DE1225313B - Fuel rod for nuclear reactors - Google Patents

Fuel rod for nuclear reactors

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DE1225313B
DE1225313B DES93557A DES0093557A DE1225313B DE 1225313 B DE1225313 B DE 1225313B DE S93557 A DES93557 A DE S93557A DE S0093557 A DES0093557 A DE S0093557A DE 1225313 B DE1225313 B DE 1225313B
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Germany
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fuel rod
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nuclear reactors
sleeves
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DES93557A
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German (de)
Inventor
Hans Kroepfl
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/02Fuel elements
    • G21C3/04Constructional details
    • G21C3/16Details of the construction within the casing
    • G21C3/18Internal spacers or other non-active material within the casing, e.g. compensating for expansion of fuel rods or for compensating excess reactivity
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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Description

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.

Claims (1)

Patentansprüche: 1. Brennstab für Atomreaktoren, umfassend eine gasdichte, durch Endstücke abgeschlossene und mit Spaltstoff gefüllte Umhüllung, mit kreis-oder ringförmigem Querschnitt und einem Sammelraum für die bei der Spaltung entstehenden Gase an mindestens einem seiner Enden, d a -durch gekennzeichnet, daß in den den Sammelraum umgebenden Teil der Umhüllung eine bzw. zwei in Achsrichtung federnde Hülsen eingepaßt sind. z. Brennstäbe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsenwandung durch gleichmäßig über die Länge der Hülsen verteilte, quer zur Längsachse angeordnete Schlitze durchbrochen ist und daß die in der Längsrichtung der Hülse aufeinanderfolgenden Stege, welche die in Umfangsrichtung zwischen den Schlitzen stehengebliebenen Wandungsteile verbinden, gegeneinander versetzt sind. 3. Brennstäbe nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine derartige Versetzung der Stege, daß eine die Stege verbindenden Gerade die zwischen den Stegen liegenden Schlitze halbiert.Claims: 1. Fuel rod for nuclear reactors, comprising a gas-tight, Sheath closed by end pieces and filled with fissile material, with circular or annular cross-section and a collecting space for the resulting from the cleavage Gases at at least one of its ends, d a -characterized in that in the The part of the envelope surrounding the collecting space is one or two resilient in the axial direction Sleeves are fitted. z. Fuel rods according to Claim 1, characterized in that the sleeve wall by evenly distributed over the length of the sleeves, transversely to The longitudinal axis arranged slots is perforated and that in the longitudinal direction of the sleeve successive webs, which in the circumferential direction between the Slits connect remaining wall parts, are offset from one another. 3. Fuel rods according to claim 2, characterized by such a displacement of the Web that a straight line connecting the webs that lies between the webs Slits cut in half.
DES93557A 1964-09-30 1964-09-30 Fuel rod for nuclear reactors Pending DE1225313B (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0084480A2 (en) * 1982-01-18 1983-07-27 Commissariat à l'Energie Atomique Nuclear reactor fuel assembly end fitting having resilient walls

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0084480A2 (en) * 1982-01-18 1983-07-27 Commissariat à l'Energie Atomique Nuclear reactor fuel assembly end fitting having resilient walls
EP0084480A3 (en) * 1982-01-18 1983-08-03 Commissariat A L'energie Atomique Etablissement De Caractere Scientifique Technique Et Industriel Nuclear reactor fuel assembly end fitting having resilient walls

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