DE2402979C3

DE2402979C3 - Brennstoffbündel für Kernreaktoren

Info

Publication number: DE2402979C3
Application number: DE2402979A
Authority: DE
Inventors: Ken Koyanagi
Original assignee: Canadian General Electric Co Ltd
Current assignee: General Electric Canada Co
Priority date: 1973-02-20
Filing date: 1974-01-22
Publication date: 1981-05-21
Also published as: JPS5641277Y2; FR2218621A1; DE2402979A1; FR2218621B1; DE2402979B2; CA983180A; JPS49113993A; JPS5584599U; GB1462975A

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.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

Patentansprüche:

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.