DE4325216A1 - Fuel element and nuclear reactor having a particle trap - Google Patents

Fuel element and nuclear reactor having a particle trap

Info

Publication number
DE4325216A1
DE4325216A1 DE4325216A DE4325216A DE4325216A1 DE 4325216 A1 DE4325216 A1 DE 4325216A1 DE 4325216 A DE4325216 A DE 4325216A DE 4325216 A DE4325216 A DE 4325216A DE 4325216 A1 DE4325216 A1 DE 4325216A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel
plate
webs
fuel element
openings
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE4325216A
Other languages
German (de)
Inventor
Matthias Rudolph
Erhard Friedrich
Dieter Umlauft
Reiner Dr Hilgedieck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE4325216A priority Critical patent/DE4325216A1/en
Publication of DE4325216A1 publication Critical patent/DE4325216A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/33Supporting or hanging of elements in the bundle; Means forming part of the bundle for inserting it into, or removing it from, the core; Means for coupling adjacent bundles
    • G21C3/3305Lower nozzle
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/3206Means associated with the fuel bundle for filtering the coolant, e.g. nozzles, grids
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/322Means to influence the coolant flow through or around the bundles
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/33Supporting or hanging of elements in the bundle; Means forming part of the bundle for inserting it into, or removing it from, the core; Means for coupling adjacent bundles
    • G21C3/3315Upper nozzle
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/32Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
    • G21C3/33Supporting or hanging of elements in the bundle; Means forming part of the bundle for inserting it into, or removing it from, the core; Means for coupling adjacent bundles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

In the fuel element head (12), the fuel elements of a nuclear reactor are protected against foreign bodies which can fall into the fuel elements from above by means of trap plates (50) with passage openings which hold back foreign bodies which can become caught between the fuel rods. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor und insbesondere ein Brennelement des Kernreaktors mit einem Schutz gegen Fremdkörper, die von oben auf das Brennele­ ment fallen.The invention relates to a nuclear reactor and in particular a fuel assembly of the Nuclear reactor with protection against foreign objects from above the Brennele ment fall.

Die Erfindung geht aus von einem Kernreaktor mit den im Oberbegriff des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmalen bzw. einem Brennelement mit den im Oberbe­ griff des Anspruchs 2 angegebenen Merkmalen.The invention is based on a nuclear reactor with the in the preamble of claim 1 specified characteristics or a fuel element with those in the upper part handle of claim 2 specified features.

Im Reaktorkern eines Kernreaktors sitzt eine Vielzahl von Brennelementen neben­ einander, die von unten nach oben von einem Kühlmittel durchströmt werden.A large number of fuel elements are located next to each other in the core of a nuclear reactor each other, through which a coolant flows from bottom to top.

Jedes Brennelement besitzt einen Brennelementfuß, einen Brennelementkopf und ein Bündel von Brennstäben, die zwischen Brennelementkopf und Brennelementfuß ungefähr parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Brennstäbe mittels mehrerer Abstandhalter-Gitter seitlich abgestützt sind, deren Gitterstege zwischen den Brennstäben und etwa quer zu diesen Brennstäben verlaufen. Dabei bilden die Zwischenräume zwischen den Brennstäben Strömungskanäle für das durch den Brennelementfuß eintretende und durch den Brennelementkopf austretende Kühl­ mittel. In der Regel ist das Brennelementbündel im Fuß durch eine Bodenplatte nach unten und im Kopf durch eine Deckplatte nach oben abgedeckt, wobei diese Platten vertikale Anschläge für die Brennstäbe bilden und gegebenenfalls auch Boh­ rungen aufweisen, in denen die Enden der Brennstäbe stecken. Ferner weist die Bo­ denplatte Kühlmittel-Einlaßöffnungen auf, die das Kühlmittel in die Strömungska­ näle leiten, während die Deckplatte zumindest oberhalb der Strömungskanäle ent­ sprechende Kühlmittel-Auslaßöffnungen besitzt. Für die Geometrie dieser Platten und Öffnungen ist entscheidend, daß die Platten die für die mechanische Stabilität des Brennelements erforderliche Festigkeit aufweisen und an den Öffnungen eine optimale Verteilung des Kühlmittels über den Brennelement Querschnitt und einen möglichst geringen Druckverlust sicherstellen.Each fuel assembly has a fuel assembly foot, a fuel assembly head and a bundle of fuel rods between the fuel assembly head and the fuel assembly foot are arranged approximately parallel to one another, the fuel rods using several spacer grids are supported laterally, the grid webs between the fuel rods and run approximately across these fuel rods. Thereby form the Gaps between the fuel rods flow channels for that through the Cooling element entering and exiting through the fuel element head medium. As a rule, the fuel bundle is in the foot through a base plate down and covered in the head by a cover plate, this Plates form vertical stops for the fuel rods and possibly Boh have stanchions in which the ends of the fuel rods are inserted. The Bo denplatte coolant inlet openings that the coolant in the flow conduct channels, while the cover plate ent at least above the flow channels speaking coolant outlet openings. For the geometry of these plates and openings is critical that the plates are used for mechanical stability of the fuel assembly have the required strength and a at the openings optimal distribution of the coolant across the fuel assembly cross section and one Ensure the lowest possible pressure loss.

Im Kühlmittelstrom können kleinere Fremdkörper, wie z. B. Metallspäne, Reste von Drahtbürsten, Schweißelektrodenreste oder Kleinteile von Elektroverbindern mitge­ geführt werden. Derartige Fremdkörper können sich in den Strömungskanälen zwi­ schen den Brennstäben und insbesondere an den Abstandhaltegittern verfangen und zu Schäden führen, insbesondere können sie an den metallischen Hüllrohren der Brennstäbe scheuern, wenn die Brennstäbe vom Kühlmittelstrom in Vibration ver­ setzt werden ("Fretting"). Bei den Inspektionen der Kernreaktoren werden daher die Brennstäbe regelmäßig auf Fretting-Schäden untersucht, wobei solche Fremdkörper entfernt werden.Smaller foreign objects, such as e.g. B. metal chips, remains of Wire brushes, welding electrode remains or small parts of electrical connectors included  be performed. Foreign bodies of this type can intervene in the flow channels between the fuel rods and especially on the spacer grids and cause damage, in particular they can damage the metallic cladding Scrub fuel rods when the fuel rods vibrate from the coolant flow be set ("fretting"). During the inspections of the nuclear reactors, the Fuel rods are regularly checked for fretting damage, with such foreign bodies be removed.

Auch nach längerem Kraftwerksbetrieb können vereinzelt noch neue derartige Fremdkörper gefunden werden. So können z. B. Teile von Federn, die an den Ab­ standhaltern zum seitlichen Abstützen der Brennstäbe vorgesehen sind, abbrechen; es können aber auch bei Revisionsarbeiten trotz umfangreicher Vorsorgemaßnah­ men gelegentlich kleine Fremdkörper von außen in den primären Kühlmittelkreis­ lauf gelangen. Darüberhinaus können gelegentlich zusätzliche Fremdkörper auftre­ ten, die trotz sorgfältiger Vorsorgemaßnahmen bei Revisionsarbeiten anfallen. Be­ sonders im Hinblick auf immer längere Inspektionsintervalle, die bei modernen Brennelementen angestrebt werden, ist man daher bemüht, derartige Fremdkörper bereits vor dem Eintritt in ein Brennelement abzufangen.Even after prolonged operation of the power plant, new ones may occasionally occur Foreign bodies can be found. So z. B. parts of springs attached to the Ab brackets for lateral support of the fuel rods are provided, cancel; but it can also be used for revision work despite extensive precautionary measures occasionally small foreign objects enter the primary coolant circuit run. In addition, additional foreign bodies can occasionally appear that arise despite careful precautionary measures during revision work. Be especially with regard to longer and longer inspection intervals, which in modern If fuel elements are sought, efforts are therefore made to avoid such foreign bodies intercept before entering a fuel assembly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebssicherheit der Brennelemen­ te gegenüber Fremdkörpern zu erhöhen, die in den Primärkreislauf gelangen und sich in den Brennelementen verfangen können.The invention has for its object the operational reliability of the fuel elements te compared to foreign bodies that get into the primary circuit and can get caught in the fuel assemblies.

Es ist dabei schon vorgeschlagen worden, in den Brennelement-Fuß Fremdkör­ perabscheider einzubauen. Dabei handelt es sich meist um siebartige Platten ("Fangplatten"), die sich praktisch über den ganzen Querschnitt des Brennelement- Fußes erstrecken und Durchtrittsöffnungen aufweisen, deren Durchtrittsquerschnitt auf den Abstand zwischen den Brennstäben untereinander und zwischen den Brenn­ stäben und den Abstandhalterstegen so abgestimmt ist, daß Fremdkörper, die sich dort verfangen können, bereits an der Fangplatte zurückgehalten werden.It has already been suggested that foreign bodies enter the fuel assembly foot install per separator. These are usually sieve-like plates ("Catch plates"), which cover practically the entire cross-section of the fuel assembly Extend foot and have passage openings, the passage cross section on the distance between the fuel rods among each other and between the fuel rods and the spacer webs is matched so that foreign objects can get caught there, already held back on the catch plate.

Derartige Fangplatten können als eigene Platten, die z. B. ähnlich wie Abstandhalter geformt sind, im Fuß angebracht sein. Im US-Patent 4,849,161 ist ein abstand­ halterähnliches Fanggitter beschrieben. Es können auch eigene Gitterstrukturen aus kammartigen, ineinandergesteckten Stegen oder aus Stäben, die sich praktisch über die ganze Querschnittsfläche des Brennelement-Fußes erstrecken und die Strö­ mungskanäle in entsprechend kleine Durchtrittsöffnungen unterteilen, verwendet werden (EP-A-0 512 137). Es ist auch möglich, in die verhältnismäßig großen Kühlmittel-Einlaßöffnungen der Bodenplatte Einsätze zum Unterteilen dieser Ein­ laßöffnungen einzusetzen (deutsches Gebrauchsmuster 93 03 969.7) oder die Fangplatte in die Bodenplatte dadurch zu integrieren, daß die Bodenplatte mit dünnen Stegen versehen wird, die sich durch die Einlaßöffnungen erstrecken und die Einlaßöffnungen in mehrere kleinere Durchtrittsöffnungen unterteilen, wie dies insbesondere in der deutschen Patentanmeldung 42 40 537 beschrieben ist.Such catch plates can be used as separate plates, e.g. B. similar to spacers shaped, be attached in the foot. There is a gap in U.S. Patent 4,849,161 holder-like grille described. You can also make your own grid structures comb-like, interlocking webs or from bars that practically over extend the entire cross-sectional area of the fuel assembly foot and the currents Divide the ducts into appropriately small openings  (EP-A-0 512 137). It is also possible in the relatively large Coolant inlet openings of the bottom plate inserts to divide this one insert openings (German utility model 93 03 969.7) or the Integrate the catch plate in the base plate in that the base plate with thin webs is provided which extend through the inlet openings and divide the inlet openings into several smaller through openings, like this is described in particular in German patent application 42 40 537.

Zunächst erscheinen Einbauten, die solche Fremdkörper am Kopf der Brennelemen­ te abfangen, nur störend zu sein, da dadurch in die Brennelemente gelangte Fremd­ körper am Verlassen gehindert werden. Außerdem erscheinen solche Einbauten überflüssig, da Fremdkörper, die aus der Fertigung und Erstmontage des Reaktor­ kerns stammen, sich vor der Inbetriebnahme auf dem Boden des Reaktordruckbe­ hälters sammeln und entfernt werden können, und zusätzlich meist ohnehin Siebe oder ähnliche Einbauten im Primärkreislauf vorgesehen sind, die das Kühlmittel zum Schutz der Komponenten dieses Kreislaufs von Fremdkörpern reinigen, bevor es durch die Brennelement-Füße in die Brennelemente eintritt.At first, internals appear that have such foreign bodies on the head of the fuel elements intercept only to be annoying, as this would lead to foreign substances getting into the fuel elements body is prevented from leaving. Such installations also appear superfluous because of foreign bodies from the manufacture and initial assembly of the reactor core originate, before commissioning on the bottom of the reactor pressure container can be collected and removed, and in addition mostly sieves anyway or similar internals are provided in the primary circuit, the coolant to protect the components of this circuit from foreign bodies before it enters the fuel assembly through the fuel assembly feet.

Außerdem geht man häufig davon aus, daß bei Reparatur- und Inspektionsarbeiten praktisch keine Kleinteile gelöst werden, die in den Primärkreislauf gelangen kön­ nen, und daß Fremdkörper, die von oben in die Strömungskanäle gelangen können, auf dem gleichen Weg vom Kühlmittel auch wieder herausgespült werden. Größere Fremdkörper, die z. B. von der Lademaschinebrücke oder vom Beckenrand aus herunterfallen können, bleiben ohnehin auf den Brennelementköpfen bzw. der Oberseite der dort angeordneten Deckplatten liegen und können mit den üblichen Werkzeugen, die im Kraftwerk ohnehin vorhanden sind, ohne größeren Aufwand eingeholt werden.In addition, it is often assumed that repair and inspection work practically no small parts can be solved that can get into the primary circuit nen, and that foreign bodies that can get into the flow channels from above, be flushed out by the coolant in the same way. Larger Foreign bodies, the z. B. from the loading machine bridge or from the pool edge can fall down anyway stay on the fuel heads or Top of the cover plates arranged there are and can with the usual Tools that are available in the power plant anyway, without much effort be caught up.

Gelangt aber trotzdem ein Fremdkörper durch die Öffnungen des Brennelement- Kopfes in den Bereich zwischen den Brennstäben einzelner Brennelemente, so ist es schwierig ihn zu lokalisieren und zu bergen. Dazu müssen fast immer Sondermaß­ nahmen ergriffen werden, z. B. das betroffene Brennelement auf den für Inspektio­ nen und Reparaturen vorgesehenen Arbeitsplatz umgesetzt und dort teilweise de­ montiert werden, was eine erhebliche Verlängerung der für Inspektion und Revision benötigten Betriebspausen bedeutet, wodurch sich die Revision erheblich verteuert. However, if a foreign object gets through the openings of the fuel assembly Head in the area between the fuel rods of individual fuel elements, so it is difficult to locate and recover. This almost always requires special dimensions were taken, e.g. B. the affected fuel assembly for inspection planned and repairs planned and partially de be assembled, which is a significant extension of the inspection and revision required breaks, which makes the revision considerably more expensive.  

Darüberhinaus ist es bei modernen Brennelementen, die eine Fangplatte oder einen ähnlichen Schutz gegen eindringende Fremdkörper im Brennelement-Fuß besitzen, möglich, daß sich Fremdkörper zunächst im Fuß des Brennelementes verfangen und zusammen mit dem Brennelement angehoben werden, wenn dieses Brennelement bei Revisionsarbeiten aus dem Kernelement herausgehoben wird. Solche Fremdkörper können sich gerade dann lösen und vom Fuß des Brennelementes ab­ fallen, wenn das Brennelement sich über den anderen Brennelementen befindet. Der bei modernen Brennelementen vorgesehene Schutz gegen Fremdkörper, die von unten in das Brennelement eindringen können, erhöht damit die Gefahr, daß Fremdkörper von oben in die Brennelemente hineinfallen.In addition, it is with modern fuel elements that a catch plate or a have similar protection against the ingress of foreign bodies in the fuel element foot, possible that foreign bodies get caught in the foot of the fuel assembly and be raised along with the fuel assembly when that fuel assembly is lifted out of the core element during revision work. Such Foreign bodies can then come loose and off the base of the fuel assembly drop when the fuel assembly is over the other fuel assemblies. Of the Protection against foreign bodies provided by modern fuel elements can penetrate into the fuel assembly below, increases the risk that Foreign objects fall into the fuel assemblies from above.

Aus strömungstechnischen Gründen ist man außerdem bemüht, die Kühlmittel-Aus­ laßöffnungen in den Deckplatten der Brennelemente möglichst groß (insbesondere größer als die Einlaßöffnungen in der Bodenplatte) zu gestalten. Fremdkörper fallen dann um so leichter durch die Deckplatte in das Innere des Brennelementes. Es kann aber nicht immer vorausgesetzt werden, daß diese einfallenden Fremdkörper von dem Kühlmittel im Reaktorbetrieb wieder auf dem gleichen Weg wieder nach außen transportiert werden Z. B. sind Siedewasserreaktoren vorgeschlagen worden, bei denen einige am Brennelement-Fuß gehaltene Brennstäbe sich nur über einen Teil der Brennelementlänge erstrecken, über diesen "teil-langen" Brennstäben aber vergrößerte Austrittsöffnungen in der Deckplatte vorgesehen sind. Durch diese vergrößerten Auslaßöffnungen einfallende Teilchen können dabei auch in die Strömungskanäle zwischen den normallangen Brennstäben gelangen und dort zu erheblichen Schäden führen, falls sie nicht durch Demontage des Brennelementes wieder entfernt werden.For fluidic reasons, efforts are also made to switch off the coolant Make the openings in the fuel element cover plates as large as possible (in particular larger than the inlet openings in the base plate). Foreign objects fall then the easier through the cover plate into the interior of the fuel assembly. It However, it cannot always be assumed that these incoming foreign bodies of the coolant in reactor operation again in the same way are transported outside For example, boiling water reactors have been proposed, in which some of the fuel rods held on the fuel element base only extend over one Part of the fuel element length, but over this "part-long" fuel rods enlarged outlet openings are provided in the cover plate. Through this Particles incident on enlarged outlet openings can also enter the Flow channels pass between the normal-length fuel rods and close there cause significant damage if not by disassembling the fuel assembly be removed again.

Gemäß der Erfindung ist daher ein Kernreaktor mit den im Anspruch 1 angegebe­ nen Merkmalen vorgesehen.According to the invention, therefore, a nuclear reactor with the specified in claim 1 NEN features provided.

Dabei erstreckt sich also eine Fangplatte zumindest über praktisch den ganzen Querschnitt eines Brennelement-Kopfes. Eine derartige Fangplatte kann im Prinzip nachträglich über dem Brennelement für die Dauer von Revisionsarbeiten ange­ bracht werden, z. B in Form eines Gitters, das einen ganzen Bereich des Reak­ torkerns gegen von oben herabfallende Fremdkörper schützt, solange bei Revisi­ onsarbeiten Manipulationen überhalb des Brennelementkernes ausgeführt werden. Das Montieren und Demontieren solcher über den Brennelementköpfen angeordne­ ter Fangplatten verlängert jedoch die für diese Revisionen erforderlichen Still­ standszeiten des Reaktors.So a catch plate extends at least practically the whole Cross section of a fuel assembly head. In principle, such a catch plate can retrofitted over the fuel assembly for the duration of revision work be brought, e.g. B in the form of a grid covering an entire area of the reak protects the core against foreign objects falling from above, as long as at Revisi ons manipulations are carried out above the fuel core. The assembly and disassembly of such arranged over the fuel assembly heads  However, the catch plates prolong the silence required for these revisions downtimes of the reactor.

Die Erfindung sieht daher insbesondere vor, die einzelnen Brennelemente durch ei­ ne derartige Fangplatte nach oben zu schützen, deren Durchtrittsquerschnitte auf den Abstand zwischen den Brennstäben untereinander und den Abstand zwischen den Brennstäben und den Stegen des Abstandhaltergitters derart abgestimmt ist, daß Fremdkörper, die sich zwischen den Brennstäben und an den Stegen der Abstand­ haltergitter verfangen können, an der Fangplatte zurückgehalten werden.The invention therefore provides, in particular, for the individual fuel elements by egg ne up to protect such catch plate, the passage cross-sections on the distance between the fuel rods and the distance between the fuel rods and the webs of the spacer grating is matched such that Foreign bodies that are between the fuel rods and on the webs the distance bracket grids can be caught on the catch plate.

Ein derartiges Brennelement besitzt die Merkmale des Anspruchs 2.Such a fuel assembly has the features of claim 2.

Im Prinzip können die eingangs erwähnten Fangplatten, die bereits für den Fuß der Brennelemente vorgeschlagen worden sind, auch in den Köpfen der Brennelemente verwendet werden.In principle, the catch plates mentioned above, which are already for the foot of the Fuel elements have been proposed, even in the heads of the fuel elements be used.

Daher sieht die Erfindung insbesondere Brennelemente mit den Merkmalen des An­ spruchs 12 vor.Therefore, the invention particularly sees fuel elements with the features of the pronounces 12.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn­ zeichnet.Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims draws.

Anhand von mehreren Ausführungsbeispielen und 18 Figuren wird die Erfindung näher erläutert.The invention is illustrated by means of several exemplary embodiments and 18 figures explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines Druckbehälters für einen Kernreaktor, Fig. 1 shows the basic structure of a pressure vessel for a nuclear reactor,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines üblichen Brennelement-Kopfes für ein Brenn­ element eines Druckwasserreaktors, Fig. 2 is a side view of a conventional fuel element head for a fuel element of a pressurized water reactor,

Fig. 3 eine Hälfte dieses Kopfes, von oben gesehen, FIG. 3 is a half of the head as viewed from above,

Fig. 4 die Seitenansicht eines anderen, für Druckwasser-Brennelemente übli­ chen Brennelement-Kopfes, Fig. 4 is a side view of another, chen for pressurized-water fuel übli fuel element head,

Fig. 5 den gleichen Brennelement-Kopf der Fig. 4, von oben gesehen, Fig seen. 5 the same fuel element head of Fig. 4, from above,

Fig. 6 und Fig. 7 die entsprechenden Ansichten eines Kopfes nach den Fig. 2 und 3, wobei oberhalb der Deckplatte eine aus gitter­ förmigen Stegen gebildete Fangplatte angeordnet ist, Fig. 6 and Fig. 7 shows the corresponding views of a head of FIGS. 2 and 3, above the cover plate has a catching plate formed of grid-shaped webs is arranged,

Fig. 8 und Fig. 9 die entsprechenden Ansichten der Fig. 2 und 3, wobei unterhalb der Deckplatte eine aus gitterförmigen Stegen gebildete Fangplatte angeordnet ist, Fig. 8 and Fig. 9, the corresponding views of Figs. 2 and 3, wherein below the cover plate a catching plate formed of grid-shaped webs is arranged,

Fig. 10 und Fig. 11 einen den Fig. 2 und 3 entsprechenden Brennelement- Kopf, bei dem als Fangplatte eine gelochte Platte unter­ halb (linker Teil der Figuren) bzw. oberhalb (rechte Hälfte der Figuren) der Fangplatte befestigt ist, Fig. 10 and Fig. 11 a in Figs. 2 and 3 corresponding fuel element head in which a perforated plate is fixed under half (left part of the figures) and above (right half of the figures) of the catching plate as the capture plate,

Fig. 12 und Fig. 13 die den Fig. 10 und 11 entsprechenden Ansichten, wo­ bei jedoch eine einstückige Deckplatte verwendet ist, in der die Stege der Fangplatte integriert sind, Fig. 12 and Fig. 13, Figs. 10 and 11 corresponding views, where a one-piece cover plate is used in, however, in which the webs of the catch plate are integrated,

Fig. 14 einen als Federhülse ausgebildeten Einsatz in eine Kühlmittel-Auslaßöff­ nung der Deckplatte, Fig. 14 is a formed as a spring sleeve use in a coolant Auslaßöff voltage of the cover plate,

Fig. 15 die entsprechende Kühlmittel-Auslaßöffnung selbst, Fig. 15, the corresponding coolant outlet port itself,

Fig. 16 den in die Öffnung der Fig. 16 eingesetzte Einsatz der Fig. 15 in per­ spektivischer Sicht, und Fig. 16 shows the bit inserted in the opening of Fig. 16 Fig. 15 in per spectral TiVi point of view, and

Fig. 17 eine Aufsicht auf die Durchtrittsöffnung mit dem Einsatz nach Fig. 17, und Fig. 17 is a plan view of the passage opening with the use of FIG. 17, and

Fig. 18 eine perspektivische Ansicht eines Brennelementes mit je einer Fangplatte an jedem Ende. Fig. 18 is a perspective view of a fuel assembly with a catch plate at each end.

Der Reaktordruckbehälter 1 eines Kernreaktors besitzt, wie Fig. 1 zeigt, einen Ein­ trittsstutzen 2, von dem aus das Kühlmittel (Pfeil K) an einer Innenwand 2 entlang zu einem unteren Kerngitter 3 geleitet wird. Auf diesem unteren Kerngitter sitzen die Füße 5 von Brennelementen 4, deren Brennstäbe an mehreren axialen Positio­ nen durch Abstandhalter 6 seitlich abgestützt sind.The reactor pressure vessel 1 of a nuclear reactor, as shown in FIG. 1, has an inlet connection 2 , from which the coolant (arrow K) is passed along an inner wall 2 to a lower core grid 3 . On this lower core grid sit the feet 5 of fuel elements 4 , the fuel rods are supported at several axial positions by spacers 6 laterally.

Das Kühlmittel tritt durch die Brennelement-Füße 5 hindurch in die Strömungska­ näle, die von den Zwischenräumen zwischen den Brennstäben der Brennelemente 4 gebildet werden, strömt dort bis zu den Brennelement-Köpfen 12 und tritt an einem oberen Kerngitter 7 in einen Sammelraum 8, den es über einen Austrittsstutzen 9 verläßt. Mit 10 sind Antriebe für Steuerelemente gezeigt, die den Reaktorbetrieb regeln.The coolant passes through the fuel element feet 5 into the flow channels formed by the spaces between the fuel rods of the fuel elements 4 , flows there to the fuel element heads 12 and enters an upper core lattice 7 in a collecting space 8 it leaves via an outlet port 9 . With 10 drives for control elements are shown, which regulate the reactor operation.

Für Revisionsarbeiten wird der Deckel 11 des Reaktordruckbehälters und das obere Kerngitter 7, an dem die Brennelement-Köpfe 12 abgestützt sind, abgehoben. Ge­ mäß der Erfindung ist es möglich, während dieser Revisionszeit ein oder mehrere Fangplatten über den Köpfen der Brennelemente anzuordnen, die einerseits den Zu­ griff zu einzelnen Brennelementen ermöglichen, andererseits die anderen Brennele­ mente vor von oben einfallenden Fremdkörpern schützen. For revision work, the lid 11 of the reactor pressure vessel and the upper core grid 7 , on which the fuel element heads 12 are supported, are lifted off. Ge according to the invention, it is possible to arrange one or more catch plates over the heads of the fuel assemblies during this revision period, which on the one hand allow access to individual fuel assemblies, on the other hand protect the other fuel elements from foreign bodies incident from above.

Nach Fig. 2 ist die Deckplatte 20, die im Kopf handelsüblicher Brennelemente an­ geordnet und von einem Rahmen 21 getragen ist, über Federbeine 22 an dem in Fig. 1 gezeigten oberen Kerngitter 7 abgestützt.According to FIG. 2, the top plate 20, the commercially available in the head fuel is carried on and ordered from a frame 21 supported via spring legs 22 to the in Fig. 7 upper core grid shown. 1

Die Deckplatte 20 enthält die in Fig. 3 ersichtlichen (häufig auch anders geform­ ten) Kühlmittel-Auslaßöffnungen 23, die in regelmäßigen Abständen über die Deckplatte verteilt sind und sich jeweils über Strömungskanälen, die von den Zwi­ schenräumen zwischen Brennstäben gebildet werden, befinden. Lediglich in der Nähe von Bohrungen 24 sind - abweichend von der regelmäßigen Anordnung - ei­ nige kleinere Bohrungen oder Kühlmittel-Auslaßöffnungen 23′ vorgesehen.The cover plate 20 contains the visible in Fig. 3 (often also differently shaped) coolant outlet openings 23 , which are distributed at regular intervals over the cover plate and are each via flow channels, which are formed by the inter mediate spaces between fuel rods. Only in the vicinity of holes 24 - egg nige smaller holes or coolant outlet openings 23 'are provided - in deviation from the regular arrangement.

Die Bohrungen 24 dienen zur Aufnahme der oberen Enden von Steuerstab-Füh­ rungsrohren 25, die an der Deckplatte befestigt sind.The holes 24 are used to receive the upper ends of control rod Füh approximately 25 , which are attached to the cover plate.

Bei der Deckplatte 30 des in den Fig. 4 und 5 gezeigten Brennelement-Kopfes sind die Führungsrohre nicht gezeigt, die jedoch ebenfalls in entsprechenden Boh­ rungen 34 in der Deckplatte sitzen. Anstelle von Federbeinen werden bei diesem Kopf handelsüblicher Brennelemente Blattfedern 32 verwendet, die die Deckplatte 30 mit dem Rahmen 31 am oberen Kerngitter abstützen und eine gewisse axiale Beweglichkeit der am Rahmen 31 befestigten Deckplatte ermöglicht, um eine ther­ mische Ausdehnung des Brennelementes zu ermöglichen.In the cover plate 30 of the fuel assembly head shown in FIGS . 4 and 5, the guide tubes are not shown, which, however, also sit in corresponding holes 34 in the cover plate. Instead of struts are used in this head of commercial fuel leaf springs 32 , which support the cover plate 30 with the frame 31 on the upper core lattice and allows a certain axial mobility of the cover plate attached to the frame 31 to enable a thermal expansion of the fuel assembly.

Die Kühlmittel-Auslaßöffnungen 33 in der Deckplatte 30 sind bei dieser Ausfüh­ rungsform vergrößert. Die Durchtrittsfläche ist dabei länglich und erstreckt sich in der Regel über mehrere Strömungskanäle.The coolant outlet openings 33 in the cover plate 30 are enlarged in this embodiment. The passage area is elongated and usually extends over several flow channels.

Um die Brennelemente gegen von oben einfallende Fremdkörper zu schützen, sind in den folgenden Figuren Möglichkeiten gezeigt, die sich auf den Brennelement- Kopf der Fig. 2 und 3 beziehen, die aber ebenso oder in entsprechender Weise auch auf andere Formen der Brennelementköpfe angewendet werden können. Die in den Fig. 2 und 3 benutzten Bezugsziffern sind für die entsprechenden Elemente auch in den folgenden Figuren beibehalten.In order to protect the fuel assemblies against foreign bodies falling from above, the following figures show possibilities which relate to the fuel assembly head of FIGS. 2 and 3, but which can also be used in a similar manner or in a corresponding manner to other shapes of the fuel assembly heads . The reference numerals used in FIGS . 2 and 3 are also retained in the following figures for the corresponding elements.

Fig. 6 zeigt eine Fangplatte 40, die in diesem Fall aus dünnen, schmalen, hochkant stehenden Stegen gebildet ist. Diese Stege können den Stegen von Abstandhaltern entsprechen, so daß Fremdkörper, die sich sonst an den Stegen der Abstandhalter verfangen würden bereits an der Fangplatte abgefangen werden. Fig. 6 shows a catch plate 40 which is formed in this case from thin, narrow, upright webs. These webs can correspond to the webs of spacers, so that foreign bodies that would otherwise get caught on the webs of the spacers are already caught on the catch plate.

Ein geeignetes, aus Stegen gebildetes Fanggitter ist für einen Brennelement-Fuß be­ reits in US-A-4,849,161 beschrieben. Es können aber auch, wie Fig. 7 zeigt, Längsstege 41 verwendet werden, die in Doppelreihen oder mehrreihig sich über nebeneinanderliegende Kühlmittel-Auslaßöffnungen 23 erstrecken und von entspre­ chenden, doppelreihigen oder mehrreihigen Querstegen 42 gekreuzt werden. An ih­ ren Kreuzungsstellen sind diese Längsstege und Querstege über entsprechende Steckschlitze ineinander gesteckt und miteinander verschweißt.A suitable trap formed from webs is already described for a fuel assembly foot in US-A-4,849,161. But it can also be used, as shown in FIG. 7, longitudinal webs 41 which extend in double rows or multiple rows across adjacent coolant outlet openings 23 and are crossed by corre sponding, double-row or multi-row cross bars 42 . At their intersections, these longitudinal webs and crossbars are inserted into one another via corresponding plug-in slots and welded to one another.

Diese Fangplatten können an der Deckplatte anliegen und über die Federbeine 22 oder die Verschraubungen 26 der Steuerstab-Führungsrohre 25 angeklemmt sein. Sie können aber auch mittels anderer Verbindungen, z. B. Schweißverbindungen, an der Deckplatte befestigt sein, um die Zahl der Einzelteile bei der Bildung des Kop­ fes zu verringern und die Montage zu vereinfachen.These catch plates can rest on the cover plate and can be clamped on the spring struts 22 or the screw connections 26 of the control rod guide tubes 25 . But you can also use other connections, e.g. B. welded connections, attached to the cover plate to reduce the number of items in the formation of the head fes and simplify assembly.

In den Fig. 8 und 9 ist die entsprechende Fangplatte 40 an der Unterseite der Deckplatte 20 angeordnet.In FIGS. 8 and 9, the corresponding catch plate is arranged on the underside of cover plate 20 40.

Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 10 und 11 wird anstelle einer Fangplatte aus hochkant stehenden, ineinander gesteckten Stegen eine Fangplatte 50 benutzt, die aus stabförmigen Längsstegen 51 und kreuzweise darübergelegten, ange­ schweißten stabförmigen Querstegen 52 besteht. Diese Querstäbe und Längsstäbe erstrecken sich hierbei wieder doppelreihig über die Kühlmittel-Auslaßöffnungen 23 und unterteilen somit jede Auslaßöffnung 23 in neun kleinere Durchtrittsöffnun­ gen für das Kühlmittel. Die Unterteilung der Auslaßöffnungen in kleinere Durch­ trittsöffnungen kann auch durch ein Blech mit entsprechend ausgestanzten Öffnun­ gen erfolgen.In the embodiments of FIGS. 10 and 11, a catch plate 50 is used instead of a catch plate made of upright, nested webs, which consists of rod-shaped longitudinal webs 51 and cross-wise, welded rod-shaped cross webs 52 . These cross bars and longitudinal bars here again extend in double rows over the coolant outlet openings 23 and thus divide each outlet opening 23 into nine smaller passage openings for the coolant. The subdivision of the outlet openings into smaller through openings can also be done through a sheet with appropriately punched openings.

Wie auf dem linken Teil der Fig. 10 und 11 erkennbar, kann die Fangplatte 50 auf der Unterseite der Deckplatte anliegen. Es kann aber vorteilhaft sein, die Fang­ platte entsprechend der rechten Hälfte der Fig. 10 und 11 auf der Oberseite an­ zuordnen. In den Brennelement-Kopf fallende Fremdkörper bleiben dann auf der Oberseite der Deckplatte liegen und können dort mit konventionellen Werkzeugen häufig problemlos entfernt werden. Zum Ausgleich des von der Fangplatte erzeug­ ten Druckverlusts können die Stege der Deckplatte auf der Unterseite (Fig. 10, links) und/oder der Oberseite (Fig. 10, rechts) zugespitzt sein, so daß Durchtritts­ öffnungen entstehen, die sich - zumindest teilweise - zur Unterseite bzw. Oberseite hin erweitern (z. B. konisch erweitern). As can be seen in the left part of FIGS. 10 and 11, the catch plate 50 can rest on the underside of the cover plate. But it can be advantageous to assign the catch plate according to the right half of FIGS. 10 and 11 on the top. Foreign bodies falling into the fuel assembly head then remain on the top of the cover plate and can often be removed there with conventional tools without any problems. To compensate for the pressure loss generated by the catch plate, the webs of the cover plate on the underside ( FIG. 10, left) and / or on the top ( FIG. 10, right) may be tapered, so that passage openings arise, which are - at least partially - expand towards the bottom or top (e.g. expand conically).

Es kann vorteilhaft sein, Deckplatte und Fangplatte zu einer einzigen Platte zu inte­ grieren. Das Brennstabbündel des Brennelements ist dann durch eine einzige Platte abgedeckt, die zumindest oberhalb der Strömungskanäle verhältnismäßig große Kühlmittel-Auslaßöffnungen aufweist, wobei diese einzige Platte durch dünne Ste­ ge, die die Kühlmittel-Auslaßöffnungen in mehrere Durchtrittsöffnungen untertei­ len, als Fangplatte ausgebildet ist. Diese eine Platte kann zwar mehrteilig ausgebil­ det sein, indem sie aus mehreren nebeneinander angeordneten Plattenteilen zusam­ mengesetzt ist, jedoch sind keine übereinander angeordneten Platten vorgesehen.It may be advantageous to integrate the cover plate and catch plate into a single plate freeze. The fuel bundle of the fuel assembly is then through a single plate covered, the relatively large at least above the flow channels Has coolant outlet openings, this single plate by thin Ste ge, which subdivides the coolant outlet openings into several passage openings len, is designed as a catch plate. This one plate can be formed in several parts be det by being composed of several plate parts arranged side by side is set, but no stacked plates are provided.

Wie in der deutschen Patentanmeldung 42 40 537 beschrieben ist, können diese dün­ nen Stege aus der Platte herausgearbeitet sein, d. h. die Platte ist einschließlich die­ ser dünnen Stege einstückig gefertigt. Bevorzugt erstrecken sich die dünnen Stege nur über einen Teil d der Dicke D der Platte 60.As described in German patent application 42 40 537, these thin webs can be worked out of the plate, ie the plate is made in one piece including these thin webs. The thin webs preferably extend only over a part d of the thickness D of the plate 60 .

In Fig. 12 ist eine derartige, kombinierte Deck- und Fangplatte 60 gezeigt bei der die dünnen Stege 61 sich im linken Teil nur auf der Oberseite der Platte erstrecken, während der rechte Teil sich auf ein Ausführungsbeispiel bezieht, bei dem die Stege 61 sich auf der Unterseite der Platte erstrecken.Such a combined cover and catch plate 60 is shown in FIG. 12, in which the thin webs 61 in the left part only extend on the upper side of the plate, while the right part relates to an embodiment in which the webs 61 are on extend the bottom of the plate.

Werden die Öffnungen der Platte 60 z. B. durch elektrochemische Materialabtra­ gung eingearbeitet, so können damit besonders große Kühlmittel-Auslaßöffnungen mit quadratischem Querschnitt über den Strömungskanälen erzeugt werden, die ei­ nen besonders geringen Strömungswiderstand darstellen. Dieser Strömungswider­ stand wird durch die Stege 61, die die Auslaßöffnungen 62 auf der Plattenoberseite bzw. Plattenunterseite in mehrere kleine Durchtrittsöffnungen 63 unterteilen, nur geringfügig erhöht.If the openings of the plate 60 z. B. incorporated by electrochemical Materialabtra supply, so particularly large coolant outlet openings with a square cross section can be generated over the flow channels, which represent egg nen particularly low flow resistance. This flow resistance was only slightly increased by the webs 61 , which subdivide the outlet openings 62 on the top or bottom of the plate into several small through openings 63 .

Eine nennenswerte Erhöhung des im gesamten Brennelement bzw. in seinem oberen Teil auftretenden Druckverlustes sollte durch die Maßnahmen zum Schutz vor her­ abfallenden Fremdkörpern vermieden werden. Dabei müssen unter Umständen auch anlagespezifische Randbedingungen, wie sie z. B. für Notkühlvorgänge erforderlich sind, berücksichtigt werden. Unter den verschiedenen, hier beschriebenen Aus­ führungsbeispielen eines derartigen Schutzes vor herabfallenden Fremdkörpern kann also nach den verschiedenen Bedürfnissen des jeweiligen Brennelementes aus­ gewählt werden. A significant increase in the total fuel element or in its upper one Partly occurring pressure loss should be prevented by the measures to protect against falling foreign bodies can be avoided. You may also need to do this system-specific boundary conditions, such as B. required for emergency cooling are taken into account. Among the various Aus described here examples of such protection against falling foreign bodies can be made according to the different needs of the respective fuel element to get voted.  

Dabei ist es auch möglich, zum Ausgleich der durch die Schutzmaßnahmen beding­ ten Erhöhung des Druckverlustes an der Kopfplatte selbst oder in benachbarten Bauteilen, wie z. B. dem obersten Abstandhalter, verlustreduzierende Änderungen vorzunehmen. Da der oberste Abstandhalter meist in einem Bereich sitzt, in dem ein niedrigerer Neutronenfluß vorliegt und im Stabinneren kein Brenn­ stoff, sondern ein Auffangvolumen für erzeugte Spaltprodukte enthalten ist, sind diese obersten Abstandhalter ohnehin einer geringeren thermischen, mechanischen und nuklearen Belastung ausgesetzt und brauchen weder turbulenzerzeugende Ein­ bauten, die normalerweise bei Abstandhaltern eine Mischung des Kühlmittels und eine gleichmäßigere Temperaturverteilung erzeugen sollen, noch eine mechanisch sehr stabile Ausführung zu besitzen.It is also possible to compensate for the protective measures th increase in pressure loss at the head plate itself or in neighboring Components such as B. the top spacer, loss-reducing Make changes. Because the top spacer is mostly in one area sits, in which there is a lower neutron flux and no burner inside material, but a collection volume for generated fission products is included these uppermost spacers anyway have a lower thermal, mechanical and exposed to nuclear pollution and do not need turbulence generating built, which is usually a mixture of the coolant and spacers should produce a more even temperature distribution, still a mechanical one very stable execution.

Es ist daher unter Umständen möglich, ohne Veränderungen der Grundform auf bewährte Konstruktionen für die Deckplatten und Brennelement-Köpfe zurückzu­ greifen oder sogar die Deckplatten nachträglich als Fangplatten zu qualifizieren. Dazu können auch Einsätze dienen, wie sie z. B. in dem nichtvorveröffentlichten deutschen Gebrauchsmuster 93 03 969.7 beschrieben sind.It is therefore possible under certain circumstances without changing the basic shape proven designs for the cover plates and fuel element heads grab or even qualify the cover plates as catch plates. This can also be used as z. B. in the unpublished German utility model 93 03 969.7 are described.

Einen derartigen Einsatz zeigt Fig. 14, wobei es sich um eine aus einem federela­ stischen Metall gefertigte Hülse mit ovalem Querschnitt handelt. Die stark ge­ krümmten Enden dieses Ovals bestimmen eine Querschnittslänge L, die größer ist als der Radius R der Auslaßöffnung 23 der Deckplatte 20, die in Fig. 15 zur über­ sichtlichen Darstellung teilweise aufgeschnitten gezeigt ist. An diesen beiden Enden befinden sich seitliche Fenster 71 in der ovalen Hülse 70. Wird daher die Hülse 70 zunächst durch Druck auf ihre Ränder oberhalb und unterhalb der Fenster 71 zu ei­ ner etwa zylindrischen Hülse verformt, so kann diese Hülse in die Öffnung 23 der Deckplatte 20 eingesetzt werden. Nach Entlastung der Hülse greifen dann diese Ränder 72 oben und unten seitlich über die Auslaßöffnungen 20 hinaus, so daß die Hülse 70 in der Auslaßöffnung der Deckplatte gehalten wird.Such an insert is shown in FIG. 14, which is a sleeve made of a spring elastic metal with an oval cross section. The strongly curved ends of this oval determine a cross-sectional length L, which is larger than the radius R of the outlet opening 23 of the cover plate 20 , which is shown partially cut open in FIG. 15 for a clear representation. At these two ends there are lateral windows 71 in the oval sleeve 70 . Therefore, if the sleeve 70 is first deformed by pressure on its edges above and below the window 71 to form an approximately cylindrical sleeve, this sleeve can be inserted into the opening 23 of the cover plate 20 . After relieving the sleeve, these edges 72 laterally reach above and below beyond the outlet openings 20 , so that the sleeve 70 is held in the outlet opening of the cover plate.

Damit entsteht ein von den Rändern 72 gehaltener Einsatz mit zwei Stegen, die die Auslaßöffnung 23 in drei kleinere Durchlaßöffnungen aufteilt.This results in an insert held by the edges 72 with two webs, which divides the outlet opening 23 into three smaller through openings.

In Fig. 18 ist ein Brennelement gezeigt, das sowohl im Bereich des Brennelement- Fußes 5 wie des Brennelement-Kopfes 12 gegen Fremdkörper geschützt ist. In Fig. 18, a fuel assembly is shown as the fuel element head 12 is protected against foreign bodies both in the area of the fuel element foot 5.

Dabei liegt an der Bodenplatte 80 des Fußes 5 eine untere Fangplatte 81 an, die aus hochkant stehenden, schmalen Stegen gebildet ist, die ineinander gesteckt sind und in Doppelreihen die Kühlmittel-Einlaßöffnungen 82 der Bodenplatte überdecken und in kleinere Durchtrittsöffnungen aufteilen.Here lies on the bottom plate 80 of the foot 5 a lower catch plate 81 , which is formed from upright, narrow webs, which are inserted into one another and cover the coolant inlet openings 82 of the bottom plate in double rows and divide into smaller passage openings.

Der Übersicht wegen ist nur ein Brennstab 83 des Brennstab-Bündels gezeigt; die Brennstäbe sind durch die Maschen von Abstandhalter-Gittern 6 geführt, an deren Stege sie durch Federn und/oder Noppen abgestützt sind. Die Abstandhalter 6 sind an Führungsrohren 25 befestigt, die an der Bodenplatte 80 und der im Kopf 12 ge­ haltenen Deckplatte 20 angeschraubt sind.For the sake of clarity, only one fuel rod 83 of the fuel rod bundle is shown; the fuel rods are guided through the mesh of spacer grids 6 , on the webs of which they are supported by springs and / or knobs. The spacers 6 are attached to guide tubes 25 which are screwed onto the base plate 80 and the cover plate 20 held in the head 12 .

Die Kühlmittel-Auslaßöffnungen können durch eine mit der unteren Bodenplatte 81 identische Fangplatte, die an der Deckplatte anliegt, in kleinere Durchtrittsöffnun­ gen unterteilt sein. Fig. 18 geht allerdings von einer kombinierten Fang- und Deckplatte im Bereich des Brennelementes aus.The coolant outlet openings can be subdivided into smaller passage openings by a catch plate which is identical to the lower base plate 81 and bears against the cover plate. However, Fig. 18 is based on a combined catch and the cover plate in the region of the fuel bundle.

Hierzu ist im mittleren Bereich der Deckplatte 20 eine Reihe von Kühlmittel-Aus­ trittsöffnungen 84 gezeigt, die durch an der Oberseite der Deckplatte verlaufenden, aus der Deckplatte gearbeiteten Stegen in kleinere Durchtrittsöffnungen unterteilt ist. Selbstverständlich werden - mit Ausnahme der Bohrungen für die Führungsroh­ re oder eventuelle Instrumentierungsrohre (oder Wasserrohre bei Siedewasserreak­ toren) - praktisch alle Öffnungen der Deckplatte mit solchen Stegen versehen.For this purpose, a row of coolant outlet openings 84 is shown in the central region of the cover plate 20 , which is divided into smaller passage openings by webs running on the top of the cover plate and machined from the cover plate. Of course - with the exception of the holes for the guide tubes or any instrumentation tubes (or water tubes in boiling water reactors) - practically all openings in the cover plate are provided with such webs.

Eine andere Möglichkeit einer kombinierten Fang- und Deckplatte ist an Öffnungen am Plattenrand gezeigt, die durch Einsätze 85 in die kleineren Durchtrittsöffnungen unterteilt werden.Another possibility of a combined catch and cover plate is shown at openings on the plate edge, which are divided into inserts 85 into the smaller passage openings.

Es ist somit möglich, auf einfache Weise moderne Brennelemente auch gegen von oben herabfallende Fremdkörper zu schützen, falls dies erforderlich wird.It is thus possible to easily modern fuel elements against to protect foreign objects falling above if this becomes necessary.

Claims (14)

1. Kernreaktor mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten, von unten nach oben von Kühlmittel durchströmten Brennelementen (4) mit jeweils einem Brenn­ element-Fuß (5), einem Brennelement-Kopf (12) und einem Bündel von Brennstä­ ben (83), die ungefähr parallel zueinander zwischen Kopf und Fuß angeordnet und seitlich mittels mehrerer Abstandhalter-Gitter (6) abgestützt sind, deren Gitterstege zwischen den Brennstäben und quer zu diesen Brennstäben verlaufen, gekenn­ zeichnet durch wenigstens eine Fangplatte (20) oberhalb der Brennstäbe wenigstens eines Brennelementes (4), die sich zumindest praktisch über den ganzen Querschnitt eines Brennelement-Kopfes erstreckt und Durchtrittsöffnungen auf­ weist, deren Durchtrittsquerschnitt auf den Abstand zwischen den Brennstäben untereinander und den Brennstäben und den Stegen derart abgestimmt ist, daß Fremdkörper, die sich zwischen den Brennstäben und an den Gitterstegen verfangen können, von der Fangplatte (20) zurückgehalten werden (Fig. 18).1. Nuclear reactor with a plurality of side by side, from bottom to top of coolant flow through fuel elements ( 4 ), each with a fuel element foot ( 5 ), a fuel element head ( 12 ) and a bundle of fuel rods ( 83 ), the Arranged approximately parallel to each other between the head and foot and supported laterally by means of a plurality of spacer grids ( 6 ), the grid webs of which run between the fuel rods and transversely to these fuel rods, characterized by at least one catch plate ( 20 ) above the fuel rods of at least one fuel element ( 4 ), which extends at least practically over the entire cross section of a fuel assembly head and has passage openings whose passage cross section is matched to the distance between the fuel rods among one another and the fuel rods and the webs in such a way that foreign bodies between the fuel rods and on the Bars can catch, from the catch plate ( 20 ) are retained ( Fig. 18). 2. Brennelement mit einem Brennelement-Fuß (5), einem Brennelement-Kopf (12) und einem Bündel von zueinander ungefähr parallelen, zwischen Kopf und Fuß an­ geordneten Brennstäben, deren Zwischenräume Strömungskanäle für ein durch den Fuß eintretendes und durch den Kopf austretendes Kühlmittel bilden und die seitlich mittels mehrerer Abstandhalter-Gitter (6) abgestützt sind, deren Gitterstege zwi­ schen den Brennstäben und quer dazu verlaufen, gekennzeichnet durch wenigstens eine im Kopf eines Brennelementes angeordnete Fangplatte (40) mit Durchtrittsöffnungen für das Kühlmittel, deren Durchtrittsquerschnitt auf den Abstand zwischen den Brennstäben untereinander und zwischen den Brennstä­ ben und den Stegen derart abgestimmt ist, daß Fremdkörper, die sich zwischen den Brennstäben und an den Stegen der Abstandhalter verfangen können, von der Fang­ platte zurückgehalten werden.2. Fuel assembly with a fuel assembly foot ( 5 ), a fuel assembly head ( 12 ) and a bundle of approximately parallel to each other, between head and foot on ordered fuel rods, the spaces between which flow channels for a coolant entering through the foot and exiting through the head form and which are supported laterally by means of a plurality of spacer grids ( 6 ), the crosspieces of which extend between the fuel rods and transversely thereto, characterized by at least one catch plate ( 40 ) arranged in the head of a fuel element with through-openings for the coolant, the cross-section of the through-passage being at a distance between the fuel rods with each other and between the fuel rods and the webs is coordinated such that foreign objects that can get caught between the fuel rods and on the webs of the spacers are retained by the catch plate. 3. Brennelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bündel durch eine einzige Platte (60) abgedeckt ist, die zumindest oberhalb der Strömungskanäle verhältnismäßig große Kühlmittel-Auslaßöffnungen (62) aufweist, und daß die Platte (60) durch dünne Stege (61), die die Kühlmittel-Auslaßöffnungen in mehrere Durchtrittsöffnungen (63) unterteilen, als Fangplatte ausgebildet ist. 3. Fuel element according to claim 2, characterized in that the bundle is covered by a single plate ( 60 ) which has at least above the flow channels relatively large coolant outlet openings ( 62 ), and that the plate ( 60 ) by thin webs ( 61 ), which subdivide the coolant outlet openings into a plurality of passage openings ( 63 ), is designed as a catch plate. 4. Brennelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Stege als Einsätze (70) für die Kühlmittel-Austrittsöffnungen (23) ausgebil­ det sind.4. The fuel assembly according to claim 3, characterized in that the thin webs as inserts ( 70 ) for the coolant outlet openings ( 23 ) are ausgebil det. 5. Brennelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Stege (61) aus der Platte (60) herausgearbeitet sind.5. Fuel element according to claim 3, characterized in that the thin webs ( 61 ) from the plate ( 60 ) are worked out. 6. Brennelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Stege (61) sich nur über einen Teil der Dicke der Platte (60) erstrecken.6. Fuel element according to claim 3, characterized in that the thin webs ( 61 ) extend only over part of the thickness of the plate ( 60 ). 7. Brennelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Stege (61) sich nur auf der Oberseite der Platte erstrecken.7. Fuel element according to claim 6, characterized in that the thin webs ( 61 ) extend only on the top of the plate. 8. Brennelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangplatte als Gitterplatte (40, 50) ausgebildet ist, deren Gitterstege (41, 42; 51, 52) sich oberhalb oder unterhalb einer das Bündel abdeckenden Deckplatte über ver­ hältnismäßig große Kühlmittel-Auslaßöffnungen in der Deckplatte erstrecken.8. Fuel element according to claim 2, characterized in that the catch plate is designed as a grid plate ( 40 , 50 ), the grid webs ( 41 , 42 ; 51 , 52 ) above or below a cover plate covering the bundle via relatively large coolant outlet openings extend in the cover plate. 9. Brennelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterplatte an der Deckplatte anliegt.9. Fuel element according to claim 8, characterized in that the Grid plate rests on the cover plate. 10. Brennelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterplatte oberhalb der Deckplatte angeordnet ist.10. Fuel element according to claim 8, characterized in that the grid plate is arranged above the cover plate. 11. Brennelement nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kühlmittel-Auslaßöffnungen zumindest teilweise konisch ausgebildet sind.11. Fuel element according to one of claims 3 to 10, characterized records that the coolant outlet openings are at least partially conical are trained. 12. Brennelement eines Kernreaktors, mit einem eine untere Fangplatte (81) enthal­ tenden Brennelement-Fuß (5), einem eine obere Fangplatte (20) enthaltenden Brennelement-Kopf und einem Bündel von zueinander ungefähr parallelen zwi­ schen Kopf und Fuß angeordneten Brennstäben (83), deren Zwischenräume Strö­ mungskanale für ein durch den Fuß eintretendes und durch den Kopf austretendes Kühlmittel bilden und die seitlich mittels mehrerer Abstandhalter-Gitter (6) abge­ stützt sind, deren Gitterstege zwischen den Brennstäben und quer dazu verlaufen, wobei die Fangplatten Durchtrittsöffnungen (84, 85) für das Kühlmittel aufweisen, deren Durchtrittsquerschnitt auf den Abstand zwischen den Brennstäben untereinan­ der und zwischen den Brennstäben und den Stegen derart abgestimmt ist, daß Fremdkörper, die sich zwischen den Brennstäben und an den Stegen der Abstand­ halter-Gitter verfangen können von der Fangplatte zurückgehalten werden (Fig. 18).12. Fuel element of a nuclear reactor, with a fuel element base ( 5 ) containing a lower capture plate ( 81 ), a fuel element head containing an upper capture plate ( 20 ) and a bundle of fuel rods arranged approximately parallel between the head and foot ( 83 ) whose gaps form flow channels for a coolant entering through the foot and exiting through the head and which are supported laterally by means of a plurality of spacer grids ( 6 ), the grid webs of which run between the fuel rods and transversely thereto, the catch plates passing openings ( 84 , 85 ) for the coolant, the passage cross-section of which is matched to the distance between the fuel rods and between the fuel rods and the webs in such a way that foreign bodies which can get caught between the fuel rods and on the webs of the spacer grid can be caught Catch plate are retained ( Fig. 18). 13. Brennelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennelement-Fuß (5) eine Bodenplatte (80) mit zu den Strömungskanälen füh­ renden, verhältnismäßig großen Kühlmittel-Einlaßöffnungen (82) und der Brennele­ ment-Kopf eine Deckplatte (20) mit über den Strömungskanälen angeordneten, verhältnismäßig großen Kühlmittel-Auslaßöffnungen (23) aufweist und daß die obere und untere Fangplatte Stege (81, 84, 85) bildet, die die Kühlmittel-Einlaßöff­ nungen und Kühlmittel-Auslaßöffnungen in mehrere Durchtrittsöffnungen untertei­ len, wobei die Fangplatten mit diesen Stegen gesonderte Bauteile oder in die Bo­ denplatte bzw. Deckplatte integriert sind.13. A fuel assembly according to claim 12, characterized in that the fuel element foot ( 5 ) has a base plate ( 80 ) with relatively large coolant inlet openings ( 82 ) leading to the flow channels and the fuel element head has a cover plate ( 20 ) Arranged above the flow channels, relatively large coolant outlet openings ( 23 ) and that the upper and lower catch plate forms webs ( 81 , 84 , 85 ) which divide the coolant inlet openings and coolant outlet openings into a plurality of passage openings, the catch plates with these webs separate components or in the Bo denplatte or cover plate are integrated. 14. Brennelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen auf der Oberseite der Deckplatte durch die Stege in die Durch­ trittsöffnungen unterteilt werden.14. Fuel element according to claim 13, characterized in that the outlet openings on the top of the cover plate through the webs in the through openings are divided.
DE4325216A 1993-07-27 1993-07-27 Fuel element and nuclear reactor having a particle trap Withdrawn DE4325216A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4325216A DE4325216A1 (en) 1993-07-27 1993-07-27 Fuel element and nuclear reactor having a particle trap

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4325216A DE4325216A1 (en) 1993-07-27 1993-07-27 Fuel element and nuclear reactor having a particle trap

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4325216A1 true DE4325216A1 (en) 1995-02-02

Family

ID=6493848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4325216A Withdrawn DE4325216A1 (en) 1993-07-27 1993-07-27 Fuel element and nuclear reactor having a particle trap

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4325216A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1986197A1 (en) * 2006-02-17 2008-10-29 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Pwr reactor fuel assembly
EP2192591A2 (en) * 2008-11-26 2010-06-02 Global Nuclear Fuel-Americas, LLC Method and apparatus to shield a nuclear fuel assembly with a removable debris shield in an upper tie plate

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1986197A1 (en) * 2006-02-17 2008-10-29 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Pwr reactor fuel assembly
EP1986197A4 (en) * 2006-02-17 2011-03-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Pwr reactor fuel assembly
EP2192591A2 (en) * 2008-11-26 2010-06-02 Global Nuclear Fuel-Americas, LLC Method and apparatus to shield a nuclear fuel assembly with a removable debris shield in an upper tie plate
JP2010127937A (en) * 2008-11-26 2010-06-10 Global Nuclear Fuel Americas Llc Method and device for shielding nuclear fuel assembly equipped with debris shield which is removable in upper tie plate
EP2192591A3 (en) * 2008-11-26 2012-01-11 Global Nuclear Fuel-Americas, LLC Method and apparatus to shield a nuclear fuel assembly with a removable debris shield in an upper tie plate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0517750B1 (en) Boiling water nuclear reactor and fuel element therefor
EP0054827B1 (en) Fuel assembly for a boiling water nuclear reator
DE3139823C2 (en) Fuel bundle
EP0114659B1 (en) Nuclear reactor core made of assemblies
DE1764140A1 (en) Breeder
DE2557415C2 (en) Foreign particle barrier in the cooling system of a nuclear reactor
DE2023587C3 (en) Nuclear reactor fuel element
DE60124464T2 (en) Nuclear fuel bundle with debris catcher
DE2740387A1 (en) REACTOR CORE FOR NUCLEAR REACTORS
EP0224728B1 (en) Boiling water nuclear reactor fuel assembly
DE2057294B2 (en) Nuclear fuel assembly for nuclear reactors
DE10259706B4 (en) Lower armature plate of a nuclear fuel cartridge and method of assembling same
DE1074168B (en) Fission material elements for heterogeneous nuclear reactors, especially for pressurized water reactors
EP0184064B2 (en) Nuclear reactor fuel element
DE3816277C2 (en)
EP0713600B1 (en) Fuel element for a boiling water reactor with adjustable by-pass
DE2749583C3 (en) Nuclear fuel element with a spacer device
DE2839211C2 (en)
EP0587608A1 (en) Fuel element with a grid structure between the rods.
DE4325216A1 (en) Fuel element and nuclear reactor having a particle trap
DE2513226A1 (en) DEVICE FOR HOLDING AND SUPPORTING THE BARS OF A BAR STUFF IN THE COVER OF A NUCLEAR REACTOR FUEL ELEMENT
DE2726000C2 (en)
DE1564697C3 (en) Mixing plumes for the liquid coolant of nuclear reactors
DE2512664A1 (en) DEVICE FOR HOLDING AND SUPPORTING THE BARS OF A BAR STUFF IN THE COVER OF A NUCLEAR REACTOR FUEL ELEMENT
EP0689714B1 (en) Pressurized-water reactor in which the coolant-distribution pressure is individually matched to each bundle of fuel rods

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee