DE2939450A1

DE2939450A1 - Brennelement fuer mit schnellen neutronen arbeitende kernreaktoren

Info

Publication number: DE2939450A1
Application number: DE19792939450
Authority: DE
Inventors: Robert E Downs
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1979-02-22
Filing date: 1979-09-28
Publication date: 1980-09-04
Also published as: US4285771A; FR2449946A1; GB2043324B; JPS55114989A; GB2043324A; FR2449946B1; JPS6244631B2

Description

Dipl. ing. K. HOLEES

SOOO AUOOBUKa

ΤΕΓ.ΕΪΟΚ 810*78

6S32C2 petal t

vi.lOlÖ

Augsburg, den 26. September

nestingnouse electric Corporation, Westin^house Building, Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania 15222, V.bt.A.

iirenneiement für mit schnellen Neutronen arbeitende

Kernreaktoren

Die Erfindung betrifft ein Brennelement für keitsgekühlte, mit schnellen rJeutronen arbeitende Kernreaktoren nacn dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannte Reaktorkernkonstruktionen für flüssigmetallgekühlte, mit scnnellen Neutronen arbeitende kernreaktoren bestehen typischerweise aus eng nebeneinander angeordneten,

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-M-

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im Querschnitt sechseckigen Brennelementen, wobei der Reaktorkern annähernd die Form eines geraden Kreiszylinders hat. Die Brennelemente bestehen ihrerseits typischerweise jeweils aus einer Vielzahl von ßrennstäben mit jeweils kreisrundem Querschnitt, die in gegenseitiger Dreieckanordnung angeordnet sind und in ihrer Gesamtheit ein im Querschnitt etwa sechseckiges Brennstabbündel bilden, das über seine gesamte Länge von einem dünnwandigen masten umschlossen ist. Die Brennstäbe sind jeweils an ihrem einen Ende gehaltert, wobei sie sicn axial frei dehnen können, und entlang ihrer Länge durch auf sie aufgewickelte Abstandhaltedrähte oder durch an bestimmten Stellen über die brennelementlänge verteilt im Brennelementkasten angeordnete eierkistenartige Haltegitter seitlich abgestützt.

Derartige, über ihre ganze Länge von einem geschlossenen Kasten umgebene Brennelemente weisen die Nachteile auf, daß zwischen benachbarten Brennelementen kaum eine Kühlmittelquerströmung stattfinden kann, daß weiter 4er Reaktorkern wegen der Brennelementkästen eine große Menge Metall enthält, was die mögliche Reaktorleistung herabsetzt, und daß über die axiale Länge des Reaktorkerns ein ziemlich großer Druckabfall entsteht, was ebenfalls eine Verminderung der Reaktorleistungsfähigkeit bedeutet. Diese Nachteile lassen sich durch Verwendung

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ORIGINAL INSPECTED

einer Brenne lementk ons truktion vermeiden, die anstelle eines über die ganze brennelementlänge geschlossenen Kastens einen offenen Tragrahmen aufweist, der aus sicn über die Brennelementlänge erstreckenden tragenden Längsnolmen und aus axial über die brenne lenient länge verteilt angeordneten Haltegittern besteht, wie es von den etwa quadratischen Brennelementen von Leichtwasserreaktoren her bereits bekannt ist, bei denen die Brennstäbe in tform eines im Querschnitt quadratischen Brennstabbündels angeordnet sind.

Bei den oekannten Brennelementen von Leichtwasserreaktoren sind die tragenden Längsnolme des Tragrahmens durch das Brennstabbündel durchsetzende Steuerstabführungsrohre gebildet, welcne die Axialkräfte aufnehmen, und der Tragrahmen ist so gebaut, daß zwischen den in einen Heaxtorkern eingebauten benachbarten Brennelementen eine unmittelbare gegenseitige berührung der rialtegitter der benachbarten Brennelemente stattfinden kann. &ine solche unmittelbare gegenseitige Berührung der rialtegitter benachbarter Brennelemente ist jedoch in einem mit schnellen Neutronen arbeitenden Reaktor unerwünscht. Das Anschwellen und die Verformung der Komponenten des Reaktorkerns können nämlich bei schnellem Neutronenfiuß größer als bei dem thermischen Neutronenfluß in einem Leichtwasserreaktor sein. Wenn diese

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Verformungen nicht sorgfältig durch konstruktive Maßnahmen berücksichtigt werden, können sie zu übermäßigern Berührungsdruck zwischen benachbarten Brennelementen und zum Verschweißen der gegeneinander drückenden Flächen führen, was dann ganz erhebliche Schwierigkeiten beim Brennstoffaustausch nach sich zieht. Außerdem kann die gegenseitige Berührung von Haltegittern benachbarter Brennelemente im Berührungsbereich zu mangelhafter Kühlmittelversorgung führen, wodurch die örtliche Temperatur der betroffenen Komponenten ansteigt und damit auch die itfahrscheinlichkeit einer beschädigung und eines Verschweißens größer wird.

Bei Leichtwasserreaktoren, bei denen die Brennstäoe eines Brennelements ein im querschnitt quadratisches Brennstabbündel bilden, können onne weiteres iialtefcitter Anwendung finden, deren Außenflächen im wesentlicnen eben sind. Demzufolge findet eine seitlicne Abstützung oüer Kraftübertragung zwischen benachbarten Brennelementen jeweils in Form einer gegenseitigen Berührung zweier flacher paralleler Flächen statt. Außerdem läßt sich dabei das innerhalb der Brennelemente vorhandene quadratische Anordnungsjnuster der Brennstäbe leicnt über die Brennelementgrenzen hinweg von Brennelement zu Brennelement kontinuierlich fortsetzen, so daß alle Brennstäbe seitlich miteinander fluchten, wobei lediglicn an den Brennelementgrenzen

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ein etwas größerer B rennst ab ab st and vorhanden ist· Wenn jedoch die Kontinuität einer Dreieckmuster-Brennstabanordnung über die ürenzen im querschnitt sechseckiger Brennstabbündel hinweg innerhalb des ReaKtorkerns beibehalten und dabei übermäßig große Leerräume zwischen den benachbarten Brennelementen vermieden werden sollen, müssen benachbarte Brennelemente jeweils um die Hälfte einer Brennstabteilung des Brennstabanordnungsmusters gegeneinander versetzt sein. Wenn man aber alle in einem Reaktorkern vorhandenen sechseckigen Brennelemente jeweils um die Hälfte einer Brennstabteilung gegeneinander versetzt anordnen wollte, würde man einen sehr komplizierten Reaktorkernaufbau mit einer aufwendigen Konstruktion zur seitlichen Reaktorkernabstützung erhalten. Außerdem wäre zur Vermeidung eines übermäßig großen Abstands der Brennstäbe an den Brennelementgrenzen und zur weitgehenden Annäherung an das Dreieckanordnungsmuster der Brennstäbe über die Brennelementgrenzen hinweg ein Zwischenfügen zusätzlicher Brennstäbe wünschenswert. Dies würde jedoch zu einer großen Anzahl kleiner Qrenzflächenbereiche zwischen den ti altegittern benachbarter Brennelemente führen. Eine kleine seitliche Verschiebung kann demgemäß zu gegenseitiger Haltegitterberührung benachbarter Brennelemente führen, was aber aus den ober erläuterten Gründen unerwünscht ist·

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sechseckiges Brennelement der eingangs genannten Art mit offenem Tragrahmen so zu gestalten, daß bei einfachem Uesamtaufbau eines aus solchen Brennelementen bestehenden Reaktorkernes und einfacher seitlicher Stützkonstruktion eine im wesentlichen kontinuierliche Dreieckanordnung der Brennstäbe über die Brennelementgrenzen hinweg erreicht wird.

Diese Aufgabe wird gemäio der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst.

Demgemäß sind bei der erfindungsgemäßen Anordnung das Brennstabanordnungsmuster und die, die Brennstäbe haltenden Haltegitter geringfügig mit Bezug auf die dechse ck an Ordnung der Brennelemente in einem Reaktorkern gedreht .

Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung wird erreicht, daß an den Grenzen zwischen benachbarten Brenneleaienten in einem Reaktorkern die Brennstäbe der benachbarten Brennelemente jeweils um die Hälfte der Brennstabteilung gegeneinander versetzt sind, während jedoch gleichzeitig das normale Sechseckanordnungaauster der Brennelemente als solche erhalten bleibt«

Das genaue Mai5 der Dreriun& des brennstaoanordnungsmusters mit Bezug auf das Anordnungamuster der Langsnoime bzw. auf die von den Brennelementen im Reaktorkern gebildete Sechseckanordnung hängt von den jeweiligen spezifischen geometrischen Parametern ab, zu denen Anzanl und Größe der brennsta.De in einem Brennelement, weiter die Brennstab teilung und der Mittenabstand zwischen benachbarten Brennelementen gehören. Der jeweilige spezifische Drehwinkel «<, ist durch ein rechtwinkliges Dreieck bestimmt, dessen hypotenuse durch die Mittenabs tan ds strecke c zwischen zwei benachbarten Brennelementen gebildet ist. Die kurze üeite des Dreiecks ist durch die Hälfte der Brennstabteilung ρ innerhalb eines Brennelements gegeben. Der, der kurzen Seite des Dreiecks gegenüberliegende Winkel <K , nämlich der Drehwinkel des ßrennstabanordnungsmusters mit bezug auf das von den Längsholmen des Rahmens definierte Sechseck, läßt sich also aus den bekannten Längen der genannten beiden Seiten eines reentwinkIigen Dreiecks nach folgender Gleichung best immen:

<■*- = sin (p/2c).

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise mehr im einzelnen

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beschrieoen. ü.s zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung

eines Brennelements nach der Erfindung,

Fig. 2 eine schematiscne Draufsicht auf

einen Ausschnitt eines aus erfindungsgemäßen Brennelementen zusamniengesetzten Reaktorkerns,

Fig. 3 zum Vergleich eine schematiscne Dar

stellung der Anordnung üer Brennstäbe in Kernelementen bekannter Bauart,

Fig. 4 einen Querschnitt durch den urenz-

bereich zwisciien benachoarten Brennelementen nach der Erfindung in einem Reaktorkern,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des

relativen Winkelversatzes zwiscnen dem Brennstabanordnungsmuster und der Tragrahmenkonstruktion eines

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Brennelements nach der Erfindung,

Fi₆;. 6 ähnlich Fig. 5 eine schematische

Darstellung der relativen Lagebeziehung zwischen den Brennstabanordnungsmustern und den Tragrahmen benachbarter Brennelemente nach der Erfindung,

Fig. 7 einen Querschnitt durch den Grenz

bereich benachbarter erfindungsgemäßer Brennelemente gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 8 eine schematische Darstellung der

relativen Lagebeziehung der Brennstabanordnungsmueter und der Tragrahmen benachbarter erfindungsgemäßer Brennelemente nach der abgewandelten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt ein Brennelement 10 nach der Erfindung mit offenem Tragrahmen für einen flüssigkeitsgekühlten, mit schnellen Neutronen arbeitenden Kernreaktor, Vorzugs-

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weiee für einen mit flüssigem Metall, beispielsweise Natrium, gekühlten Reaktor. Das Brennelement 10 enthält eine Vielzahl paralleler Brennstäbe 12, die jeweils Kernbrennstoff in Form von Brennstofftabletten enthalten und in ihrer Gesamtheit ein im Querschnitt secnseckiges Brennstabbündel bilden. Die Bezeichnung "offener Tragranmen" bedeutet, daß kein das Brennstabbündel über dessen gesamte Länge seitlich umschließender Brennelementkasten vorhanden ist. Die Brennstäbe 12 sind jeweils mit ihrem einen bnde an einem Einlaßmundstück 14 des Brennelements gehaltert und können sich nach oben axial frei zu einem Auslaßmundstück 16 hin dehnen. Die seitliche Abstützung der Brennstäbe 12 erfolgt durch eine Anzahl von Haltegittern 18, die mit gegenseitigen Abständen entlang der Brennelementlänge^ verteilt angeordnet sind, in an sich bekannter Art stützen diese Haltegitter die Brennstäbe 12 seitlich unter gleichzeitiger Ermöglichung einer Axialdehnung ab.

Fig. 2 zeigt in schematiseher Darstellung einen Ausschnitt aus einem Reaktorkern 20, der aus einer Vielzahl von Brennelementen IG aufgebaut ist* Dieser Beaktorkem 2O^ der aus Hunderten von Brennelementen 10 aufgebaut sein kann, weist annähernd die Form eines geraden KreisZylinders auf.

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Fig. 3 zeigt schematisch zum Vergleich die Anordnung von Brennelementen 10' bekannter Bauart in einem Reaktorkern und die relative Anordnung von Brennstäben 12* in diesen bekannten Brennelementen. Die bekannten Brennelemente 10· weisen Brennelementkästen 11 auf, die sich über die gesamte Länge der Brennstäbe 12· erstrecken. Während gemäß der Darstellung die Brennstäbe 12* der bekannten Brennelemente 10* innerhalb jedes Brennelements in einem Dreieckanordnungsmuster (siehe Dreieck 22) angeordnet sind, bilden jeweils die äußeren Brennstäbe benachbarter Brennelemente an der Grenze zwischen diesen benachbarten Brennelementen miteinander eine Viereckanordnung (siehe Viereck 24). Ferner ist aus Fie,. 3 erkennbar, daß der Abstand d zwischen den äußeren Brennstäben 12* benachbarter bekannter Brennelemente größer als die Teilung ρ des Dreieckanordnungsmusters der Brennstäbe innerhalb der Brennelemente ist.

Fig. 4 zeigt wieder einen querschnitt durch erfindungs-&emäße Brennelemente 10, die in einem Reaktorkern nebeneinander angeordnet sind und bei denen im Gegensatz zu der in Fig. 3 gezeigten bekannten Anordnung das Dreieckanordnungsmuster der Brennstäbe 12 nicht nur innerhalb der einzelnen Brennelemente vorhanden ist, sondern sich darüber hinaus im wesentlichen kontinuierlich auch Über die Brennelementgrenzen benachbarter Brennelemente hinweg fortsetzt.

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Im Gegensatz zu der Üblichen bekannten Anordnungsweise sind bei den erfindungsgemäßen benachbarten Brennelementen die randständigen Brennstäbe 12 zweier benachbarter Brennelemente nicht mehr genau einander gegenüber angeordnet, sondern jeweils um die Hälfte der Dreieckmusterteilung ρ gegeneinander versetzt. Dieser gegenseitige Versatz der randständigen Brennstäbe benachbarter Brennelemente gestattet die Anordnung der benachbarten Brennelemente mit geringerem gegenseitigen Abstand an den Brennelementgrenzen als es bei der bekannten Anordnung nach Fig. 3 mit im Grenzbereich viereckigem Anordnungsmuster der randständigen Brennstäbe möglich ist.

Dieser gegenseitige Versatz der randständigen Brennstäbe benachbarter Brennelemente wird dadurch erreicht, daß das gesamte Anordnungsmuster des BrennstabbündeIs jedes Brennelements 10 mit Bezug auf das sechseckige Anordnungsmuster der tragenden Längsholme 26 des Tragrahmens gedreht ist, wie in Fig. 5 schematisch dargestellt ist, so daß also die Orientierungen des BrennstabanOrdnungsmusters und des Längsholm-Anordnungsmustere nicht genau miteinander übereinstimmen. In Fig. 5 bezeichnet die vollausgezogene Linie 28 das von den äußeren Stützflächen 30 (Fig. 4) der Längsholme definierte Sechseck und die strichpunktierte Linie 32 das im Querschnitt sechseckige Brennstabbündel.

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Diese relative Ladebeziehung ist in etwas anderer Form in Fig. 6 nochmals gezeigt, die außerdem die Parallelität der Brennstabreihen benachbarter Brennelemente erkennen läßt (Linien 44 und 46).

Das Maß der gegenseitigen Relativdrehung zwischen dem Brennstabanordnungsmuster und dem vom Tragrahmen definierten Sechseckmuster, nämlich der in den Fig. 2, 4, 5 und 6 eingezeichnete Winkel oC, wird geometrisch bestimmt. Gemäß Fig. 2 ist der Winkel *L der, der kurzen Dreieckseite gegenüberliegende Innenwinkel eines rechtwinkligen Dreiecks, dessen Hypotenuse die Mittenabstandsstrecke c zwischen benachbarten Brennelementen und dessen kurze, dem Winkel ot gegenüberliegende Kathete gleich der halben Brennstabteilung (die Brennstabteilung ist der Mittenabstand zwischen benachbarten Brennstäben innerhalb eines Brennelements) ist. Diese Beziehung kann also durch die Gleichung ausgedrückt werden:

°*- = sin (p/2c)

wobei ρ die Brennstab teilung innerhalb des Brennelements und c der Mittenab3tand zwischen benachbarten Brennelementen ist.

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-Ib-

Wie Fig. 4 zeigt, ermöglicht die erfinaungsgemä.ii>e Konstruktion die Anordnung benachbarter Brennelemente wit geringem gegenseitigem Abstand, wobei eine auftretende seitliche berührung zwischen benachbarten Brennelementen und oeitenkräfte von den tragenden Längsholmen 2b des Rahmens aufgenommen werden. Da die seitlichen Stützflächen 30 der Längsholme 26 eines Brennelements zusammen ein regelmäßiges Sechseck bilden, beträgt der Winkel zwischen den Stützflächen eines Längsholms 120 , und der gesamte Reaktorkern kann als einfache, regelmäßige Anordnung von Brennelementen aufgeoaut unü entsprechend einfach abgestützt werden. Der gegenseitige Mittenabstand p¹ zwischen randständigen Brennstäben benachbarter Brennelemente ist nur wenig größer als die Brennstabteilung ρ innerhalb der Brennelemente, so daß man eine gleichmäßigere Brennst abverteilung über den gesamten Reaktorkern erhält. Der Abstand p¹ ist etwas größer als der Abstand ρ, da die randständigen Brennstäbe benachbarter Brennelemente durch die Dicke zweier äußerer Gitterstreifen der rialtegitter 3^ und einen dazwischen verbleibenden Kühlmittelspalt 36 voneinander getrennt sind, während die Brennstäbe innerhalb eines Brennelements nur durch die Dicke eines einzigen Gitterstreifens 38 und die Dicke von Stütsnoppen 40 oder dergl* voneinander getrennt sind. Die inneren Gitterzellen 39 der Haltegitter sind im

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wesentlichen als regelmäßige Sechsecke ausgebildet, wanrend die randständigen Gitterzellen 41 etwas verformte Sechsecke sind, da die sie außen begrenzenden äußeren Gitterstreifen gewellt sind.

Als Beispiel sind in der nachstehenden Tafel 1 Maße von zwei Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Brennelemente angegeben. Beispiel A bezieht sicn auf die Ausführungsform nach den Fig. 4 und 6 und Beispiel B auf die Ausf ührungsf orm nach den Fig. 7 und 8.

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Tafel I

Beispiel A Beispiel

Anzahl der Brennstäbe

Eckenraaß des RahmenumriJosechsecks

Eckenmaß des durcn die witten der äußeren Brennstäbe definierten Brennstabbünde Is ech se cka

Brennstabaußendurchmesser Dicke der inneren witterstreifen Dicke der äußeren üi t te rs t reifen

Brennstabmit tenabat ana (Teilung) ρ innerhalb eines Brennelements

Brennstabmittenabstand ρ¹ der äußeren Brennstäbe benachbarter Brennelemente

Spaltweite zwischen uen äußeren Gitterstreifen -oeriacnoart-er Brennelemente

bpaltweite zwischen den Längsholmen Denachbarter Brennelemente

i'Iitten ab st and zwischen benachbarten Brennelementen

Winkel <<-

Wellungsradius r der äußeren Gitterstreifen zwischen Brennstäben

Wellungsradius r¹ der äußeren uitterstreifen über Brennstäben 157
12,100 cm

11,200 cm ü,7p7 cm 0,0^6 cm 0,051 cm

0,ri91 cm 1,072 cm

0,12 7 cm 0_,ü3d cm

10.,-'40O cm 2,176 °

0,000 cm 0,472 cm

151

11,200 cm

0,756 cm

0, iJei. 7 cm

0,0^1 cm

0, yIo cm 1,072 cm

0,12 7 cm 0,03b cm

10,400 cm 2,170

0,600 cm 0,472 cm.

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Aus Fig. 4 ist auch ersichtlich, daß die Längsholme 26 jeweils den Platz von zwei Brennstäben an jedem Eck des sechseckigen Brennstabbünaels einnehmen. ADweicnend von der dargestellten, den Angaben in Tafel 1 entsprechenden bevorzugten Ausführungsform können aber die Längsholme auch auf andere Weise ausgebildet oder orientiert sein oder eine beliebige andere Anzahl von Brennstabplätzen einnehmen, es kommt nur darauf axi, daß die Längsholme sicherstellen, daß bei gegenseitiger Berührung benachbarter Brennelemente diese Berührung über die Längsholme stattfindet und daß ein ausreichender Künlmitteldurchtrittsspalt 36 (Fig. 4, Tafel I) zwischen den benachbarten Brennelementen freigehalten wird. Dabei ist anzustreben, die Ausdehnung der otützflachen 30 der Längsholme möglichst groß, die Anzahl der von den Längsholmen eingenommenen Brennstabplätzen jedoch möglichst klein zu machen. Bei der in Fig. 4 gezeigten Längsholmkonstruktion, bei welcher nur randständige ßrennstäbe durch die Längsholme ersetzt sind, erhält man größere ütützfläcnen als beispielsweise bei einer Längsholmkonstruktion, die, wie durch die gestrichelte Linie 54 angedeutet ist, einen eckständigen Brennstabplatz 50 und einen inneren Brennstabplatz 52 einnimmt.

Da die äußeren üitterstreifen der Haltegitter 34 benachbarter Brennelemente etwas ineinandergreifen und das

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Brennstabanordnungsmuster mit Bezug auf das von den Stützflächen der Längsholme definierte ßegrenzungssechseck gedreht ist, bewirkt eine ^uerbewe_&ung eines Brennelements relativ zu einem benachüarten Brennelement nur eine verhältnismäßig geringe Änderung des Spalts zwischen benachbarten äußeren Gitterstreifen. Obwohl die Auswirkung auf den Spalt klein ist, insbesondere weil der Winkel <S- klein ist, sollte die den Reaktorkern abstützende ualteKonstruktion das Maß der gegenseitigen Bewegung zwischen den Brennelementen begrenzen, und daß Maß des Ineinandergreifens der Haltegitter der benachbarten Brennelemente sollte so gewählt sein, daß eine gegenseitige Berührung der xialtegitter weitgehend vermieden wird.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist in den Fig. 7 und 8 gezeigt, deren Darstellungen ähnlicn denjenigen nach den Fig. 4 und 6 sind. Während bei der Ausführungsform nach den Fig. H und 6 die Längsholme der Brennelemente jeweils zwei Brennstabplätze einnehmen, nehmen sie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 7 und Ö jeweils drei Brennstabplätze ein* Außerdem sind die Längsholsie 26 der Ausführungsrorm nach den Fig« 4 und 6 so positioniert, daß zwischen den Längsholmen in dem Eck zwischen drei benachbarten Brennelementen nur ein etwa Y-förmiger Spalt vorhanden ist, wie am besten aus Fig. H hervorgeht. Bei der

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Ausführungsform nacn den Fig. 7 und 8 ist jedoch zusätzlich noch ein dreieckiger Zwiscnenraum 60 vorhanden. Dies ergibt sich aus einer Abwandlung der Außenform der Jjangsnolme mit Bezug auf diejenigen des Ausführun^sbeispiels nach den Fig. 4 und 6 in der Weise, daia an jedem jjan₀sholm an seiner einen Außenfläche, wie in Fig. 8 bei 62 angedeutet ist, einige Hundertstel Millimeter Material weggenommen und an der anderen Außenfläche, wie in Fig. 8 bei 64 angedeutet ist, in entsprechendem Maße Material hinzugefügt ist. L»er Winkel zwischen den beiden Außenflächen jedes Längsholms oleiüt 120 . Lde so erreichte versetzte Konfiguration der Außenflächen bietet zusätzliche uicherheit im Falle einer stäriteren seitlicnen Bewegung zwischen benachbarten Brennelernenten, wooei ein Längsnolm eines Brennelements Keinen äußeren Gitterst reifen eines benachbarten Brennelements berührt. Obwonl uie Spaltweite zwiscnen den äußeren üit Lerstreifen, wie die l'afel I zeigt, an sich gleich bleibt, gestattet der dreieckige Zwischenraum υθ eine grüßere seitlicne Verschiebung zwischen benacnoarten Brennelementen, bevor eine urierwünscnte Län^snoim-rialtegitter-Berührung zwischen benachbarten Brennelementen stattfindet. Bei dem Ausfünrungsbeispiel nacn den Fig. 4 und 6 kann eine solche berührung im Falle einer seitlicnen Verscnieoung um 3 nira auftreten, während bei dem Ausfuhrun^sbeiapiel nacn den Fig. 7 und 8 eine seitliche Verschiebung

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von nienr als 10 nun nocu keine solche Berührung nc; i*uei führen würde. Der urenwinkel Λ. zwiacnen aem Brennstab an oruii
muster und deni Laijg.snolmanordniui^smuotci' Dleint 2,176 «

Abschließend ist Hervorzuheben, dak ait oescnriebene Konstruktion nicht nur bei ecnten brenneleraenten, sonuern auch üei aiiaereu in einem mit ^aauellen neutronen arüeitenaen Reaktor eingesetzten cleraenten Anwenaung finaen Kann, beispielsweise bei ßrutmanteIelementen una Aoscnirmelementen.

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-S3-Leerseite

Claims

Patentansprüche

/ l.i lirennelement Tür flüssigkeits&ekühlte, mit scnneiien neutronen arbeitende Kernreaktoren, bestehena aus einer Vielzahl von Kernbrennstoff enthaltenden, parallel verlaufenden Brennstäben, die jeweils in Ure ie c±c an Ordnung relativ zueinander angeordnet sind und in inrer Gesamtheit ein im ^uerscnnitt im wesentlichen sechseckiges Brennstabbündel oxiden, und aus einem die Brennstäoe haltenden i-iahmen, der parallel zu den BrennstäDen verlaufende, in oecnseckanordnung angeordnete tragende Längsholme aufweist, dadurch gekennzeicnnet, daß das durcn den querschnitt des Brennstaubündels gebildete Sechseckmuster um einen bestimmten Winkel ■< relativ zu der Sechseckanordnung der Längsholme gedreht ist.

2, Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

sin

wobei ρ aer Mit tenaustand zweier oenachbarter Brennstäbe (lü) und c der kittenabstand zweier benachbarter, in einen Reaktorkern eingebauter Brennelemente ist.

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3· Brennelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnolme (26) des Rahmens am Umfang aes ßrennstabbündels angeordnet sind.

4. iirennelernent nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Längsholme (2b) des rtahmens jeweils unter einem Kinkel von 120 zueinander verlaufende äußere Stützflächen zur seitlicnen ADStützung des Brennelements aufweisen.

5. brennelement nach einem der Ansprüche 1 uis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnolme (2b) una mit gegenseitigen Axialabständen angeordnete, die Brennstaoe seitlich aostützende und in gegenseitigem Aostand haltende Haltegitter (34) des Rahmens derart relativ zueinander angeordnet sind, daio bei in einen Reaktorkern eingebauten benaenbarten Brennelementen der gegenseitige Abataaa zwiscnen den rialtegittern großer als der Aostand zwiscnen den Längsholmen der benachbarten örenneiemente ist, so daß eine gegenseitige berührung zwischen den Denachoarten ürennelementen zunäcnst üuer die Längsholme stattfindet.

6. Reaktorkern für flüsoiöKeitsgekünlte, mit schnellen Neutronen aroeitende Kernreaktoren _Λ Deötenend aus Brennelementen nach einem der Ansprücne 1 ois -j.

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