DE29520871U1

DE29520871U1 - Brennelement mit einem modularen Aufbau für einen Kernreaktor

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Publication number: DE29520871U1
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Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
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Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1995-09-18
Publication date: 1996-07-25
Anticipated expiration: 2005-09-19
Also published as: TW303470B; WO1996010828A1

Description

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Beschreibung

Brennelement mit einem modularen Aufbau für einen Kernreaktor

Die Erfindung betrifft ein Brennelement für Kernreaktoren mit einem von Abstandhaltern zusammengehaltenen Bündel von Brennstäben, das zwischen je einem Endstück im Kopf und Fuß des Brennelements angeordnet ist.

Bei Druckwasserreaktoren werden die Endstücke von seitlich offenen Rahmen gebildet, die eine Bodenplatte bzw. Deckplatte mit Durchtrittsöffnungen für den Kühlmittelstrom tragen, der entlang der Brennstäbe geführt wird. Die beiden Endstücke eines Brennelementes sind an den Enden von Führungsrohren befestigt, in die von Antrieben, die ebenfalls am Reaktoraufbau angebracht sind, Steuerstäbe eingeführt werden und deren Position dadurch ebenfalls festgelegt sind. An den Führungsrohren sind außerdem gitterförmige Abstandhalter befestigt, die die Brennstäbe zu Bündeln zusammenfassen und ihren seitlichen Abstand festlegen. Zumindest einige dieser Abstandhalter tragen Stützelemente (z.B. Noppen und Federn) um die in den Maschen der Gitter sitzenden Brennstäbe seitlich abzustützen; außer solchen Stützgittern können aber auch Mischgitter verwendet .werden, die lediglich einen Mindestabstand der Brennstäbe festlegen, im übrigen aber Strömungsleitflächen oder andere Mischelemente tragen, um durch Verwirbeln und Mischen des Kühlmittels dessen Kühlwirkung zu erhöhen.

Als Kühlmittel dient Wasser (Leichtwasser), das zusätzlich auch als Moderator benötigt wird, um aus den bei der Kernreaktion freiwerdenden energiereichen Neutronen, die für die Aufrechterhaltung der Kernreaktion notwendige Menge moderierter ("thermischer") Neutronen zu erzeugen. Im Reaktorkern wird bisher das Brennstoff-/Kühlmittel-Verhältnis meist als hinreichend homogen angesehen, da das Kühlmittel auf den Zwischenraum zwischen den Brennstäben der Brennelemente, den schmalen Spalt zwischen den Brennelementen selbst und das In-

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nere der Führungsrohre (sofern es dort nicht durch Steuerstäbe verdrängt ist) verteilt ist.

Für Druckwasser-Brennelemente ist dabei die "Skelett-Bauweise" üblich, bei der die Endstücke, Führungsrohre und Abstandhalter das Tragskelett für die Halterung des Brennstab-Bündels bilden. In der EP-A 0 146 896 ist eine derartige Skelettbauweise beschrieben, bei der ein Teil der Abstandhalter als Teil-Mischgitter ausgebildet ist, da es sich nur über einen Teil des Brennelement-Querschnitts erstreckt, um die Kühlwirkung in besonders heißen Teilen des Brennelements zu erhöhen. Außerdem ist die Möglichkeit beschrieben, das Brennstab-Bündel aus Teilbündeln von Brennstäben verschiedener Dicke zusammenzusetzen, wobei jedes dieser Bündel Teil-Abstandhalter erfordert, deren Gittermaschen, der jeweiligen Größe der Brennstäbe angepaßt sind.

Siedewasser-Brennelemente weichen von Druckwasser-Brennelementen insofern ab, als bei ihnen keine über den Brennelement-Querschnitt verteilte Steuerstäbe verwendet werden, vielmehr die vom Reaktoraufbau getragenen Steuerelemente in die wassergefüllten Spalte zwischen benachbarter Brennelementen eingeführt sind. Auch hier ist daher durch den Reaktoraufbau die Größe der Brennelemente bestimmt.

Außerdem wird bei Siedewasser-Brennelementen das Kühlmittel in einem trichterförmigen Fußstück durch die Bodenplatte hindurch in das Innere eines Brennelement-Kastens geleitet, der das Brennstab-Bündel seitlich umgibt. An den Brennstäben verdampft das Kühlmittel weitgehend und wird als Wasser/Dampf-Gemisch durch die Deckplatte im Kopfstück abgeleitet. Meistens sind dabei Fußstück und Kopfstück durch "Tragstäbe" (d.h. mit ihren Enden an Bodenplatte und Deckplatte tragend befestigte Brennstäbe) miteinander verbunden, wobei diese Tragstäbe auch die Abstandhalter tragen. Bei dieser "integralen Bauweise" sind also Brennstäbe in die Tragstruktur des Brennelements integriert.

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In der üS-A-5,327,471 ist die Skelettbauweise der Druckwasser-Brennelemente auch auf Siedewasser-Brennelemente übertragen, wobei das Brennstabbündel auch "Wasserstäbe" enthält, die hinsichtlich einer gleichmäßigeren Verteilung des Moderators den Führungsrohren von Druckwasser-Brennelementen entsprechen. In den oberen Bereichen des Brennelements wird also durch die Spalte zwischen den Brennelementen und die Wasserstäbe im Inneren des Brennelements genügend flüssiges Wasser als Moderator bereitgestellt. Die Wasserstäbe dienen außerdem • als Rückgrat des die Brennstäbe tragenden Brennelementskeletts, das als Einsatz in den Brennelement-Kasten eingeführt werden kann.

In der US-A-4,499,047 sind auch Siedewasser-Brennelemente in "Köcherbauweise" beschrieben. Brennelement-Kasten, Kopfstück, Fußstück, am Kasten befestigte Abstandhalter und eine innere Stützstruktur, die als kreuzförmiger Wasserkanal ausgebildet ist, bilden dabei einen Köcher, in dem die. Brennstäbe einzeln eingesetzt oder herausgenommen werden.

Je nachdem, wie weit die Brennelemente bereits abgebrannt sind, werden sie jeweils nach einem Betriebszyklus (z.B. oder 18 Monate) teilweise inspiziert (ggf. repariert) und an andere Positionen im Reaktorkern versetzt, teilweise gegen neue Brennelemente mit hoher Reaktivität ausgetauscht. Während beim Ersatz abgebrannter Brennelemente jeweils das Brennstab-Bündel als einheitliche Baugruppe ausgetauscht wird, kann es bei einem defekten Brennelement erforderlich werden, dessen Brennstäbe einzeln zu inspizieren und notfalls einzelne Brennstäbe auszuwechseln. Bei der Skelettbauweise sind die Brennstäbe für die Inspektion seitlich zugänglich; da die Integrität des Skelettes nicht beeinträchtigt wird, solange nur eines der Endstücke demontiert- wird, kann auch ein einzelner Brennstab in Richtung des demontierten Endstücks einfach ausgewechselt werden. Nach einem Betriebs-

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zyklus muß also der Reaktor nur für kurze Zeit stillgelegt werden, um solche einfachen Manipulationen auszuführen.

Bei der Köcherbauweise dagegen müssen die Brennstäbe bereits zu ihrer Inspektion einzeln aus dem Köcher gezogen werden; anschließend können sie je nach ihrem Zustand an andere Positionen innerhalb des Brennelements gesetzt werden. Prinzipiell wäre es auch möglich, einzelne Brennstäbe mit Brennstäben aus anderen Brennelementen auszutauschen, jedoch müssen dann gleichzeitig mehrere Brennelemente geöffnet werden, so daß derartige· umfangreiche Manipulationen längere Betriebspausen des Reaktors erfordern und daher aus praktischen Gründen ausscheiden. Dies trifft auch für die integrale Bauweise zu, bei der der Austausch von Brennstäben eine Zerlegung der Tragstruktur erfordert.

Eine gute Ausnutzung des Brennstoffs und ein wirtschaftlicher Betrieb läßt nicht nur eine räumlich hinreichend homogene Verteilung des Brennstoff/Moderator-Verhältnisses wünschenswert erscheinen, vielmehr wird auch angestrebt, die Reaktivität des Kerns, die sich während des Zyklus allmählich verbraucht, zeitlich hinreichend konstant zu halten. Frische Brennelemente mit unverbrauchter Reaktivität werden daher mit "abbrennbaren Neutronengiften" versehen, d.h. mit Absorbern (z.B. Gadolinium), die durch Kernumwandlung einen Teil der thermischen Neutronen absorbieren, sich aber dabei so verbrauchen, daß ihre Absorption am Ende eines Betriebszyklus nur noch gering ist. Dadurch kann die Abnahme der Reaktivität des Kerns und vor allem die Überschußreaktivität frischen Brennstoffs weitgehend kompensiert werden. Allerdings kann bereits die Beschaffung der abbrennbaren Gifte Schwierigkeiten bereiten und deren Absorption verbraucht sich auch nicht vollständig, vielmehr besitzen die dabei auftretenden Stoffe noch eine Restabsorption, die die Ausbeute an thermischen Neutronen verringert.

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Wird also im Interesse einer höheren Wirtschaftlichkeit die Anreicherung des Brennstoffs, d.h. dessen nutzbarer Energieinhalt (sog. "Abbrand") gesteigert, so müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, um die Überschußreaktivität des frisehen Brennstoffs zu kompensieren.

Um im Reaktorkern eine wünschenswerte mittlere Reaktivität aufrechtzuerhalten, werden nach jedem Betriebszyklus Beladepläne aufgestellt, nach denen wie die Steine eines Mosaiks solche frischen, teilweise vergifteten Brennelemente und Brennelemente; die erst teilweise abgebrannt und der alten Beladung des Kerns entnommen sind, über den Reaktorkern verteilt werden. Die Größe dieser "Mosaiksteine" ist dabei durch die vom Reaktoraufbau vorgegebene Größe der Brennelemente bestimmt, Die zum Versetzen der Brennelemente nötige Betriebspause des Reaktors beeinträchtigt die Wirtschaftlichkeit des Reaktors, so daß möglichst große "Mosaiksteine", d.h. eine Aufteilung der Brennstäbe in möglichst große, jeweils durch ein Brennelement zusammengefaßte Bündel, wünschenswert ist.

Wird andererseits an einem Brennelement ein Brennstabschaden vermutet, so müssen alle Brennstäbe dieses Brennelements inspiziert werden, so daß es nicht sinnvoll ist, eine zu große Zahl von Brennstäben in einem einzelnen Brennelement zu bündeln. Die bisherige Größe der Brennelemente entspricht ungefähr einer Optimierung dieser Forderungen.

Wie bereits erwähnt wurde, kann die Größe der Brennelemente nur durch eine Änderung an den Aufbauten des Kernes (dem Deckel des Reaktor-Druckbehälters, an dem die Antriebe der Steuerelemente sitzen; den Führungen der Steuerelemente; den Gitterplatten und Gerüsten, die die Brennelemente tragen; sowie im Brennelementlager des Reaktors) verändert werden. Solche Änderungen sind äußerst aufwendig - schon allein, weil die Masse der dabei anfallenden ersetzten Bauteile und anderem Abfall schwer endzulagern ist.

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Berechnungen haben gezeigt, daß auch für einzelne Brennelemente mit frischem, stark angereichertem Brennstoff eine mittlere Reaktivität mit wenig oder ohne abbrennbarem Neutronengift erreicht werden kann, wenn frische Brennstäbe mit weitgehend abgebrannten Brennstäben, kombiniert werden. Die Brennstoffverteilung im Kern würde dann ein Mosaik aus lauter kleinen Steinen darstellen, wobei ein kleiner Mosaikstein jeweils einem Brennstab entspricht. Derartige, die einzelnen Brennstäbe erfassende Beladepläne können zwar errechnet werden, ihre Durchführung erfordert aber eine große Anzahl von Manipulationen und unverhältnismäßig lange Betriebspausen, die den Reaktorbetrieb unwirtschaftlich machen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Brennstäbe eines Kernreaktors derart in Brennstab-Bündel bzw. Brennelemente zu zerlegen, daß ohne Änderung am Reaktoraufbau und ohne übermäßig viele Manipulationen an den Brennstäben und lange Betriebspausen eine flexible, den jeweiligen Wünschen angepaßte Verteilung des Brennstoffs über den Querschnitt des Reaktorkerns möglich ist. Die Erfindung schafft daher ein Brennelement, das als einheitliche Baugruppe gehandhabt werden kann, z.B. um es aus dem Reaktorkern herauszuheben und in entsprechende Arbeitsstationen zu transportieren. Das Brennelement ist aber in modularer Weise aus mehreren Teilbündeln 5 zusammengesetzt, wobei jedes Teilbündel in einem Modul zusammengehalten ist und daher ein zusammenhängendes Bauteil bildet. Zur Einstellung der gewünschten mittleren Anreicherung eines bestimmten Brennelements werden also unterschiedlich angereicherte bzw. abgebrannte Teilbündel zum Brennelement zusammengestellt. So können Module mit frischen, hoch angereicherten Teilbündeln mit komplementären Modulen aus teilweisen abgebrannten Brennelementen zu neuen Brennelementen zusammengesetzt werden, deren Anreicherung in engen Grenzen jeweils dem Wert entspricht, der für die Position, die das entsprechende Brennelement im nächsten Zyklus im Kern einnehmen soll, notwendig ist.

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Für diese Aufteilung in Teilbündel sind insbesondere im Hinblick auf einen Druckwasserreaktor die Aufteilung in ringförmige Bündel nach dem "Herdplattenprinzip", die Vierteilung des quadratischen Brennelementquerschnitts in quadratische Teilbündel und die Aufteilung in ein zentrales Bündel und einen (oder mehrere) Ringe, die jeweils aus winkelförmigen Modulen zusammengesetzt sind, sinnvoll.

Die Erfindung sieht daher in einer ersten Ausführungsform ein Brennelement vor, das je ein Endstück im Fuß und im Kopf des Brennelements sowie ein dazwischen angeordnetes Bündel aus Stäben besitzt, die teilweise z.B. als Steuerstab-Führungsrohre oder Wasserrohre ausgebildet sein können, überwiegend aber als Brennstäbe ausgebildet sind. Zwischen Kopf und Fuß sind Abstandhalter an einer Tragstruktur des Brennelements {z.B. den Steuerstab-Führungsrohren oder Wasserrohren) in vertikalem Abstand voneinander befestigt und halten die Stäbe in Positionen, die in der jeweiligen Abstandhalter-Ebene praktisch gleichmäßig über den Querschnitt des Brennelements verteilt sind. Gemäß der Erfindung bilden einige Stäbe des Bündels ein um die Brennelement-Achse herum angeordnetes zentrales Teilbündel, das auf allen Seiten von den restlichen Stäben des Bündels umgeben ist. Die Stäbe des Bündels sitzen in jeder Abstandhalter-Ebene in den Maschen eines zentralen Teil-Abstandhalters, der von den restlichen Teilen des entsprechenden Abstandhalters unabhängig ist. Dieses zentrale Teilbündel, der zentrale Teil-Abstandhalter und eine entsprechende Tragstruktur zu dessen Halterung ("Modul-Tragstruktur") bilden ein zentrales Modul, das als ein zusammenhängendes Bauteil aus dem Brennelement entfernt werden kann. Außer diesem zentralen Modul enthält das Brennelement also noch andere Teile, z.B. die anderen Brennstäben und deren Teil-Abstandhalter mit den entsprechenden Tragelementen, die Endstücke im Kopf und Fuß des Brennelements oder zumindest entsprechende Teil-Endstücke, sowie ggf. einen Brennelementkasten. Das zentrale Modul ist mit diesen restlichen Teilen des Brennelements so zusammengesetzt, daß alle Teile des Brenn-

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elements gemeinsam als zusammenhängende Baugruppe im Kern des Kernreaktors einsetzbar und entfernbar sind. Dabei kann dieses zentrale Modul in das Brennelement mindestens in vier unterschiedlichen Positionen bezüglich der restlichen Teile des Brennelements eingesetzt werden.

Soweit die Erfindung einen Reaktor mit Steuerstäben betrifft, die in Steuerstabs-Führungsrohre von Brennelementen eingeführt werden, sieht die Erfindung auch ein Brennelement vor mit jeweils einem Endstück im Kopf und Fuß des Brennelements und einem dazwischen angeordneten Bündel aus Brennstäben gleichen Durchmessers und Führungsrohren, sowie mit mehreren zwischen Kopf und Fuß mit vertikalem Abstand voneinander an den Führungsrohren gehaltenen Abstandhaltern, die die Brennstäbe und Führungsrohre in praktisch gleichmäßig über den Querschnitt des Brennelements verteilten Positionen halten. Die Brennstäbe und Führungsrohre des Bündels sind dabei in Teilbündel aufgeteilt und die Abstandhalter bestehen aus Teil-Abstandhaltern, die den Brennstäben der Teilbündel ent-0 sprechen. Jeweils ein Teilbündel und zumindest seine Teil-Abstandhalter (vorteilhaft auch entsprechende Teil-Endstücke im Kopf und Fuß) bilden ein Modul, das als ein zusammenhängendes Bauteil aus dem Brennelement entfernt werden kann. Alle Module des Brennelements sind derart zusammengesetzt, daß al-Ie Teile des Brennelement gemeinsam als eine zusammenhängende Baugruppe im Kern des Reaktors einsetzbar und herausnehmbar sind, wobei die Module des Brennelementes mindestens in vier unterschiedlichen Positionen zueinander zusammensetzbar sind, ohne die Außenabmessungen oder die Führerstabspositionen des Brennelementes zu verändern.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung bleibt das Brennelement als eine einheitliche Baugruppe erhalten, die innerhalb des Kerns durch die äußeren Abmessungen der bisherigen Brennelemente vorgegeben ist und als einheitliche Baugruppe eingesetzt oder entfernt wird. Durch einfache Manipulationen kann das Brennelement aber in einzelne Teilbündel {"Module") aufgelöst werden, wobei eine gewünschte mittlere Anreicherung

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nach dem Baukasten-System aus unterschiedlich angereicherten bzw. abgebrannten Teilbündeln zusammengestellt wird. Insbesondere können frische, hochangereicherte Teilbündel mit teilweisen abgebrannten, in komplementären Teilen des Brennelements angeordneten Brennstäben zusammengesetzt werden, um in verhältnismäßig engen Grenzen die Anreicherung einzustellen, die im nächsten Zyklus auf der für das betreffende Brennelement festgelegten Position im Kern notwendig ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Anhand von elf Figuren wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

FIG 1 FIG 2

0 FIG 3

FIG 4

die Aufteilung des Brennelement-Querschnitts in zwei Module,

einen schematischen Längsschnitt durch das Brennelement der FIG 1,

eine Aufteilung des Brennstab-BündeIs in drei konzentrische Module,

einen schematischen Längsschnitt durch das Brennelement nach FIG 3,

eine Aufteilung des quadratischen Stabsbündels in vier quadratische Module,

einen schematischen Längsschnitt durch das Brennelement nach FIG 5,

eine Bodenplatte im Fuß des Brennelements nach FIG 6, eine andere Bodenplatte im Fuß eines Brennelements nach FIG 6,

die Aufteilung eines Brennelements in ein zentrales Modul und vier winkelförmige Module, die Endstücke mehrerer Brennelemente nach FIG 5, die im Reaktorkern nebeneinander sitzen, und FIG 11 die Abstandhalter von Brennelementen, die ähnlich FIG 9 ausgebildet sind und im Reaktorkern nebeneinander sitzen.

FIG 5 FIG 6

FIG 7 FIG 8 FIG 9 FIG 10

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Der in FIG 1 gezeigte Querschnitt durch das Brennelement in der Ebene eines Abstandhalters zeigt, daß die Stege 1 des Abstandhalters quadratische Maschen 2 bilden, die jeweils einen (hier weggelassenen) Brennstab oder ein Führungsrohr 3 zur Aufnahme eines Steuerstabes enthalten. Die Brennstäbe haben alle den gleichen Durchmesser und sind gegeneinander austauschbar, während die,Führungsrohre etwas dicker sind und praktisch an den Stegen des Abstandhalters anliegen. Dieses Abstandhalter-Gitter ist in zwei Teile aufgeteilt, nämlich einen zentralen Teil 4 mit einem entsprechenden Teil-Abstandhalter, der an den ersten Führungsrohren 3¹ befestigt ist, und einen äußeren Teil-Abstandhalter 5, der an den Führungsrohren 3¹¹ befestigt ist.

FIG 2 zeigt, daß die zentralen Teil-Abstandhalter 6 über entsprechende, in ihren Maschen angeschweißte Muffen 7 an den Führungsrohren 3' gehalten sind und zusammen mit einem zentralen Modul-Endstück 9 im Brennelement-Fuß F und einem entsprechenden zentralen Modul-Endstück 10 im Kopf H des Brennelements eine Tragstruktur für das zentrale Modul I bilden, in dem die (nicht dargestellten) Brennstäbe des zentralen Teilbündels sitzen. Das Modul-Endstück 10 im Kopf H ist dabei über einen seitlich vorstehenden Flansch 11 auf dem Rest 12 des Brennelement-Kopfes H abgestützt. Dieses zentrale Modul hängt daher nach unten im Zentrum des Brennelements, so daß sich bei einer Ausdehnung seiner Führungsrohre das andere Modul-Endstück 9 im Fuße des Brennelements gegenüber dem entsprechenden Rest 13 des Brennelement-Fußes F verschieben 0 kann.

Die das zentrale Modul umgebenden Stäbe (nicht dargestellt) bilden in diesem Fall, in dem die Stäbe des Brennelements nur in zwei Teilbündel zerlegt sind, einen weiteren Modul II mit jeweils einen Teil-Abstandhalter 8 in jeder Abstandhalter-Ebene, wobei die Führungsrohre 3'' diese Teil-Abstandhalter

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tragen und an den entsprechenden' Rest-Endstücken 12 und 13 im Kopf und Fuß des Brennelementes tragen.

Diese Konstruktion ermöglicht es, z.B. ein zentrales Modul, dessen Energieinhalt noch für einen weiteren Betriebszyklus im Reaktorkern ausreicht, mit einem komplementären Modul, daß mit frischen, hochaktiven Brennstäben versehen ist, zu kombinieren oder die Module,unterschiedlicher Brennelemente untereinander auszutauschen. Dabei ist auch die Orientierung des zentralen Moduls in Bezug auf die Lage des komplementären Moduls frei vorgebbar. Während in FIG 1 den Ecken A, B, C, D des Brennelements bzw. des äußeren Moduls jeweils die Ecken a, b, c, d des zentralen Moduls gegenüberstehen, können auch Anordnungen gewählt werden, bei denen z.B. die äußere Ecke A jeweils der Ecke b, c oder d gegenübersteht. Dadurch ist es z.B. auch möglich, bei einem Brennelement, deren Führungsrohre 3¹, 3'' sich z.B. in Richtung auf die Ecke A verbogen haben, nunmehr den inneren Modul um 180° zu drehen, so daß nun unterschiedlich verbogene Führungsrohre über die aneinanderliegende Abstandshalter Kräfte aufeinander ausüben, die dieser Verbiegung entgegenwirken. Dies ist. vor allem vorteilhaft bei Druckwasser-Kernelementen, die nicht durch einen seitlichen Kasten verstärkt sind.

Das Endstück F im Fuß des Brennelements besteht bei dieser Konstruktion aus einem Rahmen, der nach unten offen ist und durch den in Richtung der dargestellten Pfeile das Kühlmittel zu einer Bodenplatte fließt, die das Brennelementbündel nach unten abdeckt und aus dem unteren Modul-Endstück 9 und einer entsprechenden Rest-Bodenplatte 9' besteht. Durch (nicht dargestellte) Durchtrittsöffnungen durchdringt das Kühlmittel in das Brennelement ein, daß es durch entsprechende {nicht dargestellte) Durchtrittsoffnungen in einer Deckplatte wieder austritt. Diese Deckplatte besteht ihrerseits aus dem oberen Modul-Endstück 10 und der Rest-Deckplatte 10', die in einem anschließenden, oben offenen Rahmen gehalten ist. Diese Konstruktion der Endstücke im Fuß F und Kopf H des Brennelements

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entspricht (ausgenommen der Aufteilung der Bodenplatte und Deckplatte) dem üblichen Aufbau von Druckwasser-Brennelementen. Entsprechend können auch die unteren und oberen Stabhalteplatten im Fuß und Kopf von üblichen Siedewasser-Brennelementen aufgeteilt werden, um daß Brennelement als ganze Baugruppe zum Auswechseln der Brennstäbe und/oder Versetzen der Brennelemente aus dem Kern zu entfernen, aber jeweils die Teilbündel der Stäbe als einzelne Bauteile handhaben zu können, ohne die Brennstäbe alle einzeln aus den Brennelement-Skelett ziehen zu müssen.

Wie die FIG 3 zeigt, können die das zentrale Modul umgebenden Stäbe auch auf mehrere weitere Module aufgeteilt werden, die konzentrisch zueinander und zum zentralen Modul angeordnet sind; gemäß FIG 9 können aber die weiteren Stäbe auch auf mehrere Modulen aufgeteilt werden, die nebeneinander angeordnet sind, um einen zum zentralen Modul konzentrischen Ring zu bilden. Daneben ist es auch möglich, im Kopf und/oder Fuß des Brennelements jeweils ein gemeinsames Endstück für alle Modu-Ie des Brennelements vorzusehen, so daß die Aufteilung des Stabbündels auf die einzelnen Module im wesentlichen nur durch die entsprechende Aufteilung der Abstandhalter in Teil-Abstandhalter mit entsprechenden Tragstrukturen erfolgt; die Modulen sind dann einzeln aus den Brennelement entfernbar, nachdem z.B. das gemeinsame Endstück im Fuß des Brennelements abmontiert ist.

Entsprechend FIG 1 sind auch bei FIG 3 die Brennstäbe zur Vereinfachung der Darstellung aus dem Abstandhaltergitter entfernt, so daß nur die Stege des Abstandhalters und deren Halterung an den Führungsrohren des Brennelements dargestellt ist.

Das Brennelement enthält demnach je ein Endstück im Fuß und Kopf des Brennelements sowie ein dazwischen angeordnetes Bündel aus Brennstäben gleichen Durchmessers und den Führungsrohren 23', 23''. Diese Brennstäbe und Führungsrohre sind also im vertikalen Abstand voneinander in mehreren Abstandhai-

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ter-Ebenen mit vertikalen Abstand voneinander zwischen Kopf und Fuß angeordnet und halten die Brennstäbe und Führungsrohre an praktisch gleichmäßig über den Querschnitt verteilten Positionen.
5

Dabei sind die Abstandhalter des Brennelements jeweils in einen zentralen, zu einem ersten Teilbündel gehörenden Teil-Abstandhalter 20, einen zweiten Teil-Abstandhalter 21 und einen weiteren Teil-Abstandhalter 22 aufgeteilt, um die Brennstäbe und Führungsrohre des Bündels in entsprechenden Teilbündeln zusammenzufassen. Das erste Teilbündel enthält dabei auch die zugehörigen Führungsrohre 23, an denen der zentrale Teil-Abstandhalter 20 befestigt ist, während der Teil-Abstandhalter 21 von den Führungsrohren 24 gehalten wird. Für den Teil-Abstandhalter 22, der in diesem Fall die beiden äußersten Spalten und Reihen der Brennstäbe umfaßt, stehen keine Führungsrohre zur Verfügung, vielmehr ist er z.B. an bestimmten Brennstäben 25, die (wie bei Siedewasser-Brennelementen üblich) als Tragstäbe ausgebildet sind.

Die drei Teilbündel bilden zumindest mit ihren Teil-Abstandhaltern also jeweils ein Modul, daß als ein zusammenhängendes Bauteil aus dem Brennelement entfernt werden kann. Diese einzelnen Module können somit gegen entsprechende Module anderer, baugleicher Brennelemente ausgetauscht werden, wobei die Modulen unter Beibehaltung ihrer Außenabmessung und den durch die Positionen der Steuerstäbe vorgegebenen Führungsrohr-Positionen in mehreren unterschiedlichen Positionen zueinander zusammengesetzt werden können.

Dabei sind die Module des Brennelementes derart zusammengesetzt, daß alle Teile des Brennelements gemeinsam als zusammenhängende Baugruppe im Kern des Kernreaktors einsetzbar und herausnehmbar sind. Wie FIG 4 zeigt, gehört dabei zum zentralen ersten Modul I auch ein Modul-Fußstück 29 und ein Modul-Kopfstück 30, die an den Führungsrohren 23 des zentralen ersten Moduls befestigt sind. Der Fuß F des Brennens ist hier-

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bei in den Rahmen 33 mit der Teil-Bodenplatte 29' einerseits, die Teil-Bodenplatte 29 andererseits, sowie ein Rahmenteil 26 zerlegt, wobei diese drei Teile jeweils ein dem entsprechenden Modul zugeordnetes Teil-Fußstück bilden. Eine entsprechende Zerlegung ist auch für den Rahmen 32, die Teil-Deckplatten 30, 30' und einen entsprechenden Rahmen 27 im Kopf H des Brennelements vorgesehen.

Wie bereits bei FIG 2 erläutert, ist dabei das zentrale erste Modul mit seinem Kopf-Endstück 30 auf dem entsprechenden Kopf-Endstück 30', "32 des zweiten Moduls II' abgestützt, so daß das Modul-Fußstück 29 dieses zentralen Moduls bei einer axialen Ausdehnung des Bündels axial verschiebbar ist gegenüber dem Modul-Endstück 33, 29' des zweiten Moduls.

Somit kann das ganze Brennelement oder auch nur deren zentrales Modul nach oben aus dem Verband herausgehoben werden, in dem die Brennelemente im Kern dicht nebeneinander angeordnet sind. Werden die Ve rsehraubungen oder Befestigungen 31, mit dem die Führungsrohre 24 an der Teil-Bodenplatte 29" oder der Teil-Kopfteile 30' angeschraubt sind, gelöst, so kann z.B. der Fußteil 33 abmontiert werden, wobei nun auch das äußere Modul mit den Abstandhaltern 22 zugänglich wird und ausgewechselt werden kann. Das Rahmenteil 2 6 kann, um den äußeren Modul mit seinen Abstandhaltern 22 im Brennelement zu fixieren, am Fußteil 33 befestigt sein, es kann aber auch von den Tragstäben 25 getragen werden und in ein entsprechendes Gegenprofil des Rahmens 33 eingreifen.

Dabei können also die am Rand liegenden Stäbe des Bündels ein einziges, ringförmiges Modul III bilden. Ein derartiger konzentrischer Ring kann aber auch von mehreren, nebeneinanderliegenden Modulen gebildet sein.

5 Gemäß den FIG 2 und 4 lastet das Gewicht des zentralen Moduls über die zum zweiten Modul gehörende Teil-Deckplatte 10' bzw. 30' am Rahmen 12 bzw. 32, wenn das Brennelement angehoben

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wird und über die Führungsrohre 3' bzw. 24 auf der entsprechenden Teil-Bodenplatte 9' bzw. 29' des Rahmens 13 bzw. 33' auf dem Rahmen 13 bzw. 33, wenn das Brennelement mit seinem Fuß auf eine entsprechenden Tragstruktur im Kern abgestellt wird. Führungsrohre von Druckwasser-Brennelementen enthalten im allgemeinen Dämpfungsglieder, um axiale Stöße abzufedern. Diese Dämpfungsglieder sind für die Führungsrohre 3' bzw. 23 des zentralen Moduls nicht erforderlich oder können schwach ausgeführt werden, während die Führungsrohre des zweiten Moduls entsprechend stärker gedämpft werden, um mechanische Belastungen der Führungsrohre 3¹' bzw. 24 geringzuhalten.

Bei der Aufteilung eines Abstandhalters in Teil-Abstandhalter nach FIG 5 ist eine Baugleichheit der einzelnen Modulen Ia, Ib, Ic, Id angestrebt. Bei dieser Bauweise kann jeweils ein Quadrant einzeln gegen einen neuen Modul oder einen entsprechenden Quadranten eines anderen Brennelements ausgewechselt werden, wobei die inneren Ecken a, b, c und d des Brennelements in dieser Reihenfolge aneinanderstoßen können, also die innere Ecke a des Moduls Ia immer diametral entgegengesetzt zur äußeren Ecke A des ganzen Brennelements angeordnet ist. Es kann aber auch eine andere Orientierung, der Brennelemente erfolgen, z.B. in dem die Module Ia und Ib miteinander vertauscht werden, so daß die innere Ecke b des Moduls Ib diametral der äußeren Ecke A des Brennelements gegenüberliegt, ohne daß die Module Ic und Id versetzt werden. Entsprechende Vertauschungen können aber auch zwischen anderen Modulen vorgenommen werden.

Während die Abstandhalter einerseits in der aktiven Zone des Brennelements liegen und somit einer besonderen Strahlung ausgesetzt sind, andererseits die Abmessungen der Stege begrenzt sind, um den Strömungswiderstand im Brennelement gering zu halten, sind die Endstücke im Kopf und Fuß des Brennelement einer weniger starken Belastung durch Strahlung, Korrosion und Wärmeströme ausgesetzt und können außerdem wesentlich stabiler ausgeführt werden. Außerdem können diese

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Endstücke z.B. aus Stahl gefertigt sein, während die Abstandhalter im Interesse einer niedrigen Neutronenabsorption vorzugsweise aus Zircaloy ausgeführt sind. Sind die Brennstäbe abgebrannt, so sind in der Regel auch die Abstandhalter am Ende ihrer Lebensdauer angelangt und müßten zusammen mit den Brennstäben ausgewechselt und endgelagert werden. Für die Endstücke des Brennelements jedoch ist die Lebenszeit nicht durch solche Faktoren beschränkt, sie können daher mehrfach verwendbar sein.

In diesen Fällen ist es daher vorteilhaft, wenn das Brennelement so aufgebaut ist, daß die Endstücke keine Teile der Module enthalten, also die Module nach Demontage des Kopf- und Fußteils als eigene Bauteile versetzt oder ersetzt werden können.

In FIG 6 ist angedeutet, daß in jedem Modul zu einem Teilbündel zusammengefaßten Brennstäbe durch die Teilabstandhalter 50, 51 zu den einzelnen Modulen zusammengefaßt sind, während die Führungsrohre 53, 54 dieser Module über die entsprechenden Befestigungselemente 56 jeweils an den mehrfach-verwendbaren Endstücken 57, 58 im Kopf und Fuß des Brennelementes lösbar befestigt sind.

Dabei zeigt FIG 7 die Normalausführung der Bodenplatte 58 eines derartigen Endstücks im Brennelement-Fuß, wobei außer den Befestigungselementen 56, die jeweils an der Position eines Führungsrohres sitzen, noch entsprechende Durchtrittsöffnungen 59 für den Kühlmittelstrom erkennbar sind. Mit derartigen Endstücken im Kopf und Fuß des Brennelements können die Module Ia...Id in der in FIG 5 gezeigten Weise angeordnet werden, wobei stets die inneren Ecken a, b, c, d jedes Moduls innere Ecken bleiben. Dies ist erforderlich, sofern das Brennelement mit den Endstücken nach FIG 7 an Positionen im Kern eingesetzt werden, an denen der Kernaufbau auch entsprechende Steuerstäbe vorsieht, die in die Führungsrohre des Brennelements eingeführt werden sollen.

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Ein Teil der Brennelemente im Reaktorkern sitzen aber an Positionen, an denen die Kernaufbauten keine derartigen Steuerstäbe vorsehen. An solchen Positionen können daher Endstücke entsprechend FIG 8 vorgesehen werden, d.h. die Module Ia...Id der FIG 5 können nunmehr derart zwischen den Endstücken der FIG 8 angeordnet werden, daß nunmehr die Ecken a, b, c, d nicht mehr als innere Ecke diametral zu den äußeren Ecken A, B, C und D des Brennelements liegen, sondern direkt an diesen Ecken. Für die Ecke a des Moduls Ia ergibt sich dann also eine Lage, bei der die Ecke a an der äußeren Ecke-A (FIG 8) oder einer anderen äußeren Ecke B, C und D zu liegen kommt.

Gemäß der Erfindung kann aber das Bündel auch entsprechend FIG 9 auf ein zentrales Modul I¹ sowie vier winkelförmige Module Ha...Hd verteilt werden. Dabei sind nicht nur die winkelförmigen Module Ha...Hd einzeln gegen neue Module oder untereinander austauschbar, vielmehr kann auch das Modul I¹ in vier unterschiedlichen Positionen zu der Lage der anderen Module Ha...Hd eingesetzt werden.

Im Reaktor sitzen die Brennelemente in einem Verband eng nebeneinander in der Gerüststruktur des Reaktorkerns. Sind dabei die Köpfe und Füße der Brennelemente alle gleich ausgebildet und entsprechend FIG 7 mit Halterungen für die Tragstruktur (Führungsrohre) der Brennelement-Skelette versehen, so sind die Brennelemente beliebig gegeneinander vertauschbar. In FIG 10 ist dagegen angenommen, daß das Brennelement 70, dessen Endstücke der FIG 8 entsprechen, an einem Ort sitzt, "an dem keine Steuerstäbe in die Führungsrohre eingefahren werden, während die Brennelemente 71 und 72, die entsprechend den FIG 5 und 6 aufgebaut sind, an ihrer Position Steuerstäbe in den Führungsrohren 53,54 aufnehmen müssen.

Dabei wird aus FIG 10 ersichtlich, daß jetzt das Modul 71a mit dem Teilbündel, des im an den Führungsrohren 54 befestigten Teilabstandhalter sitzt, unter Drehung von 180° mit dem

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Teilbündel 70a des Brennelements 70 vertauschbar ist. Am äußeren Rand des Brennelements 71 liegende Brennstäbe kommen nach der Vertauschung an Positionen von Brennstäben, die im Inneren des Brennelements 70 liegen. Dabei kehrt sich ihre Orientierung im Reaktorkern, die durch die Pfeile 75 gegeben ist, um {Pfeile 76). Es besteht aber auch die Möglichkeit, äußere Brennstäbe des Elements 71 mit inneren Brennstäben des Elements 70 zu vertauschen (Vertauschung der Module und Teilbündel 71b und 70b), ohne die Orientierung zu ändern (Pfeile 77 und 78). Eine ähnliche Vertauschung von äußeren Brennstäben und inneren Brennstäben ergibt auch die Vertauschung des· Teilbündels (Moduls) 71a mit dem Teilbündel (Modul) 73b im Brennelement 72, wohin aber die Orientierung um 90° geändert wird (Pfeile 75 und 79).

Nach FIG 11 sind die Abstandhalter längs des Randes des Brennelements in nebeneinander liegende, identisch aufgebaute Teil-Abstandhalter VI, VII, VIII, IX zerlegt. Auch hier können, wie in den FIG 5 und 9, die entsprechenden Module zumindest zyklisch gegeneinander vertauscht werden. Außerdem sind sie in diesem Beispiel um ein inneres Modul mit dem zentralen Teil-Abstandhalter V ringförmig angeordnet. Ferner zeigt diese FIG 11 die Teil-Abstandhalter VI¹, VII¹, VIII¹, IX¹ benachbarter Brennelemente. Die Endstücke im Kopf und Fuß der Brennelemente können für alle Brennelemente gleich sein, können aber auch entsprechend FIG 10 ausgebildet sein.

Im letzten Fall entsteht ebenfalls im Reaktorkern ein Verband aus mehreren Brennelementen, die so aufgebaut sind, daß jeweils ein erstes Brennelement (80) Module mit Teil-Abstandhaltern (z.B. VI, VII, VIII, IX) aufweist, die am Umfang des Brennelements liegende Seiten haben. Die Endstücke dieses ersten Brennelements 80 und eines zweiten Brennelements (81,82) sind so ausgebildet, daß diese Module des ersten Brennelements mit Modulen (VI¹, VII¹, VIII', IX¹) des zweiten Brennelements ausgewechselt werden können und dabei die Seiten der Module, die im ersten Brennelement am Umfang angeordnet wa-

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ren, nach dem Auswechseln im Inneren des zweiten Brennelements zu liegen kommen.

Diese Beispiele zeigen, daß eine hohe Flexibilität erreicht wird, um aus Teilbündeln aller Brennelemente und gegebenenfalls Teilbündeln mit frischen Brennstäben neue Brennelemente zusammenzusetzen, die eine gewünschte mittlere Reaktivität besitzen. Auf dem Einsatz abbrennbarer Neutronengifte kann dabei weitgehend verzichtet werden. Vielmehr ist dabei auch die Anzahl der nötigen Manipulationen an Brennelementen im Hinblick auf die hierfür nötigen Betriebspausen des Reaktors optimiert.

Claims

GR 94 G 3591 DE .'···"· .··.·"· .**. .** Schutzansprüche

1. Brennelement mit einem zwischen je einem Endstück (10,10', 12;9,9",13) im Fuß (F) und Kopf (H) des Brennelements angeordneten Bündel aus Stäben, die zumindest überwiegend als Brennstäbe ausgebildet sind, und Abstandhaltern (6), die zwischen Kopf und Fuß an einer Tragstruktur (3',3'') in vertikalem Abstand voneinander befestigt sind und die Stäbe in der jeweiligen Abstandhalter-Ebene in praktisch gleichmäßig über den Querschnitt verteilten Positionen halten, dadurch gekennzeichnet, daß a) einige Stäbe des Bündels ein um die Brennelement-Achse angeordnetes zentrales Teilbündel bilden, das auf allen Seiten von den restlichen Stäben des Bündels umgeben ist, b) die Stäbe des Bündels in jeder Abstandhalter-Ebene in den Maschen (2) eines zentralen Teil-Abstandhalters (4) sitzen, der von den restlichen Teilen (II) des entsprechenden Abstandhalters unabhängig ist,

c) der zentrale Teil-Abstandhalter (4), das zentrale Teilbündel und eine Modul-Tragstruktur (3') zu dessen Halterung ein zentrales Modul (I) bilden, das als ein zusammenhängendes Bauteil aus dem Brennelement entfernt werden kann ;

d) das zentrale Modul (I) und die restlichen Teile (II) des Brennelements so zusammengesetzt sind, daß alle Teile des Brennelements gemeinsam als zusammenhängende Baugruppe im Kern des Reaktors einsetzbar und herausnehmbar sind, und

e) das zentrale Modul (I) mindestens in vier unterschiedlichen Positionen zu den restlichen Teilen des Brennelements in das Brennelement eingesetzt werden kann.

2. Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kopf (H) und Fuß (F) des Brennelements jeweils ein zentrales Modul-Endstück (9,10) enthalten und die Modul-Tragstruktur (3¹) an den Modul-Endstücken befestigt ist.

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3. Brennelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß an einem Ende des Brennelements, bevorzugt im Kopf (H) des Brennelements, das entsprechende Modul-Endstück (10) des zentralen Moduls (I) sich am Ende des restlichen Brennelements abstützt und daß das andere Modul-Endstück (9) des zentralen Moduls am anderen Ende des Brennelements (F) bei einer axialen Ausdehnung des zentralen Moduls axial verschiebbar ist.

4. Brennelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das zentrale Modul (I) umgebenden Stäbe mindestens einen weiteren Modul (II) mit einem Teilbündel, jeweils einem Teil-Abstandhalter (8) in den Abstandhalter-Ebenen und einer Modul-Tragstruktur (3") bilden, der als ein zusammenhängendes Bauteil angehoben werden kann.

5. Brennelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die das zentrale Modul (I¹) umgebenen Stäbe auf mehrere Module (Ha,lib,lic,lld) aufgeteilt ist, die ringförmig nebeneinander angeordnet sind.

6. Brennelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die das zentrale Modul (I) umgebenen Stäbe auf mehrere ringförmige, konzentrisch zueinander und zum zentralen Modul angeordnete Module (II¹, III) aufgeteilt sind.

7. Brennelement nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß im Kopf und/oder Fuß ein gemeinsames Endstück (57,58) für alle Module des Brennelements vorgesehen ist und die Modulen nach Entfernen des gemeinsamen Endstücks aus dem Brennelement entfernbar sind.

8. Brennelement mit einem zwischen je einem Endstück im Fuß (F) und im Kopf (H) des Brennelements angeordneten Bündel aus Brennstäben gleichen Durchmessers und Führungsrohren, und mit

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mehreren in vertikalem Abstand voneinander gehaltenen Abstandhaltern, die die Brennstäbe und Führungsrohre in praktisch gleichmäßig über den .Querschnitt verteilten Positionen halten, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Brennstäbe und Führungsrohre (53,54) des Bündels in Teilbündel aufgeteilt sind,

b) die Abstandhalter aus Teil-Abstandhaltern (50,51) bestehen, die jeweils den Brennstäben eines Teilbündels entsprechen,

c) jeweils ein Teilbündel und zumindest seine Teil-Abstand-• halter (50,51) ein Modul (Ia...Id) bilden, das als ein zusammenhängendes Bauteil aus dem Brennelement entfernt werden kann,

d) alle Module (Ia..,If) des Brennelements derart zusammengesetzt sind, daß alle Teile des Brennelements gemeinsam als zusammenhängende Baugruppe im Kern des Reaktors einsetzbar und aus dem Kern herausnehmbar sind, und

e) die Module des Brennelementes mindestens in vier unterschiedliche Positionen zueinander zu einem neuen Brennelement der gleichen Außenabmessungen mit Führungsstäben, die den Positionen von Steuerstäben im Reaktor entsprechen, zusammensetzbar sind.

9. Brennelement nach Anspruch 8, dadurch g e -

kennzeichnet, daß die Endstücke im Kopf (H) und Fuß (F) aus Modul-Endstücken derart zusammengesetzt sind, daß die Führungsrohre (3',3¹M jedes Moduls an einem eigenen Modul-Endstück (9,13) im Fuß und einem eigenen Modul-Endstück (10,12) im Kopf befestigt sind.

10. Brennelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß am einen Ende des Brennelements., bevorzugt im Kopf, das entsprechende Modul-Endstück

(10) eines erstene Moduls (I) auf einem entsprechenden Modul-Endstück (12) eines zweiten Moduls (II) abgestützt ist, und daß am anderen Ende des Brennelement das entsprechende Modul-, Endstück (9) des ersten Moduls bei einer axialen Ausdehnung

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des Bündels axial gegenüber dem entsprechenden Modul-Endstück (13) des zweiten Moduls verschiebbar ist.

11. Brennelement nach Anspruch 10, dadurch g e kennzeichnet, daß das zweite Modul (II) das erste Modul (I) ringförmig umgibt.

12. Brennelement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens ein weiteres Modul (III) vorgesehen ist, dessen Teilbündel nur aus Brennstäben besteht, und daß dieses Modul (III) Teile (25) umfaßt, die die Teil-Abstandhalter (22) dieses weiteren Moduls tragen und mit denen das Teilbündel des weiteren Moduls zwischen den beiden Modul-Endstücken (29',3O¹) des zweiten Moduls (II¹) gehalten wird.

13. Brennelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Teilbündel des weiteren Moduls {III) aus Brennstäben am Rand des Brennelements gebildet wird.

14. Brennelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß im Kopf und/oder Fuß ein gemeinsames Endstück für alle Modulen des Brennelements vorgesehen ist und die Module nach Entfernen des gemeinsamen Endstücks einzeln entfernbar sind.

15. Brennelement nach Anspruch 9 oder 14, dadurch gekennzeichnet , daß längs des Randes des Brennelements mehrere Module (Ia, Ib, Ic, Id bzw. VI, VII, VIII, IX) nebeneinander angeordnet sind und daß diese Module zumindest zyklisch miteinander vertauschbar sind.

16. Brennelement nach Anspruch 15, dadurch g e kennzeichnet, daß im Zentrum des Brennelements ein erstes Modul vorgesehen ist, das in der Ebene eines

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Abstandhalters an allen zwischen den Endstücken liegenden Seiten von mindestens einem weiteren Modul umgeben ist.

17. Verband mehrerer Brennelemente nach einem der Ansprüche bis 16 im Kern eines Kernreaktors, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulen eines Brennelements mit den entsprechenden Modulen anderer Brennelemente vertauschbar sind.

,18. Verband mehrerer Brennelemente nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß Module (VI, VII, VIII, IX) eines ersten Brennelements (80) jeweils einen Teil-Abstandhalter mit mindestens einer am Umfang des ersten Brennelements liegenden Seite haben, und daß die Endstücke des ersten Brennelementes (80) und eines zweiten Brennelementes (81, 82) so ausgebildet sind, daß diese Module (VI, VII, VIII, IX) des ersten Brennelementes derart gegen Module (VI, VII, VIII, IX) des zweiten Brennelements ausgewechselt werden können, daß die vor dem Entfernen am Rand des ersten Brennelements liegende Seite eines Teil-Abstandhalters nach dem Einsetzen in das zweite Brennelement im Inneren des zweiten Brennelements zu liegen kommt.