DE1564219A1 - Brennelement fuer gas- oder fluessigkeitsgekuehlte Kernreaktoren - Google Patents

Description

• Brennelement für gas- oder flüssigkeitsgekühlte Kernreaktoren Die Erfindung bezieht sich auf ein Brennelement für gas-oder flüssigkeitsgekühlte Kernreaktoren, bei dem der Kernbrennstoff in Form von parallel zueinander gehaltenen Stäben in einem Hüllrohr untergebracht ist, welches vom Kühlmittel von unten nach: oben durchströmt wird und in welchem Leitbleche zur Lenkung des KühlMittelstromes angeordnet sind: Derartige Leitbleche haben den Zweck, eine möglichst gleichmäßige Durchströmung des gesamten Querschnitts des.Hüllrohres zu erzielen, um eventuelle über den Querschnitt bestehende Temperatur-gradienten abzubauen, die beispielsweise von benachbarten Regelstäben hervorgerufen sein können. Zu diesem Zweck ist bereits vorgeschlagen worden, Leitbleche so anzuordnen, daß die Flfissigkeitssäule während der Durchströmung der aktiven Zone drallförmig verdreht wird. Derartige Anordnungen sind' auch in ähnlicher Weise bei Wärmetauschern' üblich. Um eine ZwangsfUhrung;des Kühiflüseigkeitsstromes zu erzielen, hat man beispielsweise eine durchgehende Blechspirale in Form einer Schraubenlinie angebracht. Dies erfordert einen erheb- liehen Materialaufwand, wenn die Spirale zur Erzeugung des starken Dralls eine größere Steigung erhält. Verringert man die Drallategung, so wird eine gleichmäßige Durchströmung nicht immer gewährleistet sein. Außerdem sind mit dem Einlegen einer durchgehenden Blechspirale in ein brennelementhüllr®hr erhebliche fertigungstechnische Schwierigkeiten verbunden. Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem derartigen Brennelement mittels eingesetzten Leitblechen eine drallförmige Drehung der aufsteigenden Kühlmittelsäule zu erreichen und dabei eine Lösung zü finden, durch die die Herstellung und der Einbau dieser Leitbleche erheblich vereinfacht werden. Die Erfindung besteht bei einem derartigen Brennelement darin, daß die Leitbleche als. ebene, in einem Steigungswinkel von etwa 45° bis 6o0 gegenüber der Radialebene des Hüllrohres geneigte, mit Öffnungen zum Durch filhren der Brennstäbe versehene, sich über einen Sektor von etwa 450 bis 700 erstreckende einzelne Bleche ausgeführt sind. Nach einem wesentlichen Erfindungsmerkmal sind mehrere Leitbleche dieser Art in dem Brennelement'in axialer Richtung in einem Abstand voneinander und in ihrer-jeweiligen Radialebene um ihren Winkelsektor gegeneinander versetzt und in ihrer Drallsteigung geneigt angeordnet. Durch diese Anordnung entsteht eine stufenweise Drehung der Strömung, und zwar durch jedes Leitblech um einen bestimmten Winkel. Das Gesamtmaß der Drehung kann durch die Sektorengröße und die Anzahl der Leitbleche beliebig gewählt werden. Die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung der Leitbleche kann sowohl bei runden wie auch bei eckigen Brennelementen angewendet werden. Auch kommt die Anwendung nach einem zu- sätzlichen Erfindungsmerkmal dann in Frage, wenn es sich um ein Brennelement mit einem zentral Im Hüllrohr angebrachten, zylindrischen odereckigen Moderatorelement handelt, bei dem im Ringraum zwischen diesem und dem Hüllrohr axial und radial versetzte Leitbleche angeordnet werden. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die Leitbleche nicht als Teil einer Blechspirale ausgeführt sind. Eine solche Ausführung würde erhebliche fertigungstechnische Schwierigkeiten mit sich bringen, da der Zuschnitt als ebene Abwicklung der Schraubenspirale erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Ausbildung als räumlich ebene Leitbleche führt zu einem erheblich vereinfachten Herstellungsverfahren. Dieses besteht für Brennstäbe von rundem Querschnitt darin, daß zwei ebene Leitbleche durch Ausschneiden von zwei in der kleinen Achse sich gegenüberliegenden, in Richtung der großen Achse verlaufenden Abschnitten aus einer Blechtafel in Form einer vollen oder ringartigen Ellipse gewonnen werden. AimjfLJ*.1,i,rungsbeispiel e der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben: Es zeigen Fig. 1 eine perspektivische Darstellungdes Innenraumes eines Brennelements von kreisförmigem Querschnitt mit einem zentral angeordneten, runden Innenmoderator; Fig. 2 eine perspektivischeDarstellung des Brennelements nach Fig. 1 mit halb geöffnetem HÜllrohr (ohne Brennstäbe); _ Figm 3 einen Querschnitt A - B nach Fig2; Fig. 4 eine Abwicklung der Leitbleehanordnung in schematischer Darstellung; _ Fig: 5 die Herstellung eines Leitbleches aus-einer Ringellipse.
• In Fig. l sind um den kreisrunden Innenmoderator 1 die Brennstäbe 2 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel Ist eine Doppelreihe von Brennstäben um den Innenmoderator 1 herum vorgesehen; es ist jedoch nur die innere Brennstabreihe dargestellt, während bezüglich der äußeren Breiugstabreihe nur die ringförmigen Abstandshalter 3 gezeigt sind, die sich. in Doppelreihe um einen sieh in Radialebene erstreckenden Abstandshalterring 5 gruppieren. Das Leitblech 5 ist als ebene Blechstreifen ausgeführt und in ßrallsteigungan der Peripherie des Innenmoderators 1 angeordnet. In-seiner Lage ist jedes Leitblech 5 durch ein Abstützblech 6 gehalten, welches auf dem Abstandshalterring 4 in vertikaler Richtung aufgesetzt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind die Abstandshalter 3 am Abstandshalterring 4 im Bereich des Leitblechen 5 fortgelassen.. Statt dessen sind sie in den Bohrungen des Leitbleches 5 selbst angebracht. Durch das Leitblech wird die nach oben gerichtete Strömung um eine bestimmte Winkelgröße abgelenkt. Eine Gesamtanordnung entsprechend Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt. Innerhalb des Htillrohres 7 sind Ubereinander drei Abstandshalterringe 8 angeordnet, die als ebene Blechscheiben -mit einer Mittelbohrung ausgeführt sind. Durch die Mittel- Bohrung greift der Innenmoderator 1. Die Abstandshalterringe 8 sind mit Bohrungen 9 zum Durchtritt der nicht dargestellten Brennstäbe versehen. An jedem der sich radial erstreckenden Abstandshalterringe 8 ist unter einer Drallsteigung ein Leitblech 5a,5b,5c angeordnet, wie dies auch aus Fig. 3 ersiehtlieh ist. Das Hüllrohr 7 kann hierbei auch als Außenmoderator ausgeführt sein. Der Verlauf des Stromfadens bei einer Anordnung_nach den Figuren 2 und 3 ist aus Fig. 4 schematisch ersichtlich.
• Wie aus Fig. 5 hervorgeht, können zwei Leitbleche 5 fair die Verwendung in einem Brennelement nach den Figuren 1 bis 3 aus einer als ebene Blechplatte ausgeschnittenen Ringellipse 10 gewonnen werden. Der Ausschnitt für Leitbleche zur Ver- wendung in einem kreisrunden Brennelement wird als sich in Richtung der Ellipsenlängsachse erstreckender Blechstreifen in der dargestellten Weise gewonnen.

Claims (1)

1. Patentansprüche 1. Brennelement i'ür gas- oder flüssigkeitsgekühlte Kernreaktoren, bei: dem der Kernbrennstoff in Form von parallel zueinander gehaltenen Stäben in einem Hüllrohr untergebracht ist,: welches vom Kühlmittel von unten nach oben durchströmt wird und in welchem Leitbleche zur Lenkung des Kühlmittelstromes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbleche (5) als: ebene, in einem Winkel (Drallsteigung) von etwa 450 bis 600 gegenüber der Radialebene des Hüllrohres (7) geneigte, mit Öffnungen (9) zum Durchführen der Brennstäbe (2) versehene, sich über einen Sektor von etwa 45o bis 70o erstreckende, -einzelne Bleche ausgeführt sind. z. Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Leitbleche (5) in axialer Richtung in einem Abstand voneinander und in ihrer jeweiligen Radialebene um ihren Winkelsektor gegeneinander versetzt in ihrer Drallsteigung geneigt angeordnet sind. -3Brennelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung eines zentral im Hüllrohr (7) ange= -brachten, zylindrischen Moderatorelementes (r) im Ringrauen zwischen diesem und dem Hüllrohr (7) aXial und radial versetzt Leitbleche (5) angebracht sind. 4. Verfahren zur Herstellung von Leitblechen f`ür Brennstäbe von rundem Querschnitt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ebene Leitbleche (5) durch Ausschneiden von zwei in der- kleinen Achse sich gegenüberliegender, in Richtung der großen Achse verlaufenden Abschnitten aus einer Blechtafel in Form einer vollen oder ringartigen Ellipse (10) gewonnen werden.