DE1062351B

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Info

Publication number: DE1062351B
Application number: DENDATC0018215
Authority: DE
Priority date: 1958-01-15
Publication date: 1959-07-30
Also published as: FR1197912A; LU36744A1; GB914351A; CH352747A; BE574484A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffelement mit dolden- oder traubenartigem Aufbau für Kernreaktoren. The invention relates to a fuel element with an umbel-like or grape-like structure for nuclear reactors.

In den heterogenen Kernreaktoren, bei denen der Kernbrennstoff und- der Moderator voneinander getrennt sind, wird der Brennstoff im allgemeinen in Form von Stäben oder kleinen Blöcken verwendet, die — mit ihren Stirnflächen eng aneinanderliegend — in einer Hülle untergebracht sind. Diese Hülle trennt den atomaren Brennstoff von der Kühlflüssigkeit, welche die Kanäle innerhalb des Moderators^durchfließt, in denen die Brennstoffelemente angeordnet sind.In the heterogeneous nuclear reactors, in which the nuclear fuel and the moderator are separated from each other the fuel is generally used in the form of rods or small blocks, which - with their end faces lying close to one another - are housed in a shell. This shell separates the atomic fuel from the cooling liquid which flows through the channels within the moderator ^ in which the fuel elements are arranged.

Wenn man in derartigen Kernreaktoren Brennstoffe verwendet, die schlechtere Wärmeleiter^ sind als das metallische Uuran, beispielsweise Uranoxyd, so kön- ¹S nen sich unzulässig große Temperaturgefälle bzw. extrem hohe Temperaturunterschiede innerhalb des Brennstoffes selbst ergeben.When used in such a nuclear reactor fuel, the poorer conductor of heat than the metallic ^ are Uuran, such as uranium oxide, so kön- ¹ S NEN be unacceptably large temperature gradient or extremely high temperature differences within the fuel itself result.

Das Brennstoffelement gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer *° Gruppe von einzelnen Brennstoffhüllen besteht, die untereinander über nach außen ragende, vorzugsweise stegartige Vorsprünge ihrer Körper fest zusammenhängen und eine einstückige Dolde oder Traube bzw. ein einstückiges dolden- oder traubenartiges Bündel bilden.The fuel element according to the present invention is characterized in that it consists of a * ° There is a group of individual fuel envelopes, which preferably protrude from one another via outwardly bar-like projections of their bodies are firmly connected and a one-piece umbel or cluster or Form a one-piece umbel-like or grape-like bundle.

Einen derartigen Aufbau kann man dadurch erzielen, daß man die plastische Deformationsmöglichkeit des Hüllenmaterials — beispielsweise durch Anwendung eines geeigneten Ziehverfahrens — ausnutzt oder daß man ein Präzisions-Gießverfahren anwendet, bei dem man aus nach dem Guß einzeln entfernbaren Form- oder Kernstücken bestehende Formen verwendet. Schließlich kann man auch die Formung der zusammenhängenden Hüllen über dem atomaren Brennstoff selbst in einem Zieh- oder Gießprozeß durchführen.Such a structure can be achieved by the plastic deformation possibility of the shell material - for example by using a suitable drawing process - exploited or that one uses a precision casting process in which one removes individually after casting Form or core pieces used existing forms. Finally, you can also shape the coherent shells over the atomic fuel itself in a drawing or casting process carry out.

Derartige Brennstoffelemente weisen neben dem Vorteil der Vermeidung jeder nachträglichen mechanischen Verbindung noch eine liessere Dichtigkeit und ein günstigeres Gewichtsverhältnis z\vischen der Hülle und dom nutzbaren Brennstoft auf. Weiterhin ist die mechanische Festigkeit derartiger Brennstoffelemente besser als die zusammengebauter Brennstoffelemente. Außerdem wird durch den dolden- oder traubenartigen Aufbau des Brcnnstoffelementes eine Vergrößerung der Brennstoft'kühlfiächc erzielt, was wiederum eine Erhöhung der spezifischen Leistung des Reaktors gestattet. Such fuel elements have the advantage of avoiding any subsequent mechanical Connection still has a lower tightness and a more favorable weight ratio between the shell and dom usable fuel. Furthermore, the mechanical strength of such fuel elements better than the assembled fuel elements. In addition, the umbel-like or grape-like Structure of the fuel element an enlargement of the Brennstoft'kühlfiächc achieved, which in turn a Increasing the specific power of the reactor allowed.

An Hand der Zeichnung werden nun einige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hs zeigtSome exemplary embodiments of the invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. Hs shows

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Hrennstofielementes gemäß der Erfindung,1 is a perspective view of a fuel element according to the invention,

Brennstoffelement für KernreaktorenFuel element for nuclear reactors

Anmelder: Commissariat a l'Energie Atomique₁ PeApplicant: Commissariat a l'Energie Atomique ₁ Pe

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt, München 22, Steinsdorfstr. 10Representative: Dipl.-Ing. R. Beetz, patent attorney, Munich 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruclite Priorität: Frankreidi vom 15. Januar 1958Claimed priority: Frankreidi of January 15, 1958

Marc Salesse, Gif-sur-Yvette, Seine-et-Oise, und Jacques Stohr, Bures-sur-Yvette, Seine-et-Oi (Frankreich), sind als Erfinder genannt wordenMarc Salesse, Gif-sur-Yvette, Seine-et-Oise, and Jacques Stohr, Bures-sur-Yvette, Seine-et-Oi (France) have been named as inventors

Fig. 2 einen senkrecht zur Längsachse des Eleme gemäß Fig. 1 geführten Querschnitt,FIG. 2 shows a cross section perpendicular to the longitudinal axis of the element according to FIG. 1,

Fig. 3 bis 12 Querschnitte durch Brennstoffelem unterschiedlicher Form und Anordnung, die in il: grundsätzlichen Aufbau etwa dem Element ge Fig. 1 entsprechen.Fig. 3 to 12 cross-sections through fuel elements of different shapes and arrangements, which are shown in il: basic structure roughly correspond to the element ge FIG.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Brenns element besteht aus sechs einzelnen Hüllen 1, 2. 3. und 6, die mit gleichem gegenseitigem Abstand je\ an den Ecken eines regulären Sechsecks lieger dessen !Mittelpunkt sich eine zentrale Einzelhii befindet. Die sechs am Umfang angeordneten Eii hüllen sind mit der zentralen Einzelhülle über ! artige Vorsprünge oder Verbindungen 8. 9, 10, V. und 13 unmittelbar verbunden. Die Hüllen bilder sammen mit den Verbindungsstegen einen einheitli Körper, der sich — wie die Fig. 1 erkennen laß sowohl im Zieh- als auch im Gießverfahren herst läßt. The fuel element shown in Figs. 1 and 2 consists of six individual shells 1, 2, 3 and 6, each with the same mutual spacing at the corners of a regular hexagon, the center of which is a central Einzelhii. The six egg envelopes arranged on the circumference are covered with the central single envelope! like projections or connections 8. 9, 10, V. and 13 directly connected. The sheaths together with the connecting webs form a unitary body which can be manufactured, as shown in FIG. 1, both in the drawing and in the casting process .

Die Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein Bi Stoffclement, das in bezug auf die Anzahl der Ei hüllen dem Brennstoffelement nach den Fig. 1 u entspricht: die am Umfang angeordneten sechs Hi hüllen sind jedoch zusätzlich miteinander durch tere. einstückig mit dem Ganzen hergestellte iverbunden. Figs. 3 shows a cross section through a Bi material Clement, which with respect to the number of egg the fuel element cases of FIGS 1 u corresponds. But which are at the periphery arranged six Hi cases in addition to each other by tere. integrally manufactured with the whole.

Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen erliudungsgemäß ai führte llreunstoftelemeiite mit abweichender Ai nung und Anzahl der Einzelhüllen: in der Fig. 4 jeweil.- drei Hinzelhülleii über beidseitig an die k-nknrper angeformte Stege mit einer mittleren TFigs. 4, 5 and 6 show erliudungsgemäß ai led llreunstoftelemeiite Ai with a different voltage and the number of individual cases: in which Fig. 4 jeweil.- three Hinzelhülleii on both sides of the k-nknrper integrally formed webs having an average T

^C0PY BAD ORIGINAL ^C0PY BAD ORIGINAL

Claims

tied together; 5 and 6 show similar arrangements for a total of five or six sheaths, which are arranged in a geometrically regular shape around a central sheath and are rigidly connected to it in one piece via the connecting webs. 7 shows a fuel element with four individual shells evenly distributed over the circumference, which has no central shell: the individual shells are connected via the webs to a solid core body which is made of the same material as the covers and the webs. 8 and 9 show fuel elements with four and eight individual shells evenly distributed in a circumferential line; a central shell is not provided. The sleeves 5 distributed over the circumference are only connected to one another by the webs made in one piece with the whole; the interior of the element remains free. Finally, FIGS. 10, 11 and 12 show embodiments of fuel elements according to the invention, in which no geometrically regular arrangement is provided. The cavities between the individual covers and the webs connecting them are dimensioned in such a way that they can be used for introducing substances to be irradiated or for inserting measuring devices. According to a further feature of the present invention, all of the fuel elements shown in FIGS. 3 to 12 have the same outer diameter or practically the same outer envelopes, so that they can be interchanged with one another. In addition, all individual hulls are designed with the same inner diameter so that they can be fitted with fuel rods of the same design. In the context of the present invention, the individual shells of a coherent fuel element can also be designed with different diameters. Of course, the dimensions and number of individual shells provided in each fuel element will depend on the type of nuclear reactor in which they are to be used; they are also dependent on the shape of the channels into which the fuel elements are to be introduced, on the type of coolant, the rate of circulation of this coolant and - not least - on the particular nuclear fuel used. Patent claims:

1. Fuel element with umbel- or grape-like structure for nuclear reactors, characterized in that it consists of a group of individual fuel shells which are firmly connected to one another via outwardly protruding, preferably web-like j projections of their bodies and a one-piece umbel or cluster or form a one-piece umbel-like or grape-like bundle 1 .

2. Fuel element according to claim 1, characterized j in that arranged individual casings are connected to a common central sheath on its periphery.

3. Fuel element according to claim 1, characterized in that arranged on its circumference Individual shells are connected to one another and to a central "shell.

4. Fuel element according to claim 1, characterized in that arranged on its circumference Individual shells are integrally connected to one another and the interior remains free.

5. Fuel element according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the central Shell is replaced by a central body, which consists of solid shell material.

1 sheet of drawings

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