DE2602124C2 - Kernreaktor-Brennelement - Google Patents
Kernreaktor-BrennelementInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kernreaktor-Brennelement mit zylindrischen Brennstäben und einem Brennelement-Skelett,
das aus Kopf- und Fußstück und diese verbindenden zylindrischen Steuerstab-Führungsrohren
besteht, an denen mehrere, insbesondere rechteckige Maschen bildende Absiandshalter-Gitter für die Brennstäbe
befestigt sind, die Strömungsleiteinrichtungen aufweisen.
Solche Strömungsleiteinrichtungen sind z. B. in der DT-OS 16 39031 beschrieben. Sie haben die Aufgabe,
die Strömungsfäden der durch das Brennelement in Längsrichtung hindurchströmenden Kühlflüssigkeit
über größere Bereiche des Brennelementquerschnittes zu führen, z. B. durch einen schraubenlinienförmigen
Verlauf. Dadurch sollen solche Ungleichmäßigkeiten über den Brennelementquerschnitt ausgeglichen werden,
die in bezug auf die Wärmeabfuhr von den Brennstäben und die Aufwärmung des Kühlmittels
vorliegen können.
Die Strömungsleiteinrichtungen sind zumeist Fahnen, die am Abstandshalter-Gitter vorgesehen sind und in
unterschiedliche Richtungen weisen, damit die Strömungsfäden entsprechend seitlich abgelenkt werden.
Die Erfindung will zwar ebenfalls die Erwärmung des Kühlmittels beim Durchströmen eines Brennelementes
der obengenannten Art vergleichmäßigen. Dabei liegt jedoch noch die besondere Aufgabe vor, daß die
Strömung weniger als bei den bekannten Strömungsleiteinrichtungen »verwirbelt« (gestört) werden soll, um
den Strömungswiderstand des Brennelementes zu verringern.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Brennelement dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die
Strömungsleiteinrichtungen im Bereich mindestens eines Abstandshalter-Gitters den nicht vom Führungsrohr
eingenommenen Querschnitt der das Führungsrohr "5 umschließenden Masche strömungstechnisch völlig
oder zu 3U bis V5 sperren. Dadurch wird erreicht, daß die
Menge des im Bereich des unbeheizten Führungsrohres strömenden und deshalb weniger erwärmten Kühlmittels
in stärker beheizte Zonen umgelenkt wird. Daraus ergibt sich eine gleichmäßigere Aufwärmung des
Kühlmittels im Brennelement. Die Strömungsleiteinrichtungen, die bei der Erfindung nicht auf eine
Umlenkung einzelner Strömungsfäden abgestellt sind, können nicht nur von Teilen des Abstandshalter-Gitters
selbst (integrierte Bauweise) oder von zusätzlichen Stücken gebildet werden, die am Abstandshalter-Gitter
befestigt sind, sondern auch von Strömungsleitkörpern, die dem Führungsrohr zugeordnet sind. Es ist auch
denkbar, daß das Führungsrohr selbst im Bereich des Abstandshalter-Gitters oder zwischen den Abstandshaltern
aufgeweitet wird, um die Strömung aus seiner Umgebung zu verdrängen. In jedem Fall kann man
Strömungsleiteinrichtungen nach der Erfindung symmetrisch in bezug auf das Führungsrohr gestalten, weil, wie
schon oben ausgeführt, im Gegensatz zum Bekannten keine nur einseitige Umlenkung von Strömungsfäden
des Kühlmitteis beabsichtigt ist.
Die vorliegende Erfindung wird zwar später anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, bei denen die
Maschen des Abstandshalter-Gitters einen quadratischen Querschnitt aufweisen. Sie kommt aber auch für
andere Abstandshalter-Gitter in Frage, z. B. für Gitter mit hexagonaler Anordnung der Brennstäbe und
Führungsrohre. Besondere Bedeutung hat die Erfindung unabhängig von der Form der Maschen, wenn das
Führungsrohr einen größeren Durchmesser als die normalen Brennstäbe aufweist. Deshalb ist die Erfindung
besonders wirksam bei bekannten Brennelementen mit quadratischen Abstandshalter-Gittern, bei
denen die Masche des Führungsrohres den 4fachen Querschnitt der für die Brennstäbe vorgesehenen
Maschen aufweist.
Die Erfindung ist nicht mit anderen bekannten Brennelementer, etwa nach der DT-OS 20 23 578 zu
vergleichen, bei denen das Abstandshalter-Gitter mit Hilfe einer das Steuerstabführungsrohr umfassenden
Hülse an diesem befestigt ist. Hier verbleibt nämlich, wie insbesondere die F i g. 5 der Offenlegungsschrift zeigt,
zwischen dem Führungsrohr und der dieses einschließenden quadratischen Masche des Abstandshalter-Gitters
noch in allen vier Ecken ein so großer Strömungsquerschnitt in unmittelbarer Nachbarschaft
des Führungsrohres, daß die Einwirkung der Hülse auf die Strömung des Kühlmittels als praktisch vernachlässigbar
angesehen werden kann.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden anhand der Figuren drei Ausführungsbeispiele beschrieben,
von denen zwei in annähernd perspektivischer Darstellung und einer Draufsicht auf einen kleinen
Bereich eines Brennelementes für einen Druckwasserreaktor dargestellt sind. Das Brennelement als Ganzes
sieht z. B. so aus, wie in der eingangs genannten US-PS 33 79 619 in F i g. 1 dargestellt ist.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nach F i g. 1 ein zylindrisches Steuerstabführungsrohr 1
von einem Brennelement-Abstandsgitter 2 umfaßt, dessen rechtwinklig zueinander verlaufende geradlinige
Blechstreifen 3 und 4 quadratische Maschen 5 bilden. Rohr 1 und Gitter 2 schließen, wie F i g. 2 zeigt, in den
Ecken Zwickel 6 ein. In diese Zwickel 6 ragen nach der Erfindung als Strömungsleiteinrichtungen an das Rohr 1
angepaßte Lappen 7 der Giitersireifen 3 und 4, die um
die Kante 8 aus der Ebene der Gitterstreifen 3 und 4 herausgebogen sind. Damit sind alle vier Zwickel 6 der
das Führungsrohr 1 umgebenden Masche 5 gleichmäßig
weitgehend verschlossen.
Die Lappen 7 müssen nicht unmittelbar am Rohr 1 anliegen. Es kann z. B. genügen, wenn die normalerweise
offenen Querschnitte der Zwicke! 6 zu V4 bis V5
versperrt sind. Im allgemeinen wird man jedoch den sonst offenen Querschnitt praktisch vollständig verschließen.
Empfehlenswert ist lediglich, daß man durch einen geringen Abstand der Lappen 7 vom Rohr 1 von
wenigen Zehntel Millimetern ein Reiben der Lappen 7 am Rohr vermeidet. Insgesamt sol! die Strömung jedoch
durch das Sperren der Zwickel so weit gedrosselt werden, daß die Aufheizung des Kühlmittels auch im
Bereich des St^uerstabführungsrohres 1 nicht wesentlich geringer als im Bereich der nur gestrichelt
dargestellten Brennstäbe 9 ist, die parallel zu dem Führungsrohr 1 verlaufen.
In den F i g. 3 und 4 ist das Steuerstabführungsrohr 1
oberhalb und unterhalb des Abstandshalter-Gitters 2 von zwei gleichen, jedoch umgekehrt zueinander
angeordneten Strömungsleitkörpern 10 umgeben, die auf das Rohr 1 aufgeschoben sind und unter Umständen
zur Halterung des Gitters 2 dienen können. Die Strömungsleitkörper versperren hier vollständig den
durch die Zwickel 6 gegebenen Durchlaßquerschnitt zwischen dem Führungsrohr 1 und der das Führungsrohr
aufnehmenden Masche 5 des Gitters 2. Mithin wird auch hier der mit der Erfindung bezweckte Effekt
erreicht, daß die Strömung des Kühlmittels im Bereich des Steuerstabführungsrohres 1 auf das nciwendige
Maß verringert wird. Unter Umständen kann hierfür schon einer der beiden gleichen symmetrisch ausgebildeten
und angeordneten Strömungsleitkörper 10 ausreichen.
Die Sirömungsleitkörper können, ebenso wie anhand
der Fig. 1 und 2 beschrieben wurde, die das Führungsrohr 1 umgebenden Maschen im Abstandshaiter-Gitter
2 auch teilweise verschließen. Sie können ferner auch zwischen zwei benachbarten Abstandshalter-Gittern
an einer oder mehreren Stellen des Führungsrohres 1 vorgesehen sein, damit auch dort, d. h.
über größere Teile der Führungsrohrlänge als nur im Bereich der Abstandshalter-Gitter die Strömung i:n
Bereich des unbeheizten Führungsrohres verringert wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 5 angedeutet, die einen das Abstandshalter-Gitter
2 bildenden Blechstreifen 11 als Rohling zeigt. Der Blechstreifen 11 wird später an den gestrichelt
gezeichneten Kanten 12 rechtwinklig umgebogen, so daß er allein eine Masche des Abstandshalter-Gitters
bildet. Einzelne Gittermaschen werden dann miteinander verbunden. Man erkennt, daß am Rande 13 des
Blechstreifens, der mit seiner Höhe den Blechstreifen 3 und 4 nach den F i g. 1 bis 4 entspricht, zusätzliche
Lappen 15, 16 und 17 vorgesehen sind. Von diesen dienen die Lappen 16 zur Distanzierung des Führungsrohres, während die Lappen 15 und 17 zur erfindungsgemäßen
Sperrung der Strömung dienen. Sie werden zu diesem Zweck vor dem Zusammensetzen der Blechstreifen
oder danach aus der Zeichnungsebene um beispielsweise 90°, gegebenenfalls aber auch weniger,
abgewinkelt, so daß sie die Zwickel 6 zwischen dem Führungsrohr 1 und der dieses umgebenden Masche des
Abstandshalter-Gitters 2 im gewünschten Maße versperren. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 sind
die Lappen an beiden Rändern 13 des Blechstreifen; 11 vorgesehen. Es kann aber durchaus genügen, die
erfindungsgemäßen Leiteinrichtungen auf der einen Seite anzuordnen.
Bei allen Ausführungsbeispielen der Erfindung wurde bisher nur der Raum zwischen dem Führungsrohr und
der dieses umgebenden Masche strömungstechnisch gesperrt. Es kann aber in besonderen Fällen auch ratsam
sein, die Sperrung auch auf benachbarte Maschen zu erstrecken. Zu diesem Zweck können die Strömungsleiteinrichtungen
auf einer größeren Fläche wirksam werden als dem Querschnitt der das Führungsrohr
umgebenden Masche entspricht.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Kernreaktor-Brennelement mit zylindrischen Brennstäben und einem Brennelement-Skelett, das
aus Kopf- und Fußstück und diese verbindenden zylindrischen Steuerstab-Führungsrohren besteht,
an denen mehrere, insbesondere rechteckige Maschen bildende Abstandshalter-Gitter für die Brennstäbe
befestigt sind, die Strömungsleiteinrichtungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß
die Strcrr.ungsleiteinrichtungen (7, 10) im Bereich
mindestens eines Abstandshalter-Gitters (2) den nicht vom Führungsrohr (1) eingenommenen Querschnitt
der das Führungsrohr (1) umschließenden Masche (5) strömungstechniscn völlig oder zu V4 bis
4A sperren.
2. Kernreaktor-Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleiteinrichtungen
von dem Führungsrohr zugeordneten Strömungsleitkörpern (10) gebildet werden.
3. Kernreaktor-Brennelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr
(1) zwischen zwei benachbarten Abstandshalter-Gittern (2) ähnliche Strömungsleiteinrichtungen
wie im Bereich der Abstandshalter-Gitter (2) trägt.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762602124 DE2602124C2 (de) | 1976-01-21 | Kernreaktor-Brennelement | |
FR7700519A FR2339232A1 (fr) | 1976-01-21 | 1977-01-10 | Element combustible de reacteur nucleaire |
US05/760,357 US4125434A (en) | 1976-01-21 | 1977-01-19 | Nuclear reactor-fuel element |
JP574077A JPS5290796A (en) | 1976-01-21 | 1977-01-21 | Reactor fuel assembly |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762602124 DE2602124C2 (de) | 1976-01-21 | Kernreaktor-Brennelement |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2602124B1 DE2602124B1 (de) | 1977-05-05 |
DE2602124C2 true DE2602124C2 (de) | 1977-12-29 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19834041A1 (de) * | 1998-07-29 | 2000-02-10 | Siemens Ag | Brennstab und Brennelement mit geringem Strömungswiderstand |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19834041A1 (de) * | 1998-07-29 | 2000-02-10 | Siemens Ag | Brennstab und Brennelement mit geringem Strömungswiderstand |
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