DE4214371A1 - Brennelement mit verdraengungskoerpern - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Brennelement mit einem Bündel aus Brennstäben und mehreren zwischen den Brennstäben angeordneten Hohlrohren, die ein Material enthalten, das Neutronen nicht oder höchstens schwach absorbiert.

Bei verschiedenen Reaktortypen kann es vorteilhaft sein, zwischen den Brennstäben eines Brennelementes Hohlrohre anzuordnen, die keinen Brennstoff enthalten. So werden z. B. bei Siedewasser-Reaktoren mit Wasser gefüllte Rohre verwendet, um flüssiges Wasser in die oberen Bereiche des Brennelementes zu leiten, wo infolge der zunehmenden Dampfbildung das Mengenverhältnis von Brennstoff zu dem als Moderator erforderlichen Wasser zu ungunsten des Wassers verschoben ist. Diese "Wasserstäbe" sind oben und unten offen, um einen ungehinderten Durchfluß zu ermöglichen. Die Brennelemente sind dabei von einem Brennelement-Kasten umgeben, wobei Meßinstrumente und Steuerelemente zum Steuern der Reaktion außerhalb des Brennelement-Kastens angeordnet sind.

Bei den meisten Druckwasser-Reaktoren erfolgt die Instrumentierung und die Reaktor-Steuerung durch entsprechende Elemente, die in Hohlrohren zwischen den Brennstäben der einzelnen Elemente geführt sind.

Aus der DE-OS 35 15 469 ist ein Brennelement für einen wassergekühlten Hochkonverter-Reaktor beschrieben, das einen sechseckigen Querschnitt mit Stabpositionen aufweist, die zwischen einer Zentralposition in der Brennelement-Achse und dem Rand äquidistant auf regelmäßigen Sechsecken angeordnet sind. Dabei sind einige Brennstab-Positionen durch Führungsrohre, andere durch oben und unten geschlossene Wasserstäbe ersetzt. Das Wasser dieser Wasserstäbe soll einerseits das Moderationsverhältnis im Reaktor verbessern, andererseits am Wasserkreislauf nicht teilnehmen. Dabei ist der hydraulisch wirksame Querschnitt dieser Wasserrohre gegenüber dem Brennstab-Querschnitt vergrößert, um die Wasserströmung und damit die Kühlung auf die Brennstäbe zu konzentrieren.

Bei Druckwasser-Reaktoren sowjetischer Bauart ist das Brennstabbündel und ein Instrumentierungsrohr von einem Brennelement-Kasten umgeben, wobei aber die Absorber­ elemente axial an bestimmte Brennelemente angesetzt sind, so daß z. B. zum Heruntersteuern der Nuklearreaktion ein Brennelement axial aus der heißen Kernzone heraus und das daran anschließende Steuerelement hineingefahren wird.

Die Steuerung der Reaktion durch die Absorberelemente wird häufig dadurch unterstützt, daß bei einem Brennelemente- Wechsel frische Brennelemente zugesetzt werden, die ein abbrennbares Neutronengift enthalten. Dabei handelt es sich um einen Neutronenabsorber, der zu Beginn eines Brennelement-Zyklus überflüssige Neutronen absorbiert und dadurch die Reaktorleistung auf den optimalen Wert, auf den der Reaktor ausgelegt ist, herabsetzt, während des Zyklus aber zunehmend verbraucht wird, so daß trotz der abnehmenden Neutronenemission des sich verbrauchenden Brennstoffs die Reaktorleistung bis zum Zyklusende praktisch konstant bleibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den für die Brennstäbe benutzten Brennstoff eines Brennelementes, ins­ besondere eines druckwassergekühlten Brennelementes besser auszunutzen.

Dies wird erreicht durch ein Brennelement mit einem Bündel aus Brennstäben und mehreren zwischen den Brennstäben angeordneten, oben offenen Hohlrohren, in die ortsfeste, aber am Ende eines Betriebszyklus entnehmbare Verdrängerstäbe aus einem Material mit geringem Wirkungs­ querschnitt für thermische Neutronen (z. B. massive Stäbe aus Zircaloy) eingesetzt sind.

Diese Verdrängerstäbe verändern das Moderationsverhältnis, absorbieren aber im Gegensatz zu Steuerstäben keine Neutro­ nen. Im Gegensatz zu den Steuerstäben werden sie auch wäh­ rend des Betriebs innerhalb eines Zyklus nicht bewegt.

Solange die Brennelemente verhältnismäßig frisch und die Verdrängerstäbe eingesetzt sind, findet also nur eine unvollständige Moderation statt. Das Neutronenspektrum ist verhältnismäßig energiereich und ein Teil des Brennstoffs wird konvertiert. Ist der Brennstoff aber bereits teilweise abgebrannt, so können bei passender Gelegenheit, also z. B. beim Auswechseln bereits vollständig abgebrannter Brennelemente, die Verdrängerstäbe aus den noch nicht vollständig abgebrannten Brennelementen entnommen werden, wodurch sich das Moderationsverhältnis verbessert. Dadurch wird der noch verwertbare Brennstoff besser ausgenutzt und die vorgegebene Leistung des Reaktors eingehalten.

Vorteilhaft ist das Brennstabbündel mit den Hohlrohren in einem Skelett, insbesondere einem Kasten, mit Kopf- und Fußplatte gehalten, wobei aber die Verdrängerstäbe nur von der Kopfplatte und den Hohlrohren gehalten sind.

Die Hohlrohre weisen bevorzugt an ihren unteren Enden Öffnungen mit einem kleineren Öffnungsquerschnitt als die oben offenen Hohlrohr-Enden auf. Sie füllen sich beim He­ rausnehmen der Verdrängerstäbe ganz mit dem moderierenden flüssigen Wasser, das aber nur stark gedrosselt durch die Hohlrohre fließt. Die Kühlwirkung des Wasserkreislaufes ist durch die nunmehr wassergefüllten Rohre nicht wesent­ lich herabgesetzt, sondern der Leistung der Brennstäbe angepaßt.

Die Konstruktion ist insbesondere geeignet für die erwähnten Druckwasser-Reaktoren sowjetischer Bauart, bei denen zwischen den Brennstäben ein einziges, zentral angeordnetes Instrumentierungsrohr vorgesehen ist. Gemäß der Erfindung ist dann also im Brennelement außer den Brennstäben, dem Instrumentierungsrohr und den Hohlrohren mit den Verdrängerstäben kein weiteres Rohr vorgesehen.

Für die optimale Nutzung des Brennstoffes spielt die Position der Hohlrohre eine wesentliche Rolle. Dabei erweisen sich bei Brennstäben mit hexagonalem Querschnitt und äquidistant darüber verteilten Stabpositionen bestimmte Positionen sowohl für die Verdrängerstäbe als auch für die wassergefüllten Rohre als besonders vorteilhaft.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden anhand von mehreren Ausführungsbeispielen und dreizehn Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines Brennelements mit hexagonalem Querschnitt, wie sie in Reaktoren sowjetischer Bauart benutzt werden;

Fig. 2 und Fig. 3 Längsschnitte durch Fuß und Kopf eines derartigen Brennelementes;

Fig. 4 und Fig. 5 die Befestigung eines Hohlrohres am Brennelementkopf vor und nach Entnahme des Verdrängerstabes;

Fig. 6 eine andere Möglichkeit zur Halterung von Hohlrohr und Verdrängerstab;

Fig. 7 und Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Halterung eines Hohlrohres mit und ohne eingesetztem Verdrängerstab,

Fig. 9 den gegenüber den Brennstäben erweiterten Querschnitt eines Hohlrohres; und

Fig. 10 bis 13 verschiedene bevorzugte Positionen der Hohlrohre beim Brennelement der Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 tritt das Kühlmittel K durch eine axiale Öffnung in den Fußteil 2 des Brennelementes ein, strömt im Inneren eines auf das Fußteil aufgesetzten Kastens 3 entlang und tritt durch eine axiale Öffnung im Kopfteil 4 wieder aus. Das Mittelteil des Kastens 3 ist dabei ent­ fernt, um einen von mehreren übereinander im Brennelement angeordneten Abstandhalter 5 sichtbar zu machen. Dieser Abstandhalter hat, ebenso wie der Brennelement-Kasten, einen sechseckigen Querschnitt und bildet ein regelmäßiges hexagonales Gitter, durch dessen Gittermaschen Brennstäbe geführt sind. In der zentralen Position des Gitters ist ein Instrumentierungsrohr RO erkennbar. Weitere Stabposi­ tionen liegen auf regelmäßigen hexagonalen Ringen zwi­ schen diese Zentralposition und dem Rand des Brennelemen­ tes. Die Brennstäbe sind auf diesen äquidistanten Ringen ebenfalls äquidistant verteilt, so daß z. B. der erste Ring von sechs Brennstabpositionen R1, der äußere (sechste) Ring von 6·6 = 36 Brennstabpositionen R6 gebildet wird. Neben dem Führungsrohr enthält das Brennelement also 126 Stabpositionen, wobei der Mittelteil der Stäbe zur Erhö­ hung der Übersichtlichkeit weggelassen ist.

In Fig. 2 ist der in den Brennelement-Kasten 4 einge­ setzte und über eine Schraube gehaltene Fußteil 2 deutli­ cher erkennbar, auf dem eine Bodenplatte aufgesetzt ist. Diese Bodenplatte weist Durchtrittsöffnungen 6 auf, durch die das Kühlmittel in den Zwischenraum zwischen die ein­ zelnen Stabpositionen geleitet wird. Dadurch entstehen Stege 7, die Bohrungen 8 aufweisen, in welche untere Ver­ schlußkappen 9 der Brennstäbe eingreifen. In der Zentral­ position R0 ist das Instrumentierungsrohr sichtbar, das mit einer unteren Endkappe 10 an den Stegen der Bodenplat­ te verschraubt ist, wobei durch gestrichelte Linien ein Motagestab 11 dargestellt ist, der zum Manipulieren der Bodenplatte in die untere Endkappe 10 des Instrumentie­ rungsrohres eingeschraubt werden kann. Mit P ist ein an einer besonderen Stabposition angeordnetes Hohlrohr be­ zeichnet, dessen unteres Ende durch eine Bohrung der Bo­ denplatte hindurchragt und an der Unterseite der Boden­ platte über eine Mutter 13 verschraubt ist.

Bei dieser Variante ist das Hohlrohr ebenso wie die Brennstäbe an den Maschen des Abstandhalters 5 abgestützt und ragt mit dem oben offenen Ende durch eine Bohrung einer den Brennelement-Kasten 4 oben abdeckenden Deck­ platte 15, die Durchtrittsöffnungen 17 für das Kühlmittel trägt und auf die das Kopfteil 4 aufgesetzt ist (Fig. 3). Ein Bajonettverschluß, der von Nasen 18 am Kopfteil und entsprechenden Fenstern im oberen Rand 19 des Brennelement- Kastens gebildet wird, ist das Kopfteil lösbar mit dem Brennelement-Kasten verbunden und drückt die Deckplatte 15 gegen Schraubenfedern 16, die auf den oberen Enden der Brennstäbe (z. B. Stabpositionen R1, R6) abgestützt sind. Der Fußteil 2 mit den Stegen 7 der Bodenplatte, der Brenn­ element-Kasten 3, das Kopfteil 4 mit der Deckplatte 15 so­ wie das in der Zentralposition R0 sitzende Instrumentie­ rungsrohr bilden somit ein Skelett, das die Brennstäbe und Hohlrohre trägt und ergänzt wird durch die Abstandhalter, an denen sich Brennstäbe und Hohlrohre abstützen. Die Ab­ standhalter sind am Instrumentierungsrohr sowie vorzugs­ weise an wenigstens einigen Hohlrohren befestigt.

Die Verdrängerstäbe B dagegen, die von oben in die Hohlrohre eingesetzt sind, sind in diesem Fall nur von den Hohlrohren getragen. Sie sind also während des Reaktor­ betriebes nicht beweglich, können aber durch ein Greif­ werkzeug herausgenommen werden. Dazu besitzen sie, wie Fig. 4 zeigt, ein über die Deckplatte und das Hohlrohr hinausragendes Ende 20 mit einer Angriffsfläche. Fig. 4 zeigt, daß das die Deckplatte 15 durchgreifende Ende des Hohlrohres verschiebbar ist, um thermische Ausdehnungen zu berücksichtigen.

Solange die Brennstäbe verhältnismäßig neu und hochreaktiv sind, ist der Verdrängerstab eingesetzt. Dadurch ist das zur Moderation der Neutronen vorhandene Wasservolumen reduziert, so daß die Zahl der thermischen Neutronen und damit der radioaktive Zerfall und die entstehende Zerfallswärme herabgesetzt ist zugunsten eines gewissen Anteils an schnellen Neutronen, die zu einer Konversion im Brennstoff führen. Die Dotierung des Brennstoffs kann da­ bei entsprechend der maximalen Kühlleistung, die im Be­ triebszustand mit reduzierter Moderation noch beherrschbar ist, gewählt werden.

Nimmt jedoch mit abklingender Reaktivität des Brennstoffes der Neutronenfluß und die Leistung ab, so werden die Ver­ drängerstäbe herausgenommen und für die Moderation der Neutronen steht nunmehr ein größeres Moderatorvolumen zur Verfügung. Dadurch wird der Zerfall des Brennstoffs be­ günstigt, so daß die Leistung des Reaktors wieder herauf­ gesetzt wird und der Brennstoff besser ausgenutzt werden kann. Bei herausgenommenen Brennstäben (Fig. 5) ist also das Hohlrohr nur noch mit Moderator gefüllt, der durch kleine Eintrittsöffnungen 21 am unteren Endes des Ver­ drängerrohres eintreten und über das offene obere Ende austreten und evtl. Dampfblasen ausspülen kann. Für den moderierenden Kühlmittelstrom K entsteht also im Inneren des Brennelementes zwar ein Bypass, dessen Druckverlust und Durchströmung kann aber durch eine entsprechende Wahl des Öffnungsquerschnitts der Öffnungen 21 stark gedrosselt und den Bedürfnissen angepaßt werden.

Sitzt der Verdrängerstab mit ausreichendem Spiel im Hohl­ rohr und dessen oberer Öffnung 29, so können sich auch an der Verdrängerstab-Oberfläche keine Dampfbläschen sammeln, sondern werden vom Kühlmittel ausgespült. Um dabei den Verdrängerstab im Hohlrohr zu fixieren, kann sein oberes Ende nach Fig. 6 und 7 zusätzlich an der Deckplatte gehal­ ten werden. Dazu ist er mit einer seitlichen Anlageschul­ ter 24 von unten und mittels einer aufgeschraubten Mutter 25 von oben an der Deckplatte 15 abgestützt. Der Verdrän­ gerstab kann anläßlich von Inspektionen entnommen werden, bei denen der Bajonettverschluß zwischen Kopfteil und Brennelement-Kasten gelöst, die Deckplatte abgenommen und die Bodenplatte mit den daraufstehenden Brennstäben über den Montagestab 11 aus dem Kasten herausgehoben ist.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 7 ist das obere Ende des Hohlraumes P nur indirekt über den eingesetzten Ver­ drängerstab an der Deckplatte gehalten. Diese Halterung kann bei herausgenommenem Verdrängerstab durch einen Zen­ trierstab 28 ersetzt werden, der auf die beschriebene Weise wie der Verdrängerstab an der Deckplatte gehalten ist, aber nur mit einem kurzen Ende in das Hohlrohr hineinragt.

Um eine möglichst große Moderationsveränderung zu errei­ chen, ist bevorzugt der Durchmesser der Hohlrohre größer als der Durchmesser der Brennstäbe, so daß große Verdrän­ gungsstäbe eingesetzt werden können.

Fig. 9 zeigt ein Hohlrohr P, das von sechs aus Hüllrohren 30 und Brennstoffüllungen 31 bestehenden Brennstäben umgeben ist. Mit d ist die "Brennstabteilung", also der kleinste Abstand zwischen benachbarten Brennstäben bezeichnet. Vorteilhaft beträgt der Durchmesser d0 des Hohlrohres P ungefähr den Wert der Brennstabteilung d.

Die Hohlrohre sind vorteilhaft aus einem korrosionsbe­ ständigen Material gefertigt, wozu sich wegen der geringen Neutronenabsorbtion insbesondere Zircaloy eignet.

Bei einem Brennelement mit einem sechseckigen Rand und Stabpositionen, die zwischen einer Zentralposition in der Brennelementachse und dem Rand äquidistant auf regel­ mäßigen Sechsecken angeordnet sind, sind die geeigneten Stabpositionen für die Hohlrohre festzulegen, die im Betrieb mit den Verdrängerstäben (z. B. aus Zircaloy) oder Wasser gefüllt sind. Allgemeiner ausgedrückt, werden bei diesem Brennelement Stabpositionen gesucht, bei denen die Brennstäbe durch Rohre mit einem brennstofffreien, nicht oder höchstens schwach neutronenabsorbierenden Material ersetzt sind.

Erfindungsgemäß kann zwar die Zentralposition R0 vorteilhaft von einem Instrumentierungsrohr besetzt sein, jedoch sind alle um die Zentralposition herum angeordneten Stabpositionen in zwei Gruppen eingeteilt. Die Stabposi­ tionen der ersten Gruppe sind mit Brennstoff enthaltenden Brennstäben besetzt. Hierzu gehören alle Stabpositionen auf dem innersten und äußersten Sechseck sowie die Mehr­ zahl der dazwischenliegenden Stabpositionen. Die zweite Gruppe besteht aus Stabpositionen, die mit solchen brenn­ stofffreien Rohren besetzt sind und deren sechs unmittel­ bar benachbarten Stabpositionen jeweils zur ersten Gruppe gehören. Nach einem anderen Kriterium besteht die zweite Gruppe nur aus Brennstabpositionen, die auf gegenüber­ liegende Ecken diametral verbindenden Diagonalen und/oder auf Seitenhalbierenden der Sechsecke liegen.

Die Positionen sind dem Stabdurchmesser und der Stabtei­ lung angepaßt und stellen ein für die Moderation vorteil­ haftes Verhältnis zwischen der von Brennstoff besetzten Fläche und der von Wasser besetzten Querschnittsfläche sicher. Bei bestehenden Kernreaktoren, deren Brennelemente ganz oder teilweise durch frische Brennelemente ersetzt werden sollen, sind die äußeren Durchmesser und die an die Kühlleistung und den Kühlmitteldurchsatz angepaßten Druck­ verluste der einzelnen Brennelemente vorgegeben, an die die entsprechenden Werte der neuen Brennelemente angepaßt sein müssen.

Dabei ist an sich eine möglichst hohe Anzahl n von kon­ zentrisch um die Zentralposition äquidistant angeordneter, regelmäßiger Sechsecke angestrebt, woraus sich eine Anzahl m = 3n·(n+1) von Stabpositionen ergibt. Mit wachsendem n nimmt die Stabteilung d ab, wobei aber im Hinblick auf die Stabilität der Brennstäbe ein Mindest-Durchmesser der Brennstäbe erforderlich ist und der für die Moderation er­ forderliche Wasseranteil und der mit abnehmender Stabtei­ lung zunehmenden Druckverlust zu berücksichtigen ist. Be­ vorzugt ist n = 6 gewählt.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn auch die auf dem zweitäußer­ sten Sechseck liegenden Stabpositionen nur von Brennstäben besetzt sind.

Die Fig. 10 bis 13 geben vorteilhafte Positionsvertei­ lungen wieder. Dabei sind mit D-D die gegenüberliegende Ecken verbindenden Diagonalen, mit S-S die Seitenhalbie­ renden der konzentrischen Sechsecke bezeichnet. Diese schneiden sich in der Zentralposition, die vom Instrumen­ tierungsrohr besetzt sind, während die sechs diesem Zen­ trum direkt benachbarten Positionen das innerste Sechseck bilden und ebenso ausschließlich von Brennstäben besetzt sind wie die sechsunddreißig Randpositionen, die das äußerste Sechseck bilden. Allen gezeigten Konfigurationen ist gemeinsam, daß die Stabpositionen der zweiten Gruppe die Ecken gleichseitiger Dreiecke bilden, deren Schwer­ punkt in der Brennelement-Achse liegt und deren Ecken von Stabpositionen der zweiten Gruppe besetzt sind und auf Diagonalen D-D und/oder Seitenhalbierenden S-S liegen.

In den Fig. 10 und 11 sind jeweils sechs der 126 Stab­ positionen mit brennstofffreien Rohren besetzt. Diese liegen alle auf den Eckpunkten des gleichen Sechseckes, nämlich in Fig. 10 des zweitinnersten Sechseckes (Posi­ tionen P2) und in Fig. 11 des drittinnersten Sechsecks (Position P3). Diese Positionen liegen demnach auf den Diagonalen des Brennelementes. Ebensogut können aber auch Positionen auf den Seitenhalbierenden dieser Sechsecke ausgewählt werden, z. B. die Positionen P4′ in Fig. 12, die auf dem drittäußersten Sechseck liegen.

In Fig. 12 sind insgesamt neun brennstofffreie Stäbe vorgesehen, wobei drei Positionen P2′ auf dem zweit­ innersten Sechseck vorgesehen sind, die ebenfalls auf Seitenhalbierenden liegen.

Darüber hinaus sind auch Mischformen vorteilhaft, bei denen ein Teil der Positionen der zweiten Gruppe auf Winkelhalbierenden, ein Teil auf Diagonalen liegt. So zeigt Fig. 13 eine Ausführungsform, bei der im drittinnersten Sechseck die auf Sechseck-Diagonalen liegenden Positionen P3, im nächsten Sechseck die auf Seitenhalbierenden liegenden Positionen P4′ zur zweiten Gruppe gehören.

Sind die Rohre mit Wasser gefüllt, so entsteht eine Mode­ rationsverteilung, die den Brennstoff besonders weit ab­ zubrennen gestattet. Eine schwächere Moderation, d. h. ein zu schnelleren Neutronen verschobenes Energiespektrum (spectral shift) wird erhalten, wenn die Stabpositionen der zweiten Gruppe mit Verdrängerstäben besetzt sind, wo­ bei dieser Betriebszustand mit den mechanischen einge­ setzten Verdrängerstäben (mechanical spectral shift) ins­ besondere vorteilhaft ist, solange die Brennstäbe verhält­ nismäßig frisch und hochreaktiv sind.

Durch eine Kombination, bei der in den ersten Betriebs­ zyklen eines Brennelementes die Verdrängerstäbe ortsfest in Hohlrohren an den Stabpositionen der zweiten Gruppe sitzen, in den letzten Zyklen des Brennelementes aber entnommen sind, gestattet daher eine hohe Brennstoff­ ausnutzung mit einem dem Alter der Brennstäbe angepaßten Koeffizienten k_∞ und einer günstigen Leistungsverteilung.

Claims (18)

1. Brennelement mit einem Bündel aus Brennstäben (R1, R6) und mehreren zwischen den Brennstäben angeordneten, oben offenen Hohlrohren (P), in die ortsfeste, vor Beginn eines Betriebszyklus entnehmbare Verdrängerstäbe (B) aus einem Material mit geringem Wirkungsquerschnitt für thermische Neutronen eingesetzt sind.

2. Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstabbündel mit den Hohlrohren in einem Skelett mit einer Bodenplatte (7) und einer Deckplatte (15) getragen sind und daß die Verdrängerstäbe starr und lösbar von den Hohlrohren (P) und der Deckplatte (15) gehalten sind.

3. Brennelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlrohre (P) an ihren unteren Enden Öffnungen (21) mit einem kleineren Öffnungsquerschnitt als die oben offenen Enden (29) der Hohlrohre aufweisen.

4. Brennelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d0) der Hohlrohre größer ist als der Durchmesser (d) der Brennstäbe.

5. Brennelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d0) ungefähr dem Abstand (d) zwischen den Achsen einander unmittelbar benachbarter Brennstäbe entspricht.

6. Brennelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlrohre aus einem korrosionsbeständigen Material, insbesondere Zircaloy, gefertigt sind.

7. Brennelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenig­ stens an einigen der Hohlrohre Abstandhalter (5) befestigt sind.

8. Brennelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängerstäbe massive Körper aus Zircaloy sind.

9. Brennelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Brennstäben außer den Hohlrohren mit den Verdrängerstäben und einem einzigen, zentral angeordneten Instrumentierungsrohr keine weiteren Rohre angeordnet sind.

10. Brennelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9 gekennzeichnet durch einen hexagonalen Querschnitt, wobei die Hohlrohre voneinander, von der Brennelementachse und vom Rand des Brennelementes jeweils durch mindestens einen Brennstab getrennt sind.

11. Brennelement mit einem sechseckigen Rand und Stabpositionen, die zwischen einer Zentralposition (R0) in der Brennelementachse und dem Rand äquidistant auf konzentrischen regelmäßigen Sechsecken angeordnet sind, wobei

• a) eine erste Gruppe der Stabpositionen alle Stabpositi­ onen auf dem innersten und äußersten Sechseck und die Mehrzahl der dazwischenliegenden Stabpositionen enthält und mit Brennstoff enthaltenden Brennstäben besetzt ist;
• b) eine zweite Gruppe Stabpositionen enthält, deren sechs jeweils unmittelbar benachbarte Stabpositionen der ersten Gruppe angehören und die mit brennstofffreien Stäben be­ setzt sind, die ein nicht oder höchstens schwach neutro­ nenabsorbierendes Material enthalten; und
• c) alle um die Zentralposition herum angeordneten Stabpositionen der ersten oder zweiten Gruppe angehören.

12. Brennelement nach Anspruch 11, gekennzeich­ net durch einen die Brennstäbe seitlich umgeben­ den sechseckigen Kasten, der nach unten und oben von Plat­ ten mit Durchtrittsöffnungen für Wasser abgedeckt ist.

13. Brennelement nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl dieser Sechsecke mindestens sechs beträgt, die erste Gruppe aller Stabpositionen die zwei äußersten Sechsecke umfaßt und die Zentralposition von einem Instrumentierungsrohr besetzt ist.

14. Brennelement nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gruppe Stabpositionen enthält, die auf den Diagonalen der Sechsecke liegen.

15. Brennelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gruppe auf den Seitenhalbierenden der Sechsecke liegende Stabpositionen enthält.

16. Brennelement nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gruppe aus Brennstabpositionen bestehen, die die Ecken von gleichseitigen Dreiecken bilden, deren Schwerpunkte in der Brennelementachse und deren Ecken auf Seitenhalbierenden und/oder Diagonalen der Sechsecke liegen.

17. Brennelemente nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der zweiten Gruppe von wassergefüllten Hohlrohren besetzt sind.

18. Brennelement nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionen der zweiten Gruppe von Hohlrohren besetzt sind, die in einem ersten Betriebszustand ortsfeste Verdrängerstäbe, insbesondere aus Zircaloy, und in einem zweiten Betriebszustand Moderator, insbesondere Wasser, enthalten.