DE1244976B

DE1244976B - Tubular boiling superheater fuel element

Info

Publication number: DE1244976B
Application number: DEL50088A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinz Kornbichler
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1965-03-01
Filing date: 1965-03-01
Publication date: 1967-07-20

Description

Rohrförmiges Siede-Überhitzer-Brennelement Die Erfindung betrifft ein rohrförmiges Siede-Überhitzer-Brennelement für Kernreaktoren, dessen äußere Oberfläche durch siedendes Wasser und dessen innere Oberfläche durch strömenden Dampf gekühlt wird und bei dem an der Innenseite des Brennelementrohres Leitflächen angebracht sind, die die Dampfströmung in Turbulenz versetzen.Tubular Boiling Superheater Fuel Assembly The invention relates to a tubular boiling superheater fuel assembly for nuclear reactors, the outer Surface through boiling water and its inner surface through flowing Steam is cooled and in the case of the guide surfaces on the inside of the fuel assembly tube are attached, which put the steam flow in turbulence.

Bei derartigen rohrförmigen Siede-überhitzer-Brennelementen wird die Wärmeleistung bekanntlich durch den schlechteren Wärmeübergang auf der Dampfseite begrenzt. Um solche an sich vorteilhaften Brennelemente in der spezifischen Belastung auf vergleichbare Werte wie bei reinen Siedeelementen zu bringen, könnte man in an sich bekannter Weise als Hüllrohre Rippenrohre verwenden. Abgesehen von den Schwierigkeiten der Herstellung solcher innenberippten Rohre und den damit verbundenen Kosten, ist die zerstörungsfreie Prüfung solcher Rohre auf Rißfreiheit kaum möglich. Darüber hinaus führt die starke lokale Verformung bei der Ausbildung von Rippen zu sehr unübersichtlichen Verspannungszuständen im Rohr, die Anlaß zu Schäden werden können (Spannungsrißkorrosion).In such tubular boiling superheater fuel assemblies, the As is well known, heat output due to poor heat transfer on the steam side limited. To such advantageous fuel assemblies in the specific load Bringing values comparable to those of pure boiling elements could be achieved in Use finned tubes as cladding tubes in a manner known per se. Apart from the difficulties the production of such internally finned tubes and the associated costs the non-destructive testing of such pipes for freedom from cracks is hardly possible. About that in addition, the strong local deformation leads to the formation of ribs too much Confusing tension in the pipe, which can lead to damage (Stress corrosion cracking).

Da die Herstellung von Rohren mit Rippen an der Innenfläche schwierig, die Prüfung dieser Rohre zerstörungsfrei kaum möglich und der Dauerbetrieb nicht sicher genug ist, besteht die Aufgabenstellung darin, einfache und zuverlässige Mittel im Rohr vorzusehen, die für eine turbulente Strömung, besonders der Grenzströmung an den Rohrinnenwänden sorgen.Since it is difficult to manufacture tubes with ribs on the inner surface, the non-destructive testing of these pipes is hardly possible and continuous operation is not Safe enough, the task is to be simple and reliable Provide means in the pipe for a turbulent flow, especially the boundary flow on the inside walls of the pipes.

In der französischen Patentschrift 1341433 wird vorgeschlagen, in dem Rohr Leitflächenelemente anzuordnen, die eine Verwirbelung der Dampfströmung bewirken. Die Befestigung dieser Elemente im Inneren des Rohres ist jedoch schwierig, besonders bei kleineren Brennelementinnendurchmessern. Sie bedeuten deswegen einen erheblichen Mehraufwand.In the French patent specification 1 341433 it is proposed to arrange guide surface elements in the pipe, which cause a turbulence of the steam flow. The fastening of these elements in the interior of the tube is difficult, however, especially in the case of smaller internal fuel element diameters. They therefore mean a considerable amount of additional work.

Bei Vermeidung der geschilderten Schwierigkeiten wird die Erzeugung von Turbulenz besonders in der Grenzschicht der Dampfströmung an der Wand zur Verbesserung des Wärmeüberganges erfindungsgemäß dadurch bewirkt, daß in das Rohr eine Spiralfeder eingelegt ist, die sich federnd gegen die Innenhülle des Elementes preßt.If the difficulties outlined are avoided, the generation of turbulence especially in the boundary layer of the steam flow on the wall for improvement the heat transfer according to the invention caused by a spiral spring in the tube is inserted, which presses itself resiliently against the inner shell of the element.

In der Figur ist schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Brennelementes nach der Erfindung im Schnitt dargestellt.In the figure, an embodiment of a fuel assembly is schematically shown according to the invention in section.

Der Spaltstoff I dieses Brennelementes ist außen, d. h. zur Siedeseite hin durch die Außenhülle 2 und innen, also zur überhitzerseite, durch die Innenhülle 3 vom Kühlmittel getrennt. Nach oben und unten ist das Brennelement durch die Endstopfen 4 abgeschlossen. In die Innenhülle 3 ist die Spiralfeder 5 eingelegt, die sich federnd gegen die Innenhülle preßt. Zur Sicherung der axialen Position der Spiralfeder ist sie an der Stelle 6, also am abströmungsseitigen Ende des Brennelementes, mit der Innenhülle verschweißt.The fissile material I of this fuel assembly is on the outside, i. H. to the boiling side through the outer shell 2 and inside, i.e. to the superheater side, through the inner shell 3 separated from the coolant. Up and down is the fuel assembly through the end plugs 4 completed. In the inner shell 3, the spiral spring 5 is inserted, which is resilient presses against the inner shell. To secure the axial position of the spiral spring is they at the point 6, so at the downstream end of the fuel assembly with the Welded inner shell.

Selbst wenn der Strömungsdruckabfall eine Axialkraft auf die Feder ausübt, kann es nicht zu einer Zusammenpressung der Feder kommen, da die Steigung der Feder ohne Vergrößerung ihres Durchmessers nicht verringert werden kann. Der Durchmesser aber wird vom inneren Hüllrohr fixiert. Darüber hinaus kann man mit einer Punktschweißvorrichtung die Feder in der Hülle einschweißen.Even if the flow pressure drop is an axial force on the spring exerts, the spring cannot be compressed because of the slope the spring cannot be reduced without increasing its diameter. Of the But the diameter is fixed by the inner cladding tube. In addition, you can use weld the spring in the sleeve using a spot welding device.

Das Brennelement kann auch dann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn die Kühlung an seiner Außenseite ebenfalls durch ein gasförmiges Medium erfolgt und der Wärmeübergang zur Innenseite verbessert werden soll.The fuel assembly can also be used advantageously when the outside is also cooled by a gaseous medium and the heat transfer to the inside should be improved.

Claims

Claims: 1. Tubular boiling superheater fuel element for nuclear reactors, the outer surface of which is cooled by boiling water and the inner surface of which is cooled by flowing steam and in which guide surfaces are attached to the inside of the fuel element tube, which set the steam flow in turbulence, characterized in that that a spiral spring is inserted into the tube, which presses itself resiliently against the inner shell of the element. z. Fuel element according to Claim 1, characterized in that the spiral spring is firmly connected to the fuel element on the outlet side of the steam. 3. Fuel element according to claim 1, characterized in that the spiral spring is connected to the inner shell or an end plug by spot welding. Documents considered: French Patent No. 1 341433.