DE1564697B2

DE1564697B2 - Durchmischungsfahnen für das flüssige Kühlmittel von Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1564697B2
Application number: DE1564697A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Kafka
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-09-01
Filing date: 1966-09-01
Publication date: 1975-01-23
Also published as: DE1564697A1; DE1564697C3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Durchmischungsfahnen für das flüssige Kühlmittel von Kernreaktoren an, aus einem Gitterwerk von hqchkant angeordneten und ineinandergreifenden Blechstegen bestehenden und in den Kernreaktorbrennelementen in verschiedenen Höhenlagen übereinander befestigten Abstandshaltern, die aus an den Eckpunkten der Abstandshaltergittermaschen abgewinkelten, die Brennstäbe nicht berührenden Blechstreifen bestehen, die in Maschenräume des Abstandshaltergitters etwa unter einem Winkel von 30° gegenüber der Erstreckungsrichtung der Brennstabachsen hineinragen. Bei bisher bekanntgewordenen Abstandshaltern dieser Bauart hatten die den Abstand der Brennstäbe innerhalb der Maschengitter gewährleistenden Elemente nebenbei die Aufgabe, das durch diese Maschen strömende Kühlmittel zu verwirbeln. Die komplizierte Form der die Abstände gewährleistenden Elemente verhinderte dabei eine genaue Erkenntnis und vor allen Dingen Berechnung der durch sie verursachten Strömungsänderungen.

Im deutschen Patent 1 639 031 ist weiterhin eine Abstandshalterkonstruktion vorgeschlagen worden, bei der Durchmischungsfahnen für das Kühlmittel vorgesehen sind. Letzte erstrecken sich stets gleichzeitig aus einer Maschenstegkreuzung in die aus zwei benachbarten Gittermaschen kommende Kühlmittelströmung, außerdem sind sie an der Oberseite und Unterseite jedes Abstandshaltergitters vorgesehen. Sie sind weiterhin in übereinander angeordneten Abstandshaltergittern gegeneinander versetzt angebracht, so daß sie einen äußerst komplizierten Verlauf der Kühlmittelströmung ergeben, der praktisch einer Vorausberech nung nicht mehr zugänglich ist.

Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung zu schaffen, die auf Grund ihrer Ein fachheit eine Ermittlung und Berechnung der Kühlmi; telströmungsverhältnisse ermöglicht. Dieses Ziel win erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in jeden einze! nen Maschenraum zwei Fahnen von diagonal gegen überliegenden Ecken des Maschenraumes derart hin

ίο einragen, daß die dadurch beeinflußte Strömung i Richtung auf eine senkrecht dazu abgelenkte Strömun der benachbarten Masche der gleichen Gitterebene ge führt wird. Wie bekannt, sind in einem Brennelemer. normalerweise derartige Abstandshaltergitter überein ander angeordnet. Sie sind in diesem Beispiel nicht ge geneinander verdreht, damit die zusätzlich angebrach ten Durchmischungsfahnen für eine einwandfreie uru gezielte Durchmischung der aus den einzelnen Bezirken des Brennelementes stammenden heißeren uni kühleren Kühlmittelströmung sorgen können.

Zum besseren Verständnis dieser Verhältnisse sei au das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbei spiel verwiesen.

F i g. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine:

Ausschnitt aus einem Abstandshaltergitter G, das i< F i g. 2 in schematischer Draufsicht dargestellt ist. Die ses Abstandshaltergitter ist aus den Stegen 51 und Sl zusammengesetzt, die an den Kreuzungspunkten in ai sich bekannter Weise z. B. durch Lötung miteinande; verbunden sind. Jede der dadurch gebildeten Maschei U, V, W, Y usw. umfaßt je einen Brennstab B. Die spe ziellen Zentrierungseinrichtungen für diese Brennstäbt sind der Übersichtlichkeit halber nicht näher darge stellt, sondern lediglich die Durchmischungsfahnen. J' zwei derartige Fahnen sind von den Stegen Sl bzw. S. zum Mascheninnenraum hin abgebogen und tragen du Bezeichnung Ui, U2 bzw. Vl, V2 usw. Sie sind dabc auf ihrer dem umfaßten Brennstab B zugekehrten Seiu ausgeschnitten und verschmälert, damit sie sich auf kei nen Fall störend auf die Zentrierung der Brennstäbi. innerhalb der einzelnen Maschen auswirken können.

Es ist klar, daß die in den Abstandshaltermaschei von unten nach oben an den Brennströmen entlang strömende Kühlmittelströmung ζ. Β. aus schweren oder leichtem Wasser durch die Fahnen aus ihrer ge radlinigen Richtung abgelenkt wird. Diese Ablenkung ist aus den Pfeilen der F i g. 2 deutlich zu entnehmen Wenn man die von jeweils vier Brennstäben eingeschlossenen Räume betrachtet, man könnte sie auch Unterkanäle nennen, so tritt aus diesem nach zwei entgegengesetzten Richtungen eine Kühlmittelströmung hinaus, während senkrecht dazu Kühlmittelströmungen hereinkommen. Über die ganze Brennelementlänge gesehen bilden sich somit Kühlmittelströmungen in Rieh tung der Raumdiagonalen aus, so daß damit eine sehr gute Durchmischung der unter Umständen unterschiedlich temperierten Teilströmungen bewirkt wird Infolge der einfachen Geometrie und Anordnungssystematik dieser Durchmischungsfahnen ist durchaus eine Berechnung der sich daraus einstellenden Kühlmittelströmungen möglich, die außerdem noch an einfach aufzubauenden Modellen nachgeprüft werden kann. Dies ist für die thermohydraulische Auslegung bzw. Konstruktion eines Brennelementes besonders nützlich.

Zur weiteren Ergänzung dieser Darlegungen sei erwähnt, daß diese Durchmischungsfahnen beispielsweise eine Länge von etwa 10 mm und eine Breite von etw;i

4 mm haben können. Sie werden zweckmäßigerweise aus dem Material der Stege 5Ί und 52 durch Stanzen herausgearbeitet. Selbstverständlich können sie auch getrennt hergestellt und mit diesen Stegen verbunden werden. Durch die Größe dieser Fahnen und ihre Neigung läßt sich ihre Durchmischungswirkung in weiten Grenzen einstellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Durchmischungsfahnen für das flüssige Kühlmittel von Kernreaktoren an, aus einem Gitterwerk von hochkant angeordneten und ineinandergreifenden Blechstegen bestehenden und in den Kernreaktorbrennelementen in verschiedenen Höhenlagen übereinander befestigten Abstandshaltern, bestehend aus an den Eckpunkten der Abstandshaltergittermaschen abgewinkelten, die Brennstäbe nicht berührenden Blechstreifen, die in Maschenräume des Abstandshaltergitters etwa unter einem Winkel von 30° gegenüber der Erstreckungsrichtung der Brennstabachsen hineinragen, dadurch gekennzeichnet, daß in jeden einzelnen Maschenraum U, V, W₁ Kusw. zwei Fahnen Vi, Vi, Ui, Ui, Wi, Wi vorn diagonal einander gegenüberliegenden Ecken des Maschenraumes derart hineinragen, daß die dadurch beeinflußte Strömung in Richtung auf eine senkrecht dazu abgelenkte Strömung der benachbarten Masche der gleichen Gitterebene G geführt wird.

2. Durchmischungsfahnen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in ihrer Erstrekkungsrichtung in den übereinander angeordneten Abstandshaltergittern G jeweils gleichartig angeordnet sind.

3. Durchmischungsfahnen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahnen Ui, Ui, Vi, Vi, Wi, Wi usw. an ihren Enden zur Mascheninnenseite hin ausgeschnitten und verschmälert sind.