AT210969B

AT210969B - Brennstoffelement für Kernreaktoren

Info

Publication number: AT210969B
Application number: AT520359A
Authority: AT
Original assignee: Babcock & Wilcox Dampfkessel
Priority date: 1958-09-20
Filing date: 1959-07-16
Publication date: 1960-09-10

Description

Brennstoffelement für Kernreaktoren
EMI1.1

sen 2 und 3 dünnwandige konische Rohre Verwendung finden. Die konische Erweiterung geschieht mittels eines passenden Domes. Damit die Rohre auch nach der Verformung noch eine gleichmässige Wandstärke haben, können sie entsprechend nachgearbeitet oder vor dem Aufweiten auf eine entsprechend ungleichformige Wandstarke gebracht werden. Bei Verwendung des Kernbrennstoffes in metallischer Form wird dieser in gleicher Weise bearbeitet. Sodann werden die drei konischen Rohrhülse, gegebenenfalls unter
Wärme- und Schrumpfeinwirkung, übereinander gepresst.

Die Brennstoffhülse 1 ist etwas kürzer gehalten, so dass die Rohrhillsen 2 und 3 etwas überstehen und an den Stirnkanten 4 dicht miteinander verschweisst werden können, ohne dass Teile des Brennstoffes 1 in das Schweissgut gelangen. Zur besseren Wärmeübertragung und zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit können auch die konischen Berührungsflächen der einzelnen Hülsen 2 und 3 miteinander verlötet werden.

Auch bei Verwendung des Kernbrennstoffes in nichtmetallischer Form, wie beispielsweise als Uranoxyd oder Urancarbid, kann die gleiche Konstruktion und das gleiche Herstellungsverfahren Anwendung finden. Der Brennstoff wird dann auf die innere oder/und äussere Hülse aufgetragen. Danach werden die Hülsen zusammengepresst. Um eine bessere Haftung des Brennstoffes mit den mit dem Brennstoff in Berührung stehenden Hülsenflächen zu erzielen, kann die Hülsenfläche mit Vertiefungen versehen sein, oder es kann ein geeignetes Bindemittel verwendet werden, welches nach dem Zusammenpressen und vor dem Verschweissen der Stirnflächen auch wieder ausgetrieben werden kann.

Neben diesem Verfahren sind noch weitere an sich bekannte Methoden für das Einbringen des nicht metallischen Kernbrennstoffes in den Spalt zwischen den beiden Hülsen anwendbar. So ist es möglich, die beiden Hülsen zunächst ohne Brennstoff so ineinander zu stecken und zu zentrieren, dass einetwas grösserer Spalt als erforderlich entsteht, der dann mit Brennstoff gefüllt wird, und schliesslich können (liebeiden Hülsen bis zur endgültigen Lage übereinandergeschoben werden und dadurch den Brennstoff verspannen.

Falls es die Betriebsbedingungen erfordern, kann auch der metallische oder nichtmetallische Brennstoff ungleichförmig, beispielsweise in Form von einzelnen Feldern, Streifen oder in Form einerumlaufenden Spirale zwischen die beiden Schutzhülse eingebracht werden. Dabei ergibt sich dann die Möglichkeit, die beiden Schutzhülsen auch innerhalb der Mantelflächen miteinander unmittelbar durch Löten oder Schweissen zu verbinden. Beim Verschweissen ist dann allerdings eine Demontage nicht mehr ohne weiteres möglich, so dass sich eine solche Befestigung nur für Elemente eignen wird, die nicht mehr aufgearbeitet werden sollen.

Für den Fall, dass die Brennstoffelemente nach der Benutzung jedoch wieder aufgearbeitet werden sollen, ist die Trennung von Brennstoff und Schutzhülsen in allen andern Fällen verhältnismässig einfach, da dann lediglich die beiden stirnseitigen Schweissnähte abzufräsen sind und die Hülsen, gegebenenfalls nach vorheriger Erwärmung voneinander abgezogen werden können.

Den Einbau des Brennstoffelementes in einen Kühlkanal des Reaktors sowie die Gestaltung der beiden Enden ist in Fig. 2 gezeigt. Dabei strömt das Kühlmittel aussen in Richtung der Pfeile 9 in den Kühlkanal und tritt nach dem Inneren der Brennstoffelemente.

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Claims

Das aus den ineinandergesteckten konischen Rohren bestehende eigentliche Brennstoffelement ist an dem einen Ende mit einem rohrförmigen Stutzen. 10 und am andern Ende mit einer Kappe oder einem Deckel 11 versehen. Dadurch ist der Innenraum des Elementes nur durch den Stutzen 10 zugänglich. Bei gleicher Brennstoffanordnung in den einzelnen Teilelementen entspricht die Wärmeerzeugung in diesen, Teilelementen derFlussverteilung des Reaktors. Dadurch entstehen bei gleich grossen Kühlmitte1mengen in den einzelnen Spalten unterschiedliche Austrittstemperaturen.

Um diesen Nachteil zu beheben, können entweder unterschiedliche Spaltstoffkonzentrationen in den einzelnen Teilelementen vorgesehen werden oder abe : unterschiedliche Spaltweiten bei gleicher Spaltstoffkonzentration zwischen den einzelnen Teil- EMI2.1 fenden Drähten zwischen den Hülsen anzuordnen, PATENT ANSPRÜCHE : EMI2.2 <Desc/Clms Page number 3>

2. Brennstoffelement nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Teilelement aus zwei übereinandergesteckten Hülsen (2,3) besteht, zwischen denen der Brennstoff (1) angeordnet ist.

3. Brennstoffelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen (2,3) an den Stirnflächen (bei 4) miteinander verschweisst oder verlötet sind.

4. Brennstoffelement nach Anspruch 1 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass der EMI3.1 mig angeordnet ist.

5. Brennstoffelement nach Anspruch 1 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die am Brennstoff (1) anliegenden Oberflächen der Hülsen (2, 3) mit Nocken, Sicken, Vertiefungen od. dgl. versehen sind.

6. Brennstoffelement nach Anspruch 1 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (2,3) mitdem Brennstoff (1) an den Berührungsflächen verlötet sind.

7. Brennstoffelement nach Anspruch 1 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hülsen (2, 3) innerhalb der Mantelflächen miteinander verlötet oder verschweisst sind.

8. Brennstoffelement nach Anspruch 1 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengesetzten Brennstoffelemente an dem Ende mit dem grösseren Durchmesser mit einem Deckel oder einer Kappe (11) ausgerüstet sind.

9. Brennstoffelement nach Anspruch 1 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsquerschnitte für das Kühlmittel zwischen den einzelnen Hülsen (2,3) entsprechend der unterschiedlichen Wärmeentwicklung über die Länge des Brennstoffelementes verschieden gross sind.

13. Brennstoffelement nach Anspruch 1 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen (2,3) aussen und/oder innen auf einem Teil oder ihrer gesamten Oberfläche Längs-, Quer- oder anders geformte Rippen, Rauten oder Kannelüren aufweisen.

11. Brennstoffelement nach Anspruch 1 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen (2,3) derart azentrisch zusammengefügt sind, dass sich über die Länge des Brennstoffelementes ein wendelförmiger Durchtritt für das Kühlmittel ergibt.

12. Brennstoffelement nach Anspruch 1 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (5) zwischen den einzelnen Hülsen (2,3) als Lenk- oder Leitflächen ausgebildet sind.

13. Brennstoffelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (5) einer Hülse (2,3) in Vertiefungen oder Aussparungen der andern Hülse zum Zwecke einer Verankerung eingreifen.