DE2402979C3 - Brennstoffbündel für Kernreaktoren - Google Patents
Brennstoffbündel für KernreaktorenInfo
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- G21C—NUCLEAR REACTORS
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Description
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffbündel für Kernreaktoren entsprechend dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Bei einem bekannten Brennstoffbündel dieser Art (DE-AS 12 26 222) sind die Brennstoffstäbe der beiden
konzentrisch ineinander eingesetzten Gruppen mit sich konisch verjüngenden Zapfen versehen, an welchen sie
in Gitterplatten mittels Schrauben verschraubt sind. Dabei dient ein zentraler Ankerstab zur Befestigung der
Gitterplatten und zur Führung eines zentralen Moderatorelements. Dabei wird als nachteilig angesehen, daß
unterschiedliche Längen der Brennstoffstäbe erforderlich sind, daß ein Austausch oder Umsetzen einzelner
Gruppen nicht ohne weiteres möglich ist, und daß unterschiedliche thermische Ausdehnungen einzelner
Brennstoffstäbe zu Beschädigungen führen könnea
Es ist ferner bekannt, als Abstandshalter zwischen den Brennstoffstäben Hülsen unterzubringen und auch
an der Peripherie des Brennstoffbündels Hülsen mit kleineren Dimensionen anzubringen (DE-AS 11 09 798).
Durch die zusätzliche Verwendung derartiger Hülsen ist es jedoch bei einem Brennstoffbündel der eingangs
genannten Art nicht ohne weiteres möglich, die erwähnten Schwierigkeiten zu vermeiden.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein insbesondere für Druckreaktoren oder Druckrohrreaktoren
geeignetes Brennstoffbündel anzugeben, dessen Brennstoffstäbe beim Reaktorbetrieb unbehindert thermische
Deformationen erfahren können, das in einfacher Weise hergestellt werden kann und dessen Gruppen in
einfacher Weise ausgewechselt oder auseinandergebaut werden können. Diese Aufgabe wird bei einem
Brennstoffbündel der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Maßnahmen gemäß dem
Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Bei der Herstellung eines derartigen Brennstoffbündels können die Bündelgruppen in einfacher Weise
zusammengesetzt werden. Die Bündelgruppen können in zweckmäßiger Weise an einem Stützstab angeordnet
werden. Neben der Verwendung von massiven Brennstoffstäben können auch rohrförmige Brennstoffstäbe
Verwendung finden, die angereicherten Zusatzbrennstoff enthalten. Die Möglichkeit der unterschiedlichen
axialen Ausdehnung der Bündelgruppen ermöglicht insbesondere eine Verringerung der Schwierigkeiten
bei der Verwendung von Zusatzbrennstoff. Ferner ist
•to bei einer derartigen Anordnung eine geeignete Kühlmittelzirkulation
entlang der gesamten Länge der Bündel möglich. Da die Anordnung flexibel ist, können
sich die einzelnen Stäbe bei thermischen Deformationen verbiegen.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Brennstoffelementbündels gemäß
der Erfindung beim Zusammenbau;
F i g. 2 eine Endansicht einer äußeren Bündelgruppe eines Brennelementbundeis gemäß der Erfindung;
F i g. 3 eine Endansicht einer inneren Bündelgruppe eines Brennelementbündels gemäß der Erfindung;
Fig.4 einen Längsschnitt durch ein Brennstoffelementbündel gemäß der Erfindung;
Fig.4 einen Längsschnitt durch ein Brennstoffelementbündel gemäß der Erfindung;
Fig.5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in
F i g. 4; und
Fig.6 eine auseinandergezogene Ansicht eines Endes eines Brennelements gemäß der Erfindung.
Das in den F i g. 1 — 3 dargestellte Brennelementbündel 10 hat eine innere Bündelgruppe 12 und eine äußere
Bündelgruppe 14, die teleskopartig um einen zentralen Stützstab 16 eingesetzt sind. Die innere Bündelgruppe
12 (F i g. 3) enthält Stützringe 18, an denen eine Anzahl von Brennstoffstäben 20 befestigt sind. Die Bündelgruppe
12 ist gleitend auf dem Stützstab 16 angeordnet. Die Brennstoffstäbe 20 sind bei diesem Ausführungsbeispiel
massiv ausgebildet, können jedoch auch einen ringför-
migen Querschnitt aufweisea Jeder Brennstoffstab 20 enthält in an sich bekannter Weise den Brennstoff in
einer Umhüllung. Die äußere Bündelgruppe 14 in F i g. 2 enthält an Ringen 22 befestigte Brennstoffstäbe 20, so
daß in den freibleibenden Innenraum die innere Bündelgruppe 12 eingeschoben werden kann. Die
Brennstoffstäbe 20 der Bündelgruppen 12 und 14 werden mit den Stützringen 18 bzw. 22 verschweißt
oder verlötet.
Bei dem in den Fig.4—6 dargestellten Ausführungsbeispiel ragt ein Stützstab 16 von einem Träger 26 vor.
An Endplatten 28,30 sind eine Anzahl von Brennstoffstäben 20 mit Hilfe von Hülsen 27 und einer Druckfeder
32 ausgerichtet angeordnet
Die Enden der inneren und der äußeren Brennstoffstäbe 20 weisen bogenförmige Ausnehmungen 34 auf,
von denen die zylindrischen Außenflächen der Hülsen 27 zur Erreichung der Zentrierung aufgenommen
werden können. Deshalb ermöglichen die Hülsen 27, daß die betreffenden Enden der Brennstoffstäbe 20
aneinander angrenzender Bündelgruppen in axialer Richtung aneinander anliegen, und bewirken gleichzeitig,
daß die Brennstoffstäbe 20 und die Kühlkanäle dazwischen in Längsrichtung ausgerichtet sind.
Die Verwendung der Hülsen 27 und entsprechender Kühlmittelkanäle in den Endplatten 28, 30 ergibt
kontinuierlich ausgebildete Kühlmittelleitungen entlang der gesamten Länge, wie aus Fig.4 beispielsweise
ersichtlich ist Durch die radiale Halterung der Brennstoffstäbe 20, die nur an deren Enden vorgesehen
ist, können sich die Brennstoffstäbe zwischen den Enden aufgrund thermischer Spannungen in dem Reaktorkern
ausdehnen. Die Hülsen 27 und der zentrale Stützstab 16 ermöglichen eine unterschiedliche axiale Ausdehnung
der inneren Bündelgruppe 12 und der äußeren Bündelgruppe 14.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Hülsen lose eingesetzt, obwohl sie auch an der einen
ίο oder der anderen der Bündelgruppen 12, 14 befestigt
werden können.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist insbesondere bei der Verwendung von angereichertem Brennstoff
darin zu sehen, daß die Anordnung leicht auseinandergebaut werden kann, um die Rückgewinnung des
angereicherten Brennstoffs aus den einzelnen Brennstoffstäben zu ermöglichen.
Ein anderer Vorteil einer derartigen Anordnung an einem Stützstab oder einem Stützrohr ist der Umstand,
daß eine minimale Menge von Absorbermaterial für Neutronen zwischen den Enden der Anordnung
vorhanden ist so daß sich ein praktisch gleichförmiger Neutronenfluß entlang der Länge der Anordnung
ergibt, während andererseits eine genaue Ausrichtung für die Kühlmitteiströmung entlang der Länge der
Bündel gewährleistet ist.
Für die Umhüllungen der Brennstoffstäbe und für die Hülsen 27 können bekannte Materialien wie Stahllegierungen
oder Zirkonlegierungen Verwendung finden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Brennstoffbündel für Kernreaktoren, mit einer Anzahl von konzentrisch ineinander gesetzten,
ringförmigen Gruppen von zylindrischen Brennstoffstäben, die in radialer Richtung einen Abstand
voneinander aufweisen, wobei eine äußere und eine innere ringförmige Gruppe von Brennstoffstäben in
je zwei, in axialem Abstand voneinander angeordneten Stützringen befestigt sind, dadurch gekenn
ζ e i c h η e t, daß die Brennstoffstäbe (20) der äußeren und der inneren Gruppe (14, 12) an den
Innenflächen bzw. Außenflächen von mindestens je zwei Stützringen (22,18) befestigt sind, und daß die
beiden Gruppen (14,12) in an sich bekannter Weise durch Abstandhalter (27), welche eine relative axiale
Verschiebung der Brennstoffstäbe (20) ermöglichen, in radialer Richtung voneinander getrennt sind
2. Brennstoffbündel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter angrenzend
an gegenüberliegende Enden zwischen jeweils zwei Brennstoffstäben (20) der äußeren und der inneren
Gruppe angeordnete Hülsen (27) sind.
3. Brennstoffbündel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (27) in an den
betreffenden Enden der Brennstoffstäbe (20) ausgebildeten Ausnehmungen (34) mit bogenförmigem
Querschnitt angeordnet sind.
4. Brennstoffbündel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (27) lose
angeordnet sind.
5. Brennstoffbündel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hülse (27) nur an
Brennstoffstäben einer äußeren oder inneren Gruppe befestigt ist.
6. Brennstoffbündel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
inneren Stützringe (18) gleitend verschiebbar auf einem zentralen Stützstab oder Stützrohr (18)
angeordnet sind.
7. Brennstoffbündel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am
einen Ende des Brennstoffbündel eine durch eine Feder (32) angedrückte Endplatte (30) an den Enden
der Brennstoffstäbe der beiden Gruppen angreift, die mit dem Innenraum der Hülsen (27) fluchtende
Öffnungen für den Kühlmitteldurchfluß aufweist.
8. Brennstoffbündel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Stützringe (18; 22) mit den betreffenden Brennstoffstäben (20) verschweißt sind.
9. Brennstoffbündel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Brennstoffstäbe (20) einen ringförmigen Querschnitt aufweisen.
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