Brennstab für Atomreaktoren Die Erfindung bezieht sich auf einen Brennstab
für Atomreaktoren, umfassend eine gasdichte, durch Endstücke abgeschlossene und
mit Spaltstoff gefüllte Umhüllung, mit kreis- oder ringförmigem Querschnitt und
mit einem Sammelraum für die bei der Spaltung entstehenden Gase an mindestens einem
seiner Enden.Fuel rod for nuclear reactors The invention relates to a fuel rod
for nuclear reactors, comprising a gas-tight, terminated by end pieces and
envelope filled with fissile material, with circular or ring-shaped cross-section and
with a collecting space for the gases produced during the fission at at least one
its ends.
Durch die gasdichte Umhüllung des Spaltstoffes soll vermieden werden,
daß bei der Spaltung entstehende Spaltgase ins Kühlmittel gelangen und daß der Spaltstoff
korrodiert. Die für die Atomreaktoren verwendeten Spaltstoffe dehnen sich bei der
betriebsmäßigen Erwärmung anders aus als das Hüllmaterial. Damit die unterschiedliche
Erwärmung ausgeglichen wird und damit ferner Platz für die entstehenden Spaltgase
vorhanden ist, wird die Umhüllung nicht vollständig mit Spaltstoff gefüllt. Zur
Verdünnung der entstehenden Spaltgase kann der Ausdehnungsraum mit einem Edelgas
gefüllt sein. Wegen der Absorption wird die Umhüllung möglichst dünn gehalten. Ohne
entsprechende Gegenmaßnahmen kann daher das unter Druck stehende Kühlmittel die
Brennstabumhüllung im Bereich des Ausdehnungsraumes einbeulen.The gas-tight covering of the fissile material is intended to avoid
that fission gases arising during the fission get into the coolant and that the fission material
corroded. The fissile materials used for the nuclear reactors expand during the
operational heating different from the shell material. So that the different
Heating is compensated and thus also space for the resulting fission gases
is present, the envelope is not completely filled with fissile material. To the
The expansion space can be diluted with a noble gas
be filled. Because of the absorption, the envelope is kept as thin as possible. Without
Appropriate countermeasures can therefore be taken by the pressurized coolant
Dent the fuel rod cladding in the area of the expansion space.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Einbeulen der Umhüllung
bei Kernbrennelementen vorgenannter Art zu verhindern. Zur Versteifung der Umhüllung
sind erfindungsgemäß in den den Sammelraum umgebenden Teil der Umhüllung eine bzw.
zwei in Achsrichtung federnde Hülsen eingepaßt. Die federnden Hülsen unterstützen
die Umhüllung gegen den von außen einwirkenden Druck. Gleichzeitig wird die unterschiedliche
axiale Ausdehnung von Spaltstoff und Umhüllung durch die Federwirkung der Hülse
kompensiert. Zur Erzielung der Federeigenschaften ist die Hülsenwandung durch versetzt
angeordnete, quer zur Längsachse verlaufende Schlitze durchbrochen. Im Vergleich
zu der bekannten Anordnung einer Schraubenfeder bietet die federnde Hülse den Vorteil,
daß der Durchmesser unabhängig vom Federweg gleichbleibt. Die Anordnung und die
Anzahl der Schlitze hängen vom Durchmesser der Hülse ab.The invention is based on the object of denting the envelope
to prevent nuclear fuel elements of the aforementioned type. To stiffen the casing
are according to the invention in the part of the envelope surrounding the collecting space a or
two axially resilient sleeves fitted. Support the resilient sleeves
the envelope against the external pressure. At the same time, the different
axial expansion of fissile material and cladding due to the spring action of the sleeve
compensated. To achieve the spring properties, the sleeve wall is offset by
arranged, transversely to the longitudinal axis extending slots perforated. In comparison
to the known arrangement of a helical spring, the resilient sleeve offers the advantage
that the diameter remains the same regardless of the spring travel. The arrangement and the
The number of slots depends on the diameter of the sleeve.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung werden an Hand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g.1 einen längsgeschnittenen Brennstab mit
kreisförmigem Querschnitt, F i g. 2 eine perspektivische Darstellung einer in den
Brennstab nach der F i g.1 eingesetzten Hülse, F i g. 3 einen Teillängsschnitt durch
einen Brennstab mit rohrförmigem Querschnitt und F i g. 4 einen Teilquerschnitt
des Brennstabes nach der F i g. 3.Further details and features of the invention are based on the
Drawing explained in more detail. It shows FIG. 1 with a longitudinally cut fuel rod
circular cross-section, F i g. FIG. 2 is a perspective view of one in FIG
Fuel rod inserted according to FIG. 1, FIG. 3 through a partial longitudinal section
a fuel rod with a tubular cross-section and FIG. 4 is a partial cross-section
of the fuel rod according to FIG. 3.
In der F i g. 1 ist ein Brennstab mit kreisförmigem Querschnitt dargestellt.
In einer Umhüllung 1, die beispielsweise durch konische Endkappen 2 verschlossen
ist, ist der Spaltstoff 3 unter Freilassung eines Gasausdehnungsraumes 4 angeordnet.
Der den Spaltstoff enthaltende Raum ist gegen den Gasausdehnungsraum durch einen
beispielsweise ringförmigen Isolierstoffkörper 5 abgegrenzt. Im Bereich des Ausdehnungsraumes
ist eine an die lichte Weite der Umhüllung angepaßte Hülse 6 eingesetzt, die aus
demselben Material wie die Umhüllung oder einem Material mit gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten
besteht. Wie die F i g. 2 zeigt, ist diese Hülse von quer zur Längsachse angeordneten
Schlitzen 7 durchbrochen. Die zwischen je zwei in Umfangsrichtung benachbarten Schlitzen
stehengebliebenen Stege 8 sind in axialer Richtung gegeneinander versetzt, und zwar
vorzugsweise derart, daß eine die Stege verbindende Gerade die benachbarten Schlitze
halbiert. Die Verteilung der Schlitze über die Länge der Hülse und die Anzahl der
Schlitze in je einer zur Achse senkrechten Ebene hängt vom Durchmesser der Hülse
ab.In FIG. 1 shows a fuel rod with a circular cross-section.
In a casing 1, which is closed by conical end caps 2, for example
is, the fissile material 3 is arranged leaving a gas expansion space 4 free.
The space containing the fissile material is against the gas expansion space by a
for example, ring-shaped insulating body 5 delimited. In the area of the expansion space
a sleeve 6 adapted to the clear width of the envelope is used, which consists of
the same material as the cover or a material with the same coefficient of thermal expansion
consists. As the F i g. 2 shows, this sleeve is arranged transversely to the longitudinal axis
Slits 7 perforated. The one between two adjacent slots in the circumferential direction
remaining webs 8 are offset from one another in the axial direction, namely
preferably such that a straight line connecting the webs the adjacent slots
halved. The distribution of the slots over the length of the sleeve and the number of
Slots in a plane perpendicular to the axis depends on the diameter of the sleeve
away.
In den F i g. 3 und 4 ist ein Brennstab mit rohrförmigem Querschnitt
dargestellt. Die Umhüllung dieses Brennstabes besteht aus einem äußeren Hüllrohr
9 und einem inneren Hüllrohr 10, deren Zwischenraum durch Ringscheiben 11 abgeschlossen
ist. Ein Gasausdehnungsraum 12 ist durch einen ringförmigen Isolierkörper 13, beispielsweise
aus poröser Keramik, von dem den Spaltstoff 14 enthaltenden Raum getrennt. Zur Versteifung
des inneren, 10, und äußeren Hüllrohres 9 sind im Bereich des Gasausdehnungsraumes
eine äußere, mit Durchbrechungen 7 versehene Hülse 15, deren Außendurchmesser an
die lichte Weite des äußeren Hüllrohres 9 angepaßt
ist, und eine
innere, gleichfalls mit Durchbrechungen 7 versehene Hülse 16, deren lichte Weite
an den Außendurchmesser des inneren Hüllrohres 10 angepaßt ist, eingesetzt.In the F i g. 3 and 4 is a fuel rod with a tubular cross section
shown. The cladding of this fuel rod consists of an outer cladding tube
9 and an inner cladding tube 10, the space between which is closed off by annular disks 11
is. A gas expansion space 12 is through an annular insulating body 13, for example
made of porous ceramic, separated from the space containing the fissile material 14. For stiffening
of the inner, 10, and outer cladding tube 9 are in the area of the gas expansion space
an outer sleeve 15 provided with openings 7, the outer diameter of which is at
the inside width of the outer cladding tube 9 adapted
is, and one
inner sleeve 16, likewise provided with openings 7, the clear width thereof
is adapted to the outer diameter of the inner cladding tube 10 is used.