DE1539979A1 - Brennelementanordnung fuer Kernreaktoren - Google Patents

Description

GESELLSCHAFT FÜR Karlsruhe, den 5.1.1966

KERNFORSCHUNG M.B.H. PTA 66/1 A

" Brennelement anordnung für Kernreaktoren" ._

Die Erfindung betrifft eine Brennelementanordnung für Kernreaktoren, bestehend aus einer Vielzahl von stabförmigen, zn einem Bündel zusammengefaßten Brennelementen, die mit entlang ihrer Längsachse gewundenen, vorzugsweise nach einer Schraubenlinie verlaufenden Rippen versehen sind.

Stabförmige Brennelemente sollen in einem Kernreaktor normalerweise so angeordnet sein, daß sie zwischen sich einen definierten, meist kleinen Zwischenraum zum Durchtritt eines Kühimitcals freilassen. Vor allem muß verhindert werden, daß sich die Wandungen be-

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nachbarter Stäbe direkt berühren können, da dadurch starke, örtliche Temperaturerhöhungen, sogenannte "hot spots" entstehen können.

Es ist bekannt, derartige Brennelemente mit geraden oder gewundenen Rippen zu versehen, so daß der Abstand benachbarter Stäbe mindestens der radialen Ausdehnung der Rippen entspricht (Zeitschrift Nuclear Engineering, Movember 1958). Durch diese Maßnahme allein kann jedoch besonders bei Stäben mit nur wenigen umlaufenden Rippen die Gefahr der Bildung von "hot spots" nicht Mit ausreichender Sicherheit beseitigt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche örtlichen Temperaturerhöhungen auszuschalten und gleichseitig jedes Brennelement in optimaler Weise abzustützen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß sich durch vorbestimmte Zuordnung der Brennelemente die Rippen benachbartere Brennelemente' in mehrerer?. Qerschnittsebenen (Berührungsebsnen) entlang der Längsachsen mit ihron Siirnkanten berührend kreuzen. Dabei ist es im Hinblick auf eine- gute Abstützung besonders vorteilhaft^ Brems lernen te is it drei Rippen vorzusehen.

Beim Zusammenbau einer derartigen Anordnung bei gleichartigen Brennelementen braucht nur darauf geachtet zu werden, daß z.B. mit bekannten Drehsieherungen an einem oder beiden Snden der Brennelemente höchstens zwei derartige Bsiriihru&gsebsiiaii erzwungen werden, worauf sich entsprechend eier Steigung der RippsR in bestimmten Abständen die weiteren Berührungsebenen ergeben»

Weitere Einzelheiten der "rfir.uung v/erden anhand der Zeichnungen * erläutert %

Es zeigt

Fig» 1 schema ti seh einen ssnfcralen Filtegs schnitt άηζζΛϊ. sin BrennelernentbUiidel, bestehend aus mehreren nebeneinander angeordneten,, stabförmigen Brennelementen,

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Fig, 2 einen Querschnitt entlang der Linie I-I von Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1.

In der Figur 1 bedeutet II die Steigung der ein Brennelement 1 umgebenden Rippen 2, d.h. diejenige Strecke, entlang der jede der drei Rippen das Brennelement einmal umschlungen hat. Der Übersichtlichkeit wegen wurde hier die nur in den Figuren 2 und 3 dargestellte, ein Brenne lernen tbiindel normalerweise umschließende Hülle 3 weggelassen.

In Fig. 2 ist die Stellung der Rippen 2 in einer Berührungsebene dargestellt. Dabei umschließen je sechs, ein regelmäßiges Sechseck bildende sich über ihre Rippen berührende Erennelernente 1 a bis 1 f ein siebentes Brennelement· 1 g, wobei dessen Rippen auf die Mittelpunkte von drei der umschließenden Brennelemente, z.B. la, lc, Ie, gerichtet sind. Diese Formation wiederholt sich in Abständen von H/3 entlang der Brennelementachsen, entsprechend einem Umschlingungswinkel der Rippen von 120°.

In Fig. 3 ist eine Berührungsebene dargestellt, wie sie sich in einem Abstand von H/6, entsprechend einem Umschlingungswinkel der Rippen von 60 , von der in Fig. 1 dargestellten Berührungsebene ergibt. Nun sind die Brennelememte 1 g ebenfalls Bestandteil von über die Rippen geschlossenen, regelmäßigen Sechsecken, die z.B. die Brennelemente la, lc, Ie umgeben. Auch diese Formation wiederholt sich in Abständen von H/3.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Steigung H der Rippen entlang der Länge der Brennelemente so zu variieren, daß die sich dadurch ergebenden Abstände der Berührungsebenen in einem nicht ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen.

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Damit wLrd bereits das Entstehen von Schwingungen, die vielfach durch das Kühlmittel hervorgerufen- werden-, weitgehend verhindert. Um eine erhöhte Turbulenz und damit einen besseren Wärmeübergang zu erreichen, ist es auch möglich, ein Teil der Brennelemente (z„B_e 1 g) durch solche mit geraden, parallel zur Lüngsaehae verlaufenden Rippen zu ersetzen.- Außerdem ist es auch möglich, ©ine erfindungsgemäße Anordnung aus Brennelementen, die nur im Bereich der Berührung sebenen Rippen aufweisen, zusammenzusetzen. Dies bedingt außer einer weiteren Verbesserung des Wärmeüberganges zusätzlich eine wesentliche Ersparnis an Ctrukturmaterial«

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Claims (5)

Karlsruhe, den 5.1.1966 PTA 66/1 Gb/hl Patentansprüche;

1. Brennelementanordnung für Kernreaktoren, hestehenc! aus einer Vielzahl von stabförmigen, zu einem Bündel zusammengefaßten Brennelementen, die mit gewundenen, vorzugsweise nach einer Schraubenlinie verlaufenden Rippen versehen sind_ä dadurch gekennzeichnet, daß sich durch vorbestimmte Zuordnung der Brennelemente die Rippen benachbarter Brennelemente in mehreren Querschnittsebenen {Berührungsebenen) entlang der Längsachsen mit ihren Stirnkanten berührend kreuzer,. -

2. Brennelementanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Brennelemente (1) mit je drei Rippen (2).

3. Brennelementanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,, daß in einer Berührungsebene je sechs sich über die Rippen berührende Brennelemente ein siebtes Element umschließen, wobei dessen Rippen auf die Mittelpunkte von drei der umschließenden Elemente gerichtet sind.

4. Brennelementanordnung nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen über die Länge der Brennelemente eine unterschiedliche, die Abstände der Berührungsebenen in ein nicht ganzzahliges Verhältnis zueinander bringende Steigung aufweisen.

5. Brennelementanordnung nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Brennelemente Rippen aufweist, die parallel zur Brennelementachse verlaufen.

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G. Brenneiementanordmung nach Anspruch 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß das von je sechs Brennelementen umschlossene siebente Element mit parallel zur Brenn©leai@ntlängsachse verlaufenden Rippen versehen ist =

Ί* Brennelementänordnung nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet» daß die Brennelemente entlang ihrer Längsachsen nur im Bereich
der Berührungsebenen mit Rippen versehen sind»

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