DE2849395C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennelement für flüssigkeitsgekühlte Brutreaktoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und bezieht sich außerdem auf einen aus solchen Brennelementen zusammengesetzten Reaktoren.

Für die Brennelemente und den Reaktorkern von Brutreaktoren sind mehrere Konstruktionstypen bekannt.

Bei einem homogenen Konstruktionstyp ist eine aus einer Anzahl von Spaltstoffstäben bestehende Spaltstoffanordnung vorgesehen, die radial und axial von einer Brutstoffzone umgeben ist. Der innere Spaltstoffbereich eines solchen Reaktorkerns muß mehrere Zonen unterschiedlicher Spaltstoffanreicherung aufweisen, um ein annehmbares radiales Leistungsprofil zu erhalten. Außerdem sind bei diesem Konstruktionstyp komplizierte Bauteile, beispielsweise besondere Mundstücke zur Steuerung der Kühlmittelströmung durch die verschiedenen Zonen des Reaktorkerns erforderlich, um ein steuerbares thermisches und hydrauliches Gleichgewicht innerhalb des gesamten Reaktorkerns aufrechterhalten zu können.

Bei einem heterogenen Konstruktionstyp sind in vorgegebener schachbrettartiger Anordnung Spaltstoffelemente und Brutstoffelemente miteinander abwechselnd angeordnet. Neutronenanalysen haben gezeigt, daß derartige heterogene Anordnungen zu einem besseren Brutgewinn und einer geringeren Brutverdopplungszeit führen, aber trotzdem auch Nachteile aufweisen, nicht zuletzt wegen der unterschiedlichen Wärmeleistungen der Brutstoffelemente und der Spaltstoffelemente. Diese unterschiedlichen Wärmeleistungen können starke Temperaturgefälle erzeugen, was hochfeste mechanische Vorrichtungen zum Zusammenhalten des Reaktorkerns erfordert.

Schließlich ist ein Konstruktionstyp bekannt, bei welchem Brutstoffstäbe und Spaltstoffstäbe im gleichen Brennelement vorgesehen sind. Derartige Anordnungen basieren wesentlich auf unterschiedlichen Spaltstoffanreicherungen innerhalb des Brennelements. Solche Brennelemente sind jedoch kostspielig in der Herstellung, und auch die Qualitätskontrolle und die Brennstoffverwaltung über die Lebensdauer des Kernbrennstoffs bereitet Schwierigkeiten.

Aus der DE-OS-22 11 038 ist eine Brennstoffeinheit für Brutreaktoren bekannt, die man als Kombination des letzteren Konstruktionstyps mit dem erstgenannten homogenen Konstruktionstyp ansehen kann. Diese bekannte Brennstoffeinheit besteht aus einer äußeren Mantelzone, die von einem im Querschnitt sechseckigen äußeren Mantelrohr umschlossen ist und nur Brutstoffstäbe enthält, und aus einer innerhalb dieser Mantelzone konzentrisch angeordneten, wiederum von einem im Querschnitt sechseckigen Mantelrohr umschlossenen Spaltzone, die Brennstoffstäbe enthält, die allerdings nur im mittleren Bereich ihrer axialen Ausdehnung Spaltstoff, in ihren axialen Endbereichen ebenfalls Brutstoff enthalten. Dabei haben die Brennstoffstäbe der inneren Spaltzone einen kleineren Querschnitt als die Brutstoffstäbe der äußeren Mantelzone. Auch bei dieser bekannten Konstruktion stellt sich das oben erwähnte Problem der komplizierten und teuren Fertigung von Brennstoffstäben mit unterschiedlicher Brennstoffanreicherung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Brennelement der eingangs genannten Gattung für flüssigkeitsgekühlte Brutreaktoren eine vorteilhaftere Brennstoffanordnung zu finden, die einerseits günstige Bruteigenschaft aufweist, andererseits aber wirtschaftlich herstellbar ist und keine Probleme hinsichtlich der radialen Leistungsverteilung im Reaktorkern und der Kühlmittelströmung mit sich bringt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Brennelement gelöst.

Die gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 2 vorgesehene Abstandhaltung mit Hilfe von auf die Spaltstoffstäbe aufgewickeltem Abstandshaltedraht ist in anderem Zusammenhang aus der DE-OS 25 12 664 an sich bekannt.

Ein aus Brennelementen nach der Erfindung aufgebauter Reaktorkern, bei welchem die in den Brennelementen jeweils enthaltene Masse der Brutstoffstäbe vom Zentrum zum Kernumfang hin abnimmt, ist Gegenstand des Anspruchs 3. Eine derartige ungleichförmige radiale Verteilung ist, allerdings im Zusammenhang mit der Neutronengiftverteilung im Reaktorkern, aus der US-PS 37 99 839 an sich bekannt.

Bei dem erfindungsgemäßen Brennelement bzw. Reaktorkern sind die eingangs erörterten Nachteile bekannter Anordnungen weitgehend herabgesetzt und es kann im gesamten Reaktorkern die gleiche Spaltstoffanreicherung verwendet werden, d. h. es ist nur eine einzige einheitliche Zusammensetzung des spaltbaren Brennstoffs erforderlich. Durch Variationen von Größe oder Anzahl der Brutstoffstäbe in den verschiedenen Brennelementen kann der effektive Anreicherungsgrad in den einzelnen Brennelementen modifiziert und damit die jeweils gewünschte radiale Brutstoffverteilung innerhalb des Reaktorkerns erreicht werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Brennelement bzw. Reaktorkern läßt sich in vorteilhafter Weise eine gegenüber dem bisher möglichen gleichförmigere Temperaturverteilung innerhalb jedes Brennelements bzw. innerhalb des Reaktorkerns erreichen. Dies führt zur Vereinfachung der notwendigen thermischen und hydraulischen Steuermechanismen wie beispielsweise der Mundstücke oder dgl., und auch die mechanischen Beanspruchungen der betroffenen Bauteile durch Wärmebewegungen bzw. unterschiedliche Wärmedehnungen werden herabgesetzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Brutreaktor mit einem Reaktorkern bzw. mit Brennelementen nach der Erfindung.

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein gemischtes Brennelement nach der Erfindung,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch das Brennelement in der Ebene III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen gemischten Reaktorkern nach der Erfindung, und

Fig. 5 eine grafische Darstellung der über der Entfernung von der Mittelachse des Reaktorkerns (X-Achse) aufgetragenen Leistungsdichte im Reaktorkern (Y-Achse) bei Beginn und Ende eines Gleichgewichtszyklus.

Fig. 1 zeigt im Vertikalschnitt einen flüssigkeitsgekühlten Brutreaktor einer Bauart, bei welcher die Erfindung vorteilhaft Anwendung finden kann.

Der Reaktor weist einen Druckbehälter 10 mit einem nicht gezeigten, abgedichteten Deckel auf, welch letzterer mehrere drehbare Verschlußplatten und verschiedene Durchführungen enthält. Die Durchführungen ermöglichen das Hindurchführen von Bauteilen und Vorrichtungen, beispielsweise von Steuerstabanordnungen 17 oder Vorrichtungen zur Brennstofferneuerung. Innerhalb des Druckbehälters 10 befindet sich ein Reaktorkern 18, der eine Vielzahl vertikal orientierter Brennelemente 20 mit jeweils gleicher Ausdehnung und jeweils vorgegebenen Mengen und Anordnungen von Brutstoff und Spaltstoff enthält, die nachstehend noch erläutert werden. Die Brennelemente werden von einem unteren Kerntraggerüst 22 getragen, und ihre Gesamtanordnung ist typischerweise der Form eines geraden Kreiszylinders angenähert. Durch einen Kühlmitteleinlaß 24 tritt ein flüssiges Reaktorkühlmittel, beispielsweise flüssiges Natrium oder Kalium, in den Druckbehälter ein, strömt nach oben durch den Reaktorkern hindurch und tritt durch einen Kühlmittelauslaß 26 wieder aus dem Druckbehälter aus, wonach es, typischerweise zum Zwecke der Erzeugung elektrischer Energie, einem Wärmeaustauscher zugeführt wird.

Weitere Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels eines gemischten Brennelements 20 nach der Erfindung sind in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Dieses Brennelement enthält eine Vielzahl von Spaltstoffstäben 28 sowie eine Anzahl von Brutstoffstäben 30. Die Spaltstoffstäbe 28 enthalten anfänglich mit Spaltstoff angereicherten Kernbrennstoff, während die Brutstoffstäbe 30 anfänglich hauptsächlich brütbaren Kernbrennstoff enthalten. Die Art des Brennstoffzyklus, die Spaltstoffanreicherung und der Gesamtausnutzungsgrad des Kernbrennstoffs einschließlich von Mischoxidbrennstoffen können im Hinblick auf eine möglichst effektive Nutzung des zusammengesetzten Brennelements in einem gegebenen Reaktor variiert werden. Es ist jedoch hervorzuheben, daß innerhalb des gesamten Reaktorkerns nur Brennstoff mit einem einzigen, einheitlichen Spaltstoffanreicherungsgrad verwendet zu werden braucht.

Die Spaltstoffstäbe 28 und die Brutstoffstäbe 30 sind langgestreckte Stäbe jeweils gleicher Ausdehnung mit vorzugsweise zylindrischem Querschnitt, obwohl auch andere geometrische Querschnittsformen möglich sind. Jeder Stab weist Kernbrennstoff, vorzugsweise in Form zylindrischer Tabletten 32 (Fig. 3), auf, der in einer hermetisch abgeschlossenen, im allgemeinen rohrförmigen metallenen Brennstabhülle 34 eingeschlossen ist. Die Brennstoffstäbe 28 und 30 sind bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einem dünnwandigen, an seinen Enden offenen Metallrohr 36 untergebracht, durch welches das Reaktorkühlmittel in direktem Kontakt mit den Außenflächen der einzelnen Brennstoffstäbe hindurchfließt. Innerhalb des Rohres 36 sind die Brennstoffstäbe 28 und 30 mittels einer Halteplatte 38, die den jeweils unteren Teil von mit ihren oberen Enden an einem Ansatz 42 eines Brennstoffstabes befestigten Hängestiften 40 aufnimmt, in regelmäßiger geometrischer Anordnung gehaltert. Obwohl der hier beispielsweise beschriebene Reaktor ummantelte Brennelemente aufweist, lassen sich die Vorteile eines gemäß der Erfindung gemischten Brennelements auch bei anderen Brennelementbauarten erreichen.

Wie am besten in Fig. 2 sichtbar ist, haben die Brutstoffstäbe 30 jeweils einen größeren Querschnitt als die Spaltstoffstäbe 28 und sind symmetrisch innerhalb des Brennstoffstabbündels des Brennelements so verteilt, daß sie seitlich jeweils von einer Gruppe 44 von Spaltstoffstäben 44 umschlossen sind. Eine einen Brustoffstab umschließende Spaltstoffstabgruppe 44 ist in Fig. 2 durch eine gestrichelte Linie markiert. Es ist nun ersichtlich, daß dieses gemischt zusammengesetzte Brennelement 20 eine Modifikation seiner effektiven Spaltstoffanreicherung einfach durch Variation der relativen Menge und der relativen geometrischen Anordnung von Spaltstoffstäben und Brutstoffstäben ermöglicht. Daher können sämtliche Spaltstoffstäbe eines Brennelementes und natürlich auch des gesamten Reaktorkerns die gleiche einheitliche Spaltstoffanreicherung aufweisen. Die effektive Spaltstoffanreicherung eines Brennelements kann dabei durch Verändern der Anzahl der Spaltstoffstäbe variiert werden. Auf diese Weise läßt sich auch der Reaktorkern trotz Verwendung von Spaltstoffstäben mit einheitlicher Spaltstoffanreicherung in mehrere Radialzonen 46, beispielsweise 46 a bis 46 e (Fig. 4), mit jeweils unterschiedlicher effektiver Spaltstoffanreicherung untergliedern. Die auf diese Weise erzielten Vorteile hinsichtlich Fertigungskosten, Qualitätssicherung und Zuverlässigkeit sind beträchtlich.

Jeder Spaltstoffstab 28 ist außerdem mit Mitteln zur Abstandshaltung von den ihm seitlich benachbarten Komponenten versehen. Bei diesen benachbarten Komponenten kann es sich um weitere Spaltstoffstäbe 28, Brutstoffstäbe 30 oder, am Umfang des Brennstoffstabbündels, um die Innenwandung des Rohres 36 handeln. Als Mittel zur Abstandshaltung können auf die Spaltstoffstäbe aufgewickelte Abstandhaltedrähte 48 (Fig. 2 und 3) oder, bei einer offenen Brennelementkonstruktion, alternativ dazu Abstandshaltegitter dienen. Vorzugsweise sind die Abstandshaltedrähte alle mit gleicher Steigung aufgewickelt. Diese bevorzugten Abstandshaltedrähte tragen auch in vorteilhafter Weise zur Mischung des Kühlmittels innerhalb eines Brennelements bei. Bei alternativen Brennelementkonstruktionen können auch andere Mittel zur Kühlmitteldurchmischung, wie beispielsweise vorspringende Leitflächen, vorgesehen sein.

Es ist klar, daß das beschriebene, gemischt zusammen gesetzte Brennelement 20 sowohl innerhalb eines einzelnen Brennelements als auch innerhalb des gesamten Reaktorkerns eine differenzierte Einstellung der radialen Leistungsverteilung und der Temperaturgefälle gestattet. Obwohl die relative Menge und Anordnung von Spaltstoffstäben und Brutstoffstäben innerhalb eines Brennelements variiert werden kann, ist ein mittiger Brutstoffstab zu bevorzugen. Bei früheren Brennelementkonstruktionen mit in wesentlichen gleich großen Brennstäben tritt im allgemeinen eine Leistungsdichtenspitze im Mittelachsenbereich des Brennelements auf, die zu den peripheren Brennstäben hin abnimmt, wo der Neutronenfluß geringer und die Kühlmittelströmung stärker ist. Dieser Erscheinung muß bei herkömmlichen Konstruktionen mit unterschiedlichen Spaltstoffanreicherungen und komplizierten Strömungssteuermechanismen, beispielsweise mit einer Vielzahl von Mundstücken, entgegengewirkt werden. Im Vergleich dazu ergeben die verdickten Brutstoffstäbe 30 der erfindungsgemäßen Anordnung, insbesondere der längs der Mittelachse des Brennelements verlaufende Brutstoffstab, einen übernormal großen Kühlmittelströmungskanal um den jeweiligen Brutstoffstab herum, so daß örtlich eine verstärkte Kühlmittelströmung auftritt. Dadurch wird das Temperaturgefälle von der Mittelachse des Brennstoffstabbündels zu dessen Umfang hin verringert. Die vergrößerte Kühlmittelströmung wird auch dann beibehalten, wenn sich die Leistungsabgabe mit zunehmendem Abbrand des Reaktorkerns von den Spaltstoffstäben zu den Brutstoffstäben hin verschiebt. Diese Verschiebung kann minimale radiale Temperaturgradienten weiter vergrößern.

Aus den Fig. 2 und 3 ist ersichtlich, daß die Brutstoffstäbe 30, die jeweils von einer Gruppe 44 von jeweils mit einem Abstandshaltedraht 48 umwickelten Spaltstoffstäben 28 umgeben sind, durch diese Abstandshaltedrähte 48 mit seitlichem Abstand von den Spaltstoffstäben gehalten und von diesen seitlich abgestützt werden. Bei der dargestellten bevorzugten Hexagonal-Dreieck- Anordnung ist jeder Brutstoffstab in zwölf Ebenen entlang seiner Länge abgestützt, wobei er gemäß Fig. 2 in jeder Stützebene an sechs peripheren Stellen abgestützt ist. Diese Stützebene ist diejenige Querebene, die in periodischen Intervallen entlang der vertikalen Längsachse des Brennelements auftritt und an welcher jeweils eine Anzahl der Abstandshaltedrähte 48 an dem Rohr 36 anliegen. Zusätzlich zu der Verringerung des Temperaturgefälles innerhalb des Brennstoffstabbündels bzw. des Rohres 36, was zu geringeren wärmebedingten mechanischen Spannungen führt, bedingt das Fehlen von um die Brutstoffstäbe 30 herumgewickelten Abstandshaltedrähten eine weitere Verringerung der von dem Brennstoffstabbündel auf das Rohr 36 ausgeübten Spannungen. Das Weglassen von Abstandshaltedrähten an den Brutstoffstäben verringert die Steifigkeit des Bündels in der Stützebene. Wie sich gezeigt hat, neigen die Brennstoffstäbe während der Standzeit des Brennelements unter dem Einfluß der Strahlung und der thermischen Zyklen zu Biegebewegungen, wodurch Biegebeanspruchungen auf das Rohr 36 ausgeübt werden. Eine Vergrößerung der Steifigkeit des Bündels würde zu einer Steigerung der von diesem auf das Rohr ausgeübten Biegebeanspruchungen führen, während demgegenüber die durch das Weglassen von Abstandshaltedrähten an den Brutstoffstäben verringerte Steifigkeit des Bündels eine Verminderung der von diesem auf das Rohr ausgeübten Biegebeanspruchungen ergibt. Untersuchungen haben bestätigt, daß infolge der herabgesetzten Temperaturgefälle und vermutlich auch wegen der verringerten Biegebeanspruchungen die Wandstärke des Rohres 36 um 10% bis 20% gegenüber herkömmlichen Brennelementen verringert werden kann. Weiter ist bemerkenswert, daß der vergrößerte Querschnitt der Brutstoffstäbe die Steifigkeit des Bündels wieder vergrößert. Der Konstrukteur hat also die Möglichkeit, im Rahmen der geforderten Parameter eines gegebenen Reaktorkerns bzw. Reaktors Bemessung, Abstand und Kühlmittelströmung im Hinblick auf die Erzielung der jeweils gewünschten Neutronenwerte und mechanischen Größen zu variieren. Ein Brutstoffstab mit verhältnismäßig großem Durchmesser, der die Bündelsteifigkeit verbessert, kann damit die Steifigkeitsverringerung durch das Weglassen eines Abstandshaltedrahts an dem Brutstoffstab ausgleichen, falls erforderlich.

Geometrische Parameter für ein gemischt zusammengesetztes Brennelement nach den Fig. 2 und 3 mit 13 Brutstoffstäben und 126 Spaltstoffstäben sind beispielsweise in der nachstehenden Tafel I angegeben.
Wandstärke des hexagonalen Rohres 36  3 mm Außenmaß zwischen zwei parallelen
Sechseckseiten des Rohres 36116 mm Außendurchmesser eines
Brutstoffstabes 3016,2 mm Außendurchmesser eines
Spaltstoffstabes 28 6,0 mm Durchmesser des Abstandshaltedrahtes 1,9 mm

Fig. 4 zeigt beispielsweise im Querschnitt einen Reaktorkern mit fünf verschiedenen Radialzonen, die infolge einer jeweils unterschiedlichen Anzahl von Brutstoffstäben 30 in den Brennelementen der einzelnen Zonen unterschiedliche effektive Spaltstoffanreicherungen haben, obwohl sämtliche Spaltstoffstäbe 28 innerhalb des ganzen Reaktorkerns die gleiche einheitliche Spaltstoffanreicherung haben. In dieser Darstellung sind die einzelnen Radialzonen von innen nach außen mit 1 bis 5 numeriert, weiter sind die Atomverhältnisse von Brutstoff zu Spaltstoff einschließlich eines oberen und unteren axialen Brutmantels, ferner die effektive Spaltstoffanreicherung in den Brennelementen jeder Zone und die Anzahl von Brutstoffstäben in jedem Brennelement der einzelnen Zonen angegeben. Demgemäß geht aus dieser Darstellung hervor, daß mit zunehmendem Abstand von der Mitte des Reaktorkerns die Anzahl der Brutstoffstäbe pro Brennelement fortschreitend abnimmt, das Atomverhältnis von Brutstoff zu Spaltstoff ebenfalls abnimmt und die effektive Spaltstoffanreicherung zunimmt. Die Positionen der 19 Steuerelemente zur Aufnahme geradlinig einschiebbarer Steuerstäbe sind in der Zeichnung ebenfalls dargestellt.

Fig. 5 zeigt die berechnete Leistungsdichte in dem in Fig. 4 gezeigten Reaktorkern in Abhängigkeit vom Abstand von der Kernmitte. Demgemäß kann durch die Verwendung der erfindungsgemäßen, gemischt zusammengesetzten Brennelemente 20 eine beträchtliche Gleichförmigkeit der Leistungsdichte erreicht werden. Diese Gleichförmigkeit kann jedoch durch Optimierung der Auslegung, insbesondere an der Kernperipherie, noch verbessert werden. Eine weitere Verbesserung dieser Gleichförmigkeit ist auch durch Verwendung von Strömungsleitorganen für die Kühlmittelströmung, beispielsweise lediglich in den äußeren Zone, möglich.

Fig. 5 zeigt auch grafisch die verhältnismäßig geringe Leistungsschwankung, die bei dem beispielsweise dargestellten Reaktorkern zwischen dem Beginn eines Gleichgewichtszyklus (BEC) und am Ende eines Gleichgewichtszyklus (EEC) auftritt. Das Leistungsprofil liegt stets zwischen den Kurven BEC und EEC. Bei Fehlen einer komplizierten Kühlmittelströmungssteuerung hängt diese Schwankung unmittelbar mit der Kühlmittelauslaßtemperatur an den einzelnen Brennelementen zusammen. Der Fachmann wird erkennen, daß die Größe dieser Schwankung beträchtlich kleiner als bei herkömmlichen heterogenen oder homogenen Reaktorkerntypen ist.

Bei dem erfindungsgemäßen, gemischt zusammengesetzten Reaktoren besteht also die Möglichkeit, beträchtlich weniger Mundstücke, Leitvorrichtungen oder andere Strömungssteuermittel zu verwenden und die wärmebedingten Beanspruchungen zwischen benachbarten Brennelement-Mantelrohren oder zwischen Stützkonstruktionen bei offenen Reaktorkernkonstruktionen beträchtlich herabzusetzen. Außerdem wird die Änderung der mittleren Auslaßmischtemperatur des Kühlmittels aus jedem Brennelement während der Reaktorkernstandzeit beträchtlich vermindert, wodurch die thermischen Zyklen zwischen den Mantelrohren benachbarter Brennelemente abgeschwächt werden.

Bei dem beispielsweise dargestellten Reaktorkern erzeugt ein Brennelement der Zone 1 am Beginn eines Gleichgewichtszyklus 4,396 MW und steigert sich dann auf 4,610 MW am Ende des Gleichgewichtszyklus. In thermischer Hinsicht tritt bei diesem Brennelement bei einem Kühlmitteldurchsatz von 86 000 kg Natrium pro Stunde eine Steigerung der mittleren Auslaßmischtemperatur von nur 7,1°C auf. In ähnlicher Weise nimmt bei einem Brennelement der Zone 4 die Wärmeerzeugung von einem Wert von 4,170 MW aus ab. Dies entspricht einem Abfall der mittleren Auslaßmischtemperatur von etwa 6,8°C bei dem genannten Kühlmitteldurchsatz. Es ist also ersichtlich, daß sich bei einem erfindungsgemäß gestalteten Brennelement bzw. Reaktorkern zahlreiche Vorteile auch hinsichtlich der Neutronenbilanz, der mechanischen Wärmespannungen und der davon berührten konstruktiven Erfordernisse ergeben.

Claims (3)

1. Brennelement für flüssigkeitsgekühlte Brutreaktoren, mit einem vertikal orientierten, polygonalen, dünnwandigen Mantelrohr und einem darin angeordneten, etwa die gleiche Querschnittsform wie dieses aufweisenden Bündel von parallel und eng beieinander angeordneten, langgestreckten Brennstoffstäben, die Brutstoffstäbe und Spaltstoffstäbe enthalten, wobei die Brutstoffstäbe (30) einen größeren Querschnitt als die Spaltstoffstäbe (28) haben, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Brutstoffstab (30) von einer Gruppe von Spaltstoffstäben (28) umschlossen ist, wobei alle Spaltstoffstäbe Brennstoff mit im wesentlichen gleicher Spaltstoffanreicherung enthalten.

2. Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spaltstoffstab (28) mit einem Abstandshaltedraht (48) zur Abstandshaltung von benachbarten Brennstoffstäben bzw. von dem Metallrohr (36) umwickelt ist.

3. Reaktoren für einen flüssigmetallgekühlten Brutreaktor, mit einer angenähert kreiszylindrischen Anordnung aus einer Vielzahl vertikal orientierter Brennelemente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Brennelementen (20) jeweils enthaltene Masse der Brutstoffstäbe (30) in vorgegebenem Maße vom Zentrum zum Umfang des Reaktorkerns hin abnimmt.