DE1226222B - Brennelement fuer Kernreaktoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G21c

Deutsche KL: 21g-21/20

Nummer: 1226 222

Aktenzeichen: J 26740 VIII c/21 g

Anmeldetag: 22. Oktober 1964

Auslegetag: 6. Oktober 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kernreaktor-Brennelement, das aus einer Anzahl Brennstäben besteht, die parallel zueinander unter Wahrung von Kühlmitteldurchlässen in einer Kassette angeordnet sind. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, den Aufbau eines derartigen Brennelementes so zu gestalten, daß bei Verwendung von Metallhydriden als Moderatoren, beispielsweise Zirkonhydriden, in einem Reaktor optimale neutronenökonomische Verhältnisse erreicht werden und gleichzeitig die praktische Betriebsweise eines solchen Reaktors durch Verbesserung der Auswechselbarkeit der Elemente erleichtert wird, wie dies im Hauptpatent 1187 332 näher ausgeführt ist.

In Abwandlung der Lösung nach dem Hauptpatent wird eine andere Ausbildung der Moderatorkörper vorgeschlagen, die weder die gleichmäßige Verteilung des Moderators über das Core noch das Auswechseln des Moderators sowie auch der Brennstäbe beeinträchtigt. Die zusätzliche Erfindung ermöglicht jedoch eine wesentlich verbesserte und vereinfachte Gestaltung und Herstellung der Moderatorkörper.

Es wird daher, ausgehend von einem Kernreaktor-Brennelement nach dem Hauptpatent, vorgeschlagen, die die Brennstäbe ringförmig umfassenden, keine Kühlmitteldurchlässe frei lassenden Metallhydridstäbe einander dicht berührend anzuordnen. Bei einer weiteren Ausbildungsform eines Brennelementes nach der Erfindung sind die als Moderator dienenden, die Brennstäbe umfassenden Metallhydridstäbe in Gestalt eines einzigen kreiszylinderringförmigen Körpers ausgebildet.

Nach dem Hauptpatent können auch im Kern des Bereichs der Brennstäbe Moderatoren aus Metallhydrid angeordnet sein. Als weitere Ausbildung dieser Anordnung wird gemäß vorliegender Erfindung vorgeschlagen, die im Zentrum des Bereichs der Brennstäbe angeordneten Moderatorstäbe aus Metallhydrid, keine Kühlmitteldurchlässe frei lassend, einander dicht berührend anzuordnen. In weiterer Abwandlung dieser Gestaltung können die im Zentrum des Bereichs der Kernstäbe angeordneten Moderatorstäbe aus Metallhydrid in Gestalt eines einzigen kreiszylindrischen Körpers ausgebildet sein.

In Übereinstimmung mit den Erfindungsmerkmalen nach dem Hauptpatent, die Moderatorstäbe in Längsrichtung zu unterteilen, können auch die zusammengesetzten Elemente oder die einheitlichen Körper aus Metallhydrid nach dem neuen Vorschlag in Längsrichtung unterteilt sein.

Weitere Merkmale des vorliegenden Erfindungs-Brennelement für Kernreaktoren

Zusatz zum Patent: 1187 332

Anmelder:

Interatom,

Internationale Atomreaktorbau G. m. b. H.,

Bensberg-Refrath, Friedrich-Ebert-Straße

Als Erfinder benannt:

Dr. rer. nat. Rudolf Harde, Bensberg-Refrath;

Dipl.-Ing. Amandus Brandstetter,

Bensberg-Moitzfeld;

Dipl.-Ing. Karl-Walter Stöhr, Bensberg-Refrath

Vorschlags betreffen die Gestaltung der Reflektorelemente, die ebenfalls aus Metallhydrid bestehen. Auch die Reflektorstäbe oberhalb und unterhalb des Bereichs der mittleren Stabgruppen können erfindungsgemäß einander dicht berührend und keine Kühlmitteldurchlässe frei lassend angeordnet sein. Eine weitere Ausbildungsmöglichkeit besteht nach der Erfindung noch darin, daß die Reflektoren als geschlossene kreiszylinderringförmige Körper ausgebildet sind.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen werden unter Beibehaltung einer guten Moderatorwirkung erhebliche fertigungstechnische Vorteile erzielt. Die Herstellung kompakter Moderatorbauteile aus Metallhydrid ist relativ einfach, und die Lagerung der ringförmigen Körper im Brennelement an den Enden in Verbindung mit den Gitterplatten stößt auf keinerlei Schwierigkeiten, insbesondere werden dadurch auch besondere Vorkehrungen zur Erzielung einer stabilen Lage dieser Teile, z.B. Abstandshalter, erspart.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Brennelementen nach der Erfindung schematisch dargestellt, die im folgenden näher erläutert sind.

Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Brennelement nach der Erfindung,

609 669/329

Fig. 2 einen Schnitt I-I nach der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt II-II durch ein Brennelement in einer anderen Gestaltung.

In einer nicht näher dargestellten Kassette oder Umhüllung sind die einen geschlossenen zylindrischen Ring bildenden Moderatorkörper 3 bzw. 3 a aus Metallhydrid angeordnet. Der Moderatorkörper kann aus einzelnen Stäben 3 (Fig. 2) zusammengesetzt sein; er kann auch aus einem einzigen geschlossenen Kreiszylinderring 3 a (F i g. 3) bestehen. Im Inneren dieses zylindrischen Ringkörpers befinden sich die Uranbrennstäbe 2, die in zwei konzentrischen Kreisen angebracht und.in den Gitterplatten 5c, 5d gelagert sind. Die Gitterplatten sind in zwei Radialebenen angeordnet und mit Kühlmitteldurchlässen 5 b versehen.

Zwischen dem Moderatorkörper einerseits und der Brennstoffstabgruppe andererseits sowie zwischen den einzelnen Brennstäben selbst sind Durchlässe freigehalten, um eine Zirkulation des flüssigen Kühlmittels zu ermöglichen. Die Brennstoffstäbe sind an ihren Enden mit Zapfen 2 a versehen, an welchen sie in den Gitterplatten mittels Schrauben 10 verschraubt sind.

Im Zentrum des Bereichs der Brennstoffstäbe ist ebenfalls ein Moderatorelement aus Metallhydrid angeordnet, welches entweder aus einzelnen, einen zylindrischen Körper bildenden Stäben 3 (Fig. 2) oder als einstückiger Zylinder 3 & (F i g. 3) ausgebildet ist.

Im Ausführungsbeispiel ist ferner ein zentrischer Ankerstab 11 vorhanden, der zur Führung sowohl des zentralen Moderatorelements, zur Befestigung der Gitterplatten 5 b, 5 c und der Kopf- und Fußteile 12,13 dient.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Kernreaktor-Brennelement, bestehend aus einer Anzahl von Brennstäben, die in einer Kassette parallel zueinander unter Wahrung von Kühlmitteldurchlässen angeordnet sind sowie aus am äußeren Umfang des Bereiches der Brennstäbe parallel zu diesen angeordneten, mit den Brennstäben in Gitterplatten gelagerten Metallhydridstäben als Moderatoren, nach Patent 1187332, dadurch gekennzeichnet, daß die die Brennstäbe (2) ringförmig umfassenden, keine Kühlmitteldurchlässe frei lassenden Metallhydridstäbe (3) einander dicht berührend angeordnet sind.

2. Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhydridstäbe (3) in Gestalt eines einzigen kreiszyHnderringförmigen Körpers (3 α) ausgebildet sind.

3. Brennelement nach Anspruch 1 oder. 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Zentrum des Bereichs der Brennstäbe (2) angeordneten Metallhydridstäbe (3) keine Kühlmitteldurchlässe frei lassend, einander dicht berührend angeordnet sind. · ■ ■ -

4. Brennelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Zentrum des Bereichs der Kernstäbe (2) angeordneten Metallhydridstäbe in Gestalt eines einzigen kreiszylindrischen Körpers (3 b) ausgebildet sind.

5. Brennelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet} daß die Metallhydridstäbe (3) oder Körper (3 a, 3 b) in Längsrichtung unterteilt sind.

6. Brennelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorstäbe (8) aus Metallhydrid oberhalb und unterhalb des Bereichs der mittleren Stabgruppen (2, 3 bzw. 3 α, 3 b), keine Kühlmitteldurchlässe frei lassend, einander dicht berührend angeordnet sind.

7. Brennelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorstäbe (8) zu einem einzigen kreiszyHnderringförmigen Körper zusammengeschlossen sind.

8. Brennelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,· daß die Kassette einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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