DE19812112C2

DE19812112C2 - Control for a pressurized water reactor

Info

Publication number: DE19812112C2
Application number: DE19812112A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Schlosser; Guenter Bruch
Original assignee: Framatome ANP GmbH
Current assignee: Areva GmbH
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2018-03-20
Also published as: DE19812112A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerelement für einen Druckwas ser-Kernreaktor mit mehreren an einer Halterung befestigten Absorberfingern, die absorbierendes Material und einen metal lischen Mantel besitzen, zum Einfahren in Führungsrohre.The invention relates to a control element for a Druckwas ser nuclear reactor with several attached to a bracket Absorber fingers, the absorbent material and a metal possess a metallic jacket, for insertion into guide tubes.

Der Kern von Druckwasserreaktoren wird von dicht nebeneinan der angeordneten Brennelementen gebildet, die jeweils ein Bündel von Brennstäben halten. Die Brennstäbe sind in einem regelmäßigen Muster angeordnet, wobei jedoch auf einigen, un gefähr gleichmäßig über den Querschnitt eines Brennelementes verteilten Brennstab-Positionen Führungsrohre anstelle von Brennstäben angeordnet sind. In diese Führungsrohre werden Absorberelemente eingeführt, die durch Absorption die Neutro nenbilanz und somit die Leistung des Reaktors steuern: Sind die Absorberfinger in die Führungsrohre eingeführt, so ver ringern sie durch Neutronenabsorption die Neutronendichte, so daß weniger Neutronen für die Kernspaltung zur Verfügung ste hen, also weniger Energie und weniger Neutronen, die erneut eine Kernspaltung auslösen können, erzeugt werden.The core of pressurized water reactors is close together of the arranged fuel assemblies, each one Hold bundles of fuel rods. The fuel rods are in one regular patterns arranged, however, on some, un dangerously even across the cross section of a fuel assembly distributed fuel rod positions instead of guide tubes Fuel rods are arranged. Into these guide tubes Absorber elements introduced by absorption the neutro Control the internal balance and thus the performance of the reactor: Are the absorber fingers inserted into the guide tubes, so ver they reduce the neutron density by neutron absorption, see above that fewer neutrons are available for nuclear fission hen, so less energy and fewer neutrons, again a nuclear fission can be generated.

Als absorbierendes Material ist z. B. Bor in Form von Borcar bid (B₄C) geeignet, das aber ein leichtes Material ist und nur eine geringe mechanische Stabilität aufweist: Durch die Neutronenabsorption in Bor entstehen Folgeprodukte, die teil weise gasförmig und/oder radioaktiv sein können und zu einer erheblichen Volumenzunahme des absorbierenden Materials füh ren; außerdem zersplittern solche Absorberkörper leicht unter den thermischen Wechselbeanspruchungen im Reaktor. Es ist da her erforderlich, diese Absorberkörper mit einen metallischen Schutzmantel zu umgeben, der sowohl die Folgeprodukte als auch abgesplittertes Material von dem umgebenden Kühlwasser fernhält. Borcarbid besitzt vor allem für thermische Neutro nen eine erwünschte, hohe Absorption. As an absorbent material z. B. Boron in the form of Borcar bid (B ₄ C) is suitable, but it is a light material and has only a low mechanical stability: The neutron absorption in boron gives rise to secondary products that can be gaseous and / or radioactive in part and become one substantial increase in volume of the absorbent material lead; in addition, such absorber bodies split easily under the thermal alternating stresses in the reactor. It is therefore necessary to surround this absorber body with a metallic protective jacket that keeps both the secondary products and chipped material away from the surrounding cooling water. Boron carbide has a desired, high absorption, especially for thermal neutrons.

Ein anderes, häufig benutztes Absorbermaterial ist Silber-In dium-Cadmium, das jedoch für schnelle Neutronen eine relativ niedrige Absorption besitzt und auch für thermische Neutronen schwächer absorbierend ist als Bor. Zwar ist auch hier aus den genannten Gründen ein metallischer Mantel erforderlich, jedoch ist dieses Material schwerer und stabiler als Borcar bid und wird vor allem bevorzugt verwendet, weil die Freiset zung von gasförmigen Spaltprodukten und die dadurch hervorge rufene Volumenzunahme geringer ist und weniger Probleme schafft.Another commonly used absorber material is silver-in dium-cadmium, which is a relative one for fast neutrons has low absorption and also for thermal neutrons is less absorbent than boron for the reasons mentioned, a metallic jacket is required, however, this material is heavier and more stable than Borcar bid and is mainly used because the freeset of gaseous fission products and the resultant called volume increase is less and fewer problems creates.

Für besondere Anwendungszwecke ist auch schon Hafnium als Ab sorbermaterial vorgeschlagen worden (US 4642216 A). Seine Wirksamkeit für langsame Neutronen liegt zwischen der Wirksamkeit von B₄C und AgInCd und ist auch für schnelle Neutronen noch verhältnismä ßig hoch. Hafnium ist sehr schwer.For special applications, hafnium has already been proposed as an absorber material (US 4642216 A). Its effectiveness for slow neutrons lies between the effectiveness of B ₄ C and AgInCd and is still relatively high even for fast neutrons. Hafnium is very difficult.

Bisher ist der Brennstoff in den Brennelementen auf eine Ak tivität und einen nutzbaren Energieinhalt ausgelegt, der bis zu 40 MWd/kg Uran abgestimmt ist. Um einen solcher Reaktor abschalten zu können, müssen auch die Steuerstäbe eine ent sprechende Absorption besitzen. Dabei sind die jeweils den Führungsrohren eines Brennelementes zugeordneten Steuerstäbe zu einem Steuerelement mit einem Steuerstab-Antrieb zusammen gefaßt, wobei die oberen Enden der Steuerstäbe an einer spin nenförmigen Halterung befestigt sind. Ein Steuerstabantrieb hebt somit alle Steuerstäbe eines Brennelementes an, wenn die Reaktorleistung hochgefahren werden soll, bzw. senkt die Steuerstäbe zum Drosseln der Leistung in die Führungsrohre hinab.So far, the fuel in the fuel assemblies is on an Ak tivity and a usable energy content that is up to is matched to 40 MWd / kg uranium. To such a reactor To be able to switch off, the control rods must also have an ent have speaking absorption. They are each the Guide rods of a fuel rod associated control rods to form a control element with a control rod drive caught, with the upper ends of the control rods on a spin NEN-shaped bracket are attached. A control rod drive thus raises all control rods of a fuel assembly when the Reactor power is to be ramped up or down Control rods for throttling the power in the guide tubes down.

Damit im Fall einer Reaktorstörung und eines Ausfalls der Steuerstabantriebe der Reaktor schnell genug abgeschaltet werden kann, müssen die Steuerstäbe bereits aufgrund ihres eigenen Gewichts rasch in die Brennelemente hineinfallen kön nen. So in the event of a reactor failure and failure of the Control rod drives shut down the reactor quickly enough the control rods must already be due to their own weight can quickly fall into the fuel assemblies NEN.

Um kurze Fallzeiten zu erreichen, muß daher das Gewicht der Absorberfinger möglichst groß sein. Nach oben wird das zuläs sige Gewicht der Absorberfinger durch die Tragkraft des An triebs beschränkt. Außerdem muß bei einem freien Fall der Steuerstäbe für eine ausreichende Stoßdämpfung beim Aufprall gesorgt werden, z. B. durch konstruktive Maßnahmen am unteren Ende der Führungsrohre.In order to achieve short fall times, the weight of the Absorber fingers should be as large as possible. This is allowed upwards weight of the absorber fingers due to the load capacity of the An limited. In addition, in a free fall Control rods for sufficient shock absorption on impact be taken care of, e.g. B. by constructive measures at the bottom End of the guide tubes.

Das Gewicht der Absorberfinger ist also auf die gewünschte Fallzeit, die vorhandenen Antriebe und andere konstruktive Einzelheiten abgestimmt, die erprobt und bewährt sind. Die Absorptionswirksamkeit hängt von der Masse des Absorbermate rials ab und kann daher nicht ohne weiteres geändert werden.The weight of the absorber fingers is therefore on the desired one Fall time, the existing drives and other constructive Coordinated details that have been tried and tested. The Absorption effectiveness depends on the mass of the absorber material rials and can therefore not be changed easily.

In modernen Reaktoren wird ein höherer "Abbrand" (z. B. 60 MWd/kg Uran oder mehr Energieinhalt) und eine Standzeit der Brennelemente von mehr als 4 Jahren angestrebt. Bei Verwen dung von UO₂- und/oder MOX-Brennelementen mit einem solchen erhöhten Abbrand und einer entsprechenden Anreichung ist ein höhere Wirksamkeit der Steuerelement nötig, wobei im Ver gleich zu herkömmlichen Brennelementen das Energiespektrum der Neutronen zu höheren Energiewerten verschoben ist. Gleichzeitig muß - um eine ausreichende Störfallfestigkeit bei Kühlmittelverlust zu gewährleisten - die Schmelztempera tur des Absorberfinger-Materials ausreichend hoch sein im Hinblick auf die bei diesen Anreicherungen auftretenden Tem peraturen.In modern reactors, higher "burn-up" (e.g. 60 MWd / kg uranium or more energy content) and a service life of the fuel elements of more than 4 years are aimed for. If UO ₂ and / or MOX fuel elements with such increased burn-up and a corresponding enrichment are used, a higher effectiveness of the control element is necessary, the energy spectrum of the neutrons being shifted to higher energy values compared to conventional fuel elements. At the same time - the melt temperature of the absorber finger material must be sufficiently high with regard to the temperatures occurring at these enrichments - in order to ensure sufficient resistance to accidents in the event of loss of coolant.

Außerdem sollten die entsprechenden Steurelemente mit den er probten Steuerelemente-Antrieben verträglich sein, um kon struktive Änderungen an den Steuerstabantrieben und ähnlichen Reaktoreinbauten zu vermeiden. Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein Steuerelement mit einer Wirksamkeit zu schaffen, die diesen Anforderungen eines modernen Reaktorbe triebs genügt. In addition, the corresponding control elements with the he rehearsed controls drives to be compatible to con structural changes to the control rod drives and the like Avoid reactor installations. The invention is therefore the Task based on a control with effectiveness create these requirements of a modern reactor drive is enough.

Zur Lösung dieser Aufgabe verwendet die Erfindung Hafnium, Hafniumbasislegierungen, Hafniumverbindungen oder hafnium haltige Verbundwerkstoffe als Absorbermaterial, wobei der größte Gewichtsanteil in diesem Absorbermaterial von Hafnium gebildet wird. Gemäß der Erfindung besitzen die Absorberfin ger Hohlrohre aus diesen hafniumhaltigen Absorbermaterial, wobei insbesondere die Außenabmessungen dieser Hohlrohre den Querschnitt der Führungsrohre angepasst ist, also die Hohl rohre - bis auf eine dünne Außenbeschichtung, die zur Ver minderung des Verschleißes und/oder zur Erhöhung der Kor rosionsfestigkeit aufgebracht werden kann, und/oder bis auf flache Gleitrippen, die die Reibung zwischen den Hohlrohren und den Führungsrohren begrenzen - mit ihrem Außendurchmes ser praktisch den Innendurchmesser der bereits in den Brenn elementen vorhandenen Führungsrohre entspricht. Da praktisch alles Absorbermaterial eines Absorberfingers den metalli schen Mantel des Fingers bildet, wobei dieser Mantel das hafniumhaltige Absorbermaterial enthält, findet praktisch die ganze Absorption der Neutronen bereits in den Hohlrohren statt, wobei das Innere dieser Hohlrohre noch mit weiterem Material gefüllt sein kann, falls eine genauere Anpassung der Absorberfinger an die gewünschte Fallzeit der Steuerele mente erforderlich sein sollte.To achieve this object, the invention uses hafnium, Hafnium based alloys, hafnium compounds or hafnium containing composite materials as absorber material, the largest proportion by weight in this absorber material from hafnium is formed. According to the invention, the absorber fin hollow tubes made of this hafnium-containing absorber material, the outer dimensions of these hollow tubes in particular Cross-section of the guide tubes is adjusted, i.e. the hollow pipes - except for a thin outer coating that is used for ver reduction of wear and / or to increase the cor corrosion resistance can be applied, and / or up to flat sliding ribs that create friction between the hollow tubes and limit the guide tubes - with their outside diameter practically the inside diameter of the one already in the burner corresponds to existing guide tubes. Because practical all absorber material of an absorber finger the metalli 's coat of the finger, which coat the contains hafnium-containing absorber material, finds practical the entire absorption of the neutrons already in the hollow tubes instead, with the inside of these hollow tubes still further Material can be filled if a more precise adjustment the absorber finger to the desired fall time of the control element elements should be required.

Die Neutronenabsorption findet also im Mantel statt und nicht in Absorberkörpern, die noch von einem Mantel umgeben sind, wie dies bisher im Stand der Technik üblich ist.The neutron absorption therefore takes place in the cladding and not in absorber bodies, which are still surrounded by a jacket, as has hitherto been customary in the prior art.

Diese Konstruktionen verwenden die günstigen Absorptionsei genschaften von Hafnium also bereits im Mantel der Absorber finger, so daß der Außendurchmesser und die Außenfläche der für die Absorption wirksamen Teile des Absorberfingers vergrößert werden können, wodurch sich die Reaktivitätswirksam keit erhöht. Die Absorption findet dabei hauptsächlich an der Oberfläche statt, so daß eine verhältnismäßig geringe Wand stärke, insbesondere eine Wandstärke zwischen 1,5 und 5 mm, ausreicht. Vorteilhaft beträgt bei den üblichen Innendurch messern der Führungsrohre (etwa 1 cm), die den Außendurchmes ser der Absorberfinger festlegen, die Wandstärke zwischen 2 und 4 mm, insbesondere unter 3 mm. Bei einer Wandstärke von 2,5 mm ist die Wirksamkeit eines Absorberfingers bereits etwa um 30% höher als bei Absorberfingern mit einem metallischen Mantel, der eine Füllung aus AgInCd umgibt. Gegenüber einer B₄C-Füllung beträgt die Steigerung der Wirksamkeit fast 20%. Die Verwendung eines Vollzylinders aus Hafnium bringt gegen über einem solchen Hohlrohr nur eine verhältnismäßig geringe Steigerung der Wirksamkeit, jedoch ein ungünstig hohes Ge wicht.These constructions use the favorable absorption properties of hafnium already in the mantle of the absorber finger, so that the outer diameter and the outer surface of the parts of the absorber finger that are effective for absorption can be enlarged, thereby increasing the reactivity effectivity. The absorption takes place mainly on the surface, so that a relatively small wall thickness, in particular a wall thickness between 1.5 and 5 mm, is sufficient. With the usual inner diameters of the guide tubes (approximately 1 cm), which determine the outer diameter of the absorber fingers, the wall thickness is advantageously between 2 and 4 mm, in particular less than 3 mm. With a wall thickness of 2.5 mm, the effectiveness of an absorber finger is already about 30% higher than that of absorber fingers with a metallic sheath that surrounds an AgInCd filling. Compared to a B ₄ C filling, the increase in effectiveness is almost 20%. The use of a full cylinder made of hafnium brings compared to such a hollow tube only a relatively small increase in effectiveness, but an unfavorably high weight.

Die mechanische Stabilität der Absorberfinger ist ausreichend hoch, da eine Volumenzunahme durch Folgeprodukte, die durch die Neutronenabsorption entstehen, gering ist. Eine mechani sche Belastung durch Abrieb kann durch flache Gleitrippen an der Außenfläche der Absorberfinger und/oder durch eine dünne Beschichtung mit einem geeigneten Material, insbesondere ei ner Keramik, verringert werden. Eine solche keramische Schicht, die bevorzugt eine Dicke im nm-Bereich besitzt ("Nanokeramik"), kann auch die Korrosionsfestigkeit noch er höhen, falls dies wünschenswert ist um z. B. die Standzeit der Absorberfinger noch zu erhöhen.The mechanical stability of the absorber fingers is sufficient high because of an increase in volume due to secondary products caused by the neutron absorption is low. A mechani Flat abrasion can cause wear due to abrasion the outer surface of the absorber fingers and / or by a thin Coating with a suitable material, especially egg ner ceramics. Such a ceramic Layer which preferably has a thickness in the nm range ("Nanoceramics"), the corrosion resistance can also he increase if this is desirable by e.g. B. the service life of Absorber fingers still increase.

Vorteilhaft besitzt jeder Absorberfinger an seinen beiden En den Durchtrittsöffnungen für Wasser. Da nämlich das Innere der Absorberfinger nicht mehr für absorbierendes Material be nötigt wird, kann durch den Absorberfinger Wasser geleitet werden, um die Kühlung des Absorbermaterials zu erhöhen und insbesondere um die hydraulischen Eigenschaften in dem Fall zu verbessern, daß der Absorberfinger rasch durch die wasser gefüllten Führungsrohre im Reaktorkern bewegt wird. Ein solcher Raum für den Durchtritt von Wasser bleibt selbst dann noch erhalten, wenn die Manteldicke über das aus Absorptions gründen erforderliche Maß hinaus vergrößert werden soll, um das Gewicht der Absorberfinger und des Steuerelements an die Bedürfnisse des jeweiligen Reaktors anzupassen.Each absorber finger advantageously has its two ends the openings for water. Because that's the inside the absorber finger no longer be for absorbent material water is passed through the absorber finger to increase the cooling of the absorber material and especially about the hydraulic properties in the case to improve that the absorber finger quickly through the water filled guide tubes is moved in the reactor core. On such space for the passage of water remains even then still obtained when the sheath thickness exceeds that from absorption required size is to be enlarged the weight of the absorber fingers and the control to the Adapt the needs of the respective reactor.

Insbesondere kann am unteren Ende der Absorberfinger eine Stahlspitze angebracht werden, die den Absorberfinger schützt, falls das Steuerelement rasch eingefahren wird und mit hoher Geschwindigkeit auf den Boden der Führungsrohre auftrifft. Dabei kann diese Stahlspitze eine koaxiale Dros selöffnung besitzen. Eine solche Stahlspitze mit einer Dros selöffnung wirkt dann als Stoßdämpfer.In particular, an absorber finger can be at the lower end Steel tip to be attached to the absorber finger protects if the control is retracted quickly and to the bottom of the guide tubes at high speed incident. This steel tip can be a coaxial Dros own opening. Such a steel tip with a Dros The sel opening then acts as a shock absorber.

Der Vorteil einer Stahlspitze liegt nicht nur im Aufprall schutz, sondern auch in ihrem Einfluß auf die räumliche Ver teilung von Neutronenfluß und thermischer Energie. Dies gilt hauptsächlich in dem Fall, daß bei Normalbetrieb des Reaktors die meisten der Absorberstäbe nur mit den Spitzen in den obe ren Randbereich des aktiven Kerns eintauchen und nur einige wenige Stäbe zur Steuerung der Leistung stärker eingefahren sind.The advantage of a steel tip is not just the impact protection, but also in their influence on the spatial Ver division of neutron flux and thermal energy. this applies mainly in the event that during normal operation of the reactor most of the absorber rods only with the tips in the top Dip the edge of the active core and only a few few rods retracted more to control the output are.

Ferner ist vorteilhaft das obere Ende jedes Absorberfingers mit einem Abschlußstück versehen, das eine Bohrung zum Durch tritt von Wasser besitzt. Diese Bohrung, die insbesondere eine Verengung, z. B. eine konische Verjüngung, aufweisen kann, erlaubt es, die hydraulischen Eigenschaften (z. B. den Strömungswiderstand beim Fallen) genau an die jeweiligen Be dürfnisse anzupassen. Bei einer Veränderung der Anforderungen braucht dann nur das Abschlußstück und/oder die Spitze ausge wechselt zu werden.The upper end of each absorber finger is also advantageous provided with an end piece that has a bore for through occurs from water. This hole, in particular a narrowing, e.g. B. have a conical taper can, the hydraulic properties (e.g. the Flow resistance when falling) exactly to the respective load adapt needs. When the requirements change then only needs the end piece and / or the tip to be changed.

Die Absorberfinger können auf einfache Weise über eine Ver schraubung, insbesondere ein Verschraubung aus Stahl, an der Halterung befestigt sein. Dadurch können bei Bedarf (Verschleiß und/oder Anpassung an veränderte Verhältnisse) einzelne Teile des Steuerelementes leicht ausgetauscht wer den. Außerdem kann in eine solche Verschraubung eine Feder eingespannt sein. Dadurch werden mechanische Lastspitzen (z. B. Stöße beim Aufprallen) ausgeglichen und Überlastungen der Fingerbefestigung vermieden.The absorber fingers can be easily connected via a ver screw connection, in particular a screw connection made of steel, on the Bracket attached. This allows you to, if necessary (Wear and / or adaptation to changing conditions) Individual parts of the control element can be easily replaced the. In addition, a spring can be in such a screw be clamped. This causes mechanical load peaks (e.g. impacts when impacting) balanced and overloads the finger attachment avoided.

Anhand mehrere Ausführungsbeispiele und Figuren werden die Erfindung und ihre Weiterbildung näher erläutert.Using several exemplary embodiments and figures, the Invention and its further development explained.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Steuerelement, Fig. 1 shows a longitudinal section through a control element,

Fig. 2 eine Ansicht auf das Steuerelement von unten, Fig. 2 is a view of the control element from below,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das untere Ende eines Absorberfingers, Fig. 3 shows a longitudinal section through the lower end of an absorber finger,

Fig. 4 und 5 das obere Ende jeweils eines an die Halterung an geschraubten Absorberfingers, FIGS. 4 and 5, the upper end of each of the bracket to screwed absorber finger,

Fig. 6 Seitenansicht des mittleren Teiles eines Absor berfingers mit Rippen. Fig. 6 side view of the middle part of an absorber finger with ribs.

In den Fig. 1 und 2 ist die zentrale Traghülse 1 mit den daran befestigten, spinnenförmigen Armen 2 einer Halterung 3 für die Absorberfinger 4 und 5 eines Steuerelements zu erken nen, wobei nur schematisch angedeutet ist, daß diese Absor berfinger von oben in entsprechende Führungsrohre 6 im Kopf 7 eines Brennelementes durch einen Steuerstab-Antrieb, der an der zentralen Traghülse 1 angreift, abgesenkt werden können.In Figs. 1 and 2, the central support sleeve 1 with the attached, spider-shaped arms 2 NEN is a holder 3 for the absorber fingers 4 and 5 to erken a control, being only schematically indicated that these sublingually berfinger from above in corresponding guide tubes 6 in the head 7 of a fuel assembly can be lowered by a control rod drive which engages the central support sleeve 1 .

Am Beispiel des Absorberfingers 5 ist gezeigt, daß die Absor berfinger an ihrem unteren Ende eine Stahlspitze 10 und am oberen Ende ein Abschlußstück 11 aufweisen, die jeweils aus rostfreiem Stahl gefertigt sind und jeweils an ein Mittel stück 12 angeschraubt sind. Dieses Mittelstück 12 besteht lediglich aus einem Hohlrohr 12 aus metallischem Hafnium. Das Innere der Absorberfinger ist hohl und leer bzw. während des Reaktorbetriebs mit Wasser gefüllt, da sich dann das Steuer element im Inneren des wassergefüllten Reaktor-Druckbehälters befindet und das Wasser durch eine Durchtrittsöffnung in der Spitze eintreten und im Inneren des Absorberfingers zu Aus trittsöffnungen 13 den Abschlußstücken fließen kann.The example of the absorber finger 5 is shown that the sublingually berfinger having at its lower end a steel tip 10 and at the upper end an end piece 11, which are each made of stainless steel and each piece to an agent are screwed 12th This center piece 12 consists only of a hollow tube 12 made of metallic hafnium. The interior of the absorber finger is hollow and empty or filled with water during reactor operation, since the control element is then inside the water-filled reactor pressure vessel and the water enters through a through opening in the tip and inside the absorber finger to exit openings 13 the end pieces can flow.

Die Öffnung 13 in der Stahlspitze 10 des Absorberfingers ist in Fig. 3 deutlich erkennbar. Dabei ist auch gezeigt, daß die Stahlspitze über ein Außengewinde an ihrem äußeren Ende an ein entsprechendes Innengewinde am unteren Ende des Haf nium-Rohrs 12 angeschraubt ist. Durch einen Bolzen 14 ist an gedeutet, daß eine solche Verschraubung zweckmäßigerweise ge sichert ist.The opening 13 in the steel tip 10 of the absorber finger can be clearly seen in FIG. 3. It is also shown that the steel tip is screwed via an external thread at its outer end to a corresponding internal thread at the lower end of the naf tube 12 . A bolt 14 indicates that such a screw connection is advantageously secured ge.

Fig. 4 läßt eine ähnliche Verschraubung 20 eines Hafnium- Rohrs 21 an einen Abschlußstück 22 eines anderen Absorberfin gers erkennen, wobei das Abschlußstück 22 mittels einer Mut ter 23 am Arm 24 einer entsprechenden Halterung des Steuer elements angeschraubt ist. Fig. 4 shows a similar screw 20 of a hafnium tube 21 to an end piece 22 of another Absorberfin gers recognize, the end piece 22 is screwed by means of a Mut ter 23 on the arm 24 of a corresponding holder of the control element.

Das Abschlußstück 22 trägt dabei zunächst eine konische Boh rung 25, die sich zu einer Bohrung 26 verjüngt, in die eine seitliche Bohrung 27 einmündet. Auf diese Weise findet das Wasser beim Durchströmen des Absorberfingers nur ein verhält nismäßig niedrigen Strömungswiderstand beim Austreten.The end piece 22 initially carries a conical Boh tion 25 , which tapers to a bore 26 into which a lateral bore 27 opens. In this way, the water finds only a relatively low flow resistance when it exits when it flows through the absorber finger.

Außerdem ist mit 30 das obere Ende eines Führungsrohrs im Brennstabbündel eines Brennelements angedeutet. Das Hafnium- Rohr, das das Mittelstück 21 des Absorberfingers bildet, ist damit mit einer dünnen, verschleißarmen Keramik-Schicht be schichtet. Auch Nitride, Carbide oder ähnliche Verbindungen lassen sich als harte Oberflächenbedeckung mit Dicken von etwa 1 µm oder darunter aufbringen und können als Abrieb- Schutz und/oder Korrosionsschutz vorgesehen sein. In addition, 30 indicates the upper end of a guide tube in the fuel assembly of a fuel assembly. The hafnium tube, which forms the middle piece 21 of the absorber finger, is thus coated with a thin, low-wear ceramic layer. Nitrides, carbides or similar compounds can also be applied as a hard surface covering with thicknesses of approximately 1 μm or less and can be provided as wear protection and / or corrosion protection.

Gemäß Fig. 5 ist in die entsprechende Verschraubung 40 zwi schen dem Abschlußstück 41 und dem Arm 42 der Halterung eine Feder (z. B. eine Tellerfeder 43) eingespannt, so daß der Ab sorberfinger elastisch an der Halterung aufgehängt ist. Das Abschlußstück 41 ist dabei aus rostfreiem Stahl gefertigt und besitzt ebenfalls eine Bohrung 44 zum Austritt des Wassers aus dem Inneren des Absorberfingers, dessen Mantel zwischen dem Abschlußstück und der entsprechenden Stahlspitze am an dere Ende lediglich von einem Hafnium-Hohlrohr 45 gebildet ist. Natürlich können auch in diesem Fall die Verschraubungen 46 zwischen dem Hafnium-Rohr 45 und dem Verschlußstück 41 bzw. der (nicht dargestellten) Spitze gegen ein unbeabsich tigtes Lösen gesichert sein.According to Fig. 5 is in the corresponding screw 40 Zvi rule the end piece 41 and the arm 42 of the holder a spring (z. B. a plate spring 43) is clamped so that the Ab is sorberfinger suspended elastically to the bracket. The end piece 41 is made of stainless steel and also has a bore 44 for the exit of water from the inside of the absorber finger, the jacket between the end piece and the corresponding steel tip at the other end is formed only by a hafnium hollow tube 45 . Of course, in this case, the screw connections 46 between the hafnium tube 45 and the closure piece 41 or the tip (not shown) can be secured against unintentional loosening.

In Fig. 6 ist ein Hohlrohr 50 gezeigt, das den Mantel des Absorberfingers darstellt und angeformte, flache Rippen 51 trägt. Dadurch wird ein reibungsarmes Gleiten der Absorber finger im Führungsrohr erreicht und der Absorberfinger etwa im Abstand von 1 mm vom Führungsrohr zentriert.In FIG. 6, a hollow tube 50 is shown illustrating the shell of the absorber finger and integrally formed, flat ribs 51 supports. This results in low-friction sliding of the absorber fingers in the guide tube and the absorber finger is centered approximately at a distance of 1 mm from the guide tube.

Eine rasche Bewegung des Absorberfingers darf nicht durch ei nen zu großen Strömungswiderstand für das im Führungsrohr da bei verdrängte Wasser behindert werden; andererseits sollte die Oberfläche des Absorberfingers möglichst groß sein, um eine ausreichende Absorption hervorzurufen. Ein durch die Öffnungen an beiden Enden des Hafnium-Hohlrohrs gebildeter Bypass für das Wasser erlaubt es jedoch, den Spalt zwischen dem Führungsrohr und dem Mantel des Absorberfingers (also dem Hafnium-Rohr) kleiner als 2 mm, insbesondere kleiner als 1,5 mm zu machen.A rapid movement of the absorber finger must not be caused by egg flow resistance too great for that in the guide tube be hindered in displaced water; on the other hand, should the surface of the absorber finger should be as large as possible to cause sufficient absorption. One by the Openings formed at both ends of the hafnium hollow tube Bypass for the water, however, allows the gap between the guide tube and the jacket of the absorber finger (i.e. the Hafnium tube) smaller than 2 mm, in particular smaller than 1.5 mm close.

Claims

1. Control for a pressurized water nuclear reactor with several ren on a holder ( 3 ), in guide tubes ( 6 ) retractable absorber fingers ( 5 ) with absorbent material and a jacket, characterized in that practically all absorbent material of an absorber finger the jacket ( 12 ) with a wall thickness of up to 3 mm and contains at least predominantly hafnium.

2. Control element according to claim 1, characterized in that the jacket of a hollow tube ( 12 ), in particular egg nem cylindrical hollow tube ( 12 ), is formed from the hafnium-containing material.

3. Control element according to one of claims 1 or 2, characterized in that the jacket is composed of miteinan the screwed parts ( 10 , 11 , 12 ).

4. Control element according to one of claims 1 to 3 characterized by through openings ( 13 ) for water at both ends of each absorber finger.

5. Control element according to one of claims 1 to 4, characterized by a steel tip ( 10 ) at the lower end, in particular a steel tip with a coaxial throttle opening ( 13 ).

6. Control element according to one of claims 1 to 5, characterized in that at the upper end of an absorber finger a closure piece ( 11 ) with a bore ( 13 ) for passage of the water is attached.

7. Control element according to claim 6, characterized by a constriction in the bore, in particular a conical taper ( 25 ), for water emerging from the cavity.

8. Control element according to one of claims 1 to 7, characterized in that each absorber finger via a Ver screw ( 40 ) on the bracket ( 1 ) is attached.

9. Control element according to claim 8, characterized in that in the screw ( 40 ) a spring ( 43 ) is clamped.

10. Control element according to one of claims 6 to 9, characterized characterized in that the end piece and / or the Ver are made of steel.

11. Control element according to one of claims 1 to 10 characterized in that the hafnium coated the coat is.

12. Control element according to claim 11, characterized in that the jacket carries a thin ceramic outer layer ( 31 ).

13. Control element according to claim 12, characterized records that the outer layer of wear-resistant material consists.

14. Control element according to one of claims 1 to 13, characterized in that the jacket ( 50 ) carries sliding ribs ( 51 ).