DE2508289C2 - Kernreaktor-Brennelement - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kernreaktor-Brennelemente nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Brennelement, das in einem mit flüssigem Natrium gekühlten schnellen Reaktor verwendet wird, weist einen sechseckiges Bündel mit 127 Brennstäben auf, die in einem Stahlmantel eingeschlossen sind. Die Brennstäbe sind jeweils schraubenförmig mit Draht-Distanzstükken umwickelt, um deren Vibrieren zu vermeiden und eine ausreichende Kühlung sicherzustellen. Eine solche Anordnung ist beispielsweise aus der GB-PS 9 80 395 und aus »Atompraxis« 16, Heft 5,1970, Seite 337 bis 339, bekannt Es ist jedoch zu erwarten, daß im Betrieb des Kernreaktors die Temperatur der Brennstabhülle in den Bereichen unter den Drahtwendel höher sein wird als in den übrigen Bereichen der Hülle, und zwar infolge von stagnierendem Kühlmittel. Um eine solche Temperaturerhöhung zu kompensieren, muß die maximale Betriebstemperatur des Brennelementes begrenzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Kühlmittelfluß auch in der Umgebung solcher Draht-Distanzeinrichtungen zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend be

schrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Ausschnitt einer ersten Ausführungsform eines Brennelementes in vergrößerter Darstellung und ■

Fig.2 einen Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform.

Der in Fig-1 dargestellte Ausschnitt eines Brennelementes weist Brennstäbe 1 mit Urankarbid auf, das in einer Edelstahlhülle eingeschlossen ist Jeder Brennstab 1 weist eine Drahtwendel 2 auf, die dazu dient, den Brennstab 1 von benachbarten Brennstäben 1 in einem Bündel auf Abstand zu halten, welches in einem Mantel (nicht dargestellt) eingeschlossen ist Die Drahtwendel 2 weist einen einzelnen Draht auf, der in sich, d.h. um seine eigene Längsachse, schraubenförmig gewendelt ist Der gewendeke Draht ist wiederum schraubenförmig um den Brennstab 1 so herumgewickelt, daß er diesen auf einer schraubenförmigen Linie in regelmäßig beabstandeten Punkten berührt Der Durchmesser des Drahtes beträgt etwa 50% des Durchmessers der Drahtwendel 2. Eine Drahtwende] von dieser Form ermöglicht es dem Kühlmittel, zwischen der Drahtwendel 2 und dem Brennstab 1 und zwischen den Berührungspunkten zu fließen. Eine solche Drahtwendel 2 hat auch eine ausreichende Quersteifigkeit, um einen konstanten Abstand der Brennstäbe 1 im Bündel unter normalem Betrieb aufrechtzuerhalten. Der Außendurchmesser des Brennstab<is 1 beträgt 9,14 mm, der Außendurchmesser der Drahtwendel 2 ist 2,5 mm, und der Durchmesser des Drahtes beträgt 1 mm.

Bei der Ausführungsform nach Fig.2 weist eine Drahtwendel 3 zwei Drähte von gleichem Durchmesser auf, die miteinander verdrillt sind. Die Kombination der verdrillten Drähte wird schraubenförmig um den Brennstab 1 gewickelt, damit eine Berührung in regelmäßig beabstandeten Punkten stattfindet Die Drahtwendel 3 wird im Uhrzeigersinn um den Brennstab 1 herumgewickelt, und die Drähte sind ebenfalls im Uhrzeigersinn miteinander verdrillt Alternativ kann die Drahtwendel 3 auch im Gegenuhrzeigersinn um den Brennstab 1 gewickelt werden, und auch die Drähte können im Gegenuhrzeigersinn verdrillt werden. Durch das Verdrillen der Drähte und durch die Wendelung dieser Kombination um den Brennstab 1 herum in der gleichen Richtung wird das Zusammenpacken von Brennstäben 1 im Bündel verbessert, und der Abstand der Brennstäbe 1 ist gleichmäßiger.

Bei einer dritten Ausführungsform eines Brennelementes (in der Zeichnung nicht dargestellt) weist die Drahtwendel einen ersten Draht von relativ großem Durchmesser auf, um den ein zweiter dünner Draht schraubenförmig gewickelt ist. Die Kombination der zwei Drähte wird schraubenförmig um den Brennstab so gewickelt, daß der dünne Draht auf einer schraubenförmigen Linie in regelmäßig beabstandeten Punkten den Brennstab berührt.

Drähte mit Durchmessern im Verhältnis von 2 :1 sind beispielsweise in einer Drahtwendel geeignet, um einen Abstand von 2,54 mm zwischen benachbarten Brennstäben zu bewirken, wobei der stärkere Draht einen Durchmesser von etwa 1,3 mm hat, während der dünnere Draht einen Durchmesser von 0,64 mm aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kernreaktor-Brennelement, bestehend aus einem Bündel von Brennstäben, die gegenseitig auf Abstand durch Draht-Distanzeinrichtungen gehalten sind, die aus mindestens einem um die einzelnen Stäbe schraubenförmig gewickelten Draht bestehen, dadurch gekennzeichnet,daß jede Draht-Distanzeinrichtung mindestens einen Draht aufweist, der als Drahtwendel (2 oder 3) ausgebildet ist, die ihrerseits um den Brennstab (1) herum gewendelt ist, derart, daß die Wendel den Brennstab (1) auf einer schraubenförmigen linie in regelmäßig beabstandeten Punkten berührt

2. Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtwendel (3) der Draht-Distanzeisrichtung aus zwei miteinander verdrillten Drähten von gleichem Durchmesser besteht, die zusammen um den Brennstab (1) herum gewendelt sind, derart, daß beide Drähte den Brennstab (1) in regelmäßig beabstandeten Punkten berühren.

3. Brennelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte sowohl um sich selbst als auch zusammen um den Brennstab (1) herum im gleichen Drehsinn gewendelt sind.

4. Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Draht-Distanzeinrichtung aus einem ersten Draht mit einem darum gewendelten dünneren zweiten Draht besteht und so um den Brennstab (1) herum gewickelt ist, daß der dünnere Draht den Brennstab (1) auf einer schraubenförmigen Linie in regelmäßig beabstandeten Punkten berührt.

5. Brennelement nach Anspruchs dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser des ersten und des zweiten Drahtes im Verhältnis von 2 :1 stehen.