DE2156171C2 - Nuclear fuel assembly with multiple fuel tubes - Google Patents

Nuclear fuel assembly with multiple fuel tubes

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DE2156171C2
DE2156171C2 DE2156171A DE2156171A DE2156171C2 DE 2156171 C2 DE2156171 C2 DE 2156171C2 DE 2156171 A DE2156171 A DE 2156171A DE 2156171 A DE2156171 A DE 2156171A DE 2156171 C2 DE2156171 C2 DE 2156171C2
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Richard Joseph Murrysville Pa. Slember
Joseph Roderick Byram Conn. Weiss
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Description

Die Erfindung betrifft ein nukleares Brennelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs.The invention relates to a nuclear fuel assembly according to the preamble of the claim.

Es ist wichtig, während des Betriebes des Reaktors eine Verschiebung oder ein Kriechen der Abstandshalter längs dem Brennelement zu verhindern. Ein solches Kriechen kann durch Verbindung einer oder mehrerer Brennstoffröhren als Fangröhren verhindert werden. Zu diesem Zweck hat man bisher eine Fangröhre verwendet, die aus mehreren Röhrenabschnitten besteht, die durch Rohrverbindungsstücke miteinander verbunden sind, die an ihrer äußeren Oberfläche radial vorstehende Ansätze aufweisen. Diese Ansätze kommen mit den Abstandshaltern so zum Eingriff, daß diese sich nicht mehr bewegen können.It is important to prevent the spacers from shifting or creeping along the fuel bundle during operation of the reactor. One such Creeping can be prevented by connecting one or more fuel pipes as catch pipes. to for this purpose one has hitherto used a catching tube which consists of several tube sections which are connected to one another by tube connecting pieces are connected, which have radially projecting lugs on their outer surface. These approaches come with the spacers so that this can no longer move.

Die verschiedenen Teilröhren einer solchen Fangröhre müssen mit den Rohrverbindungsstücken verschweißt werden, und es ist notwendig, den inneren Durchmesser dieser Rohrverbindungsstücke zu reduzieren und außerdem in jeder Teilröhre eine Feder vorzusehen, welche die Brennstoffkugeln in ihrer Lage hält, und einen leeren Raum zur Aufnahme der Spaltungsgase und zur Ausdehnung der Brennstoffkugeln in Achsrichtung. Deshalb ist die Kapazität dieser bekannten Fangröhre erheblich beschränkt.The various sub-tubes of such a catch tube must be welded to the pipe connectors, and it is necessary to the inner To reduce the diameter of these pipe connectors and also a spring in each sub-tube provide which holds the fuel balls in place, and an empty space to accommodate the Fission gases and for the expansion of the fuel balls in the axial direction. Therefore the capacity is this known catcher tube is considerably limited.

Es ist weiterhin ein Brennstoffelement der eingangs genannten Art bekannt geworden (DE-OS 19 49 211), bei dem die Fangröhre im Bereich der Abstandshalter jeweils einen einzigen, angeschweißten Ansatz aufweist. Dieser Ansatz greift nur einseitig in die AbstandshalterIt is also a fuel element of the type mentioned has become known (DE-OS 19 49 211), in which the catcher tube has a single welded attachment in the area of the spacers. This approach only engages the spacers on one side ein.a.

Es ist ebenfalls eine Anordnung von BrennstäbenIt is also an array of fuel rods

bekannt (US-PS 32 05148), bei der jeweils zweiknown (US-PS 32 05148), in which two

Brennstäbe in axialer Verlängerung übereinanderFuel rods in axial extension one above the other

angeordnet sind. Jeder der Brennstäbe trägt an seinemare arranged. Each of the fuel rods carries on his oberen und seinem unteren Ende einen umlaufendenupper and lower end a circumferential

Kragen, wobei sich nur der untere Kragen jederCollar, with only the lower collar each Brennstoffröhre auf einem Abstandshalter abstütztFuel pipe supported on a spacer Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einThe invention is based on the object

ίο Brennelement der eingangs genannten Art in seiner Funktion derart zu verbessern, daß sowohl eine bessere Festlegung der Abstandshalter und damit der Brennstoffröhren als auch eine erhöhte Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit der Fangröhre erzielt wird.ίο fuel element of the type mentioned in its To improve function in such a way that both a better definition of the spacers and thus the fuel pipes as well as increased reliability and Operational safety of the catch tube is achieved.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Brennelement durch die Maßnahmen des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöstIn the case of the fuel assembly mentioned at the outset, this object is achieved by the measures of the characterizing part of claim 1

Die Erfindung schafft eine Fangröhre, die aus einem einzigen Röhrenstück hergestellt ist, das einen konstanThe invention provides a catcher tube made from a single piece of tubing that has a constant ten Innendurchmesser aufweist In den Innenraum können Brennstoffkugeln gefüllt sein, die einander berühren und eine Säule bilden, die die Röhre vom einen zum anderen Ende füllt, wobei ggf. im oberen Bereich ein kleiner Raum zur Aufnahme der Spaltungsgaseth inner diameter has In the interior fuel balls may be filled that touch each other and form a column that forms the tube of one to the other end fills, with possibly a small space in the upper area to accommodate the fission gases freigelassen ist An beiden Enden der Fangröhre kann jeweils ein Endverbindungsstück angeschweißt sein. Der Außendurchmesser des zur Herstellung der Fangröhre dienenden Röhrenstücks ist größer als der diametrale Abstand der Spitzen der Ansätze. Eineis left free An end connector can be welded to both ends of the catch tube. The outer diameter of the tube piece used to manufacture the catcher tube is larger than that diametrical distance between the tips of the approaches. One solche Röhre hat deshalb eine relativ dicke Wand, deren innerer Durchmesser gleich dem der normalen Brennstoffröhren in dem Brennelement sind. Der äußere Durchmesser der Röhre wird, außer an den Stellen an denen die Ansätze gebildet werden sollen, durchsuch a tube therefore has a relatively thick wall, its inner diameter are equal to that of the normal fuel tubes in the fuel assembly. The outer one The diameter of the tube is through, except at the points where the lugs are to be formed Abspanen oder Schleifen so lange verringert, bis er gleich dem Durchmesser der normalen Brennstoffröhren ist. Diese Bearbeitung erzeugt an den Orten für die Ansätze Ringe, die weiter bearbeitet werden, bis Flächen entstehen, die im wesentlichen tangential zuStock removal or grinding reduced until it is equal to the diameter of normal fuel pipes. This machining generates in the places for the Approaches rings, which are machined further until surfaces are created that are essentially tangential to them dem bearbeiteten, äußeren Durchmesser verlaufen. Durch diese Bearbeitung werden Vorsprünge oder Absätze geschaffen, die zum Fangen oder Arretieren der Abstandshalter dienen. Die so bearbeitete Fangröhre wird danach wie eine normale Brennstoffröhrethe machined outer diameter. This machining produces protrusions or Created paragraphs that serve to catch or lock the spacers. The so machined catch pipe then becomes like a normal fuel pipe behandelt Sie wird mit Brennstoffkugeln von einemIt is treated with fuel balls from one

Ende bis zu ihrem anderen Ende angefüllt, so daßEnd filled to the other end, so that

lediglich ein einziger leerer Raum für die Spaltungsgasejust a single empty space for the fission gases an ihrem oberen Ende frei bleibt.remains free at its upper end.

Das nukleare Brennelement gemäß der ErfindungThe nuclear fuel assembly according to the invention

besitzt gegenüber dem bekannten Brennelement viele Vorteile. Ein solcher Vorteil ist z. B. darin zu sehen, daß ihre Fangröhre mehr Brennstoff aufnehmen kann, da kein Platz zur Aufnahme von Rohrverbindungsstücken verschwendet ist, sondern vielmehr der gesamtehas many advantages over the known fuel assembly. Such an advantage is e.g. B. to see that their catch pipe can hold more fuel, as there is no space to accommodate pipe connectors is wasted, but rather the whole Innenraum zur Aufnahme von Brennstoffkugeln zur Verfügung steht. Die zusätzliche Aufnahmekapazität für Brennstoff beträgt pro Röhre 15%. Eine erhöhte Brennstoffkapazität des Reaktors führt wiederum zu niedrigen Energieerzeugungskosten, da der ReaktorInterior to accommodate fuel balls Available. The additional capacity for fuel is 15% per tube. An increased Fuel capacity of the reactor, in turn, leads to low power generation costs because the reactor mehr Energie erzeugen kann, bevor er wieder mit Brennstoff gefüllt werden muß.can generate more energy before it has to be refilled with fuel.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich daraus, daß die unerwünschte Eigenschaft der erhöhten Energieerzeugung, auch »power peaking« genannt,Another advantage of the invention results from the fact that the undesirable property of increased Energy generation, also called "power peaking", vermieden wird, die sonst in den Brennstoffkernen nahe den nicht mit Brennstoff gefüllten Abschnitten der bekannten Vorrichtung auftritt. Mit dieser erhöhten Energieerzeugung ist eine Zunahme des Wärmeflussesis avoided that would otherwise be close in the fuel cores the non-fuel-filled sections of the known device occurs. With this increased Energy production is an increase in heat flow

über den Wert hinaus verbunden, der normalerweise in diesem Bereich des Reaktors stattfindet. Diese erhöhte Energieerzeugung wird durch die Abbremsung der Neutronen in dem nicht spaltbaren Material verursacht Diese erhöhte Energieerzeugung kann eine Erniedrigung des normalen Energieerzeugungsniveaus des Reaktors erfordern, da das Energieerzeugungsniveau durch den maximalen Oberflächenwärmefluß begrenzt wird, der ohne Gefährdung der Brennstoffröhre zulässig ist ίοconnected beyond the value normally found in this area of the reactor takes place. This increased energy production is due to the braking of the Neutrons in the non-fissile material cause this increased energy production can lead to a decrease of the normal power generation level of the reactor as the power generation level is limited by the maximum surface heat flow that is permissible without endangering the fuel pipe is ίο

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Fangröhre billiger herzustellen ist, da auf viele Schweißvorgänge verzichtet werden kann, die alle in einer Kammer mit einer inerten Atmosphäre ausgeführt werden müssen. Damit entfällt auch die Notwendigkeit is viele Schweißstellen durch radiographische oder äquivalente Methoden zu übeiprüfen. Außerdem entfällt die Zeit die früher für die Zusammensetzung der vielen Teilröhren und Rohrverbindungsstücke notwendig war, wodurch die Herstellungskosten der Fangröhre gemäß der Erfindung weiter verbilligt werden.Another advantage of the invention is that the catcher tube is cheaper to manufacture because there are many Welding operations can be dispensed with, all of which are carried out in a chamber with an inert atmosphere Need to become. This also eliminates the need for is to check many welds by radiographic or equivalent methods. In addition, the Time that used to be necessary for the assembly of the many sub-tubes and pipe connectors, whereby the manufacturing costs of the fishing tube according to the invention are further reduced.

Ein weiterer Vorteil des Brennelements gemäß der Erfindung ist die erhöhte Zuverlässigkeit un ; Betriebssicherheit der einstückig ausgebildeten Fangröhre. Sie beruht auf der Tatsache, daß mit einer fehlerhaften Schweißstelle die ganze Brennstoffröhre fehlerhaft ist und daß Schweißstellen oft fehlerhaft sind. Da die bisher bekannten Fangröhren sechsmal so viele Schweißstellen aufweisen, wie die Fangröhre gemäß der Erfindung, ist es offensichtlich, daß die Fehlerwahrscheinlichkeit der Fangröhre gemäß der Erfindung erheblich verringert ist.Another advantage of the fuel assembly according to the invention is the increased reliability un; Operational safety the one-piece catch tube. It is based on the fact that with a faulty Weld the whole fuel pipe is faulty and that welds are often faulty. Since the so far known catch tubes have six times as many welds as the catch tube according to the invention, it is evident that the probability of failure of the fishing tube according to the invention is considerably reduced is.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert Es zeigtThe invention is described below using an exemplary embodiment and in conjunction with the drawing explained in more detail It shows

F i g. 1 eine Seitenansicht eines nuklearen Brennelements gemäß der Erfindung in verkleinertem Maßstab,F i g. 1 is a side view of a nuclear fuel assembly according to the invention on a reduced scale;

Fig.2 eine bruchstückhafte, etwa in wahrer Größe dargestellte Ansicht des Brennelements der F i g. 1 mit einem Mantelgehäuse, das teilweise im Schnitt gezeichnet ist so daß eine Seitenansicht eines Abstandshalters freigegeben wird,Fig.2 a fragmentary, roughly in true size The view of the fuel assembly shown in FIG. 1 with a jacket housing, which is partially drawn in section is so that a side view of a spacer is released,

Fig.3 einen Querschnitt längs der Unie 3-3 der Fig. 2,3 shows a cross section along the line 3-3 of Fig. 2,

Fig.4 einen Querschnitt durch eine Fangbrennstoffröhre, 4 shows a cross section through a collecting fuel tube,

Fig.5 eine vergrößert dargestellte Draufsicht auf einen Teil der Fläche, die in der Fig.3 durch das gestrichelte Rechteck 5-5 hervorgehoben ist,5 shows an enlarged plan view part of the area which is shown in Fig. 3 by the dashed rectangle 5-5 is highlighted,

Fig.6 eine Seitenansicht der in Fig.5 gezeigten Teile,Fig.6 is a side view of the one shown in Fig.5 Parts,

Fig.7—7A zentrale Längsschnitte durch eine bekannte F,ingbrennstoffrchre,7-7A central longitudinal sections through a known F, ing fuel pipe,

F i g. 8—8A ähnliche Ansichten einer Fangbrennstoffröhre gemäß der Erfindung.F i g. 8-8A are similar views of a fuel tube according to the invention.

In der Fig. 1 ist ein nukleares Brennstoffelement 1 dargestellt, das von einem Mantelgehäuse 2 (siehe F i g. 3) umgeben ist, das einen rechteckigen Querschnitt aufweist und sich von einem unteren Endverbindungsstück 3 zu einem oberen Endverbindungsstück 4 erstreckt Das untere Endverbindungsstück 3 ist mit einem Ende in einer kreisförmigen öffnung einer Stützplatte 5 aufgenommen, die einen Teil des Reaktors bildet Das obere Endverbindungsstück weist einen Griff 6 auf, der zu einfacheren Handhabung bei der Installation und bei der Entfernung des Brennstoffelementes dient Innerhalb des Mantelgehäuses 2 sind 36 Brennstoffröhren odr.r -stangen 7, die durch die gestrichelten Linien der Fig. 1 dargestellt sind, in sechs Reihen und sechs Spalten angeordnet Die unteren Enden dieser Brennstoffröhren 7 stecken in öffnungen in dem unteren Verbindungsstück 3, und die oberen Enden dieser Brennstoffröhren 7 sind an dem oberen Verbindungsstück 4 befestigt Während des Betriebs des Reaktors gelangt das Wasser, das durch die von den Brennstoffröhren entwickelte Wärme in Dampf umgewandelt werden soll, durch eine öffnung an der Unterseite des unteren Endverbindungsstücks 3 in das Mantelgehäuse 2 und fließt an den äußeren Oberflächen der Brennstoffröhren 7 vorbei nach oben, und der gebildete Dampf strömt durch das obere Endverbindungsstück 4.In Fig. 1, a nuclear fuel element 1 is shown, which is surrounded by a casing 2 (see Fig. 3) which has a rectangular cross-section and extends from a lower end connector 3 to an upper end connector 4. The lower end connector 3 is accommodated with one end in a circular opening of a support plate 5, which forms a part of the reactor, the upper end fitting includes a handle 6, which serves to simpler handling during installation and removal of the fuel element within the jacket housing 2 are 36 fuel tubes odr .r rods 7, which are shown by the dashed lines in FIG. 1, arranged in six rows and six columns upper connecting piece 4 attached during operation of the reactor Water, which is to be converted into steam by the heat developed by the fuel tubes, through an opening on the underside of the lower end connector 3 into the jacket housing 2 and flows up the outer surfaces of the fuel tubes 7, and the steam formed flows through the upper end connector 4.

In der F i g. 1 sind durch gestrichelte Linien Abstandshalter 8 dargestellt Die Anzahl dieser Abstandshalter hängt von der Anzahl der Brennstoffröhren 7 ab, und in dem gewählten Ausführungsbeispiel sind fünf Abstandshalter 8 vorgesehen, welche Durchbiegungen und Vibrationen der einzelnen Brennstoffröhren während des Betriebs des Faktors verhindern. In den F i g. 2 und 3 ist ein Abstandshalter 8 dargestellt, der aus einem starren, dünnen Metallband 9 besteht welches die 36 Brennstoffröhren umgibtIn FIG. 1 are shown by dashed lines spacers 8 The number of these Spacer depends on the number of fuel tubes 7, and in the chosen embodiment five spacers 8 are provided, which deflections and vibrations of the individual fuel pipes prevent during the operation of the factor. In the F i g. 2 and 3, a spacer 8 is shown, which consists of a rigid, thin metal band 9 which surrounds the 36 fuel tubes

Innerhalb des Metallbandes 9 sind parallel zueinander und mit Abstand voneinander Metallstreifen 10 angeordnet, die sich in einer Richtung von einer Wand des Metallbandes 9 bis zu dessen anderer Wand erstrecken, und außerdem zwei Metallstreifen 11, die ähnlich im Abstand voneinander angeordnet sich im rechten Winkel zu den Streifen 10 von einer Wand bis zur anderen Wand des Metallbandes 9 erstrecken. Diese Anordnung ist so getroffen, daß diese beiden starren Streifenpaare das Innere des Mantelgehäuses 2 in neun quadratische Räume aufteilen, die jeweils vier Brennstoffröhren 7 enthalten.Within the metal strip 9, metal strips 10 are parallel to one another and at a distance from one another arranged, which extends in a direction from one wall of the metal strip 9 to the other wall thereof extend, and also two metal strips 11, which are similarly spaced apart in the extend at right angles to the strips 10 from one wall to the other wall of the metal strip 9. These Arrangement is made so that these two rigid pairs of strips the interior of the jacket housing 2 in nine Divide square rooms, each containing four fuel pipes 7.

Jeder dieser neun Räume ist durch Paare von elastischen Teilen in vier Zellen unterteilt. Ein Paar dieser elastischen Teile trägt die Bezugszeichen 12 und 12a. Diese Teile 12 und 12a sind nahe beieinander und parallel zu den starren Metallstreifen 10 angeordnet. Rechtwinklig zu diesen Teilen 12 und 12a sind ähnliche Paare elastischer Streifen 13 und J3a angeordnet. Durch diese Anordnung wird jede Brennstoffröhre 7 innerhalb des Mantelgehäuses 2 an vier verschiedenen, um 90° zueinander versetzten Stellen ihrer Oberfläclie erfaßt, so daß sie weder vibrieren noch sich durchbiegen kann. Jede Röhre kommt mit zwei an den starren Teilen der Abstandshalter ausgebildeten Perlen 14 und mit zwei Stellen der elastischen Teile 12 bzw. 12a und 13 bzw. 13a in Verbindung.Each of these nine spaces is divided into four cells by pairs of elastic members. A couple these elastic parts have the reference numerals 12 and 12a. These parts 12 and 12a are close to each other and arranged parallel to the rigid metal strips 10. At right angles to these parts 12 and 12a are similar Pairs of elastic strips 13 and J3a are arranged. With this arrangement, each fuel pipe 7 is inside of the jacket housing 2 is detected at four different points on its surface that are offset from one another by 90 °, so that it can neither vibrate nor bend. Each tube comes with two on the rigid parts of the Spacer formed beads 14 and with two points of the elastic parts 12 and 12a and 13 and 13a in connection.

Es wird jetzt ciie Fang- oder Haltebrennstoffröhre beschrieben, die verhindern soll, daß die Abstandshalter sich in Längsrichtung des Brennelements verschieben. Eine Fangröhre 15 ist in den Fig.3, 4, 5 und 6 dargestellt. Sie ist ähnlich einer Standardröhre 7 aufgebaut, jedoch mit dem Unterschied, daß sie vier Paare von Ansätzen 16, 17, 18 und 19 aufweist, die rechtwinklig zueinander von der Oberfläche der Röhre vorstehen, wie rs in den Fig.4 und 5 dargestellt ist. Diese Fangröhre 15 ist in einer besonderen Zelle nahe dem Zentrum des Abstandshalters 8 angeordnet, durch den sie sich erstreckt.It is now ciie catching or holding fuel pipe described, which is intended to prevent the spacers from moving in the longitudinal direction of the fuel assembly. A catch tube 15 is shown in FIGS. It is similar to a standard tube 7 constructed, but with the difference that it has four pairs of lugs 16, 17, 18 and 19, the protrude at right angles to each other from the surface of the tube, as shown in Figs. This catch tube 15 is arranged in a special cell near the center of the spacer 8, through which it extends.

Solch eine besondere Zelle 20 befindet sich bei allen Abstandshaltern im Bereich ihres Zentrums. Diese besondere Zelle unterscheidet sich von den übrigen Zellen dadurch, daß der mittlere Abschnitt des starren Streifens 10 nach innen gebogen ist, so daß er einenSuch a special cell 20 is located in the area of their center for all spacers. These Special cell differs from the rest of the cells in that the middle section of the rigid Strip 10 is bent inward, so that he one

schmalen Anschlag 21 bildet, und daß in ähnlicher Weise der starre Streifen 11 nach innen gebogen ist, so daß er einen schmalen Anschlag 22 bildet. Die Breite dieser Anschläge 21 und 22 ist gleich der Breite der elastischen Teile 12 und 13, die nach innen gebogene Abschnitte 23 und 24 aufweisen.forms narrow stop 21, and that in a similar manner the rigid strip 11 is bent inward so that it a narrow stop 22 forms. The width of these stops 21 and 22 is equal to the width of the elastic Parts 12 and 13, which have inwardly bent sections 23 and 24.

Wie man in den Fig.5 und 6 sieht, kommen die oberen und unteren Ansätze 16 der Fangröhre 15 mit der Oberkante bzw. der Unterkante des Absatzes 21 zum Eingriff. In ähnlicher Weise kommen die oberen und unteren Ansätze 17 mit der Oberkante bzw. mit der Unterkante des Absatzes 22 zum Eingriff. Zusätzlich kommen die oberen und die unteren Ansätze 18 mit den oberen und den unteren Kanten des gebogenen Absatzes 23, und die oberen und die unteren Ansätze 19 mit der oberen und der unteren Kante des gebogenen Abschnittes 24 zum Eingriff. Die F i g. 5 und 6 zeigen die Positionen der vier Ansätze an der Fangröhre 15, nachdem sie mit den Teilen des Abstandshalters zum Eingriff gebracht wurden sind, wie es üben beschrieben wurde.As you can see in Figures 5 and 6, come the upper and lower lugs 16 of the catch tube 15 with the upper edge and the lower edge of the paragraph 21, respectively to the intervention. Similarly, the upper and lower lugs 17 come with the upper edge and with the Lower edge of paragraph 22 for engagement. In addition, the upper and lower lugs 18 come with the upper and lower edges of the curved ledge 23, and the upper and lower lugs 19 with the upper and lower edges of the bent portion 24 for engagement. The F i g. 5 and 6 show the Positions of the four lugs on the fishing tube 15 after they have been connected to the parts of the spacer Are intervened as described in practice became.

Um die Fangröhre 15 mit dem Abstandshalter 8 zusammenzusetzen, wird die Fangröhre 15 in Längsrichtung in das Brennelement 1 eingeführt, wobei die flachen Oberflächen zwischen benachbarten Ansätzen parallel zu den Oberflächen der Teile geführt werden, die die besondere Zelle 20 bilden, d. h., parallel zu den starren Streifen 10 und 11 und zu den elastischen Teilen 12 und 13. Mit anderen Worten, die Fangröhre 15 wird beim Einführen so gehalten, daß die flache Oberfläche zwischen jedem Paar benachbarter Rippen um einen Winkel von 45° gegenüber der in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigten Positionen verdreht ist. Nach dem Einführen wird die Röhre um 45° gedreht.To assemble the fishing tube 15 with the spacer 8, the fishing tube 15 is in the longitudinal direction inserted into the fuel assembly 1, with the flat surfaces between adjacent lugs parallel to the surfaces of the parts making up the particular cell 20, i.e. i.e., parallel to the rigid strips 10 and 11 and to the elastic parts 12 and 13. In other words, the catching tube 15 is held during insertion so that the flat surface between each pair of adjacent ribs at an angle of 45 ° from that in FIGS. 3, 4 and 5 positions shown is twisted. After insertion, the tube is rotated 45 °.

Die Fangröhre 15 gemäß der Erfindung ist in den Fig. 8 und 8A dargestellt. Diese Brennstoffröhre besteht aus einem einzigen Stück, das sich von einem Ende bis zum anderen Ende erstreckt. Ihr unteres Ende, das in der Zeichnung rechts dargestellt ist, ist durch einen Abschlußstopfen 25 verschlossen, der bei 26 an dem unteren Ende der Röhre 15 angeschweißt ist und einen Schaft 27 aufweist, der in dem unteren Endverbindungsstück des Brennelements 1 steckt. Die Röhre 15 ist im wesentlichen von ihrem einen bis zu ihrem anderen Ende mit Brennstoffkugeln 28 gefüllt. Die unteren Brennstoffkugeln liegen auf dem unteren Abschlußstopfen 25. und die obersten Brennstoffkugeln 28 sind hinreichend weit von dem oberen Ende der Röhre entfernt angeordnet, so daß sie den notwendigen leeren Raum 29 für die Aufnahme der Spaltungsgase freilassen.The catch tube 15 according to the invention is shown in FIGS. 8 and 8A. This fuel pipe consists of a single piece that extends from one end to the other. Your bottom end, which is shown in the drawing on the right is closed by a plug 25, which is at 26 at is welded to the lower end of the tube 15 and has a shaft 27 which is in the lower End connector of the fuel assembly 1 is inserted. The tube 15 is essentially from one to one its other end filled with fuel balls 28. The lower fuel balls lie on top of the lower one End plug 25. and the uppermost fuel balls 28 are sufficiently far from the top of the The tube is located away so that it has the necessary empty space 29 for the reception of the fission gases set free.

Oberhalb ΊεΓ obersten Brennstoffkugeln ist eine Isolierscheibe 30 angeordnet, die einen zentralen Durchlaß für die Spaltungsgase aufweist, und zwischen dieser Isolierscheibe 30 und der Unterseite des oberen Abschlußstopfens 31 ist eine Druckfeder 32 angeordnet die die Säule der Brennstoffkugeln in ihrer Position zurückhält Der obere Abschlußstopfen 31 ist bei 32 mit dem oberen Ende der Röhre 15 verschweißt und weist einen Schaft 33 auf, der vorzugsweise abgeflachte Seiten aufweist wie es in der Zeichnung angedeutet ist die dazu dienen, die Röhre bezüglich der Fangzellen 2J der verschiedenen Abstandshalter in die richtige Winkellage zu drehen.Above ΊεΓ topmost fuel balls is one Isolating washer 30 arranged, which has a central passage for the fission gases, and between This insulating disk 30 and the underside of the upper end plug 31, a compression spring 32 is arranged which holds the column of fuel balls in place. The upper end plug 31 is at 32 with welded to the upper end of the tube 15 and has a shaft 33 which preferably has flattened sides has, as indicated in the drawing, which serve to move the tube with respect to the trap cells 2J of the to turn various spacers into the correct angular position.

An der Außenfläche der Röhre 15 sind fünf Ansatzpaare 34 vorgesehen, vergleiche F i g. 8 und 8A, die jeweils aus vier Ansätzen 16,17,18 und 19 bestehen, wie es in F i g. 4 gezeigt ist Für jeden Abstandshalter 8 ist ein Ansatzpaar vorgesehen.Five pairs of extensions 34 are provided on the outer surface of the tube 15, compare FIG. 8 and 8A, which each consist of four approaches 16, 17, 18 and 19, as shown in FIG. 4 is shown. For each spacer 8, a pair of extensions is provided.

Diese beschriebene Fangröhre 15 wird aus einer Röhre aus geeignetem Material, z. B. aus rostfreiem Stahl oder aus einer Zirkonlegierung hergestellt, derenThis catch tube 15 described is made from a tube of suitable material, e.g. B. made of stainless Steel or made of a zirconium alloy, whose

-, Durchmesser etwas größer als der Abstand zwischen den Stützen der entgegengesetzten Ansätze 17 und 19 ist. Zunächst wird dabei der Durchmesser der Röhre durch Spanabhebung oder durch Schleifen auf den diametralen Abstand zwischen den Oberflächen der-, diameter slightly larger than the distance between the supports of the opposite lugs 17 and 19 is. First of all, the diameter of the tube is determined by cutting or grinding on the diametrical distance between the surfaces of the

ίο Ansätze 17 und 19 reduziert. Danach wird diese Röhre, deren Wanddicke erheblich stärker ist als in den F i g. 8 und 8A gezeichnet, weiter spanabhebend verarbeitet oder abgeschliffen, so daß ihr Durchmesser weiterhin reduziert wird, bis die gewünschte Wandstärke erreichtίο Approaches 17 and 19 reduced. After that this tube, whose wall thickness is considerably thicker than in FIGS. 8 and 8A drawn, further machined or ground so that their diameter is further reduced until the desired wall thickness is reached

is ist. Diese Wandstärke ist im wesentlichen gleich der Wandstärke der normalen Brennstoffröhren. Es versteht sich, daß diese Bearbeitung Paare von kreisringförmigen Rippen an den fünf Stellen 34 erzeugt. Diese Ringe werden dann weiter bearbeitet, bis die in Fig.4 ge/.eigicii iläCncii Fiäciicii 33 ci'itSieiicii, wcieiie uie kreisförmige Außenfläche der Röhre 15 tangieren. Durch die Erzeugung dieser Flächen 35 werden gleichzeitig die Ansätze 16,17,18 und 19 erzeugt.it is. This wall thickness is essentially the same as that Wall thickness of normal fuel pipes. It is understood that this machining pairs of circular Ribs at the five locations 34 are generated. These rings are then processed further until the in Fig.4 ge / .eigicii iläCncii Fiäciicii 33 ci'itSieiicii, wcieiie uie tangent to the circular outer surface of the tube 15. By generating these surfaces 35 are at the same time the approaches 16, 17, 18 and 19 are generated.

In den F i g. 7 und 7A ist eine bekannte Fangröhre 36 dargestellt, die gleich der Fangröhre 15 fünf Ansatzpaare 34a aufweist, die aus Ansätzen bestehen, die den Ansätzen 16, 17, 18 und 19 gleichen. Die Fangröhre 36 besteht jedoch aus sechs Röhrenabschnitten 37 und fünf Roi.fVerbindungsstücken 38. Jedes Rohrverbindungsstück 38 trägt ein Ansatzpaar 34a mit nach außen vorstehenden Ansätzen 16, 17, 18 und 19, und diese Rohrverbindungsstücke unterteilen die Säule der Brennstoffkugeln in sechs voneinander getrennte Teilsäulen 39, 40, 41, 42, 43 und 44. Jede dieser Teilsäulen von Brennstoffkugeln benötigt eine Isolierscheibe 45 und eine Halterungsfeder 46, die alle zusätzlich zu der oberen Isolierscheibe 47 und der Feder 48 notwendig sind. Mit anderen Worten heißt das, daß zusätzlich zu dem leeren Raum 49 am oberen Ende für jeden Abschnitt der Brennstoffkugeln ein leerer Raum für die Spaltungsgase vorgesehen werden muß.In the F i g. 7 and 7A is a known catcher tube 36 shown, the same as the catch tube 15 has five pairs of approaches 34a, which consist of approaches that the Approaches 16, 17, 18 and 19 are the same. The catch tube 36, however, consists of six tube sections 37 and five Roi. Fittings 38. Any pipe fitting 38 carries a pair of lugs 34a with outwardly projecting lugs 16, 17, 18 and 19, and these Pipe fittings divide the column of fuel balls into six separate ones Sub-pillars 39, 40, 41, 42, 43 and 44. Each of these sub-pillars of fuel balls requires an insulating washer 45 and a retaining spring 46, all in addition to the upper insulating washer 47 and the spring 48 are necessary. In other words, in addition to the empty space 49 at the top for an empty space for the fission gases must be provided for each section of the fuel balls.

Wegen der notwendigen Unterteilung der Brennstoffkugeln in Teilsäulen wird der innere Aufbau der Rohrverbindungsstücke 38 sehr kompliziert, wie man aus den Fig. 7 und 7A sieht. Es ist auch weiterhin notwendig, an jedem Rohrverbindungsstück Schultern 50 und 51 vorzusehen, damit die Rohrverbindungsstücke mit den Enden der zugeordneten Röhrenabschnitte verschweißt werden können. Somit ergibt sich zusätzlieh zu den offensichtlich sehr komplizierten und teuren Verarbeitungsverfahren zur Herstellung der Rohrverbindungsstücke 38 noch ein Schweißprobi^n. Jedes Rohrverbindungsstück 38 muß an beiden Enden mit den angrenzenden Röhrenabschnitten 37 verschweißt werden. Zu dem schwierigen Problem, beim Schweißen die notwendige genaue Anordnung, Geradlinigkeit und Ausrichtung dieser Rohrverbindungsstücke und der Röhrenabschnitte aufrechtzuerhalten, kommt erschwerend hinzu, daß jede Schweißung in einer Kammer durchgeführt werden muß, die eine inerte Atmosphäre enthält Außerdem muß jede Schweißstelle gründlich durch radiographische oder andere Verfahren untersucht werden. Diese Schwierigkeiten erhöhen zwangsläufig die Herstellungskosten dieser Fangröhren.Because of the necessary subdivision of the fuel balls into sub-columns, the internal structure of the Pipe fittings 38 are very complicated, as can be seen from Figures 7 and 7A. It continues to be necessary to provide shoulders 50 and 51 on each pipe connector so that the pipe connectors can be welded to the ends of the associated tube sections. Thus there is additional to the obviously very complicated and expensive processing methods for the manufacture of the pipe fittings 38 another welding test. Each pipe connector 38 must at both ends with the adjacent tube sections 37 are welded. Adding to the difficult problem with welding the necessary exact arrangement, straightness and alignment of these pipe fittings and the Maintaining pipe sections is compounded by the fact that each weld is in a chamber must be performed that contains an inert atmosphere. In addition, each weld must be thorough examined by radiographic or other methods. These difficulties inevitably increase the manufacturing costs of these catch tubes.

Durch Gegenüberstellung der relativ einfach aufgebauten Fangröhre 15, wie sie im Zusammenhang mit den F i g. 8 und 8A beschrieben wurde, mit der in den F i g. 7 und 7A dargestellten Fangröhre 36 werden die VorteileBy comparing the relatively simply constructed catch tube 15, as they are in connection with the F i g. 8 and 8A, with the method shown in FIGS. 7th 8 and 7A, the capture tube 36 illustrated will demonstrate the benefits

der Fangröhre 15 gemäß der Erfindung offensichtlich. Soweit man ferner den Ausfall einer Röhre nach dem Ausfall einer Schweißstelle beurteilt, wird es offensichtlich, daß die Fehleranfälligkeit der Brennstoffröhre 36 zumindest um das Verhältnis der Schweißstellen der beiden Brennstoffröhren größer ist als bei der Brennstoffröhre 15.of the catching tube 15 according to the invention. As far as one furthermore the failure of a tube after the Judging failure of a weld, it is obvious that the susceptibility of the fuel pipe 36 at least by the ratio of the welds of the two fuel pipes is greater than in the Fuel pipe 15.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims (1)

Patentanspruch;Claim; Nukleares Brennelement mit parallel zueinander angeordneten, mit Brennstoff gefüllten Röhren, die mit ihren beiden Enden an oberen bzw. unteren Endverbindungsstücken befestigt sind, und mit Abstandshaltern, die ein Durchbiegen und ein Vibrieren der einzelnen Brennstoffröhren verhindern, die im vorbestimmten Abstandsverhältnis zueinander auf der gesamten Länge des Brennelementes angeordnet sind und jeweils ein steifes, dünnes Metallband umfassen, welches die Anordnung der Brennstoffröhren umgibt, wobei an den Abstandshaltern Einrichtungen vorgesehen sind, die mit entgegengesetzten Seiten jeder Brennstoffröhre zum Eingriff kommen, und mit einer Vorrichtung zur Verhinderung einer Verschiebung der Abstandshalter in Längsrichtung der Brennstoffröhren, von denen mindestens eine eine Fangröhre für die Abstandshalter ist, deren Wand sich durchgehend von einen Ende bis zum anderen Ende erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangröhre (15) für jeden Abstandshalter (8) zwei paarweise parallel übereinander mit Abstand voneinander angeordnete einstückig mit der Röhrenoberfläche ausgebildete Ansatzkränze (34) aufweist, deren einzelne Ansätze (16, 17, 18, 19) senkrecht zur Röhrenoberfläche und mit Abstand voneinander von dieser vorstehen, wobei die Ansätze (16 bis 19) der übereinanderiiegenden Ansatzkränze (34) miteinander fluchten, und jeweils zwei übereinanderliegende Ansätze (16 bis 19) mit entgegengesetzten Kanten von seitlich vorstehenden Leisten (21 bis 24) des jeweiligen Abstandshalter* (10, 11) zum Eingriff kommen.Nuclear fuel assembly with fuel-filled tubes arranged parallel to one another, the are attached with their two ends to upper and lower end connectors, respectively, and with Spacers that prevent bending and vibration of the individual fuel tubes, which are in the predetermined spacing ratio are arranged to each other over the entire length of the fuel assembly and each have a rigid, comprise thin metal band which surrounds the assembly of the fuel tubes, with the Spacer means are provided, facing opposite sides of each fuel pipe come into engagement, and with a device for preventing displacement of the spacers in the longitudinal direction of the fuel pipes of at least one of which is a collecting tube for the spacers, the wall of which is continuous extends from one end to the other, characterized in that the catching tube (15) for each spacer (8) is two in pairs arranged parallel one above the other at a distance from one another in one piece with the tube surface has formed collar rings (34), the individual lugs (16, 17, 18, 19) perpendicular to the Tube surface and protrude at a distance from this, the lugs (16 to 19) of the superimposed shoulder rings (34) are aligned with one another, and two superimposed Approaches (16 to 19) with opposite edges of laterally protruding strips (21 to 24) of the respective spacers * (10, 11) come into engagement.
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