DE1177261B

DE1177261B - Kernreaktor-Brennstab

Info

Publication number: DE1177261B
Application number: DES67428A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walter Zeller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-03-05
Filing date: 1960-03-05
Publication date: 1964-09-03

Description

Kernreaktor-Brennstab Es ist bekannt, die Brennelemente von Atomreaktoren aus einer Anzahl von Brennstäben aufzubauen. Diese bestehen aus einem Hüllrohr, z. B. aus einer Zirkoniumlegierung, das eine Anzahl von Tabletten umschließt, die aus Spaltstoff, z. B. U02, bestehen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, den Hohlraum des Brennstabes gasdicht mit Hilfe von Zwischenwänden in einzelne Abschnitte zu unterteilen. Dies hat den Zweck, die Verseuchung des Kühlkreislaufes beim Auftreten eines eventuellen Schadens klein zu halten und die Ausdehnung des Spaltstoffes gleichmäßig über die ganze Länge des Brennstabes zu verteilen, so daß nirgends zerstörend wirkende thermische Kräfte auftreten können.
Die Unterteilung des Brennstabes in einzelne Kammern bringt jedoch die Gefahr mit sich, daß durch Überhitzung des Spaltstoffes in der axialen Zone Beschädigungen der Trennwände auftreten und diese damit entwertet werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kernreaktor-Brennstab mit einer Hülle, die durch metallische Trennwände in gasdichte Kammern, die den Spaltstoff enthalten, unterteilt ist und vermeidet die geschilderten Nachteile. Erfindungsgemäß sind Schutzkörper zwischen den Trennwänden und dem Spaltstoff vorgesehen. Sie bestehen dabei aus an sich bei Kernreaktoren bekannten hochtemperaturfesten Strukturmaterialien.
Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch einen derartigen Brennstab. Das äußere Hüllrohr (z. B. aus Zircaloy 2) ist mit 1, die metallischen Trennwände (meistens ebenfalls aus Zircaloy 2) mit 2, die Schutzkörper mit 3 und der eigentliche Spaltstoff mit 4 bezeichnet. Der Zusammenbau eines solchen Brennstabes erfolgt dann etwa nach folgenden Schritten. Wie bereits bekannt, werden die Trennwände 2 an ihren Randzonen mit Lot versehen und sodann in gleichmäßigen Abständen in das Hüllrohr eingesetzt. Wie in der Figur veranschaulicht ist, werden außerdem in der gezeigten Reihenfolge die Schutzkörper 3 und der Spaltstoff 4 eingebracht. Durch Streckung des Hüllrohres 1 verjüngt sich dieses und hält die Trennwände 2 fest, die durch eine anschließende Wärmebehandlung mit dem Hüllrohr gasdicht verlötet werden. Die Schutzkörper bestehen aus keramischem oder vorzugsweise aus oxydkeramischem Material, jedoch unter Umständen auch aus gut wärmeleitenden Stoffen, z. B. aus Graphit. Letztere werden zweckmäßigerweise, z. B. durch Eintauchen in eine Zirkonschmelze, mit einem Zirkonüberzug versehen. Dabei muß darauf geachtet werden, daß zwischen Hüllrohr und Schutzkörper noch ein entsprechender Abstand bleibt, damit bei zunehmender Erwärmung des Brennstabes infolge der eventuell stärkeren Ausdehnung des Schutzkörpers keine radialen Temperaturspannungen auftreten können. Zweckmäßigerweise werden diese Schutzkörper mit einem Wulstrand versehen, damit auch bei ihnen normalerweise keine Berührung mit den wesentlich heißeren Innenzonen des Spaltstoffes erfolgt. Der Zirkonüberzug hat bei Teilen aus Graphit die Aufgabe, eventuelle Reaktionen zwischen Spaltstoffkörnern, die sich während des Betriebes bilden können, mit dem Graphit zu verhindern.
Derartige Schutzkörper dienen in gleicher Weise auch zum Schutz der Endkappen an den Brennstäben. Ihre Anwendung ist nicht auf kreisförmige Brennstabquerschnitte beschränkt, sondern ist auch bei anderen Ouerschnittsformen vorteilhaft.

Claims

Patentansprüche: 1. Kernreaktor-Brennstab mit einer Hülle, die durch metallische Trennwände in gasdichte Kammern, die den Spaltstoff enthalten, unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daßSchutzkörper zwischen den Trennwänden und dem Spaltstoff vorgesehen sind. z. Brennstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzkörper aus hochhitzebeständigen, z. B. aus keramischen, vorzugsweise oxydkeramischen Stoffen bestehen und derart scheibenförmig ausgebildet sind, daß sie normalerweise nur mit den äußeren kälteren Spaltstoffzonen in Berührung kommen. 3. Brennstab nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzkörper aus Graphit bzw. aus mit Zirkon überzogenem Graphit bestehen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1051. 999, 1068 821; britische Patentschrift Nr. 829 436; USA.-Patentschrift Nr. 2 864 758.