DE2040415A1

DE2040415A1 - Brennstoffanordnung fuer einen Kernreaktor

Info

Publication number: DE2040415A1
Application number: DE19702040415
Authority: DE
Inventors: Smith Bart Alan; Venier Dominic Ambrose; Lass James Lloyd
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-08-15
Filing date: 1970-08-14
Publication date: 1971-06-16
Also published as: FR2058308B1; US3689358A; DE2040415C3; GB1318303A; FR2058308A1; DE2040415B2; SE348584B; NL171209C; ES382774A1; NL171209B; NL7012076A

Description

Patentanwälte

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DipHng. Wolfeang Mchel

6 Frankiuii a M. 1
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GENERAL ELECTRIC COMPANY, Schenectady, N.Y. VStA

Brennstoffanordnung für einen Kernreaktor

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffanordnung für einen Kernreaktor mit mehreren Brennstoffstäben, die in Abständen voneinander in Form einer Gruppe oder eines Bündels zwischen einer ersten Halterungsplatte und einer zweiten Halterungsplatte angeordnet sind, wobei durch die eine Halterungsplatte ein Kühlmittel einströmt, und mit einem abnehmbaren, an den Enden offenen Strömungskanal, der das Brennstoffstabbündel umgibt.

Bei einer bekannten Art von Kernreaktoren, beispielsweise bei dem Dresden-Kernkraftwerk in der Nähe von ChikagOj, Illinois, ist der Reaktorkern oder der Spaltraum heterogen ausgebildet. Das bedeutet, daß im Spaltraum mehrere Brennstoffanordnungen in einer Gruppe vertikal angeordnet sind, die in dem Spaltraum eine selbständige Kernspaltimgsreaktion unterhalten. Dor Spaltraum ist innerhalb eines Druckgefäßes oder oines Druckkessels in ein Arbeitsmedium getaucht, beispielsweise in Leichtes Wasser, Das L&ichbe Wasser dient zum einen als Kühlmittel und zum anderen als lieutronenmoderator. Mehrere Steuer- oder Rq-

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gelstäbe mit neutronenabsorbierendera Material können v/ahlweise zwischen die Brennstoffanordnungen geschoben werden, um die Reaktivität des Spaltraumes zu steuern oder zu regeln.

Jede Brennstoffanordnung enthält einen rohrförmigen Strömungskanal mit einer Gruppe von länglichen, plattierten Brennstoffelementen oder Brennstoffstäben, die zwischen einer oberen und unteren Halterungsplatte angeordnet sind. Die Brennstoffanordnungen befinden sich in dem Druckgefäß zwischen einem oberen Spaltraumgitter und einer unteren Spaltraumstützplatte. Die untere Halterungsplatte jeder Brennstoffanordnung v/eist ein Nasenstück auf, das sich in die untere Spaltraumstützplatte einsetzt und durch eine Öffnung in dieser Platte hindurchragt, um sich in eine Zufuhrkammer für ein unter Druck stehendes Kühlmittel zu erstrecken. Das Nasenstück weist Öffnungen auf, durch die das Kühlmittel nach oben in die Strömungskanäle strömt, um Wärme von den Brennstoffelementen abzuführen. Eine Brenristoffanordnung dieser Art ist beispielsweise in der US-Patentschrift 3 350 275 beschrieben. Bei den heutigen Kernreaktoren befinden sich in dem Spaltraum Meßinstrumente, beispielsweise Neutronendetektoren, die zwischen den Brennstoffanordnungen in Behältern aufbe- v/ahrt sind.

Bei einem Siedewasserreaktor wird die Wärme von dem Brennstoff über die Brennstoffstabplattierung zum V/asser übertragen, das zwischen den Brennstoffstäben nach oben strömt. In einer gewissen Höhe erreicht das r,krönende Y/asr;er seine Sättigung:; tempera tür, so daß sich von dieser Höhe; an zunehmende Anbei Lo der, l/asr.ers in der D.i:,:p fpaaso ti e £ i η den. Im all g ν ι α ο L non Lot Λα r W; 1 r τη ο ü b ο r 11 * a g α η; ■; ί; k ο e f f. i. ziont zwischen der Bremu; to f i's cabplat t terung oder dem Brenne tof fs tabüberiuu; und tl^m Wa:;;;cr e Lv/a kjri^!..ait. V/enri jedoch der Warmes trum um ein ij^achtlichü.:,; Mai; am

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BAD ORIGINAL

wird ein Schwell- oder Grenzwert erreicht, bei dem der Wärmeübertragungskoeffizient plötzlich um einen Faktor von 5 bis 10 abnimmt. Der Wärmestrom, der an der Grenze zwischen dem Kernsieden und dem Dünnschichtsieden auftritt, wird kritischer Wärmestrom genannt.

Bei der Konstruktion von Siedewasserreaktoren ist die Beziehung zwischen der Kühlmittelströmung durch die Brennstoffanordnungen innerhalb der Strömungskanäle und der Kühlmittelleckströmung durch die Zwischenräume zwischen dem Brennstoffanordnungen außerhalb der Strömungskanäle von großer Bedeutung. Einerseits ist es erwünscht, die Kühlmittelströmung innerhalb der Strömungskanäle so groß" wie möglich zu machen, damit auch der kritische Wärmestrom möglichst groß.ist, Andererseits ist es notwendig, eine begrenzte Kühlmittelleckströmung aufrechtzuerhalten, um zu verhindern, daß sich Kühlmittelstauungen und Dampfblasen bilden. Ferner müssen die Regelstäbe und die innerhalb des Spaltraumes angeordneten Meßgeräte, die sich in den Räumen zwischen den Brennstoffanordnung-Strömungskanälen erstrecken, hinreichend gekühlt werden. Bei einer vorgegebenen- Gesamtströmung durch den Spaltraum muß man daher zwischen der Strömung durch die Strömungskanäle und der Parallel- oder Leckströmung ein gewisses Gleichgewicht aufrechterhalten, das zum einen einen genügend großen Abstand von dem kritischen Wärmestrom gewährleistet und zum anderen der Ausbildung von übermäßig großen Dampfblasen außerhalb der Strömungskanäle entgegenwirkt»

Bei den herkömmlichen Anordnungen wird eine Steuerung der Parallelströmung dadurch erreicht,-daß man zwischen dem Strömungskanal und der unteren Halterungsplatte eine gewisse Menge der Kühlmittelströmung als Leckströmung austreten läßt. Der Strömungskanal ist an der Brennstoffanordnung nicht' fest, oder dauerhaft angebracht, sondern

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bildet mit der oberen und der unteren Halterungsplatte einen Schiebe- oder Gleitsitz, so daß der Strömungskanal zum Austauschen oder Nachsehen der Stäbe und zum Überwachen der Brennstoffanordnung leicht abgenommen werden kann. Damit der Platzbedarf so gering wie möglich ist und eine minimale parasitäre Neutronenabsorption auftritt, ist der Strömungskanal aus einem verhältnismäßig dünnen Material hergestellt. Wenn nun zum Erhöhen der Kühlmittelströmung durch die Brennstoffanordnungen der auf das Kühlmittel einwirkende Druck erhöht wird, biegt sich der Strömungskanal von der unteren Halterungsplatte nach außen weg, so daß die Leckströmung einen übermäßig hohen Wert annimmt. Dadurch entsteht die Gefahr, daß den Brennstoffanordnungen eine zu große Menge der Kühlmittelströmung entzogen wird.

Die herkömmlichen Anordnungen zum Begrenzen oder Steuern der Kühlmittelleckströmung sind daher für die heutigen Kernreaktoren, die mit höheren Leistungsdichten, größeren Dampfmengen und geringeren thermischen Grenzen arbeiten, unzureichend.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine bessere und genauere Steuerung der Kühlmittelleckströmung vorzunehmen. Dabei soll die Leck- oder Parallelströmung einen etwa konstanten Prozentsatz der gesamten Kühlmittelströmung ausmachen, die durch den Spaltraum fließt. Gleichzeitig soll dabei jedoch das Abnehmen und Austauschen des Strömungskanals nicht erschwert werden.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs beschriebenen Brennstoff anordnung nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zum Steuern oder Begrenzen der zwischen der einen Halterungsplatte und dem Strömungskanal austretenden Kühlmittelleckströmung ein auf die Leckströmung einflußnehmendes Bauteil oder ein Lecksteuerkörper zwischen dex¹ einen Halterungsplatte -und dem Strömungckanal vorgesehen ist.

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Dadurch wird eine verhältnismäßig konstante Parallelströinungsaustrittsf lache erreicht.

Bei dem Steuerkörper für die Leckströmung handelt es sich vorzugsweise um einen Federkörper, der an der unteren Halterungsplatte verankert ist und gegen den Strömungskanal drückt. Infolge dieser Anordnung ist der Federkörper in der Lage, Ausdehnungen oder Abbiegungen des Strömungskanals zu folgen, die durch Druckänderungen auftreten. Der Federkörper kann Schlitze aufweisen, die für die Leckströmung dienen. Abweichend davon oder zusätzlich zu diesen Durchtrittsschlitzen können getrennte Durchtrittsöffnungen für die Parallelströmung vorgesehen sein, beispielsweise in der unteren Halterungsplatte oder im unteren Abschnitt des Strömungskanals.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Lecksteuerkörper als geteilter Federring ausgebildet, der in eine umlaufende Nut oder Rille in der unteren Halterungsplatte eingesetzt ist und der gegen die innere Oberfläche des Strömungskanals drückt.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Lecksteuerkörper als Federbalg ausgebildet. Das eine Ende des Federbalges ist an der unteren Halterungsplatte befestigt und das andere Ende greift an dem unteren Rand des Strömungskanals an.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Leckströmungssteuerkörper in Form eines sich radial erstreckenden Steges ausgebildet, der an der unteren Halterungsplatte zwischen dieser und dem Strömungskanal an- · gebracht ist. Der Umfang oder die radiale Ausdehnung des Stegen ißt derart gewählt, daß er mit dom Strömungskanal einen Pestsitz bildet, durch den dor Strömungs-kanal bis auf die maximal zu erwartende Ausdehnung oder Abbiagurig, die beim Betrieb durch den maximalen Differenzdruck her-

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vorgerufen wird, vorgespannt ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung v/erden an Hand von Figuren beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische' Darstellung eines Kernreaktor-Dampferzeugers .

Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht einer Brennstoffanordnung.

Fig. 3a ist eine vergrößerte Ansicht des unteren Abschnitts der Brennstoffanordnung mit einer nach der Erfindung ausgebildeten Steuerfeder zum Begrenzen der Leckströmung.

Fig. 3b ist eine perspektivische Ansicht eines Segments der in Fig. 3a dargestellten Steuerfeder.

Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht des unteren Abschnitts der Brennstoffanordnung mit einem nach der Erfindung ausgebildeten geteilten Federring, der zum Steuern oder Begrenzen der Leckströmung dient.

Fig. 5 ist eine vergrößerte Ansicht des unteren Abschnitts der Brennstoffanordnung mit einem nach der Erfindung ausgebildeten Federbalg zum Steuern oder Begrenzen der Leckströmung.

Fig. 6 ist eine vergrößerte Ansicht des unteren Abschn.ittu der Brunnstoffanordnung mit einem nach der Erfindung ausgebildeten Flansch oder Steg, der zum Begrenzen oder Steuern der Leckströmung dient.

Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, die dun technics chen Fortschritt tiachwci.,;,;t, 11eη diο ?,.\findung gegenüber dem Stand der Technik erhielt.

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Die Erfindung wird an Hand eines wassergekühlten und moderierten Kernreaktors beschrieben, der beispielsweise den in Fig. 1 dargestellten Aufbau haben kann. Ein solcher Reaktor weist einen. Druckkessel oder ein Druckgefäß 10 auf, das den nuklearen Kernreaktionsspaltraum 11 enthält. Der Spaltraum 11 ist in ein Kühlmittel getaucht, beispielsweise in Leichtes Wasser. Ein ringförmiger Mantel 12 umgibt den Spaltraum oder Reaktorkern 11. Der Spaltraum 11 enthält mehrere austauschbare Brennstoffanordnungen 13, die voneinander beabstandet sind und innerhalb des Kessels 10 zwischen einem oberen Spaltraumgitter 14 und einer unteren Spaltraumstützplatte 16 angeordnet sind. Jede Brennstoffanordnung weist ein Nasenstück 17 auf, das in einen Stützsockel in der Stützplatte 16 eingreift. Das Ende des Nasenstücks ragt durch die Stützplatte 16 hindurch und x^eist Öffnungen auf, die eine Verbindung zu einer Kühlmittelzufuhrkammer 19 herstellen. Eine Kühlmittelumlaufpumpe 18 drückt das Kühlmittel in die Zufuhrkammer 19, von der aus das Kühlmittel durch die Öffnungen des Nasenstücks 17 nach oben durch die Brennstoffanordnungen getrieben wird. Dabei wird ein Teil des Kühlmittels in Dampf umgesetzt, der über eine Abscheide- und Trockeneinrichtung 20 einer Nutzungs- oder Verwertungsmaschine zugeführt wird, beispielsweise einer Turbine 21. Das in einem Kondensator 22 gebildete Kondensat wird durch eine Pumpe 23 als Speisewasser zum Druckgefäß oder Druckkessel 10 zurückgeführt. Mehrere Steuer- oder Regelstäbe 24 können wahlweise zwischen die Brennstoffanordnungen 13eingeschoben werden, um die Reaktivität des Spaltraumes zu regeln oder zu steuern. Ferner sind zwischen den Brennstoffanordnungen mehrere Instrumenten- oder Meßgerätebehälter 15 angeordnet, die Neutronendetektoren enthalten, um den Leistungspegel der Spaltzone oder des Spaltraumes zu überwachen , , und anzuzeigen. .

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Die in Fig. 2 dargestellte Brennstoffanordnung 13 enthält mehrere länglich ausgebildete Brennstoffstäbe 26, die zwischen einer unteren Halterungsplatte 27 und einer oberen durchbrochenen Halterungsplatte 28 angeordnet sind. Die Brennstoffstäbe 26 laufen durch mehrere Abstandshalter 29, die für die Brennstoffstäbe eine Zwischenhaiterung bilden, um die länglich ausgebildeten Stäbe in einem Abstand voneinander zu halten und um seitliche Schwingungen oder Vibrationen zu verhindern.

Jeder Brennstoffstab 26 enthält ein längliches Rohr mit spaltbarem Brennstoff in Form von Tabletten, Kugeln, Teilchen, Pulver oder dgl. Das Rohr ist mit einem oberen und mit einem unteren Abschlußstück 30 und 31 abgedichtet. Die unteren Abschlußstücke 31 sind derart kegelformartig ausgebildet, daß sie sich in Stützöffniingibn 32 einsetzen können, die sich in der unteren Halterungsplatte 27 befinden. Die oberen Abschlußstücke 30 weisen Ansätze

33 auf, die in genau ausgerichtete Halterungsöffnungen

34 in der oberen Halterungsplatte 28 eingreifen.

Einige der StützÖffnungen 32 in der unteren Halterungsplatte 27, beispielsweise ausgewählte Öffnungen am Plattenrand, sind mit einem Gewinde versehen, in das ein Brennstoffstab eingeschraubt ist, der an seinem unteren Abschlußstück 31 ebenfalls ein Gewinde trägt. Die Ansätze 33 der oberen Abschlußstücke 30 von denselben Brennstoffstäben sind derart verlängert, daß sie durch die Öffnungen in der oberen Halterungsplatte 28 laufen. Der verlängerte Abschnitt ist mit einem Gewinde versehen, um eine Befestigungsmutter 35 mit einem Innengewinde aufzunehmen. Auf diese Weise sind die obere und untere Halterungsplatte sowie die Brennstoffstäbe zu einem einheitlichen Gebilde zusammengefügt.

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Die Brennstoffanordnung 13 enthält weiterhin einen dünnwandigen rohrförmigen Strömungskanal 36 mit einem rechteckigen oder etwa quadratischen Querschnitt. Der Strömungskanal 36 weist' solche Abmessungen auf, daß er mit der oberen und unteren Halterungsplatte 27 und 28 und mit den Abstandshaltern 29 einen Gleit- oder Schiebesitz bildet, so daß er leicht aufgeschoben oder abgenommen werden kann. Der Kanal 36 weist eine Platte oder einen Steg 37 auf, der am oberen Ende angeschweißt ist und der zum Befestigen des Kanals an dem Brennstoffstabbündel mit einem Schraubenbolzen 38 dient.

Die untere Halterungsplatte 27 ist mit dem Kasenstuck ausgerüstet, mit dessen Hilfe die Brennstoffanordnung in einem Sockel in der Stützplatte 16 (Fig. 1) gehaltert wird. Das untere Ende des-Nasenstücks weist Öffnungen auf, durch die das unter Druck stehende Kühlmittel eintritt, so daß es zwischen den Brennstoffstäben innerhalb des Strömungskanals nach oben strömt.

Um einen Stau des Kühlmittels in den Räumen 25 (Fig. 1) zwischen den Brennstoffanordnungen zu vermeiden, gestattet man, daß ein Teil der Kühlmittelströmung, in der Größenordnung von 5 bis 6%, zwischen der unteren Halterungsplatte 27 und dem Kanal 36 jeder Brennstoffanordnung in die benachbarten Zwischenräume 25 entweichen kann, wie es durch einen Pfeil LF in Fig. 2 dargestellt ist, um zwischen den Strömungskanälen einen parallelen Strömungsweg vorzusehen. Außerdem können besondere Durchtrittsöffnungen 50 in der unteren Halterungsplatte 27 oder Durchtrittsöffnungen 51 in dem unteren Abschnitt des Strömungskanals 36 für die Parallelströmung vorgesehen sein. Bei den herkömmlichen Anordnungen ist keine ausreichende...Steuerung oder Regelung dieser Parallelströmung vorgesehen. Uli die sich dadurch entstehenden itfaoh« teile und Unzulänglichkeiten au vermeiden, ist nach

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der Erfindung zwischen dem Strömungskanal 36 und der unteren Verankerungs- oder Halterungsplatte 27 ein Leckströmungssteuerkörper vorgesehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3a gezeigt, die den vergrößerten unteren Abschnitt der Brennstoffanordnung 13 darstellt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist das Lecksteuerbauteil oder der Lecksteuerkörper in Form eines Federkörpers 40 ausgebildet, der zwischen der Umfangsoberflache der unteren Halterungsplatte 27 und der unteren Innenoberfläche des Strömungskanals 36 angeordnet ist. Der Federkörper besteht vorzugsweise aus vier Segmenten. Eines dieser Segmente ist in Fig. 3b dargestellt. Der Körper 40 besteht aus einem passenden Material, beispielsweise Inconel-X.

Jedes Federkörpersegrnent enthält einen Grundabschnitt 41 und einen Druck- oder Tragabschnitt 42. Der Grundabschnitt weist eine Reihe von Löchern 43 auf, die derart beabstandet und bemessen sind, daß die am Rand der unteren Halterungsplatte befindlichen Brennstoffstäbe mit dem konisch zulaufenden Abschnitt der unteren Abschlußstücke 31 durch diese Löcher oder Öffnungen 43 ragen. Auf diese V/eise ist der Grundabschnitt jedes Federkörpersegraents zwischen den unteren Abschlußstücken dieser Brennstoffstäbe und der unteren Halterungsplatte 27 verankert. Der Tragabschnitt 42 jedes Federkörpersegments weist einen nach außen gebogenen verhältnismäßig flachen Abschnitt 47 auf, der derart ausgebildet ist, daß er ßegen die Innenfläche des Strömungskanals 3d drückt. Ferner weist das Federkörpersegmont einen nach innen gebogenen Abschnitt 48 auf, der gegen die unte-ro lialterungpplatte 27 drückt. Im zusammengebauten Zustand ist das Feclerkörpersegment Infolge des Drucks des flachen Abschnitts 47 gegen die untere Innenfläche des Ströinungskanals '3¹S in

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einem gespannten Zustand. Wenn sich nun während des Betriebs der untere Abschnitt des Strömungskanals 36 erweitert oder ausdehnt, beispielsweise infolge eines erhöhten Kühlmitteldrucks, gibt der flache Abschnitt 47 ebenfalls nach außen nach und halt seine Dichtungswirkung an der Innenoberfläche des Strömungskanals aufrecht. Da der Strömungskanal 36 an den Ecken 49 der unteren Halterungsplatte 27 stramm anliegt, ist es im allgemeinen nicht notwendig, den Federkörper 40 um die Ecken 49 herumzulegen. Wenn beispielsweise der Kühlmitteldruck erhöht wird, versucht der Strömungskanal 36 einen kreis™ förmigen Querschnitt anzunehmen, wodurch der Anlagedruck des Strömungskanals 36 an den Ecken 49 größer wird.

Wie es in Fig. 3a und 3b gezeigt ist, können die Federkörpersegmente 40 offene Strömungssteuerschlitze 44 aufweisen, um für die Leck- oder Parallelströmung eine vorgegebene Durchtrittsfläche vorzusehen. Abweichend davon oder zusätzlich dazu können in der unteren Halterungsplatte 27 Durchtrittsöffnungen 50 und bzw. oder in der Wandung des unteren Abschnitts des Strömungskanals 36 Durchtrittsöffnungen 51 vorgesehen sein, die die Kühl-mittelparallelströmung zwischen den Brennstoffanordnungen speisen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 4 gezeigt, in der der untere Abschnitt der Brenn« stoffanordnung 13 in vergrößertem Maßstab dargestellt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht der Strömungssteuerkörper aus einem geteilten Federring 52, der in eine umlaufende Nut oder Rille 53 in der unteren Halterungsplatte 27 eingesetzt ist. Der federnde Ring 52 ist derart bemessen, daß er im zusammengebauten Zustand gespannt ist, also gegen die untere Innenfläche des Strömungskanals 36 drückt. Dabei sind die Verhältnisse derart gewählt, daß der Federring 52 die maximal zu erwartende

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Ausdehnung des Strömungskanals kompensieren kann. Die Nut 53 hat eine hinreichende Tiefe und der Ring 52 hat eine hinreichende Stärke, um sicherzustellen, daß der Ring 52 bei maximaler Ausdehnung des Strömungskanals aus der Nut 53 nicht herausspringt. Die obere Kante 54 des Rings 52 und die untere Innenkante 56 des Strömungskanals 36 sind abgerundet oder abgeschrägt, um das Aufschieben des Strömungskanals auf den geteilten Federring zu erleichtern.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt, die ebenfalls eine vergrößerte Ansicht des unteren Abschnitts der Brennstoffanordnung 13 zeigt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung besteht der Strömungssteuerkörper aus einer federnden Balganordnung 58, deren unteres Ende mit Befestigungsmitteln, beispielsweise Nieten 59, an der unteren Halterungsplatte 27 befestigt ist und deren oberes Ende an der unteren Kante des Strömungskanals 36 angreift. Das obere Ende der Federbalganordnung 58 weist einen nach oben stehenden Abschnitt 61 und einen seitwärts gerichteten Abschnitt 62 auf, um die untere Kante des Strömungskanals aufzunehmen. Im allgemeinen ist es nicht notwendig, die Federbalganordnung bis zu den Ecken 49 der unteren Halterungsplatte 27 zu erstrecken, da der Strömungskanal 36 an diesen Ecken fest anliegt. Wenn der Kühlmitteldruck erhöht wird, versucht der Strömungskanal einen kreisförmigen Querschnitt anzunehmen, so daß der Druck des Strömungskanals auf die Ecken 49 größer wird. Die Federbalganordnung 58 kann daher unterteilt sein. In diesem Falle ist an jeder ebenen Seite der unteren Halterungsplatte 27 ein Federbalgsegment befestigt, wie es Fig. 5 zeigt.

Eine v/eitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Pic- 6 dargestellt, die eine vergrößerte Ansicht des unteren Abschnitte der Brennstoffanordnung 13 zeigt. Bei

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dieser Ausführungsform Ist der die Leckströmung begrenzende oder steuernde Körper ein seitlich herausragender Steg 66, der an der unteren Halterungsplatte 27 angebracht ist oder mit ihr aus einem Stück hergestellt ist. Im zusammengebauten Zustand legt sieh der Strömungskanal 36 an den Steg oder Flansch 66 fest an. Die seitliche. Stärke oder der Umfang des Stegs 66 ist derart gewählt, daß der Strömungskanal 36 auf dem Steg einen Festsitz bildet. Dabei ist der Strömungskanal bis auf die maximal zu erwartende, von dem Differenzdruck hervorgerufene Ausdehnung vorgespannt. Dadurch wird sichergestellt, daß für alle normalen Betriebsdrücke der Kontakt zwischen der Innenoberfläche des Strömungskanals und dem Flansch oder Steg 66 aufrechterhalten bleibt. Im allgemeinen braucht der Steg 66 nicht um die Ecken der unteren Halterungsplatte zu laufen. Der Steg 66 kann daher unterteilt sein» Jede ebene Seite der· unteren Halterungsplatte 27 weist dann ein Stegsegment auf. Jedes Segment des Steges 66 ist vorzugsweise abgeschrägt oder abgerundet, und die Enden jedes Segments laufen In Richtung auf die Ecken 49 langsam aus, so daß sich der Umfang des Stegs 66 der natürlichen Ausdehnungsform des Strömungskanals 36 besser anpaßt. Die obere Kante 67 des Stegs 66 ist abgeschrägt oder abgerundet. Das gleiche gilt für die untere Innenkante 56 des Strömungskanals 36. Dadurch wird das Aufschieben des Strömungskanals erleichtert.

Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt ist in Fig. 7 graphisch dargestellt. Dabei wird die erfindungsgemäße Anordnung mit üblichen Anordnungen verglichen, bei denen die Steuerwirkung für die Parallelströmung oder Leckströmung lediglich auf einem vorbestimmten Sitz j£ v/i schon dem Strömungskanal 36 und der untüren Halttmin^aplatto 27 beruht, Die ausgezogene-η Kurvc-n zeigen (iac VorhaiL:m ilir neuen und dor hurköram-■ liehen BrerjUirtof I'anordruui'-uui um An fun:*; dar Lebensdauer.

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Die gestrichelten Kurven zeigen das Verhalten am Ende der Lebensdauer, also nach einigen Jahren Betriebsdauer der Brennstoffanordnung in einem Reaktorspaltraum. Bei den herkömmlichen Anordnungen nimmt die Leckstrümung im Laufe der Lebensdauer um mehr als ein Drittel zu. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ändert sich hingegen die Leckströmung im Laufe der Lebensdauer um weniger als 1$o. Außerdem sind bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Leckströmungsänderungen in Abhängigkeit von Kühlmittelströmungsänderungen wesentlich geringer. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß das Austauschen des Strömungskanals 3d im Vergleich zu den herkömmlichen Anordnungen nicht erschwert wird.

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Claims

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Patentansprüche

rl/)Brennstoffanordnung für einen Kernreaktor mit mehreren Brennstoffstäben,die in Abständen voneinander in Form einer Gruppe oder eines Bündels zwischen einer ersten Kalterungsplatte und einer zweiten Halterungsplatte angeordnet sind, wobei durch die eine Halterungsplatte ein Kühlmittel einströmt, und· mit einem abnehmbaren an den Enden offenen Strömungskanal, der das Brennstoffstabbündel umgibt,

dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern oder Begrenzen der zwischen der einen . Halterungsplatte (27) und dem Strömungskanal (36) austretenden Kühlmittelleckströmung ein auf die Leckströmung einflußnehmendes Bauteil oder ein Lecksteuerkörper zwischen dieser einen Halterungsplatt© (27) und dem Strömungskanal (36) vorgesehen ist.
2. Brennstoffanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Halterungsplatte (27) mit einer Durchtrittsöffnung (50) für die Kühlmittelparallelströmung ausgebildet ist.
3. Brennstoffanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k· e η η ζ e i c h η e t , daß in dem unteren Abschnitt des Strömungskanals (36) mindestens eine Durchtrittsöffnung (51) für die Parallelströmung vorgesehen ist.
4» Brennstoffanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Brennstoffanordnung rechtwinklig oder etwa quadratisch ist, daß der Lecksteuerkörper in Segmente aufgeteilt ist und daß jeweils ein Segment an jeder Seite der einen Halterungsplatte (27) angeordnet ist.

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5. Brennstoffanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lecksteuerkörper ein an der einen Halterungsplatte (27) angebrachter Steg (66) ist und daß der Steg derart ausgebildet ist, daß er die innere Oberfläche des Strömungskanals (36) berührt und den angrenzenden Abschnitt des Strömungskanals auf dem gesamten Umfang vorspannt.
6. Brennstoffanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum leichteren Einsetzen des Strömungskanals (36) die obere Kante (67) des Stegs (66) und die untere Innenkante (56) des Strömungskanals (36) abgeschrägt oder abgerundet sind.
7. Brennstoffanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffanordnung einen rechtwinkligen oder etwa quadratischen Querschnitt aufweist, daß der Steg (66) in mehrere Stegsegmente unterteilt ist, daß längs jeder Seite der einen Halterungsplatte (27) ein Stegsegment angebracht ist und daß die seitwärts gerichtete Stärke der Stegsegmente in Richtung auf die Segmentenden abnimmt, so daß die Stegsegmente an den Ecken der einen Halterungsplatte auslaufen.
8. Brennstoffanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lecksteuerkörper ein zwischen der einen Halterungsplatte (27) und dem'Strömungskanal (36) angeordneter elastischer oder federnder Körper ist.
9. Brennstoffanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der· Federkörper (52) in eine umlaufende Nut oder Rille (53) der einen Halterungsplatte (27) eingesetzt ist.

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10. Brennstoffanordnung nach. Anspruch .9,

d adurch gekennzeichnet,-daß der Federkörper ein in die Nut eingesetzter geteilter Federring (52) ist.
11. Brennstoffanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum leichten Aufschieben des Strömungskanals die obere Kante (54) des Federrings (52) und die untere Innenkante (56) des Strömungskanals (36) abgeschrägt oder abgerundet sind.
12. Brennstoffanordnung nach Anspruch 8, dadurch ge'kennzeichnet, daß der Federkörper ein elastisches oder federndes Segment enthält.
13. Brennstoffanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Federsegment (40) einen Grundabschnitt (41) aufweist, der zwischen einer Anzahl von Brennstoffstäben und der einen Halterungsplatte (27) verankert ist.
14. Brennstoffanordnung nach Anspruch 12»

d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t , daß das Federsegment Öffnungen (44) aufweist, die für die Leckströmung eine Durchtrittsfläche vorsehen.
15. Brennstoffanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen Schlitze (44) in dem Federsegment sind,
16. Bre-nnstoffanordnung nach Anspruch 15,

d ä d u 'r c h geken. nze-ichnet, daß .das eine Ende der Sehlitze offen ist, so daß die Schlitz© das fsdsrsegaant in mehrere elastischö oder J?eclö:m~ de Finger {'ώ) unterteilt.

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17· Brennstoffanordnung nach Anspruch i6, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Finger einen nach außen gebogenen Abschnitt (42) auf v/ei s en, der gegen den Strömungskanal drückt.
18. Brennstoffanordnung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß jeder federnde Finger einen nach innen regenden Abschnitt (48) aufweist, der gegen die eine Halterungsplatte (27) drückt.
19. Brennstoffanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkörper eine elastische Balganordnung (58) ist, deren unteres Ende an der einen Halterungsplatte (27) befestigt ist und deren oberes Ende an unteren Rand des Strömungskanals (36) angreift.
20. Brennstoffanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der elastischen Balganordnung einen nach oben stehenden Außenabschnitt (61) und auf der Innenseite einen seitwärts gerichteten Abschnitt (62) aufweist, der an dem unteren Rand des Strömungskanals anliegt.
21. Brennstoffanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Balganordnung in einzelne Umfangssegmente unterteilt ist.

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