DE1464481C

DE1464481C - Fuel cartridge for nuclear reactors

Info

Publication number: DE1464481C
Authority: DE
Inventors: Ennemond Paris Maillet
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoff- destens drei Zacken mit konkaven Zackenpatrone für Kernreaktoren, bestehend aus einem flanken auf;The invention relates to a fuel with at least three prongs with a concave prong cartridge for nuclear reactors, consisting of a flank on;

stabförmigen Brennstoff- oder Brutstoffelement, b) die Rippen der Schutzhülle verlaufen schräg zur einer daran anliegenden, auf der Außenseite mit Längsachse der Brennstoffpatrone und sind aufrod-shaped fuel or breeding material element, b) the ribs of the protective cover run obliquely to one adjacent to it, on the outside with the longitudinal axis of the fuel cartridge and are on

Rippen versehenen Schutzhülle und einer äußeren 5 eine der Anzahl der Sternzacken entsprechendeProtective cover provided with ribs and an outer 5 corresponding to the number of star points

Hülse, die außer dem Element und seiner Schutzhülle Anzahl voneinander getrennter LängssektorenSleeve which, in addition to the element and its protective cover, has a number of longitudinal sectors separated from one another

von einem Kühlmittel durchströmbare Kanäle um- der Schutzhülle verteilt;Channels through which a coolant can flow distributed around the protective cover;

schließt. · - c) die äußere Hülse ist mit nach innen gerichtetencloses. · - c) the outer sleeve is facing inwards

Brennstoffpatronen dieser Art sind in der belgischen Vorsprüngen versehen, die jeweils mit einer _t Fuel cartridges of this type are provided in the Belgian projections, each with a _t

Patentschrift 562 620 und in der USA.-Patentschrift io Sternzacke des Brennstoff-oder Brutstoff elements f 2 831 807 beschrieben. Für die praktische Brauchbar- in Berührung stehen und den Hohlraum des \ Patent specification 562 620 and in the USA patent specification io star point of the fuel or breeding material element f 2,831,807. For the practical usable stand in contact and the cavity of the \

keit derartiger Brennstoffelemente . sehr wesentlich Hülseninneren in über die ganze Länge derability of such fuel elements. very substantially inside the sleeve over the entire length of the

und geradezu entscheidend ist, ob es gelingt, zwischen Brennstoffpatrone in sich geschlossene, paralleland it is downright decisive whether it succeeds between the fuel cartridge self-contained, parallel

dem von seiner Schutzhülle umgebenen Brennstoff- zu deren Längsachse verlaufende Strömungs- |the fuel, which is surrounded by its protective cover, flows to its longitudinal axis

element einerseits und der äußeren Hülse andererseits 15 kanäle für das Kühlmittel zerlegen, von denen ^ eine hinsichtlich ihrer mechanischen und ther- jeder mindestens einen gerippten Längssektorelement on the one hand and the outer sleeve on the other hand disassemble 15 channels for the coolant, of which ^ one with regard to its mechanical and ther- mally at least one ribbed longitudinal sector

mischen Haltbarkeit befriedigende Verbindung her- der Schutzhülle enthält und einen angenähert -Jmix durability satisfactory compound her- the protective cover contains and an approximate -J

zustellen, ohne dadurch die Umspülung der kreisförmigen Querschnitt aufweist. jwithout thereby having the wash around the circular cross-section. j

Außenseite der Schutzhülle des Brennstoffelements Dabei finden sich in der erfindungsgemäßen Bau-Outside of the protective cover of the fuel element There are found in the construction according to the invention

durch das Kühlmittel und damit dessen intensive 20 weise einer Brennstoffpatrone einzelne Merkmale, die Kühlwirkung für das Brennstoffelement in Frage zu für sich genommen auch bei bekannten Brennstoffstellen. . patronen bereits vorhanden sind; so beschreiben bei- J ₍ Due to the coolant and thus its intensive individual characteristics of a fuel cartridge, the cooling effect for the fuel element is in question even in the case of known fuel locations. . cartridges are already present; so describe at- J ₍

In dieser Hinsicht vermögen aber beide bekannten spielsweise die britische Patentschrift 829 436 und die W Bauformen von Brennstoffelementen nicht voll zu- deutsche Auslegeschrift 1041175 Brennstoffpatronen, friedenzustellen. So verlaufen die Rippen auf der 25 bei denen das Brennstoffelement selbst die Form Außenseite der Schutzhülle des Brennstoffelements eines vielzackigen Sternes aufweist, und der belgischen bei der Brennstoffpatrone nach der USA.-Patent- Patentschrift 567 946, der französischen Patentschrift schrift 2 831807 parallel zu deren Achsrichtung und 1181909, der britischen Patentschrift 847 220 und , zwingen daher auch dem das Brennstoffelement um- der USA.-Patentschrift 2 898 280 ist die Möglichkeit strömenden Kühlmittel eine zur Patronenlängsachse 30 zu entnehmen, die äußere Hülse einer Brennstoff-, parallele Strömungsrichtung auf, die für einen inten- patrone durch mehrere von einem im Innergn^ieser siven Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel Hülse untergebrachten Brennstoffelement bzw. deren einerseits und dem Brennstoffelement bzw. seiner Schutzhülle ausgehende Trennwände in mehrere mehr Schutzhülle andererseits unvorteilhaft ist. Bei der oder weniger vollständig gegeneinander abgeschlos-Brennstoffpatrone nach der belgischen Patentschrift 35 sene Strömungskanäle für das die Patrone durch-562 620 gibt es zwar außer parallel zur Patronen- strömende Kühlmittel zu zerlegen. Bei allen diesen längsachse gerichteten Rippen auf der Außenseite der bekannten Brennstoffpatronen führen jedoch die so Schutzhülle des Brennstoffelements auch eine diese entstehenden Strömungskanäle für das Kühlmittel < spiralig umgebende Rippe, die über die achsparallelen zu einem im wesentlichen zur Patronenachse parallelen Rippen hinausragt und an der äußeren Hülse der 40 Strömungsverlauf, der für den Wärmeaustausch Brennstoffpatrone zur Anlage kommt und für eine zwischen Brennstoffelement und Kühlmittel nicht schraubenlinienförmige Strömung des Kühlmittels optimal ist.In this regard, however, the two known, for example, British patent specification 829 436 and the W designs of fuel elements are not able to completely pacify fuel cartridges. Thus, the ribs on Fig. 25, in which the fuel element itself has the shape of the outer side of the protective cover of the fuel element of a multi-pointed star, and the Belgian in the case of the fuel cartridge according to US Pat. No. 567,946 and French Pat Axial direction and 1181909, the British patent 847 220 and, therefore also force the fuel element around the USA patent 2 898 280 the possibility of flowing coolant to be taken from a longitudinal axis 30 of the cartridge, the outer sleeve of a fuel, parallel flow direction, which is disadvantageous for an inten- cartridge due to several fuel elements housed in the interior of the coolant sleeve or their partitions extending into several more protective sheaths on the one hand and the fuel element or its protective sheath. In the case of the fuel cartridge according to Belgian patent 35, or less completely closed off from one another, there are flow channels for which the cartridge through-562 620 has to be dismantled in addition to coolant flowing parallel to the cartridge. With all these longitudinally directed ribs on the outside of the known fuel cartridges, however, the protective cover of the fuel element also leads to a rib that is created for the coolant < spirally surrounding the rib, which protrudes beyond the axially parallel ribs to one essentially parallel to the cartridge axis and on the outer sleeve the flow course that comes into contact with the fuel cartridge for the heat exchange and is optimal for a non-helical flow of the coolant between the fuel element and the coolant.

rund um das Brennstoffelement sorgt. Dieser an sich Demgegenüber ergibt sich durch die erfindungsgünstigere Strömungsverlauf des Kühlmittels wird gemäße Bauweise der Brennstoffpatrone zum einen jedoch durch die Längsrippen in der unmittelbaren 45 die Möglichkeit, durch die Sternform des Brennstoff-Nachbarschaft des Brennstoffelements gestört, wobei elements. dessen Zentrierung in der äußeren Hülse sich für den Kiihlmitteldurchsatz hinderliche Wirbel mittels kurzer und dickwandiger und damit mechaausbilden können. Eine optimale Ausnutzung der nisch und thermisch hoch belastbarer Vorsprünge Kühlwirkung des Kühlmittels gelingt also auch in auf der Innenseite der äußeren Hülse vorzunehmen, diesem Falle nicht. Außerdem aber stellt die relativ 50 und zum anderen führt diese Sternform des Br,enndünnwandige, das Brennstoffelement spiralenförmig Stoffelements im Verein mit dem konkaven Verlauf umgebende Rippe nur eine relativ schwache mecha- der Zackenflanken dieses BrennstoffsterneSy^er Neinischc Verbindung zwischen dem Brennstoffelement gung der Kühlrippen auf der Außenseite der.Schutzeinerseits und der äußeren Hülse dar. hülle des Brennstoffelements gegen die Längsachsearound the fuel element. In contrast, this per se results from the more favorable according to the invention The flow path of the coolant is, on the one hand, the design of the fuel cartridge however, through the longitudinal ribs in the immediate 45 the possibility through the star shape of the fuel neighborhood of the fuel element disturbed, with elements. its centering in the outer sleeve Vortices that prevent the coolant throughput are created by means of short and thick-walled and thus mecha be able. An optimal use of the nichically and thermally highly resilient protrusions The cooling effect of the coolant is also achieved on the inside of the outer sleeve, not in this case. In addition, however, represents the relative 50 and leads to this star shape of the Br, thin-walled, the fuel element spiral-shaped fabric element in conjunction with the concave course surrounding rib only a relatively weak mechanism of the serrated flanks of this fuel star system Connection between the fuel element supply of the cooling fins on the outside of the protection on the one hand and the outer sleeve. Shell of the fuel element against the longitudinal axis

Ausgehend von diesem Stande der Technik liegt 55 der Patrone und dem annähernd kreisförmigen Querdaher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine schnitt der durch die inneren Vorsprünge der Brennstoffpatrone anzugeben, die unter Vermeidung äußeren Hülse und die Zacken des Brennstoffelements der obenerwähnten Nachteile der bekannten Brenn- begrenzten Strömungskanäle für das Kühlmittel zu Stoffpatronenausführungen einerseits eine optimale einer Kühlwirkung von solcher Intensität, wie sie bei . Ausnutzung der Kühlwirkung des Kühlmittels pe- 60 keiner der bisher bekannten Brennstoffpatronen zu währleistet und sich andererseits durch eine große erzielen ist.On the basis of this prior art, 55 is the cartridge and the approximately circular transverse to it The invention is based on the object of a section of the through the inner projections Specify the fuel cartridge, avoiding the outer sleeve and the prongs of the fuel element the above-mentioned disadvantages of the known flame-limited flow channels for the coolant Fabric cartridge versions, on the one hand, have an optimal cooling effect of such intensity as in. Utilization of the cooling effect of the coolant pe 60 does not allow any of the previously known fuel cartridges ensures and on the other hand is achieved by a large.

Haltbarkeit und Lebensdauer auszeichnet. Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und ihrerDurability and service life. To further explain the invention and its

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Brenn- Vorteile wird die Erfindung im folgenden an Hand Stoffpatrone der einganps erwähnten Art, erfindungs- der Zeichnung beispielsweise erläutert. Dabei zeigt gemäß durch die Kombination folgender Merkmale 65 Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Brennstoffgelöst: . patrone gemäß der Erfindung, die ein im Querschnitt a) Der Querschnitt des Brennstoff- oder Brutstoff- sternförmiges Brennstoffelement mit drei Sternzacken elements weist die Form eines Sterns mit min- enthält; die Rippen des Elements sind in dem unterenThis object is based on a burning advantage of the invention in the following with reference Substance cartridge of the type mentioned in the invention, explained in the drawing, for example. It shows in accordance with the combination of the following features 65 Fig. 1 is a cross section through a fuel:. cartridge according to the invention, which is a in cross section a) The cross section of the fuel or Brutstoff- star-shaped fuel element with three star points elements has the shape of a star with min- contains; the ribs of the element are in the lower one

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Strömungskanal im Schnitt und in den beiden ande- ren Querschnittsteil jedes der Kanäle 6 ausgebildetFlow channel is formed in the section and in the other two cross-sectional parts of each of the channels 6

ren Kanälen durch ihren gestrichelten Umriß darge- und aufrechterhalten werden.ren channels are represented and maintained by their dashed outline.

stellt, ' Die Kontur der am Umfang des Elements liegen-represents, 'The contour of the perimeter of the element-

Fig. la eine perspektivische Teildarstellung eines den Durchströmungskanäle 6 kann etwa eine EllipseFIG. 1 a is a perspective partial illustration of one of the flow channels 6, for example, an ellipse

Abschnittes der Schutzhülle des Brennstoffelements 5 sein, wie sie in dem in Fig. 1 rechts oben liegendenSection of the protective cover of the fuel element 5, as it is in the top right in Fig. 1

von Fig. 1, Kanal 6 mit 4 a bezeichnet ist, oder sie kann sichof Fig. 1, channel 6 is denoted by 4 a , or it can be

Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch eine Patrone, mehr einer Kreisform Ab annähern. Die Hülse 5, dieFig. 2 is a partial cross-section through a cartridge, more of a circular shape from approximate. The sleeve 5, the

die ein Brennstoffelement mit vier Zacken enthält, im allgemeinen aus einem Moderatormaterial wiewhich includes a four-pronged fuel element generally made from a moderator material such as

Fig. 3 — ähnlich der Fig. 2 — einen Teilquer- Graphit besteht, kann ihrerseits eine Kreis- oderFig. 3 - similar to Fig. 2 - consists of a partial transverse graphite, can in turn be a circular or

schnitt durch eine Patrone und ein 'rohrförmiges io Polygon-Außenkontur haben; die Kreiskontur wirdcut through a cartridge and have a 'tubular polygon outer contour; the circle contour becomes

Brennstoffelement mit sechs Zacken, das an seinem beispielsweise dann gewählt, wenn die Hülse 5 ausFuel element with six prongs, which is chosen on his, for example, when the sleeve 5 is off

äußeren Umfang und in seinem inneren Hohlraum einem Graphitmantel besteht und in einen Kanal desouter circumference and in its inner cavity consists of a graphite jacket and in a channel of the

mit einer Schutzhülle versehen ist, deren Rippen oder eigentlichen Moderatoraufbaus des Reaktors einge-is provided with a protective cover, the ribs of which or the actual moderator structure of the reactor

Lamellen dem wärmeübertragenden Strömungs- führt wird.Lamellae is the heat-transferring flow leads.

medium schraubenlinienförmige Strömungen mit 15 Die radialen Enden der Sternzacken des Brenngleicher Drehrichtung in sämtlichen Kanälen auf- stoff elements 1 und/oder der Hülle 2 sind mit Vorzwingen, Sprüngen 7 oder irgendwelchen anderen mechanischenmedium helical flows with 15 The radial ends of the star points of the same direction of rotation in all channels on material elements 1 and / or the shell 2 are with forcing, jumps 7 or some other mechanical

Fig. 4 ebenfalls einen Teilquerschnitt durch eine Halterungselementen, wie Nuten, Rippen oder Keilen,4 also shows a partial cross-section through a mounting element, such as grooves, ribs or wedges,

Brennstoffpatrone und ein rohrförmiges Brennstoff- versehen, die das Element 1 einerseits in der Hülse 5Fuel cartridge and a tubular fuel provided that the element 1 on the one hand in the sleeve 5

element mit acht Zacken, das auch eine innere und 20 zentrieren und es andererseits daran hindern, sich umelement with eight points, which also center an inner and 20 and on the other hand prevent it from turning around

eine äußere Schutzhülle aufweist, deren äußere seine Achse zu drehen. Das Element 1 kann so aus-has an outer protective cover, the outer of which to rotate its axis. Element 1 can be

Rippen dem wärmeübertragenden Strömungsmedium gebildet sein, daß es sich in der Hülse 5 verschiebenRibs of the heat-transferring flow medium can be formed so that it can move in the sleeve 5

schraubenlinienförmige Strömungen aufzwingen, deren läßt, um so das Auswechseln der Elemente 1 imForce helical currents, which can be so as to replace the elements 1 in the

Drehrichtungen in zwei benachbarten Kanälen ein- Kern des Reaktors zu erleichtern. Es kann aber auchDirection of rotation in two adjacent channels to facilitate one core of the reactor. But it can also

ander entgegengesetzt sind (gegeneinander gewinkelte 25 in Längsrichtung gegenüber der blockartig ausgeführ-·are opposite on the other (25 angled against each other in the longitudinal direction compared to the block-like

Rippen), ' ten Hülse 5 festgelegt sein, wozu Gewinderinge, An-Ribs), 'th sleeve 5, including threaded rings,

F i g. 5 einen Teilschnitt durch eine Brennstoff- schlage oder verschraubte Platten, Keile oder irgend-F i g. 5 a partial section through a fuel pipe or bolted plates, wedges or any

patrone, die sich von der Patrone gemäß F i g. 2 nur welche andere bekannte Einrichtungen dienen, so daßcartridge that differs from the cartridge according to FIG. 2 only what other known facilities are used, so that

durch die Form der Zacken des Brennstoffelements das Element 1 und seine· Hülse 5 eine Einheit bilden,Due to the shape of the prongs of the fuel element, the element 1 and its sleeve 5 form a unit,

unterscheidet, 30 die beim Auswechseln oder Umsetzen der Brenn-differs, 30 which when replacing or relocating the burners

F i g. 6 einen Querschnitt durch eine abgewandelte stoffes des Reaktors als Ganzes bewegt wird.F i g. 6 a cross section through a modified material of the reactor as a whole is moved.

Art der Verbindung zwischen dem Brennstoffelement Die Einzelteile in Fig. 2, die Teilen entsprechen,Type of connection between the fuel element The individual parts in Fig. 2, which correspond to parts,

und seiner Hülse, die bereits im Zusammenhang mit F i g. 1 beschriebenand its sleeve, which has already been mentioned in connection with FIG. 1 described

Fig. 7 einen Teilquerschnitt, der eine andere wurden, tragen das gleiche Bezugszeichen wie dieFig. 7 is a partial cross-section that has been given the same reference numerals as that of others

Variante der Verbindung zwischen dem Brennstoff- 35 bereits beschriebenen Teile, aber mit einem Strich-Variant of the connection between the fuel- 35 parts already described, but with a dash-

element und der Hülse erkennen läßt, index.element and the sleeve can be recognized, index.

F i g. 8 — ähnlich der F i g. 7 — noch eine andere Die in F i g. 2 in einem Teilquerschnitt dargestellte/F i g. 8 - similar to FIG. 7 - yet another die in FIG. 2 shown in a partial cross-section /

Ausführungsform der Verbindung zwischen Brenn- Brennstoffpatrone enthält ein kreuzförmiges Element 1' Stoffelement und Hülse. ■ mit vier Zacken, das eine axiale, zylindrische Höh-Embodiment of the connection between the fuel cartridge contains a cross-shaped element 1 ' Fabric element and sleeve. ■ with four prongs, which has an axial, cylindrical height

Die Brennstoffpatrone, deren Querschnitt in F i g. 1 .40 lung aufweist, aber nur außen mit der Schutzhülle 2'The fuel cartridge, the cross-section of which is shown in FIG. 1 .40 development, but only on the outside with the protective cover 2 '

dargestellt ist, enthält ein Brennstoffelement 1 mit versehen ist. Die Patrone ist grundsätzlich in gleicheris shown, contains a fuel element 1 is provided with. The cartridge is basically the same

Sternquerschnitt, das aus Spalt- oder Brutmaterial Weise wie die Patrone nach der F i g. 1 aufgebaut,Star cross-section made of fissile or breeding material like the cartridge according to FIG. 1 built,

besteht und mit einer Schutzhülle 2 versehen ist, die die um das Brennstoffelement herum angeordnetenconsists and is provided with a protective sheath 2, which is arranged around the fuel element

ihrerseits Kühlrippen 3 trägt. Die Rippen 3 sind parallelen Strömungskanäle 6' haben jedoch einenin turn cooling fins 3 carries. The ribs 3 are parallel flow channels 6 'but have one

schräg zur Längsachse des Elements 1 (Fig. la) 45 zumindest angenähert kreisförmigen Querschnitt,obliquely to the longitudinal axis of the element 1 (Fig. la) 45 at least approximately circular cross-section,

angeordnet, verlaufen in jeder der drei Kühlrippen- Fig. 3, deren Einzelteile ■— soweit sie Teilen inarranged, run in each of the three cooling fins- Fig. 3, the individual parts ■ - as far as they parts in

gruppen der drei Oberflächenabschnitte der Hülle 2 F i g. 1 und 2 entsprechen — mit gleichen Bezugs-groups of the three surface sections of the shell 2 F i g. 1 and 2 correspond - with the same reference

im wesentlichen parallel zueinander und führen das zahlen, die aber einen Doppelstrichindex tragen, be-essentially parallel to each other and carry out the numbers, which, however, have a double-bar index,

wärmeübertragende Strömungsmedium derart, daß sie zeichnet sind, zeigt ein Brennstoffelement 1" mit^einer ·heat-transferring flow medium such that they are drawn shows a fuel element 1 "with ^ a ·

ihm eine schraubenlinienförmige Strömung auf- 50 äußeren Sternkontur und einem axialen innerenhim a helical flow on an outer star contour and an axial inner one

zwingen. . Kanal 8; die schraubenlinienförmigen Strömungen into force. . Channel 8; the helical currents in

Die Richtung der Umfangsgeschwindigkeit der den Umfangskanälen verlaufen in der gleichen Weise Strömungsfäden des Strömungsmediums beim Eintritt wie bei den Patronen nach F i g. 1 und 2'. In dem zwischen die Rippen 3 ist in F i g. 1 durch die Pfeile α inneren Kanal 8 können unterschiedliche Rippen vorangegeben; aus den Rippen 3 bzw. den zwischen 55 gesehen werden; die äußeren Rippen 3" sind vorden Rippen 3 liegenden kanalartigen Zwischenräumen zugsweise in gleicher Richtung gegenüber der tritt das Strömungsmedium in Richtung der Pfeile b Längsachse geneigt, so daß sie die Ausbildung wieder aus. Die schraubenlinienförmige Strömung schraubenlinienförmiger Strömungen gleicher Drehschließt sich dadurch, daß die Strömung der Kontur richtung bewirken. Diese Anordnung, die auch in einer inneren Ausbuchtung 4 der Hülse 5 folgt, 60 den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen welche das Brennstoffelement in seiner Lage festhält. gewählt wurde, hat den Zweck, sämtliche Zacken Die stetigen Krümmungen der Ausbuchtungen 4, die des sternförmigen Brennstoffelements 1" in gleicher sich an die drei nach außen konkaven Oberflächen- Weise zu kühlen. Bei allen Zacken gleicht die Zufuhr abschnitte der Hülle 2 des Elements 1 anschließen, relativ frischen Strömungsmediums längs der Pfeile a" gestatten as, daß die schraubenlinienförmigen Strö-, 65 an der einen Seite der Zacke die weniger kräftige mungen mit einem Kleinstwert des Widerstandes beim Kühlung durch die in Richtung der Pfeile b" aus-Eintreten und Austreten aus den Zwischenräumen tretende Strömung an der anderen Seite aus (F i g. 3). zwischen den Rippen 3 und an dem gesamten weite- Dies ist bei der in der Fig. 4 dargestellten Brenn-The direction of the circumferential speed of the circumferential channels run in the same way flow threads of the flow medium on entry as in the cartridges according to FIG. 1 and 2'. In which between the ribs 3 is shown in FIG. 1 through the arrows α inner channel 8 different ribs can be given; can be seen from the ribs 3 and those between 55; the outer ribs 3 ″ are in front of the ribs 3 channel-like spaces, preferably inclined in the same direction as the flow medium enters the direction of the arrows b longitudinal axis, so that they emerge again the contour direction effect. This arrangement, which follows also in an inner belly portion 4 of the sleeve 5, 60 to the embodiments described above holds that the fuel element in place. was chosen, having the purpose of all tines the continuous curvatures of the lobes 4, of the star-shaped fuel element 1 ″ in the same way to cool the three outwardly concave surfaces. With all the prongs, the supply sections of the shell 2 of the element 1 are similar, relatively fresh flow medium along the arrows a " allow as that the helical flows, 65 on one side of the prong the less powerful mung with a minimum value of the resistance during cooling through the flow exiting in the direction of arrows b ″ and exiting the interspaces on the other side (FIG. 3). between the ribs 3 and on the entire wide- This is in the case of the combustion shown in FIG.

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slofTpatronc nicht mehr der Fall. Bei dieser Aus- es genügt nämlich eine kleine Drehung in RichtungslofTpatronc is no longer the case. In this case, a small turn in the direction is sufficient

führung sind wiederum für einander entsprechende des Uhrzeigersinnes um die Achse des Elements l_v leadership are in turn corresponding clockwise around the axis of the element l _v

Teile gleiche Bczugszahlen, aber mit einem Dreistrich- (bei Betrachtung der F i g. 6), um das Element l_v Divide the same reference numbers, but with a three-mark (when viewing FIG. 6) to get the element l _v

index verwendet. und die Hülse 5_V voneinander zu trennen.index used. and to separate the sleeve _5V from each other.

Man erkennt aus der Fig. 4, daß die schrauben- 5 Fig. 7, in der die Bezugszeichen bereits erwähnterIt can be seen from Fig. 4 that the screw 5 Fig. 7, in which the reference numerals already mentioned

linienförmigen Strömungen jeweils paarweise ent- Teile mit dem Index VI versehen sind, zeigt einenlinear flows are each paired with the index VI, shows a

gegengesetzten Drehungssinn haben; sie können daher Teilquerschnitt durch eine Patrone, bei der die umhave opposite sense of rotation; they can therefore partial cross-section through a cartridge in which the order

jeweils paarweise in einem der Umfangskanäle zu- das Brennstoffelement 1_VI verteilten Strömungskanäle,flow channels distributed in pairs in one of the circumferential _{channels to the fuel element 1 VI,}

sammcngefaßt werden, deren Kontur zwei im wesent- die außen von den Ausbuchtungen 4_Vi der Hülse 5_VI .are collected, the contour of which is two essentially the outside of the bulges 4 _{Vi of} the sleeve 5 _VI .

liehen ineinander übergehende oder unmittelbar an- io begrenzt sind, einen unvollkommenen Kreisquer-borrowed merging or directly an- io limited, an imperfect circular cross-

cinandcr anliegende Kreise umfaßt. schnitt haben. Die Verbindung zwischen dem EIe-cinandcr adjoining circles. have cut. The connection between the egg

Jcdcr Strömungskanal, der durch eine Ausbuch- ment 1_VI und der Hülse 5_VI erfolgt bei dieser Austung der Hülse 5'" und zwei nebeneinanderliegende, führung indirekt mittels radialer Stege 10, die zwimit Rippen 3'" versehene Oberflächenabschnitte der sehen die Zacken des Elements 1_VI und die vorsprinäußcren Hülle 2'" des Elements Γ" begrenzt wird, 15 genden Teile der Hülse 5_VI eingefügt sind. Die Figur enthält so zwei Strömungsadern. Die schrauben- zeigt klar, daß die konkaven Konturenteile noch linienförmigen Strömungen in Richtung der Pfeile a'" immer genügend günstig für die Ausbildung und und b'", die einander entgegengesetzten Drehsinn Aufrechterhaltung der schraubenlinienförmigen Ströhaben, werden durch Rippen 3'" mit einander ent- mung in den Kanälen sind und daß die Stege 10 kurz gegengesetzter Winkelstellung erzeugt, die auch als 20 und relativ weit eingespannt sein können, d.h. auch gegeneinander gewinkelte Rippen bezeichnet werden. hier sehr widerstandsfähig sind.
Durch diese abwechselnde Drehrichtung des Strö- F i g. 8, in der gleiche Bezugszeichen benutzt wermungsmediums werden die Tangentialkräfte ausge-- den wie in der Fig. 7, zeigt eine Variante der Ausglichen, die auf den Schub des Strömungsmediums in bildung der Verbindungsstege 10, die eine große Richtung seiner Drehung zurückzuführen sind, und 25 Festigkeit gegenüber Radial- und Torsionskräften dementsprechend werden die Kräfte verkleinert, die aufweist.Jcdcr flow channel, which takes place through a bulge 1 _VI and the sleeve 5 _VI in this configuration of the sleeve 5 '"and two adjacent, indirect guidance by means of radial webs 10, the surface sections provided with ribs 3'" see the prongs of the element 1 _VI and the vorsprinäuscren shell 2 '"of the element Γ" is limited, 15 lowing parts of the sleeve 5 _{VI are} inserted. The figure thus contains two flow arteries. The screw shows clearly that the concave contour parts are still linear flows in the direction of the arrows a '"are always sufficiently favorable for the training and b'", the opposite direction of rotation, maintaining the helical streams, are entrained by ribs 3 '"with each other - are formed in the channels and that the webs 10 produce briefly opposite angular positions, which can also be clamped as 20 and relatively wide, that is to say ribs which are angled against one another are also called ribs which are very resistant here.
This alternating direction of rotation of the flow F i g. 8, in which the same reference numerals are used, the tangential forces are generated as in Fig. 7, shows a variant of the balancing that is due to the thrust of the flow medium in the formation of the connecting webs 10, which are due to a large direction of its rotation, and 25 strength against radial and torsional forces accordingly the forces are reduced, which has.

auf die Haltemittel zum Festlegen der Elemente 1'" Das gleiche Prinzip der Strömungskanäle mit ab-on the holding means for fixing the elements 1 '"The same principle of the flow channels with ab-

in ihren Hülsen 5'" wirken. Die Ungleichheit der gerundeter Umfangskontur und einer unmittelbarenact in their sleeves 5 '". The inequality of the rounded circumferential contour and an immediate one

Abmessungen der Sternzacken des Brennstoff- Abstützung des Elements kann bei Reaktoren ahge-Dimensions of the star points of the fuel support of the element can be similar to reactors

elcments V" ergibt weiterhin einen Ausgleich der 30 wendet werden, deren Wärmeübertragungsm^Öium 'elcments V " results in a compensation of the 30 turns, whose heat transferm ^ Öium '

Temperaturen zwischen denjenigen Zacken, an denen nicht mit dem Moderator in Berührung koßarht, derTemperatures between those points at which the moderator does not come into contact

relativ frisches Strömungsmedium in Richtung der dann ein flüssiger Moderator sein kann. Dies gilt ins-relatively fresh flow medium in the direction of which can then be a liquid moderator. This applies in particular

Pfeile a'" vorbeiströmt, und denen, die nur von dem besondere für Reaktoren mit Leistungsrohren, dieArrows a '"flows past, and those that only from the particular for reactors with power tubes that

Strömungsmedium umspült werden, das in Richtung den Druck des Wärmeübertragungsmediums auf-Flow medium are washed around, which in the direction of the pressure of the heat transfer medium up-

der Pfeile b'" aus den Zwischenräumen zwischen den 35 nehmen. Die Bauteile, welche die Hülse bildenof the arrows b '″ from the spaces between the 35. The components which form the sleeve

Rippen 3'" austritt. und das Element zentrieren, können dann ent-Ribs 3 '"emerge. And center the element, can then

F i g.' 5, in der Einzelteile vergleichbarer Art mit weder aus Metall oder aus einem hochtemperatur-,F i g. ' 5, in the individual parts of a comparable type with neither made of metal nor from a high temperature,

gleichen Bezugszeichen, aber dem Index IV bezeich- festen und gegebenenfalls wärmeisolierenderi Ma-the same reference numerals, but denoting the index IV - solid and, if necessary, heat-insulating material

net sind, zeigt eine in gewissen Fällen vorteilhafte terial bestehen (insbesondere, wenn es notwendig ist,net shows a material that is advantageous in certain cases (especially when it is necessary

Variante, bei der die Zacken des Brennstoff- 40 eine Übertragung der Wärme nach außen zu ver-Variant in which the prongs of the fuel 40 prevent the heat from being transferred to the outside.

elements 1_IV ebene Seitenwandflächen 9 aufweisen, hindern).elements 1 _{IV have} flat side wall surfaces 9, prevent).

die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel parallel Um den Rippen — die als relativ dünne Lamellen zueinander verlaufen. Man nutzt hierbei im wesent- ausgeführt sein können — eine bessere Wirkung zu liehen die abgerundete Kontur der inneren Ausbuch- geben, kann es zweckmäßig sein, sie mit verändertungen der Hülse 5_IV und der Ausrundung zwischen 45 licher Höhe auszuführen, die von der Eintrittskante zwei Zacken aus, um sich nicht zu weit von einer bis zur Austrittskante des Strömungsmediums zuangenähert elliptischen oder ovalen Querschnittsform nimmt, wie dies die F i g. 2 bis 4 zeigen. Diese Ausder Strömungskanäle zu entfernen. bildung gibt günstigere Verhältnisse an der Eintritts-which in the illustrated embodiment parallel to the ribs - which run as relatively thin lamellae to one another. One uses here essentially can be executed - to give a better effect the rounded contour of the inner Ausbuch- give it, it can be useful _{to execute it with changes of the sleeve 5 IV} and the rounding between 45 licher height, which from the leading edge two Spikes so as not to extend too far from an approximately elliptical or oval cross-sectional shape to the outlet edge of the flow medium, as shown in FIG. 2 to 4 show. Remove these from the flow channels. education gives more favorable conditions at entry

F i g. 6, in der einander entsprechende Teile wieder kante, die den höchsten mechanischen Beanspru-F i g. 6, in the edge of the corresponding parts that are subject to the highest mechanical stress

mit gleicher Nummer, aber mit dem Index V ver- 50 chungen ausgesetzt ist, weil die freie Länge derwith the same number, but with the index V, is exposed because the free length of the

sehen sind, zeigt in einem kleinen Teil eines Quer- Rippen verkürzt wird. ,are seen shows in a small part of a transverse rib being shortened. ,

schnittes eine abweichende Ausführung für die Fest- In gewissen Fällen können mit Vorteil./'zusätz-cut a different design for the festivities - In certain cases it may be advantageous / 'additional-

legung des Elements l_v in der Hülse 5_V, die für eine liehe, außerhalb der Rippen angeordnete.LeitprganeLaying of the element l _v in the sleeve 5 _V , which for a borrowed, arranged outside the ribs. Leitprgane

Patrone bestimmt ist, in der die Rippen 3_V alle den od. dgl. vorgesehen werden, um die Ausbildung derCartridge is intended in which the ribs 3 _V all the od. The like. Are provided to the training of the

gleichen Richtungssinn haben. Das wärmetauschende 55 schraubenlinienförmigen Strömungen zu erzielen oderhave the same sense of direction. The heat exchanging 55 to achieve or helical flows

Strömungsmedium, das in Richtung der Pfeile a_Y zu begünstigen. _{Flow medium} that favor in the direction of arrows a Y.

und b_v umläuft, übt dabei auf das Element l_v ein Wenn die Schutzhülle des Brennstoffelements undand b _v revolves, exercises on the element l _v when the protective cover of the fuel element and

Drehmoment um die Achse des Elements l_v aus. Die ihre Rippen aus einem Material mit verhältnismäßigTorque about the axis of the element l _v . Its ribs are made of a material with relative

Endflächen der Sternzacken sind derart ausgebildet, kleiner Leitfähigkeit bestehen, ist es nicht nötig, dieEnd faces of the star points are designed in such a way that there is less conductivity, it is not necessary that

daß sie eine geneigte Stützfläche ergeben, mit der sie 60 Rippen mit großer Höhe auszubilden,that they result in an inclined support surface with which they form 60 ribs of great height,

sich auf eine entsprechend schräge Gegenfläche der Das wärmeübertragende Strömungsmedium kannon a correspondingly inclined opposite surface of the heat-transferring flow medium

inneren Vorsprünge der Hülse 5_V anlegen: die "ein Gas mittlerer oder hoher Temperatur sein, wasinner projections of the sleeve apply 5 _V : which "be a medium or high temperature gas, what

schräge Anlage der Stützflächen des Elements l_v an entsprechende Bedingungen für die Ausführung derinclined contact of the support surfaces of the element l _v to appropriate conditions for the execution of the

die Vorsprünge der Hülse S_v nimmt das Dreh- Brennstoffpatronen ergibt; das Strömungsmediumthe protrusions of the sleeve S _v takes the rotary fuel cartridges results; the flow medium

moment auf. 65 kann auch eine Flüssigkeit oder eine Mischung einermoment on. 65 can also be a liquid or a mixture of a

Diese Lösung kann auch in anderen Fällen ange- gasförmigen und einer flüssigen Phase sein, vonIn other cases, this solution can also be a gaseous phase and a liquid phase, of

wendet werden, insbesondere dann, wenn man das denen die letztere gegebenenfalls zur Verdampfungbe used, especially if you have the latter, if necessary, for evaporation

Brennstoffelement leicht aus seiner Hülse lösen will; kommt.Wants to loosen the fuel element easily from its sleeve; comes.

Claims

Patent claims:

1. Fuel cartridge for nuclear reactors, consisting of a rod-shaped fuel or Brutstoffelement, a protective cover resting on it and provided with ribs on the outside and an outer sleeve which, apart from the element and its protective shell, is protected from a coolant Enclosing passages through which flow is possible, characterized by the combination of the following Features:

a) The cross section of the fuel or breeding material element (1) has the shape of a star with at least three points with concave point flanks;

b) the ribs (3) of the protective cover (2) run obliquely to the longitudinal axis of the fuel cartridge and are separated from one another by a number corresponding to the number of star points Longitudinal sectors of the protective cover distributed; . .

c) the outer sleeve (5) is provided with inwardly directed projections, each are in contact with a star point of the fuel or material element and as the cavity of the sleeve interior in over the entire length of the fuel cartridge in closed flow channels (6) running parallel to their longitudinal axis for decompose the coolant, each of which has at least one ribbed longitudinal sector of the Contains protective cover and has an approximately circular cross-section.

2. Fuel cartridge according to claim 1, characterized in that the fuel element (1) has three star points and each lying between two adjacent star points Surface section of the protective cover (2) with a bulge (4) of the outer sleeve (5) delimits a flow channel (6).

3. Fuel cartridge according to claim 1 or 2, characterized in that the protective cover (2) on all of their surface sections with inclined to the axis of the element in the same sense Ribs (3) is provided, the formation of helical lines in all flow channels (6) Cause currents with the same direction of rotation.

4. Fuel cartridge according to claim 1, characterized in that the cross section of the fuel element (X ") has an even number of arms and two adjacent sections of the protective cover (2 '") with a single bulge (4'") of the outer one Sleeve (5 '") delimit a flow channel (6'") (FIG. 4).

5. Fuel cartridge according to claim 4, characterized in that the axis of the element inclined ribs (3 '") of the protective cover (2'") in the adjacent sections with one another opposite inclinations and thereby in the same flow channel (6 '") the formation of two helical flows with opposite directions Cause direction of rotation.

6. Fuel cartridge according to one of claims 1 to 5, characterized in that the inwardly protruding projections of the outer sleeve (5 _V j) with the prongs of the element (l _V i), which face them, by radial partition walls (10) are connected (Fig. 7).

7. Fuel cartridge according to one of claims 1 to 5, characterized in that the prongs of the element (1 _IV ) have flat, parallel side walls (9) on the larger part of their radial length (Fig. 5). '

8. Fuel cartridge according to one of claims 1 to 5, characterized in that the end parts of the prongs of the fuel element (1 "') with the inner longitudinal projections of the outer" sleeve (S'") via a wedge-groove connection / are bound (Fig. 4).

9. fuel cartridge according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the fuel element (l _v) with the inner longitudinal projections of the outer sleeve forming the end portions of the tines (5 _y) stops with an inclined abutment plane, the disengagement of the element (l _v ) allowed by turning in a direction of rotation in which the two stop parts are removed from each other (Fig. 6).

1 sheet of drawings