DE1077339B - Fuel element for nuclear reactors - Google Patents

Fuel element for nuclear reactors

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Publication number
DE1077339B
DE1077339B DED30530A DED0030530A DE1077339B DE 1077339 B DE1077339 B DE 1077339B DE D30530 A DED30530 A DE D30530A DE D0030530 A DED0030530 A DE D0030530A DE 1077339 B DE1077339 B DE 1077339B
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DE
Germany
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fuel element
fuel
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Pending
Application number
DED30530A
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German (de)
Inventor
Dr-Ing Hartwig Benzler
Heinrich Nyland
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Original Assignee
Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/36—Assemblies of plate-shaped fuel elements or coaxial tubes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffelement für Kernreaktoren, und sie besteht darin, daß die radial oder axial innenliegenden Teile des Brennstoffelementes oder einzelne Teile davon mit seinen außenliegenden Teilen vertauschbar angeordnet sind.The invention relates to a fuel element for nuclear reactors, and it consists in that the radial or axially inner parts of the fuel element or individual parts thereof with its outer parts Parts are arranged interchangeably.

Bei vielen Reaktortypen ist man bestrebt, aus einem Brennstoffelement eine möglichst große Wärmemenge abzuführen. Deshalb gliedert man häufig den Querschnitt des Elementes in einzelne Teilflächen auf, welche jeweils vom Kühlmittel benetzt werden. Es ergibt sich dabei in vielen Fällen der Nachteil, daß die zentral gelegenen Brennstoffbereiche in einem geringeren Neutronennuß liegen als die äußeren Bereiche. Wenn die äußeren Brennstoffbereiche ihren maximal möglichen Ausbrand erreicht haben, sind die zentralen Bereiche noch nicht bis zur möglichen Grenze ausgenutzt. Daher entstehen teilweise erhebliche Ausbrandverluste, wenn das Brennstoffelement zu diesem Zeitpunkt ersetzt werden muß.In many types of reactors, efforts are made to extract the greatest possible amount of heat from a fuel element to dissipate. That is why the cross-section of the element is often broken down into individual partial areas, which are each wetted by the coolant. In many cases there is the disadvantage that the centrally located fuel areas are in a smaller neutron nut than the outer ones Areas. When the outer fuel areas have reached their maximum possible burnout, they are central areas not yet used up to the possible limit. Therefore, in some cases considerable Burnout losses if the fuel element has to be replaced at this point.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird erfindungsgemäß folgendes vorgeschlagen:In order to avoid this disadvantage, the following is proposed according to the invention:

Das Brennstoffelement wird so gebaut, daß nach einer gewissen Betriebszeit die anfangs zentral im Querschnitt liegenden Brennstoffbereiche nach außen verlegt werden können, während die anfangs außenliegenden Bereiche nach innen versetzt werden. Weiterhin wird vorgeschlagen, ein Brennstoffelement so zu konstruieren, daß die zentral gelegenen Bereiche des Querschnitts länger ausgenutzt werden können als die äußeren Bereiche. Zum Beispiel können die äußeren Bereiche vorzeitig durch neues Material ersetzt werden. Schließlich soll der Querschnitt des Brennstoffelementes so aufgegliedert werden, daß in den äußeren Bereichen mehr Kühlmittel an den Kühlflächen vorbeiströmt als in den zentralen Bereichen. Dadurch wird erreicht, daß sich das Kühlmittel an verschiedenen Querschnittsbereichen gleichmäßiger aufwärmt.The fuel element is built in such a way that after a certain operating time the initially centralized Cross-section lying fuel areas can be relocated to the outside, while the initially outer Areas are offset inwards. It is also proposed a fuel element to be constructed in such a way that the centrally located areas of the cross-section can be used longer than the outer areas. For example, the outer areas can be prematurely replaced with new material will. Finally, the cross section of the fuel element should be broken down so that in more coolant flows past the cooling surfaces in the outer areas than in the central areas. This ensures that the coolant is more uniform in different cross-sectional areas warms up.

Der Gegenstand der Erfindung ist im Prinzip in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel gezeigt.The object of the invention is shown in principle in the drawing in one embodiment.

Das Brennstoffelement im Sektor α besteht aus einzelnen Platten 1, welche in radialer Richtung angeordnet sind und die innen von einem Körper 2, außen von einem Ring 3 gehalten werden. Nach dem ersten Betriebsabschnitt können die Platten 1 ausgebaut werden. Sie werden danach umgedreht, so daß die zunächst außenliegenden Seiten im zweiten Betriebsabschnitt innen liegen. Die Strömungsquerschnitte 4 für das Kühlmittel sind außen breiter als innen. Deshalb kann außen, wo mehr Wärme frei wird, auch mehr Kühlmittel vorbeiströmen.The fuel element in sector α consists of individual plates 1 which are arranged in the radial direction and which are held on the inside by a body 2 and on the outside by a ring 3. After the first phase of operation, the panels 1 can be removed. They are then turned over so that the first outside pages are inside in the second operating section. The flow cross-sections 4 for the coolant are wider on the outside than on the inside. Therefore, where more heat is released, more coolant can flow past outside.

Im zweiten Fall besteht das Brennstoffelement im Sektor b aus gewölbten Blechen oder Körpern 5, welche spiegel symmetrisch zu ihrer Mittelfaser 6 ge-In the second case, the fuel element in sector b consists of curved metal sheets or bodies 5, which are mirror-symmetrical to their central fiber 6.

Anmelder:
Deutsche Babcock & Wilcox-Dampfkessel-Applicant:
German Babcock & Wilcox Steam Boiler -

Werke Aktiengesellschaft,
Oberhausen (RhId!), Duisburger Str. 375Works joint-stock company,
Oberhausen (RhId!), Duisburger Str. 375

Dr.-Ing. Hartwig Benzler und Heinrich Nyland,Dr.-Ing. Hartwig Benzler and Heinrich Nyland,

Oberhausen (RhId.),
sind als Erfinder genannt wordenOberhausen (RhId.),
have been named as inventors

bogen sind. Nach dem ersten Betriebsabschnitt können die Bleche wie im Sektor α gewendet werden. Durch die Wölbung der Bleche kann' der freie Strömungsquerschnitt in passender Weise geformt werden. are bow. After the first operating phase, the sheets can be turned over as in sector α. The curvature of the metal sheets allows the free flow cross-section to be shaped in a suitable manner.

Gemäß der Darstellung im Sektor c ist eine äußere Schicht 7 und eine innere Schicht 8 von Brennstoffplatten vorhanden. Alle Platten werden zusätzlich durch den mittleren Ring 9 gehalten. Die äußeren Platten 7 können zuerst gegen frische Platten ausgewechselt werden, während die inneren Platten 8 erst nach einer längeren Betriebszeit ausgetauscht werden. Es ist auch möglich, nach dem ersten Betriebsabschnitt die äußeren mit den inneren Platten zu vertauschen. Bei diesem Tausch werden beide Platten vorteilhafterweise um 180° gewendet.As shown in sector c, there is an outer layer 7 and an inner layer 8 of fuel plates. All plates are additionally held by the middle ring 9. The outer plates 7 can first be exchanged for fresh plates, while the inner plates 8 are only exchanged after a long period of operation. It is also possible to swap the outer and inner plates after the first operating phase. During this exchange, both plates are advantageously turned through 180 °.

Im Sektor d besteht das Brennstoffelement aus einzelnen konzentrischen Ringen 10, welche von der Halteeinrichtung 11 getragen werden. Die außenliegenden Ringe 10 werden vor den inneren ausgewechselt. Es besteht die Möglichkeit, in den inneren Brennstoff ringen mehr Spaltstoff einzulagern. Dadurch kann trotz des nach innen abfallenden Neutronenflusses eine gleichmäßigere Wärmeentwicklung in den verschiedenen Ringen erzielt werden.In sector d , the fuel element consists of individual concentric rings 10 which are carried by the holding device 11. The outer rings 10 are replaced before the inner ones. It is possible to store more fissile material in the inner fuel rings. In this way, despite the inwardly sloping neutron flux, a more even heat development can be achieved in the various rings.

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Brennstoffelement für Kernreaktoren, dadurch, gekennzeichnet, daß die radial oder axial innenliegenden Teile des Brennstoffelementes oder einzelne Teile davon mit seinen außenliegenden Teilen vertauschbar angeordnet sind.1. Fuel element for nuclear reactors, characterized in that the radially or axially inner Parts of the fuel element or individual parts thereof with its external Parts are arranged interchangeably. 2. Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an seinen äußeren Querschnittsbereichen mehr Kühlmittel als an seinen inneren vorbeiströmt.2. Fuel element according to claim 1, characterized in that at its outer cross-sectional areas more coolant than flows past its interior. 909 769/Ϊ42909 769 / Ϊ42 3. Brennstoffelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne ebene Platten radial oder in diagonaler Richtung angeordnet und umwendbar sind.3. Fuel element according to claims 1 and 2, characterized in that individual plane Plates are arranged radially or diagonally and reversible. 4. Brennstoffelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne spiegelsymmetrisch gebogene Platten symmetrisch zur Brennstoffelementachse angeordnet und umwendbar sind.4. Fuel element according to claims 1 and 2, characterized in that individual Mirror-symmetrically curved plates arranged symmetrically to the fuel element axis and reversible are. 5. Brennstoffelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere konzentrische Schichten von Brennstoffplatten vorhanden sind, welche gegeneinander oder nacheinander vertausch- oder ersetzbar sind.5. Fuel element according to claims 1 and 2, characterized in that two or more concentric layers of fuel plates are present which can be exchanged or replaced against one another or one after the other. 6. Brennstoffelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere konzentrische Brennstoffringe ineinanderliegen, welche nacheinander auswechselbar sind.6. Fuel element according to claims 1 and 2, characterized in that several concentric Fuel rings lie one inside the other, which can be exchanged one after the other. 7. Brennstoffelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Brenstoffflächen mehr Spaltstoff als die äußeren enthalten.7. Fuel element according to claim 6, characterized in that the inner fuel surfaces contain more fissile material than the outer ones. 8. Brennstoffelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Brennstoffflächen dicker als die äußeren sind.8. Fuel element according to claim 7, characterized in that the inner fuel surfaces are thicker than the outer ones. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings (909 759/342 3.60(909 759/342 3.60
DED30530A 1959-04-24 1959-04-24 Fuel element for nuclear reactors Pending DE1077339B (en)

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DE (1) DE1077339B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4201367A1 (en) * 1991-01-22 1992-07-23 Babcock & Wilcox Co GAS-COOLED NUCLEAR FUEL ELEMENT

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4201367A1 (en) * 1991-01-22 1992-07-23 Babcock & Wilcox Co GAS-COOLED NUCLEAR FUEL ELEMENT

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