DE1241003B - Kernreaktor-Brennstoffpatrone zum Einsetzen in einen Brennstoffkanal - Google Patents
Kernreaktor-Brennstoffpatrone zum Einsetzen in einen BrennstoffkanalInfo
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Description
DEUTSCHES -4^9^ PATENTAMT Deutschem.: 21g-21/20
AUSLEGESCHRIFT
Nummer: 1241003
Aktenzeichen: C 20933 VIII c/21 j
j[ 241 003 Anmeldetag: 3.März 1960
Auslegetag: 24. Mai 1967
Die Erfindung bezieht sich auf eine KernreaktorBrennstoffpatrone zum Einsetzen in einen Brennstoffkanal
mit einer zylindrischen, aus einem Block eines Neutronen wenig absorbierenden Materials bestehenden
Armatur, die zumindest eine parallel zur Achse der Armatur verlaufende durchgehende Aufnahme
für einen Brennstoffstab enthält, deren Querschnitt größer ist als der Querschnitt des in ihr durch radiale
Rippen zentrierten Brennstoffstabes und deren Länge etwa der Länge des Brennstoffstabes entspricht, der
durch an beiden Enden der Armatur lösbar befestigte Haltegitter, die" gleichzeitig als Stützelemente zum
gegenseitigen Abstützen der Patronen dienen, in der Armatur mit axialem Spiel gehalten ist.
Bei bekannten Kernreaktor-Brennstoffpatronen mit einer Blockarmatur aus einem Material geringer Neutronenabsorption
hat die Blockarmatur die Gestalt eines Hohlzylinders mit einer einzigen axialen Bohrung,
in der ein meist mit einer dünnen Metallhülle umkleideter Brennstoffstab durch die beiden an den
Enden der rohrförmigen Armatur festgelegten Haltegitter axial gehalten ist. Man hat auch die Hülle
eines Brennstoffstabes schon mit radialen Längsrippen versehen, um den Stab nicht nur an seinen
Enden, sondern auch in seiner gesamten Länge in der Bohrung einer Armatur abzustützen, vor allem
bei Brennstoffpatronen, die für einen Kernreaktor mit waagerechten Brennstoffkanälen bestimmt
sind.
Der Außendurchmesser der Brennstoffarmatur ist üblicherweise dem Innendurchmesser des Brennstoffkanals
weitgehend angepaßt. Die beim Betrieb des Reaktors in den Brennstoffstäben frei werdende
Wärme wird durch ein Kühlmedium abgeführt, das die koaxial hintereinanderliegenden Bohrungen der
Brennstoffpatronenarmaturen durchströmt und dabei die Brennstoffstäbe außen allseitig umspült.
Die mechanisch feste und steife Blockarmatur nimmt die im wesentlichen axialen Druckbeanspruchungen
auf, denen armaturlose Brennstoffelemente mit entsprechend starken Hüllen beispielsweise
beim Einschieben in einen horizontalen Brennstoffkanal oder beim Aufeinanderstapeln in einem
vertikalen Brennstoffkanal ausgesetzt sind. Die Hüllen der durch Armaturen von diesen Beanspruchungen
entlasteten Brennstoffstäbe können daher dünnwandig ausgebildet werden. Bei Herstellung der
Stäbe aus bestimmtem keramischem Material könnten die Stäbe sogar hüllenlos bleiben. Zwecks Verbesserung
des thermischen Wirkungsgrades der Energiegewinnung aus dem Reaktor lassen sich die Oberflächentemperaturen
an den von mechanischen BeKernreaktor-Brennstoffpatrone zum Einsetzen in einen Brennstoffkanal
Anmelder:
Commissariat ä FEnergie Atomique, Paris
Vertreter:
Vertreter:
Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,
München 22, Steinsdorfstr. 10
München 22, Steinsdorfstr. 10
Als Erfinder benannt:
Roland Roche, Clamart, Seine;
Bernard Vrillon, Orsay, Seine-et-Oise
(Frankreich)
Roland Roche, Clamart, Seine;
Bernard Vrillon, Orsay, Seine-et-Oise
(Frankreich)
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 16. März 1959 (789 460)
2
anspruchungen entlasteten Brennstoffstäben heraufsetzen.
Mit der äußeren Temperatur steigt aber auch die Temperatur im Inneren des Brennstoff Stabes; da dessen
Brennstoffmaterial meist nur eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist, treten in dem Brennstoffmaterial
hohe Temperaturgefälle und damit unerwünschte Wärmespannungen auf, wenn der Brennstoffstabquerschnitt
im Verhältnis zu seiner wärmeabgebenden Umfangsfläche groß ist. Um unerwünschte Wärmespannungen und gegebenenfalls auch mit
Volumenzunahme verbundene Phasenänderungen des Brennstoffmaterials zu vermeiden, ist man bestrebt,
4.5 zur Verbesserung der Wärmeableitung aus dem Inneren des Brennstoffstabes die Querabmessungen der
Brennstoffstäbe klein zu halten. Dies bedingt aber bei Brennstoffpatronen mit einer rohrförmigen Blockarmatur,
in deren axialer Bohrung jeweils nur ein Brennstoff stab oder eine Reihe von axial hintereinander
angeordneten kürzeren Brennstoffstäben angeordnet ist, eine Verkleinerung des Durchmessers der
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Brennstoffpatrone und eine entsprechende Erhöhung der Anzahl der Brennstoffkanäle in dem Reaktor,
was eine Steigerung der Herstellungskosten für den Reaktor und die Brennstoffpatronen sowie schließlich
eine unerwünschte Vergrößerung des Arbeitsaufwandes beim turnusmäßigen Auswechseln der Brennstoffpatronen
während des Reaktorbetriebes bedingt.
Um diese Nachteile und Schwierigkeiten weitgehend zu vermeiden, hat man in eine Brennstoffpatrone
mit rohrförmiger Blockarmatur einen rohrförmigen Brennstoffstab eingebaut, der an der Innen-
und Außenwand seines rohrförmigen Querschnitts von dem Kühlmedium umspült wird. Derartige rohrförmige
Brennstoffstäbe sind aber verhältnismäßig schwer herzustellen. Außerdem ist die Wärmeabfuhr
an der Innenfläche des rohrförmigen Brennstoffstabes ein noch nicht zufriedenstellend gelöstes Problem;
unterschiedliche Wärmedehnungen bei Brennstoff- und Hüllenmaterial können zum Lösen des inneren
Hüllenteils von dem Brennstoff führen und so den Wärmeübergang verschlechtern. Das Anbringen von
Kühlrippen an der Rohrinnenfläche bereitet sehr große Schwierigkeiten.
Es ist auch nicht mehr neu, in eine rohrförmige Blockarmatur einer Brennstoffpatrone plattenförmig
ausgebildete, an ihren Außenseiten mit Kühlrippen versehene Brennstoffelemente einzusetzen, die innerhalb
der Armatur unter gegenseitiger Winkelversetzung übereinander angeordnet und mit Randvorsprüngen
in inneren Längsnuten des Armaturrohres geführt sind. Die Herstellungskosten solcher Patronen,
insbesondere der verrippten Brennstoffpatronen, sind relativ hoch, und auch der Zusammenbau ist
umständlich.
Um im Reaktor Brennstoffkanäle mit ausreichend großen Kanaldurchmessern beibehalten zu können,
den Brennstoff jedoch weitgehend zu unterteilen, damit die Wärmeabfuhr günstiger wird, hat man auch
schon eine größere Anzahl von einzelnen Brennstoffstäben mit geringem gegenseitigem Abstand parallel
zueinander in einem etwa zylindrischen Käfig eingebaut, der an seinen beiden Enden siebartige Gitter
aufweist, die ihrerseits durch gerade, parallel zu den Stäben verlaufende Stützen verbunden sind. Die
Käfigstutzen bilden Gleit- bzw. Führungsstücke beim Handhaben sowie beim Entladen oder Einsetzen
solcher »Brennstoffpatronen« in die Reaktorkanäle. Die Brennstoffstäbe sind in den siebartigen Endgittern
gehalten; in ihrer Länge stützen sie sich mittels in Form von Schraubenlinien auf die Stäbe aufgewickelter
Drähte gegeneinander ab. Derartige Brennstoffpatronen mit Brennstoffstabbündeln sind
für Kernreaktoren mit horizontalen Kanälen entwickelt worden. Es ist auch nicht mehr neu, an
Stelle eines solchen Käfigs ein zylindrisches Rohrgehäuse zu verwenden, dessen Rohrmantel sämtliche
Stäbe umgibt und an seinen beiden Enden lösbare Gitter aufweist, welche die Enden der Brennstoffstäbe derart führen und halten, daß sich die Stäbe
unter der Wirkung einer Erwärmung oder Bestrahlung in der Längsrichtung ausdehnen können.
Bei diesen »Stabbündel-Brennstoffpatronen« sind die einzelnen Brennstoffstäbe ebenfalls von axialen
Druckkräften weitgehend entlastet; sie befinden sich aber — zumindest nach dem Einbau der Brennstoffpatrone
in einen Reaktorkanal — innerhalb eines gemeinsamen zylindrischen Hohlraumes, durch den
das Kühlmedium hindurchströmt. Dabei können sich
Ungleichmäßigkeiten in der Strömung des Kühimediums im Bereich der einzelnen Brennstoffstäbe
ergeben, was zu Unterschieden im Wärmeentzug und damit zu erheblichen Temperaturdifferenzen innerhalb
eines Brennstoffstabes oder bei mehreren benachbarten Brennstoffstäben führen kann und dazu
zwingt, die thermische Belastung der gesamten Patrone herabzusetzen.
Es sind auch bereits Brennstoffpatronen mit einer ίο rohrförmigen Blockarmatur beschrieben worden,
deren relativ starke Rohrwand zahlreiche, verhältnismäßig dicht aneinanderliegende Längsbohrungen aufweist,
die nach ihrem Füllen mit Kernbrennstoff verschlossen werden. Die Blockarmatur soll aus Neuis
tronen bremsendem Material, wie Graphit oder Beryllium, bestehen; der Brennstoff füllt die achsparallelen
Bohrungen in der Rohrwand der Armatur vollständig aus, so daß das Kühlmedium nur die
äußere und innere Umfangsfläche des rohrförmigen Armaturblocks umspülen kann. Bei einer solchen
Brennstoffpatronenkonstruktion wird die Wärmeabfuhr aus den einzelnen stabartigen Brennstoffüllungen
der Armatur nicht entscheidend verbessert, da die Bohrungen in Umfangsrichtung so dicht aneinanderliegen,
daß zwischen den Brennstoffüllungen — selbst beim Einkerben der Innen- und Außenflächen des
Armaturrohres — Wärmestauungen, auftreten müssen. Außerdem bereitet auch bei derartigen Patronen
die Wärmeabfuhr aus der Bohrung der Armatur größere Schwierigkeiten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kernreaktor-Brennstoffpatronen der eingangs
aufgezeigten Art unter Verwendung mehrerer oder zahlreicher parallel zueinander verlaufender einzelner
Brennstoffstäbe derart zu verbessern, daß die obenerwähnten Nachteile bekannter Brennstoffpatronenausführungen
im wesentlichen vermieden werden.
Diese Aufgabe wird bei einer Kernreaktor-Brennstoffpatrone der eingangs aufgezeigten Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die an der mit zahlreichen Brennstoffstabaufnahmen versehenen
Blockarmatur befestigten Haltegitter mehrfach handartig verzweigt sind, mit ihren einzelnen Fingern je
einen der Brennstoffstäbe stützen und je einen zentralen, axial nach außen ragenden kronenförmigen
Ansatz aufweisen, der mit zur gegenseitigen Zentrierung zweier benachbarter Patronen bestimmten zahnartigen
Vorsprüngen versehen ist.
Die Blockarmatur stellt einen einheitlichen, druckfesten Körper dar, in dem die zahlreichen, regelmäßig verteilten Brennstoffstabaufnahmen gewissermaßen Miniatur-Brennstoffkanäle bilden, auf die sich das insgesamt durch die Patrone hindurchströmende Kühlmedium gleichmäßig verteilt, so daß jeder Brennstoffstab unabhängig von den anderen mit der jeweils gleichen Kühlmittelmenge und unter gleichen Strömungsbedingungen gekühlt wird. Die mehrfach handartig verzweigten Haltegitter geben an den Stirnseiten der Brennstoffpatrone die öffnungen der Kanäle weitgehend frei. Der kronenförmige zentrale Ansatz umgibt zweckmäßigerweise die öffnung eines zentralen Kanals, und die verzweigten Haltegitter können sich unmittelbar auf die stirnseitigen, zwischen den Kanalöffnungen liegenden Flächenabschnitte des Armaturblockes abstützen und so die Druckkräfte auf relativ große Flächenteile des Armaturblocks unmittelbar übertragen; die zahnartigen Vorsprünge des kronenförmigen Ansatzes sorgen
Die Blockarmatur stellt einen einheitlichen, druckfesten Körper dar, in dem die zahlreichen, regelmäßig verteilten Brennstoffstabaufnahmen gewissermaßen Miniatur-Brennstoffkanäle bilden, auf die sich das insgesamt durch die Patrone hindurchströmende Kühlmedium gleichmäßig verteilt, so daß jeder Brennstoffstab unabhängig von den anderen mit der jeweils gleichen Kühlmittelmenge und unter gleichen Strömungsbedingungen gekühlt wird. Die mehrfach handartig verzweigten Haltegitter geben an den Stirnseiten der Brennstoffpatrone die öffnungen der Kanäle weitgehend frei. Der kronenförmige zentrale Ansatz umgibt zweckmäßigerweise die öffnung eines zentralen Kanals, und die verzweigten Haltegitter können sich unmittelbar auf die stirnseitigen, zwischen den Kanalöffnungen liegenden Flächenabschnitte des Armaturblockes abstützen und so die Druckkräfte auf relativ große Flächenteile des Armaturblocks unmittelbar übertragen; die zahnartigen Vorsprünge des kronenförmigen Ansatzes sorgen
dafür, daß zwei benachbarte Patronen einwandfrei derart aufeinander zentriert werden, daß die Öffnungen
oder Mündungen ihrer Elementarkanäle einander fluchtend gegenüberliegen und der Strömungswiderstand
beim Übergang des Kühlmediums von einer Patrone zur anderen klein gehalten wird.
Da eine nur teilweise Füllung der erfindungsgemäß ausgebildeten Brennstoffpatronen mit Brennstoff-Stäben
oder die Verwendung von Brennstoffstäben unterschiedlicher Art in der gleichen Blockarmatur a
möglich ist, kann man die Brennstoffkonzentration längs eines Reaktor-Brennstoffkanals in jeweils gewünschter
Weise ändern; man kann beispielsweise den Kanal in seinem mittleren Teil stärker mit
Brennstoff laden. Auf diese Weise läßt sich das ther- ι mische Verhalten des Reaktors wesentlich verbessern.
An sich ist der grundsätzliche Gedanke, Kernbrennstoff in zahlreichen, relativ engen Kanälen eines
Moderatorblockes derart verteilt anzuordnen, daß er s von dem durch diese Kanäle hindurchströmenden
Kühlmedium mit verhältnismäßig kleinem Temperaturgefälle gekühlt wird, nicht mehr neu. Es ist bereits
ein Vorschlag bekanntgeworden, den gesamten Moderatorblock eines Kernreaktors aus etwa im
Querschnitt sechseckigen Einzelblöcken aufzubauen, in denen jeweils zahlreiche parallele Bohrungen vorgesehen
sind, die an ihrer Außenseite mit Kernbrennstoffmaterial bedeckte, dünnwandige Berylliumrohre
aufnehmen, durch die das Kühlmedium hindurchströmt, wobei an der Ober- und Unterseite der
Elementar-Moderatorblöcke vorgesehene, die Kanalöffnungen frei lassende Abdeckungen aus z. B. Beryllium
den an den Außenflächen der Berylliumrohre sitzenden Brennstoff nach außen dicht abschließen.
Der wohl entscheidende Nachteil dieses Vorschlages besteht offensichtlich darin, daß zum Auswechseln
oder Austauschen des Brennstoffs zumindest der zentrale Teil des gesamten Kernreaktor-Moderatorblocks
auseinandergenommen werden muß; außerdem dürfte es sehr schwierig sein, aus den einzelnen
kleinen Kanälen der Elementar-Moderatorblöcke den Brennstoff zu entfernen, ohne die Blöcke
selbst zu beschädigen.
Dieser Vorschlag konnte auch die Ausbildung einer leicht auswechselbaren Brennstoffpatrone gemäß
der vorliegenden Erfindung nicht nahelegen.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführten Brennstoffpatronen können sowohl horizontal als
auch vertikal in entsprechenden Reaktorkanälen an- 5* geordnet werden; ihre Verwendung in horizontaler
Lage ist die bequemere bzw. zweckmäßigere, da die Halte- und Stützglieder dann nur durch relativ kleine
Kräfte beansprucht sind und entsprechend leicht ausgebildet werden können.
Die Art des nur eine geringe Absorptionsfähigkeit gegenüber Neutronen aufweisenden Materials, aus
dem die zylindrische Blockarmatur hergestellt wird, hängt von der Art des jeweils vorliegenden Kernreaktors
ab. Für Reaktoren, die mit Helium gekühlt 6c werden, kann beispielsweise Zirkon verwendet werden;
bei bestimmten Reaktoren, die »kalte« Reaktoren genannt werden und deren Betriebstemperatur
200° C nicht übersteigt, lassen sich Aluminium und Magnesium verwenden; auch das Beryllium kommt 6«
in Frage, wenngleich zur Zeit seine Anwendung durch den hohen Preis noch ungünstig erscheinen
mag. Das besonders gute Verhalten des Berylliums
bei hohen Temperaturen läßt jedoch erwarten, daß seine Verwendung sehr vorteilhaft sein wird, wenn
eine Preisminderung die Anwendung in technischem Maßstab zuläßt; das Berylliumoxyd ist an sich zu
spröde, um ohne weiteres benutzt zu werden. Das für die Praxis am häufigsten in Frage kommende Material
ist jedoch der Graphit, der einerseits relativ billig ist, anderseits sowohl eine hohe Korrosionsbeständigkeit
als auch eine hohe mechanische Festigkeit (selbst bei ο hoher Temperatur) aufweist und schließlich Neutronen
nur sehr wenig absorbiert. Der Graphit muß genügend fein sein und darf keine Hohlräume oder
Risse aufweisen, damit er bequem bearbeitet werden kann, beispielsweise durch Bohren und Fräsen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführte Brennstoffpatronen sind vor allem zur Verwendung als Brennstoffträger in heterogenen Kernreaktoren geeignet, bei denen als Brennstoff Uran in Form des Oxyds oder des Metalls benutzt und Graphit oder ο schweres Wasser als Moderator verwendet wird. Die Ausführungsform der Brennstoffpatronen gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich aber auch zu anderen Zwecken ausnutzen. So können beispielsweise die Brennstoffstäbe — zumindest teilweise — durch Stäbe aus unterschiedlichem anderem Material ersetzt werden, dessen Verhalten in einem Kanal eines Kernreaktor unter der Einwirkung der Bestrahlung untersucht werden soll. Man kann die Patrone auch als Aufnahme für Prüflinge benutzen, die in einem Brennstoffkanal bestrahlt werden sollen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführte Brennstoffpatronen sind vor allem zur Verwendung als Brennstoffträger in heterogenen Kernreaktoren geeignet, bei denen als Brennstoff Uran in Form des Oxyds oder des Metalls benutzt und Graphit oder ο schweres Wasser als Moderator verwendet wird. Die Ausführungsform der Brennstoffpatronen gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich aber auch zu anderen Zwecken ausnutzen. So können beispielsweise die Brennstoffstäbe — zumindest teilweise — durch Stäbe aus unterschiedlichem anderem Material ersetzt werden, dessen Verhalten in einem Kanal eines Kernreaktor unter der Einwirkung der Bestrahlung untersucht werden soll. Man kann die Patrone auch als Aufnahme für Prüflinge benutzen, die in einem Brennstoffkanal bestrahlt werden sollen.
An Hand der Zeichnung, die einige Ausführungsbeispiele zeigt, soll der Erfindungsvorschlag näher
erläutert werden. Es zeigt
F i g. 1 einen gewinkelten Axialschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Brennstoffpatrone, der
längs der Schnittlinie I-I der F i g. 2 verläuft,
F i g. 2 eine Ansicht von unten auf die Brennstoffpatrone gemäß Fig. 1, in der jedoch die Brennstoffstäbe
selbst nicht dargestellt sind,
F i g. 3 einen Querschnitt längs der Schnittebene III-III der Fig. 1, ■
F i g. 3 einen Querschnitt längs der Schnittebene III-III der Fig. 1, ■
F i g. 4, 5 und 6 drei Varianten der Anordnung der Aufnahmen oder Bohrungen für die Brennstoffstäbe in dem zylindrischen Block der Brennstoff-
patrone.
Die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Brennstoffpatrone enthält neunzehn Brennstoffstäbe, wie z. B.
die Stäbe 1, 2 und 3; der zylindrische Armaturblock 4
besteht aus Graphit. In diesen Block sind neunzehn
> als Aufnahmen für die Brennstoffstäbe dienende Bohrungen mit kreisrundem Querschnitt hineingebohrt,
wie beispielsweise die Aufnahme 5 für den Brennstoffstab 1. Ein System von zahnartigen Vorsprüngen,
die an axial nach außen ragenden kronenförmigen, zentralen Ansätzen 6 der mehrfach handartig
verzweigten Haltegitter 7 und 8 angeordnet sind, ergeben die Zentrierung bei der axialen Abstützung
der Brennstoffpatronen gegeneinander, wenn sie in axialer Richtung hinter- oder übereinander in einen
Kanal des Reaktors eingesetzt werden. Die Ausbildung der mehrfach handartig verzweigten Haltegitter
ist aus der F i g.2 ersichtlich; jedes Haltegitter ist an dem zylindrischen Graphitblock 4 mit Hilfe von sechs
Schrauben 9 befestigt. Die Brennstoffstäbe werden auf ihrer ganzen Länge in ihren Aufnahmen mit Hilfe
radialer dünner Rippen 10 gestützt. Die Haltegitter 7 und 8 und ihre Befestigungsschrauben 9 sind aus
Zirkon.
Claims (1)
- Die Konstruktionsdaten der in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Brennstoffpatrone sind:Gesamtlänge der Patrone 300 mmAußendurchmesser 122 mmGesamtgewicht des in der Patrone
enthaltenen Urans IOkgMan kann den zylindrischen Armaturblock 4 mehrmals benutzen; um die verbrauchten Brennstoffstäbe durch neue Brennstoffstäbe zu ersetzen, geht man in folgender Weise vor:Nach Herausnehmen der Brennstoffpatrone aus dem Kernreaktor läßt man die Patrone einige Zeit an einem besonders geschützten Ort liegen, damit sie einen Teil ihrer Aktivität verliert, die auf Spaltprodukte von kurzer Halbwertzeit zurückzuführen ist. Nach dieser »Wartezeit« werden die Haltegitter 7 und 8 entfernt, und die Patrone wird in einen Schraubstock vor einer Spezialmaschine eingespannt, die so viel Stoßfänger hat, wie die Brennstoffpatrone Aufnahmen für Brennstoffstäbe aufweist. Diese Stoßfinger sind genau in Richtung je einer Achse der Aufnahmen des Zylinderblocks 4 angeordnet und axial verschiebbar, so daß sie bei ihrem Einführen in den zylindrischen Block der Brennstoffpatrone die aktiven Brennstoffstäbe vollständig aus ihren Aufnahmen herausdrücken. Dieses System des Entfernens der Brennstoffstäbe ist einer einfachen Entleerung unter der Wirkung der Schwerkraft vorzuziehen, da die Ausnutzung der Schwerkraft nicht immer genügt, um solche Brennstoffstäbe aus ihren Ausnehmungen herausgleiten zu lassen, die nach einer langen Bestrahlungsdauer verformt und infolgedessen in ihren Aufnahmen verklemmt sind.Nach Entfernen der Brennstoffladung der Brennstoffpatrone werden der zylindrische Block 4 und seine Halteglieder 7 und 8 sorgfältig auf Aktivität geprüft; falls notwendig, werden sie zur Beseitigung dieser Aktivität gründlich gewaschen. Sodann kann der Block mit neuen Brennstoffstäben beschickt werden; die Haltegitter werden wieder angeschraubt, und die Patrone wird erneut in den Reaktor eingesetzt.Sämtliche soeben beschriebenen Behandlungen erfolgen selbstverständlich durch fernsteuerbare Behandlungsvorrichtungen unter dem Schutz von Abdeckungen oder Ummantelungen, die einen ausreichenden biologischen Schutz gewähren.Die in den F i g. 4, 5 und 6 schematisch veranschaulichten Anordnungen entsprechen einer Ausführung eines zylindrischen Graphitblocks mit 88 mm Durchmesser und 400 mm Länge, der zwölf Aufnahmen aufweist. Der Querschnitt des gesamten Blocks ist ungefähr 35 cm2; die kleinste Dicke der Trennwände zwischen den Aufnahmen ist 2 mm.Der Querschnitt der Aufnahmen selbst ist in der Fig. 4 kreisförmig (Radius 19 mm), in der Fig. 5 rechteckig (Seitenlänge 17,3 mm), in der Fig. 6 sechseckig (Abstand paralleler Innenflächen 18,4 mm), unddie Verteilung ist — entsprechend dem Querschnitt der Aufnahmen — etwas unterschiedlich. Bei den Ausführungen gemäß den Fig. 5 und 6 ist die Wanddicke zwischen den Aufnahmen konstant, wodurch sich eine Erhöhung der Reaktivität gegenüber der Ausführung gemäß der Fig.4 ergibt; andererseits ist dort (F i g. 4) der Querschnitt für den Durchfluß des Kühlmediums etwas günstiger. Die jeweils verwendeten Brennstoffstäbe haben einen runden Querschnitt und sind durch ihre dünnen Kühlrippen, die radial zwischen dem Körper des Stabes und den Spitzen des Rechteck- oder Sechsecknetzes liegen, zentriert.Die Blöcke der Brennstoffpatronenausführungen nach den F i g. 1 bis 6 können — wie bereits vorher erwähnt — aus Zirkon, Magnesium, Aluminium, Beryllium oder ihren Legierungen hergestellt sein; sie müssen nicht aus Graphit bestehen.Patentanspruch:Kernreaktor-Brennstoffpatrone zum Einsetzen in einen Brennstoffkanal mit einer zylindrischen, aus einem Block eines Neutronen wenig absorbierenden Materials bestehenden Armatur, die zumindest eine parallel zur Achse der Armatur verlaufende durchgehende Aufnahme für einen Brennstoffstab enthält, deren Querschnitt größer ist als der Querschnitt des in ihr durch radiale Rippen zentrierten Brennstoffstabes und deren Länge etwa der Länge des Brennstoffstabes entspricht, der durch an beiden Enden der Armatur lösbar befestigte Haltegitter, die gleichzeitig als Stützelemente zum gegenseitigen Abstützen der Patronen dienen, in der Armatur mit axialem Spiel gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die an der mit zahlreichen Brennstoffstabaufnahmen versehenen Blockarmatur (4) befestigten Haltegitter (7, 8) mehrfach handartig verzweigt sind, mit ihren einzelnen Fingern je einen der Brennstoffstäbe (1, 2, 3) stützen und je einen zentralen, axial nach außen ragenden kronenfÖrmigen Ansatz (6) aufweisen, der mit zur gegenseitigen Zentrierung zweier benachbarter Patronen bestimmten zahnartigen Vorsprüngen versehen ist.In Betracht gezogene Druckschriften:Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 037 036,
051 999;britische Patentschrift Nr. 794 901;USA.-Patentschriften Nr. 2 831 807, 2 836 554;»Technische Mitteilungen«, Heft 1, 51. Jahrgang, Januar 1958, S. 10/11;»Nucleonics«, Vol. 14, Nr. 3, März 1956, S. 34
bis 38;»Proceedings of the International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy«, Vol. 3, 1955, S. 250 bis 255.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen709 587/437 5.67 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR789460A FR1228914A (fr) | 1959-03-16 | 1959-03-16 | Perfectionnement aux structures d'éléments combustibles à barreaux parallèles età armature externe |
Publications (1)
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ID=8712514
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DEC20933A Pending DE1241003B (de) | 1959-03-16 | 1960-03-03 | Kernreaktor-Brennstoffpatrone zum Einsetzen in einen Brennstoffkanal |
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DE (1) | DE1241003B (de) |
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