DE1464517C - Brennstoffelement fur Versuchs Kernreaktoren - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Brennstoffelement für brennstoff-Mittelteil aufweisen. Das aus dieser Patent-Versuchs-Kernreaktoren mit mehreren koaxial in sennit bekannte Brennstoffelement eignet sicn jedoch einem radialen Abstand voneinander angeordneten, ment tür einen Versucns-Kernreaktor, da keine zu zylinuerförmig gebogenen Brennstonplatten, die eine bestrahlenden Proben in mm angeordnet werden geringere axiale Länge als das Brennstoffelement aui- ₅ können; darüber hinaus ist seine Steingiceit ungeweisen und in Längsnuten von radialen, in azunuiaiem nügend, da die Platten nicnt in Laugsrichtung Abstand voneinander angeordneten Längsstegen ge- unterstützt sind. Schließlich wird an aen Bnden tragen sina, die durch Stützen in Form eines geraden dieses bekannten Brennstonelementes eine ncntige Kreiszylinders verbunden sind. Derartige Brennstoff- Kühlung der Brennstonpiatten durch die Kinge erelemente sind aus der französischen Patentsclirift ₁₀ schwert.
1249 436 bekannt. Ein wesentlicher, Vorteil der Erfindung besteht

Ein derartiges Brennstoffelement kann gleichzeitig darin, daii kern zentrales Rohr vorhanden ist, welmit einem Probenträger m einen Kernreaktor einge- cnes die Probenaomessungen einschränkt und die führt werden, wodurch eine Bestraniung einer in der Strahlungsintensität im bereich der Proben verMitte des Brennstoffelementes angeordneten Probe ₁₅ nngert.
ennoglicni wird. Ais ein weiterer Vorteil erweist es sich, ,daß die

Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen zum Kühimittelstromung weitgehend unbehindert durch

Zusammenbau eines em Mittelloch aufweisenden, die Zwischenräume zwischen den Brennstotfplatten

selbsttragenden Brennstoffelementes bekanntgewor- des ertinauiigsgemäben Brennstoffelementes strö-,

den. Eine bekannte Vorricniung eines Brennstorf- _ao mungsgunstig geiührt wird, so daß eine die Strömung

eiemenies fur Versuchs-Kernreaktoren, die in der benmaernde und eme Vibration der Brennstoiipiatten

Zeiischritt »Nucleonics«, Nr. 17 (9j, Janrgang 1959, hervorruiende Wirbelbüdung weitgehend vermieden

S. 72, beschrieben ist, umfaßt ein Mittclrolir aus werden kann.

nichtspaltbarem Matenal, aur dessen Enden Elemente Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Er-

zur Zusammensetzung von Querveromaungen und _a5 findung verjüngt sich der die Enden der Längsstege

Elemente für die Anordnung des Brennstoffelementes verbindende Ring von einem geraden Mitteilen zum

in dem Reaktor befestigt sind. Rand hin kegelförmig. Hierdurch wird eine besonders

Diese bekannte Lösung bietet mehrere Nachteile, gute Vertenung der Kühlmittelüüssigkeit in den zwi-

die insbesondere darin bestehen, daß die zulässigen sehen den Brennstoffplatten gebildeten Kanälen des

Abmessungen der Versuchsanordnung zu gering ₃„ Brennstoffelementes erreicht. a^

sind, die Zentrierung schwierig ist, und der Fluß der Bei einer vorteilhaften Ausführungsform^md drei

durch das Element ausgesandten schnellen Neutronen Längsstege vorgesehen, die im Winkel von'l2U°.zu-

mclit maximal ausgenutzt wird. einander angeordnet smd.

Bei dem aus der erwähnten französischen Patent- Bevorzugt ist die Länge der über die Brennstoffschrift 1249 436 bekannten Brennstotteiement smd ₃₅ platten hervorstehenden Längsstegabschnitte etwa zur Abstandshaltung der auf koaxialen Zylinder- gleich dem größten Außendurchmesser dieser Abflachen angeordneten gebogenen Kernbrennstorxplat- schnitte. Dabei weisen vorteilhafterweise die über ten axiale Stangen von gleicner Länge wie die Platten die Brennstoffplatten hervorstehenden Längsstegvorgesehen, die sich zwischen den Rohren befinden abschnitte einen geringeren Außendurchmesser auf uno mit den Platten durch Niete verbunden sind. Das _4O als der von den Brennstoffplatten besetzte Abschnitt bekannte Brennstoffelement weist ferner ein Mittel- der Längsstege. Hierdurch wird eine besonders gute rohr aus nichtspaltbarem Material auf, das an seinen Kühlung der Brennstouplatten auf Grund emer mog-Enden die mit den nach außen stehenden Längs- liehst laminaren Kühimittelstromung vom Hintritt in Stegen zur Halterung der Brennstoffzylinder versene- die Kanäle zwischen den Brennstoffplatten an ernen Hülsen trägt. Dieses Brennstoffelement weist die ₄₅ reicht.

gleichen Nachteile wie das vorstehend genannte auf Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die

und zeigt außerdem eine unzureichende Steifigkeit Längsnuten bis zum Ende der Längsstegabschnitte

auf Grund des Spiels, das an den Nietstellen vorlie- geführt. ^y

gen muß, um die thermischen Ausdehnungen zu ge- Die Erfindung wird im folgenden an Hand der

statten. _5o Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kernbrennstoff- Fig. 1 eine Draufsicht eines Brennstoffelementes

element der eingangs genannten Gattung zu schaffen, gemäß der Erfindung, /

das bei guter Stabilität eine regelmäßige Kühlflüssig- Fig. 2 einen teilweise unterbrochenen. Schnitt

keitsspeicherung zwischen den Zylindern gestattet so- nach Linie H-II in F i g. 1,

wie die Bestrahlung auch ausgedehnterer Proben mit ₅₅ F i g. 3 eine Draufsicht eines der Ringe, welche an

voller Strahlungsintensität. den Enden des Brennstoffelementes nach den Fig. 1

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung und 2 angeordnet sind und

vor, daß die Längsstege über die gesamte axiale F i g. 4 eine Schnittansicht der Linie IV-IV in

Länge des Brennstoffelementes reichen und lediglich F i g. 3.

an ihren Enden durch die in Form von Ringen aus- 6o In den verschiedenen Figuren bezeichnen die gleigebildeten Stützen verbunden sind und daß die Längs- chen Bezugszahlen gleiche Elemente,
nuten in deren mittleren Teil angeordnet sind und Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Brennstoffeine Länge aufweisen, die wenigstens gleich der element umfaßt gebogene Brennstoffplatten 1, welche axialen Länge der mit ihnen im Eingriff stehenden zwischen drei unter Winkeln von 120° zueinander Brennstoffplatten ist. öä angeordneten Querverbindungen 2 in der Weise an-

Aus der USA.-Patentschrift 2 914 454 sind zwar geordnet sind, daß koaxiale zylindrische Rohre enteingekerbte Ringe bekannt, die am Eade entsprechend stehen. Die Platten sind in Nuten 3 eingeführt, welche gekerbter Platten befestigt sind, welche einen Kern- in den Querverbindungen 2 vorgesehen sind.

Die Querverbindungen 2 besitzen an jedem ihrer Enden Verlängerungen 4 bzw. 5. Diese Verlängerungen bilden zwei abgebogene Teile 6, deren von der Elementachse am weitesten entfernter Rand 7 etwa den gleichen Abstand von dieser Achse wie der Außenrand 8 der Querverbindungen hat. Diese Teile 6 dienen zur Anbringung an nicht dargestellten Ansatzstücken, um das Brennstoffelement in dem Reaktor in vertikaler Richtung festzulegen.

Um die erforderliche Steifigkeit zu gewährleisten, sind Endringe 9 und 10 vorgesehen, welche auf die Endteile der Verlängerungen 4 und 5 aufgesetzt sind. Der Endring 9 ist in den F i g. 3 und 4 dargestellt. In einer der Stirnflächen des Ringes sind drei Einkerbungen 11 vorgesehen, während entsprechende Einkerbungen 12 in den Endteilen der Verlängerungen 4 und 5 angebracht sind. Man kann also den Ring 9 und die Verlängerungen 4 derart ineinanderstecken, daß die Böden einer Einkerbung 11 und der entsprechenden Einkerbung 12 sich berühren und daß die ao Flanken der Kerbe 11 auf dem Ende der Verlängerung 4 sitzen, während die Flanken der Kerbe 12 die Innenfläche und die Außenfläche des Ringes übergreifen. An den Stellen 13 wird eine Befestigung durch Schweißen herbeigeführt. .

Aus Fig. 4 ist die Form des Ringquerschnittes deutlich ersichtlich, welcher sich zu der Seite hin verjüngt, welche der mit den Einkerbungen 11 versehenen Fläche gegenüberliegt. Diese Verjüngung ist durch eine abgeschnittene dachartige Fläche 14 verwirklicht. Man erhält so eine maximale Steifigkeit mit einem Ring von minimalem Raumbedarf, so daß die Strömung des Kühlmittels so wenig wie möglich gestört wird. Den Verlängerungen 4 und 5 wird eine solche Länge gegeben, daß die Wirkung des Kühlmittels nicht beeinträchtigt wird. Diese Länge liegt in der Größenordnung des doppelten Wertes des Abstandes des Randes 15, welcher an den Verlängerungen 4 und 5 am weitesten von der Achse des Elementes entfernt ist. Mit anderen Worten hat die zylindrische Fläche, welche die Ränder 15 berührt, einen Durchmesser, der etwa gleich der Länge der Verlängerungen 4 und 5 ist.

Aus Fig.2 geht hervor, daß die Nuten 3 bis zum Ende der Verlängerungen 4 reichen, um das Einführen der Brennstoffplatten 1 zu erleichtern.

Das Brennstoffelement gemäß der Erfindung hat eine befriedigende Steifigkeit, besitzt eine kontinuierliche Mittelbohrung zur leichten Einführung eines Probenträgers und kann zweckmäßig gekühlt werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Brennstoffelement für Versuchs-Kernreak-. toren mit mehreren koaxial in einem radialen Abstand voneinander angeordneten, zylinderförmig gebogenen Brennstoffplatten, die eine geringere axiale Länge als das Brennstoffelement aufweisen und in Längsnuten von radialen, in azimutalem Abstand voneinander angeordneten Längsstegen getragen sind, die durch Stützen in Form eines geraden Kreiszylinders verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,'daß die Längsstege (2) über die gesamte axiale Länge des Brennstoffelementes reichen und lediglich an ihren Enden durch die in Form von Ringen (9, 10) ausgebildeten Stützen verbunden sind und

. daß die Längsnuten (3) in deren mittleren Teil angeordnet sind und eine Länge aufweisen, die wenigstens gleich der axialen Länge der mit ihnen im Eingriff stehenden Brennstoffplatten (1) ist.

2. Brennstoffelement nach Anspruch 1, da- " durch gekennzeichnet, daß der die Enden der Längsstege (2) verbindende Ring (9, 10) sich von einem geraden Mittelteil zum Rand hin kegelförmig verjüngt, ti,' .

3. Brennstoffelement nach Anspruch ydaer 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei LängSstege (2) vorgesehen sind, die im Winkel von 120° zueinander angeordnet sind.

4. Brennstoffelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der über die Brennstoffplatten (1) hervorstehenden Längsstegabschnitte (4, 5) etwa gleich > dem größten Außendurchmesser dieser Abschnitte ist.

5. Brennstoffelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Brennstoffplatten (1) hervorstehenden Längsstegabschnitte (4, 5) einen geringeren Außendurchmesser aufweisen als der von den Brennstoffplatten (1) besetzte Abschnitt der Längsstege.

6. Brennstoffelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeiphnet, daß die Längsnuten (3) bis zum Ende der Längsstegabschnitte (4) geführt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen