DE1234334B - Stuetzgitter fuer Kernreaktor-Brennstoffelemente - Google Patents

Stuetzgitter fuer Kernreaktor-Brennstoffelemente

Info

Publication number
DE1234334B
DE1234334B DED36045A DED0036045A DE1234334B DE 1234334 B DE1234334 B DE 1234334B DE D36045 A DED36045 A DE D36045A DE D0036045 A DED0036045 A DE D0036045A DE 1234334 B DE1234334 B DE 1234334B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel elements
support
rings
fuel
support rings
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DED36045A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr Edgar Boehm
Dipl-Ing Dieter Markfort
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG filed Critical Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority to DED36045A priority Critical patent/DE1234334B/de
Priority to GB18031/62A priority patent/GB934031A/en
Publication of DE1234334B publication Critical patent/DE1234334B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/33Supporting or hanging of elements in the bundle; Means forming part of the bundle for inserting it into, or removing it from, the core; Means for coupling adjacent bundles
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/34Spacer grids
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Description

  • Stützgitter für Kernreaktor-Brennstoffelemente Die Erfindung bezieht sich auf Stützgitter für Kernreaktor-Brennstoffelemente mit konzentrisch zur Brennstoffelementachse liegenden Tragringen und radial angeordneten, die Tragringe verbindenden Stegen, wobei die Tragringe auf dem Umfang gleichmäßig verteilte Bohrungen zur Aufnahme der Brennstabenden aufweisen.
  • Zur Gewährleistung eines reibungslosen Betriebes von Kernreaktoren werden an die Abstützung der Stäbe eines Brennstoffelementes bestimmte Anforderungen gestellt. Von wesentlicher Bedeutung dabei ist die genaue Positionierung der Stäbe und eine hohe Stabilität gegenüber mechanischen und/oder Strömungskräften. Die Abstützung soll auch eine gute Warmfestigkeit und entsprechend gute Eigenschaften gegen Korrosion besitzen. Erforderlich ist ferner ein Strömungswiderstand, d. h. ein geringer Druckverlust an den überlastungsstellen zwischen zwei in einem Brennstoffkanal befindlichen Elementen. Dies ist besonders wichtig, da andernfalls der Druckverlust für das Kühlmittel bzw. die für das Umwälzen des Kühlmittels erforderliche Leistung beträchtlich ansteigt. Schließlich ist auch noch die Forderung einer geringen Absorption von Neutronen von Wichtigkeit.
  • Aus der obigen Darlegung ergibt sich im wesentlichen bereits die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung, nämlich die Schaffung eines Stützgitters für Brennstoffelemente, welches bei geringstem Materialaufwand den oben gestellten Anforderungen entspricht. Die Erfüllung dieser verschiedenen Anforderungen läßt sich nicht ohne weiteres ermöglichen. Es sind bereits Abstandshalterungen bekannt, die aber im wesentlichen nur eine seitliche Abstützung der Stäbe gegeneinander bewirken. Ferner ist eine Halterung für Stäbe in Brennstoffelementen bekannt, wobei die Stäbe an ihren Enden von Muffen gehalten werden, die mit entsprechenden Zwischengliedern auf einem Stützrost aufliegen. Ein Hilfsrost am oberen Ende jedes Brennstoffelementes legt die einzelnen Stäbe untereinander fest. Der konstruktive Aufwand dafür ist recht beträchtlich und bedingt eine komplizierte Bauart, da mehrere Gitter, die jeweils eine Verengung des Querschnitts zur Folge haben, in kurzen Abständen erforderlich sind. Von wesentlichem Nachteil ist ferner hierbei, daß die Elemente in Bezug zueinander nur in einer ganz bestimmten Stellung in den Brennstoffkanal eingebracht werden dürfen, was naturgemäß die Beschickung eines Reaktors verzögert und erschwert.
  • Die Erfindung bezweckt gegenüber den bekannten Konstruktionen eine Verbesserung der Halterung für die Brennstoffstäbe, die den oben gestellten Anforderungen entspricht und die Nachteile der geschilderten komplizierten Bauart vermeidet. Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß die Trab ringe des Stützgitters doppelt sphärisch ausgebildet sind und die sich entsprechenden Tragringe aufeinanderfolgender Brennstoffelemente eine stromlinienförmige Einheit bilden. Diese Tragringe sind aus sehr dünnem Blech gefertigt und ergeben bei ihrer doppelt sphärischen Krümmung nicht nur eine gute Stabilität, sondern auch eine stromlinienförmige Gestaltung dieser Ringe. Dies kommt der Forderung des geringsten Strömungswiderstandes in vorteilhafter Weise entgegen. Da ferner jeweils zwei Ringe an den Anschlußstellen der Brennstoffelemente kongruent übereinanderliegen, ist die Verwirbelung der Strömung auf ein Mindestmaß beschränkt. Ferner ist dadurch erreicht, daß ein Verdrehen der Elemente gegeneinander im Brennstoffkanal im Gegensatz zu der bekannten Konstruktion keine Rolle spielt, was eine bedeutende Verbesserung bei der Beschickung des Reaktors darstellt. Da der Anschluß der Stäbe an das Gitter nach aerodynamischen Gesichtspunkten erfolgt, werden durch die gleichzeitige Verjüngung des Stabquerschnittes und die Vergrößerung der Ringquerschnitte Beschleunigungen und Verzögerungen der Strömung vermieden.
  • Es sind zwar bereits ähnliche Konstruktionen bekannt, jedoch ergibt sich aus diesen nicht die optimale Formgebung, wie sie bei der Ausbildung des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt. Eine bekannte Konstruktion offenbart lediglich Brennstoffelemente mit radialen Stegen, die zudem in den einzelnen Elementen übereinander voneinander getrennt sind. Außerdem sind hierbei die radialen Stege in ihrer Lage beim Einsetzen der Brennstoffelemente versetzt zu denen der benachbart liegenden Brennstoffelemente. Die Folge dieser getrennt angeordneten und zudem beim Einbau versetzt liegenden Stäbe ist ein entsprechender Druckverlust beim Durchströmen der Brennstoffelemente. Demgegenüber weist der Gegenstand der Erfindung konzentrische Ringe auf, die auch bei einer Verdrehung der Brennstoffelemente beim Einsetzen ihre Lage nicht verändern und zudem mit den entsprechend geformten Ringen der benachbarten Brennstoffelemente stromlinienförmige Einheiten bilden. Ein wesentliches Merkmal ist hierbei, daß der Querschnitt aller Stäbe gleich dem Querschnitt der Tragringe ist, so daß praktisch eine verlustfreie Strömung gegeben ist. Auch bei einer anderen bekannten Konstruktion sind zwar konzentrisch zur Brennstoffelementachse liegende Tragringe zu ersehen, jedoch sind diese Ringe nicht stromlinienförmig ausgebildet, sondern sie weisen lediglich eine einfache seitliche Wölbung auf, und ihre Formgebung ist durch die spezielle Aufgabe der Halterung bedingt. Die viertelkreisförmige Biegung dieser Ringe stellt keine stromlinienförmige Ausbildung in bezug zur Strömungsrichtung dar, sondern ist lediglich durch die Halterung bedingt. Daher werden diese konzentrischen Ringe gleichfalls einen entsprechenden Druckverlust verursachen, so als wenn es normale Ringe wären.
  • Gegenüber diesen bekannten Konstruktionen weist das Stützgitter für Brennstoffelemente gemäß der Erfindung eine Reihe von Vorteilen auf, die insbesondere darin bestehen, daß sich die Brennstoffelemente im Brennstoffkanal absenken lassen, ohne auf eine bestimmte Winkeleinstellung der Elemente zueinander achten zu müssen. Im eingebauten Zustand ergibt sich für die Stäbe und die Ringe die gleiche Projektionsfläche, wodurch eine praktisch verlustlose Strömung in einer ganzen Brennstoffsäule gesichert ist. Fertigungstechnisch besteht ein großer Vorteil darin, daß sich die Tragringe sehr leicht herstellen lassen und im zusammengebauten Zustand eine komplette Einheit ergeben.
  • Unter den Voraussetzungen der an das Stützgitter gestellten Anforderungen eignet sich nur Stahl als Gitterbaustoff, der jedoch einen hohen Absorptionsquerschnitt für thermische Neutronen besitzt, so daß die eingesetzte Stahlmenge für die Stützgitter so gering wie möglich zu halten ist. Die Ringe werden daher aus sehr dünnem Blech in einem Gesenk gepreßt, wodurch die Herstellung in großen Mengen vereinfacht und verbilligt wird. An die konzentrisch liegenden Ringe werden die verbindenden Stege angepunktet. Die Ringe selbst weisen kleine Bohra@ngen auf, in welchen die Stäbe geführt und von der Rückseite durch Schweißen befestigt sind, so daß sie in einfacher Weise eingebracht und entfernt werden können.
  • Ein weiteres wesentliches Merkmal des Gegenstandes der Erfindung besteht darin, daß die oberen Tragringe der Brennstoffelemente so ausgebildet sind, daß ein Greifer unterfassen kann. Auf diese Weise ist ohne konstruktiven Mehraufwand ein einfaches und zuverlässiges Einsetzen und Entnehmen der Brennstoffelemente möglich.
  • In den Zeichnungen ist die Erfindung vereinfacht und beispielsweise dargestellt. Es zeigt F f i. 1 einen Längsschnitt durch ein Brennstoffelement mit den Stäben und Tragringen, F i g. 2 einen Querschnitt durch das Brennstoffelement gemäß der Schnittlinie A -B der F i g. 1, F i g. 3 eine Anordnung der Tragringe auf den Stegen des Stützgitters.
  • Wie aus den F i g. 1 und 2 zu ersehen ist, sind innerhalb der Graphithülse 1 des Brennstoffelementes die Stäbe 2 in einer Anzahl von je sieben, neunzehn oder entsprechend mehr konzentrisch auf den Ringen 3 angeordnet. Die verbindenden Stege 4 des Stützgitters sind mit den Ringen 3 durch die Schweißungen 5 verbunden. Die Brennelementstäbe 2 werden in kleinen Bohrungen 6 der Ringe 3 geführt und von der Rückseite durch Schweißen befestigt.
  • In der F i g. 1 ist durch die strichlierten Linien gezeigt, wie die einzelnen Brennstoffelemente im Brennstoffkanal übereinanderliegen. Dabei bilden jeweils die äußeren und inneren Ringe von benachbarten Brennstoffelementen infolge ihrer Form eine strömungstechnische Einheit, die einen geringen Widerstand bietet. Zweckmäßigerweise wird das Gitter am Kopfende des Brennstoffelementes in Form eines Tragringes 7 ausgebildet, unter den ein Greifer fassen kann.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Stützgitter für Kernreaktor-Brennstoffelemente mit konzentrisch zur Brennstoffelementachse liegenden Tragringen und radial angeordneten, die Tragringe verbindenden Stegen, wobei die Tragringe auf dem Umfang gleichmäßig verteilte Bohrungen zur Aufnahme der Brennstabenden aufweisen, dadurch gekennzeielin e t , daß die Tragringe (3) doppelt sphärisch ausgebildet sind und die sich entsprechenden Tragringe (3) aufeinanderfolgender Brennstoffelemente eine stromlinienförmige Einheit bilden.
  2. 2. Stützgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Tragringe (7) der Brennstoffelemente so ausgebildet sind, daß ein Greifer unterfassen kann. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1085 976; französische Patentschrift Nr.1249 487; britische Patentschriften Nr. 857 422, 861329.
DED36045A 1961-05-10 1961-05-10 Stuetzgitter fuer Kernreaktor-Brennstoffelemente Pending DE1234334B (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DED36045A DE1234334B (de) 1961-05-10 1961-05-10 Stuetzgitter fuer Kernreaktor-Brennstoffelemente
GB18031/62A GB934031A (en) 1961-05-10 1962-05-10 Improvements relating to nuclear fuel element assemblies and nuclear reactors including such assemblies

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DED36045A DE1234334B (de) 1961-05-10 1961-05-10 Stuetzgitter fuer Kernreaktor-Brennstoffelemente

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1234334B true DE1234334B (de) 1967-02-16

Family

ID=7042920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DED36045A Pending DE1234334B (de) 1961-05-10 1961-05-10 Stuetzgitter fuer Kernreaktor-Brennstoffelemente

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE1234334B (de)
GB (1) GB934031A (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8421545D0 (en) * 1984-08-24 1984-10-17 British Nuclear Fuels Plc Nuclear fuel assembly cages

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1085976B (de) * 1959-05-23 1960-07-28 Siemens Ag Abstandshalter in Stegform fuer Kernreaktor-Brennelemente mit einer Vielzahl von Brennstoffstaeben
GB857422A (en) * 1957-11-25 1960-12-29 Gen Electric Co Ltd Improvements in or relating to support means for a nuclear reactor fuel element
FR1249487A (fr) * 1959-11-18 1960-12-30 Commissariat Energie Atomique Perfectionnements apportés aux procédés pour assurer la fixation d'éléments dans une enceinte tubulaire, notamment dans des réacteurs nucléaires
GB861329A (en) * 1958-07-14 1961-02-15 Thompson Nuclear Energy Co Ltd Improvements in and relating to fuel elements for nuclear reactors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB857422A (en) * 1957-11-25 1960-12-29 Gen Electric Co Ltd Improvements in or relating to support means for a nuclear reactor fuel element
GB861329A (en) * 1958-07-14 1961-02-15 Thompson Nuclear Energy Co Ltd Improvements in and relating to fuel elements for nuclear reactors
DE1085976B (de) * 1959-05-23 1960-07-28 Siemens Ag Abstandshalter in Stegform fuer Kernreaktor-Brennelemente mit einer Vielzahl von Brennstoffstaeben
FR1249487A (fr) * 1959-11-18 1960-12-30 Commissariat Energie Atomique Perfectionnements apportés aux procédés pour assurer la fixation d'éléments dans une enceinte tubulaire, notamment dans des réacteurs nucléaires

Also Published As

Publication number Publication date
GB934031A (en) 1963-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3641974C2 (de)
DE2260592C3 (de) Kern für einen Atomkernreaktor
DE1265308B (de) Abstuetzvorrichtung fuer ein aus einem Buendel von duennen Brennstoffstaeben bestehendes Kernreaktor-Brennstoffelement
DE2339104A1 (de) Kernreaktor
CH658535A5 (de) Kernbrennstoffkassette mit einem kuehlmittel fuehrenden rohr.
DE2918112A1 (de) Vorrichtung zur querhalterung der brennstaebe eines brennelementbuendels fuer einen kernreaktor
DE3116968A1 (de) "brennelement fuer kernreaktoren"
DE2730960C3 (de) Kernreaktorbrennstoffelement
DE2106342C3 (de) Brennstoffelement für einen Atomkernreaktor mit parallelen Brennstoffstäben
DE1589662B2 (de) Kernbrennstoffelement
DE2413464B2 (de) Kernreaktorbrennelement
DE2605594A1 (de) Brennelementskelett
DE1234334B (de) Stuetzgitter fuer Kernreaktor-Brennstoffelemente
DE2111349A1 (de) Kernreaktorbrennelement
DE69918863T2 (de) Brennelement
EP1543530B1 (de) Brennstabbündel für einen druckwasserkernreaktor
DE1489651A1 (de) Brennstoffelement
DE2125010A1 (de) Brennelement fur Kernreaktor
DE1238119B (de) Vorrichtung zum Abstuetzen und Zentrieren von Brennelementeinsaetzen in den Brennstoffkanaelen eines Kernreaktors
DE1564219A1 (de) Brennelement fuer gas- oder fluessigkeitsgekuehlte Kernreaktoren
DE1614945A1 (de) Brennstoffelement fuer Kernreaktoren
DE2402979C3 (de) Brennstoffbündel für Kernreaktoren
DE1514993A1 (de) Brennelement fuer Kernreaktoren
DE1177750B (de) Haltepfosten fuer einen vertikal gestapelten, festen Moderatoraufbau eines Atomkernreaktors
DE1514993C3 (de) Kernreaktor-Brennelement mit einem Bündel von parallelen Brennstoffstäben