DE20112336U1 - Abstandhalter eines Brennelements - Google Patents

Description

Patentanwälte Tergau & Pohl, Nürnberg .* Ji I Seite 1

&igr; Beschreibung

2 Abstandhalter eines Brennelements

4 Die Erfindung betrifft einen Abstandhalter für ein Bündel von mit Kernbrennstoff

5 gefüllten Brennstäben in einem Brennelement für einen Kernreaktor, mit einer An-

6 zahl von durch sich kreuzende Gitterstege gebildeten Zellen zur Führung jeweils

7 eines Brennstabs.

9 Bei einem Brennelement für einen Kernreaktor sind eine Anzahl von Brennstäben

10 in regelmäßiger Anordnung zu einem Brennelement zusammengefasst. In Längs-

11 richtung des Brennstabs sind mehrere Abstandhalter übereinander angeordnet,

12 die zur Führung der Brennstäbe innerhalb des Brennelementes dienen. Jeder Ab-

13 standhalter weist hierzu eine Anzahl von Zellen auf, die durch sich kreuzende

14 Gitterstege gebildet sind. Während des Reaktorbetriebs strömt ein Kühlfluid, ins-

15 besondere Wasser, von unten nach oben durch das Brennelement hindurch, wo-

16 bei infolge der von den Brennstäben abgegebenen Wärme das Kühlfluid erhitzt &igr;? wird. Die Zellen definieren dabei einen Strömungsquerschnitt für das Kühlfluid,

18 wobei das Kühlfluid bei einwandigen Zellen durch die zwischen deren Zellenwän-

19 den und jeweiligen Brennstäben gebildeten Räume strömt. Bei mehrwandigen

20 Zellen strömt das Kühlfluid auch durch Strömungsleitkanäle innerhalb der Zellen-

21 wände.

23 Bei einem als Siedewasserreaktor ausgeführten Kernreaktor verdampft das Kühl-

24 fluid beim Durchströmen des Brennelements zumindest teilweise, so dass zumin-

25 dest im oberen Bereich des Brennelements eine Zweiphasenströmung mit einem

26 Dampfanteil beim Austritt aus dem Brennelement von etwa 60% vorliegt. Im Ge-

27 gensatz hierzu wird bei einem als Druckwasserreaktor ausgeführten Kernreaktor

28 das Verdampfen des Kühlfluids aufgrund des hohen Drucks von ca. 170 bar weit-

29 gehend vermieden. Dennoch bilden sich aufgrund der im Reaktor herrschenden so Temperatur-, Druck- und Strömungsverhältnisse Bereiche mit erhöhtem Dampf-31 blasengehalt, sogenannte Bereiche hoher Voids.

(NAANVOIGOOOSDE.doc) letzte Speicherung: 16.*Juli

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&igr; Das Kühlfluid oder -mittel wird beim Durchströmen des Abstand halters zwar zu-

2 mindest teilweise durchmischt, wodurch die Kühlung der einzelnen Brennstäbe

3 vergleichmäßigt wird. Allerdings wirkt sich der Abstandhalter negativ auf den

4 Kühlmittelstrom aus, da der Abstandhalter dem Kühlmittelstrom aufgrund der ho-

5 hen Strömungsgeschwindigkeit von ca. 4 m/s einen erheblichen Strömungswider-

6 stand entgegen setzt. Eine gleichmäßige Durchmischung des Kühlmittelstroms

7 trägt im Fall eines Siedewasserreaktors dazu bei, die Gefahr des sogenannten

&bgr; „Filmsiedens" im oberen Bereich des Brennelements zu begrenzen. Unter FiIm-

9 sieden wird das nicht nur auf punktuelle Oberflächenbereiche begrenzte Ver-

10 dampfen eines Wasserfilms auf einer Oberfläche - hier des Brennstabs - verstan-

11 den. Aufgrund der damit drastisch reduzierten Kühlwirkung steigt die Temperatur

12 des Brennstabs sprunghaft an, wodurch Schäden am Brennstab hervorgerufen

13 werden können.

is Im Fall eines Druckwasserreaktors ist der Effekt des Filmsiedens nicht relevant. In

16 diesem Fall wird die kritische Heizflächenbelastung des Brennstabs durch die re-

17 duzierte Wärmeabfuhr im Bereich hoher Voids begrenzt. Durch eine gleichmäßige is Durchmischung des Kühlmittels kann der Voidgehalt verringert werden. Zu diesem 19 Zweck können an einem Abstandhalter Strömungsleitelemente angebracht sein.

21 Aus der EP 0 517 750 B1 ist ein Kernreaktorbrennelement eines Siedewasserre-

22 aktors mit einem Abstandhalter bekannt, an dem sogenannte Schaufeln angeord-

23 net sind, die das Kühlmittel ablenken. Durch rotationssymmetrische Anordnung

24 der Schaufeln in einem vom Kühlmittel durchströmten Kanal wird ein Drall er-

25 zeugt, der die im Zweiphasengemisch des Kühlmittels befindlichen Wassertröpf-

26 chen aus dem Kanal in Richtung auf die Außenfläche der Brennstäbe schleudert.

27 Hierdurch bildet sich dort auch bei erhöhter Leistung des Brennelements ein

28 Wasserfilm, der eine ausreichende Wärmeabfuhr gewährleistet. Die am Abstand-

29 halter angebrachten Schaufeln haben jedoch den Nachteil, dass sie den Strö-

30 mungswiderstand des Abstandhalters und damit die notwendige Leistung einer

31 das Kühlmittel treibenden Umwälzpumpe erheblich erhöhen. Die Leistung derarti-

32 ger Umwälzpumpen liegt üblicherweise im Bereich von einigen Megawatt.

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2 Zusätzlich zu den strömungstechnischen Anforderungen hat der Abstandhalter

3 auch mechanische Funktionen zu erfüllen. So übernimmt der Abstandhalter die

4 Fixierung der einzelnen Brennstäbe des Brennelements. Bezüglich dieser mecha-

5 nischen Aspekte sind insbesondere Vibrationen von Bedeutung, zu denen die

6 Brennstäbe des Brennelements durch das strömende Kühlmittel angeregt werden.

7 Um eine zuverlässige Fixierung des Brennstabs im Abstandhalter zu gewährlei-

8 sten, kann der Abstandhalter mit elastischen Halteelementen, zum Beispiel in

9 Form von Metallzungen, versehen sein.

11 Ein derartiger Abstandhalter für ein Leichtwasserreaktor-Brennelement ist z. B.

12 aus der DE 199 16 893 C1 bekannt. Der bekannte Abstandhalter weist langge-

13 streckte, federnde Erhebungen auf, die sich im wesentlichen axial entlang des

14 Brennstabs erstrecken. Durch die axiale Ausrichtung der Erhebungen werden fe-

15 dernde Kontaktbereiche zwischen Abstandhalter und Brennstab gebildet, die die te Gefahr des Durchreibens von Brennstäben aufgrund von Vibrationen, sogenannte

17 Frettingschäden, begrenzen. Zusätzlich zu axialen Erhebungen können auch

18 schräg gegen die Brennelementachse gestellte Erhebungen zur Beeinflussung is der Strömung vorgesehen sein. Nachteil bei dieser bekannten Ausführung ist je-

20 doch, dass häufig zumindest keine ausreichende Kühlmitteldurchmischung inner-

21 halb des Querschnitts des Brennelements erreicht wird.

23 Bei einem sogenannten „High Thermal Performance" (HTP)-Abstandhalter sind

24 die Zellen, in denen die Brennstäbe fixiert sind, durch mehrwandige Abtrennungen

25 voneinander getrennt, wobei die mehrwandigen Zellenwände Strömungsleitkanäle

26 bilden. Ein derartiger Abstandhalter ist z. B. aus der US 4,726,926 bekannt. Die

27 mehrwandigen Zellenwände dienen gleichzeitig der Führung des Brennstabs.

28 Derartige Abstandhalter werden häufig eingesetzt, um das Frettingrisiko gering zu

29 halten. Die Strömungsleitkanäle verlaufen im wesentlichen axial in Richtung des

so Brennstabs. Durch eine Krümmung der Strömungsleitkanäle wird eine ablenkende

si Wirkung auf den Kühlmittelstrom erzielt. Hierbei sind die um den Brennstab ange-

32 ordneten gekrümmten Strömungsleitkanäle derart gestaltet, dass das den Brenn-

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&igr; stab umströmende Kühlmittel in einen Drall versetzt wird. Die ablenkende Wirkung

2 ist jedoch dadurch beschränkt, dass das Kühlmittel ausschließlich durch die in-

3 nerhalb der Zellenwände befindlichen, nur einen Teil des gesamten Strömungs-

4 querschnitts abdeckenden Strömungsleitkanäle abgelenkt wird.

6 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abstandhalter für ein Brennele-

7 ment anzugeben, der bei günstigen strömungstechnischen und mechanischen

&bgr; Eigenschaften, insbesondere einer geringen Frettingempfindlichkeit, eine ausrei-

9 chende Durchmischung des Kühlmittelstroms gewährleistet.

11 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des An-

12 spruchs 1. Dazu ist mindestens eine Zellenwand der oder jeder durch sich kreu-

13 zende Gitterstege gebildeten Zelle des Abstandhalters mehrwandig, insbesondere U doppelwandig, als Strömungsleitkanal für ein Kühlfluid ausgebildet. Zusätzlich

15 umfasst die Zelle mindestens ein am Gittersteg gehaltenes Strömungsleitelement.

17 Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass zur Beeinflussung des

is den Abstandhalter durchströmenden Kühlmittels ein möglichst großer Teil des

19 Strömungsquerschnitts genutzt werden sollte. Gleichzeitig sollte ein Teil des

20 Querschnitts des Abstandhalters mechanische Funktion in Form einer frettin-

21 gunempfindlichen Brennstablagerung erfüllen und dabei einen möglichst geringen

22 Strömungswiderstand aufweisen. Hierbei können den unterschiedlichen Seg-

23 menten des gesamten Strömungsquerschnitts verschiedene strömungsleitende

24 Funktionen zugeordnet werden. Dadurch kann in besonders geeigneter Art und

25 Weise der Unterschied zwischen der Aufgabe der Führung des Kühlmittels im we-

26 sentlichen parallel zur Zellenachse einerseits und der gezielten Leitung von relativ

27 kaltem Kühlmittel auf die Oberfläche der einzelnen Brennstäbe andererseits kon-

28 struktiv berücksichtigt werden.

30 Für erstgenannte Funktion der Kühlmittelführung sind Strömungsleitkanäle geeig-

31 net, die im wesentlichen parallel zur Zellenachse angeordnet sind. Diese Strö-

32 mungsleitkanäle sollten in an sich bekannter Weise in die Zellenwände des Ab-

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&igr; standhalters integriert werden. Sie zeichnen sich insbesondere durch einen gerin-

2 gen Strömungswiderstand sowie durch ausgedehnte Kontaktbereiche zwischen

3 Brennstab und Zellenwand und damit durch eine geringe Frettingempfindlichkeit

4 aus.

6 Dagegen sind für letztgenannte Funktion der gezielten Leitung von relativ kaltem

7 Kühlmittel auf die Oberfläche der einzelnen Brennstäbe Strömungsleitelemente, &bgr; vorzugsweise mit deutlich ausgeprägtem Anstellwinkel, gegenüber der Strö-

9 mungsrichtung des Kühlmittels, geeignet. Unter Strömungsleitelementen werden

10 hierbei z. B. Elemente wie Schaufeln, Fahnen, Stege oder andere Erhebungen

11 verstanden, die im Gegensatz zu Strömungsleitkanälen keinen geschlossenen

12 Querschnitt aufweisen. Derartige Strömungsleitelemente sind in der Lage, relativ

13 kaltes und schweres Kühlwasser durch Ausnutzung der Zentrifugalwirkung zur &eegr; Brennstaboberfläche zu leiten. Die Strömungsleitelemente können auf verschie-

15 dene Weise zusätzlich zu den Strömungsleitkanälen am Abstandhalter angeord-

16 net werden, um besonders gute strömungstechnische Eigenschaften zu erreichen.

18 So kann ein Teil der Wandung des Strömungsleitkanals oder einer einteiligen

19 Zellenwand in vertikaler Richtung derart verlängert werden, dass sich aus dem

20 Strömungsleitkanal oder aus der Zellenwand heraus ein Strömungsleitelement

21 bildet, das über die das Brennelement führende Zelle hinausragt. Ebenso können

22 Strömungsleitelemente an den Gitterstegen des Abstand halters angeschweißt

23 sein. Derartige Strömungsleitelemente können an der Ober- und/oder Unterseite

24 des Abstandhalters angeordnet sein.

26 Auch kann das Strömungsleitelement ganz oder teilweise innerhalb der den

27 Brennstab führenden Zelle in einem Bereich des Querschnitts angeordnet sein,

28 der nicht von einem Strömungsleitkanal abgedeckt ist. Dies sind im Fall rechtecki-

29 ger Zellen insbesondere die Bereiche zwischen dem jeweiligen Brennstab und so einer Zellenecke. Die Strömungsleitelemente können dabei derart angeordnet

31 werden, dass kein Kontakt zum Brennstab besteht und damit die Frettinggefahr

32 nicht erhöht wird. Bei Anordnung des Strömungsleitelements vollständig innerhalb

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&igr; der Zelle wird die Gefahr einer Beschädigung von Bauteilen beim Einschieben

2 oder Einziehen des Brennstabs verringert.

4 In vorteilhafter Ausgestaltung werden mindestens zwei Wände derselben Zelle

5 mehrwandig ausgeführt, so daß der Brennstab mit Hilfe der aufgrund ihrer Ge-

6 staltung zumindest zum Teil elastisch verformbaren Strömungsleitkanäle ohne

7 weitere Befestigungs- oder Federelemente gehalten wird. Die Abmessungen der &bgr; Zelle sind dabei so zu wählen, dass beim Einziehen des Brennstabs in das Bren-

9 nelement der Brennstab an den Zellenwänden anliegt, wobei durch die Aufnahme

10 des Brennstabs die Zellenwände bereits in geringem Maß elastisch verformt wer-

11 den können.

13 Um zusätzlich zur Ablenkung des Kühlmittels durch Strömungsleitelemente eine

&eegr; weitergehende Durchmischung auch über den gesamten Brennelementquer-

15 schnitt zu erreichen, ist es vorteilhaft, dem durch den Strömungsleitkanal fließen-

16 den Kühlmittel eine Bewegungskomponente quer zum Brennstab zu überlagern. &igr;? Dazu verläuft der Strömungsleitkanal zweckmäßigerweise schräg zur Brenn-

18 elementachse. Auch kann der Strömungsleitkanal alternativ oder zusätzlich ge-

19 krümmt verlaufen. Aufgrund des schräg gestellten und/oder gekrümmten Strö-

20 mungsleitkanals kann das zusätzliche Strömungsleitelement kleiner dimensioniert

21 werden als bei Abstandhaltern, die zwar Strömungsleitelemente, jedoch keine

22 Strömungsleitkanäle aufweisen. Dadurch kann der Strömungswiderstand des Ab-

23 standhalters gering gehalten werden.

25 Sind zwei gegenüberliegende Zellenwände doppel- oder mehrwandig ausgebildet,

26 so sind diese zweckmäßigerweise derart schräg gestellt oder gekrümmt, dass das

27 durch die Strömungsleitkanäle fließende Kühlmittel in einen Drall versetzt wird.

28 Dies wird erreicht, indem die einzelnen Strömungsleitkanäle im wesentlichen

29 spiegelsymmetrisch zur Zellen- oder Brennstabachse angeordnet sind. Auf diese so Weise wird Kühlmittel von einem von mehreren Brennstäben gebildeten Kühlkanal si gezielt in einen benachbarten Kühlkanal übergeleitet.

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&igr; In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Strömungsleitelement am Kreu-

2 zungspunkt benachbarter Zellen angeordnet. Bei dieser Ausführungsform kann

3 auf einfache Art vermieden werden, dass der in der Mitte der Zelle geführte

4 Brennstab in Berührung mit dem Strömungsleitelement kommt.

6 Wird das Strömungsleitelement als mehrflügelige Fahne ausgebildet, so ist es

7 geeignet, dem Kühlmittelstrom einen Drall aufzuzwingen. Dieser Drall kann allein &bgr; durch das Strömungsleitelement oder zusammen mit den Strömungsleitkanälen

9 erzeugt werden. Bevorzugt ist die Ausführung des Strömungsleitelements als 2-

10 oder 4-flügelige Fahne. Bei rechteckigen Zellen befinden sich am Kreuzungspunkt

11 mehrere Zellen maximal acht Fahnen, wenn sowohl auf der Zellenoberseite als

12 auch auf der Zellenunterseite Fahnen angeordnet sind.

&igr;« Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass bei

is einem Brennelement eines Kernreaktors sowohl gute mechanische Eigenschaf-

16 ten, insbesondere eine geringe Frettingempfindlichkeit, als auch günstige thermo-

17 dynamische und strömungstechnische Eigenschaften, insbesondere eine ausrei-

18 chende Durchmischung des Kühlfluids über den gesamten Brennelementquer-

19 schnitt sowie eine gezielte Zuführung von Kühlfluid zu den einzelnen Brennstäben

20 bei nicht zu hohem Strömungswiderstand erzielt werden, indem der Abstandhalter

21 des Brennelements Zellen sowohl mit Strömungsleitkanälen als auch zusätzlich

22 mit Strömungsleitelementen aufweist.

24 Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung

25 näher erläutert. Darin zeigen:

27 Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein Brennstabbündel mit Abstand-

2&bgr; haltern,

29 Fig. 2 ausschnittsweise einen Abstandhalter in Draufsicht,

so Fig. 3 ausschnittswiese einen Längsschnitt entlang der Linie III - III in

31 Fig. 2, und

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&igr; Fig. 4 in einem Ausschnitt IV aus Fig. 3 ein Strömungsleitelement in Sei-

2 tenansicht.

4 Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen

5 versehen.

7 In Fig. 1 ist ein Brennstabbündel 2 eines Brennelements für einen Siedewasserre-

6 aktor dargestellt. Das Brennelement ist in diesem Fall in einem (nicht dargestell-

9 ten) Brennelementkasten angeordnet, während bei einem Druckwasserreaktor

10 das Brennelement ohne Umhüllung im Reaktordruckbehälter angeordnet ist. Das

11 Brennstabbündel 2 umfasst eine Vielzahl von Brennstäben 4, die sich von einer

12 Fußplatte 6 bis zu einer oberen Deckplatte 8 erstrecken. Über die Länge des

13 Brennstabbündels 2 sind mehrere gitterartig ausgebildete Abstandhalter 10 ange-

14 ordnet, die die einzelnen Brennstäbe 4 führen und diese gleichzeitig voneinander

15 beabstandet halten. Im oberen Bereich des Brennstabbündels 2 sind die Brenn-

16 stäbe 4 nicht durchgezogen gezeichnet, so dass eine von den Brennstäben 4 um-

17 gebene Tragstruktur 12 erkennbar ist. Die Tragstruktur 12 ist zugleich als

18 Wasserführungsrohr ausgebildet. Sie ist an ihrem oberen Ende mit einem Trag-

19 griff 14 verbunden, der zur Handhabung des Brennstabbündels 2 dient. Das

20 Brennstabbündel 2 wird in vertikaler Strömungsrichtung 16 von unten nach oben

21 von einem nachfolgend auch als Kühlmittel K bezeichneten Kühlfluid durchströmt.

23 In Fig. 2 sind vier Zellen 18 des Abstandhalters 10 in einer Draufsicht dargestellt.

24 Fig. 3 zeigt zwei Zellen 18 des Abstandhalters 10 in einem Längsschnitt. Die ZeI-

25 len 18 sind durch sich kreuzende Gitterstege 20 der Höhe H aus dünnem

26 Blechmaterial gebildet. Die Gitterstege 20 bilden ein quadratisches Gitter mit ei-

27 nem Abstand b zwischen den einzelnen Gitterstegen 20, wobei die Kreuzungs-

28 punkte 22 der Gitterstege 20 die Eckpunkte der Zellen 18 bilden. Jede der Zellen

29 18 ist für die Aufnahme eines Brennstabs 4 mit einem Außendurchmesser D be-

30 stimmt. Die Brennstäbe 4 sind parallel zur vertikalen Achse V ausgerichtet, die der si Strömungsrichtung 16 entspricht,. Ebenso entspricht die Ausrichtung des Brenn-

32 stabs 4 der Zellenachse A.

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2 Die Gitterstege 20 sind mehrlagig ausgeführt, wodurch doppelwandige Zellen-

3 wände 24 gebildet sind. Hierbei sind die einzelnen aus dünnem Blechmaterial ge-

4 bildeten Wandelemente 24a, 24b der Gitterstege 20 derart verformt, dass inner-

5 halb der Zellenwände 24 für das Kühlmittel K Strömungsleitkanäle 26 mit einer

&bgr; äußeren Weite a ausgebildet sind. Die Strömungsleitkanäle 26 sind unter äußerer

7 Krafteinwirkung zumindest geringfügig verformbar. Zwischen zwei in der Zelle 18

a gegenüberliegenden Strömungsleitkanälen 26 verbleibt eine innere Breite d. Die

9 Summe aus der inneren Breite d der Zelle 18 und der äußeren Weite a des Strö-

10 mungsleitkanals 26 entspricht dem Abstand b zwischen den Gitterstegen 20. Die

11 Zelle 18 ist derart bemessen, dass sie zur Aufnahme des Brennstabs 4 zwischen

12 zwei Paaren jeweils gegenüber liegender Strömungsleitkanäle 26 geeignet ist.

13 Hierbei können durch den in die Zelle 18 eingezogenen Brennstab 4 die Strö-

14 mungsleitkanäle 26 zumindest geringfügig elastisch verformt sein. Durch die ela-

15 stischen Eigenschaften der Strömungsleitkanäle 26 wird eine sichere Fixierung is des Brennstabs 4 auch bei Geometrieänderungen des Abstand halters 10

&igr;? und/oder des Brennelements 4, insbesondere hervorgerufen durch Neutronenbe-

18 strahlung, sowie bei Vibrationen des Brennstabs 4 erreicht.

20 Wie in Fig. 3 dargestellt, ist der Strömungsleitkanal 26 in seinem oberen Bereich

21 gekrümmt, so dass das Kühlmittel K quer zur Zellenachse A abgelenkt wird. Der

22 Strömungsleitkanal 26 tritt unter einem Winkel &agr; an der Oberkante 28 aus der

23 Zelle 18 aus. Der Strömungsleitkanal 26 kann auch gegenüber der Zellenachse A

24 insgesamt schräg gestellt sein, wobei die Schrägstellung durch das Verhältnis

25 zwischen Breite b und Höhe H der Zelle 18 begrenzt ist. Bei in sich gerader Aus-

26 führung des Strömungsleitkanals 26 beträgt der Winkel &agr; gegenüber der ZeI-

27 lenachse A vorzugsweise etwa 10°, während der dargestellte, im oberen Bereich

28 gekrümmte Strömungsleitkanal 26 bevorzugt einen Winkel &agr; bis etwa 30 ° auf-

29 weist.

31 Der Strömungsleitkanal 26 verläuft an der Unterkante 30 der Zelle 18 symmetrisch

32 in der Mitte zwischen zwei benachbarten Kreuzungspunkten 22. Wie aus Fig. 2

(N:\AN\01G0005DE.doc) letzte Speicherung: 16. Juli 2001

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&igr; vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, weicht an der Oberkante 28 der Strö-

2 mungsleitkanal 26 von dieser Symmetrie ab. Der Kühlmittelstrom durch den Strö-

3 mungsleitkanal 26 wird damit in Richtung des dem Strömungsleitkanal 26 an des-

4 sen Oberkante 28 nächsten Kreuzungspunkt 22 abgelenkt.

e Zwei auf gegenüberliegenden Seiten der vertikalen Achse V angeordnete Strö-

7 mungsleitkanäle 26 verlaufen im wesentlichen spiegelsymmetrisch zur Achse V,

&bgr; wobei die Achse V durch den Kreuzungspunkt 22 läuft. Ebenso verlaufen die bei-

9 den jeweils gegenüberliegenden Paare der um den Brennstab 4 angeordneten

10 Strömungsleitkanäle 26 im wesentlichen spiegelsymmetrisch zur Zellenachse A.

11 Dadurch wird das Kühlfluid in eine Rotation versetzt. Auf diese Wiese wird er-

12 reicht, dass nicht nur ein Strömungsfaden zwischen vier umgebenden Brennstä-

13 ben 4 in einen Drall versetzt wird, sondern Kühlmittel K durch Querströmungen &mgr; über den gesamten Brennelementquerschnitt vermischt wird.

16 An der Oberkante 28 des Abstandhalters 10 ist am Kreuzungspunkt 22 ein Strö-

17 mungsleitelement 32 in Form einer mehrflügeligen Fahne derart angeordnet, dass is zwei Fahnen auf gegenüberliegenden Seiten der Achse V liegen. Das Strö-

19 mungsleitelement 32 ist hierbei nicht notwendigerweise einteilig ausgeführt, son-

20 dem kann auch aus mehreren nicht unmittelbar miteinander verbunden Fahnen

21 gebildet sein, die auf den Gitterstegen 20 angeordnet sind oder aus Teilen dieser

22 Gitterstege 20 gebildet sind.

24 Wie in Fig. 4 dargestellt, sind die Fahnen des Strömungsleitelementes 32 gegen-

25 über der Achse V und damit gegenüber den Brennstäben 4 um einen Winkel &bgr;

26 schräg gestellt, um eine ablenkende Wirkung auf den Kühlmittelstrom zu erzielen.

27 Hierbei ragen die Fahnen nicht notwendigerweise über die Oberkante 28 hinaus.

28 Die auf gegenüberliegenden Seiten der Achse V angeordneten Fahnen sind in

29 entgegengesetzte Richtungen und damit spiegelsymmetrisch zur Achse V schräg so gestellt, so dass das im wesentlichen parallel zur Achse V das Strömungsleitele-

31 ment 32 anströmende Kühlfluid K in einen Drall versetzt wird. Die Fahnen des

32 Strömungsleitelements 32 sind dabei in der Weise schräg gestellt, dass die Wir-

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&igr; kung der gekrümmten Strömungsleitkanäle 26 verstärkt wird. Der Winkel &bgr; der

2 Fahnen des Strömungsleitelements 32 gegenüber der Achse V ist größer als der

3 Winkel &agr;, den die Strömungsleitkanäle 26 an der Oberkante 28 gegenüber der

4 Zellenachse A und damit der Achse V einnehmen.

6 Bevorzugt sind die Fahnen des Strömungsleitelements 32 um einen Winkel &bgr; bis

7 etwa 45 ° gegenüber der Zellenachse A schräg gestellt. Um die strömungsleitende

8 Wirkung zu unterstützen, können an der Unterkante 30 in entsprechender Weise

9 Strömungsleitelemente 32 angeordnet sein. Vorzugsweise haben hierbei die Fah-

10 nen der an der Oberkante 28 angeordneten Strömungsleitelemente 32 eine grö-

11 ßere Fläche und eine ausgeprägtere Schrägstellung gegenüber der Achse V als

12 die Fahnen von an der Unterkante 30 angeordneten Strömungsleitelemente 32.

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Bezugszeichenliste

2	Brennstabbündel
4	Brennstab
6	Fußplatte
8	Deckplatte
10	Abstandhalter
12	Tragstruktur
14	Traggriff
16	Strömungsrichtung
18	Zellen
20	Gittersteg
22	Kreuzungspunkt
24	Zellenwand
24a, b	Wandelemente
26	Strömungsleitkanal
28	Oberkante
30	Unterkante
32	Strömungsleitelement
a	äußere Weite des Strömungsleitkanals
A	Zellenachse
b	Abstand der Gitterstege
d	innere Breite der Zelle
D	Außendurchmesser des Brennstabs
H	Höhe der Gitterstege
K	Kühlfluid
V	vertikale Achse

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Claims (8)

1. Abstandhalter für ein Bündel von mit Kernbrennstoff gefüllten Brennstäben (4) in einem Brennelement eines Kernreaktors, mit einer Anzahl von durch sich kreuzende Gitterstege (20) gebildeten Zellen (18) zur Führung jeweils eines Brennstabs (4),

- wobei mindestens eine Zellenwand (24) jeder Zelle (18) mehrwandig als Strömungsleitkanal (26) für ein Kühlfluid (K) ausgebildet ist, und

- wobei die Zelle (18) mindestens ein am Gittersteg (20) gehaltenes Strömungsleitelement (32) umfasst.

2. Abstandhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Zellenwände (24) der Zelle (18) mehrwandig ausgeführt sind derart, dass der Abstand (d) zwischen gegenüberliegenden Zellenwänden (24) dem Außendurchmesser (D) des Brennstabs (4) entspricht.

3. Abstandhalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsleitkanal (26) schräg zur Zellenachse (A) verläuft.

4. Abstandhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsleitkanal (26) gekrümmt ist.

5. Abstandhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gegenüberliegende Zellenwände (24) mehrwandig als Strömungsleitkanäle (26) ausgebildet sind, und diese zumindest annähernd symmetrisch zur Zellenachse (A) verlaufen.

6. Abstandhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (32) an einem Kreuzungspunkt (22) benachbarter Zellen (18) angeordnet ist.

7. Abstandhalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (32) als mehrflügelige Fahne ausgebildet ist.

8. Brennelement für einen Kernreaktor, mit einem Abstandhalter (10) nach den Ansprüchen 1 bis 7.