DE4117722A1

DE4117722A1 - Conversion ratio increase of pressurised water reactor - using under moderated advanced PWR with shortened fuel elements, for stepwise fissile fuel prodn.

Info

Publication number: DE4117722A1
Application number: DE4117722A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Phil Moldaschl; Rainer Dipl Ing Huber; Peter Dipl Ing Rau
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1991-05-30
Filing date: 1991-05-30
Publication date: 1992-12-03

Abstract

Fraction of the origianl PWR fuel elements are withdrawn and replaced by shortened APWR elements which although shorter have identical cross-sections to the original fuel elements. The remaining spaces in the nuclear asembly are filled with filling structures, of the same cross section as the fuel elements. ADVANTAGE - Outer dimensions of the PWR remain constant.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Umrüstung eines Druckwasserreaktors (DWR) in einen höher konvertierenden, untermoderiert betreibbaren Kernreaktors des Typs "Fortschritt licher Druckwasserreaktor" (FDWR) unter Beibehaltung der äußeren Kernabmessungen des Druckwasserreaktors.The invention relates to a method for retrofitting a pressurized water reactor (DWR) into a higher converting submoderated operable nuclear reactor of the type "progress Licher pressure water reactor "(FDWR) while maintaining the outer core dimensions of the pressurized water reactor.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Kernstruktur zur Umrüstung eines Druckwasserreaktors (DWR) in einen höher konvertierenden, untermoderiert betreibbaren Kernreaktor des Typs "Fortschrittlicher Druckwasserreaktor" (FDWR), wobei der Druckwasserreaktor mit Brennelementen einer ersten axialen Länge und eines ersten Querschnitts beladen ist.The invention further relates to a core structure for Conversion of a pressurized water reactor (DWR) to a higher one converting nuclear power plant which can be operated in a moderated manner Type "Advanced Pressurized Water Reactor" (FDWR), where the Pressurized water reactor with fuel elements of a first axial Length and a first cross section is loaded.

Eine Kernstruktur mit den letzterwähnten Merkmalen ist bekannt durch die DE-A1-30 09 937 (1), ferner durch die Arbeit "Neutronenphysikalische Aspekte eines fortgeschrittenen Druck wasserreaktors (FDWR)" von H.-D. Berger und W. Oldekop, ver öffentlicht in der Zeitschrift "Atomkernenergie, Kerntechnik", Bd. 39, (1981), 128 bis 132, insbesondere Fig. 1 (2).A core structure with the latter features is known by DE-A1-30 09 937 (1), further by the work "Neutron physical aspects of advanced printing wasserreaktors (FDWR) "by H.-D. Berger and W. Oldekop, ver publicly in the journal "Nuclear Nuclear Energy, Nuclear Technology", Vol. 39, (1981), 128 to 132, in particular Fig. 1 (2).

(1) zeigt in Fig. 1 im Querschnitt einen Standard-Druckwasser reaktor mit einer Kernstruktur, die mit normalen DWR-Brenn elementen beladen ist. In Fig. 2 ist dargestellt, daß die Kernstruktur aus FDWR-Brennelementen verkürzter axialer Länge besteht. Das durch diese Verkürzung freibleibende Volumen ist durch eine Steuerstab-Führungsstruktur ausgefüllt; außerdem ist der obere Rost mit seinen Stützen, welche sich oberhalb der oberen Kerngitterplatte befinden, in seiner Länge verändert. (1) shows a standard pressurized water in cross section in FIG. 1 reactor with a core structure using normal DWR burning elements is loaded. In Fig. 2 it is shown that the Core structure made of FDWR fuel elements of reduced axial length consists. The remaining volume due to this shortening is filled in by a control rod management structure; Furthermore is the upper grate with its supports, which are above the top core lattice are in length changed.

Der bekannten Kernstruktur nach (1) und auch nach (2) - aus diesen beiden Dokumenten geht auch das eingangs definierte generelle Verfahren hervor - liegen folgende Überlegungen zugrunde: Fortgeschrittene oder Fortschrittliche Druckwasser reaktoren (FDWR), die auch als hochkonvertierende Druckwasser reaktoren bezeichnet werden, stellen ein mögliches Bindeglied zwischen herkömmlichen Leichtwasserreaktoren und den sogenann ten Schnellen Brutreaktoren in einer langfristigen Energie versorgungsstrategie dar. Die Umrüstung hat u. a. den Vorteil, daß man Hochkonverterkerne auf der Basis erprobter Druckwasser- Technologie realisieren kann. Mit anderen Worten: Unter Beibe haltung aller Großkomponenten herkömmlicher DWR-Kraftwerke kann man ein neues FDWR-Core in einen Standard-Druckbehälter integrieren.The known core structure according to (1) and also according to (2) These two documents are also compatible with the one defined at the beginning general procedures - the following considerations apply based: advanced or advanced pressurized water reactors (FDWR), which also act as high-converting pressurized water reactors are a possible link between conventional light water reactors and the so-called Fast breeding reactors in long-term energy supply strategy. a. the advantage, that high-converter cores based on proven pressurized water Technology can realize. In other words: under beeb Maintenance of all large components of conventional DWR power plants you can put a new FDWR core in a standard pressure vessel integrate.

Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß dieser Integrationsvorgang nicht schlagartig erfolgen muß, sondern daß man dabei schrittweise vorgehen kann. Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß Präambel des Anspruchs 1 anzugeben, mit welchem sich die Um rüstung eines Druckwasserreaktors in einen Reaktor des Typs FDWR schrittweise verwirklichen läßt. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ausgehend von einer Kernstruktur nach der Prä ambel des Anspruchs 2, diese so auszubilden, daß sie für eine schrittweise durchführbare Umrüstung geeignet ist.The present invention is based on the knowledge that this integration process does not have to take place suddenly, but that you can proceed step by step. Accordingly the invention is based on the object of a method Specify preamble of claim 1, with which the order Armament of a pressurized water reactor in a reactor of the type FDWR can be implemented step by step. Object of the invention it is also, starting from a core structure after the pre ambel of claim 2, to train them so that they for a step-by-step conversion is suitable.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren nach Patentanspruch 1 zur Umrüstung eines Druck wasserreaktors in einen höher konvertierenden, untermoderiert betreibbaren Kernreaktor des Typs "Fortschrittlicher Druck wasserreaktor" (FDWR) unter Beibehaltung der äußeren Kern abmessungen des Druckwasserreaktors, mit den folgenden weiteren Merkmalen:The object of the invention is to achieve the object a method according to claim 1 for converting a pressure water reactor into a higher converting, under moderated Operable nuclear reactor of the type "advanced pressure water reactor "(FDWR) while maintaining the outer core dimensions of the pressurized water reactor, with the following further characteristics:

a) at least a part of the DWR fuel elements is pulled, and instead of the DWR fuel elements removed from the core group The core is loaded with FDWR fuel elements, which in the A shortened axial compared to the DWR fuel elements Length, but the same cross-sectional dimensions as have these
b) the remaining gaps in the core structure are filled body filled, which at least at both ends the same cross-sectional dimensions as the DWR and FDWR Have fuel assemblies, and the packing is made with internal Channels to the cooling water flow of the axially adjacent FDWR fuel element connected.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung auch eine Kernstruktur nach Patentanspruch 2 zur Umrüstung eines Druckwasserreaktors (DWR) in einen höher konvertierenden, untermoderiert betreibbaren Kernreaktor des Typs "Fortschritt licher Druckwasserreaktor" (FDWR), wobei der Druckwasserreaktor mit Brennelementen einer ersten axialen Länge und eines ersten Querschnitts beladen ist, mit den folgenden weiteren Merk malen:The object of the invention is to achieve the object also a core structure according to claim 2 for retrofitting a pressurized water reactor (DWR) into a higher converting submoderated operable nuclear reactor of the type "progress Licher pressurized water reactor "(FDWR), the pressurized water reactor with fuel elements of a first axial length and a first Cross-section is loaded with the following additional notes to paint:

a) instead of at least one of the DWR fuel elements is a FDWR fuel assembly inserted, which is the same cross cut dimensions like the DWR fuel elements, but one has a second axial length, which is compared to the first axial length is smaller,
b) due to the axial shortening of the FDWR fuel elements vacant gap volume is filled by filler, which at least at both ends have the same cross cut dimensions like the DWR and FDWR fuel elements as well as internal channels for connection to the cooling water flow of the axially adjacent FDWR fuel assembly.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstands des Anspruchs 2 sind in den Ansprüchen 3 bis 11 angegeben.Advantageous further developments of the subject matter of claim 2 are given in claims 3 to 11.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß sie sich bei allen Druckwasserreaktoren anwenden läßt unabhängig davon, ob diese eine hexagonale oder eine quadratische Gitterteilung ihrer Kernstruktur aufweisen. Bei im Querschnitt sechseckigen DWR-Brennelementen (hexagonale Gitterstruktur) sind auch die Füllkörper zumindest an ihren beiden Enden in ihrem Querschnitt sechseckig. Hat der Standard- Druckwasserreaktor, von dem ausgegangen wird, eine quadrati sche Gitterteilung, also im Querschnitt quadratische Brenn elemente, so sind die im Zuge des Umrüstvorgangs verwendeten Füllkörper zumindest an ihren beiden Enden ebenfalls quadra tisch. Das Verfahren nach der Erfindung ist also universell, unabhängig von der gewählten Gitterteilung eines Druckwasser kernreaktors, anwendbar und führt in mehreren Umrüstschritten im Endergebnis zu einem FDWR, dessen Konversionsfaktor bekannt lich größer ist als derjenige bei einem Druckwasserreaktor (bei diesem liegt ein gängiger Wert des Konversionsfaktors bei 0,53). Hochkonvertierende Druckwasserreaktoren haben Konversions faktoren, die kleiner als 1 sind, aber größer als diejenigen von Standard-Druckwasserreaktoren (bei Konversionsfaktoren, die größer als 1 sind, spricht man von Brutreaktoren).The advantages that can be achieved with the invention are above all in the fact that they are in all pressurized water reactors can be used regardless of whether this is a hexagonal or have a square lattice division of their core structure. In the case of DWR fuel elements with a hexagonal cross section (hexagonal Lattice structure) are also the packing, at least on their both ends hexagonal in cross section. Does the standard Pressurized water reactor, which is assumed to be a quadrati cal grid division, i.e. square cross-section elements, so are those used in the course of the conversion process Filler also quadra at least at both ends table. The method according to the invention is therefore universal, regardless of the selected grid division of a pressurized water nuclear reactor, applicable and performs in several conversion steps in the end result to an FDWR, whose conversion factor is known is larger than that of a pressurized water reactor (at a common value of the conversion factor is 0.53). Upconverting pressurized water reactors have conversions factors that are less than 1 but larger than those of standard pressurized water reactors (with conversion factors, that are larger than 1, one speaks of brood reactors).

Als weiterer wesentlicher Vorteil, der sowohl für das Verfahren wie auch die Kernstruktur nach der Erfindung gilt, ist zu er wähnen, daß durch die Füllkörper die Kühlwasserströmung für jedes der einzelnen Brennelemente wie auch für den gesamten Kernquerschnitt optimiert werden kann, weil die Füllkörper als einstellbare Strömungsdrosseln fungieren. Einstellbar bedeutet in diesem Fall, daß Füllkörper unterschiedlichen Strömungs widerstandes auf Lager gehalten werden, die abhängig davon, ob die zugehörigen, mit ihnen in einer axialen Flucht befindlichen FDWR-Brennelemente mehr in Kernmitte oder mehr am Rand ange ordnet sind. Vorzugsweise wird die Kühlmittelströmung in den zentralen Kernzonen im Vergleich zu den Randzonen verstärkt, um hier die Wärmeabfuhr zu intensivieren.Another major advantage of both the process how the core structure according to the invention also applies is to it imagine that the cooling water flow for each of the individual fuel elements as well as for the whole Core cross section can be optimized because the packing as adjustable flow restrictors act. Adjustable means in this case that packing different flow resistance can be kept in stock depending on whether the associated ones in axial alignment with them FDWR fuel elements more in the center of the core or more at the edge are arranged. The coolant flow is preferably in the central core zones reinforced in comparison to the peripheral zones, to intensify the heat dissipation here.

Für die Vorteile der Kernstruktur nach der Erfindung gilt das vorstehend Erläuterte sinngemäß, wobei eine der günstigsten Weiterbildungen der Kernstruktur nach Anspruch 2 diejenige nach Anspruch 11 ist, bei welcher trotz hexagonaler Gitterstruktur im Inneren eines FDWR-Brennelements dieses die Außenabmessungen eines DWR-Brennelements hat. Mit anderen Worten: DWR- und FDWR-Brennelemente sind in bezug auf ihre Querschnittsabmessun gen vollständig kompatibel.This applies to the advantages of the core structure according to the invention Analogously explained above, being one of the cheapest Developments of the core structure according to claim 2 that after Claim 11 is in which despite the hexagonal lattice structure inside an FDWR fuel assembly, the outer dimensions of a DWR fuel element. In other words: DWR and FDWR fuel assemblies are cross-sectional in size fully compatible.

Nach Anspruch 4 werden die Füllkörper in ihrer generellen Kon figuration einer Füllkörper-Anordnung unterhalb und/oder ober halb eines FDWR-Brennelements angeordnet. Als Füllkörper kommen insbesondere sogenannte Dummy-Elemente in Frage, d. h. Füllkörper, die in ihrem Inneren keine Brennstäbe bzw. kein Spaltmaterial enthalten. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die Füllkörper als DWR-Brennelemente entsprechend verkürzter Länge auszubilden, wie dies in der älteren Anmeldung P 41 08 767.4 vom 18.03.1981 bereits erläutert ist. Allgemein läßt sich sagen, daß zur Verwirklichung der Kern struktur nach der Erfindung in einem Brennelement-Aufnahmekanal ein FDWR-Brennelement der verkürzten Länge · N und eine Füllkörper-Anordnung der resultierenden GesamtlängeAccording to claim 4, the packing in their general con figuration of a packing arrangement below and / or above half of an FDWR fuel assembly. As a packing so-called dummy elements are particularly suitable, d. H. Packing bodies that have no fuel rods or no inside Fissure material included. Basically, it is also possible, the packing as DWR fuel elements accordingly shortened length, like this in the older one Registration P 41 08 767.4 from March 18, 1981 has already been explained. In general it can be said that to achieve the core structure according to the invention in a fuel assembly receiving channel an FDWR fuel assembly of the shortened length · N and one Packing arrangement of the resulting total length

axial aneinandergereiht und hydraulisch miteinander gekuppelt sind, worin p < q, p und q ganze positive Zahlen bedeuten und H die axiale Länge des Brennelement-Aufnahmekanals ist (Anspruch 3).axially strung together and hydraulically coupled are in which p <q, p and q are integers and H is the axial length of the fuel assembly receiving channel (Claim 3).

Aufbau und Wirkungsweise sowie weitere Merkmale und Vorteile der Umrüst-Kernstruktur und des Verfahrens zur Umrüstung eines Druckwasserreaktors in einen Kernreaktor des Typs FDWR nach der Erfindung werden im folgenden anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigt in zum Teil vereinfachter, schemati scher Darstellung:Structure and mode of operation as well as other features and advantages the conversion core structure and the procedure for converting one Pressurized water reactor into a FDWR type nuclear reactor the invention are described below with reference to several in the Drawing illustrated embodiments explained in more detail. The drawing shows in partially simplified, schematic shear representation:

Fig. 1 eine Kernstruktur nach der Erfindung im Aufriß und zugleich im Ausschnitt, dargestellt anhand von fünf Brennelementkanälen, die sich zwischen einem unteren Rost und einer oberen Gitterplatte befinden; Figure 1 shows a core structure according to the invention in elevation and at the same time in the cutout, shown using five fuel assembly channels, which are located between a lower grate and an upper grid plate.

Fig. 2 im Aufriß einen kastenartigen Füllkörper und das obere Ende eines zugehörigen FDWR-Brennelementes, wobei der Füllkörper aus axial aneinanderreihbaren Kastenelementen zusammengesetzt ist; Fig. 2 is a box-like packing and the upper end of an associated FDWR fuel assembly, wherein the filler is composed of axially buttable box elements in elevation;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Füllkörper nach Fig. 2; Fig. 3 is a cross section through the filler body of FIG. 2;

Fig. 4 einen Teilschnitt durch die Zentrier-Vorsprünge und -rücksprünge der einzelnen Kastenelemente nach Fig. 2; Fig. 4 is a partial section through the centering projections and -rücksprünge of each box elements of FIG. 2;

Fig. 5 einen axialen Teilschnitt durch eine Stehbolzen verspannung der Kastenelemente nach Fig. 2; Fig. 5 is a partial axial section through a stud tensioning of the box elements of FIG. 2;

Fig. 6 eine Ausführungsvariante zum Füllkörper nach den Fig. 2 bis 5 mit einem rohrförmigen oder im Querschnitt polygonförmigen Füllkörper, dessen Kopf- und Fußplatte jedoch an den Querschnitt des zugehörigen Brennelementes angepaßt sind; . Fig. 6 is a variant embodiment of the filler body according to Fig 2 to 5 with a tubular polygonal cross-section or packings, whose head and foot plate, however, are adapted to the cross-section of the associated fuel assembly;

Fig. 7 im Aufriß einen aus einem Stück bestehenden kasten förmigen Füllkörper; Fig. 7 in elevation a one-piece box-shaped filler;

Fig. 8 die Einzelheit VIII aus Fig. 7 mit einer Drehklin kenverriegelung zur Kupplung des Füllkörpers an den Brennelementkopf; Fig. 8 shows the detail VIII of Figure 7 with a Drehklin kenverriegelung for coupling the packing to the fuel assembly.

Fig. 9 die Draufsicht auf das Detail nach Fig. 8; Fig. 9 is a top view of the detail of Fig. 8;

Fig. 10 einen Querschnitt durch einen Füllkörper, der äußerlich so aussieht wie derjenige nach Fig. 2, der in seinem Inneren jedoch Kastenelemente mit einer Steuerstabführungsstruktur aufweist. Gezeigt ist eine Schweißkonstruktion; Fig. 10 shows a cross section through a filling body which externally looks like the one shown in FIG. 2, but which has in its interior box elements with a control rod guide structure. A welded construction is shown;

Fig. 11 eine Variante zum Kastenelement nach Fig. 10, bei der die Steuerstabführungsstruktur durch elektro chemisches Senken oder durch ein Lasertrennverfah ren hergestellt wurde, und FIG. 11 shows a variant of the box element according to FIG. 10, in which the control rod guide structure was produced by electrochemical lowering or by a laser separation process, and

Fig. 12 im Querschnitt ein FDWR-Brennelement mit quadrati schen Außenabmessungen und innerer hexagonaler Gitterteilung für die Brennstäbe. Fig. 12 in cross section an FDWR fuel assembly with quadrati rule outer dimensions and inner hexagonal grid division for the fuel rods.

In Fig. 1 ist eine Übergangsstruktur bei der Umrüstung eines Druckwasserreaktors (im folgenden: DWR) in einen höher konver tierenden, untermoderiert betreibbaren Kernreaktor (im folgenden: FDWR) dargestellt. Der untere Rost 1 der Kerntragstruktur des DWR ist lediglich strichpunktiert angedeutet; auf ihm stehen die als Ganzes mit D bezeichneten Brennelemente des DWR, H des FDWR und die als Ganzes mit F bezeichneten Füllkörper mit Fuß teilen 2 auf. Die dargestellte Kernstruktur hat eine Kernhöhe dl, welche durch die axiale Länge der DWR-Brennelemente D gegeben ist, wenn man die axiale Länge der Fußteile 2 unberück sichtigt läßt. Oberhalb der Kernstruktur ist eine obere Gitter platte 3 ebenfalls schematisch durch eine strichpunktierte Linie angedeutet; sie liegt an den oberen Enden 4 der Brenn elemente D, H und der Füllkörper F an, liegt in ihrem Rand bereich auf einem nicht näher dargestellten Kernbehälterflansch auf und wird durch vertikale Stützen eines Kerngerüstes, das an seinem oberen Ende einen sogenannten oberen Rost aufweist, in Position gehalten. Die letzterwähnten (nicht dargestellten) Teile gehen z. B. hervor aus der Zeitschrift ATW 1974, Seite 422, Abb. 3 (mit Legende) oder aus der eingangs erwähnten DE-A1- 30 09 937, Fig. 1. Sie sind hier nicht näher dargestellt, da zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich. Erwähnt sei lediglich, daß für einen Brennelementkanal 5 und die darin befindlichen Elemente eines FDWR-Brennelementes H1 und eines Füllkörpers F1 ein Steuerelementführungseinsatz 6 angedeutet ist und eine Stütze 7, welche Bestandteil des schon erwähnten Kerngerüstes ist und auf der Gitterplatte 3 aufsteht. Der Steuerelementführungseinsatz 7 weist der Anzahl der Steuerstä be einer Steuerstabanordnung entsprechende Führungsrohre 8 auf, welche mit den (nicht dargestellten) Steuerelement-Führungs rohren innerhalb der Brennelemente D, H und der Füllkörper F axial genau fluchten.In Fig. 1, a transition structure is shown when converting a pressurized water reactor (hereinafter: DWR) into a higher-converting, under-moderately operated nuclear reactor (hereinafter: FDWR). The lower grate 1 of the core support structure of the DWR is only indicated by dash-dotted lines; on it are the fuel elements of the DWR, H of the FDWR, designated as a whole with D, and the fillers, designated as a whole with F, with foot parts 2 . The core structure shown has a core height d1, which is given by the axial length of the DWR fuel elements D, if one disregards the axial length of the foot parts 2 . Above the core structure, an upper grid plate 3 is also indicated schematically by a dash-dotted line; it lies at the upper ends 4 of the fuel elements D, H and the filler F, lies in its edge area on a core container flange, not shown, and is supported by vertical supports of a core structure, which has a so-called upper grate at its upper end, held in place. The latter parts (not shown) go z. B. from the magazine ATW 1974, page 422, Fig. 3 (with legend) or from the aforementioned DE-A1-30 09 937, Fig. 1. They are not shown here because they are not necessary to understand the invention . It should only be mentioned that for a fuel assembly channel 5 and the elements of an FDWR fuel assembly H 1 and a filler F 1 located therein, a control element guide insert 6 is indicated and a support 7 , which is part of the core structure already mentioned and stands on the grid plate 3 . The control element guide insert 7 has the number of control rods in a control rod arrangement corresponding guide tubes 8 , which are axially exactly aligned with the control element guide tubes (not shown) within the fuel elements D, H and the filler element F.

Die Kernstruktur eines reinen DWR ist lediglich mit Brennelemen ten D bestückt. Dargestellt ist eine Kernstruktur, bei welcher bis auf die DWR-Brennelemente D1 und D2 in den im einzelnen mit 5a und 5c bezeichneten Brennelement-Aufnahmekanälen alle übrigen DWR-Brennelemente gezogen sind. Statt dessen ist im Aufnahmekanal 5b ein FDWR-Brennelement H1 mit im Vergleich zu D1 halber axialer Länge eingesetzt, und das aufgrund der axialen Verkürzung des FDWR-Brennelements H1 freibleibende Lückenvolumen ist durch einen Füllkörper F1 aufgefüllt, welcher zumindest an seinen beiden Enden die gleichen Quer schnittsabmessungen wie die DWR- und FDWR-Brennelemente D, H sowie interne (in Fig. 1 nicht dargestellte) Kanäle zum An schluß an die Kühlwasserströmung des axial benachbarten FDWR- Brennelementes H1 aufweist. Dargestellt ist in Fig. 1 eine Kastenform des Füllkörpers F1 und der weiteren (noch erläuter ten) Füllkörper F2 bis F4, welche also über ihre axiale Länge die gleichen Querschnitts- bzw. Außenabmessungen haben. Da das FDWR-Brennelement H1 in seinem Inneren (wie weiter unten anhand von Fig. 12 noch erläutert) Steuerstabführungsrohre zum Einfahren von Steuerstäben aufweist, so ist dann dieses FDWR-Brennelement H1 über eine entsprechende interne Steuer stab-Führungsstruktur des Füllkörpers F1 an den Steuerelement führungseinsatz 6 mit seinen Führungsrohren 8 axialfluchtend angekoppelt.The core structure of a pure DWR is only equipped with fuel elements D. A core structure is shown in which, apart from the DWR fuel elements D 1 and D 2, all the other DWR fuel elements are drawn in the fuel element receiving channels, which are denoted individually by 5 a and 5 c. Instead, an FDWR fuel element H 1 with half the axial length in comparison to D1 is inserted in the receiving channel 5 b, and the gap volume remaining free due to the axial shortening of the FDWR fuel element H 1 is filled up by a filler F 1 , which has at least on its two Ends have the same cross-sectional dimensions as the DWR and FDWR fuel elements D, H and internal channels (not shown in FIG. 1) for connection to the cooling water flow of the axially adjacent FDWR fuel element H 1 . Shown in Fig. 1 is a box shape of the filler F 1 and the other (yet to be explained) filler F 2 to F 4 , which thus have the same cross-sectional or external dimensions over their axial length. Since the FDWR fuel element H 1 has control rod guide tubes for retracting control rods in its interior (as explained further below with reference to FIG. 12), this FDWR fuel element H 1 is then via a corresponding internal control rod guide structure of the packing F 1 coupled to the control element guide insert 6 with its guide tubes 8 axially aligned.

Im Brennelement-Aufnahmekanal 5e ist die Reihenfolge des FDWR- Brennelements H3 und des zugehörigen Füllkörpers F4 im Vergleich zur Anordnung F1/H1 vertauscht, d. h. der Füllkörper F4 befindet sich unterhalb des FDWR-Brennelements H3. Die axiale Länge von (F4) und (H3) ist so wie bei (F1) bzw. (H1). Generell läßt sich sagen, daß die Anordnung bei der Kernstruk tur wie folgt getroffen ist: In dem betreffenden Brennelement- Aufnahmekanal 5 sind (wenn ein DWR-Brennelement D ersetzt ist) ein FDWR-Brennelement H der verkürzten Länge · N und eine Füllkörper-Anordnung F der resultierenden GesamtlängeIn the fuel element receiving channel 5 e, the sequence of the FDWR fuel element H 3 and the associated packing F 4 is exchanged in comparison to the arrangement F 1 / H 1 , ie the packing F 4 is located below the FDWR fuel element H 3 . The axial length of (F 4 ) and (H 3 ) is the same as for (F 1 ) and (H 1 ). In general, it can be said that the arrangement in the core structure is as follows: In the fuel assembly receiving channel 5 in question (when a DWR fuel assembly D is replaced) there is an FDWR fuel assembly H of the shortened length · N and a packing arrangement F of the resulting total length

axial aneinandergereiht und hydraulisch miteinander gekuppelt, wobei p kleiner ist als q, und p und q ganze positive Zahlen bedeuten und N die axiale Länge des Brennelement-Aufnahmekanals 5 ist. Im Falle der Brennelement-Aufnahmekanäle 5b und 5e beträgt also der Quotient = so daß sich für die Füll körper F1 und F4 jeweils die verbleibende axiale Länge ergibt. Beim Brennelement-Aufnahmekanal 5d schließt sich an einen unteren Füllkörper F2 der axialen Länge ein FDWR-Brenn element H2 der axialen Länge an, und das verbleibende Lückenvolumen ist durch einen weiteren Füllkörper F3 der axialen Länge aufgefüllt. Aus vorstehenden Erläuterungen ergibt sich, daß die Übergangs-Kernstruktur nach der Erfindung sich sehr variabel gestalten läßt; allgemein gesprochen kann eine Füllkörper-Anordnung eines Brennelement-Aufnahmekanals 5 Füllkörper F umfassen, welche unterhalb und/oder oberhalb eines FDWR-Brennelementes H angeordnet sind.axially strung together and hydraulically coupled with one another, where p is less than q, and p and q are integers positive and N is the axial length of the fuel assembly receiving channel 5 . In the case of the fuel element receiving channels 5 b and 5 e, the quotient is = so that the remaining axial length results for the filler F 1 and F 4 . In the fuel element receiving channel 5 d, a FDWR fuel element H 2 of the axial length connects to a lower filler F 2 of the axial length, and the remaining gap volume is filled up by a further filler F 3 of the axial length. From the above explanations it follows that the transition core structure according to the invention can be made very variable; Generally speaking, a packing arrangement of a fuel assembly receiving channel 5 can include packing F, which are arranged below and / or above an FDWR fuel assembly H.

Grundsätzlich ist es möglich, die Füllkörper F als DWR-Brenn elemente entsprechend verkürzter Länge auszubilden, jedoch sind hierzu Sonderanfertigungen von DWR-Brennelementen er forderlich, und außerdem muß das hydraulische Verhalten bzw. der Strömungswiderstand des verkürzten FDWR-Brennelementes auf das axial zugehörige FDWR-Brennelement abgestimmt sein. Vorteilhafter ist es, wie in Fig. 1 dargestellt, zum Auffüllen des Lückenvolumens Füllkörper zu verwenden, welche man in entsprechenden Längen oder, wie noch erläutert, nach dem Bausteinprinzip, aus einer mehr oder weniger großen Anzahl von Einzelfüllkörper-Elementen zusammensetzbar, verwenden kann.In principle, it is possible to design the packing F as DWR fuel elements with a correspondingly shorter length, but this requires special designs of DWR fuel elements, and the hydraulic behavior or the flow resistance of the shortened FDWR fuel element must be based on the axially associated FDWR fuel element. Fuel element must be matched. It is more advantageous, as shown in FIG. 1, to use fillers for filling the gap volume, which fillers can be used in corresponding lengths or, as explained below, according to the building block principle, can be assembled from a more or less large number of individual filler elements.

Die letzterwähnte Bauform ist in Fig. 2 bis 5 dargestellt. Danach ist ein Füllkörper F5 aus axial aneinanderreihbaren Kastenelementen 9 bis 11 zusammengesetzt, wobei 9 das kopf seitige und 10 das fußseitige Kastenelement sowie 11 die zwischen 9 und 10 befindlichen aufeinander gestapelten Kasten elemente bedeuten. Durch Vorsprünge 13 und Druckfedern 14 ist beim kopfseitigen Kastenelement 9 die schwingungssichere Verspannung an der dort nicht dargestellten Gitterplatte 3 angedeutet. 12 ist der Kopf des unterhalb des Füllkörpers 5 sich befindenden FDWR-Brennelementes H. Die einzelnen Kasten elemente 9 bis 11 sind mittels axial orientierter, insbeson dere zapfenartiger Vorsprünge 15 an einem Kastenelement und dazu passender Rücksprünge 16 an einem axial dazu benachbarten Kastenelement wechselseitig zentrierend in Eingriff bringbar, wie es Fig. 3 und 4 verdeutlichen. Das erste (kopfseitige) bzw. das letzte (fußseitige) Kastenelement 9 bzw. 11 des Kastenstapels ist jeweils mit Mitteln 13 bzw. 17 zum zentrie renden Ankuppeln an ein axial benachbartes Brennelement H (Fig. 4), an die untere Tragplatte (in Fig. 2 bis 5 nicht dargestellt) oder an die obere Gitterplatte 3 (vgl. Fig. 1) versehen.The latter design is shown in Figs. 2 to 5. Thereafter, a filler F 5 is composed of axially arranged box elements 9 to 11 , 9 being the head-side and 10 the foot-side box element and 11 which are between 9 and 10 stacked box elements. By projections 13 and compression springs 14 , the vibration-proof bracing on the grid plate 3, not shown there, is indicated in the head-side box element 9 . 12 is the head of the below of the filler body 5 that are available FDWR fuel assembly H. The individual box elements 9 to 11 are mutually centering means of axially oriented, in particular pin-like projections 15 of a box element and matching recesses 16 at an axially adjacent to the box member in Can be brought into engagement, as shown in FIGS . 3 and 4. The first (head-side) or the last (foot-side) box element 9 or 11 of the box stack is in each case provided with means 13 or 17 for centering coupling to an axially adjacent fuel element H ( FIG. 4), to the lower support plate (in FIG . 2 not shown to 5) or to the upper tie plate 3 (see. Fig. 1 is provided).

Fig. 5 zeigt, daß der Kastenstapel des Füllkörpers F5 durch Stehbolzen 18 zusammengespannt ist. Diese dienen als Zuganker und durchdringen die einzelnen Kastenelemente 9 bis 11 in Durchgangsöffnungen 19, welche - vgl. Fig. 3 - im Eckbereich von Rahmenteilen 20 der Kastenelemente 9 bis 11 angeordnet sind. Der Stehbolzen 18 ragt mit seinem aus dem fußseitigen Kasten element 10 ragenden Zapfen 18a in eine entsprechende Aufnahme öffnung 12a in der Kopfplatte 12 des Brennelementes H. Der in Fig. 3 dargestellte Grundriß gilt sowohl für die einzelnen Kastenelemente 9 bis 11 als auch für die Kopfplatte 12 des FDWR-Brennelements H. Zwischen den einzelnen Rahmen 20 der Kastenelemente können Distanzrohre 21 zur Einstellung der axialen Länge eingefügt sein. Diese Distanzrohre 21 können aber auch mit den Rahmenteilen 20 einstückig sein. Fig. 5 shows that the box stack of the packing F 5 is clamped together by stud bolts 18 . These serve as tie rods and penetrate the individual box elements 9 to 11 in through openings 19 which - cf. Fig. 3 - are arranged in the corner region of frame parts 20 of the box elements 9 to 11 . The stud bolt 18 protrudes with its element from the foot-side box 10 projecting pins 18 a into a corresponding receptacle opening 12 a in the top plate 12 of the fuel assembly H. The in Fig. Plan view shown 3 applies both to the individual container units 9 to 11 as well as for the head plate 12 of the FDWR fuel element H. Spacer tubes 21 can be inserted between the individual frames 20 of the box elements in order to adjust the axial length. These spacer tubes 21 can also be in one piece with the frame parts 20 .

Der rohrförmige Füllkörper F6 nach Fig. 6 ist mit je einer im Querschnitt quadratischen Kopf- und Fußplatte 9, 10 an seinen Enden versehen. Anstelle des rohrförmigen Mittelteils 22 (mit Rundquerschnitt) könnte auch ein Vielkantprofil Verwendung finden. Die Fußplatte 10 des Füllkörpers F6 ist an die Kopf platte 12 des FDWR-Brennelements H mittels achsparallel orien tierter Schrauben 23 angeschraubt (strichpunktiert angedeutet). The tubular filler F 6 according to FIG. 6 is provided with a head and foot plate 9 , 10 each with a square cross section at its ends. Instead of the tubular middle part 22 (with a round cross section), a polygonal profile could also be used. The foot plate 10 of the packing F 6 is screwed to the head plate 12 of the FDWR fuel assembly H by means of axially parallel oriented screws 23 (indicated by dash-dotted lines).

Die Schrauben 23 können die Position der Bohrungen 19 (welche im Beispiel nach Fig. 2 bis 5 von den Stehbolzen 18 durch drungen werden) besetzen. Es ist auch möglich, einen Füll körper mit einem zugehörigen FDWR-Brennelement zu einer Bau einheit fest zu verbinden, z. B. durch Verschweißen (nicht dargestellt). Zur Verbindung der Füllkörper mit den im selben Brennelement-Aufnahmekanal sitzenden FDWR-Brennelementen sind weiterhin fernbetätigbare, bajonettartige Kupplungen geeignet, insbesondere dann, wenn der Füllkörper oberhalb des Brenn elementes angeordnet ist.The screws 23 can occupy the position of the bores 19 (which are penetrated by the stud bolts 18 in the example according to FIGS. 2 to 5). It is also possible to firmly connect a filling body with an associated FDWR fuel assembly to a construction unit, e.g. B. by welding (not shown). For the connection of the packing elements with the FDWR fuel elements located in the same fuel element receiving channel, remote-controlled, bayonet-type couplings are also suitable, especially if the packing element is arranged above the fuel element.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen eine bajonettartige Kupplung eines Füllkörpers F7 kastenartiger Bauform mit der Kopfplatte 12 eines FDWR-Brennelementes H. In dem aus einem Rechteckrahmen mit Kopfplatte 9 und Fußplatte 10 bestehenden Füllkörper F7 ist in den achsparallelen Bohrungen 24, die im Eckbereich des Rahmens 20 sitzen, jeweils eine Klinkenstange 25 um die vertikale Achse 26 drehbar gelagert (vgl. Drehpfeil 27). Mit einer Klinkennase 25a hintergreift die Klinkenstange 25 eine Ausnehmung 28 eines durch die Fußplatte 10 ragenden Kupplungs zapfens 29 der Brennelement-Kopfplatte 12. Letztere greift mit einem Zentrierstift 30 (vgl. auch Fig. 4) in eine Zentrier ausnehmung 17 der Fußplatte 10 des Füllkörpers F7. FIGS. 7 to 9 show a bayonet-type coupling of a filling body F 7 box-like shape with the head plate 12 of a FDWR fuel bundle H. In the group consisting of a rectangular frame with top plate 9 and bottom plate 10 filler F 7 is in the axially parallel bores 24, in Sitting in the corner area of the frame 20 , one pawl rod 25 is rotatably mounted about the vertical axis 26 (see arrow 27 ). With a latch nose 25a the latch rod 25 engages a recess 28 of a projecting through the base plate 10 coupling pin 29 of the fuel element head plate 12th The latter engages with a centering pin 30 (see also FIG. 4) in a centering recess 17 of the base plate 10 of the filler F 7th

In Fig. 8 ist schematisch dargestellt, wie durch axiales Ein führen einer Betätigungsstange 32 in eine Axialbohrung 33 der Klinkenstange 25 durch Eingriff an einem Druckstück 34 die Verriegelungsfeder 35 zusammengedrückt und damit der Reib schluß der Klinkennase 25a an der Wand der Ausnehmung 28 aufge hoben werden kann. Die Stange 32 kann z. B. mittels einer Brenn element-Wechselmaschine manipuliert werden. Wird die Stange 32 um die Achse 26 verschwenkt, so wird die Klinkennase 25a gleich falls verschwenkt, und zwar je nach Drehrichtung und Ausgangs position außer bzw. in Eingriff des Kupplungszapfens 29. Das Druckstück 34 weist Hocken 34a an seinem Umfang auf, die ver hindern, daß es durch die Druckfeder 35 in die Bohrung 33 gedrückt wird. Durch eine relativ starke Druckfeder 35 kann der Reibschluß zwischen Klinkennase 25a und Wand der Aus nehmung 28 für eine Arretierung groß genug gemacht werden, wobei dann im Kopfplattenbereich des Füllstücks F7 zweckmäßig eine Sicherung (demontabler Keil oder Stift) gegen Verdrehen der Klinkenstange 25 vorzusehen ist. Es kann jedoch auch eine Bajonettverriegelung zwischen der Klinkennase 25a und dem Kupplungszapfen 29 in an sich bekannter Weise mittels einer U-förmigen Ausnehmung 25a vorgesehen sein, so daß dann eine Verdrehsicherung im Kopfplattenbereich des Füllkörpers F7 entfallen könnte.In Fig. 8 is shown schematically, as by an axial guide rod 32 in an axial bore 33 of the pawl rod 25 by engagement on a pressure piece 34, the locking spring 35 compressed and thus the frictional connection of the pawl nose 25 a on the wall of the recess 28 raised can be. The rod 32 can e.g. B. manipulated by a fuel element changing machine. If the rod 32 is pivoted about the axis 26 , the pawl nose 25 a is pivoted if so, depending on the direction of rotation and starting position out of or in engagement of the coupling pin 29th The pressure piece 34 has cams 34 a on its circumference, which prevent ver that it is pressed into the bore 33 by the compression spring 35 . By a relatively strong compression spring 35, the frictional engagement between pawl nose 25 may be a and the wall of the off recess 28 can be made enough for locking large, then expediently be provided in the head plate portion of the filler F 7, a fuse (demontabler wedge or pen) against rotation of the latch rod 25 is. However, there can also be a bayonet locking between the ratchet nose 25 a and the coupling pin 29 in a manner known per se by means of a U-shaped recess 25 a, so that an anti-rotation device in the head plate area of the packing F 7 could then be omitted.

Fig. 12 zeigt den vorteilhaften Aufbau eines FDWR-Brennelements H im Querschnitt mit generell mit b bezeichneten Brennstäben, die nur in Teilbereichen mit ihren Umrissen und im übrigen durch einen hexagonalen Raster mit den Rasterlinien u und v angedeutet sind. Für die linke Hälfte des Brennelementquer schnitts sind acht Steuerstab-Führungsrohre 31 angedeutet, die auch als Skelett-Elemente dienen können, ferner sind benach bart zur oberen und unteren Seite des Brennelementkastens 36 je ein Skelettstab 37 innerhalb des Rasters u/v vorgesehen. Die Brennstäbe b sind unter Zugrundelegung der hexagonalen Gitterteilung u/v zu einer achsparallel und zueinander beab standet durch die Haltestruktur 31, 36, 37 gehalten, so daß zwischen den Brennstäben b bzw. Stäben b, 31, 37 Durchfluß kanäle 38 für ein der Moderation und Kühlung dienendes Fluid, insbesondere leichtes oder schweres Wasser, gebildet sind. Durch einen Umkreis ist in der linken oberen Ecke des Brenn elements H ein Teilbündel, bestehend aus sieben Brennstäben b8, in hexagonaler Anordnung hervorgehoben. Man erkennt, daß einem ersten, durch zwei einander gegenüberliegende Längsseiten 36a, 36b gebildeten Längsseitenpaar dieses als Ganzes mit B8 bezeichnete Teilbündel mit zweien seiner sechs flachen Seiten zugewandt ist, wogegen dieses Teilbündel B8 dem um 90° zum ersten Längsseitenpaar 36a/36b gedrehten zweiten Längsseiten paar 36c/36d mit zweien seiner Sechseckspitzen zugewandt ist. Ein fiktiver Rechteck-Gitterraster ist durch die strichpunk tierten Koordinatenlinien x und y angedeutet, wobei x parallel zu den Seiten 36c, 36d und y parallel zu den Seiten 36a, 36b des im Querschnitt quadratischen Brennelementkastens 36 verlau fen. Ein einzelner Brennstab, z. B. b1, hat einen Durchmesser von 8,35 mm. Wenn man sich willkürlich drei einander benach barte Brennstäbe b2 bis b4 aus der hexagonalen Gitterteilung u/v herausgreift, so ist der (nicht maßstabsgerecht dargestell te) Achsabstand u1 = b2-b3 = 10,32 mm, der Achsabstand y1= b3-b4 = 10,24 mm und der Achsabstand v1 = b4-b2 = 10,32 mm. Das Brenn elementgitter ist also in y-Richtung geringfügig "plattgedrückt", aber nur in so geringem Maße, daß der Eindruck der Gleichseitig keit der Dreiecke hervorgerufen wird, obgleich es sich nur um gleichschenklige Dreiecke handelt. Es kann also trotzdem von einer hexagonalen Gitterstruktur gesprochen werden. Aufgrund der geschilderten Maßnahmen paßt die hexagonale Gitterstruktur in die vorgegebene Querschnittsfläche des quadratischen Brenn elements. In x-Richtung ist die Gitterteilung entsprechend angepaßt, so daß das Brennelementbündel an den gedachten geraden Linien für die Längsseiten 36c, 36d nicht als Brennstab- Flucht anliegt oder diesen Längsseiten zugewandt ist, sondern mit den Basen (zweiter) gleichschenkliger Dreiecke. Ein solches zweites gleichschenkliges Dreieck ist zur Illustration mit b5, b6 und b7 bezeichnet. Da der Spitzenwinkel dieser zweiten gleichschenkligen Dreiecke nicht 60°, sondern praktisch 120° beträgt, so ergeben sich jeweils für die beiden Brennstäbe b5, b7, welche der jeweiligen Längsseite (36d) zugewandt sind, vergrößerte Abstände und dementsprechend Hohl räume 39 im Randbereich. FIG. 12 shows the advantageous construction of an FDWR fuel element H in cross section with fuel rods generally designated with b, which are indicated only in partial areas with their outlines and otherwise by a hexagonal grid with the grid lines u and v. For the left half of the fuel element cross-section eight control rod guide tubes 31 are indicated, which may also serve as skeletal elements, further and lower sides of the fuel channel are Benach discloses to the upper 36 per a skeleton crew u / v 37 is provided within the grid. The fuel rods b are based on the hexagonal grid division u / v to an axially parallel and spaced apart by the support structure 31 , 36 , 37 held so that between the fuel rods b or rods b, 31 , 37 flow channels 38 for a moderation and cooling fluid, in particular light or heavy water, are formed. A sub-bundle, consisting of seven fuel rods b 8 , is highlighted in a hexagonal arrangement by a circle in the upper left corner of the fuel element H. It can be seen that a first, formed by two opposite longitudinal sides 36 a, 36 b pair of long sides, this bundle designated as a whole with B 8 faces two of its six flat sides, whereas this sub bundle B 8 faces the 90 ° to the first pair of long sides 36 a / 36 b turned second long sides pair of 36 c / 36 d facing two of its hexagonal tips. A notional rectangular grid in such a y indicated by the dash-dot-oriented coordinate lines x and wherein x c parallel to the sides 36, 36 d and y parallel to the sides 36 a, 36 b of the square in cross section the fuel assembly 36 duri fen. A single fuel rod, e.g. B. b 1 , has a diameter of 8.35 mm. If one arbitrarily picks out three neighboring fuel rods b 2 to b 4 from the hexagonal grid division u / v, then the (not shown to scale) center distance u 1 = b 2 -b 3 = 10.32 mm, the center distance y 1 = b 3 -b 4 = 10.24 mm and the center distance v 1 = b 4 -b 2 = 10.32 mm. The fuel element grid is thus slightly "flattened" in the y direction, but only to such a small extent that the impression of equilibrium is created by the triangles, even though it is only an isosceles triangle. So we can still speak of a hexagonal lattice structure. Due to the measures described, the hexagonal lattice structure fits into the specified cross-sectional area of the square fuel element. In the x-direction, the lattice division is adjusted accordingly, so that the fuel bundle does not rest on the imaginary straight lines for the long sides 36 c, 36 d as a fuel rod escape or faces these long sides, but with the bases (second) isosceles triangles. Such a second isosceles triangle is designated by way of illustration with b 5 , b 6 and b 7 . Since the apex angle of these second isosceles triangles is not 60 °, but practically 120 °, the two fuel rods b 5 , b 7 , which face the respective long side ( 36 d), have increased distances and, accordingly, cavities 39 in Edge area.

In Fig. 12 ist die Position der Steuerstab-Führungsrohre nur beispielsweise angegeben; sie weicht von der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Position der Steuerstab-Führungskanäle 40 ab. Würde also ein FDWR-Brennelement nach Fig. 12 mit Kasten elementen der Füllkörper F8 nach Fig. 10 oder F9 nach Fig. 11 axial aneinandergereiht, so müßte die Steuerstab-Führungs struktur der Füllkörper F8 bzw. F9 entsprechend angepaßt werden. Bei dem Kastenelement 11 nach Fig. 10 sind Führungshülsen 41 für die Steuerstabführungskanäle 40 vorgesehen, welche unter einander und mit dem Kastenrahmen 20 mittels Stegen 42 ver schweißt sind. Die Eckausnehmungen 19 dienen wieder zum Ein fügen von Zugankern, z. B. der Stehbolzen 18 nach Fig. 5.In Fig. 12, the position of the control rod guide tubes is given only as an example; it deviates from the position of the control rod guide channels 40 shown in FIGS. 10 and 11. If an FDWR fuel assembly according to FIG. 12 with box elements of the packing F 8 according to FIG. 10 or F 9 according to FIG. 11 were lined up axially, the control rod guide structure of the packing F 8 or F 9 would have to be adapted accordingly. In the case of the box element 11 according to FIG. 10, guide sleeves 41 are provided for the control rod guide channels 40 , which are welded to one another and to the box frame 20 by means of webs 42 . The corner recesses 19 are again used to add tie rods, for. B. the stud 18 of FIG. 5.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 sind die Steuerstab führungskanäle 40, wie auch die Ausnehmungen 19 für die Zug anker aus einer vollen Platte herausgearbeitet, z. B. mittels elektroerosiver Bearbeitung oder mit einem Lasertrennverfahren. Zwischen dem Netz von Führungskanälen 40 und Stegen 42 ver bleiben freie Kammerräume 43, die zum Hindurchleiten des Reak torkühlwassers, welches durch die Brennelement-Kühlkanäle auf wärts strömt, dienen.In the embodiment of FIG. 11, the control rod guide channels 40 , as well as the recesses 19 for the train anchor worked out from a full plate, for. B. by means of electroerosive machining or with a laser separation process. Remain between the network of guide channels 40 and lands 42 ver free chamber spaces 43, which serve for passing the reac torkühlwassers flowing through the fuel assembly cooling channels on a steep place.

Durch die vorstehenden Erläuterungen wird deutlich, daß mit der Erfindung ein Verfahren zur Umrüstung eines Druckwasser reaktors (DWR) in einen höher konvertierenden, untermoderiert betreibbaren Kernreaktor des Typs FDWR unter Beibehaltung der äußeren Kernabmessungen des Druckwasserreaktors sich verwirk lichen läßt, wobei wie folgt vorgegangen wird (vgl. Fig. 1):The above explanations make it clear that the invention enables a method for converting a pressurized water reactor (DWR) into a higher converting, under-operated nuclear reactor of the FDWR type while maintaining the outer core dimensions of the pressurized water reactor, the procedure being as follows ( see Fig. 1):

a) At least some of the DWR fuel elements are pulled and instead of the DWR fuel elements removed from the core assembly, the core is loaded with FDWR fuel elements H 1 , H 2 , H 3 , which in comparison to the DWR fuel elements D 1 , D 2 has a shortened axial length, but has the same cross-sectional dimensions as these,
b) the remaining gaps in the core structure are filled by fillers F 1 to F 4 , which have at least at their two ends the same cross-sectional dimensions as the DWR fuel elements D 1 , D 2 and the FDWR fuel elements H 1 to H 3 , and the packing F 1 to F 4 or generally: F are with internal channels (see. The channels 43 in Fig. 10 and 11 and the channels 44 within the frame 20 in Fig. 3 to 5) to the cooling water flow of the axially neighbors FDWR fuel element H 1 to H 3 connected.

In einer nächsten Stufe der Umrüstung könnten auch eines oder beide der DWR-Brennelemente D1, D2 gezogen und an ihre Stelle FDWR-Brennelemente mit zugehörigen Füllkörpern eingesetzt werden, so daß in der Endphase der Umrüstung die Kernstruktur nur noch FDWR-Brennelemente und zugehörige Füllkörper enthält.In a next conversion step, one or both of the DWR fuel assemblies D 1 , D 2 could also be pulled and FDWR fuel assemblies with associated packing elements could be used in their place, so that in the final phase of the upgrade, the core structure only contains FDWR fuel assemblies and associated ones Filler contains.

Claims

1. Method for converting a pressurized water reactor (DWR) into a higher converting, moderately operated nuclear reactor of the type "advanced pressurized water reactor" (FDWR) while maintaining the outer core dimensions of the pressurized water reactor, with the following further features:

a) at least some of the DWR fuel elements (D; D 1 , D 2 ) are pulled, and instead of the DWR fuel elements removed from the core assembly, the core is loaded with FDWR fuel elements (H; H 1- H 3 ), which have a shortened axial length compared to the DWR fuel elements, but have the same cross-sectional dimensions as these,
b) the remaining gaps in the core structure are filled by fillers (F; F 1- F 4 ), which have at least at both ends the same cross-sectional dimensions as the DWR and FDWR fuel elements (D; H), and the fillers (F; F 1- F 4 ) are connected with internal channels ( 43 , 44 ) to the cooling water flow of the axially adjacent FDWR fuel element (H; H 1- H 3 ).

2. Core structure for converting a pressurized water reactor (DWR) into a higher converting, moderately operable nuclear reactor of the type "advanced pressurized water reactor" (FDWR), the pressurized water reactor having fuel elements (D; D 1 , D 2 ) of a first axial length (d 1 ) and a first cross-section is loaded with the following further features:

a) instead of at least one of the DWR fuel elements (D), an FDWR fuel element (H; H 1 - H 3 ) is inserted, which has the same cross-sectional dimensions as the DWR fuel elements, but has a second axial length, which is in comparison to the first axial length (d 1 ) is smaller,
b) the gap volume remaining free due to the axial shortening of the FDWR fuel assemblies (H; H 1- H 3 ) is filled by fillers (F; F 1- F 4 ), which have the same cross-sectional dimensions as the DWR- at least at both ends. and FDWR fuel elements (D; H) and internal channels ( 43 , 44 ) for connection to the cooling water flow of the axially adjacent FDWR fuel element (H; H 1- H 3 ).

3. Core structure according to claim 2, characterized in that in a fuel receiving channel ( 5 ; 5 b, 5 d, 5 e) an FDWR Brennele element (H 1 -H 3 ) of the shortened length and a filling arrangement (F 1 -F 4 ) of the resulting total length axially strung together and hydraulically coupled with each other, where p is less than q, p and q are integers positive and N is the axial length of the fuel element receiving channel ( 5 ).

4. Core structure according to claim 3, characterized in that the filling body arrangement (F 1- F 4 ) of a fuel element receiving channel ( 5 ; 5 a- 5 e) comprises filling elements which are below and / or above half of an FDWR fuel element (H; H 1- H 3 ) are arranged.

5. Core structure according to one of claims 2 to 4, characterized in that the filling body (F; F 1- F 4 ) are designed as DWR fuel elements corresponding to a shorter length.

6. Core structure according to one of claims 2 to 5, characterized by fuel elements (D, H) with a square cross section and associated filler body (F 5- F 9 ), which at least at their ends, which the coupling to the axially adjacent fuel elements ( H), serve on a lower support plate ( 1 ) or on the upper grid plate ( 3 ) of the core structure, have a head and / or a foot plate ( 9 , 10 ) with a square cross section.

7. core structure according to claim 6, characterized by a tubular filler (F 6 ), which is provided with a square in cross-section head and foot plate ( 9 , 10 ) at its ends.

8. Core structure according to one of claims 2 to 6, characterized by packing (F 5 , F 8 , F 9 ), which are composed of axially arranged box elements ( 9-11 ) to form a packing box that the individual box elements by means of axially oriented Projections ( 15 ) and recesses ( 16 ) can be mutually centered and that the first or last box element ( 9 or 10 ) of the box stack with means ( 17 ) for centering coupling to an axially adjacent fuel element (H), the lower support plate ( 1 ) or the upper grid plate ( 3 ) is provided.

9. Core structure according to claim 8, characterized in that the box elements ( 9-11 ) have pressure-transmitting frame parts ( 20 ) and that in the corner region of the frame parts passage openings ( 19 ) for pushing through tie rods ( 18 ) are provided with which the box elements can be put together.

10. Core structure according to one of claims 2 to 11, characterized in that the additional guide of control rods provided and each above an FDWR fuel element (H) arranged filler (F 1 , F 8 , F 9 ) with an internal control rod guide structure ( 40-42 ) are provided, which has a network of guide channels ( 40 ) corresponding to the cross-sectional profile of the control rods and their holding elements.

11. Core structure according to one of claims 2 to 10, with an FDWR fuel element (H), which comprises: a bundle of fuel rods, comprising fuel rods (b) and optionally skeleton rods ( 37 ) and guide tubes ( 35 ) for the control rods, and with a holding structure for the rods (b), the rods (b) being held on the basis of a hexagonal grid division (u / v) to be axially parallel and spaced apart by the holding structure, so that flow channels ( 38 , 39 ) between the rods are formed for a fluid serving for moderation and cooling, characterized in that the outline of the fuel assembly cross-section is square and the outer geometry of the fuel assembly (H) is cuboid, that a first, by two opposite longitudinal sides ( 36 a, 36 b) of the Fuel element (H) formed pair of long sides in cross section hexagonal, each seven rods (b 8 ) comprising partial bundles (B 5 ) with two of their six flat Pages are facing, whereas these partial bundles (B 8 ) face the 90 ° to the first pair of long sides ( 36 a, 36 b) rotated second pair of long sides ( 36 c, 36 d) with two of their hexagonal tips.