DE19834041A1

DE19834041A1 - Nuclear fuel rod has ridges formed on a hollow cylinder forming the rod

Info

Publication number: DE19834041A1
Application number: DE19834041A
Authority: DE
Inventors: Josef Steven
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 2000-02-10

Abstract

The surface of the hollow cylinder forming the rod (12) is ridged. Ridges (49) run around it, mutually parallel, and angled or at right angles with respect to the longitudinal axis. Under operational conditions, the rod exhibits less flow resistance than an otherwise identical, smooth rod.

Description

Die Erfindung betrifft einen Brennstab und ein Brennelement für einen Kernreaktor, insbesondere einen leichtwassergekühl ten Kernreaktor.The invention relates to a fuel rod and a fuel assembly for a nuclear reactor, especially light water cooling nuclear reactor.

Bevorzugt ist die Erfindung für Siedewasser-Reaktoren und Druckwasser-Reaktoren bestimmt.The invention is preferred for boiling water reactors and Pressurized water reactors determined.

Die Brennelemente von Siedewasser-Reaktoren enthalten ein Bündel von Brennstäben, die in der Regel in Längsreihen und dazu senkrechten Querreihen angeordnet sind und ein quadrati sches Muster ergeben, wobei in modernen Brennelementen einige Brennstab-Positionen von Wasserrohren besetzt sind. Es ist auch möglich, durch kreuzförmige Kanalstrukturen das quadra tische Muster in vier Teilmuster zu unterteilen. Die Brenn stäbe sind durch die Maschen gitterförmiger Abstandhalter ge führt und zwischen einer Bodenplatte und einer Deckplatte an geordnet, die Teil des Brennelement-Fußes bzw. Brennelement- Kopfes sind. Die perforierten Bodenplatten und Deckplatten schließen einen das Bündel umgebenden, in der Regel quadrati schen Kasten ab, der einen Strömungskanal für das von unten nach oben entlang der Brennstäbe fließende Kühlmittel dar stellt. Die Brennstäbe selbst umfassen ein Hüllrohr, das oben und unten jeweils mit einem Endstopfen gasdicht verschlossen ist, wobei im Hüllrohr in der Regel gesinterte Brennstoff-Ta bletten (sogenannte "Pellets") aufeinander geschichtet sind. Im frischen Zustand haben die Pellets einen geringeren Durch messer als die Hüllrohre, so daß zwischen der Pellet-Säule und dem Hüllrohr ein Spalt entsteht. Die Hüllrohre bestehen aus einer Zirkoniumlegierung.The fuel elements of boiling water reactors contain one Bundles of fuel rods, usually in longitudinal rows and perpendicular rows are arranged and a quadrati pattern, with some in modern fuel assemblies Fuel rod positions are occupied by water pipes. It is also possible, through cruciform channel structures, the quadra to divide table patterns into four partial patterns. The focal rods are ge through the mesh of grid-shaped spacers leads and between a base plate and a cover plate ordered, the part of the fuel assembly foot or fuel assembly Head. The perforated base plates and cover plates close one, usually quadrati, surrounding the bundle box, which is a flow channel for the bottom coolant flowing upward along the fuel rods poses. The fuel rods themselves include a cladding tube, the top and sealed gas-tight at the bottom with an end plug is, in the cladding tube usually sintered fuel Ta Bletten (so-called "pellets") are stacked on top of each other. When fresh, the pellets have less through knife than the cladding tubes, so that between the pellet column and a gap is created in the cladding tube. The cladding tubes exist made of a zirconium alloy.

Druckwasser-Reaktoren haben ebenfalls ein in Abstandhaltern gehaltenes Bündel aus Brennstäben, die zwischen einer Boden platte eines Brennelement-Fußes und einer Deckplatte eines Brennelement-Kopfes gehalten sind. Hierbei sind einige Stab positionen von Führungsrohren besetzt, in denen Absorberstäbe geführt werden können, um die Leistung des Reaktors zu re geln. Die Führungsrohre dienen gleichzeitig auch als Tragele mente für den Kopf und den Fuß, wobei aber die Brennelemente zur Seite hin offen sind, also keinen Kasten aufweisen. Die Brennstäbe werden ebenfalls in der Regel aus Pellet-Säulen und Hüllrohren gebildet, während jedoch die Siedewasser- Brennelemente 6×6 bis 11×11 Brennstab-Positionen aufweisen, enthalten die Druckwasser-Brennelemente 14×14 bis 19×19 sol che Positionen.Pressurized water reactors also have spacers held bundle of fuel rods between a floor plate of a fuel assembly foot and a cover plate of one Fuel head are held. Here are some staff positions occupied by guide tubes in which absorber rods can be performed to re the performance of the reactor apply. The guide tubes also serve as trays elements for the head and foot, but with the fuel elements are open to the side, i.e. do not have a box. The Fuel rods are also usually made from pellet columns and cladding tubes are formed, but the boiling water Have fuel assemblies 6 × 6 to 11 × 11 fuel rod positions, contain the pressurized water fuel elements 14 × 14 to 19 × 19 sol positions.

Bei leichtwassergekühlten Reaktoren russischer Bauart sind hexagonale Muster anstatt der quadratischen Muster üblich, wobei auch Druckwasser-Brennelemente einen Kasten aufweisen und ohne Führungsrohre für Absorberstäbe ausgebildet sind. Dabei kann es sowohl in der russischen als auch in der west lichen Technik sinnvoll sein (insbesondere wenn der Brenn stoff Plutonium enthält), einige Positionen mit Wasser ge füllten Rohren zu besetzen.Russian-style light-water-cooled reactors hexagonal patterns instead of the square patterns common, wherein pressurized water fuel assemblies also have a box and are designed without guide tubes for absorber rods. It can be used both in the Russian and in the west technology make sense (especially if the Brenn contains plutonium), some positions with water filled pipes to occupy.

Für die Sicherheit des Reaktors ist entscheidend, daß die Brennstäbe ausreichend gekühlt werden. Die Kühlkapazität des Kühlmittel-Systems und die Leistung der Brennelemente muß also aufeinander abgestimmt sein.It is crucial for the safety of the reactor that the Fuel rods are cooled sufficiently. The cooling capacity of the Coolant system and the performance of the fuel assemblies must so be coordinated.

Dies gilt auch für andere Reaktortypen, wie sie insbesondere in den ersten Jahren der Kerntechnik vorgeschlagen und in einzelnen Kraftwerken auch eingesetzt sind.This also applies to other types of reactors, such as in particular proposed in the early years of nuclear technology and in individual power plants are also used.

So ist z. B. in der deutschen Auslegeschrift 10 62 352 ein Brennelement beschrieben, bei dem der Kernbrennstoff in einem rohrförmigen Behälter eingeschlossen ist, dessen Außenseite eine Vielzahl parallel zueinander verlaufender, großflächiger Kühlrippen trägt, die schraubenförmig mit einer Steigung über 45° um den Brennstab herum laufen. Dadurch entsteht also eine Oberfläche mit Rillen, deren Tiefe größer ist als ihr Ab stand. Dieser gerippte Behälter ist in Bohrungen eines besten Moderatormaterials eingesetzt, wobei das Kühlmittel gezwungen wird, auf einem schraubenförmigen Weg durch die Bohrungen zu fließen.So z. B. in German interpretation 10 62 352 Fuel element described, in which the nuclear fuel in one tubular container is included, the outside a large number of large areas running parallel to each other Cooling fins that are helical with a slope above Run 45 ° around the fuel rod. So this creates one Surface with grooves, the depth of which is greater than their ab was standing. This ribbed container is one of the best in bores Moderator material used, the coolant being forced will, on a helical path through the holes flow.

In der DE 19 52 391 A1 ist ein Brennstab für einen gasgekühl ten Reaktor beschrieben, der ein Hüllrohr aus Stahl besitzt, auf dem eine schraubenförmige Rippe aufsitzt, deren Steigung groß ist im Verhältnis zu ihrer Dicke. Solche gasgekühlten Brennstäbe sitzen jeweils in eigenen Rohren, die vom Gas durchströmt werden und eine wesentlich höhere Betriebstempe ratur als andere Brennstäbe (z. B. 800°C) aufweisen.DE 19 52 391 A1 describes a fuel rod for gas cooling described reactor which has a steel cladding tube, on which sits a helical rib, the slope of which is large in relation to their thickness. Such gas-cooled Fuel rods each sit in their own tubes, which are from the gas are flowed through and a much higher operating temperature temperature than other fuel rods (e.g. 800 ° C).

In der DE 15 39 003 A1 wird vorgeschlagen, die Kühlung von Brennstäben durch turbulenzfördernde Erhebungen zu verbes sern, mit denen ein guter Wärmeübergang erzeugt werden soll. Dabei wird vorgeschlagen, in die bereits mit pulverförmigem Brennstoff gefüllten Rohre ein Muster aus makroskopischen, spiralförmig verlaufenden Rillen einzuprägen.DE 15 39 003 A1 proposes the cooling of Fuel rods due to turbulence-enhancing surveys with which a good heat transfer is to be generated. It is proposed in the already powdered Fuel filled pipes a pattern of macroscopic, embossing spiral grooves.

Die DE 15 01 510 A1 befaßt sich mit der Erhöhung des kriti schen Wärmestroms einer Wand, die mit einer siedenden Flüs sigkeit in Berührung steht. Eine heiße Wand, die durch Ver dampfung einer benetzenden Flüssigkeit gekühlt wird, darf nicht aus trocknen, da dann die Kühlung drastisch reduziert ist und die Wärme nicht mehr abtransportiert werden kann, die Wand also durch Überhitzung zerstört wird. Dies ist vor allem bei Siedewasser-Reaktoren zu vermeiden. Die Druckschrift schlägt vor, makroskopische Rillen anzubringen, deren Abstand etwa 1 mm beträgt, wobei über die Tiefe nichts angegeben ist. Bei Brennelementen ist vorgesehen, diese Rillen ebenfalls schraubenförmig mit einer Steigung von etwa 45° um den Brenn stab herum laufen zu lassen.DE 15 01 510 A1 deals with the increase in kriti heat flow of a wall with a boiling river liquid is in contact. A hot wall created by Ver vapor of a wetting liquid is allowed to cool do not dry out, because then the cooling is drastically reduced is and the heat can no longer be removed, the Wall is destroyed by overheating. Most of all, this is to avoid in boiling water reactors. The publication suggests making macroscopic grooves, their spacing is about 1 mm, with nothing given about the depth. In the case of fuel assemblies, these grooves are also provided helical with a slope of about 45 ° around the focal point to run around.

Alle diese Vorschläge stammen aus den Jahren zwischen 1955 und 1970. Bei leichtwassergekühlten Reaktoren sind sie nie verwirklicht worden, denn derartige Kühlrippen oder turbu lenzerzeugende Erhebungen bewirken einen erheblichen Strö mungswiderstand, der die Strömungsgeschwindigkeit des Kühl wassers herabsetzt. Bei Siedewasser-Reaktoren ist aber gerade der Strömungswiderstand im oberen Teil des Brennelements, wo die höchsten Temperaturen auftreten und ein erheblicher Teil des Wassers als Dampf vorliegt, besonders kritisch. Der Dampf muß nämlich rasch abgeführt werden, um einen Wärmestau, einen Siedeverzug und ähnliche Erscheinungen, die zu instabilen Strömungsverhältnissen führen können, zu vermeiden. Deshalb muß der Strömungswiderstand im oberen Teil des Brennelements jedenfalls deutlich niedriger sein als im unteren Teil, wäh rend die Strömungsgeschwindigkeit wegen der Volumenzunahme des Wassers beim Verdampfen gerade im oberen Teil erheblich zunimmt.All of these suggestions date from between 1955 and 1970. They are never in light water-cooled reactors has been realized because such cooling fins or turbu Lenz-generating surveys cause a considerable flow resistance, which is the flow rate of the cooling lowers water. With boiling water reactors, however, is straight the flow resistance in the upper part of the fuel assembly, where the highest temperatures occur and a significant proportion water is present as steam, particularly critical. The steam namely must be dissipated quickly to a heat accumulation, a Delay in boiling and similar phenomena that lead to unstable Avoid flow conditions to avoid. Therefore the flow resistance in the upper part of the fuel assembly at least be significantly lower than in the lower part, wuh rend the flow velocity because of the volume increase of the water during evaporation, especially in the upper part increases.

Auch in Druckwasser-Reaktoren spielt der Strömungswiderstand eine bedeutende Rolle, jedoch ist er nicht so kritisch wie in Siedewasser-Reaktoren. Daher ist es seit langem in Druckwas ser-Reaktoren üblich, an die Stege der Abstandhalter Laschen anzuformen, die schräg in die Kühlwasser-Strömung ragen. In den sogenannten "Strömungskanälen" (d. h. den Zwischenräumen zwischen jeweils einander benachbarten Brennstäben) fließt das Kühlwasser in der Mitte des Kanals mit einer höheren Ge schwindigkeit und einer niedrigeren Temperatur als an den heißen Oberflächen der Brennstäbe; die in die Strömung gebo genen Laschen prägen dem in vertikaler Richtung strömenden Kühlwasser eine horizontale Geschwindigkeitskomponente auf, die zu einer Vermischung des kälteren Wassers aus dem Kanal zentrum mit dem heißeren Wasser an den Brennstäben führt. Die Kühlkapazität des Kühlwassers wird dadurch erheblich besser genutzt, so daß eine Verschlechterung der Strömungsverhält nisse durch den Strömungswiderstand dieser Laschen überkom pensiert wird.Flow resistance also plays in pressurized water reactors an important role, but it is not as critical as in Boiling water reactors. So it's been in print for a long time water reactors usual, on the webs of the spacer tabs to form, which protrude obliquely into the cooling water flow. In the so-called "flow channels" (i.e. the gaps between adjacent fuel rods) flows the cooling water in the middle of the channel with a higher Ge speed and a lower temperature than at the hot surfaces of the fuel rods; the born in the current Genes tabs shape the flowing in the vertical direction Cooling water a horizontal speed component on leading to a mixture of the colder water from the canal center with the hotter water on the fuel rods. The This significantly improves the cooling capacity of the cooling water used, so that a deterioration in the flow ratio nisse by the flow resistance of these tabs is pensated.

In der DE 26 02 124 C wird vorgeschlagen, auch das Wasser, das entlang der Führungsrohre in Druckwasser-Brennelementen fließt, und dabei fast nicht aufgeheizt wird, zur Kühlung auszunutzen, indem makroskopische Verdrängungskörper (z. B. Laschen, die in den benachbarten Strömungskanälen einen gro ßen Teil des Strömungsquerschnittes abdecken) an den Füh rungsrohren angebracht werden.DE 26 02 124 C proposes the water, that along the guide tubes in pressurized water fuel assemblies flows, and is almost not heated, for cooling to be exploited by using macroscopic displacement bodies (e.g. Tabs that a large in the adjacent flow channels cover the large part of the flow cross-section) at the guide pipes are attached.

Eine ähnliche Maßnahme hätte bei einem Siedewasser-Brennstab aber eine entgegengesetzte Wirkung: Das den Brennstäben ent langfließende flüssige Wasser würde von der Brennstab-Ober fläche weggeleitet werden, die dann verstärkt vom dampfförmi gen Wasser angeströmt würde und noch leichter austrocknen könnte. Ein ähnlicher Effekt würde auch auftreten, wenn der Siedewasser-Brennstab mit den erwähnten makroskopischen Ril len oder großflächigen Rippen versehen wäre, die schrauben förmig um den Brennstab laufen. Dann würde nämlich das Flüs sigkeits/Dampf-Gemisch in eine Drallströmung um den Brennstab herum versetzt, bei der die schwereren Flüssigkeitsanteile vom Brennstab weggeschleudert werden.A similar measure would have been applied to a boiling water fuel rod but an opposite effect: that of the fuel rods Long-running liquid water would come from the fuel rod upper area are diverted away, which are then intensified by the vapor would flow against water and dry out even more easily could. A similar effect would also occur if the Boiling water fuel rod with the macroscopic Ril mentioned len or large-area ribs would be screwed run around the fuel rod. Then the river would flow liquid / steam mixture in a swirl flow around the fuel rod offset around where the heavier liquid parts to be flung away from the fuel rod.

Dagegen hat es sich als wirkungsvoll erwiesen, auch bei Sie dewasser-Brennelementen an die Stege der gitterförmigen Ab standhalter Laschen anzuformen, die schräg in die Kühlwasser strömung ragen. Diese Laschen dienen dabei nicht als Misch elemente (wie beim Druckwasser-Brennelement), sondern sollen gerade eine Entmischung von flüssigem Wasser und Wasserdampf bewirken. Sie sind so orientiert, daß sie eine Drallströmung um die Mittelachse der Strömungskanäle erzeugen, also das in der Mitte der Strömungskanäle vertikal fließende Kühlmittel in eine nach außen zu den Brennstäben geschleuderte Flüssig keitskomponente und einen im Zentrum der Kanäle rasch abflie ßende Dampfanteil zu trennen. Dadurch entsteht ein hoher zu sätzlicher Kühleffekt, der bei weitem den Nachteil aufwiegt, daß auch diese Drallströmung letztlich eine Turbulenz ist, die einen Druckverlust hervorruft.On the other hand, it has proven to be effective, also for you dewater fuel elements on the webs of the lattice-shaped Ab Standform tabs that slant into the cooling water flow tower. These tabs do not serve as a mix elements (as with the pressurized water fuel element), but should just a separation of liquid water and water vapor cause. They are oriented so that they have a swirl flow generate around the central axis of the flow channels, i.e. the in coolant flowing vertically in the middle of the flow channels into a liquid flung outwards towards the fuel rods component and a quick drain in the center of the channels separate the steam component. This creates a high too additional cooling effect that far outweighs the disadvantage that this swirl flow is ultimately turbulence, which causes a pressure loss.

Die geschilderten Laschen an den Abstandhaltern in Druckwas ser-Brennelementen und Siedewasser-Brennelementen haben zu einer deutlichen Verbesserung der Kühlung unter Einhaltung der thermohydraulischen Randbedingungen geführt. Für die Brennstäbe selbst erscheint dann jedoch eine glatte Oberflä che der Brennstäbe ohne Rillen oder Rippen erforderlich, um den durch die Laschen erhöhten Strömungswiderstand nicht durch weitere Turbulenzen zu erhöhen.The tabs described on the spacers in pressure was water fuel elements and boiling water fuel elements have too a significant improvement in cooling while maintaining the thermohydraulic boundary conditions. For the Fuel rods themselves then appear to have a smooth surface che of the fuel rods without grooves or ribs required to the flow resistance increased by the tabs to increase through further turbulence.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brennstab und ein Brennelement zu schaffen, das einen niedrigeren Strö mungswiderstand hervorruft, wobei die Kühlung der Brennstab- Außenfläche nicht wesentlich verschlechtert, sondern eher noch verbessert wird.The invention has for its object a fuel rod and to create a fuel assembly that has a lower current resistance, whereby the cooling of the fuel rod The outer surface does not deteriorate significantly, but rather is still improved.

Die Erfindung geht dabei von dem "Haifisch-Schuppen-Effekt" oder "Haihaut-Effekt" aus. Die Schuppen von Haifischen sind nämlich nicht glatt, sondern besitzen Mikrorippen, die etwa einen Abstand von 0,05 mm bei einer Höhe von etwa 0,02 mm aufweisen. Eine Oberfläche mit solchen Mikrorippen hat in ei nem schnell strömenden Medium einen Strömungswiderstand, der um 5 bis 10% unter dem Widerstand einer glatten Oberfläche liegt. Dieser Effekt ist unterdessen ausführlich untersucht (z. B. J. Fluid Mech. (1997), Band 338, Seiten 59 bis 87). Die dabei gefundenen, weitgehend formelmäßig beschreibbaren Zu sammenhänge gestatten es, für verschiedene Strömungsverhält nisse und Randbedingungen die optimale Mikrostruktur zu er rechnen. Auch die Herstellung dieser Mikrostrukturen ist un terdessen möglich und ihr Einsatz ist z. B. bei Flugzeugen be reits erprobt, wo sie zu einer Treibstoffersparnis von etwa 6% führt. So werden z. B. von der Firma 3M in USA bereits entsprechende, sogenannte "Riblet-Folien" hergestellt und ge liefert, die bis zu 30 zueinander parallele Rippen besitzen, deren Höhe etwa ihrem Abstand entspricht. Auch bei den Firmen Airbus und DASA liegen Erfahrungen und Know-how für die Opti mierung sowie die kommerzielle Erzeugung und Anwendung von Oberflächen mit Mikrorillen vor.The invention is based on the "shark scale effect" or "shark skin effect". The scales of sharks are namely not smooth, but have micro-ribs that are about a distance of 0.05 mm at a height of about 0.02 mm exhibit. A surface with such micro ribs has in egg a fast flowing medium has a flow resistance that by 5 to 10% under the resistance of a smooth surface lies. This effect has meanwhile been examined in detail (e.g. J. Fluid Mech. (1997), volume 338, pages 59 to 87). The found to largely describable formula interrelationships allow for different flow conditions The optimal microstructure count. The production of these microstructures is also un possible and their use is z. B. be on aircraft already tested where it can save about 6% leads. So z. B. from the company 3M in the USA Corresponding, so-called "riblet foils" are produced and ge supplies that have up to 30 parallel ribs, whose height corresponds approximately to their distance. Even with the companies Airbus and DASA have experience and know-how for Opti and the commercial production and application of Surfaces with micro grooves.

Bei einem für den Einsatz in einem Kernreaktor (insbesondere einem leichtwassergekühlten Kernreaktor) bestimmten Brennstab für ein Kernreaktor-Brennelement mit einem Hüllrohr, das auf einem überwiegenden Teil seiner Länge als Hohlzylinder ausge bildet ist, sieht die Erfindung daher eine Vielzahl auf der Oberfläche des Hohlzylinders angeordneter (insbesondere ange formter) Rippen vor, die praktisch parallel zueinander und senkrecht oder schräg zur Längsachse des Brennstabs um den Brennstab herum verlaufen und unter den Bedingungen des Reak tors einen geringeren Strömungswiderstand erzeugen als ein Brennstab mit dem gleichen Hüllrohr jedoch ohne auf dem Zy linder angeordneten Rippen.One for use in a nuclear reactor (in particular a light-water-cooled nuclear reactor) for a nuclear reactor fuel assembly with a cladding tube that is on a major part of its length as a hollow cylinder forms, the invention therefore sees a variety on the Surface of the hollow cylinder arranged (in particular ange molded) ribs that are practically parallel to each other and perpendicular or oblique to the longitudinal axis of the fuel rod around the Fuel rod run around and under the conditions of the reak generate a lower flow resistance than a tors Fuel rod with the same cladding tube but without the Zy looser ribs.

Unter den Einsatzbedingungen im Kernreaktor läßt sich der von den Brennstäben erzeugte Strömungswiderstand um etwa 5% her absetzen. Durch eine geeignete Form der Mikrorippen, wie sie ein Fachmann aufgrund der bereits genannten Erfahrungen und Formeln auffinden kann, entstehen an den Mikrorippen Mikro turbulenzen, die die Reibung an der Brennstab-Außenfläche verringern und gleichzeitig eine Erhöhung des Wärmeübergangs erzeugen. Dadurch werden auch kleine Keime von Dampfbläschen, wie sie als Vorstufe des Siedens an heißen Oberflächen auf treten, von der Oberfläche abgelöst und die Gefahr des soge nannten "Filmsiedens" verringert. Außerdem erhöht sich die vom Kühlmittel angeströmte Oberfläche beträchtlich (z. B. bis zu 40%). Dies ist besonders im oberen Teil eines Siedewas ser-Brennstabs vorteilhaft, wo eine besonders intensive Küh lung und ein besonders niedriger Strömungswiderstand gefor dert wird. Genauso vorteilhaft ist eine Vergrößerung der Oberfläche auch im oberen Teil von Druckwasser-Brennstäben, wo das Kühlwasser bereits erheblich aufgeheizt ist und nur noch eine geringe Kühlwirkung hat; der verringerte Strömungs widerstand kann ausgenutzt werden, um einen erhöhten Strö mungswiderstand zu kompensieren, wie er durch zusätzlich ein gezogene Gitter (sogenannte "Mischgitter") entsteht, die nicht zum Abstützen der Brennstäbe auf ihren Positionen benö tigt werden, sondern nur als Träger für die erwähnten Laschen und Mischeinrichtungen. Under the conditions of use in the nuclear reactor, the of flow resistance generated by the fuel rods by about 5% drop. By a suitable shape of the micro-ribs, as they a specialist based on the experience already mentioned and Formulas can be found on the micro ribs micro turbulence, the friction on the outer surface of the fuel rod reduce and at the same time increase the heat transfer produce. This means that even small bubbles of vapor bubbles as it precedes boiling on hot surfaces kick, detached from the surface and the risk of so-called called "film boiling" decreased. In addition, the surface flowed by the coolant considerably (e.g. to 40%). This is especially in the upper part of a boiling water This fuel rod is advantageous where a particularly intensive cooling tion and a particularly low flow resistance is changed. Increasing the Surface also in the upper part of pressurized water fuel rods, where the cooling water is already heated up considerably and only still has a low cooling effect; the reduced flow resistance can be exploited to increase current compensation resistance, as compensated by an additional one drawn grid (so-called "mixed grid") arises, the not needed to support the fuel rods in their positions be taken, but only as a carrier for the tabs mentioned and mixing devices.

Vorteilhaft ist das Hüllrohr aus einer Zirkoniumlegierung (z. B. Zirkaloy-2 oder Zirkaloy-4) gefertigt. Dieses Hüllrohr entspricht am Besten den Anforderungen vieler Reaktoren.The cladding tube made of a zirconium alloy is advantageous (e.g. Zirkaloy-2 or Zirkaloy-4). This cladding tube best meets the requirements of many reactors.

Bevorzugt wird das Hüllrohr mit den Mikrorippen bei einem Brennstab eingesetzt, der als Brennstoff eine Säule aus gesinterten Pellets (auf der Basis von Uranoxid und/oder Plu toniumoxid) enthält, und zwar besonders dann, wenn im fri schen Zustand zwischen der Pellet-Säule und dem Hüllrohr ein Spalt vorhanden ist. Unter den Betriebsbedingungen des Reak tors (z. B. des Druckwasser-Reaktors und insbesondere des Sie dewasser-Reaktors) schrumpft das Hüllrohr im Laufe der Zeit, während die Pellets ein Volumenwachstum erleiden und häufig infolge der thermischen Belastung zerspringen. Es kommt dann also zu einer innigen Berührung zwischen heißem Brennstoff und dem Hüllrohr, das besonders gut gekühlt werden muß.The cladding tube with the micro fins is preferred for one Fuel rod used, which is a column of fuel sintered pellets (based on uranium oxide and / or plu tonium oxide), especially when fri between the pellet column and the cladding tube Gap is present. Under the operating conditions of the Reak tors (e.g. the pressurized water reactor and especially the water reactor) the cladding tube shrinks over time, while the pellets are experiencing volume growth and often shatter due to thermal stress. Then it comes that is, an intimate contact between hot fuel and the cladding tube, which has to be cooled particularly well.

Bevorzugt trägt der Brennstab zumindest in einem axialen Be reich nur Rippen, die gleichen Abstand voneinander haben. Der Strömungswiderstand läßt sich dann besonders an die Strö mungsverhältnisse in diesem Bereich anpassen.The fuel rod preferably bears at least in one axial direction rich only ribs that are equally spaced. The Flow resistance can then be particularly to the Strö Adjust conditions in this area.

Vorzugsweise sind die Rippen als geschlossene Ringe ausgebil det, d. h. eine von einem Ausgangspunkt auf der Oberfläche des Brennstabs ausgehende Rippe endet nach einem Umlauf um 360° um die Achse des Brennstabs wieder auf dem gleichen Ausgangs punkt.The ribs are preferably designed as closed rings det, d. H. one from a starting point on the surface of the Fuel rod outgoing rib ends after a revolution by 360 ° around the axis of the fuel rod again on the same exit Point.

Ferner wird bevorzugt, daß die Rippen um weniger als 45° aus einer zur Brennstab-Achse senkrechten Ebene ausgelenkt sind. Die Rippen haben also nur eine verhältnismäßig schwache Stei gung und können daher an der Außenfläche des Stabes auch praktisch keinen Drall um die Achse des Stabes erzeugen. Vor zugsweise sind die Rippen senkrecht zur Längsachse angeord net. Ein Drall um die Stabachse würde nämlich schwereres (kühleres) Wasser von der Staboberfläche wegleiten (im Fall des Druckwasser-Reaktors) bzw. das an der Oberfläche benö tigte flüssige Wasser von der Staboberfläche abschleudern (im Fall des Siedewasser-Reaktors).It is also preferred that the ribs be less than 45 ° a plane perpendicular to the axis of the fuel rod are deflected. The ribs therefore have only a relatively weak ridge supply and can therefore also on the outer surface of the rod generate practically no twist around the axis of the rod. Before preferably the ribs are arranged perpendicular to the longitudinal axis net. A twist around the rod axis would be heavier Guide (cooler) water away from the surface of the rod (in the case of the pressurized water reactor) or the surface Spin off liquid water from the surface of the rod (in Case of the boiling water reactor).

Entscheidend ist, daß die Mikrorippen hinreichend eng neben einander und ausreichend flach sind. So können z. B. mehr als drei Rippen pro Millimeter vorgesehen sein. Die Höhe der Rip pen kann vorteilhaft kleiner sein als ihr gegenseitiger Ab stand. Zu große Rippen bzw. zu große Abstände könnten an der Oberfläche makroskopische Turbulenzen um Turbulenzzentren hervorrufen, die senkrecht zum Stab ausgerichtet wären und somit Zentrifugalkräfte ausüben würden, die das an der Stab oberfläche vertikal strömende flüssige Wasser von der Ober fläche eines Siedewasser-Brennstabs abschleudern könnten.It is crucial that the micro ribs are sufficiently close together each other and are sufficiently flat. So z. B. more than three ribs per millimeter can be provided. The amount of rip pen can advantageously be smaller than their mutual ab was standing. Too large ribs or too large gaps could be on the Surface macroscopic turbulence around turbulence centers cause that would be aligned perpendicular to the rod and thus would exert centrifugal forces on the rod Surface of vertically flowing liquid water from the surface could throw off the surface of a boiling water fuel rod.

Vom Standpunkt der Hydraulik und Thermodynamik aus ist es vorteilhaft, wenn zumindest alle Brennstäbe eines Brennele ments - zur Verringerung des Strömungswiderstandes auch Füh rungsrohre oder Wasserrohre sowie die Stege der Abstandhalter und die Kasteninnenwände - solche quer zur Strömung stehenden Mikrorippen tragen. Um den Aufwand für gerippte Hüllrohre zu vermeiden, kann es aber auch bereits ausreichend sein, daß nur solche Rohre, die mit besonders hoher Geschwindigkeit an geströmt werden sollen oder die in strömungsmäßig besonders benachteiligten oder mit besonders hohem Strömungswiderstand versehenen Bereichen sitzen, diese Mikrorippen tragen.From the standpoint of hydraulics and thermodynamics, it is advantageous if at least all fuel rods of a fuel ment - also to reduce the flow resistance pipes or water pipes and the webs of the spacers and the inside walls of the box - those standing across the current Wear micro ribs. To the expense of finned cladding tubes too avoid, it may already be sufficient that only those pipes that run at particularly high speed to be streamed or those in terms of flow particularly disadvantaged or with particularly high flow resistance areas, wear these micro-ribs.

Dies führt demnach zu einem erfindungsgemäßen Brennelement mit einem Bündel mit Brennstoff gefüllter Brennstäbe für ei nen Kernreaktor, insbesondere einen leichtwassergekühlten Kernreaktor, wobei die Außenfläche mindestens eines Brenn stabs eine Vielzahl praktisch parallel zueinander verlaufen der und senkrecht oder schräg zur Längsachse des Brennstabs um den Brennstab herum verlaufender Rippen aufweist.This accordingly leads to a fuel assembly according to the invention with a bundle of fuel-filled fuel rods for egg NEN reactor, especially a light water-cooled Nuclear reactor, the outer surface of at least one burning bars run practically parallel to each other the and perpendicular or oblique to the longitudinal axis of the fuel rod has ribs extending around the fuel rod.

In der Regel sind die Brennstäbe dieses erfindungsgemäßen Brennelements durch die Maschen eines Abstandhalters geführt. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Außenfläche des ge rippten Brennstabs im Bereich der Abstandhalter abgeschliffen oder auf andere Weise geglättet ist. Dadurch kann die An griffsfläche für die Halteelemente, mit denen der Brennstab an den Stegen des Abstandhalters abgestützt ist, reibungsarm gestaltet werden, um die Gefahr zu vermeiden, daß diese Hal teelemente durch verstärkte Reibung das Hüllrohr zerstören können.As a rule, the fuel rods of this invention Fuel element passed through the mesh of a spacer. It can be advantageous if the outer surface of the ge ripped fuel rod in the area of the spacers or smoothed in some other way. This allows the An Grip surface for the holding elements with which the fuel rod is supported on the webs of the spacer, low friction be designed to avoid the risk that this Hal Destroy the cladding tube due to increased friction can.

Ferner kann das Brennelement seitlich von einem Kasten umge ben sein, der vorzugsweise ebenfalls an seiner Innenfläche Mikrorippen trägt. Dadurch wird der Strömungswiderstand in der Nähe des Kastens, wo ohnehin die Umströmung und Kühlung der Brennstäbe schwierig ist, verringert.Furthermore, the fuel assembly can be reversed from the side of a box ben, which is preferably also on its inner surface Carries micro ribs. This causes the flow resistance in close to the box, where the flow and cooling anyway the fuel rods is difficult.

Anhand von sechs Figuren und mehrerer Ausführungsbeispiele werden vorteilhafte Varianten der Erfindung näher erläutert.Using six figures and several examples advantageous variants of the invention are explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Randbereich eines Siedewasser-Brennelements, Fig. 1 shows a longitudinal section through the edge region of a boiling water fuel element,

Fig. 2-4 Ausführungsformen der Mikrorippen, Fig. 2-4 embodiments of the micro-ribs,

Fig. 5 Makrorippen, die sich ungünstig auswirken, Fig. 5 Macro ribs affect adversely,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch den Randbereich eines Druckwasser-Brennelements. Fig. 6 shows a longitudinal section through the edge region of a pressurized water fuel element.

In Fig. 1 ist zunächst ein Längsschnitt durch die Wand 2 ei nes Kastens zu erkennen, der mit seinem unteren Rand auf ei nem Brennelement-Fuß 4 aufsteht. Dieser Fuß ist von einem trichterförmigen Übergangsstück 5 gebildet, auf dem eine per forierte Bodenplatte 6 aufliegt. Durch die entsprechenden Öffnungen 7 dieser Bodenplatte strömt flüssiges Kühlwasser ein, das am oberen Ende des Kastens 2 durch entsprechende Öffnungen 8 einer perforierten Deckplatte 9 des Kopfes 10 als Flüssigkeits/Dampf-Gemisch austritt. Von dem Bündel der Brennstäbe, die in einem regelmäßigen Muster in Form eines Gitters mit quadratischen Maschen angeordnet sind, sind nur zwei nebeneinander stehende Brennstäbe 12 und 13 angedeutet. Der nur zur Hälfte gezeigte Brennstab 12 ist aufgeschnitten, um die darin eingeschlossene Säule aus aufeinander geschich teten, gesinterten Pellets 15 sichtbar zu machen. Zwischen diesen Pellets 15 und der Wand eines Brennstab-Hüllrohrs 17 ist ein Spalt 19 erkennbar. Die Säule der Pellets 15 ruht auf einer Abschlußscheibe 21, die über eine Stützhülse 23 auf der unteren Endkappe 25 des Hüllrohrs 17 abgestützt ist. Eine entsprechende obere Abschlußscheibe 27 wird von einer Spiral feder 31, die an einer entsprechenden oberen Endkappe 29 des Hüllrohres 17 angreift, nach unten gedrückt. Das Hüllrohr 17 ist über die Endkappen gasdicht verschweißt und enthält He lium mit höherem Druck, um die Wärmeleitfähigkeit zwischen den Pellets 15 und der Hüllrohrwand zu verbessern.In Fig. 1, a longitudinal section through the wall 2 egg nes box can be seen, which stands up with its lower edge on a fuel element base 4 . This foot is formed by a funnel-shaped transition piece 5 on which a perforated base plate 6 rests. Liquid cooling water flows in through the corresponding openings 7 of this base plate and exits at the upper end of the box 2 through corresponding openings 8 in a perforated cover plate 9 of the head 10 as a liquid / vapor mixture. Of the bundle of fuel rods, which are arranged in a regular pattern in the form of a grid with square meshes, only two fuel rods 12 and 13 standing side by side are indicated. The fuel rod 12 shown only in half is cut open in order to make the column enclosed therein of layered, sintered pellets 15 visible. A gap 19 can be seen between these pellets 15 and the wall of a fuel rod cladding tube 17 . The column of pellets 15 rests on an end plate 21 , which is supported by a support sleeve 23 on the lower end cap 25 of the cladding tube 17 . A corresponding upper end plate 27 is pressed down by a spiral spring 31 which engages a corresponding upper end cap 29 of the cladding tube 17 . The cladding tube 17 is welded gas-tight over the end caps and contains He lium with higher pressure in order to improve the thermal conductivity between the pellets 15 and the cladding tube wall.

Beim entsprechenden Brennstab 13, der in einer Außenansicht zu sehen ist, ist erkennbar, daß die Brennstäbe in Maschen von Abstandhaltern 35, 37 sitzen, die aus Längsstegen 39 und Querstegen 40 gebildet und zum Kasten hin von einem Außensteg 41 umgeben sind. Diese Abstandhalter 35, 37 enthalten Stütz elemente, die am Brennstab angreifen und hier z. B. aus Federn 43 und gegenüberliegende Noppen 45 bestehen. Diese Abstand halter 35, 37 sind an (nicht gezeigten) Tragstäben oder an mindestens einem Wasserrohr gehalten, wobei die Tragstäbe bzw. das Wasserrohr mit ihren Enden mit dem Brennelement-Fuß und dem Brennelement-Kopf tragend verbunden sind.In the corresponding fuel rod 13 , which can be seen in an external view, it can be seen that the fuel rods sit in meshes of spacers 35 , 37 which are formed from longitudinal webs 39 and transverse webs 40 and are surrounded by an outer web 41 towards the box. These spacers 35 , 37 contain support elements that attack the fuel rod and here z. B. consist of springs 43 and opposite knobs 45 . These spacers 35 , 37 are held on support rods (not shown) or on at least one water pipe, the ends of the support rods or water pipe being connected to the fuel element foot and the fuel element head in a load-bearing manner.

Diese Einzelheiten entsprechen einem üblichen Aufbau eines Siedewasser-Brennelements. Mindestens ein Abschnitt 47 der Außenfläche des Hüllrohrs 17 trägt Mikrorippen. Dieser ge rippte Abschnitt befindet sich innerhalb des Bereiches, durch den sich auch die Pellet-Säule erstreckt. Der Bereich 47 des Hüllrohrs 17 trägt hierbei Rippen 49, die den Brennstab 13 ringförmig umgeben und senkrecht zur Brennstab-Längsachse ausgerichtet sind. In Fig. 1 ist auch ein weiterer Bereich 50 mit Mikrorippen 51 dargestellt. Diese Mikrorippen 51 umge ben ebenfalls den Brennstab 13 ringförmig, jedoch sind sie etwas gegen die zur Brennstab-Längsachse senkrechte Ebene ge neigt.These details correspond to a conventional structure of a boiling water fuel element. At least a section 47 of the outer surface of the cladding tube 17 carries micro-ribs. This ge ribbed section is within the area through which the pellet column extends. The area 47 of the cladding tube 17 here carries ribs 49 which surround the fuel rod 13 in a ring shape and are aligned perpendicular to the longitudinal axis of the fuel rod. A further region 50 with micro-ribs 51 is also shown in FIG. 1. These micro ribs 51 also ben ben the fuel rod 13 annular, but they are somewhat inclined to the plane perpendicular to the longitudinal axis of the fuel rod.

Vorteilhaft ist der Neigungswinkel der Rippen kleiner als 45°, wie auch die stärker geneigten Rippen 53 des Bereiches 55 zeigen. Dabei sind die Rippen 53 hier nicht ringförmig, sondern schraubenförmig um den Brennstab umlaufend ausgebil det.The angle of inclination of the ribs is advantageously less than 45 °, as is also shown by the more inclined ribs 53 of the region 55 . The ribs 53 are not ring-shaped here, but helically circumferentially around the fuel rod.

Die verschiedene Ausrichtung und Form der Rippen ist in Fig. 1 exemplarisch gezeigt, um die verschiedenen Möglichkeiten solcher Rippen anzudeuten; es sind aber auch andere Kombina tionen verschiedener Rippenformen möglich. Unterschiedliche Rippenformen verteuern jedoch die Herstellung erheblich, so daß es zweckmäßig sein kann, für einen Brennstab eine ein heitliche Rippung vorzusehen.The different orientation and shape of the ribs is shown by way of example in FIG. 1 to indicate the different possibilities of such ribs; however, other combinations of different rib shapes are also possible. Different rib shapes, however, make production considerably more expensive, so that it may be expedient to provide a uniform ribbing for a fuel rod.

In Fig. 1 ist ferner angedeutet, daß manche Bereiche des Brennstabs 13 ungerippt sein können. Dabei ist zunächst auf die Bereiche 59 und 61 zu verweisen, die ganz oder zumindest weitgehend oberhalb bzw. unterhalb der Pellet-Säule bzw. des aktiven Bereichs des Brennelements liegen. Außerdem weisen die Brennstäbe 12, 13 nach Fig. 1 auch ungerippte Bereiche auf der Höhe der Abstandhalter 35, 37 auf. Damit wird berück sichtigt, daß häufig die Reibung zwischen den Stützelementen 43 und 45 der Abstandhalter 35, 37 größer wäre, wenn die Brennstäbe 12, 13 durch Mikrorippen aufgerauht wären. Eine vergrößerte Reibung kann zu Beschädigungen der Hüllrohre füh ren (sogenanntes "Fretting").In Fig. 1 it is also indicated that some areas of the fuel rod 13 may be non-ribbed. In this context, reference should first be made to regions 59 and 61 which lie entirely or at least largely above or below the pellet column or the active region of the fuel assembly. In addition, the fuel rods 12 , 13 according to FIG. 1 also have non-ribbed areas at the height of the spacers 35 , 37 . This takes into account that often the friction between the support elements 43 and 45 of the spacers 35 , 37 would be greater if the fuel rods 12 , 13 were roughened by micro-ribs. Increased friction can damage the cladding tubes (so-called "fretting").

In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch ein Teil einer Hüllrohr wand gezeigt. Während die Innenfläche 60 glatt ist, ist auf der Außenfläche eine sägezahnartige Folge von Mikrorippen 61 erkennbar. Das in Richtung des Pfeiles 62 fließende Kühlmit tel erzeugt dabei in den Tälern des Sägezahns Mikroturbulen zen 63, die auf die durch den Pfeil 62 angedeutete, laminare Strömung wie eine Folge miniaturisierter Walzlager wirkt und somit die Reibung zwischen der laminaren Strömung und der Wand verringert.In Fig. 2 a cross section through part of a cladding tube wall is shown. While the inner surface 60 is smooth, a sawtooth-like sequence of micro-ribs 61 can be seen on the outer surface. The flowing in the direction of arrow 62 Kühlmit tel generated in the valleys of the sawtooth microturbules zen 63 , which acts on the indicated by the arrow 62 , laminar flow as a result of miniaturized roller bearings and thus reduces the friction between the laminar flow and the wall.

In Fig. 3 ist eine trapezartige Struktur von Rippen 64 dar gestellt; in Fig. 4 haben die Rippen 65 jeweils ein halb kreisförmiges Profil.In Fig. 3, a trapezoidal structure of ribs 64 is provided; in Fig. 4, the ribs 65 each have a semi-circular profile.

Den Fig. 2 bis 4 ist gemeinsam, daß die Rippen jeweils ei nen konstanten Abstand A voneinander haben. Dieser Abstand A beträgt weniger als 0,3 mm, z. B. 0,02 mm. Ferner ist den Fig. 2 bis 4 gemeinsam, daß die Höhe H höchstens gleich dem Abstand A ist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die hier gezeigten Rippenformen und deren Abmessungen nicht zwingend sind, sondern vom Fachmann, z. B. anhand der Formeln, die in der genannten Druckschrift "Journal of Fluid Mechanics" Nr. 338 (1997), Seiten 59 bis 87, angegeben sind, ausgewählt wer den können. Figs. 2 to 4 in common is that the ribs ei NEN respectively constant distance A from one another. This distance A is less than 0.3 mm, e.g. B. 0.02 mm. Further, FIGS. 2 to 4 in common is that the height H at most equal to the distance A. However, it should be noted that the rib shapes shown here and their dimensions are not mandatory, but by the expert, for. B. on the basis of the formulas specified in the cited publication "Journal of Fluid Mechanics" No. 338 (1997), pages 59 to 87, who can be selected.

Fig. 5 zeigt in einem kleineren Maßstab einen Ausschnitt aus einer Wand, die keine Mikrostruktur, sondern eine Makrostruk tur mit entsprechenden Rippen 70 trägt. An diesen Rippen 70 kommt es zu größeren Turbulenzen, die einen entsprechenden Teil der Strömungsenergie des Kühlmediums aufnehmen, also ei nen erhöhten Strömungswiderstand darstellen. Ferner ist ge zeigt, daß die Zentren dieser Turbulenzen senkrecht zur Längsachse des Stabes gerichtet sind und deshalb einen Teil des Wassers 71, das am Hüllrohr entlang fließt, abreißen und von der Hüllrohrwand wegschleudern können. Fig. 5 shows on a smaller scale a section of a wall that does not carry a microstructure but a macrostructure with corresponding ribs 70 . At these ribs 70 there is greater turbulence, which absorb a corresponding part of the flow energy of the cooling medium, that is to say represent an increased flow resistance. It is also ge shows that the centers of this turbulence are directed perpendicular to the longitudinal axis of the rod and therefore tear off part of the water 71 that flows along the cladding tube and can throw it away from the cladding tube wall.

Diesen Nachteilen steht zwar der Vorteil gegenüber, daß in folge der Turbulenzen die Oberfläche mit einer erhöhten Strö mungsgeschwindigkeit angeströmt wird, jedoch kann dieser Vor teil die Nachteile nicht aufwiegen, weshalb bisher bei Druck wasser-Reaktoren und Siedewasser-Reaktoren ausschließlich glatte Oberflächen für die Brennstäbe verwendet wurden.These disadvantages are offset by the advantage that in follow the turbulence the surface with an increased current flow rate is flown, however, this can some of the disadvantages do not outweigh, which is why so far with pressure water reactors and boiling water reactors exclusively smooth surfaces were used for the fuel rods.

Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch den linken Rand eines Druckwasser-Brennelements, wobei nur ein Brennstab 82 darge stellt ist. Auch hier sind die perforierte Bodenplatte 80 und die perforierte Deckplatte 81 im Fuß bzw. Kopf des Brennele ments erkennbar, und der innere Aufbau eines Brennstabs 82 entspricht im Prinzip dem Brennstab 12 der Fig. 1. Ebenfalls sind hier zwei Abstandhalter 83 mit ihren Noppen 84 und Fe dern 85 erkennbar, die im Prinzip wie in Fig. 1 ausgebildet sind. Besonders hingewiesen sei auf die eingangs erwähnten Laschen 86 und 87, die jeweils im Bereich einer Kreuzungs stelle zwischen den Längsstegen und Querstegen des Abstand halters 83 über die Oberseite des Abstandhalters 83 überste hen. Sie sind derart gebogen und ausgerichtet, daß sie nach Art eines Quirls einen Drall im in vertikaler Richtung strö menden Kühlwasser hervorrufen. Auch in Fig. 1 tragen die entsprechenden Abstandhalter 35 und 37 solche drallerzeugen den Laschen. Fig. 6 shows a longitudinal section through the left edge of a pressurized water fuel element, wherein only one fuel rod 82 is Darge. Here, too, the perforated base plate 80 and the perforated cover plate 81 can be seen in the foot or head of the fuel element, and the internal structure of a fuel rod 82 corresponds in principle to the fuel rod 12 in FIG. 1. Also here are two spacers 83 with their knobs 84 and Fe change 85 recognizable, which are designed in principle as in Fig. 1. Particular reference is made to the above-mentioned lugs 86 and 87, each in the region of a crossover point between the longitudinal webs and transverse webs of the spacer 83 überste over the top of the spacer 83 hen. They are bent and aligned in such a way that they cause a swirl in the cooling water flowing in the vertical direction in the manner of a whorl. In Fig. 1, the corresponding spacers 35 and 37 wear such twist generate the tabs.

In Fig. 6 sind aber noch weitere solche Laschen 89 erkenn bar, die an der Oberseite eines Gitters angeordnet sind. Die ses Gitter 88 befindet sich zwischen den mit Stützelementen versehenen Abstandhaltern 83 und besitzt keine derartigen Stützelemente. Vielmehr dient dieses Gitter 88 lediglich als Träger für die drallerzeugenden Laschen 89.In Fig. 6, however, other such tabs 89 are recognizable, which are arranged on the top of a grid. This grid 88 is located between the spacers 83 provided with support elements and has no such support elements. Rather, this grid 88 serves only as a carrier for the swirl-generating tabs 89 .

Der Brennstab 82 in Fig. 6 ist über den größten Teil seiner Länge mit Rippen 91, 93 versehen. Mit Ausnahme des Bereichs der Abstandhalter 83 ist zumindest im Bereich der Pellet- Säule praktisch die ganze Oberfläche des Hüllrohrs mit Rippen 91, 93 versehen. Dabei ist auch die Aussparung des Abstandhal ter-Bereichs nicht zwingend.The fuel rod 82 in FIG. 6 is provided with ribs 91 , 93 over most of its length. With the exception of the area of the spacers 83 , practically the entire surface of the cladding tube is provided with ribs 91 , 93 , at least in the area of the pellet column. The recess in the spacer area is not mandatory.

Jedoch ist in Fig. 6 angedeutet, daß ein Bereich 90 mit dichter nebeneinander liegenden Rippen 91 versehen ist als ein Bereich 92 mit den Rippen 93, was jedoch ebenfalls nicht zwingend ist.However, it is indicated in FIG. 6 that an area 90 is provided with ribs 91 lying closer together than an area 92 with the ribs 93 , which, however, is also not mandatory.

Die hier anhand von Brennelementen für Siedewasser-Reaktoren und Druckwasser-Reaktoren gezeigten Möglichkeiten und Vor teile können weitgehend auch auf andere Reaktortypen übertra gen werden.The here based on fuel elements for boiling water reactors and pressurized water reactors shown options and pre Parts can largely be transferred to other types of reactors be.

Dabei wird deutlich, daß der "Haihaut-Effekt" erlaubt, die thermodynamischen, hydrodynamischen und thermohydraulischen Verhältnisse in Brennelementen zu verbessern und flexibel den jeweiligen Randbedingungen anzupassen.It becomes clear that the "shark skin effect" allows the thermodynamic, hydrodynamic and thermohydraulic Improve conditions in fuel assemblies and be flexible adapt to the respective boundary conditions.

Claims

1. fuel rod ( 12 , 13 , 82 ) for a nuclear reactor fuel element, with a cladding tube ( 17 ) which is formed over a major part of its length as a hollow cylinder, characterized by a plurality of ribs ( 49 , 51) arranged on the surface of the hollow cylinder , 53 , 61 , 64 , 65 , 91 , 93 ), which run practically parallel to one another and perpendicular or obliquely to the longitudinal axis of the fuel rod ( 12 , 13 , 82 ) around the fuel rod ( 12 , 13 , 82 ) and under the conditions of Reactor generate a lower flow resistance than a fuel rod with the same cladding tube, but without ribs arranged on the cylinder.

2. Fuel assembly with a bundle of fuel-filled fuel rods ( 12 , 13 , 82 ) for a nuclear reactor, in particular a light-water-cooled nuclear reactor, characterized in that the outer surface of at least one fuel rod ( 12 , 13 , 82 ) has a large number practically parallel to one another and ribs ( 49 , 51 , 53 , 61 , 64 , 65 , 91 , 93 ) extending around the fuel rod ( 12 , 13 , 82 ) perpendicular or obliquely to the longitudinal axis of the fuel rod ( 12 , 13 , 82 ).