DE2260592C3 - Kern für einen Atomkernreaktor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kern für einen Atomkernreaktor, wie er im Oberbegriff des Anspruches 1 definiert ist.

Es ist bekannt, in den Kanälen, d. h. in Strömungswegen, die sich in den Zwischenräumen zwischen den Brennstoffstäben und den Führungsrohren für die Steuerstäbe bilden, Strömungsleitflächcn vorzusehen, wie dies z.B. die USA.-Patentschrift 3 379 619 zeigt. Man hat die Leitfläche auch schon aus Metallstreifen hergestellt, wie es z. B. in den britischen Patentschrift 925 231 und 944 516 beschrieben ist.

Aufgabe dieser Strömungsleitflächcn ist es, die Strömung in den Kanälen abzulenken und in wirbelförmige Bewegung zu versetzen, um die Leistungsdichte des Kernes möglichst über seinen Querschnitt /.U verteilen und eine Konzentration der Leistung an bestimmten Stellen zu verhindern. Man setzt dadurch den Betriebsbefeich des Reaktors herauf, well der ganze Querschnitt des Kernes mit einer mehr gleich- 6u mäßigen Temperatur an der Dampferzeugung teilnimmt.

Die Metallstreifen bei den bekannten Konstruktionen sind mit ihren schmalen Flächen, also hochkant, an den Stäben befestigt oder Flächen und Rohre bestehen aus einem Werkstück. Daraus ergeben sich Konstruktionen mit Flossen oder Rippen, die auch schraubenförmig geführt werden können.

„ sind nicht einfach herzustel-1· Gußstücken herausgearbeitet

^W<SDieⁿErfindung hat die Aufgabe, die oben erwähnteniwStn Konstruktionen zu verbessern, msbe-JS7u vereinfachen und zu verbilligen. Auch ^S°n Z KSnsSon es gestauen, die Zahl der Strü-SnSdSK und ihre jeweilige Anordnung der 3 gen KemkonstrukUon anpassen zu können. ^J S Aufgabe löst die Erfindung durch chs im Kennzeichen des·Anspruches I beschnebene Merk-

^maDadurch wird die Konstruktion wesentlich vereinr Jh? & sind nicht mehr Gußkörper, aus denen die Lochen herausgearbeitet werden, sondern Metallstreifen aus denen sie ausgestanzt werden können. S£ vereinfacht und verbilligt die Konstrukt.on ganz wesentlich. Die Metallstreifen können auch an den SauSn des Kerns überall befestigt werden ,0 daß man die Größe der Ableitung der Strömung von der Anzah der Größe und dem Ort der Leitflächen abhängig machen kann. Die Ansprüche 2 bis 4 geben an wo die Metallstreifen bevorzugt angebracht werden können, während die Ansprüche _S b« 6 d,e Anbringung der Streifen an den einzelnen Stäben oder Rohren kennzeichnen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung folgt nun eine Beschreibung der Ausführungsbeispiele. die in Ilen Zeichnungen gezeigt sind. Die Zachnungen stel-

'⁰VhT 1 eine Ansicht des Kerns eines Kernreaktors, Fig. 2 eine Ansicht von oben auf einen Teil des ^TTTeinV perspektivische Darstellung der Erfindung bei Anwendung auf ein Führungsrohr für einen Steuerstab, .

F i e 4 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels, bei dem die Erfindung bei einem brennbaren Giftstab angewendet ist; die

Fi_K 5 6 und 7 sind Ansichten von vorne, von oben und'von der Seite der Leitbleche der Fig. 4;

Fig 8 9 und 10 sind Ansichten von vorne, von oben und'von der Seite der Leitbleche nach Fig. 3.

Der Kern 10 (Fig. 1) enthält eine Vielzahl von Brennstoffstäben 12, die durch obere und untere Halteplatten 14 und 16 festgehalten werden Über den Bereich des Kernes ist eine Anzahl von brennbaren Giftstäben 18 (Fig. 2) angebracht, die im wesentlichen die gleiche Form besitzen wie die Brennstoffstäbe 12 und auch mit ihren oberen und unteren Enden in den Endplatten 14 und 16 gehalten werden. Der Kern 10 enthält auch eine Mehrzahl von zylindrischen Führungsrohren, deren Durchmesser etwas größer ist als der der Brennstoffstabe und der Giftstäbe 18. Im übrigen sind sie aber etwa genau so lang wie diese. Innerhalb der Führungsrohr«: 20 sind Steuerstäbe, die hier nicht dargestellt sind, auf und ab beweglich, um den Betrieb des Reaktorkernes in bekannter Weise zu regeln. ..-...-

In senkrechten Abständen voneinander sind Stutzgitter 24 angebracht, die die Teile des Reaktorkernes in waagerechter Richtung auf richtigen Abstand halten sollen, dabei aber an den entsprechenden Stellen Strömungskanäle 26 bilden. Aus Fi g. 2 ist am besten zu ersehen, daß die Stützkonstruktionen 24 aus einer Mehrzahl sich schneidender länglicher Schienen besteht, die nach An eines Gitters angeordnet sind.

In der {!«gestellten Ausführung verlaufen die Schienen in der Längsrichtung entsprechend einer Schlangenlinie, die sich daraus ergibt, daß einerseits feste Widerlager 30 gebildet werden, in die die Stäbe des Kernes mit Hilfe von ausgestanzten federnden Fingern 32 gedrückt werden, um so in waagerechter Richtung die Teile des Kernes festzulegen.

Bei der Erfindung werden Ablenkbleche für die Strömung der Kühlflüssigkeit vorgesehen, damit diese aus einem Kanal in einen anderen fließt und die Mischung unterstützt wird. Diese Leitbleche bestehen im Ausführungsbeispiel der Fig. 3, 5, 6 und 7 aus länglichen dünnen Metallstreifen 36, die eine Anzahl im Seite vorspringender Ansätze besitzen. Eine Anzahl von diesen Streifen wird z. B. durch Schweißen auf den Umfang im Abstand voneinander angeordneten Punkten mit ausgewählten Teilen des Kernes verbunden. Die Streifen besitzen im wesentlichen rechteckige Form_v sind aber so gebogen, daß sie sich der Oberfläche desjenigen Stabes anpassen, mit dem sie verbunden werden sollen. Die Ausätze der Streifen 36 werden ausgestanzt und abgebogen, um die Leitflächen 38 zu bilden. An den Stellen, an denen keine Leitflächen vorgesehen werden sollen, werden Öffnungen 40 ausgestanzt, um die Menge von Fremdmaterial zu begrenzen, die sonst einen störenden Einfluß auf den Neutronenfluß im Kern haben würde. Die Leitflächen 38 sind so von dem Streifen abgebogen, daß sie in den benachbarten Strömungs kanal hineinragen, um den Flüssigkeitsstrom abzulenken. Wie aus den F i g. 5 bis lü ersichtlich, können die Leitbleche einfach in einem Winkel abgebogen werden (Fig. 5, 6 und 7); sie können aber auch, wie hei 38' (Fig. 8, 9 und 10) zusätzlich mit einer leichten Verdrehung oder Wendelung versehen werden. Die Bleche 38, wie sie in den Fig. 5, 6 und 7 gezeigt .sind, lenkei. die Strömung in benachbarte Strömungskanäle ab und sollen daher die Wirbelung unterstützen, die zur Vermischung führt. Die Bieche 38' entsprechend den Fig. 8, 9 und 10 erteilen der Kühlflüssigkeit zusätzlich noch einige Drehbewegung, die — wie bekannt — die Mischung verbessert.

Die Metallstreifen 36 können sich über die ganze wirksame Länge des Kernes erstrecken, wie das in F i g. 3 dargestellt ist. Die Ableitbleche 38 werden in Längsrichtung so dicht aneinandergereiht, wie es den praktischen Erfordernissen entspricht. Diejenigen Teile eines jeden Streifens, die sich an der Stelle befinden, wo die Gitterkonstruküonen angebracht sind, z. B. bei 39, sollten frei von Leitblechen sein, um den StrömungsquerschniU in den Kanälen 26 so groß wie möglich zu machen. Alternativ dazu können, wie in Fig. 4 bei 36' gezeigt, die Streifen von begrenzte·· Länge sein, die gewissermaßen als Segmente nur diejenigen Teile de- Stäbe oder Rohre umgeben, in deren Bereich sich Teil-? Gitterkonstruktion 24 befindet.

Man kann die Streifen 36 an allen Stäben oder Rohren oder nur an einigen anbringen. Gemäß einem Merkmal der Erfindung wirken sie aber an denjenigen Stellen angebracht, die keinen Brennstoff enthalten, nämlich an den brennbaren Giftstäben 18 und den Führungsrohren 20 für die Steuerstäbe. An diesen Stellen sind sie nämlich in denjenigen Strömungskanälen 26 der Kühlflüssigkeit angeordnet, die einem schnelleren Anwachsen der Enthalpy des Kühlmittels ausgesetzt sind, weil die Moderatorkapazität dort örtlich erhöht ist. Man bringt die Streifen 36 in der Regel nicht an den Brennstoffstäben 12 an, weil der Übergang von den Brennsloffstäben gestört werden würde. Wenn jedoch eine solche Wirkung geduldet werden kann, kann man sie auch dort anbringen, um einen <>heißen Kanal« auszuschalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Kern für einen Atomkernreaktor, bei dem •ine Anzahl von parallel angeordneten Stäben mit und ohne Brennstoff in solchem Abstand voneinander angeordnet ist, daß die Zwischenräume zwischen den Stäben Kanäle für die Strömung eines Kühlmittels bilden, in die Strömungsleitflächen hineinragen, die aus dünnen recht eckigen Metallstreifen herausgearbeitet sind, to welche parallel zur^Stabaepse an mindestens einigen der Stäbe befestigt sfntf, dadurch gekennzeichnet, daß diese Metallstreifen (36) nicht hochkant, sondern mit ihren breiten Streifenflächen an den Stäben (20) befestigt sind.

2. Kern nach Ansprach I, dadurch gekenn zeichnet, daß die Metallstreifen (36) wenigstens an einigen der keinen Brennstoff enthaltenden Stäbe befestigt sind.

3. Kern nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ao zeichnet, daß die Streifen (36) an den brennbaren Giftstäben (18) befestigt sind.

4. Kern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (36) an den Führungsrohren (20) für die Steuerstäbe des Reaktors befestigt sind.

5. Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stäben oder Rohren (12, 18, 20) mehrere Metallstreifen auf den Umfang verteilt angebracht sind, die sich über die ganze Länge der Stäbe oder Rohre (12, 18,20) erstrecken.

6. Kern nach Anspruch 5, d: Jurch gekennzeichnet, daß die Streifen (36) in Abschnitten längs den Stäben oder Rohren angeordnet sind.

7. Kern nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (36) mit den Rohren verschweißt sind.