DE1539994A1 - Brennelementbuendel fuer Kernreaktoren - Google Patents

Brennelementbuendel fuer Kernreaktoren

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DE1539994A1 DE19661539994 DE1539994A DE1539994A1 DE 1539994 A1 DE1539994 A1 DE 1539994A1 DE 19661539994 DE19661539994 DE 19661539994 DE 1539994 A DE1539994 A DE 1539994A DE 1539994 A1 DE1539994 A1 DE 1539994A1
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    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30—Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/322—Means to influence the coolant flow through or around the bundles
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Description

Dr. Expl.
GESELLSCHAFT FÜR Karlsruhe, den 24.3.1966
KERNFORSCHUNG MBH PTA 66/21 Gb/hl
Brennelementbündel für Kernreaktoren
Die Erfindung betrifft ein Brennelementbündel für Kernreaktoren mit einer Vielzahl von insbesondere stabförmigen Brennstoffelementen, die von einem gemeinsamen, ein Kühlmittel führenden Hüllrohr umgeben sind.
.Die nach den Randzonen eines Kernreaktors hin abfallende Wärmeabgabe der Brennelementbündel infolge einer im Vergleich zum Spaltzonenzentrum geringeren Spaltrate wird in Bezug auf die Kühlmittelerwärmung meist dadurch ausgeglichen, daß der Kühlraittelstrom in diesen Brennelementbündeln entsprechend gedrosselt wird.
Diese nach außen abfallende Wärmeabgabe macht sich jedoch darüber hinaus auch im einzelnen Brennelementbündel bemerkbar, so daß z.B. die Seitenwände des Hüllrohrs unterschiedliche Temperaturen aufweisen. Dies kann jedoch zu unerwünschten Verkrümmungen des ganzen
909850/0472, ^ 0R1G,NAt
BrennelementbQndels oder, - wenn die Wärmedehnung z.B. durch Führungen oder Anschläge gehemmt wird - zu erheblichen Materialbeanspruchungen führen. Um diese Verkrümmung zu beseitigen bzw. die Wärmespannungen abzubauen, wurde bereits vorgeschlagen, das Brennelementbündel in Abstand mit einem zweiten Mantel zu umgeben und ein Teil des Kühlmittels durch den so entstandenen Ringraum zu leiten, wobei Strömungsleitkörper dem Kühlmittelfluß eine Horizontalkomponente zum Ausgleich unterschiedlicher Seitenwandtemperaturen aufzwingen (Report APDA - 128, Seite 21).
Diese Maßnahme bedingt jedoch einen zusätzlichen konstruktiven Aufwand und vermindert außerdem die spezifische VolumenIeistung des Reaktors.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brennelementbündel der zuletzt beschriebenen Art mit einfachen konstruktiven Mitteln so zu verbessern, daß die spezifische VolumenIeistung weitgehend erhalten bleibt.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß das Brennelementbündel über den Hüllrohrguerschnitt gesehen, Sektoren unterschiedlichen Strömungswiderstandes aufweist, die - bezogen auf die Brenneleraentbündelachse - wendelförmig verlaufen. Derartige Sektoren können dabei auf einfache Weise durch unterschiedlich bemessen· Abstände der Brennstoffelemente untereinander gebildet werden, die z.B. durch Nupfungen entlang der gemeinsamen Brennelementbündelachse entstehen. Wegen ihres geringen Querschnitts können die Brennstoff· elemente bei der Montage diesen Verformungen ohne weiteres folgen. Auch fOr das Hüllrohr sind keine zusätzlichen konstruktiven Maßnahmen notwendig. Aufgrund des wendeiförmigen Verlaufs der Sektoren und des sich in allen Querebenen stets ausgleichenden Kühlmitteldruck·· ergibt «ich auch ein· wendelförmig· Durchströmung des BrennelmentbOndels, so dal «in Temperaturausgleich ermöglicht wird, durch den Verformungen bzw. Spannungen weitgehend verhindert werden.
909850/0472 BAD
Einzelheiten der Erfindung werden beispielsweise anhand der Zeichnungen erläutert:
Es zeigt«
Figur 1 ein Brennelementbündel schematisch im Längsschnitt
Figur 2a bis 2g mehrere Querschnitte entsprechend den Linien a-a bis g-g von Figur 1
Figur 3a und 3b je einen Ausschnitt einer abgewickelten Mantelfläche eines BrennelernentbündeIs mit gekröpften Brennstoffelementen«
Figur 4 einen Ausschnitt einer Mantelflache eines BrennelementblindeIs, bei dem zwischen einzelne Brennstoffelemente Strömungswiderstandskörper eingesetzt sind.
Wie aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, besteht das Brennelementbündel aus einer Vielzahl stabförmiger Brennstoffelemente 1, die von einem ein Kopfstück 2 und ein FuSstück 3 tragenden, sechseckigen Hüllrohr 4 umgeben sind» Jeder Brennelementquerschnitt ist in vier Sektoren 5a. 5b, 6a und 6b aufgeteilt. Dabei werden zwei sich symmetrisch gegenüberliegende Sektoren 5a, 5b hohen Strömungswiderstands von Brennstoffelementen gebildet, die in geringem Abstand voneinander angeordnet sind, wahrend die beiden anderen Sektoren 6a, 6b geringen Strömungswiderstands in großem Abstand angeordnete oder gar keine Brennstoffelemente aufweisen.
Dabei pendeln die Kröpfungen 7a bzw. 7b der Brennstoffelemente um je eine Langsmantellinie (strichpunktierte Linie), wobei die stärksten Verformungen ah den Randzonen der Sektoren auftreten. Es entstehen so zwischen den Kröpfungsbereichen abwechselnd Abschnitte grofien und kleinen Strömungswiderstands, die stufenförmig etwa in Richtung der Pfeile A verlaufen.
6AD ORIGINAL
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In Figur 3b sind mehrere Brennstoffelemente 1 dargestellt, die in vorgegebenen Abständen gleichsinnig gerichtete Kröpfungen 7 aufweisen. Durch die Kröpfung eines Brennstoffelementes wird dabei ebenfalls der Abstand zum einen benachbarten Brennstoffelement verringert, während der Abstand zum anderen benachbarten Brennstoffelement an dieser Stelle entsprechend größer wird.
Die so geschaffenen wendelförmig umlaufenden Sektoren geringen Strömungswiderstandes verlaufen etwa in Richtung der Pfeile A, wenn das betreffende Brennelementbündel in Pfeilrichtung B von dem Kühlmittel angeströmt wird.
Bei dem in Figur 4 gezeigten Beispiel sind - bezogen auf die Brennelenentbündelachse - in vorgegebenen Stufen nacheinander zwischen je zwei benachbarte Brennstoffelemente 1 gleichzeitig als Abstandshalter dienende Strömungswideratandskörper 8 eingesetzt.
Die Erfindung ist nicht auf Brennelementbündel mit stabförmigen Brennstoffelementen begrenzt. Es ist auch z.B. denkbar, in das Hüllrohr Brennstoffkugeln unterschiedlichen Durchmessers so einzusetzen, dafl dabei wendelförmig umlaufende Sektoren verschiedenen Strömungswiderstandes entstehen.
bad
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Claims (12)

1-53J1994 Karlsruhe, den 24.3.1966 PTA 66/21 Patentansprüche t
1. Brennelementbündel für Kernreaktoren mit einer Vielzahl von insbesondere stabförmigen Brennstoffelementen, die von einem gemeinsamen, ein Kühlmittel führenden Hüllrohr umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelementbündel Ober den Hüllrohrquerschnitt gesehen Sektoren unterschiedlichen Strömungswiderstands aufweist, die - bezogen auf die Brennelementbündelachse - wendelförmig verlaufen.
2. Brennelementbündel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffelemente (1) in den einzelnen Sektoren (5a, 5b bzw. 6a, 6b) in unterschiedlichem Abstand angeordnet sind.
3. Brennelementbündel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Brennstoffelemente (1) - in Richtung der Brennelementbündelachse gesehen - in vorgegebener Folge ihren gegenseitigen Abstand verändernde Kröpfungen (7) aufweisen.
4. Brennelementbündel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffelemente in vorgegebenen Bereichen entlang der Bündelachse so gekröpft sind, daß die Längsachsen der Brennstoffelemente entlang zugeordneten Längsmantellinien verlaufen und diese durch die Kröpfungen (7a bzw. 7b) schneiden bzw. berühren.
5. Brennelementbündel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Kröpfungen (7a, 7b) nach den die Randsonen der Sektoren (5a, b, 6a, b) bildenden Brennstoffelementen (1) hin zunimmt.
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6. Brennelementbündel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektoren unterschiedlichen Strömungswiderstands durch zwischen die Brennstoffelemente (1) eingesetzte Widerstandskörper (8) gebildet sind. :,
7. Brennelementbündel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Widerstandskörper (8) gleichzeitig Abstandshalter von mindestens zwei benachbarten Brennstoffelementen sind.
8. Brennelementbündel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Hüllrohr (4) Kugeln unterschiedlichen Durchmessers als Brennstoffelemente eingesetzt sind.
9. Brennelementbündel nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich in jedem Brennelementguerechnitt Sektoren gleichen Strömungswiderstands symmetrisch gegenüberliegen.
10. Brennelementbündel nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd Sektoren großen und kleinen Strömungswiderstands vorgesehen sind.
11. Brennelementbündel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sektoren kleinen Strömungswider stands von Brennstoffelementen frei sind.
12. Brennelementbündel nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Sektoren in Hauptströmungsrichtung des Kühlmittels abnimmt.
909850/CH72
Leerseite
DE19661539994 1966-04-02 1966-04-02 Brennelementbündel für Kernreaktoren Expired DE1539994C3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEG0046493 1966-04-02
DEG0046493 1966-04-02

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1539994A1 true DE1539994A1 (de) 1969-12-11
DE1539994B2 DE1539994B2 (de) 1975-05-15
DE1539994C3 DE1539994C3 (de) 1976-02-12

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ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4495136A (en) * 1982-05-11 1985-01-22 Westinghouse Electric Corp. Maximum power capability blanket for nuclear reactors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4495136A (en) * 1982-05-11 1985-01-22 Westinghouse Electric Corp. Maximum power capability blanket for nuclear reactors

Also Published As

Publication number Publication date
LU53329A1 (de) 1967-05-31
SE316542B (de) 1969-10-27
DE1539994B2 (de) 1975-05-15
BE696419A (de) 1967-09-01
NL6704467A (de) 1967-10-03
GB1146779A (en) 1969-03-26
FR1517368A (fr) 1968-03-15
US3658646A (en) 1972-04-25

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