DE2257687A1

DE2257687A1 - Kernbrennstoff-core mit bypass-kuehlmittelregelung

Info

Publication number: DE2257687A1
Application number: DE2257687A
Authority: DE
Inventors: James Lloyd Lass; Bart Alan Smith; Dominic Ambrose Venier
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1971-11-26
Filing date: 1972-11-24
Publication date: 1973-05-30
Also published as: US3809610A; IT971183B; DE2257687C3; JPS5527319B2; JPS4863194A; CH544380A; BE791885A; FR2161038A1; SE386759B; FR2161038B1; ES408794A1; NL7215404A; DE2257687B2; GB1411116A

Description

DffvHorst So

23o November 197: Dr₀ HS /esό

Sch©ae<s-£adj„ W₀Yo₉ !J₀S₀JL

Kernbrennstoff-Core mit IBypass-=Iülilriiitt@lr©g©I-ii2S

In einem bekannten Typ eines Kernreaktors, wie er z„B„ in dem Dresden Nuclear Power Station bei Chicago, Illinois, verwendet wird, ist. der Reaktorkern oder das Reakfccpcore heterogen·. Das heißt, das. Core enthält eine Vielzahl von Brennst off anordnungen -, die vertikal mit Abständen gegeneinander angeordnet sind, um das Kernreaktorcore zu bilden, das einer sich selbst erhaltenden Kernspaltungsreaktion fähig ist. Das Core ist in einem Druckgefäß enthalten, in dem es in eine Arbeitsflüssigkeit, wie z.B. leichtes Wasser, eintaucht, die sowohl als ein Kühlmittel als auch als ein Neutronenmoderator dient. Eine Vielzahl von Regelstäben, die neutronenabsorbierendes Material enthalten, können selektiv in die Spalten oder Zwischenräume zwischen d©n Brennstoffanordaungen eingetaucht werden, um die Reaktivität dee Gores, zu r®g©lra_o

309822/0391

Je d e Br e η η s 1: ο f f a η ο r el η u η g e m 1: h S. 11 e i η e η r ei h renförmigen 1) ur c h f 1 uß -

k a na 1,, d e ι e ί η Br en ns t of f s t a bbü nd e 1 e η t h ä 11, das a us e i ne r A η or d

nung ι on Ianggestreckten, umhUlIten Brennstoffelementen oder -stä

bein gebildet wird, die zwischen oberen, und unteren Halteplatten

getragen werden.. Die Brennst off anordnungen werden in dem Druckge

faß auf Regelstabführungsrohrsockelη zwischen einem oberen Coreg :111 e r u η el e i η e r unteren Coreplatte getragen. Je d e Br e nne t ο f f a n Ordnung enthält ein Ansatzstück, das in den Trägersockel paßt, und erhält Kühlmittel von einer unter Druck stehenden Kühlmittelversorgungskammer .

Das unter Druck stehende Kühlmittel fließt nach oben durch den Durchflußkanal der Brennstoffanordnung, um Wärme von den Brennstoffelementen abzuführen. Eine typische Brennstoffanordnung dieser Art ist z.B. in dem US-Patent Nr. 3·3 50 275 beschrieben. In Kernreaktoren von bisher verwendeter Bauart sind innerhalb des Cores angebrachte Kernmeß- und -regelgeräte in Form von Neutronendetektoren in Instrumentenbehältern enthalten, die in den Spalten oder Zwischenräumen zwischen Brennstoffanordnungen angeordnet sind.

In einem wassergekühlten Reaktor wird Wärme von dem Brennstoff durch die Brennstoffstabumhüllung an das zwischen den Brennstoffstäben nach oben fließende Wasser übertragen. Bei einer bestimmten Höhe erreicht das fließende Wasser Sättigungstemperatur, und jenseits dieses Punktes sind wachsende Anteile des Wassers in der Dampfphase vorhanden. Normalerweise ist der Wärmeübergangskoeffizient zwischen der BrennstoffstabumhUllung und dem Wasser im wesentlichen konstant. Wenn jedoch der Wärmefluß und dementsprechend der Dampfanteil hinreichend erhöht wird, wird eine Schwelle erreicht, bei der der Wärmeübergangskoeffizient plötzlich um einen Faktor von 5 bis 10 abnimmt. Das wird durch einen Wechsel in dem Wärmeübergangsmechanismus vom Sieden an Keimen zu Sieden von Filmen verursacht und ergibt einen sehr schnellen, unerwünschten

309822/0391

Anstieg der Brennstoffumhüllungsteraperatur» Der Wärmefluß an der Schwelle zwischen Sieden an Keimen «and Sieden von Filmen wird als "kritischer Wärmefluß" bezeichnet.

Ein wesentlicher Gesichtspunkt bei der Konstruktion von Siedewasserreaktoren ist die Beziehung zwischen dem Hauptkanalfluß (dem Kühlmitteldurchfluß durch die Durchflußkanäle der Brennstoffanordnung) und dem Bypass-Durchfluß oder dem Durchfluß durch die Umgehungsleitung (dem Kühlmittelfluß außerhalb der Durchflußkanäle durch die Spalten zwischen Brennstoffanordnungen). Einerseits ist es wünschenswert, die Hauptkanaldurchflüsse zu maximalisieren, um dadurch den Arbeitsbereich zum kritischen Wärmefluß zu maximalisieren. Andererseits ist es notwendig, eine begrenzte Menge des Bypass-Flußes zu schaffen, um Kühlmittelstagnation und Dampfleerräume zu vermeiden und gleichermaßen die Regelstäbe und die innerhalb des Cores angebrachten Instrumente, die in den Spalten zwischen den Durchflußkanälen der Brennstoffanordnung angeordnet sind, zu kühlen. Auf diese Weise hält das wünschenswerte Gleichgewicht zwischen dem Hauptkanaldurchfluß und dem Bypass-Fluß bei einem vorgegebenen Gesamtumwälzfluß im Core einen adäquaten Spielraum zum kritischen Wärmefluß aufrecht, wobei übermäßige Leerstellen außerhalb der Hauptkanäle vermieden werden.

In einer bekannten früheren Anordnung wurde ein Bypass-Fluß durch Leckströme von Kühlmittel zwischen, der unteren Halteplatte des Brennstoffbündeis und dem am Boden befindlichen Ende des das Brennstoffbündel umgebenden Durchflußkanals erhalten. Es ist in hohem Maße wünschenswert, daß der Durchflußkanal leicht entfernbar ist, so daß er wiederverwendet werden kann und eine Prüfung des Brennstoffes erlaubt. Daher ist der Durchflußkanal nicht an dem Brennstoffbündel befestigt sondern bildet eine Gleitpassung über die oberen und unteren Halteplatten und ist nur an der oberen Halteplatte entfernbar befestigt. Da der Durchflußkanal aus relativ dünnem Material gebaut ist (wegen des begrenzten Raumes

3098 2 2/0 3 91

-A-

und um parasitäre Neutronenabsorption zu ,minimalisieren), wurde gefunden, daß Steigerungen im Kühlmitteldruck (um den Kühlmitteldurchfluß durch die Anordnung zu vergrößern) verursachen, daß der Durchflußkanal von der unteren Halteplatte abgelenkt wird, wodurch ein übermäßig großer Bypass-Fluß entsteht, der die Gefahr mit sich bringt, daß der Brennstoffanordnung der für sie erforderliche Kühlmitteldurchfluß entzogen wird. Daher ist es als wünschenswert gefunden worden, Mittel zur Steuerung dieses Bypass-Flusses vorzusehen.

Vorrichtungen zum Steuern des Bypass -Flusses müssen wirksam und zuverlässig sein, sie dürfen das Eintauchen und Herausziehen von Regelstäben unter keiner Bedingung beeinträchtigen, sie müssen hinreichende mechanische Festigkeit besitzen, um die Reaktorbedingungen auszuhalten und sie müssen ihre Wirksamkeit bei thermischer Ausdehnung und Kontraktion der Brennstoffanordnungen beibehalten. Wünschenswerterweise sollte durch derartige Anordnungen nur ein minimaler Betrag an Material dem Core hinzugefügt werden, derartige Anordnungen sollten Beeinträchtigungen der Brennstoffbeladung und Entladung vermeiden, Trennbarkeit des Durchflußkanals und der Brennstoffbündel beibehalten und wirtschaftlich herzustellen sein.

Bekannte Vorrichtungen zur Steuerung dieses Bypass-Flusses enthalten folgendes: Leckfluß-Regelglieder, wie z.B. eine geschlitzte Feder, die zwischen der unteren Halteplatte und dem Durchflußkanal angeordnet ist und wie es im spanischen Patent Nr. 382 774 beschrieben ist; Vorrichtungen zur Begrenzung der Ablenkung des Durchflußkanals in einer Richtung weg von der unteren Halteplatte,

worden

wie sie im britischen Patent Nr. 1 256 198 beschrieben/sind; Anordnungen zur Verstärkung des unteren Teiles des Durchflußkanals, der an die untere Halteplatte angrenzt, wie es im spanischen Patent Nr. 382 734 dargestellt ist.

309822/0391

mm JJ mm

Im wesentlichen regeln die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen den Bypass-Durchfluß durch Regelung des Durchflußbereiches zwischen der unteren Halteplatte und dem unteren Ende des Durchflußkanals der Brennstoffanordnung. Diese Vorrichtungen reduzieren nicht die Druckdifferenz des Kühlmittels zwischen dem Kühlmittel in dem Durchflußkanal und in dem Bypass zwischen den Durchflußkanälen. Die hohen Druckdifferenzen bei hoher Reaktorleistung können Ablenkung der Kanalseiten nach außen, so daß die Breite der Spalte zwischen den Kanälen unerwünscht reduziert wird, und Ablenkung der Kanalecken nach innen bewirken, wodurch der freie Zwischenraum zwischen dem Kanal und den Eckbrennstoffstäben des Bündels in unerwünschter Weise verringert wird.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Durchflußregelung des Kühlmittels im Bypass zu schaffen, durch die die Druckdifferenz über den Durchflußkanalwänden verringert wird.

Dieses und andere Ziele werden durch Vorrichtungen zur Beschränkung des Bypass-Durchflußbereiches erreicht, die an dem oberen Teil des Cores zwischen den Durchflußkanälen angeordnet sind, um den Ausfluß von Bypass-Flüssigkeit aus dem Core zu regeln.

In Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform sind die Vorrichtungen %nr Beschränkung des Bypass-Durchf lußbereiches an dem oberen Ende des Durchflußkanals angebracht. Diese Anordnung erfordert keine Veränderungen in dem Core-Halterungsaufbau und kann so leicht bei früher konstruierten Reaktoren angewendet werden.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform sind die Vorrichtungen zur Beschränkung des Bypass-Durchflußbereiches an dem oberen Core-Halte» gitter angebracht.

Die Erfindung wird nun im folgenden, beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, beschrieben.

309822/0391

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht des unteren Teiles eines Druckgefässes, das ein Kernbrennst off -Core enthält;

Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf eine Zelle von Brenn· stoffanordnungen;

Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht einer Brennstoffanordnung; /

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht des oberen Teiles einer Zelle von Brennstoffanordnungen, die eine Ausführungsform einer Bypass-Durchflußregelanordnung gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 6 stellt eine Abwandlung der Ausführungsform nach Figur 5 dar;

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Bypass-Durchflußregelanordnung gemäß der Erfindung.

Fig. 8 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform von Figur 7;

Figuren 9 und 10 stellten eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar, und

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

309822/0391

Ein Kernreaktorsystem wird z„B„ im US-Patent Nr. 3 431 170 beschrieben. Zur Darstellung der vorliegenden Erfindung wird in Figur 1 ein Teil des Cores eines derartigen Reaktors und ein Teil des unteren Abschnittes des das Core enthaltenden Druckgefässes dargestellt. Wie in Figur 1 gezeigt ist, wird ein Haltering 20 innerhalb eines Druckgefässes 21 getragen. Der Ring 20 trägt eine zylindrische Ummantelung 22, die einen Abstand von der Gefäßwand besitzt, um einen ringförmigen Gichtgasabzugsraum (annular downcomer spaca) 23 zu bilden. Eine Vielzahl von Regelstabsteuerröhren 24 durchdringt den Bodenkopfteil des Druckgefässes 21 und wird an deren Bodenenden von dem Bodenkopfteil getragen. Die oberen Enden der Röhren 24 durchdringen eine Core-Bodenplatte 26 und werden von dieser in seitlicher Richtung gestützt.

Das Reaktorcore wird aus einer Vielzahl von austauschbaren Brennst off anordnungen 27 gebildet (die in größerem Detail später beschrieben werden). An dem oberen Teil jedes Antriebsrohres 24 ist eine Brennstoffanordnungshalterung befestigt, die im Gießverfahren mit vier Sockeln 25 ausgeformt worden ist, um die Brennstof fanordnungsansatzstücke aufzunehmen und die Brennstoffanordnungen in Gruppen oder Zellen zu je 4 mit Abständen zu tragen.

Eine Kühlmittelumwälz-Strahlpumpe 28 erhält Kühlmittel von dem ringförmigen Raum 23 und setzt einen angefüllten Raum 29 unter dem Core unter Druck, aus dem das unter Druck stehende Kühlmittel durch Öffnungen 31 in den Röhren 24 und nach oben durch die Brennst off anordnungen 27 zu strömen gezwungen wird.

Am oberen Teil des Cores werden die Brennstoffanordnungen 27 seitlich durch ein oberes Gitter 32 gestützt, das aus einer Vielzahl von untereinander verbundenen Schienen 33(1) und 33(2) gebildet wird, um Öffnungen oder Zellen 34 mit quadratischem Querschnitt zu bilden. Die Öffnungen 34 sind mit den Sockeln 25 axial

309822/0391

ausgerichtet und besitzen eine Größe, daß sie die vier Brennstoffanordnungen einer Brennstoffanordnungszelle aufnehmen können. Das wird klarer durch die Figur 2 dargestellt, die eine Ansicht eines Teiles des Brennstoffcores ist. Wie in Figur 2 dargestellt ist, grenzen innerhalb einer jeden Zelle 34 die Brennstoffanordnungen 27 an die benachbarten oberen Gitterschienen 33(1) und 33(2) und liefern so Zwischenräume S zwischen den Brennstoffanordnungen 27 der Zelle, und die Zwischenräume S sind vorgesehen, um einen Regelstab von kreuzförmiger Gestalt (der nicht dargestellt ist) einzufügen.

Eine typische Brennstoffanordnung ist in Figur 3 dargestellt. Wie in Figur 3 gezeigt ist, enthält eine Brennstoffanordnung 27 eine Vielzahl lang ausgedehnter Brennstoffstäbe 36, die zwischen einer unteren Halteplatte 37 und einer rahmenartigen oberen Halteplatte 38 gehaltert sind. Die Brennstoffstäbe 36 reichen durch eine Vielzahl von Brennstoffstab-Abstandshaltern 39, die eine Zwischenhalterung liefern, um die länglichen Stäbe mit Abständen voneinander zu halten und sie von seitlicher Schwingung abzuhalten.

Jeder der Brennstoffstäbe 36 besitzt eine längliche Röhre, die den spaltbaren Brennstoff in Form von Tabletten, Teilchen, Pulver oder dergleichen enthält, welcher durch obere und untere Endverschlußstopfen 40 und 41 in die Röhre dicht eingeschlossen ist. Die unteren Endverschlußstopfen 41 sind mit einem Konus zum Ein*- rasten und zur Halterung in den HalterungsVertiefungen 42 ausgebildet, die in der unteren Halteplatte 37 ausgeformt sind. Die oberen Endverschlußstopfen 40 sind mit Ansätzen 43 ausgebildet, die in die Halterungsbohrungen 44 in der oberen Halteplatte 38 eingreifen.

Verschiedene Halterungsvertiefungen 42 (z.B. ausgewählte Halterungsvertiefungen an der Kante oder am Umfang) in der unteren Halteplatte 37 sind mit Schraubgewinden versehen, um Brennstoff-

309822/0391

stäbe aufzunehmen, die mit Schraubgewinde versehene untere Endverschlußstopfen 41 besitzen. Die Ansätze 43 der oberen Endverschlußstopfen 40 dieser gleichen Brennstoffstäbe sind verlängert, um durch die Halterungsbohrungen in der oberen Halteplatte 38 zu greifen, und sie sind mit Schraubgewinden versehen, um im Innern eingeschraubte Haltemuttern 45 aufzunehmen. Auf diese Weise werden die oberen und die unteren Halteplatten und die ^Brennstoffstäbe zu einem einheitlichen Gesamtaufbau zusammengesetzt.

Die Brennstoffanordnung 27 enthält ferner einen dünnwandigen röhrenförmigen Durchflußkanal 46 mit offenen Enden von im wesentlichen quadratischem Querschnitt, der so angepaßt ist, daß er eine Gleitpassung über die unteren und oberen Halteplatten 37 und 38 und die Abstandshalter 39 bildet, so daß er leicht eingesetzt und entfernt werden kann. An jeder der vier Ecken der oberen Halteplatte 38 befindet sich eine Strebe 47. Der Kanal 46 besitzt einen Vorsprung oder einen Streifen 48, der an seinem oberen Ende angeschweißt ist und der zum Befestigen des Kanals an dem Brennstoff bündel mittels eines Bolzens 49 vorgesehen ist, der in mit Gewinde versehene Löcher in einer der Streben 47 eingreift.

Die untere Halteplatte 37 ist mit einem Ansatzstück 51 versehen, das, wie im vorstehenden erwähnt worden ist, angepaßt ist, um die Brennstoffanordnung in dem Halterungssockel 25 (Figur 1) zu tragen. Das Ende des Ansatzstückes ist mit Öffnungen 52 ausgebildet, um das unter Druck stehende Kühlmittel aufzunehmen, so daß es zwischen den Brennstoffstäben nach oben strömt.

Um Stagnation des Kühlmittels in den Zwischenräumen oder Spalten S zwischen den Brennstoffanordnungen (Figur 2) zu vermeiden, kann ein Teil (in der Größenordnung 5 bis 6 %) des Kühlmittelflusses in jeder Brennstoffanordnung als Leckstrom in die angrenzenden Spalten S zwischen der unteren Halteplatte 37 und dem Durchflußkanal 46 eintreten, wie es durch.den Pfeil mit dem Bezugszeichesa BF

: 30982 2/0391

in Figur 3 dargestellt ist, oder durch spezielle Bypass-Durchflußwege 53 in der unteren Halteplatte 37 oder durch Bypass-Durchflußwege 54 in dem Durchflußkanal 46 eintreten.

Wie im vorstehenden beschrieben worden ist, wird in bekannten Anordnungen zum Regulieren dieses Bypass-Flusses durch Regelung des Bypass-Durchflußbereiches an dem Boden der Brennstoffanordnung, d.h. an dem Einlaß des Bypass-Flusses in die Spalten S, die Druckdifferenz zwischen dem Kühlmittel innerhalb des Durchflußkanals 46 und dem Kühlmittel im Bypass in den Spalten S nicht verringert, was zu dem Ergebnis führte, daß der Kanal 46 unnötig beansprucht wurde oder daß dickeres Kanalmaterial verwendet werden mußte. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Regulierung des Bypassdurchflusses durch Regelung des Bypass-Durchflußbereiches an oder nahe dem oberen Ende des Cores, d.h. an dem Auslaß des Bypass-Flusses aus den Spalten S, erreicht. Mit einer derartigen Anordnung wird die Kühlmittel-Druckdifferenz über den Wänden des Durchflußkanals 46 minimalisiert, wodurch dünneres Kanalwandmaterial verwendet werden und/oder längere Lebensdauer des Kanals erreicht werden kann.

Die erfindungsgemäße Regelanordnung für den oberen Core-Bypass-Durchfluß kann verschiedene spezifische strukturelle Ausbildungen besitzen, von denen eine Anzahl in den Figuren 4 bis IO dargestellt ist.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 4 dargestellt, welche eine teilweise perspektivische Ansicht des oberen Coreabschnittes einer Zelle mit 4 Brennstoffanordnungen 27 ist. In dieser Ausführungsform sind 2 diagonal gegenüberliegende Durchflußkanäle 46(1) dadurch modifiziert, daß jeweils an ihren oberen Enden an zwei benachbarten Seiten derselben seitliche Ansätze 56 von hinreichender Länge vorgesehen sind, so daß sie die benachbarten Seiten der anderen (unmodifizierten) Durchflußkanäle 46 über-

309822/Ü 391

lappen. Auf diese Weise ist der Ausgangsbereich von den Spalten S verringert, wodurch ein größerer Druck in den Spalten S erzeugt und die Menge des Bypass-Kühlmitteldurchflusses durch diese Spalten begrenzt wird. Die Breite W der Ansätze 56 kann so gewählt werden, daß sie die Menge des Ausgangsdurchflußbereiches beläßt, die erforderlich ist, um die gewünschte Durchflußmenge an Bypass-Kühlmittel zu liefern.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 5 dargestellt, in der die Durchflußkanäle 46(2) dadurch modifiziert sind, daß an ihrem oberen Ende jeweils ein gewölbter seitlicher Ansatz oder eine Schleife 58 ausgebildet ist, die sich nach außen und nach unten in den Spalt S erstreckt, um auf diese Weise den Bypass-Durchflußausgangsbereich an den oberen Enden der Durchflußkanäle zu verringern. Das Ende 59 des Ansatzes 58 ist vorzugsweise mit einer nach außen gerichteten Wölbung versehen, um eine weiche Anschlagsoberfläche gegen die Seite des Durchflußkanals 46(2) zu liefern.

Eine Abwandlung dieser Ausführungsform der Erfindung ist in Figur dargestellt. Die Durchflußkanäle 46(3) sind mit nach unten gerichteten gewölbten seitlichen Ansätzen oder Schleifen 59 entlang der zwei benachbarten Seiten, die an die direkt gegenüberliegenden Durchflußkanäle der Zelle 34 angrenzen, versehen. Die Ansätze 59 erstrecken sich seitlich über etwa die Hälfte der Breite des Spaltes S, so daß die gegenüberliegenden Ansätze 59 gegeneinander stoßen. Da die Schleifen 58 und 59 der Figuren 5 und 6 aus relativ dünnem Material und mit einem relativ großen Krümmungsradius hergestellt sind, liefern sie in gewisser Hinsicht ein federndes Eingreifen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 7 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist ein L-förmiges Federträger-

309822/0391

und -anschlagglied 61 an dem oberen Ende der benachbarten inneren Seiten jeder der Durchflußkanäle 46 der Zelle 34 durch Befestigungsmittel 62, wie z.B. Bolzen, Nieten oder dergleichen, befestigt. Ein Schenkel des Gliedes 61 ist mit einer Federanschlagfläche ausgebildet, während der andere Schenkel dieses Gliedes mit einer Federträgerfläche 64 ausgebildet ist. Die Federträgerfläche wird von einem Federglied 66 überlappt. Das Federglied ist mit einer Wölbung ausgebildet, so daß es sich seitwärts nach außen in den Spalt S wölbt. Vorzugsweise ist das Federglied 66 mit einem mittleren relativ flachen Abschnitt 67 versehen, der angepaßt ist, um gegen die Anschlagfläche 63 des gegenüberliegenden Gliedes 61 zu stoßen. Das Federglied 66 ist ebenfalls mit einem nach außen gewölbten unteren Ende 68 ausgebildet, um eine gewölbte Anschlagfläche gegen die Trägerfläche 64 zu bilden. Die Trägerfläche 64 kann mit einem erhabenen Federanschlag 69 versehen sein. Die Feder 66 kann durch einen übergeschlagenen oberen Abschnitt 71, der in einem Einschnitt zwischen dem Glied 61 und dem Durchflußkanal 46 angeordnet ist und durch die Bolzen oder Nieten 62 gehalten wird, befestigt sein. Die Breite W¹ der Federglieder 66 ist so gewählt, daß die gewünschte Verringerung des Bypass-Durchflußausgangsbereiches erreicht wird und sie ist normalerweise ein wesentlicher Teil der Breite des Durchflußkanals 46, wie in Figur 7 dargestellt ist.

Die Ausführungsform von Figur 7 kann modifiziert werden, um eine Befestigung an der oberen Halteplatte der Brennstoffenordnung statt an dem Durchflußkanal zu liefern. Diese Modifikation ist in Figur 8 dargestellt. Sie enthält L-förmige Federträger und -anschlagglieder 61' mit Federanschlagflächen 63· und Federträgerflächen 64» mit Federgliedern 66», die die Oberflächen 63· überlappen. Die Federglieder 66' sind mit einem flachen Abschnitt 67' und einem nach außen gewölbten unteren Ende 68' ausgebildet. Die Trägerfläche 64^f endet an ihrem unteren Ende mit einem aufgebogenen Anschlag 69'. Das Träger und -anschlagglied 61* und das Feder-

3 0 9 B i ■ 2 I Ü 3 9 1

glied 66' sind nicht an dem Durchflußkanal· 46 befestigt, sondern sie sind statt dessen mit seitlichen Ansatzstücken 72 und 73 ausgebildet, die die entsprechenden angrenzenden Stangen oder Streben 47 überlappen, die in der oberen Halteplatte 38 (Figur 3) der Brennstoffanordnung ausgebildet sind. Diese Ansatzstücke sind mit offenen Löchern durchbohrt, damit Verschlußschrauben 75 hindurchreichen können, die in mit Gewinde versehene Löcher in den Streben 47 passen, um die Glieder 61' und 66* zu befestigen. Auf diese Weise liefert diese Ausführungsform den Vorteil, daß die Glieder 61* und 66*, z.B. zum Ersetzen, leicht entfernbar sind.

Eine weitere erfindungsgemäße Regelanordnung für den Bypass-Kühlmitteldurchfluß ist in den Figuren 9 und IO dargestellt. In dieser Ausführungsform ist ein Kreuz oder ein kreuzförmiges Glied 76 eingepaßt und wird an seiner Stelle zwischen den Brennstoffanordnungen 27 der Zelle 34 durch dreieckig geformte Einrastschienen 77 gehalten, welche z.B. durch Nieten 78 an den angrenzenden oberen Enden der Durchflußkanäle 46 befestigt sind. Der Querschnitt einer geeigneten Form des Gliedes 76 ist im Detail in einer Endansicht in Figur 10 dargestellt. Die oberen Rippen 81 verleihen longitudinale Festigkeit. Die Seitenrippen 82 Überlappen die oberen Enden der Durchflußkanäle und begrenzen die Tiefe des Einsetzens der Glieder 76 in die Spalten S. Die federnden Seiten 83 des Gliedes 76 sind mit hakenförmigen unteren Kanten 84 ausgebildet, die zum Einrasten unter die unteren Kanten der Einrastschienen 77 angepaßt sind» Wenn es notwendig gefunden wird, können Haltestreifen 86 hinzugefügt werden, die Über den Enden des Gliedes 76 liegen und an den Streben 47 der Brennstoffanordnungen befestigt sind und sicherstellen, daß das Glied 76 durch den Druck des Bypass-Kühlmittels in den Spalten S nicht verschoben wird.

Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform einer Regelanordnung des Bypass-Kühlmitteldurchflusses ist In Figur 11 dargestellt. Ia

309822/0391

dieser AusfUhrungsform wird ein Kreuz oder ein kreuzförmiges Glied 87 auf seinem Platz zwischen den Brennstoffanordnungen 27 der Zelle 34 durch Befestigung an den Schienen 33(1) und 33(2) des oberen Gitters 32 (Figur 2) durch z.B. Bolzen 88 festgehalten. Befestigungsstreifen 89 an den Enden der Arme des Gliedes 87 besitzen die halbe Breite, um Befestigung von ähnlichen Gliedern 87 in den benachbarten Zellen 34 zu gestatten. Um eine wirksame Abdichtung gegen die Durchflußkanäle 46 zu liefern, kann ein federnder Kanal 91 in umgedrehter U-Form an der oberen Seite jedes der Arme des Gliedes 87 befestigt sein.

Die beschriebenen Vorrichtungen sind wirksame Mittel zur Regelung des Bypass-Kühlmitteldurchflusses durch eine teilweise Abdichtung an dem Ausgangsende (d.h. dem oberen Ende) des Bypass-Durchflußzwischenraumes, wobei die Druckdifferenz des Kühlmittels über den Durchflußkanalwänden verringert wird.

309822/0391

Claims

Patentansprüche

Brennstoffcore für einen Kernreaktor, dadurch gekennzeichnet , daß er eine Vielzahl von kernbrennstoff haltigen Brennstoffenordnungen (27), ein oberes Coregitter (32), das diese Brennstoffanordnungen (27) in Zellen von je vier Anordnungen pro Zelle seitlich stützt, wobei diese Brennstoffanordnungen (27) in dieser Zelle voneinander beabstandet sind, um Zwischenräume oder Spalte für den Bypass-Kühlmitteldurchfluß dazwischen zu liefern, und jeweils einen entsprechenden röhrenförmigen Durchflußkanal (46) enthält, der eine jede dieser Brennstoffanordnungen umgibt und Kühlmittel an seinem Boden zugeführt erhält und dieses Kühlmittel

ein an dem Kernbrennstoff vorbeiführt, daß ferner/Durchflußweg (53 oder 54) vorgesehen ist, um einen Leckstrom des Kühlmittels von dem Durchflußkanal (46) in die Spalten (S) zwischen den Brennstoffanordnungen (27) der Zelle zu erlauben und daß ein Regelglied (56,58, 59, 61, 76, 87) für den Bypass-Kühlmitteldurchfluß vorgesehen ist, das nahe den oberen Enden der Brennstoffanordnungen (27) und innerhalb der Spalten (S) zwischen diesen Brennstoffanordnungen der Zelle angeordnet ist, um den Bypass-Kühlmitteldurchflußbereich zwischen den Brennstoff anordnungen der Zelle zu verringern.
2. Brennstoffcore nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypass-Kühlmitteldurchflußregelglied als seitliche Ansätze(56, 58, 59) ausgebildet ist, die mit den oberen Enden der Durchflußkanäle verbunden sind und die Spalte zwischen den Brennstoffanordnungen der Zelle überlappen,

3098 2 2/0391
3. Brennstoffcore nach Anspruch 1, da.durch gekennzeichnet , daß das Bypass-Kühlmitteldurchflußregelglied als gewölbte federnde Glieder (66) ausgebildet ist, die angrenzend an die oberen Enden der Durchflußkanäle befestigt sind und sich seitlich und nach unten innerhalb der Spalte zwischen den Brennstoffanordnungen der Zelle erstrecken.

4. Brennstoffcore nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß relativ feste Trägerglieder (64) unter den federnden Gliedern liegen.

5. Brennstoffcore nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die federnden Glieder als Ansätze der Durchflußkanäle ausgebildet sind.

6. Brennstoffcore nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daßdie federnden Glieder an den Durchflußkanälen (bei 62) befestigt sind.

7. Brennstoffcore nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß jede der Brennstoffanordnungen eine obere Halteplatte (38) enthält und daß diese federnden Glieder (66') an diesen oberen Halteplatten dieser Brennstoffanordnungen der Zelle befestigt sind.

8. Brennstoffcore nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Bypass-Kühlmitteldurchflußregelglied als ein kreuzförmiges Glied (76) ausgebildet ist, das innerhalb der Spalten zwischen den Brennstoffanordnungen

3098 22/0391

der Zelle nahe den oberen Enden dieser' Brennstoffanordnungen angeordnet ist.

9. Brennstoffcore nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das kreuzförmige Glied (76) durch Halteglieder (77), die an den Durchflußkanälen befestigt sind, in seiner Lage festgehalten wird.

10. Brennstoffcore nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das kreuzförmige Glied (87) an dem oberen Coregitter befestigt ist.

11. Brennstoffcore nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das kreuzförmige Glied (87) federnde Mittel (91) enthält, die in die angrenzenden. Durchflußkanäle eingreifen.

3 O 9 8 2 2I Ü 39 1