DE1026012B - Brennstoffelement fuer Reaktoren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es sind Brennstoffelemente für Reaktoren bekannt, die aus einzelnem Scheiben, die aus einer Uran-Aluminium-Legierung bestehen, zusammengesetzt sind. Um Korrosionssehäden zu verhindern, sind die Scheiben in einem Aluminrümrohr, das Paraffinöl enthält, derart übereinandergeschichtet, daß zwischen den einzelnen Scheiben, die einen von 90° verschiedenen Winkel mit der Achse des Aluminiumrohres bilden, jeweils ein Abstandsriing aus Polyäthylen liegt, um Blasern, die an: der Oberfläche der Scheibe entstehen, das Ablösen, und Aufsteigen zu ermöglichen. Es sind ferner von einem Rohr umhüllte Brennstoffelemente für Reaktoren bekannt, die zur Erhöhung des Wärmeübergangs von Kanälen durchzogen sind. Derartige Brennstoffelemente wurden bisher nur bei Reaktoren angewandt, deren Brennstoff aus angereicherten Kernbrennstoffen besteht. Bei mit natürlichem Uran betriebenen Reaktoren wurden, insbesondere mit Rücksicht auf die dadurch verursachte Erhöhung des Resonanzeinfaniges, die einer solchen Verwendung entgegensteht, derartige Brennstoffelemente bisher nicht verwendet.

Die Erfindung bezieht sich auf ein von einem Rohr umhüHtes Brennstoffelement für Reaktoren, das aus einzelnen Scheiben aufgebaut und von Kanälen durchzogen, ist, wobei die Grund- bzw. Deckflächen der einzelnen Scheiben mit der Achse des Brennstoffelementes einen von 90° verschiedenem Winkel bilden. Nach der Erfindung werden die Kanäle durch die zu einem Brennstoffelement zusammengelegten einzelnen Scheiben gebildet, wobei der zwischen dem Rohr und dem Brennstoffelement befindliche, von einem Kühlmittel durchströmte Raum durch Längswände in mindestens zwei Teilräume unterteilt ist. Durch das Zusammenlegen eines Brennstoffelementes aus einzelnen Scheiben wird eine erhebliche Herabsetzung der möglicherweise infolge der Wärmeausdehnung auftretenden Spannungen erreicht, so daß die Gefahr einer Ablösung des Canningmaterials vom Kernbrennstoff und damit das Auftreten von. schlecht wärmeleitenden korrosionsanfälligen Stellen sehr stark vermindert wird. Eine wesentliche Erhöhung des Resonamzeinfanigs läßt sich durch eine entsprechende Bemessung der Kanäle vermeiden, so daß das erfindungsgemäße Brennstoffelement auch für mit natürlichem Uran betriebene Reaktoren anwendbar ist.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand eines in den Fig. 1, 2 und 3 wiedergegebenen schematischen Ausführungsbeispiels näher erläutert werden, ohne daß damit jedoch die Erfindung auf das Ausführungsbeispiel beschränkt werden soll.

_ _ In den Fig. 1, 2 und 3 ist ein Brennstoffelement 10 für Reaktoren, das von Kanälen durchzogen und aus

Brennstoffelement für Reaktoren

Anmelder:

Dr. phil. Heinz Maier-Leibnitz,
München, Pienzenauerstr. 110

Dr. phil. Heinz Maier-Leibnitz, München,
ist als Erfinder genannt worden

einzelnen Scheiben. 12 aufgebaut ist, schematisch dargestellt, und zwar in
Fig. 1 in Draufsicht, in

Fig. 2 und 3 in zwei aufeinander senkrecht stehenden Scbmittebeinen.

^a5 Wie ersichtlich, sind die einzelnen Scheiben derartig ausgebildet, daß die Kanäle beim Zusammenlegen der einzelnen Scheiben zu einem Brennstoffelement entstehen.

Die Grund- bzw. Deckflächen der einzelnen Scheiben 12 bilden mit der Achse einen von 90° verschiedenen Winkel. Dadurch wird erreicht, daß das voirbeiströmende Kühlmittel, wenn das Brennstoffelement 10 in einem Rohr 13 zur Führung des Kühlmittels angeordnet ist, zwangsweise durch die Kanäle 11 geführt wird, so· daß eine gute Wärmeabfuhr aus dem erfindungsgemäßen Brennstoffelement gewährleistet ist, insbesondere da der zwischen dem Rohr 13 und dem Brennstoffelement 10 befindliche Raum 14 durch Längswände in mindestens zwei Teilräume unterteilt ist. Die Kanäle 11 werden dabei bei einer besonderen Ausführungsform derart angeordnet, daß sie nicht parallel zu den Wänden 15 verlaufen, womit bereits durch eine kleine Druckdifferenz zwischen den beiden Teilräumen eine gute Wärmeabfuhr aus dem Brennstoffelement 10 ermöglicht wird. Die Brennstoffelemente 10 werden durch eine Vorrichtung 16 gehalten.

Eine besonders günstige Betriebsweise eines Reaktors mit den erfindungsgemäßen Brennstoffelementen ergibt sich, wenn bei einem flüssigen Kühlmittel die Kühlmitteltemperatur und seine Strömungsgeschwindigkeit derart gewählt werden, daß im wesentlichen innerhalb der Kanäle 11 eine Verdampfung eintritt. Man erhält in diesem Fall ohne eine gefährliche

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Änderung· der Reaktivität vorteilhafterweise bereits bei kleiner Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels einen erhöhten. Wärmeübergang.

Ferner ist es bei einem Reaktor, der mit den erfindungsgemäßen Brennstoffelementen versehen ist, günstig, daß bei einem noch höheren Wärmeübergang — also· bei einer Verdampfung des Kühlmittels auch außerhalb' der Kanäle 11 — die durch die Verdampfung außerhalb der Kanäle 11 hervorgerufene Reaktivitätsänderung durch die durch eine Verdampfung innerhalb der Kanäle 11 hervorgerufene Reaktivitätsänderung zumindest teilweise kompensiert wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Von. einem Rohr umhüiltes Brennstoffelement für Reaktoren¹, das aus einzelnen Scheiben aufgebaut und von Kanälen durchzogen ist, wobei die Grund- bzw. Deckflächen der einzelnen Scheiben mit der Achse des Brennstoffelementes einen von 90° verschiedenen. Winkel bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle durch die zu einem Brennstoffelement zusammengelegten einzelnen Scheiben gebildet werden und daß der zwischen dem Rohr und dem Brennstoffelement befindliche, von einem Kühlmittel durchströmte Raum durch Längswände in mindestens zwei Teil räume unterteilt ist.

2. Brennstoffelement nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle nicht parallel zu den Wänden verlaufen.

3. Verfahren zum Betrieb eineis Reaktors mit Brennstoffelementen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines flüssigen Kühlmittels innerhalb der Kanäle eine Verdampfung des Kühlmittels erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Gl as s tone, Principles of Nuclear Reactor

Engineering, 1956, S. 763, 764;

»Reactor Handbook, Engineering« aus »Selected

Reference Material on, Atomic Energy«, 1955, S. 1021.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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