WO1993002456A1

WO1993002456A1 - Nuclear reactor fuel element with hexagonal lattice-shaped spacer

Info

Publication number: WO1993002456A1
Application number: PCT/DE1992/000548
Authority: WO
Inventors: Peter Rau
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 1991-07-17
Filing date: 1992-07-02
Publication date: 1993-02-04
Also published as: CU22382A3; DE4123726A1

Abstract

In order to obtain both a good heat dissipation in a triangular fuel rod net and a bracket for the fuel rods easy to be used, a nuclear reactor fuel element has a lattice-shaped spacer with an internal mesh of which the mesh outline is formed by the outer contour of two isosceles trapezes, whose longer base sides coincide with a straight line (9) one over its entire length and the other by overlapping; the two shorter base sides (20, 21; 30, 31) of these two trapezes are at the same distance from the straight line (9), and at least one shorter base side has a different length from the four isosceles sides (22, 25) of the two trapezes.

Description

Kernreaktorbrennelement mit sechseckigem gitterf örmigen AbstandhalterNuclear reactor fuel element with hexagonal grid-shaped spacer

Die Er findung betrifft ein Kernreaktorbrennelement entspre¬ chend dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1. E ine 5 Winkelhalbierende Diagonale des re gelmäßigen Außensteg-The invention relates to a nuclear reactor fuel element according to the preamble of claim 1. A 5 bisecting diagonal of the regular outer web

Sechsecks nach c ) dieses Gattungsbegrif fs ist ei ne Diagona¬ le , die den Winkel zwischen zwei aneinanderstoßenden Se iten dieses Außensteg-Sechsecks halbiert.Hexagons according to c) this generic term fs is a diagonal that halves the angle between two abutting sides of this outer web hexagon.

10 Ein derartiges , für einen Druckwasserkernreaktor bestimmtes10 Such a one intended for a pressurized water nuclear reactor

Kernreaktorbrennelement i st aus der deutschen Offenlegungs- schrift 34 01 630 bekannt. Bei diesem bekannten Kernreak¬ torbrennelement sind die parallelen kürzeren Grundseiten und die Schenkel der beiden gleichschenkligen Trapeze nachNuclear reactor fuel element is known from German Offenlegungsschrift 34 01 630. In this known nuclear reactor fuel element, the parallel, shorter base sides and the legs of the two isosceles trapezoids are behind

15 c ) gleich lang , d . h. auch die l ängeren Grundseiten der be i¬ den gleichschenkligen Trapeze sind gleich lang , und die Maschenkontur einer inneren Masche in der Bezugsebene ist ein regelmäßiges Sechseck.15 c) of the same length, d. H. the longer base sides of the two isosceles trapezoids are of the same length, and the mesh contour of an inner mesh in the reference plane is a regular hexagon.

20 Be i einem th ermischen Druckwas serkernreaktor kommt es anders als bei einem Brutreaktor d arauf an , daß die be i Kernspaltungen entstehenden schnellen Neutronen schnell auf thermische Geschwindigkeit abgebremst werden . Ein thermischer Druckwasserkernreaktor erfordert daher anders 5 als ein Brutreaktor ei n relativ großes Verhältnis von20 In a pressurized nuclear reactor, unlike a breeding reactor, the important thing is that the fast neutrons generated in nuclear fission are quickly decelerated to thermal speed. Unlike a brood reactor, a thermal pressurized-water nuclear reactor therefore requires a relatively large ratio of

Kühlmittel, das zugleich Moderator ist , zu Kernbrennstof f (Moderationsverhältnis ) im Reaktorkern.Coolant, which is also a moderator, to nuclear fuel (moderation ratio) in the reactor core.

Kernreaktorbrennelemente für thermische Druckwasserkern- 0 reaktoren haben vielfach gitterfδrmige Abstandhalter mit für Brennstäbe bestimmten Maschen , die in einer zu den Brennstäben rechtwinkligen Bezugsebene alle die gleiche quadratische Kontur haben . Die Querschnittsmittelpunkte der Brennstäbe im Zentrum der Maschen dieser Abstandhalter 35 sind jeweils in den Eckpunkten von einander gleichen Qua¬ draten positioniert, die in der Bezugsebene die Schnitt- punkte von zwei zueinander rechtwinkligen Scharen jeweils zueinander paralleler, äquidistanter Geraden sind. Inner¬ halb der Fläche dieser Quadrate ist das Profil der Ge¬ schwindigkeit des aus Wasser bestehenden Moderators und Kühlmittels in Längsrichtung der Brennstäbe stark ausge¬ prägt und zwar ist die Geschwindigkeit des Wassers im Zen¬ trum eines betreffenden Quadrats großer als zwischen zwei Brennstäben mit den Querschnittsmittelpunkten in zwei be¬ nachbarten Ecken dieses Quadrates.Nuclear reactor fuel elements for thermal pressurized water nuclear reactors often have grid-shaped spacers with meshes intended for fuel rods, all of which have the same square contour in a reference plane perpendicular to the fuel rods. The cross-sectional center points of the fuel rods in the center of the meshes of these spacers 35 are each positioned in the corner points of mutually identical squares which in the reference plane are points of two sets perpendicular to one another, each of which is an equidistant straight line which is parallel to one another. Within the area of these squares, the profile of the speed of the moderator and coolant consisting of water in the longitudinal direction of the fuel rods is strongly pronounced, and indeed the speed of the water in the center of a relevant square is greater than between two fuel rods with the Cross-sectional centers in two adjacent corners of this square.

Eine Verbesserung der Wärmeabfuhr durch das Wasser in einem Druckwasserkernreaktor wird allerdings erzielt, wenn die Querschnittsmittelpunkte benachbarter Brennstäbe wie bei dem bekannten Kernreaktorbrennelement in den Ecken von gleichseitigen Dreiecken in der zu den Brennstäben recht¬ winkligen Bezugsebene angeordnet sind. Bei gleichem Mode¬ rationsverhältnis und gleichem Stabdurchmesser ist nämlich in diesem Fall der Abstand zwischen zwei benachbarten Brennstäben größer als beim Kernreaktorbrennelement mit den benachbarten Brennstäben, deren Querschnittsmittelpunk¬ te sich in den benachbarten Eckpunkten voneinander glei¬ chen Quadraten in der Bezugsebene befinden. Wegen dieses oft sogar relativ großen Abstands kann jedoch bei dem be¬ kannten Kernreaktorbrennelement das Haltern der Brennstäbe in dem Abstandhalter mit einem regelmäßigen Sechseck als Maschenkontur sehr erschwert sein.An improvement in the heat dissipation by the water in a pressurized water core reactor is achieved, however, if the cross-sectional center points of adjacent fuel rods are arranged in the corners of equilateral triangles in the reference plane perpendicular to the fuel rods, as in the known nuclear reactor fuel element. With the same moderation ratio and the same rod diameter, the distance between two adjacent fuel rods is namely greater in this case than in the case of the nuclear reactor fuel element with the adjacent fuel rods, the cross-sectional center points of which are located in the adjacent corner points of the same squares in the reference plane. Because of this often even relatively large distance, however, the holding of the fuel rods in the spacer with a regular hexagon as a mesh contour can be very difficult in the known nuclear reactor fuel element.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Kernreaktorbrennelement weiterzubilden und das Haltern der Brennstäbe zu erleichtern.The invention has for its object to develop the known nuclear reactor fuel element and to facilitate the holding of the fuel rods.

Zur Lösung dieser Aufgabe hat ein Kernreaktorbrennelement der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1. Dadurch können die zwei Maschenseiten, die sich in den Schenkeln eines der gleichschenkligen Trapeze befinden, nahe an den Brennstab in der betreffenden Masche herange¬ zogen sein. Diese Maschenseiten können sogar an dem Brenn- stab direkt anliegen.To achieve this object, a nuclear reactor fuel element of the type mentioned at the outset has the features of the characterizing part of patent claim 1. As a result, the two mesh sides, which are located in the legs of one of the isosceles trapezoids, can be drawn close to the fuel rod in the mesh concerned. These mesh sides can even rest directly on the fuel rod.

Gegenstand der Unteransprüche sind vorteilhafte Ausbildun¬ gen dieses Kernreaktorbrennelements.The subclaims relate to advantageous designs of this nuclear reactor fuel element.

Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung näher erläutert:The invention and its advantages are explained in more detail with reference to the drawing:

Figur 1 zeigt in Draufsicht die Kontur eines gitterför i- gen Abstandhalters in einer zu den Brennstäben eines erfin- dungsgemäßen Kernreaktorbrennelements rechtwinkligen Bezugs¬ ebene.FIG. 1 shows a plan view of the contour of a grid-shaped spacer in a reference plane perpendicular to the fuel rods of a nuclear reactor fuel element according to the invention.

Figur 2 zeigt die Kontur einer einzelnen Masche des Ab¬ standhalters in dieser Bezugsebene.FIG. 2 shows the contour of a single mesh of the spacer in this reference plane.

Figur 3 zeigt in perspektivischer Darstellung zwei anein¬ ander stoßende Blechstege des Abstandhalters mit der Kontur nach den Figuren 1 und 2.FIG. 3 shows a perspective illustration of two abutting sheet metal webs of the spacer with the contour according to FIGS. 1 and 2.

Ein Kernreaktorbrennelement mit einem gitterförmigen Ab¬ standhalter, dessen Kontur in Figur 1 dargestellt ist, weist zwei Halteplatten auf, zwischen denen sich mindestens ein Abstandhalter befindet. Ein Haltestab 2, dessen Längs¬ achse die beiden zueinander parallelen Halteplatten unter einem Winkel von 90^* durchdringt, ist an jedem Ende jeweils an einer dieser beiden Halteplatten befestigt. Dieser Hal¬ testab 2 durchgreift eine Masche des gitterförmigen Ab¬ standhalters mit der Kontur nach Figur 1. Dieser Abstand¬ halter ist beispielsweise zwischen zwei Hülsen, die fest außen am Haltestab 2 sitzen, an diesem Haltestab 2 form¬ schlüssig gehaltert. Ferner sind nebeneinander und sowohl zueinander als auch zum Haltestab 2 parallele, mit Abstand voneinander angeordnete, Kernbrennstoff enthaltende Brenn¬ stäbe 3 vorgesehen. Jeder dieser Brennstäbe 3 ist durch eine Masche des Abstandhalters mit der Kontur nach Figur 1 geführt und in dieser Masche mit Hilfe einer Feder kraft- schlüssig gehaltert, die den betreffenden Brennstab 3 radi¬ al gegen zwei starre Noppen an Maschenwänden in dieser Masche preßt.A nuclear reactor fuel element with a grid-shaped spacer, the contour of which is shown in FIG. 1, has two holding plates, between which there is at least one spacer. A support rod 2, whose longitudinal axis, the two parallel holding plates at an angle of 90 penetrates ^*, in one of these two supporting plates is attached to each end. This holding rod 2 passes through a mesh of the lattice-shaped spacer with the contour according to FIG. 1. This spacing element is, for example, positively held on this holding rod 2 between two sleeves which are firmly seated on the holding rod 2 on the outside. Furthermore, next to each other and both to each other and to the holding rod 2 are parallel, at a distance Fuel rods 3 arranged from one another and containing nuclear fuel are provided. Each of these fuel rods 3 is guided through a mesh of the spacer with the contour according to FIG. 1 and is held in this mesh with the aid of a spring which presses the fuel rod 3 in question radially against two rigid knobs on mesh walls in this mesh.

Die Brennstäbe 3, von denen jeder im wesentlichen aus einem mit Kernbrennstoff gefüllten Hüllrohr aus einer Zirkonium¬ legierung besteht, das an beiden Enden gasdicht verschlos¬ sen ist, brauchen daher an keiner der beiden Halteplatten befestigt zu sein, sondern sie haben in ihrer Längsrichtung Spiel zwischen den beiden Halteplatten und können sich da- her in axialer Richtung, d.h. in Längsrichtung des Kern¬ reaktorbrennelementes frei ausdehnen.The fuel rods 3, each of which essentially consists of a cladding tube made of a zirconium alloy filled with nuclear fuel and which is gas-tightly closed at both ends, therefore do not need to be fastened to either of the holding plates, but rather have play in their longitudinal direction between the two holding plates and can therefore be in the axial direction, ie Expand freely in the longitudinal direction of the nuclear reactor fuel element.

Der gitterförmige Abstandhalter, der in einer zum Haltestab 2 und zu den Brennstäben 3 rechtwinkligen Bezugsebene die in Figur 1 dargestellte Kontur hat, hat hochkant angeordne¬ te Außenstege aus Blech. Diese Außenstege bilden in der Kontur in der Bezugsebene die Seiten 4 eines regelmäßigen Außensteg- Sechsecks.The grid-shaped spacer, which has the contour shown in FIG. 1 in a reference plane perpendicular to the holding rod 2 and the fuel rods 3, has upright arranged outer webs made of sheet metal. These outer webs form the sides 4 of a regular outer web hexagon in the contour in the reference plane.

Die Schnittpunkte S einer ersten Schar äquidistanter Gera¬ den 5 mit einer zweiten Schar ^"äquidistanter Geraden 6 in der Bezugsebene sind die Positionen für den Querschnitts¬ mittelpunkt des Haltestabes 2 und der Brennstäbe 3 in der Bezugsebene. Die Geraden 5 der ersten. Schar sind zu zwei zueinander parallelen Seiten 4 des regelmäßigen Außensteg- Sechsecks und die Geraden 6 der zweiten Schar zu zwei an¬ deren zueinander parallelen Seiten 4 dieses regelmäßigen Außensteg-Sechsecks parallel. Die Geraden jeder der beiden Scharen, die den Seiten 4 des regelmäßigen Außensteg-Sechs- ecks unmittelbar benachbart sind, zu denen die Geraden der jeweiligen Schar parallel sind, haben außerdem von diesen Seiten 4 alle gleichen Abstand. An den Maschenwänden von inneren Maschen des gitterförmigen Abstandhalters sind dessen Außenstege nicht beteiligt, son¬ dern die Maschenwände dieser inneren Maschen sind aus¬ schließlich an zwei hochkant angeordneten, mit jedem Steg- ende an ..der Innenseite eines Außensteges befestigten Blech¬ stegen 7 und 8 ausgeformt. Diese Blechstege 7 und 8 stoßen flach längs einer Geraden 9 aneinander. Diese Gerade 9 ist rechtwinklig zu einer den Winkel zwischen zwei aufeinander¬ stoßenden Seiten 4 des regelmäßigen Außensteg-Sechsecks halbierenden Diagonalen 10 dieses regelmäßigen Außensteg- Sechsecks.The intersection points S of a first set of equidistant straight lines 5 with a second set of ^" equidistant straight lines 6 in the reference plane are the positions for the cross-sectional center of the holding rod 2 and the fuel rods 3 in the reference plane. The straight lines 5 of the first set are closed two parallel sides 4 of the regular outer web hexagon and the straight lines 6 of the second coulter parallel to two other parallel sides 4 of this regular outer web hexagon. The straight lines of each of the two coulters which line 4 of the regular outer web hexagon corners directly adjacent to which the straight lines of the respective coulter are parallel also have the same distance from these sides 4. The outer webs are not involved in the mesh walls of the inner meshes of the lattice-shaped spacer, but the mesh walls of these inner meshes are exclusively on two upright sheet metal webs 7 and 7 that are fastened with each web end to the inside of an outer web 8 molded. These sheet metal webs 7 and 8 abut each other flat along a straight line 9. This straight line 9 is at right angles to a diagonal 10 of this regular outer web hexagon bisecting the angle between two abutting sides 4 of the regular outer web hexagon.

Wie insbesondere Figur 2 zeigt, ist die Maschenkontur einer inneren Masche in der Bezugsebene nach Figur 1 aus den Außenkonturen zweier gleichschenkliger, jeweils zwei paral¬ lele Grundseiten aufweisender Trapeze zusammengesetzt. Die längeren Grundseiten der beiden Trapeze fallen beide die eine mit ihrer gesamten Länge die andere überdeckend in die Gerade 9. Damit sind auch die beiden kürzeren Grundseiten 20 und 21 der beiden Trapeze zueinander parallel. Ferner haben beide kürzere Grundseiten 20 und 21 eine andere Länge als die vier Schenkel 22 und 23 der beiden Trapeze, die alle vier gleich lang sind. Außerdem haben die kürzeren Grundseiten 20 und 21 beide von der Geraden 9 gleichen Abstand.As FIG. 2 in particular shows, the mesh contour of an inner mesh in the reference plane according to FIG. 1 is composed of the outer contours of two isosceles trapezoids each having two parallel base sides. The longer base sides of the two trapezoids both fall over one another with their entire length overlapping the other in straight line 9. Thus, the two shorter base sides 20 and 21 of the two trapezoids are parallel to one another. Furthermore, both shorter base sides 20 and 21 have a different length than the four legs 22 and 23 of the two trapezoids, which are all four of the same length. In addition, the shorter base sides 20 and 21 both have the same distance from the straight line 9.

Bei der in Figur 2 dargestellten Maschenkontur hat die kürzere Grundseite 20 des einen Trapezes eine größere Länge als die vier gleichlangen Schenkel 22 und 23 und die kürze- re Grundseite 21 des anderen Trapezes eine kleinere Länge als diese vier Schenkel 22 und 23. Ferner fällt der Mittel¬ punkt M der beiden längeren Grundseiten der beiden Trapeze zusammen. Zugleich fällt dieser Mittelpunkt M auch in einen innerhalb der Maschenkontur befindlichen Schnittpunkt S der beiden Scharen von Geraden 5 und 6 in Figur 1. Ein innerhalb der Masche mit der Maschenkontur nach Figur 2 angeordneter zylinderfδrmiger Brennstab 3 liegt mit sei¬ ner Außenfläche an zwei starren Anlagenoppen 25 und 26 an. Jede dieser Anlagenoppen 25 und 26 ist bezüglich des Brenn- stabes 3 mit kreisrundem Querschnitt, dessen Querschnitts¬ mittelpunkt in den Mittelpunkt M fällt, in radialer Rich¬ tung an den Maschenseiten in die Masche hineingezogen, die sich in den beiden Schenkeln 23 des Trapezes befinden, des¬ sen kürzere Grundseite 21 eine kleinere Länge hat als die kürzere Grundseite 20 des anderen Trapezes. An der Innen¬ seite der Maschenwand in der Mitte der kürzeren Grundseite 20 befindet sich eine in radialer Richtung bezüglich des Brennstabes 3 wirksame Druckfeder 27, die die kraftschlüs¬ sige Halterung des Brennstabes 3 in der Masche bewirkt.In the mesh contour shown in FIG. 2, the shorter base 20 of one trapezoid has a greater length than the four legs 22 and 23 of equal length and the shorter base 21 of the other trapezoid has a shorter length than these four legs 22 and 23. Furthermore, the Center M of the two longer base sides of the two trapezoids together. At the same time, this center M also falls into an intersection S of the two groups of straight lines 5 and 6 in FIG. 1, which is located within the mesh contour. A cylindrical fuel rod 3 arranged within the mesh with the mesh contour according to FIG. 2 lies with its outer surface against two rigid system studs 25 and 26. Each of these system studs 25 and 26 is drawn into the mesh in the radial direction on the mesh sides, which are located in the two legs 23 of the trapezoid, with respect to the fuel rod 3 with a circular cross-section, the cross-section center point of which falls in the center M. , whose shorter base side 21 has a shorter length than the shorter base side 20 of the other trapezoid. On the inner side of the mesh wall in the middle of the shorter base side 20 there is a compression spring 27 which is effective in the radial direction with respect to the fuel rod 3 and which causes the fuel rod 3 to be held in the mesh in a force-locking manner.

In Figur 2 ist gestrichelt die ein regelmäßiges Sechseck darstellende Maschenkontur einer Masche des gitterförmigen Abstandhalters dargestellt, wie er in dem bekannten Kern¬ reaktorbrennelement vorhanden ist. Gestrichelt sind auch starre Anlagenoppen in der Masche dieses gitterförmigenIn FIG. 2, the mesh contour of a mesh of the lattice-shaped spacer, which is a regular hexagon, is shown in broken lines, as is present in the known nuclear reactor fuel element. Rigid system nubs are also dashed in the mesh of this lattice-shaped

Abstandhalters angedeutet, die den starren Anlagenoppen 25 und 26 entsprechen würden. Man erkennt, daß diese gestri¬ chelt dargestellten starren Anlagenoppen sehr tief aus dem Blech der Blechstege 7 und 8 herauszuziehen sind. Da das Blech dieser Blechstege 7 und 8 möglichst dünn sein soll, ist sogar damit zu rechnen, daß beim Ziehen dieser sehr tiefen starren Anlagenoppen das Material reißen würde. Überdies stellen so tief gezogene starre Anlagenoppen einen erheblichen Strömungswiderstand für das Kühlmittel dar, das in einem Druckwasserkernreaktor rechtwinklig zur Zeichen¬ ebene von Figur 2 von der Unterseite der Zeichenebene zu deren Oberseite strömen würde. Bei den starren Anlagenoppen 25 und 26 treten hingegen keine Probleme beim Ziehen auf, auch ist der Strömungswiderstand dieser starren Anlagenop- pen relativ klein. Wie aus Figur 1 erkennbar , unterscheidet sich eine innereSpacers indicated that would correspond to the rigid system studs 25 and 26. It can be seen that the rigid system knobs shown in dashed lines are to be pulled very deep out of the sheet metal of the sheet metal webs 7 and 8. Since the sheet metal of these sheet metal webs 7 and 8 should be as thin as possible, it is even to be expected that the material would tear when these very deep rigid system knobs were pulled. In addition, rigid plant nubs drawn in this way represent a considerable flow resistance for the coolant, which would flow in a pressurized water core reactor at right angles to the drawing plane of FIG. 2 from the underside of the drawing plane to the top thereof. In contrast, the rigid system knobs 25 and 26 have no problems with drawing, and the flow resistance of these rigid system knobs is also relatively small. As can be seen from Figure 1, an inner differs

Masche im Zentrum de s gitterförmigen Abstandhalters, die dem relativ großen Außendurchmesser des durch sie geführ¬ ten Haltestabes 2 angepaßt ist , von einer durch die Blech- stege 7 und 8 gebildeten inneren Masche mit einem BrennstabMesh in the center of the grid-shaped spacer, which is adapted to the relatively large outer diameter of the holding rod 2 guided through it, from an inner mesh formed by the sheet metal webs 7 and 8 with a fuel rod

3 dadurch , daß nicht nur die Länge der beiden längeren Grundseiten der beiden konturbildenden Trapeze gleich i st und die Mittelpunkte dieser beiden l ängeren Grundseiten zusammenfallen , sondern auch dadurch , daß die kürzeren der beiden Grundseiten der beiden Trapeze gleiche Länge haben , die größer ist als die Länge der vier gleichlangen Schenkel der beiden Trapeze . Infolgedessen unterscheiden s ich zwei die Masche mit dem Haltestab 2 flankierende Maschen 30 und 31 mit hindurchgeführtem Brennstab 3 von einer durch die Blechstege 7 und 8 gebildeten inneren Masche mit einem3 in that not only is the length of the two longer base sides of the two contour-forming trapezoids the same and the centers of these two longer base sides coincide, but also in that the shorter of the two base sides of the two trapezoids have the same length, which is greater than the length of the four legs of the same length of the two trapezoids. As a result, I distinguish two stitches 30 and 31 flanking the stitch with the holding rod 2 with the fuel rod 3 passed through from an inner stitch formed by the sheet metal webs 7 and 8 with one

Brennstab 3 dadurch , daß die die Maschenkontur bildenden- Trapeze längere Grundseiten haben , die zwar beide die eine mit ihrer gesamten Länge die andere überdeckend in eine Gerade f allen, die jedoch nur ei nen einzigen gemeinsamen Endpunkt haben.Fuel rod 3 in that the trapezoids forming the mesh contour have longer base sides, both of which overlap one another with their entire length in a straight line for all, but which only have one common end point.

Wie aus Figur 1 hervorgeht , trifft j eder von zwei Maschen bildenden Blechstegen, z . B. 7 und 8 mit seinen Stegenden unter einem Winkel auf die Innenseite eines Außensteges in einer Seite 4 des regelmäßigen Außensteg-Sechsecks , der spiegelbildlich i n bezug auf die Winkelhalbierende Diagona¬ le 10 des regelmäßigen Außensteg-Sechsecks gleich ist .As can be seen from Figure 1, each of two mesh forming sheet metal webs, z. B. 7 and 8 with its web ends at an angle to the inside of an outer web in one side 4 of the regular outer web hexagon, which is mirror image i n with respect to the bisector Diagona¬ le 10 of the regular outer web hexagon.

Beispielsweise bilden die Blechstege 7 und 8 des gitterfδr- migen Abstandhalters mit der Kontur entsprechend Figur 1 an ihren beiden Enden mit ei nem Außensteg ei ne äußere Ma¬ sche des g itterförmigen Abstandhalters. Jede dieser beiden äußeren Maschen hat i n der Bezugsebene eine Maschenkontur , die die Schenkel und die kürzere Grundseite eines zum In- nenraum dieser äußeren Masche hi n offenen gleichschenkligenFor example, the sheet metal webs 7 and 8 of the lattice-shaped spacer with the contour corresponding to FIG. 1 form an outer mesh of the lattice-shaped spacer at their two ends with an outer web. Each of these two outer stitches has a stitch contour in the reference plane which the legs and the shorter base side of an isosceles leg open to the interior of this outer stitch

Trapezes enthält. Die längere Grundseite dieses Trapezes fällt in die Gerade 9. Außerdem hat die längere Grundseite einen Mittelpunkt N, in dem sich innerhalb der Maschen¬ kontur ein Schnittpunkt S der beiden Scharen äquidistanter Geraden 4 und 5 befindet. Damit fällt der Querschnitts¬ mittelpunkt des in den beiden äußeren Maschen be findlichen Brennstabes 3 in den Mittelpunkt N . Die Maschenwände dieser äußeren Masche in den Schenkeln und in der kürzeren Grund¬ seite des Trapezes sind an dem Blechsteg 8 angeformt.Contains trapezes. The longer base of this trapezoid falls on straight line 9. In addition, the longer base has a center point N, in which an intersection point S of the two sets of equidistant straight lines 4 and 5 is located within the mesh contour. The cross-sectional center of the fuel rod 3 located in the two outer meshes thus falls into the center N. The mesh walls of this outer mesh in the legs and in the shorter base of the trapezoid are molded onto the sheet metal web 8.

An den Maschenwänden einer solchen äußeren Masche in den Schenkeln des Trapezes ist vorteilhafterweise j e eine star¬ re Anlagenoppe 25 und 26 für den durch diese äußere Masche geführten Brennstab 3 wie bei der Masche mit der Maschen¬ kontur nach Figur 2 hineingezogen. Diesen beiden starren Anlagenoppen gegenüber ist eine i n die Masche ragende Druckfeder 27 für den Brennstab 3 angeordnet, die in radia¬ ler Richtung in bezug auf diesen Brennstab wirksam ist .On the mesh walls of such an outer mesh in the legs of the trapezoid, a rigid system knob 25 and 26 for the fuel rod 3 guided through this outer mesh is advantageously drawn in as in the mesh with the mesh contour according to FIG. 2. Arranged opposite these two rigid system nubs is a compression spring 27 projecting into the mesh for the fuel rod 3, which is effective in the radial direction with respect to this fuel rod.

Wie Figur 1 zeigt, sind in den g itterförmigen Abstandhalter mit der Kontur entsprechend Figur 1 die Querschnittsmittel- punkte von j eweils drei benachbarten Brennstäben 3 bzw. von dem Haltestab 2 und zwei ihm benachbarten Brennstäben 3 in erwünschter Weise stets in den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet. Die gleichseitigen Dreiecke, von denen beispielsweise eines in Figur 1 mit 35 bezeichnet ist, sind deckungsgleich.As shown in FIG. 1, in the lattice-shaped spacer with the contour corresponding to FIG. 1, the cross-sectional center points of three adjacent fuel rods 3 or of the holding rod 2 and two fuel rods 3 adjacent to it are in the desired manner always in the corners of an equilateral triangle arranged. The equilateral triangles, one of which is designated 35 in FIG. 1, are congruent.

Wie Figur 3 zeigt, stoßen beispielsweise die beiden Blech¬ stege 7 und 8 j eweils an zwei flachen Teilstücken a und b aneinander , und das flache Teilstück b des Blechsteges 8 weist ein Fenster c auf , in das das flache Teilstück a desAs shown in FIG. 3, for example, the two sheet metal webs 7 and 8 abut each other on two flat sections a and b, and the flat section b of the sheet web 8 has a window c into which the flat section a of

Blechsteges 7 eingepaßt ist. An seinen Kanten ist dieses , flac e Teilstück a mit den Kanten des Fensters c im flachen Teilstück b verschweißt, so daß die beiden flachen Seiten der Teilstücke a des einen Blechsteges und b des anderen Blechsteges sich j eweils in derselben Ebene befindet. Auf diese Weise wird Doppelwandigkeit an den Stellen der beiden Blechstege 7 und 8 vermieden , an denen diese beiden Blech- stege aneinander stoßen. Dadurch wird eine relativ gute Neutronenökonomie in dem Druckwasserkernreaktor erzielt, in dem das Kernreaktorbrennelement eingesetzt i st. Sheet metal web 7 is fitted. At its edges, this flat portion a is welded to the edges of the window c in the flat portion b, so that the two flat sides of the portions a of a sheet metal web and b of the other sheet metal web are each in the same plane. In this way, double walls are avoided at the locations of the two sheet metal webs 7 and 8 where these two sheet metal abut each other. A relatively good neutron economy is thereby achieved in the pressurized water nuclear reactor in which the nuclear reactor fuel element is used.

Claims

Patentansprüche Claims

1. Kernreaktorbrennelement mit nebeneinander und zueinander parallel, mit Abstand voneinander angeordneten Stäben , von denen wenigstens einer ein Kernbrennstoff enthaltender1. Nuclear reactor fuel element with side by side and parallel to each other, spaced rods, at least one of which contains a nuclear fuel

Brennstab ist und die durch j eweils eine Masche eines gitterförmigen Abstandhalters geführt s ind , sowie mit folgenden Merkmalen:Fuel rod is and which is each a mesh of a lattice-shaped spacer, and with the following features:

a) der g itterformige Abstandhalter hat hochkant angeordne¬ te Außenstege aus Blech , die in einer zu den Stäben (2; 3) rechtwinkligen Bezugsebene die Kontur eines regel¬ mäßigen Außensteg-Sechseck bilden , b ) die Positionen der Querschnittsmittelpunkte der Stäbe sind in der Bezugsebene wenigstens annähernd die Schnitt¬ punkte (S) einer ersten Schar äquidistanter, zu zwei zueinander parallelen Seiten (4) des regelmäßigen Außen¬ steg-Sechsecks parallelen Geraden (5) mit einer zweiten Schar äquidistanter, zu zwei anderen zueinander paralle- len Seiten (4) des regelmäßigen Außensteg-Sechsecks parallelen Geraden (6) , von denen zwei benachbarte Gera¬ den (6) jeweils den gleichen Abstand haben wie zwei benachbarte Geraden (5) der ersten Schar , c) der g itterformige Abstandhalter weist eine innere Masche auf , die in der Bezugsebene eine Maschenkontur hat, welche aus den Außenkonturen zweier gleichschenkliger, jeweils zwei parallele Grundseiten (20 ; 21) aufweisen¬ der Trapeze mit gleichlangen Schenkeln (22; 23) zusam¬ mengesetzt ist, deren längere Grundseiten beide die eine mit ihrer gesamten Länge die andere überdeckend in einea) the lattice-shaped spacer has upright arranged outer webs made of sheet metal, which form the contour of a regular outer web hexagon in a reference plane perpendicular to the bars (2; 3), b) the positions of the cross-sectional center points of the bars are in Reference plane at least approximately the intersection points (S) of a first set of equidistant straight lines (5) parallel to two mutually parallel sides (4) of the regular outer web hexagon with a second set of equidistant, to two other parallel sides ( 4) the regular outer web hexagon parallel straight line (6), of which two adjacent straight lines (6) each have the same distance as two neighboring straight lines (5) of the first coulter, c) the grid-shaped spacer has an inner mesh which has a mesh contour in the reference plane, which has two parallel base sides (20; 21) from the outer contours of two isosceles r Trapezoids with legs of equal length (22; 23) is composed, the longer base sides of which both cover one with their entire length and the other into one

Gerade (9) fallen, die rechtwinklig zu einer Winkelhal¬ bierenden Diagonalen (10) des regelmäßigen Außensteg- Sechsecks ist und von der die beiden kürzeren Grund¬ seiten gleichen Abstand haben , d) die Maschenwände der inneren Masche sind an zwei hoch¬ kant angeordneten , mit jedem Stegende an der Innenseite eines Außensteges befestigten Blechstegen (7; 8) ausge¬ formt, die flach längs der Geraden (9) aneinanderstoßen, in die die längeren Grundseiten der Trapeze und inner¬ halb der Maschenkontur ein in dem Mittelpunkt (M) wenig- stens einer dieser beiden längeren Grundseiten befind¬ licher Schnittpunkt (S) der beiden Scharen äquidistan¬ ter Geraden fallen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens eine der kürzeren Grundseiten (20, 21; 30, 31) der beiden gleichschenkligen Trapeze nach c) eine ande¬ re Länge hat als die vier gleichlangen Schenkel (22, 25) dieser Trapeze.Fall straight (9), which is perpendicular to an angle-halving diagonal (10) of the regular outer web hexagon and from which the two shorter base sides are equidistant, d) the mesh walls of the inner mesh are arranged on two vertically , with each ridge on the inside sheet metal webs (7; 8) attached to an outer web, which abut each other flat along the straight lines (9) into which the longer base sides of the trapezoids and within the mesh contour have at least one of these two longer ones in the center (M) Base sides of the intersection (S) of the two sets of equidistant straight lines fall, characterized in that at least one of the shorter base sides (20, 21; 30, 31) of the two isosceles trapezoids according to c) has a length other than the four equally long legs (22, 25) of these trapezoids.

2. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die2. Nuclear reactor fuel element according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the

Länge der kürzeren Grundseite (21) eines der beiden Trapeze nach c) kleiner ist als die der kürzeren Grundseite (20) des anderen Trapezes und daß sich der Schnittpunkt (S) nach d) im Mittelpunkt der längeren Grundseite des Trapezes mit der kleineren Länge der kürzeren Grundseite (21) befin¬ det.Length of the shorter base (21) of one of the two trapezoids according to c) is smaller than that of the shorter base (20) of the other trapezoid and that the intersection (S) according to d) is in the center of the longer base of the trapezoid with the smaller length of shorter base (21).

3. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein End- punkt der längeren Grundseite des einen der beiden Trapezen nach c) und ein Endpunkt der längeren Grundseite des ande¬ ren dieser beiden Trapeze zusammenfallen.3. Nuclear reactor fuel element according to claim 2, so that an end point of the longer base side of one of the two trapezoids according to c) and an end point of the longer base side of the other of these two trapezoids coincide.

4. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Mittelpunkte der beiden längeren Grundseiten der beiden Trapeze nach c) und der Schnittpunkt (S) nach d) zusammen¬ fallen.4. Nuclear reactor fuel element according to claim 2, that the center points of the two longer base sides of the two trapezoids according to c) and the intersection point (S) according to d) coincide.

5. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß de kürzeren Grundseiten der beiden Trapeze nach c) gleiche Länge haben und daß die Mittelpunkte der beiden längeren Grundseiten dieser Trapeze und der Schnittpunkt (S) nach d) zusammenfallen.5. Nuclear reactor fuel element according to claim 1, characterized in that the shorter base sides of the two trapezoids according to c) are the same Have length and that the centers of the two longer base sides of these trapezoids and the intersection (S) according to d) coincide.

6. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Länge der gleichlangen kürzeren Grundseiten (40, 41) der beiden Trapeze nach c) größer ist als die Länge der vier Schenkel (22, 23) dieser Trapeze.6. Nuclear reactor fuel element according to claim 5, so that the length of the shorter base sides (40, 41) of the two trapezoids according to c) of equal length is greater than the length of the four legs (22, 23) of these trapezoids.

7. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich an den Maschenwänden in den beiden Schenkeln (25) des Tra¬ pezes nach c), dessen kürzere Grundseite (21) eine gerin- gere Länge hat als die kürzere Grundseite (20) des anderen Trapezes nach c), je eine in die Masche hineingezogene starre Anlagenoppe (25, 26) für einen durch die Masche ge¬ führten Stab (3) befindet, während an der Maschenwand in der kürzeren Grundseite (20) dieses anderen Trapezes eine in die Masche ragende Druckfeder (27) für den Stab angeord¬ net ist.7. Nuclear reactor fuel element according to claim 2, characterized in that on the mesh walls in the two legs (25) of the trapeze according to c), the shorter base side (21) of a shorter length than the shorter base side (20) of the other Trapezes according to c), a rigid system knob (25, 26) drawn into the stitch for a rod (3) guided through the stitch, while one in the stitch on the mesh wall in the shorter base side (20) of this other trapeze projecting compression spring (27) is arranged for the rod.

8. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jeder der beiden Blechstege (7, 8) mit seinen Stegenden unter einem spiegelbildlich in bezug auf die Winkelhalbierende Diagonale (10) des regelmäßigen Außensteg-Sechsecks glei¬ chen Winkel auf die Innenseite eines Außensteges trifft.8. Nuclear reactor fuel element according to claim 1, so that each of the two sheet metal webs (7, 8) with its web ends meets the same angle on the inside of an external web under a mirror image with respect to the bisecting line diagonal (10) of the regular external web hexagon.

9. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine äußere Masche (36) des gitterförmigen Abstandhalters, die eine von den beiden Blechstegen (7, 8) und von einem Außen¬ steg gebildete Maschenwand aufweist, eine Maschenkontur in der Bezugsebene hat, die die Schenkel (23) und die kürzere Grundseite (21) eines zum Innenraum der äußeren Masche hin offenen gleichschenkligen Trapezes enthält, dessen längere Grundseite in die Gerade (9) fällt, längs der die beiden Blechstege (7, 8) aneinanderstoßen, und dessen längere Grundseite einen Mittelpunkt (N) hat, in dem sich inner¬ halb der Maschenkontur ein Schnittpunkt der beiden Scharen äquidistanter Geraden befindet, und daß die Maschenwände dieser äußeren Masche in den Schenkeln (23) und in der kürzeren Grundseite (21) des Trapezes an einem (8) der beiden Blechstege angeformt sind.9. Nuclear reactor fuel element according to claim 8, characterized in that an outer mesh (36) of the grid-shaped spacer, which has a mesh wall formed by the two sheet metal webs (7, 8) and a Außen¬ web, has a mesh contour in the reference plane, which Leg (23) and the shorter base (21) towards the interior of the outer mesh contains open isosceles trapezoid, the longer base side of which falls into the straight line (9), along which the two sheet metal webs (7, 8) abut, and the longer base side of which has a center (N) in which an intersection of the two sets of equidistant straight lines, and that the mesh walls of this outer mesh are formed in the legs (23) and in the shorter base (21) of the trapezoid on one (8) of the two sheet metal webs.

10. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich an den Maschenwänden der äußeren Masche (36) in den Schen¬ keln (23) des Trapezes je eine in die äußere Masche (36) hineingezogene starre Anlagenoppe (25, 26) für einen durch die äußere Masche (36) geführten Stab (3) befindet und daß diesen beiden starren Anlagenoppen (25, 26) gegenüber eine in die Masche (36) ragende Druckfeder (27) für den Stab (3) an einer Maschenwand angeordnet ist.10. Nuclear reactor fuel element according to claim 9, characterized in that each on the mesh walls of the outer mesh (36) in the legs (23) of the trapezoid in the outer mesh (36) drawn rigid system knob (25, 26) for one the outer mesh (36) guided rod (3) is located and that these two rigid system knobs (25, 26) are arranged on a mesh wall opposite a compression spring (27) projecting into the mesh (36) for the rod (3).

11. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Blechstege (7, 8) an zwei flachen Teilstücken (a, b) aneinanderstoßen, daß das flache Teilstück (b) eines ersten Blechsteges (8) ein Fenster (c) aufweist und daß das flache Teilstück (a) des zweiten Blechsteges (7) in das Fenster (c) eingepaßt und an seinen Kanten mit den Kanten des flachen Teilstücks (b) des ersten Blechsteges (8) in dem Fenster (c) verbunden ist. 11. Nuclear reactor fuel element according to claim 1, characterized in that the two sheet metal webs (7, 8) abut on two flat sections (a, b), that the flat section (b) of a first sheet metal web (8) has a window (c) and that the flat section (a) of the second sheet metal web (7) is fitted into the window (c) and is connected at its edges to the edges of the flat section (b) of the first sheet metal web (8) in the window (c).