DE1815100A1 - Brennelementanordnung fuer Kernreaktoren - Google Patents

Description

GSSELLSCrIAFT FÜR Karlsruhe, den 4.

KEPXTORE CEUI7G MEH ΓΤΛ 6C/37 Gb/jd

BrenneIgmentajK>ydnu»q für Kernreaktoren

Zusatz zu Patent . ... ... (Patentanmeldung P 15 39 979.8)

Das Hauptpatent betrifft eine Brennelementanordnung für Kernreaktoren, bestehend sam einer Vielzahl von stabförraigen, zu einem tnahölit«** Bündtel xueamoengefaSten und mit wendelförmig verlaufenden Rippen versehenen Brennelementen, deren Rippen sich durch vorbeefcimmia« Zuordnung einander benachbarter Brennelemente in mehreren Querschnittsebenen (Berührungsebenen) entlang der Längsachsen mit ihren Stirnkanten berührend kreuzen.

Nach Anspruch 3 dieses Patents umschließen in einer vorgegebenen Berührungsebene (Grundformation) je sechs sich über die Rippen berührende Brennelemente (Ringelemente) ein siebtes Element (Einzelelemente Diese Formation wiederholt sich bei Brenneleraenteri mit je drei Kühlrippen in Abständen von H/3 entlang der

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Bündellcingsachse,. wobei II die Steigung der Rippen bedeutet. Das mittlere Einzelelenent wird jeweils in Zwischenberührungseinen, die von den vorgenannten Ebenen einen Abstand von H/6 haben, von jeweils drei benachbarten Brennelementen abgestutzt.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer vorteilhaften Weiterbildung der Brenne lementanordnung nach ceia Hauptpatent und hat zur Aufgabe, die gegenseitige Abstützung derjenigen Brennelemente, die an der Peripherie des Bündels liegen, zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß dar,in, daß die an der Bündelperipherie nur teilweise von Ringeleaenten umschlossenen Einzelelemente eine größere Rippenzahl und/oder eine geänderte, vorzugsweise eine niedrigere Rippensteigung gegenüber benachbarten Ringeleraenten aufweisen. Dadurch entstehen an der Peripherie zusätzliche Abstützungen, die ein Ausscheren einzelner Brennelemente aus dem Bündelverband verhindern, andererseits kann die niedrige Rippenzahl, z.B. drei Rippen, bei allen übrigen, d.h. «lao bein überwiegenden Teil der Brennelemente erhalten bleiben.

Im einfachsten Fall können z.B. die an der Peripherie liegenden, in einer als Grundformation gedachten Berührungsebene nur teilweise νου Ringelementen umschlossenen Einzelelemente eine vielfache, voffzwjsweise die doppelte Rippenzahl wie die übrigen Elemente aufweisen.

Es ist jedcch auch möglich, durch geeignete Variation der Rippensteigung der Einzelelemente bei gleichbleibender Rippenzahl die Abstützung der Randelemente zu verbessern.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dieRippen der an der Peripherie liegenden Einzelelemente rait einer 2/3-Steigung gegenüber den übrigen Elementen auszuführen. Hierbei ist praktisch kein Mehrbedarf an Strukturraaterial erforderlich, was sich besondere

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im Hinblick auf schnelle Brutreaktoren gcnetig auswirkt; andererseits wird^: eine bessere Abstützung der Randelenente bei voller Erhaltung der KühltaifetelquerVermischung und der T.'Srneabfuhr bei annähernd gleichbleibendem Kühliaitteldruckverlust im Vergleich zur Bündelinnenregion erzielt.

Ein Ausfiihrungsbeieplel dieser zuletzt erläuterten Anordnung wird anhand der Zeichnungen nSher erläutertt

Die Figur 1 zeigt im Querschnitt die Grundformation eines hexagonalen BrenneleraentbündeIs mit 61 stabförnigen Brennelementen, die jeweils drei» um 120 gegeneinander versetzte, wendelförmig um die BrennelementISngsachse umlaufende Rippen tragen.

Die Figuren 2 und 3 zeigen im Querschnitt jeweils einen Ausschnitt einer Berührungsebene desselben Bündels in verschiedenen Längsabständen von der Grundforraation.

Wie aus der Figur 1 zu ersehen ist, bilden in der Grundformation jeweils sechs Brennelemente lg (Ringelemente) über ihre Rippen 2_R einen Ring um ein zentrales siebtes BinzeIelernent 1 bzw. l_p. Die Rippen 2 der zentralen Einzelelemente 1 sind auf das Zentrum der benachbarten Ringoleraente 1— gerichtet.

Sowohl die Rippen 2_ der Ringeleraente L als auch die Rippen 2 der zentralen Einzelelemente 1_ haben die gleiche Steigung, z.B. H_ « 300 ram bei einem Stabdurchmesser von d^ 6 mm.

Heben Einzelelementen 1_, im Bündelinneren gibt es noch Einzelelemente I_n an der Peripherie des Brennelementbündels, die in dem ^p vie

gezeigten Beispiel nur von/sxch gegenseitig über ihre Rippen 2_ abstützenden Ringelementen L·, umgeben sind und auf einer Seite an die Bündelhülle 3 angrenzen. Diese Elemente l_p würden normalerweise, d.h. bei gleicher Sippenzahl bzw. Rippensteigung wie die übrigen Elemente 1_ bzw. 1 , eine ungünstigere Abstützung gegen ihre Nachbare !entente erfahren. Um dem abzuhelfen, haben

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die Rippen 2 der Elemente 1_ erfindungsgeraäß nur 2/3 der Steigung der Rippen der benachbarten Elemente 1_, also EL = 2/3 fL·, wobei .Sp die Rippen Steigung bei den Elementen 1_ und IL. dire Ri-ppenateigung bei den benachbarten Ringelementen 1_ bedeutet. Außerdem weisen bei der in Figur 1 dargestellten Grundforraation die Rippen 2p der Elemente l_p senkrecht auf die Verbindungslinie der Stabmittelpunkte je zweier benachbarter Ringeleraente

Aus einer so eingerichteten Grundformation ergeben sich alle weiteren Berührungsebenen entlang der BündellSngsachse. Die Figur 2 zeigt die Stellung der Rippen in einem Längsabstand von H^/2 gegenOber der Grundformation. Dies entspricht für die Rippen 2 und 2_ einem Drehwinkel von 180 und fQr die Rippen-2 einem Dreh-

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winkel von 270 gegenüber der Rippenstellung in Figur 1.

Die Fignr 3 zeigt die Rippenstellung in einem Längeabstand von 5/6 Β-, gegenüber der Grundformation in Figur 1, was einem Drehwinkel voq 300° für die Rippen 2^ und 2_Z und einem Drehwinkel von 45O° für die Rippen 2_ entspricht. Auch bei L&ngsabständen von fest*. 7/4 aL mr,ia*dL<m*m derartige StQtzebenen für die Elemente

Die aus den Elementes i~ gebildeten Ringe um die Elemente 1_ betr. Ip wiederholen sich jeweils in LSngsabstflnden

Wie insbesondere aus den Figuren 2 und 3 zu erkennen ist, wird das ElcMent 1_ von allen seinen benachbarten Elementen I^ in gewisse« Afeet&nden entlang seiner Länge so abgestützt, daβ es nicht aus dem Verband ausscheren kann, andererseits liegen die StUtzabstände in derselben Größenordnung wie bei den übrigen Elementen, so das alt keinem höheren Druckverlust des Kühlmittels und auch mit keinem Verbiegen der Randelemente zu rechnen ist. Ähnliche Abstatzungen der Elemente an der Bfindelperlpherie können auch erhalten werden bei anderen Rippensteigungen der Rippen 2_p, x.B. Hp ■ 4/3 Η- und EL « 2 H_.

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Vor allem werden die Elemente 1_ von allen vier benachbarten Elementen I_n in gewissen Abständen abgestützt. Die Grundformat ion selbst kann in "bekannter Ueiee e.B. mittels Ealtegittern oder geeigneten Lochplatten eingerichtet werden, die an einem oder beiden Enden des Bündels angebracht sind.

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Claims (4)

FÜR Karlsruhe, don 4. 12.1963 IwRlTFORSCriUiJG MBH fFTA 6 G/3 7 Gb/j d Patentansprüche»

1. BreanelernentanOrdnung für Kernreaktoren, bestehend aus einer Vielzahl von stabförmige*!, zu einem unhüllten Bündel zusammengefaßten und mit wendelförmig verlaufenden Rippen versehenen Brenneleraenten, deren Rippen sich durch vorbestimrate Zuordnung «inander benachbarter Brennelemente in mehreren Querschnittsebenen (Berührungsebenen) entlang der Längsachse mit ihren Stirnkanten berührend kreuzen, wobei in einer vorgegebenen Berührungsebene (Grundforiaation) je sechs sich über die Rippen berührende Brennelemente (Ringelemente) ein siebtes Brennelement (Einzelelxnent) uraschlißen nach den Ansprüchen 1 und 3 des Patentes . ... ... (Patentanmeldung P 15 39 979.8) dadurch gekennzeichnet, dafl die an der Bündelperipherie (3) nur teilweise von Ringelementen (L.) umschlossenen Einzelelemente (Ip) eine größere Rippenzahl und/oder eine geänderte, vorzugsweise eine niedrigere RippenSteigung gegenüber den benachbarten Ringelementen (LJ aufweisen.

2. Brerm«lea^atanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dsS die Einzelelemente (1_) gegenüber benachbarten Ringelementen (LJ eine vielfache, vorzugsweise die doppelte Zahl an Rippen aufweisen.

3. Brenne lenient anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente {!_) die gleiche Zahl an Rippen, vorzugsweise drei Rippen, wie die übrigen Brennelemente aufweisen, daß jedoch die Steigung (H_) dieser Rippen (2_p) nur 2/3 der Steigung (H_) der Rippen (2 ) der benachbarten Ringelemente (LJ betrSgt.

4. BrennelernentanOrdnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente (1 ) in der Grundformation mit ihren Rippen (2 ) jeweils zwischen zwei benachbarte Ringelemente weisen.

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