DE1051426B

DE1051426B - Mit einem Thermoelement versehenes Kernreaktor-Brennelement

Info

Publication number: DE1051426B
Application number: DEU4671A
Authority: DE
Inventors: George Henry French; Piyatilleke Perera Guneratne
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1956-07-27
Filing date: 1957-07-25
Publication date: 1959-02-26
Also published as: FR1179758A; ES236720A1; BE559519A; US3051641A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Kernreaktoren. Ein Begrenzungsfaktor bei der gegenwärtigen Kernreaktorentwicklung ist durch die Temperatur des den Kernbrennstoff umgebenden Mantel- oder Hüllenwerkstoffes gegeben. Damit der Reaktor so arbeiten kann, daß die Temperatur des Hüllenwerkstoffes so hoch, wie es sich mit der Sicherheit vereinbaren läßt, gehalten wird, ist es wünschenswert, die Hüllentemperatur dem Bedienungspersonal genau und mit einer möglichst geringen Zeitverzögerung kenntlich zu machen. Ein kleines Thermoelement ist eine bekannte und brauchbare Einrichtung für eine solche Temperaturmessung; jedoch ergibt sich dabei das Problem, wie das Thermoelement am Hüllenwerkstoff zu befestigen ist, um den Betriebsbedingungen bzw. -beanspruchungen im Reaktor widerstehen zu können, wenn ein enger thermischer Kontakt aufrechterhalten werden soll. Eine Schweiß- oder ähnliche Technik erfordert die Verbindung von mindestens drei verschiedenen Werkstoffen miteinander, nämlich des Thermoelements, des Verbindungswerkstoffes und des Hüllenwerkstoffes, sowie wahrscheinlich anderer Werkstoffe, wie Flußmittel, wobei nicht jede Verbindung einwandfrei sein kann. Durch die Erfindung wird eine Einrichtung geschaffen, vermittels welcher ein Thermoelement in engen thermischen Kontakt mit einer Brennelementhülle zu bringen ist, wobei Schweißen oder Löten vermieden wird.

Gemäß der Erfindung weist ein ein Thermoelement tragendes oder haltendes Kernreaktor-Brennelement, welches einen von einer Schutzhülle umgebenden Brennkörper enthält, einen Kanal, welcher durch die Hülle in der Nähe des Brennkörpers hindurchführt, sowie eine Thermoelementverbindung in Form eines keilförmigen Bauteils auf, welcher so in den besagten Kanal eingeführt ist, daß er fest darin sitzt.

Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung ausführlicher beschrieben werden, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Brennelementes mit radialen Rippen, während

Fig. 2 und 3 jeweils eine Seiten- und eine Endansicht des zwecks Verbindung mit dem Brennelement aus Fig. 1 keilförmigen Endes eines Thermoelementkabels wiedergeben.

Ein Brennelement, welches einen Brennkörper 1 und eine Hülle aus Magnesiumlegierung 2 mit radialen Rippen 3 aufweist, ist mit einer einzelnen exentrischen Rippenwurzel 4 versehen, welche zwischen zwei Rippen in der Nähe der Brennelementbasis ausgebildet ist. Ein Loch 5 von 0,0635 Zoll (1,61 mm) Durchmesser ist durch die exzentrische Rippenwurzel 4 derart gebohrt, daß die Mindeststärke Mit einem Thermoelement versehenes
Kernreaktor-Brennelement

Anmelder:
United Kingdom
Atomic Energy Authority, London

Vertreter: Dipl.-Ing. B. Schubert, Patentanwalt,
Siegen (Westf.), Oranienstr. 14

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 27. Juli 1956

Piyatilleke Perera Guneratne, Meville Young
und George Henry French, London,
sind als Erfinder genannt worden

zwischen dem Loch 5 und der Außenfläche der Hülle die gleiche wie die normale Hüllenstärke ist, wie dies durch den gestrichelten Kreis 8 angedeutet ist. Ein Thermoelementkabel 7 von 0,0625 Zoll (1,58 mm) Nenndurchmesser ist an einem Ende verschweißt, um eine »heiße Lötstelle« zwischen den Leitern bzw. Adern 10 (Fig. 2) innerhalb des Kabels und dem Kabelmantel 11 herzustellen und dieses Kabelende wird durch das Loch 5 gestoßen, so daß es mit Abstand von den Rippen 3 herausragt. Die »heiße Lötstelle« wird dann vermittels eines geeigneten Werkzeugs über eine Länge von etwa V₁₀ Zoll (2,54 mm) abgeflacht, so daß die größte Abmessung an der Spitze zwischen 0,070 Zoll (1,77 mm) und 0,073 Zoll (1,85 mm) beträgt (Fig. 2 und 3). Das Thermoelementkabel wird dann bei einer Zugbelastung zwischen 32 und 48 Ibs (14,515 und 21,722 kg) zurückgezogen, bis sich die Spitze der »heißen Lötstelle« etwa V₁₆ Zoll (1,587 mm) bis V₈ Zoll (3,175 mm) innerhalb des Loches 5 befindet. Das offene Ende des Loches 5 kann durch Hämmern oder Treiben der Hülle oder durch leichtes Stanzen geschlossen bzw. verstopft werden. Das Kabel 7 wird in Schlitzen 9, welche in die Rippen 3 eingeschnitten sind, entlang den Brennelementen geführt.

809 767/419

Claims

Patentansprüche:

1. Mit einem Thermoelement versehenes Kernreaktor-Brennelement, welches einen von einer Schutzhülle umgebenen Brennkörper enthält, gekennzeichnet durch einen Kanal, welcher durch die Hülle in der Nähe des Brennkörpers hindurchführt, und durch eine Thermoelementverbindung in Form eines keilförmigen Bauteils, welcher so in den besagten Kanal eingeführt ist, daß er fest darin sitzt.

2. Mit einem Thermoelement versehenes Kernreaktor-Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das derjenige Teil der Schutzhülle, durch welchen der besagte Kanal hindurchführt, so verstärkt ist, daß die Mindeststärke zwischen

dem Kanal und der Innenfläche der Hülle nicht geringer als die normale Hüllenstärke ist.

3. Mit einem Thermoelement versehenes Kernreaktor-Brennelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülle radiale Rippen und eine exzentrische Rippenwurzel zwischen zwei Rippen aufweist und daß der Kanal in die exzentrische Rippenwurzel eindringt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
» Nucleonics*. Bd. 13, 1955, H. 5, S. 70;
»Proceedings of the International Conference on

the Peaceful Uses of Atomic Energy«, 1956, Bd. 9,

S. 225 und 232.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen