DE1949211A1 - Brennstoffanordnung fuer Kernreaktor - Google Patents
Brennstoffanordnung fuer KernreaktorInfo
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Description
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1274-24-NF-C^2^6
GENERAL ELECTRIC COMPANY
1 River Road SCHFNECTADY, N.v./U.S.A.
Brenstoffanordnune; für Kernreaktor
Die Freisetzung proßer Energiemengen durch Kernspaltung reaktionen
ist bekannt. Kurz Resaet j absorbiert ein spaltbares
Atom, beispielsweise U-235. in seinem Kern ein Neutron
und erfcihrt einen Kernzerfall, welcher^naltprodukte mit einem
niedrigeren Atomgewicht und mit hoher kinetischer Enerp-ie und
mehrere Neutronen erzeugt., die ebenfalls hohe Enerp-ie besitzen.
Die kinetische Enererie der Snaltnrodukte vrird als Wfirme an den
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BAD ORiGiNAL
Kernbrennstoff abgeführt, ^iese W^rme kann dadurch entfernt '^erden,
daß ein Kühlmittel im Wr'rrrieaustausch an der."rennrtoff vorbeiceführt
wird und die Wr'rme dann aus den Kühlmittel abfezoren
wird, ur. nutzhare Arbeit zu leisten.
Tn einem bekannten Feaktortyo, beisnielsweise der ir. der nresden-Kernkraftstation
in der >TShe von rMcaro. Tllinrir. , verwendeten
Typ., ist der peaktorkern heterogener Art- r'.h. der
Kernbrennstoff lieft in der Form lf;nflicher umh"llter ft."be
ψ vor. niese Prennstoff stäbe oder -elemente sind in rührer, förri c-er
Durchflu.Pkaric'len mit offenen ^n^en zunammenfefa^t und enthalten,
um auf diese Weise einzeln entfernbare Rrennrtoffanord-
- nun^en oder -bündel zu bilden. pire n-enün-ende /-nzahl von T^enrstoffanordnunrren
sind in einer T'atriy angeordnet, die einer
kreisf'irmiren Zylinder angenähert ist, um den zur seli-.st^ridi'--aufrechterhaltenen
Fpaltreal'tion fShi^er:. Kernreal'torkerr. zu
bilden. Der Kern ist in eine F2 "ssirkeit einteta^cr.t viie-.Eoi- ■
spielsweise .leichtes Wasser, das scv.-ohl als Köhlritt^l hIs .
auch als Neutronenmoderator dient.
Eine typische Brennstoffanordnun? wird beispielsweise aus; einer
Anordnung von -6 χ 6 in Abstand angeordneten Brennst then reiiil--"
det: die zv/ischen oberen und unteren Ankerplatten -rehaiten
werden. Die Stäbe sind mehrere Fuß lanr, haben einen Durcnr.es-, '
ser in der GrSßenordnunc von etv;a 1,3 crr. und sine in einen Abstand eines Bruchteils eines Zolls untereinander angeordnet.
Um einen richtigen 'K^ihlun^srrittelstrom an den Prennstäberi" vorbei
zu erhalten,. ist;'es '.:ichtie·,. die Rrennst-"be iTf- einer, 'fe- ." '
sten Abstand zueinander zu halten und sie daran zu hindern>■ ~ -- '
sich während des Betriebes des Feaktors zu verzieren und Su' "v
vibrieren. Zu diesem Zweck ist eine Vielzahl von .".bstandshä'L"-tern
für die Prennstäbe vorresehen,- die in Abständen über nie
LMn fre der Brennstoff anordnung verteilt angeordnet sind.
BAD ORiGSNAL 009832/1250
Kin Problem bei der Konstruktion einer solchen Brennstoffanordnun.r
besteht darin, eine wirksame Struktur mit h<-hem WIrkunrrsrad
zu erholten, die es erm";-licht. die Abst-m .reiter
f'"Ir die Brennstflhe in Ihren Abständen Ifinrs der LSnf-sachse
ohne Verwendung ühersch-issirer Baumaterialien fest in ihrer
I.-ar.e zu halten. Fs ist äußerst wichtig·, die "enire des Materials
der Struktur in! Kern eines Peaktors auf einen 'Iinimum
zu halten, da,?solche Materialien ileutronenrifte sind. d.h. sie
fanren auf unproduktive Viel se Neutronen ein und es wird im
Kern eine zusätzliche "'enre kostsrieliren Brennstoffs erforderlich,
um diesen Neutronenverlust zu kompensieren.
In bekannten Anordnungen werden die Abstandshalter für die
PrennstSbe in ihrer axialen Lare durch einen oder mehrere
seftnentfSr:?.!--e PrennstSbe 'ehalten. Peisrlelsweise sind in
einer solchen Anordnung die Yerbiniunrsstücke zwischen den
einzelnen Se.--menten der unterteilten Prennstäbe mit Flanschen
ausrebildet, die mit den Abstandshaltern FIr die Prennstäbe
in Finrrriff kommen und sie festlegen.
nbv;ohl die Ar.crdnun=T mit in Segmenten unterteilten ?t:-!ben die
T-"enpe des Vater!als für die Struktur in dem Kern verrinrert
im Vergleich mit den anderen oben erwähnten Anordnunren. 1st
die Herstellung des in Fermente unterteilten Stabes kcr.rliziert
und kcstsrielir. Kbensc sind die nlskontiniut-"ten in
der Brennst off säule. die durch die Verbin.iur ^s stücke der Fermente verursacht werden, unerwünscht. \<enr. Plutcnium als Kernbrennstoff
verwendet wird, iann stellen die in Sefrrente unterteilten
?f'be das zusätzliche Pisikc dar. da°. die Verschwel.?·
im rrer, der Segmente permanent kontaminiert werden kennen
durch da? Plutonium rit dem Endergebnis., das der Stab
unbrauchbar ist.
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* BAD ORIGINAL
-n-
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die oben geschilderten Nachteile zu überwinden.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden dadurch erreicht,
daß ein nicht-unterteilter Brennstab vorgesehen wird, der mit in axialem Abstand voneinander angeordneten radialen
Anschüagstücken ausgestattet ist. Dabei sind die Anschlagstücke
so eingerichtet, daß sie mit einem Jeweiligen Abstandshalter für Brennstäbe in Eingriff kommen und ihn an der axialen
Verschiebung hindern.
Die nachfolgenden ausführlich beschriebenen Zeichnungen stellen
eine mögliche Ausführunp-sform der Erfindung dar.
Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht, teilweise Im Schnitt,
einer Brennstoffanordnung.
Figur. 2 ist eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, eines erfindunfcs
gemäßen Brennstabes zur Festlegung des Abstandshalters.
Die Figuren 3, Ί und 5 sind Einzelansichten.die zeigen, wie
ein Stab zur Festlepruns: des Ab st andsha.lt er s mit einem
Abstandshalter für den Brennstoffstab in Eingriff
steht. ■
Figrur 1 zeigt eine Brennstoffelementanordnung 10. Die Brennstcffanordnunp·
10 umfaßt eine Vielzahl von Brennstoffelementen oder -stäben 12. die zwischen einer oberen .Ankerplatte 13
und einer unteren Ankernlatte' Ik rehalten v/erden* Die Brennstäbe 12 .durchsetzen eine Vielzahl von Abstandshaltern 16 für
Brennstäbe, welche die länglichen Stäbe 12 in einem axialen
Abstand voneinander halten und sie an der seitlichen Vibra-
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tion hindern. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Abstandshalter
16 für die Brennstäbe 12 in einer festen axialen Lace im Abstand voneinander gehalten durch einen Spezialbrennstab
12'.
Jeder der Brennstäbe 12 umfaßt ein längliches Rohr } das den
spaltbaren Kernbrennstoff in Form von Preßlingen. Teilchen, Pulver oder in ähnlicher Form enthält } der noch in dem Rohr
durch obere und untere Verschlußstücke 17 und 18 eingeschlossen ist. Die unteren Verschlußstücke 18 sind mit einem Kep:el
ausgebildet, um auf diese Weise in einer bestimmten Lap-e gehaltert
und durch entsprechende Ausnehmungen in der unteren Ankerplatte l4 getragen zu werden. Die oberen Verschlußstücke
17 sind mit Verlängerungen ausgebildet, welche sich in HaI-terungsausnehmungen
in der oberen Ankerplatte 13 einfügen.
Mehrere der tragenden Ausnehmungen in der unteren Ankerplatte l4 (beispielsweise ausgewählte Ausnehmungen am Rande der Platte)
sind mit Gewinde ausgebildet, um Brennstäbe aufzunehmen;
die mit Gewindebolzen versehene untere Verschlußstücke aufweisen. Die Verlängerungen der oberen Verschlußstücke 17 dieser
gleichen Brennstäbe sind soweit verlängert, daß sie durch
die entsprechenden Ausnehmungen in der oberen Ankerplatte 13 durchragen und sind ebenfalls mit Gewinde ausgestattet zur
Aufnahme von Befestigungsmuttern. Auf diese Weise werden die Brennstäbe 12, die Abstandshalter 16 für die Brennstäbe und
die obere und untere Ankerplatte 13 und 14 zu einer einzigen Struktur zusammengefaßt.
Die Brennstoffanordnung 10 enthält weiterhin einen röhrenförmigen
Strömungskanal 19 mit dünnen Wänden und im wesentlichen rechteckigem Querschnitt, der so eingerichtet ist, daß
er einen gleitenden Sitz über der oberen und unteren Anker-
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platte 13 und 14 und den Abstandshaltern l6 aufweist, so daß
der Durchflußkanal 19 leicht aufgebracht und entfernt werden kann. Zur Befestigung: des Durchflußkanals 19 an der Brennstoff
anordnung ist ein Ansatzstück 11 vorgesehen.
Die untere Ankerplatte l4 ist mit einem Vorderteil 15 ausgebildet
, das so eingerichtet ist. daß die Brennstoffanordnung
in einem Sockel einer Tragplatte im Peaktor getragen werden kann. Das Ende des Vorderteils 15 ist mit ?ffnun~en 15' ausgebildet,
um das unter Druck stehende Kühlmittel aufzunehmen, so daß dieses nach oben an den Brennstäben vorbeistrcmen kann.
Wie zuvor erwähnt, werden die Abstandshalter 16 für die Brennstäbe
12 in einem Abstand in axialer Laste pehalten durch einen besonderen Brennstab 12' zur Festlegung der Abstandshalter.
Eine Ausführung-sform eines nicht in Segmente unterteilten Brennstabes
12' zur Festlegung der Abstandshalter 16 ist in Fip-ur dargestellt. Der Brennstab 12' enthält ein längliches Verkleidungsrohr
21, das aus geeignetem Material für die Verwendung in einem Reaktor ausgebildet ist, beispielsweise aus .rostr, .; .
freiem Stahl oder Zirkonium. Zirkonium ist ein bevorzugtes Material wegen seines srerIngen Einfangquerschnittes für Neu-,
tronen. Das Verkleidungsrohr 21 1st verschlossen durch ein oberes Verschlußstück I?1 und ein unteres Verschlußstück lä1...
Das Verkleidungsrohr 21 enthält eine Säule 22 aus Kernbrennstoff, beispielsweise Uran oder Plutonium (typischerweise In .,...,
Form eines Oxides) und einen Sammelraum 23 zur Sammlung; der ■'-von
dem Brennstoff während des Betriebes im Reaktor al s... £r ο - ;.
dukt der Spaltung abgegebenen Gase. Ein widerstandsfähiges...
napfförmiges Teil 24 zur Festlegung der Erennstoffsäule ist
oben auf der Brennstoffsäule 22 aufgebracht, um sie in Ihrer Laece zu halten.
SAD ORIGJNAL 00983271250
π em?! P der vorliegenden Erf indunr. ist der Brennstab 12 ' mit
einer Vielzahl von sich in radialer Pichtuni" erntreckenden
in axialer Pichtunr irr. Abstand voneinander angeordneter. Ansohlarstücken
26 ausgebildet, von denen ,leder so beschaffen ist, daß er mit einem jeweiligen Abstandshalter 16 für die
Brennntoffstiibe in Eingriff kommt, wodurch die Abstandshalter
Io in einer festen axialen La~e gehalten werden. Die mit
der. Abstandshalter in Eingriff kommenden Anschlag-Stücke 26
sind an dem Verkleidungsrohr 21. beispielsweise durch ichweißen , angebracht.
Das Einfügen und Ineingriffkommen des Srezialbrennstabes 12'
r.ur Festlerunr der Abstandshalter in der ^ffnunr 31 zur Einfürung
des Brennstabes in einem der Abstandshalter 16 ist in den Figuren 3 bis 5 darrestellt. Die öffnung 31 wird rebildet
durch untere und obere überkreuzte ineinandergeschobene ünterteilunrsstSbe 32 (2), 33 (2) und 32 (1), 33 (1), wie eezeirt.
Kin Pederteil 3^ übt eine seitv.'ürts gerichtete Kraft
auf den Brennstab 12' aus und zwinert ihnjin p:in^-riff r.it einem
Paar starrer Teile 3θ und 37. Der Brennstab 12' wird sein
die ^ffnunr 31 eingeführt, daß die Anschlarstücke 26 sich
ISnKS der Diagonale der ^ffnunr. 31 zu der Ecke zwischen den
starren Teilen 37 und dem Federteil 31J erstrecken bis zu dem
Zeitpunkt, in^dem sich die Anschlarstücke 26 in axialer-Pichtun
κ zwischen den oberen und unteren ünterteilunp;sstäben
32 (1). 33 (1> und 32 (2), 33 (2) der Abstandshalter 16 liefen.'
Dann wird der Brennstab 12' im Gegenuhrzei>:ersinne um
45 gedreht.. wie in Fiftur 3 und 4 rrezeirt, um die Anschlaestücke
26 zwischen die oberen und die unteren Unterteilungsstäbe 33 (D und 33 (2) der Abstandshalter l6 zu brlnren. wie
in den Figuren 4 und 5 rezeirt. Um eine weitere Drehung des
Brennstabes 12' zu verhindern, ist sein unteres VerschluS-
0 0 9 8 3 2/1250
BAD ORIGINAL
stück 18' (Figur 2) mit einem Ansatz 38 ausgebildet, der einen
quadratischen Querschnitt hat. Während jetzt die Abstandshalter l6 durch die Anschlagstücke 26 festgelegt sind, werden der.
Brennstab.12' und die Abstandshalter l6 zusammen nach unten
verschoben, wodurch der Ansatz 38 in eine passende Ausnehmung in der unteren Ankerplatte 1.4 (Figur 1) eingefügt wird«
BAO ORiGiNAL
Ö09832/12SO
Claims (2)
- Patentansprüche[l.J Anordnung zur Verwendung mit einer Kernreaktor-Brennstoffanordnung j die eine Vielzahl von Brennstoffelementen und eine Vielzahl von in axialer Richtung im Abstand voneinander angeordneten Brennstoffelement-Abstandshaltern besitzt, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Festlegung der Abstandshalter (l6) für die Brennstoffelemente (12) in axialer Richtung umfassend: ein längliches nicht unterteiltes Pohr (12·), das durch aufeinander ausgerichtete Öffnungen (31) in den Abstandshaltern (l6) führt, eine Vielzahl von in radialer Richtung sich erstreckenden an dem Rohr (121) jeweils an der axialen Lage eines Abstandshalters (16) befestigten Anschlagstücken (26) für den Eingriff mit den Abstandshaltern und zur Verhinderung einer wesentlichen axialen Verschiebung der Abstandshalter.
- 2. Anordnung nach Anspruch I3 dadurch gekennzeichnet j daß sie eine Vorrichtung zur Festlegung der Abstandshalter (l6) für die Brennelemente (12) in im wesentlichen festen Stellungen besitzt, die folgende Bestandteile umfaßt: ein längliches Bauteil (12'), eine Vielzahl im Abstand angeordneten sich in radialer Richtung erstreckenden Anschlagstücken (26), die an dem länglichen Bauteil (12') befestigt sind, wobei dieses längliche Bauteil (12') so eingerichtet ist, daß es durch axial zueinander ausgerichtete öffnungen (31) in den Abstandshaltern (16) hindurchgeführt und um einen Bruchteil einer^vollen Drehung gedreht werden kann, um jedes der Anschlagstücke (26) mit einem jeweiligen Abstandshalter (16) in Eingriff0 09832/1250? DAD ORDINALzu bringen, und eine Vorrichtung (17'. lf!I, 3^) ?.ur Halterung des länglichen Rauteils (12T) zwischen einer ersten (13) und zweiten Ankerplatte (I1)) der Ancrdnunr einschließlich einer Vorrichtung (3P) zur Verhinderunr der Drehung des länglichen Bauteils (12T) v;Mhrend des Betriebs i™. Reaktor.BAD 009832/ 1 250Leerseite
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FR (1) | FR2022254A1 (de) |
GB (1) | GB1255978A (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2156171A1 (de) * | 1971-01-21 | 1972-07-27 | United Nuclear Corp | Nukleares Brennelement mit mehreren Brennstoffröhren |
DE2724059A1 (de) * | 1976-06-17 | 1977-12-29 | Exxon Nuclear Co Inc | Befestigungsvorrichtung fuer einen abstandshalterstab an einem abstandsgitter |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB8405105D0 (en) * | 1984-02-28 | 1984-04-04 | Atomic Energy Authority Uk | Nuclear reactor fuel assemblies |
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1969
- 1969-09-30 DE DE19691949211 patent/DE1949211A1/de active Pending
- 1969-10-06 GB GB48949/69A patent/GB1255978A/en not_active Expired
- 1969-10-09 FR FR6934615A patent/FR2022254A1/fr not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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FR2022254A1 (de) | 1970-07-31 |
GB1255978A (en) | 1971-12-08 |
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