DE1564697C3 - Durchmischungsfahnen für das flüssige Kühlmittel von Kernreaktoren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Durchmischiingsfahnen 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, 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 cine Abslandshalterkonstiuktion vorgeschlagen worden, bei der Durchmischungsfahnen für das Kühlmittel vorgesehen sind. Letzte erstrecken sich stets gleichzeitig aus einer Maschenstegkreuziing in die aus zwei benachbarten Gittermaschen kommende Kühlmiiielströnuing, außerdem sind sie an der Oberseile und Unterseite jedes Abstandshaltergitters vorgesehen. Sie sind weiterhin in übereinander angeordneten Abstandshaltergittern gegeneinander versetzt angebracht, so daß sie einen äußerst komplizierten Verlauf der Kühlmittel-Strömung 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 Kühlmii telströmungsverhältnisse ermöglicht. Dieses Ziel win erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in jeden einzel nen Maschenraum zwei Fahnen von diagonal gegen überliegenden Ecken des Maschenraumes derart hin einragen, daß die dadurch beeinflußte Strömung 11 Richtung auf eine senkrecht dazu abgelenkte Strömun; der benachbarten Masche der gleichen Gitterebene ge führt wird. Wie bekannt, sind in einem Brennelemen normalerweise derartige Abstandshaltergitter überein ander angeordnet. Sie sind in diesem Beispiel nicht ge geneinander verdreht, damit die zusätzlich angebrach ten Durchmischungsfahnen für eine einwandfreie um gezielte Durchmischung der aus den einzelnen Bczir ken des Brennelementes stammenden heißeren um kühleren Kühlmittelströmung sorgen können.

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

F i g. I zeigt in perspektivischer Darstellung eine:

Ausschnitt aus einem Abstandshaltergitter G, das ii 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 miteinandei verbunden sind. Jede der dadurch gebildeten Mascher LI. V, W, Y usw. umfaßt je einen Brennsiab B. Die spe ziellen Zentrierungseinrichtungen für diese Brennstäbi. sind der Übersichtlichkeit halber nicht näher darge stellt, sondern lediglich die Durchmischungsfahnen. )<.

zwei derartige Fahnen sind von den Stegen 51 bzw. .S-ZUm Maschcninnenraum hin abgebogen und tragen dii Bezeichnung Ui, L/2 bzw. Vl, V2 usw. Sie sind darauf ihrer dem umfaßten Brennstab B zugekehrten Seite 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 Brcnnströmen entlang strömende Kühlmittelströmung z. B. 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 einge schlossenen Räume betrachtet, man könnte sie auch Unterkanäle nennen, so tritt aus diesem nach zwei ent gegengesetzten Richtungen eine Kühlmittelströmung hinnus, während senkrecht dazu Kühlmittelströmungen hereinkommen. Über die ganze Brennelementlänge ge sehen bilden sich somit Kühlmittelströmungcn in Rieh tung der Raumdiagonalen aus, so daß damit eine sehr gute Durchmischung der unter Umständen unter schiedlich temperierten Teilströmungen bewirkt wird Infolge der einfachen Geometrie und Anordnungssystematik dieser Durchmischungsfahnen ist durchaus

fio eine Berechnung der sich daraus einstellenden Kühlmitlelströmungcn möglich, die außerdem noch an einfach aufzubauenden Modellen nachgeprüft weiden kann. Dies ist für die thermohydraulischc 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 51 und S2 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 (3)

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, W, Kusw. zwei Fahnen Vi, Vi, LJ\, Ui, Wi, IV2 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 I, dadurch gekennzeichnet, daß sie in ihrer Erstrekkungsrichtung in den übereinander angeordneten Abstandshaltergittern G jeweils gleichartig angeordnet sind.

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