DE1292262B - Verwendung eines Kernreaktor-Brennelementes in einem Siedeueberhitzerreaktor - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft die Verwendung eines toren für mechanische Längsspannungen in den doppelwandigen Kernreaktor-Brennelementes be- · .Innen-oder Außenhüllrohren.. . ';\....."/.. stimmten Aufbaues in einem sogenannten Siede- Brennelemente von einem derartigen Aufbau sind

überhitzerreaktor. bereits aus der französischen Patentschrift 1211572

In einem Siedeüberhitzerreaktor werden hohl- 5 bekannt. Die hohlzylinderförmigen Sinterkörper sind zylindrische Brennelemente so eingesetzt, daß das dabei von einer Schutzhülle umgeben, die aus einem Außenrohr von dem Moderator- und/oder Kühlmit- konzentrischen Doppelrohr besteht. Um den Wärmetel umspült wird, während das Innenrohr von dem Übergang vom Brennelement zum umgebenden Kühl-Dampf des Kühlmittels durchströmt wird. Das medium zu verbessern, wurden die einzelnen hohl-Außenrohr des Elementes nimmt dabei im Betrieb io zylindrischen Brennstoffsinterkörper axial beabstanannähernd die Temperatur des siedenden Kühlmit- det und das innere und/oder das äußere Hüllrohr tels an, das Innenrohr wird dagegen wegen des der dadurch entstehenden Brennelementanordnung schlechten Wärmeüberganges bei Dampf thermisch durch Einschnüren, Einwalzen oder ähnliche Maßwesentlich höher belastet. Auf diese Weise ergibt nahmen angepaßt. Diese bekannten Brennelemente sich ein hoher Temperaturunterschied zwischen dem 15 waren jedoch für einen Einsatz in Reaktoren gedacht, Außen- und Innenrohr der Brennelemente, der bis bei denen die Temperatur des Kühlmediums an beizu 300° C betragen kann, Dieses hat wiederum starke den Hüllrohren des Brennelementes etwa gleich ist. unterschiedliche Längenänderungen zur Folge, die Zur näheren Erläuterung des nach der Erfindung

bei gleichem Material für das Innen- und Außenrohr zu verwendenden Brennelementes sind in der Zeich- und fester Einspannung an deren Enden zu gefähr- 20 nung als Beispiel aufzufassende Ausführungsforrnen liehen mechanischen Spannungen führen. Ferner kön- dargestellt. Es zeigt

nen wegen der hohen Temperaturen des Innenrohres Fig. 1 ein hohlzylindrisches Brennelement für

dort nicht mehr neutronenphysikalisch günstige einen Siedeüberhitzerreaktor, dessen Innenrohr über Materialien wie Aluminium oder Zirkonium verwen- die ganze Länge des Elementes mit Kompensatoren det werden. Als Werkstoff für das innere Hüllrohr 25 in Form von Sicken versehen ist; kommt bei den hohen Temperaturen lediglich hoch- F i g. 2 zeigt ein Brennstoffelement für einen Siede-

warmfester austenitischer Stahl in Frage, der jedoch überhitzerreaktor, dessen Sicken im Innenrohr etwa eine höhere Neutronenabsorption aufweist, als bei- die doppelte Entfernung besitzen wie beim Brennspielsweise Zirkoniumlegierungen. Um bei der Ver- element nach Fig. 1; die Wellenhöhe der Sicken ist wendung eines Innenhüllrohres aus Stahl vertretbare 30 dabei doppelt so groß;

Neutronenabsorptionen zu erzielen, ist es somit er- Fig. 3 zeigt ein nohlkörperförmiges Brennstoffforderlich, die Wandstärke der betreffenden Hüll- stück mit einer Längsteilung; rohre möglichst gering zu halten. F i g. 4 ein Brennelement, dessen Außenrohr mit

Der Einbau eines üblichen Wellrohrkompensators Sicken versehen ist. .

am Ende des Rohrelementes in das Innen- oder 35 In den Figuren sind lediglich die zum Verständnis Außenrohr würde die Längsspannung auf einen ge- der Erf indung notwendigen Teile dargestellt. Einander ringen Betrag herabsetzen. Infolge der hohen ther- entsprechende Teile sind in den Figuren jeweils mit mischen Belastung brechen jedoch die Brennstoffsin- gleichen Bezugszeichen versehen. In F i g. 1 befinden terkörper auf, und die Hüllrohre werden dadurch sich innerhalb des Außenrohres 1 die hohlkörperförverklemmt, so daß eine gegenseitige Bewegung ver- 40 migen Brennstoffstücke 2, welche von dem inneren hindert wird, und der Kompensator seine Aufgabe Kühlmitteldurchgang 3 durch das Innenrohr 4 genicht erfüllen kann. .. : trennt sind. Oberhalb der Brennstoffstücke 2 befindet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sich innerhalb des Elementes ein Stützrohr 5 sowie hohlzylindrisches Brennelement anzugeben, das für ein Spaltgasraum 6, der zur Aufnahme der Spaltgase die Verwendung in Überhitzerreaktoren geeignet ist, 45 dient. An den Enden des Brennelementes befinden bei dem also speziell das Auftreten temperaturbe- sich Verschlußstücke 7. Die Verschlußstücke 7 stellen dingter mechanischer Längsspannungen vermieden eine feste Verbindung vom Außenrohr 1 zum Innenwird, so daß das Brennelement für die Erzielung rohr 4 dar. Die hohlzynnderförmigen Brennstoffhoher Austrittstemperaturen des überhitzten Kühl- stücke besitzen an den Stirnseiten einen konzentrimediums verwendbar ist. 50 sehen Rücksprung 8_S derart, daß darin die Sicken 9

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß des Innenrohres 4 bzw. des Außenrohres 1 Platz zur Lösung dieser Aufgabe jede Längenänderung am finden. Derartige Brennelemente kann man nach be-Ort ihrer Entstehung kompensiert werden muß. Da- kannten Verfahren herstellen, z. B. indem man glatte von ausgehend wurde gefunden, daß Brennelemente Hüllrohre verwendet, in die der Brennstoff eingefüllt von im Prinzip bekannten Aufbau, die jedoch zui* 55 wird.

Lösung einer anderen Aufgabe konzipiert worden Nach dem Verschließen der Rohre werden die

sind, die vorstehende Forderung bestens erfüllen. Rohre an dem. Brennstoff angedrückt und die Demnach besteht die Erfindung in der Verwendung Sicken dabei eingewalzt.

eines doppelwandigen Kernreaktorbrennelementes, Ein anderes nach der Erfindung zu verwendendes

bestehend aus konzentrisch angeordneten, mit dem 60 Brennelement ist in der Fig. 2 erläutert. Die einBrennstoff wärmeleitend verbundenen, mechanisch zelnen Sicken 9 im Innenrohr haben hier etwa die festen Hüllrohren, bei dem der zwischen den Rohren doppelte Entfernung voneinander wie diejenigen des angeordnete Brennstoff aus Sinterkörpern mit über Brennelementes nach Fig. 1. Um dennoch eine dem äußeren oder inneren Umfang angebrachten gleiche Kompensation der unterschiedlichen Längen-Ausnehmungen besteht und in die Ausnehmungen 65 änderungen zu bewirken, sind die Sicken etwa dopjeweils Sicken des entsprechenden Hüllrohres hin- pelt so groß. Die Herstellung des Brennelementes einragen. Diese Sicken, die über die ganze Länge des kann dabei so erfolgen, daß der Zusammenbau mit Brennelementes verteilt sind, wirken als Kompensa- einem Innenrohr erfolgt, das bereits mit Sicken ver-

sehen ist. Dies hat den Vorteil, daß die Querfaltenbildung nach den üblichen Fertigungsmethoden durchgeführt und überwacht werden kann und daß das Rohr nach Beendigung dieses Fertigungsganges auf Fehler genauestens untersucht und auf Maßhaltigkeit geprüft werden kann. Um den Zusammenbau eines solchen Brennelementes zu ermöglichen, ist es erforderlich, daß die hohlkörperförmigen Brennstoffstücke längsgeteilt sind wie in F i g. 3 dargestellt ist.

So wie das Innenrohr des Brennelementes zum Ausgleich von Längenänderungen herangezogen werden kann, ist es auch möglich, diese Aufgabe dem Außenrohr zuzuteilen. Eine solche Ausführung führt zu einem Brennelement nach F i g. 4.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verwendung eines doppelwandigen Kernreaktor-Brennelementes, bestehend aus konzentrisch angeordneten, mit dem Brennstoff wärmeleitend verbundenen, mechanisch festen Hüllrohren, bei dem der zwischen den Rohren angeordnete Brennstoff aus Sinterkörpern mit über dem äußeren oder inneren Umfang angebrachten Ausnehmungen besteht und in die Ausnehmungen jeweils Sicken des entsprechenden Hüllrohres hineinragen, bei einem Kernreaktor, bei dem die Brennelemente außen von siedendem und innen von dampfförmigem Kühlmittel gekühlt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen