DE10205202A1

DE10205202A1 - Fuel element for a boiling water reactor

Info

Publication number: DE10205202A1
Application number: DE10205202A
Authority: DE
Inventors: Reinhart Zimmermann; Dieter Bender; Walter Uebelhack; Dieter Kreuter; Werner Meier; Peter Rau
Original assignee: Framatome ANP GmbH
Current assignee: Areva GmbH
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2003-08-28
Also published as: EP1472700A2; WO2003067606A3; TW200305171A; WO2003067606A2; TW574711B; JP2005525542A

Abstract

Ein Brennelement für einen Siedewasserreaktor enthält eine Mehrzahl von Brennstäben (1 bis 3), die in einer Mehrzahl von voneinander in Axialrichtung des Brennelements beabstandeten Abstandhaltern (11 bis 18) gelagert sind und von denen zumindest ein Brennstab (1, 2) teillang ist. Zumindest im oberen Bereich (B) des Brennelementes sind zur Verbesserung des Drayout-Verhaltens Ablenkelemente (48) angeordnet. Gemäß der Erfindung sind Mittel zur Verringerung des durch die Ablenkelemente (48) in diesem Bereich (B) verursachten Druckverlustes vorgesehen, um die thermohydraulische Stabilität und das Abschaltverhalten zu verbessern.A fuel assembly for a boiling water reactor contains a plurality of fuel rods (1 to 3) which are mounted in a plurality of spacers (11 to 18) spaced apart from one another in the axial direction of the fuel element and of which at least one fuel rod (1, 2) is partially long. Deflection elements (48) are arranged at least in the upper region (B) of the fuel element in order to improve the drayout behavior. According to the invention, means are provided for reducing the pressure loss caused by the deflecting elements (48) in this region (B) in order to improve the thermohydraulic stability and the switch-off behavior.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Brennelement für einen Siedewasserreaktor, das eine Anzahl von teillangen Brennstäben enthält. The invention relates to a fuel assembly for a Boiling water reactor, which is a number of part-length fuel rods contains.

Aus der US-Patentschrift 5,112,570 ist es bekannt, einige der Brennstäbe eines Brennelements für einen Siedewasserreaktor kürzer als die übrigen Brennstäbe auszubilden, so dass im oberen Bereich Leerpositionen im Brennstab-Gitter entstehen. Diese Maßnahmen dienen dazu, einerseits das Abschaltverhalten zu verbessern und andererseits die Neigung zu thermohydraulischer Instabilitäten zu verringern. Das durch den Einsatz teillanger Brennstäbe verbesserte Abschaltverhalten ist eine Folge der Vergrößerung des Moderator/Brennstoff-Verhältnisses im oberen Bereich des Brennelements, die dafür sorgt, dass der Reaktor auch im kalten Zustand unterkritisch gehalten werden kann. Darüber hinaus bewirken die Leerpositionen im oberen Bereich des Brennelements eine Verringerung des Strömungswiderstandes, so dass der Druckabfall im Zweiphasenbereich und damit die Neigung zu thermohydraulischen Instabilitäten verringert ist. It is known from US Pat. No. 5,112,570 to some of the Fuel rods of a fuel assembly for a boiling water reactor to be shorter than the other fuel rods, so that in empty space in the fuel rod grid. These measures serve, on the one hand, the switch-off behavior to improve and on the other hand the tendency to to reduce thermohydraulic instabilities. That through the use part-long fuel rods improved shutdown behavior is one Consequence of increasing the moderator / fuel ratio in the upper area of the fuel assembly, which ensures that the Reactor can be kept subcritical even when cold can. In addition, the empty positions in the upper one Area of the fuel assembly a reduction in Flow resistance, so that the pressure drop in the two-phase range and thus the tendency to thermohydraulic instabilities is reduced.

Ein weiteres Problem bei der Auslegung von Brennelementen für einen Siedewasserreaktor ist außerdem, dass diese eine möglichst großen Abstand zur Siedeübergangsleistung haben. Dabei ist die Siedeübergangsleistung die Leistung, bei der der auf dem Brennstab befindliche Wasserfilm verdampft, was zu einer deutlich schlechteren Wärmeübertragung führt (dry out). Wird die Siedeübergangsleistung überschritten, so bildet sich an der Oberfläche von in dem Brennelement enthaltenen Brennstäben ein Dampffilm oder eine Dampfschicht, die einen Wärmeübergangswiderstand darstellt. Da die im Brennstab erzeugte Wärmemenge dann vorübergehend nicht mehr vollständig abgeführt wird, steigt die Temperatur des Brennstabes an, bis sich ein neues thermisches Gleichgewicht einstellt. Dies kann zu einer Überhitzung des Brennstabes führen und damit auch zu einer thermischen Überlastung eines Brennstab-Hüllrohres. Eine derartige Überhitzung muss unbedingt vermieden werden, weil sie eine Lebensdauerverkürzung des Brennstabes und damit des Brennelementes zur Folge hätte. Another problem in the design of fuel assemblies for A boiling water reactor is also that this one have the greatest possible distance from the boiling transition power. there is the boiling transition power the power at which the the water film located in the fuel rod evaporates, resulting in a leads to significantly poorer heat transfer (dry out). Becomes the boiling transfer power is exceeded, so forms the surface of fuel rods contained in the fuel assembly a vapor film or a vapor layer that one Represents heat transfer resistance. Because the one generated in the fuel rod The amount of heat then temporarily not completely dissipated the temperature of the fuel rod rises until sets new thermal equilibrium. This can result in a Cause the fuel rod to overheat and thus lead to a thermal overload of a fuel rod cladding tube. A such overheating must be avoided because it a reduction in the life of the fuel rod and thus the Fuel element would result.

Zur Verbesserung des Dry-out-Verhaltens ist es aus der US 5,229,068 A bekannt, im Brennelement Ablenkelemente, beispielsweise an den Abstandhaltern angeordnete Drallfahnen, anzuordnen, die dem gegenüber dem Dampf schwereren Wasser eine horizontale Geschwindigkeitskomponente verleihen, so dass im Zweiphasenbereich eine bessere Benetzung der Brennstäbe mit Wasser erreicht wird. Durch diese Maßnahme kann die Siedeübergangsleistung erhöht werden. To improve the dry-out behavior, it is known from US Pat. No. 5,229,068 known, in the fuel element deflection elements, for example swirl flags arranged on the spacers, to be arranged, which is a heavier water than the steam horizontal component of speed, so that in Two-phase area with better wetting of the fuel rods Water is reached. Through this measure, the The boiling power can be increased.

Werden solche Ablenkelemente im oberen Bereich des Brennelementes angeordnet, so bewirkt deren höherer Strömungswiderstand eine Erhöhung des Druckverlustes im oberen Bereich des Brennelements, so dass die durch die teillangen Brennstäbe herbeigeführte Verringerung des Druckverlustes wenigstens zum Teil wieder kompensiert und die Neigung zu thermohydraulischen Instabilitäten vergrößert wird. Are such deflection elements in the upper area of the Arranged fuel element, so causes their higher Flow resistance an increase in pressure loss in the upper area of the Fuel assembly so that through the part-length fuel rods brought about reduction in pressure loss at least to Part again compensated and the tendency to thermohydraulic Instabilities is increased.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, ein Brennelement für einen Siedewasserreaktor anzugeben, das sowohl hinsichtlich seines Dry-out-Verhaltens als auch hinsichtlich seiner thermohydraulischen Eigenschaften verbessert ist. The invention is based on the object Specify fuel assembly for a boiling water reactor that both in terms of its dry-out behavior as well its thermohydraulic properties is improved.

Die genannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Brennelement mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Gemäß diesen Merkmalen weist ein Brennelement für einen Siedewasserreaktor, bei dem eine Mehrzahl von Brennstäben in einer Mehrzahl voneinander in Axialrichtung des Brennelements beabstandeten Abstandhaltern gelagert sind, von denen zumindest ein Brennstab teillang ist, und das mit zumindest im oberen Bereich des Brennelementes angeordneten Ablenkelementen versehen ist, Mittel zur Verringerung des durch die Ablenkelemente in diesem Bereich verursachten Druckverlustes auf. The stated object is achieved according to the invention by a Fuel element with the features of claim 1. According to A fuel element for these features Boiling water reactor, in which a plurality of fuel rods in one A plurality of each other in the axial direction of the fuel assembly spaced spacers are stored, of which at least one Fuel rod is part long, and at least in the upper one Provided in the region of the fuel element arranged deflection elements is means for reducing the deflection elements in pressure loss caused in this area.

Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass es entgegen der in der US 5,229,068 angestrebten Wiederherstellung eines Druckabfalls im oberen Bereich vielmehr von Vorteil ist, den Druckabfall weiterhin so niedrig wie möglich zu halten, um thermohydraulische Instabilitäten zu vermeiden. Mit anderen Worten: Es sind Maßnahmen vorgesehen, die durch die Ablenkelemente im oberen Bereich erzeugte Erhöhung des Strömungswiderstandes durch geeignete strömungstechnische Maßnahmen zu reduzieren oder zu kompensieren. The invention is based on the knowledge that it contrary to the restoration sought in US 5,229,068 a pressure drop in the upper area is rather advantageous, keep the pressure drop as low as possible in order to to avoid thermohydraulic instabilities. With others Words: Measures are envisaged by the Deflection elements in the upper area produced an increase in Flow resistance through suitable fluidic measures reduce or compensate.

Die Begriffe "oberer Bereich" oder "unterer Bereich" sind im folgenden derart zu verstehen, dass das Brennelement gedanklich hinsichtlich seiner Axialausdehnung in zwei Teilbereiche aufgeteilt wird, die aneinander anschließen. Der "obere Bereich" kann, muss aber nicht, mit dem Zweiphasenbereich übereinstimmen, d. h. die Grenze zwischen dem oberen und dem unteren Bereich stimmt nicht notwendigerweise mit der Zweiphasengrenze überein und der "obere Bereich" kann kleiner oder größer als der Zweiphasenbereich sein. The terms "upper area" or "lower area" are in the following to understand that the fuel assembly in terms of its axial extent in two parts is divided, which connect to each other. The upper Area "can, but does not have to, with the two-phase area match, d. H. the boundary between the upper and the lower area does not necessarily agree with the The two-phase boundary coincides and the "upper range" can be smaller or be larger than the two-phase range.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt diese Verringerung des Druckverlustes dadurch, dass zumindest einer der im oberen Bereich angeordneten Abstandhalter einen reduzierten Druckverlust aufweist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann dies dadurch realisiert werden, dass im oberen Bereich des Brennelementes, vorzugsweise im Bereich oberhalb der teillangen Stäbe, Abstandhalter aus einer Nickelbasislegierung zum Einsatz kommen, deren Stegdicke deutlich niedriger ist als die Stegdicke der üblicherweise eingesetzten Abstandhalter aus einer Zirkoniumlegierung. Durch diesen Aufbau wird außerdem der Axialbereich der guten Moderation nicht durch Einsatz von Abstandhaltern aus einer Zirkoniumlegierung in seiner Neutronenökonomie verschlechtert. Diese Maßnahme beruht auf der Überlegung, dass der Einsatz von Abstandhaltern aus einer Nickelbasislegierung trotz der an sich ungünstigeren Korrosionseigenschaften im oberen Bereich des Brennelements unkritisch ist, da die das Korrosionsverhalten wesentlich bestimmende Shadow-Korrosion hauptsächlich im unteren Bereich des Brennelementes auftritt. In a preferred embodiment of the invention, this is done Reduction of pressure loss by having at least one one of the spacers arranged in the upper area has reduced pressure loss. In an advantageous This can be achieved by designing that in the upper Area of the fuel assembly, preferably in the area above the part-length rods, spacers from one Nickel-based alloy are used, whose web thickness is significantly lower is the web thickness of the commonly used Spacers made of a zirconium alloy. Through this structure moreover, the axial area of good moderation does not go through Use of spacers made of a zirconium alloy in its neutron economy deteriorated. This measure is based on the consideration that the use of spacers a nickel-based alloy despite the less favorable per se Corrosion properties in the upper area of the fuel assembly is not critical since the corrosion behavior is essential dominant shadow corrosion mainly in the lower area of the fuel assembly occurs.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können ergänzend oder alternativ zu dieser Maßnahme auch der Strömungswiderstand der im oberen Bereich des Brennelementes angeordneten Ablenkelemente nach oben hin verringert sein. Dies kann einerseits durch Verringerung der Anzahl der Ablenkelemente oder auch durch eine Verringerung der Projektionsfläche auf eine zur Axialrichtung senkrechte Ebene (Wirkfläche) herbeigeführt werden. Dabei kann grundsätzlich der oberste Abstandhalter auch ohne Ablenkelemente ausgeführt sein. In a further advantageous embodiment of the invention In addition or as an alternative to this measure, the Flow resistance in the upper area of the fuel assembly arranged deflection elements can be reduced upwards. This can be done by reducing the number of Deflection elements or by reducing the Projection area on a plane perpendicular to the axial direction (effective area) be brought about. The topmost can Spacers can also be designed without deflection elements.

Diese Maßnahme geht von der Überlegung aus, dass der Druckabfall im oberen Bereich des Brennelementes nach oben hin exponentiell zunimmt, so dass Maßnahmen zum Abbau des Druckabfalls vor allem im obersten Bereich des Brennelementes zweckmäßig sind. Mit anderen Worten: Es hat sich als besonders günstig herausgestellt, den Strömungswiderstand innerhalb des Brennelementes in der obersten Zone des oberen Bereiches mehr zu verringern als in der unteren Zone des oberen Bereiches. This measure is based on the consideration that the Pressure drop in the upper area of the fuel assembly upwards increases exponentially, so measures to reduce the pressure drop Especially useful in the uppermost area of the fuel assembly are. In other words: it has proven to be particularly cheap exposed the flow resistance within the Fuel element in the uppermost zone of the upper area more decrease than in the lower zone of the upper area.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß der weiteren Unteransprüche. Further advantageous embodiments of the invention result themselves according to the further subclaims.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnung verwiesen. Es zeigen: For a more detailed explanation of the invention, reference is made to the Reference examples of the drawing. Show it:

Fig. 1 ein Brennelement gemäß der Erfindung in einer schematischen Prinzipdarstellung, Fig. 1 shows a fuel assembly according to the invention in a schematic principle representation,

Fig. 2, 3 jeweils einen Ausschnitt aus einem Abstandhalter mit quadratischen bzw. runden Maschen zur Aufnahme von Brennstäben, wie sie in einem unteren Bereich des Brennelementes Verwendung finden, Fig. 2, 3 each having a portion of a spacer with square or round mesh for receiving fuel rods as they are in a lower region of the fuel used,

Fig. 4 einen Abstandhalter in einem unteren Abschnitt des oberen Bereiches des Brennelementes Fig. 4 shows a spacer in a lower portion of the upper region of the fuel assembly

Fig. 5 einen Abstandhalter, der über dem in Fig. 4 dargestellten Abstandhalter angeordnet ist, Fig. 5 shows a spacer which is disposed above the illustrated in Fig. 4 spacer,

Fig. 6 bis 8 jeweils alternative Ausgestaltungen eines Abstandhalters im oberen Bereich des Brennelementes. FIGS. 6 to 8 are alternative embodiments of a spacer in the upper region of the fuel bundle.

Gemäß Fig. 1 enthält ein Brennelement eine Vielzahl (ein Bündel) von Brennstäben 1 bis 3, die sich im Betriebszustand vertikal zwischen einer unteren Stabhalteplatte 4 und einer oberen Stabhalteplatte 6 erstrecken. Die Brennstäbe 1 bis 3 sind parallel zueinander angeordnet und in Abstandhalter 11 bis 18 eingespannt. Die Brennstäbe 1 und 2 sind als teillange Brennstäbe ausgeführt und gegenüber den Brennstäben 3, die sich auf die gesamte Länge des Brennelementes erstrecken, verkürzt. Der Figur ist zu entnehmen, dass die teillangen Brennstäbe 1 kürzer sind als die teillangen Brennstäbe 2. Während die Brennstäbe 3 normaler Länge nicht oder nur lose auf der unteren Stabhalteplatte 4 aufstehen, sind die teillangen Brennstäbe 1, 2 mit ihrem unteren Ende in der Stabhalteplatte 4 fest verankert. Referring to FIG. 1, a fuel assembly comprises a plurality (a bundle) of fuel rods 1 to 3, which extend in the operating state vertically between a lower tie plate 4, and an upper tie plate 6. The fuel rods 1 to 3 are arranged parallel to one another and clamped in spacers 11 to 18 . The fuel rods 1 and 2 are designed as part-long fuel rods and are shortened compared to the fuel rods 3 , which extend over the entire length of the fuel element. The figure shows that the part-length fuel rods 1 are shorter than the part-length fuel rods 2 . While the normal length fuel rods 3 do not stand up or only stand loosely on the lower rod holding plate 4 , the part-long fuel rods 1 , 2 are firmly anchored with their lower end in the rod holding plate 4 .

Ein unten und oben offener Brennelementkasten 20 umschließt das Bündel von Brennstäben 1 bis 3 und bildet einen geschlossenen Kanal für ein durch die untere Stabhalteplatte 4 eintretendes flüssiges Kühlmittel. Das Kühlmittel - vorzugsweise Wasser - wird auf seinem Weg durch den Brennelementkasten 20 durch die Brennstäbe 1 bis 3 erwärmt und beginnt zu verdampfen, so dass im oberen Bereich des Brennelements ein Gemisch aus flüssigem und dampfförmigen Kühlmittel vorliegt. A fuel element box 20 open at the top and bottom surrounds the bundle of fuel rods 1 to 3 and forms a closed channel for a liquid coolant entering through the lower rod holding plate 4 . The coolant - preferably water - is heated on its way through the fuel assembly 20 by the fuel rods 1 to 3 and begins to evaporate, so that a mixture of liquid and vaporous coolant is present in the upper region of the fuel assembly.

Durch den Einbau teillanger Brennstäbe 1, 2 wird der lichte Kanalquerschnitt im oberen Bereich des Brennelementes größer als im unteren Bereich, so dass der im Zweiphasenbereich auftretenden höheren Strömungsgeschwindigkeit entgegengewirkt ist. By installing part-length fuel rods 1 , 2 , the clear channel cross-section in the upper area of the fuel element becomes larger than in the lower area, so that the higher flow velocity occurring in the two-phase area is counteracted.

Die Abstandhalter 11 bis 18 sind auslegungstechnisch in eine untere Gruppe A (11 bis 14) und in eine obere Gruppe B (15 bis 18) geteilt, wobei die Abstände der Abstandhalter zumindest in der Gruppe A untereinander gleich groß sind. In der Gruppe B können die Abstände der Abstandhalter 15 bis 18 auch niedriger sein. Die durch eine Verringerung der Abstände der Abstandhalter 15 bis 18 verursachte Erhöhung des Druckverlustes kann dabei durch eine größere Anzahl teillanger Brennstäbe 1, 2 kompensiert werden. Die Grenze zwischen der unteren Gruppe A und der oberen Gruppe B kann, muss aber nicht mit der Zweiphasengrenze oder dem Ende der kürzesten teillangen Brennstäbe 1 übereinstimmen. In terms of design, the spacers 11 to 18 are divided into a lower group A ( 11 to 14 ) and an upper group B ( 15 to 18 ), the spacings of the spacers being equal to one another, at least in group A. In group B, the spacings of the spacers 15 to 18 can also be smaller. The increase in pressure loss caused by a reduction in the spacing of the spacers 15 to 18 can be compensated for by a larger number of part-length fuel rods 1 , 2 . The boundary between the lower group A and the upper group B may, but does not have to correspond to the two-phase boundary or the end of the shortest part-long fuel rods 1 .

Fig. 2 zeigt in stark vergrößertem Maßstab einen der Abstandhalter der Gruppe A (11 bis 14) oder den untersten der oberen Abstandhalter 16 der Gruppe B. Der Abstandhalter ist aus sich rechtwinklig kreuzenden Stegen 40 aufgebaut, die sich gegenseitig durchdringen. Die Stege 40 bilden annähernd quadratische Maschen 42 zur Aufnahme der Brennstäbe 1 bis 3, die in den Maschen 42 durch Noppen 44 und Federn 46 fest eingespannt sind. An den Stegen 40 des Abstandhalters sind Ablenkelemente 48 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel der Figur seitlich abgebogene Drallfahnen sind. Die Drallfahnen sind dabei derart an den Kreuzungsstellen angeordnet, dass zwischen den Brennstäben durch die Abstandhalter in Axialrichtung (parallel zu den Brennstäben) fließendes Kühlmittel abgelenkt wird und eine senkrecht zur Axialrichtung gerichtete (horizontale) Geschwindigkeitskomponente, im konkret dargestellten Ausführungsbeispiel einen Drallimpuls D erhält. Die durch die Drallfahnen verursachte Drehbewegung erzeugt eine Zentrifugalbeschleunigung, die die flüssige Phase des Kühlmittels gegen die Brennstäbe 1 bis 3 schleudert, deren Kühlung verstärkt und die Gefahr des Entstehens eines Filmabrisses entsprechend vermindert. Fig. 2 shows on a greatly enlarged scale one of the spacers of group A ( 11 to 14 ) or the lowest of the upper spacers 16 of group B. The spacer is made up of webs 40 crossing at right angles which penetrate one another. The webs 40 form approximately square meshes 42 for receiving the fuel rods 1 to 3 , which are firmly clamped in the meshes 42 by knobs 44 and springs 46 . Deflection elements 48 are arranged on the webs 40 of the spacer and, in the exemplary embodiment of the figure, are swirl vanes which are bent sideways. The swirl vanes are arranged at the intersection points in such a way that coolant flowing in the axial direction (parallel to the fuel rods) is deflected between the fuel rods by the spacers, and a (horizontal) speed component directed perpendicular to the axial direction, in the exemplary embodiment specifically shown, receives a swirl pulse D. The rotary movement caused by the swirl vanes generates a centrifugal acceleration which throws the liquid phase of the coolant against the fuel rods 1 to 3 , increases their cooling and accordingly reduces the risk of film breakage.

In gleicher Weise wirkt ein Abstandhalter gemäß Fig. 3, bei dem die zur Aufnahme der Brennstäbe 1 bis 3 vorgesehenen Maschen von hohlzylindrischen Hülsen 50 gebildet sind, die ebenfalls als Ablenkelemente 48 seitlich abgebogenen Drallfahnen tragen und dem vorbeifließenden Kühlmittel einen Drallimpuls auf zwingen. A spacer according to FIG. 3 acts in the same way, in which the meshes provided for receiving the fuel rods 1 to 3 are formed by hollow cylindrical sleeves 50 , which also have swirl vanes bent laterally as deflection elements 48 and force a swirl pulse on the coolant flowing past.

Fig. 4 zeigt einen Abstandhalter der Gruppe B, der oberhalb des Abstandhalters gemäß Fig. 2 angeordnet ist. Der Figur ist zu entnehmen, dass ein Teil der Kreuzungsstellen (in der Figur durch Schraffur kenntlich gemacht) frei von Ablenkelementen 48 ist. Im Beispiel der Figur ist nun vorgesehen, eine von 4 Kreuzungsstellen ablenkelementfrei zu gestalten. Geeignete Kreuzungsstellen sind vor allen Dingen die Kreuzungsstellen in den Eckpunkten solcher Maschen, die oberhalb dem Freiende teillanger Brennstäbe liegen. FIG. 4 shows a spacer from group B, which is arranged above the spacer according to FIG. 2. It can be seen from the figure that part of the crossing points (indicated by hatching in the figure) is free of deflection elements 48 . In the example of the figure, provision is now made to design one of 4 intersection points without deflection elements. Suitable crossing points are above all the crossing points in the corner points of such meshes, which are above the free end of part-length fuel rods.

Fig. 5 zeigt einen Abstandhalter, der oberhalb des Abstandhalters gemäß Fig. 4 angeordnet ist, und bei dem jede zweite Kreuzungsstelle frei von Ablenkelementen 48 ist. FIG. 5 shows a spacer which is arranged above the spacer according to FIG. 4 and in which every second crossing point is free of deflection elements 48 .

In entsprechender Weise reduzieren sich die Anzahl der Ablenkelemente bis zum obersten Abstandhalter 18, der grundsätzlich auch ablenkelementfrei sein kann. The number of deflection elements is correspondingly reduced up to the uppermost spacer 18 , which in principle can also be free of deflection elements.

Weitere alternative Ausgestaltungen sind in Fig. 6 und 7 dargestellt, bei denen die Anzahl der Ablenkelemente pro Kreuzungspunkt verringert ist (fehlende Ablenkelemente (ablenkelementfreie Bereiche) durch Schraffur hervorgehoben, Fig. 6) oder bei denen Stege 40a (Fig. 7) eingesetzt werden, die keine abgebogenen Drallfahnen aufweisen. Auch in dieser Ausführungsform sind vor allen Dingen die Drallfahnen eliminiert, die eine in das Innere einer Masche gerichtete Querströmung des Kühlmittels erzeugen würden, die nicht von einem Brennstab durchsetzt wird, sich also oberhalb des Endes eines teillangen Stabes befindet. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist zu erkennen, dass eine Masche 43 vollständig frei von in ihr Inneres weisenden Ablenkelementen ist. Solche ablenkelementfreien Maschen 43 bilden vorzugsweise Leerpositionen, d. h. befinden sich oberhalb dem Ende teillanger Brennstäbe 1, 2 in den von diesen eingenommenen Maschenpositionen. Further alternative configurations are shown in FIGS. 6 and 7, in which the number of deflection elements per crossing point is reduced (missing deflection elements (regions without deflection elements) highlighted by hatching, FIG. 6) or in which webs 40 a ( FIG. 7) are used that have no twisted swirl flags. In this embodiment, too, the swirl vanes that would produce a cross-flow of the coolant directed into the interior of a mesh, which is not penetrated by a fuel rod, that is to say is located above the end of a part-length rod, are above all eliminated. In the exemplary embodiment in FIG. 6, it can be seen that a mesh 43 is completely free of deflection elements pointing into its interior. Such deflection element-free meshes 43 preferably form empty positions, ie are located above the end of part-length fuel rods 1 , 2 in the mesh positions they occupy.

Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltung gemäß Fig. 8 ist vorgesehen, einen Teil der Ablenkelemente 48, im Ausführungsbeispiel die am Steg 40b angeformten Drallfahnen 48b entweder kürzer auszuformen oder weniger stark abzubiegen, so dass deren strömungsablenkende Wirkung und damit auch deren Strömungswiderstand verringert ist. In dieser Ausführungsform ist die Summe der Projektionsflächen aller Ablenkelemente 48, 48b eines oberen Abstandhalters kleiner als die Summe der Projektionsflächen aller Ablenkelemente 48, 48b eines darunter angeordneten oberen Abstandhalters. In a further alternative embodiment according to FIG. 8, it is provided that part of the deflection elements 48 , in the exemplary embodiment the swirl tabs 48 b formed on the web 40 b, are either shorter or less bent, so that their flow-deflecting effect and thus also their flow resistance is reduced. In this embodiment, the sum of the projection areas of all deflection elements 48 , 48 b of an upper spacer is smaller than the sum of the projection areas of all deflection elements 48 , 48 b of an upper spacer arranged underneath.

Ergänzend oder alternativ zu den anhand Fig. 2 bis 8 erläuterten Maßnahmen ist zumindest der oberste oder die oberen Abstandhalter der oberen Gruppe B aus Stegen aufgebaut, die aus einer Nickelbasislegierung, insbesondere Inconel, bestehen. Dies erlaubt bei gleicher mechanischer Stabilität eine Verringerung der Wandstärke der Stege und bewirkt somit eine Verringerung des an den Abstandhaltern jeweils entstehenden Druckverlustes. Grundsätzlich kann auch in der oberen Gruppe vorgesehen sein, dass zwei benachbarte Abstandhalter identisch aufgebaut sind, jedoch ist der Strömungswiderstand des obersten Abstandhalters stets kleiner als der Strömungswiderstand des untersten des oberen Abstandhalters um der Zunahme des Druckabfalls entgegenzuwirken. Bezugszeichenliste 1-3 Brennstab
4, 6 untere, obere Stabhalteplatte
11-18 Abstandhalter
20 Brennelementkasten
40a, b Steg
42, 43 Masche
44 Noppe
46 Feder
48 Drallelement (seitlich abgebogene Blechfahne)
50 Hülse
A, B obere, untere Gruppe
D Drallimpuls
In addition or as an alternative to the measures explained with reference to FIGS. 2 to 8, at least the uppermost or the upper spacers of the upper group B are constructed from webs which consist of a nickel-based alloy, in particular Inconel. With the same mechanical stability, this permits a reduction in the wall thickness of the webs and thus brings about a reduction in the pressure loss occurring at the spacers in each case. In principle, it can also be provided in the upper group that two adjacent spacers are constructed identically, but the flow resistance of the uppermost spacer is always smaller than the flow resistance of the lowest of the upper spacers in order to counteract the increase in pressure drop. Reference symbol list 1-3 fuel rod
4 , 6 lower, upper rod holding plate
11-18 spacers
20 fuel assembly box
40a, b footbridge
42 , 43 stitch
44 pimples
46 spring
48 swirl element (laterally bent sheet metal flag)
50 sleeve
A, B upper, lower group
D swirl pulse

Claims

1. Fuel element for a boiling water reactor with a plurality of fuel rods ( 1 to 3 ) which are mounted in a plurality of spacers ( 11 to 18 ) spaced apart from one another in the axial direction of the fuel element and at least one fuel rod ( 1 , 2 ) of which is part-long, and with deflection elements ( 48 ) arranged at least in the upper region (B) of the fuel element, characterized by means for reducing the pressure loss caused by the deflection elements ( 48 ) in this region (B).

2. The fuel assembly according to claim 1, wherein at least one of the spacers ( 16 to 18 ) arranged in the upper region (B) (upper spacer) consists of a nickel-based alloy.

3. Fuel element according to claim 1 or 2, in which at least the upper spacers ( 16 to 18 ) are each provided with a number of deflection elements ( 48 ), the number of deflection elements ( 48 ) of the uppermost upper spacer ( 18 ) being less than the number of deflection elements of the lowest upper spacer ( 16 ).

4. The fuel assembly according to claim 3, wherein the number of deflection elements arranged on a spacer ( 16 to 18 ) decreases upwards.

5. Fuel assembly according to one of the preceding claims, in which at least the upper spacers ( 16 to 18 ) are each provided with a number of deflection elements ( 48 ), the sum of the projection surfaces of all deflection elements on a plane perpendicular to the axial direction in the uppermost upper spacer ( 18 ) is smaller than that of the lowest upper spacer ( 16 ).

6. The fuel assembly according to claim 5, wherein the sum of the projection areas of the deflection elements ( 48 ) arranged on an upper spacer ( 16 to 18 ) decreases upwards.