine solche innere Hülle 2 folgende
Maße angeben? Länge 6ÖÖ mm, Außendurchmesser ^k mmt Innendurchmesser
45 mm, gemessen an der Außenkante der Rippen; die Hülle 1st
dabei mit Rippen einer Höhe von 2,5 mm versehen, deren Dicke 0,8 mm
und Abstand 0,8 mm beträgt.
Die geringe Höhe der Rippen ermöglicht ihre Herstellung in
feiner und enggedrängter Form in Abmessungen, die mit ihrem technologischen Verhalten im Reaktor verträglich sind. Dieses (auf Grund
ihres mechanischen Verhaltens) mögliche starke Zusammendrängen von
feinen Rippen gestattet esi die Oberfläche für den Wärmeaustausch
sehr stark zu erhöhen und derart gute Eigenschaften für den Wärmeaustausch
zu erzielen, daß sie noch diejenigen übertreffen, die mit
Profilen mit "Runzeln11 oder Unebenheiten (corrugations), mit Längsrippen
oder mit schraubenlinienförmigen Rippen erhalten werden.
009826/0232
Dabei ist bemerkenswert, daß der Querschnitt des Metalls solcher Hüllen gering ist, was den Neutroneneinfang vermindert.
Außerdem kann eine solche innere Hülle einer äußeren Hülle irgendeines Typs zugeordnet werden, die jedoch vorzugsweise vom
Typ "mit V-förmigen Rippen" sein kann und in diesem Falle sollte man ein gewisses Verhältnis zwischen den Werten der Reibungsbeiwerte
pro Oberflächeneinheit für die äußere und innere Hülle beachten bzw. einhalten? dieses Verhältnis liegt in der Gegend von 5» wenn
die innere HuIIe9 wie es wünschenswert ist, einen Reibungsbeiwert
von größenordnungsmäßig dem 5- bis 10-fachen desjenigen einer
glatten Hülle aufweist,,
9826/0232
Claims (1)
- PatentansprücheIi Innen und außen gekühltes ummanteltes Brennstoffelement in Röhrenform, bei dem die Oberfläche der inneren Hülle mit Vorsprüngen geringer Höhe versehen ist, die dem Kühlmittelstrom einen sehr geringen Widerstand pro Flächeneinheit entgegensetzen, nach Patent ... (Patentanmeldung G 30 266 VIIIc/21g vom 2^.6.1963}, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der inneren Hülle in eine gerade Anzahl von Längsabschnitten eingeteilt ist, von denen'jeder Rippen geringer Höhe aufweist, die längs Teilstrecken von parallelen Schraubenlinien mit geringer heizung gegen die Achse des Elementes angeordnet sind, wobei die Neigung der SchraubenllnlentelIstrecken von einem Abschnitt zu den abgrenzenden Abschnitte?* tmt^. ·» - · ·ρ· r#t ^"lcirkst. 1st, derart, cav- die Rippen auf ύ.ζτ Oberfl Whe ~*„ * "' h sin Fisch- - ' ■ ί-r'-it-erinmster bilden.". brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, de S das Verhältnis der Höhe der Rippen zum Innendurchmesser der iäir.i-ren nulle kleiner als 0,15 ist.3» Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da!? die Neigungswinkel der Schraubenlinienteilstrecken gegen die Achse des Elementes kleiner als 20° sind.4. Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsabsohnitte voneinander durch rippenfreie Rinnen getrennt sind. - .009826/02325· Brennstoffelement naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnett daß die Längsabschnitte aneinanderstoßen und jede der Rippen eines Abschnitts mit den entsprechenden Hippen der beiden benachbarten Abschnitte derart verbunden ist, daß die Rippen ein zusammenhängendes Fischgrätenmuster auf der gesamten Oberfläche der inneren Hülle bilden.6. Brennstoffelement nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, f daß gewisse Abschnitte an zumindest einen der benachbarten Abschnitte anstoßen, während andere Abschnitte voneinander durch rippenfreie Rinnen getrennt sind.009826/0232ORIGINAL 'L e e r s e it e
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---|---|---|---|---|
DE19834041A1 (de) * | 1998-07-29 | 2000-02-10 | Siemens Ag | Brennstab und Brennelement mit geringem Strömungswiderstand |
Families Citing this family (1)
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- 1965-03-26 FR FR10863A patent/FR1440696A/fr not_active Expired
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DE19834041A1 (de) * | 1998-07-29 | 2000-02-10 | Siemens Ag | Brennstab und Brennelement mit geringem Strömungswiderstand |
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FR1440696A (fr) | 1966-06-03 |
LU50739A1 (de) | 1966-05-23 |
GB1089168A (en) | 1967-11-01 |
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