DE1056748B

DE1056748B - Brennstoffelement fuer Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1056748B
Application number: DEL27827A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Eberhard Steudel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1957-06-08
Filing date: 1957-06-08
Publication date: 1959-05-06

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt, Brennstoffelemente für Kernreaktoren als Stäbe, Platten, Scheiben oder Lamellen auszuführen. Für Siedewasserreaktoren wurden ferner zur Verhinderung des Leidenfrostschen Phänomens Brennstoffelemente vorgeschlagen, die wendelförmig und mit dicken, weit voneinander entfernten Windungen ausgeführt sind. Diese Brennstoffelemente werden mit Schutzschichten aus einem wenig Neutronen absorbierenden Material versehen, um den Brennstoff vor Korrosion zu schützen und das Entweichen der Spaltstoffprodukte zu verhindern. Defekte an diesen Umhüllungen sind bei den bisherigen Konstruktionen technologische Engpässe. Es ist wichtig, solche Schäden frühzeitig zu erkennen, damit größere Schädigungen der gesamten Reaktoranlage vermieden werden.

Das Brennstoffelement nach der Erfindung bietet neben anderen Vorteilen die Möglichkeit, Schäden an den Umhüllungen rechtzeitig zu erkennen. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß es als elastische Wendel ausgebildet ist. Brennstoffwendeln nach der Erfindung sind Spaltstoff enthaltende Drähte oder Bänder, deren Durchmesser bzw. Breite oder Dicke vorzugsweise zwischen 5 und 30 mm liegt, und die mit einer Schutzhülle aus einem wenig Neutronen absorbierenden Stoff, z. B. Aluminium oder Zirkon, umgeben sind. Diese Drähte oder Bänder werden zu einer Wendel aufgewickelt. Das Hüllenmaterial der Brennstoff wendeln ist so zu bemessen, daß die Federkraft der Wendel zum größten Teil von dieser Umhüllung geliefert wird. Es ist daher vorteilhaft, das Brennstoffmaterial pulverförmig in die vorbereiteten Umhüllungen einzubringen.

Diese Brennstoffwendeln werden erfindungsgemäß so im Reaktor montiert, daß die Wendeln unter Druck oder Zug stehen und daß die Druck- oder Zugspannung aller oder einzelner Brennstoffwendeln während des Betriebes des Reaktors geändert werden können. Die Druck- oder Zugspannungen der Wendeln werden durch gebräuchliche Meßmethoden — beispielsweise auf elektrischem Wege — durch Dehnungsmeßstreifen oder mechanisch durch Kraftmessungen an den Endbefestigungen laufend überwacht. Bekommt eine Brennstoffwendel während des Betriebes einen Defekt, so wird sich die Zug- oder Druckspannung ändern, was durch die Überwachungseinrichtung angezeigt wird. Die entsprechende Brennstoffwendel kann dann beispielsweise ausgewechselt werden, oder es können andere zweckmäßige Maßnahmen getroffen werden.

Neben diesem Vorteil, Schäden an Umhüllungen in der beschriebenen Weise sofort feststellen zu können, ergeben sich eine Reihe weiterer Vorteile. Beispielsweise kann die Reaktivität eines Reaktors, der mit Brennstoff wendeln nach der Erfindung ausgerüstet ist, dadurch beeinflußt werden, daß einzelne oder alle

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Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs - G. m. b. H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Dr. phil. Eberhard Steudel, Heiligenhaus (Bez. Düsseldorf), ist als Erfinder genannt worden

Brennstoff wen dein mehr oder weniger zusammengedrückt oder auseinandergezogen werden. Wenn auf diese Weise die Geometrie der Brennstoff wendeln verändert wird, läßt sich die Reaktivität wesentlich gleichmäßiger und ökonomischer steuern als beispielsweise mit Neutronen absorbierenden Stäben, die in den Reaktor eingeführt werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Möglichkeit, einzelne Wendeln weniger oder mehr als die übrigen zu dehnen oder zusammenzudrücken. Hierdurch läßt sich ein Ausgleich der Verteilung der Neutronenfluß dichte erzielen.

In folgendem soll die Erfindung an Hand der Figur näher erläutert werden, ohne dadurch die Erfindung auf dieses spezielle Ausführungsbeispiel beschränken zu wollen.

In einem Reaktorkessel 1 befindet sich ein flüssiger Moderator 2, beispielsweise schweres oder leichtes Wasser, der durch den Zuflußstutzen 3 in den Reaktorkessel eintritt und durch das Überlauf rohr 4 wieder austritt. Die Brennstoffwendeln 5 befinden sich in den Leitrohren 6, durch die der Moderator zum Zwecke der Kühlung geleitet wird. Durch die Austrittslöchetr 7 strömt das Kühlmittel in den Reaktorkessel zurück. Die Brennstoffwendeln 5, welche in Sonderfällen auch aus mehreren ineinandergeschobenen oder gewickelten Wendeln bestehen können, sind zwischen zwei Halterungen 8 und 9 ausgespannt. Die oberen Halterungen 9 sind dabei so konstruiert, daß durch diese die Spannung aller Brennstoffwendfeln zugleich oder nur einzelner geändert werden kann. Durch ein geeignetes Meßverfahren wird die mechanische Spannung der Wendeln laufend überwacht. Bricht die Umhüllung einer Brennstoffwendel oder wird diese an irgend-

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Claims

einer Stelle beschädigt/.so laßt deren'Örück bzw. Zugspannung nach, was. durch eine Überwachungseinrichtung sofort angezeigt wird. ^PATENTANSPKtJCffE-· · ------ -"· · $■

1 . Brennstofielenient für Kernreaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß es als, elastische Wendel ausgebildet ist. ^Λ

2. Kernreaktor mit Brennstoffelementen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind zur. Einstellung und Veränderung der Spannung der wendeiförmigen Brennstoffelemente.

• 3. Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung der Reaktivität des Reaktors alle oder einzelne der wendelförmigen 'Brennstoffelemente zusammengedrückt oder auseinan dergezogen werden.

4. Kernreaktor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Uberwachen der mechanischen Spannungen der wendeiförmigen Brennstoffelemente zum Zwecke des Nachweises von Defekten an den Brennstoffhüllen vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
"-Französische Patentschrift Nr. 1 126 414.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen