DE1564036C3 - - Google Patents

Description

raum 5 ein, in dem die Kühlmittelströmung weniger stark durch die Rippen beeinflußt wird als in den übrigen Bereichen. Infolgedessen ist in diesem Zwischenraum eine höhere Kühlmittelgeschwindigkeit zu erwarten. Die Schlitze sind daher vorteilhafterweise im Bereich dieser Zwischenräume 5 bzw. der von der Hülle 4 und den Einzelelementen gebildeten Zwischenräumen 6 angeordnet, und zwar vorzugsweise so, daß sie in ihrer radialen Ausdehnung auf das Zentrum der Zwischenräume gerichtet sind.

Auf den dargestellten Ausführungsbeispielen ist das Rippenmaterial im Bereich der Durchbrüche vollständig bis auf die Einzelelementoberfläche abge-

tragen. Anstatt dessen ist es auch möglich, das Rippenmaterial nur im Bereich der Elementoberfläche abzutragen, so daß die Durchbrüche die Form von Bohrungen mit rundem oder eckigem Querschnitt haben.

Der wesentliche mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht nun darin, daß durch diese Teilströme in den Durchbrüchen die den Wärmeübergang verschlechternde Grenzschicht an den Einzelelementoberflächen im Bereich der Durchbrüche laufend abgesaugt bzw. aufgerissen wird, wodurch periodisch neue Anlaufstrecken mit dem für diese charakteristischen guten Wärmeübergang geschaffen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 wisse Kühlmittelvermischung auftreten. Die Öffnun- Patentansprüche: gen haben jedoch, bezogen auf die Brennelement achse keine definierte Richtung, sie erweitern sich

1. Kernreaktor-Brennelementbündel, bestehend vielmehr ohne eine solche diffusorartig. Damit wird aus mehreren nebeneinander angeordneten Ein- 5 die Geschwindigkeit an den Durchbrüchen jedoch zelelementen mit nach einer Schraubenlinie ver- herabgesetzt. Durch die Geschwindigkeitserniedrilaufenden Kühlrippen, welche Durchbrüche in gung kann eine Druckerhöhung auftreten, die zu vorgegebenen Abständen aufweisen, dadurch Verwirbelungen führt und den Wirkungsgrad beeingekennzeichnet, daß die Durchbrüche (3) trächtigt.

etwa parallel zur Bündelachse gerichtet und io Demgegenüber hat die Erfindung zur Aufgabe, ein

schlitzartig erweitert sind, sich in Strömungsrich- Brennelementbündel aus mehreren nebeneinander

tung des Kühlmittels verengen und an den Kühl- angeordneten Einzelelementen zu schaffen, bei dem

rippen (1) in ihrer radialen Ausdehnung auf das der Wärmeübergang durch einfache konstruktive

Zentrum der von aneinander angrenzenden Ein- Maßnahmen erhöht wird, ohne daß die genannten

zelelementen innerhalb des Bündels gebildeten 15 Nachteile auftreten.

Zwischenräume (5) gerichtet sind. Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Er-

2. Kernreaktor-Brennelementbündel nach An- findung bei einem Kernreaktor-Brennelementbündel Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß Durchbrüche (3) in gemeinsamen Querebenen die Durchbrüche etwa parallel zur Bündelachse ge-

entlang der Bündelachse liegen. 20 richtet und schlitzartig erweitert sind, sich in Strö-

3. Kernreaktor-Brennelementbündel nach An- mungsrichtung des Kühlmittels verengen und an den Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen in ihrer radialen Ausdehnung auf das Durchbrüche auf Schraubenlinien angeordnet Zentrum der voneinander angrenzenden Einzelelesind, deren Drehsinn dem der Kühlrippen (1) mente innerhalb des Bündels gebildeten Zwischenentgegengerichtet ist. 25 räume gerichtet sind. Durch diese Ausbildung wird

4. Kernreaktor-Brennelementbündel nach An- ein Teilstrom des Kühlmittels aus einer durch die Spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von Rippen gebildeten wendeiförmigen Kühlzone abgeden Durchbrüchen gebildeten Schraubenlinien saugt und durch die Durchbrüche, bezogen auf die die gleiche Steigung wie die Kühlrippen haben. Strömungsrichtung, in die nächstfolgende Zone seit-

30 wärts eingeführt.

Durch die Verengung der Durchbrüche in Strö-

mungsrichtung wird die Teilstromgeschwindigkeit erhöht.

Die Durchbrüche liegen dabei vorteilhafterweise in

Die Erfindung betrifft ein Kernreaktor-Brennele- 35 gemeinsamen Querebenen entlang der Bündelachse, mentbündel, bestehend aus mehreren nebeneinander Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich dann, angeordneten Einzelelementen mit nach einer wenn die Durchbrüche auf Schraubenlinien angeord-Schraubenlinie verlaufenden Kühlrippen, welche net sind, deren Drehsinn dem der Kühlrippen entge-Durchbrüche in vorgegebenen Abständen aufweisen. gengesetzt ist und wenn die von den Durchbrüchen

Bei Kernreaktoren, insbesondere bei schnellen 40 gebildeten Schraubenlinien die gleiche Steigung wie Brutreaktoren, muß aus einer relativ kleinen VoIu- die Kühlrippen haben.

meneinheit eine große Wärmemenge abgeführt wer- Weitere Einzelheiten der Erfindung werden beiden. Die Brennelemente müssen daher so gestaltet spielsweise an Hand der Zeichnungen erläutert:
sein, daß sie einen guten Wärmeübergang vom F i g. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer abgewik-

Brennstoff zum Kühlmittel über die gesamte Einsatz- 45 kelten Oberfläche eines Einzelelements,
zeit hinweg gewährleisten. Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch ein Brennele-

Es ist bekannt, den Wärmeübergang dadurch zu mentbündel.

verbessern, daß man die Hüllenoberfläche der Ein- Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, verläuft die

zelelemente aufrauht. Dadurch wird jedoch die Fe- Haupt-Kühlmittelströmung (Pfeile A) in den von den stigkeit der meist sehr dünnwandigen Hüllen beein- 50 wendeiförmigen Rippen 1 gebildeten Zonen 2. Zwiträchtigt und der korrosive Angriff an den Hüllen sehen Beginn und Ende der zu Schlitzen 3 erweiterbegünstigt, ten Durchbrüche an benachbarten Zonen herrscht

In der belgischen Patentschrift 567 946 ist ein ein Druckgefälle, so daß ein Teilstrom des Kühlmit-Brennstab beschrieben, der senkrecht zu den Kühl- tels (Pfeile B) durch die Schlitze 3 direkt von einer rippen gelegene Durchbrüche aufweist. Diese Durch- 55 Zone in die nächst höhere strömen kann. Die brüche sind senkrecht zur Bündelachse gerichtet und Schlitze können entweder parallel oder in einem spitnicht parallel zu ihr. Sie liegen in gleichen Ebenen, zen Winkel zur Elementachse verlaufen. Die Abjedoch nicht so übereinander, daß in Strömungsrich- stände der Schlitze können so gewählt werden, daß tung gesehen ein durchgehender Kanal axialparallel die Ausbildung einer den Wärmeübergang hemmenzur Brennstabachse entsteht. Mittels dieser Schlitze 60 den Grenzschicht mit Sicherheit verhindert wird,
wird eine diffusionsartige Querströmung erreicht, Die nebeneinander angeordneten und von einem

eine Geschwindigkeitserhöhung im Bereich der Kühlmittelführungsrohr 4 umschlossenen Einzelele-Durchbrüche kann nicht erzielt werden. mente nach Fi g. 2 haben einen kreisförmigen Quer-

Ein weiterer Brennstab der eingangs erwähnten schnitt und tragen an ihrer Oberfläche je 6 spiralför-Art ist in der französischen Patentschrift 1 246 897 65 mige Rippen, die gleichzeitig als Abstandshalter diebeschrieben. Dieser Brennstab ist mit Kühlrippen nen, indem sie sich punktförmig in regelmäßigen Abversehen, welche Öffnungen aufweisen. Zwischen ständen aufeinander abstützen,
den Räumen innerhalb der Kühlrippen kann eine ge- Je drei Einzelelemente schließen einen Zwischen-