DE4438493A1 - Abstandshalter und Brennelement für einen Kernreaktor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abstandshalter und ein Brennelement für einen Leichtwasser-Kernreaktor, genauer auf einen Siedewasserkernreaktor. Das Brennelement enthält ein Bündel langgestreckter Brennstäbe, die zusammengehalten und fixiert werden durch eine Vielzahl von Abstandshaltern, die im Abstand voneinander längs des Bündels angeordnet sind. Die Abstandshalter enthalten eine Vielzahl von Zeilen zur gegenseitigen Fixierung der Brennstäbe. Ein Kühlmittel, zum Beispiel Wasser, fließt von unten nach oben durch das norma­ lerweise vertikal angeordnete Brennelement und kühlt während des Ablaufs einer Kernreaktion die in dem Brennelement ange­ ordneten Brennstäbe.

Ein Brennelement in einem Siedewasserkernreaktor besteht aus einem langgestreckten rohrförmigen Behälter, der häufig einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt hat und an beiden Enden offen ist und so einen durchgehenden Strömungs­ pfad bildet, durch welchen das Kühlmittel des Reaktors flie­ ßen kann. Das Brennelement enthält eine große Anzahl von ebenfalls langgestreckten rohrförmigen Brennstäben, die par­ allel zueinander in einem bestimmten definierten, normaler­ weise symmetrischen Gitter angeordnet sind. Am oberen Ende werden die Brennstäbe durch ein Kopfstück zusammengehalten und am unteren Ende durch ein Fußstück. Damit das Kühlmittel in gewünschter Weise an den Brennstäben vorbeiströmt, ist es wichtig, daß diese in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten werden und ein Verbiegen oder Schwingen der Brenn­ stäbe beim Betrieb des Reaktors verhindert wird. Zu diesem Zweck wird eine Vielzahl von Abstandshaltern verwendet, wel­ che in Längsrichtung des Brennelementes verteilt angeordnet sind.

Wenn Kühlmittel durch den Reaktorkern nach oben strömt, ver­ ursacht diese Strömung Kräfte, welche derart in horizontaler Richtung auf die Brennstäbe wirken, daß diese zu schwingen beginnen. Diese Schwingungen können Abriebschäden an den Stäben verursachen. Der Abriebschaden tritt vor allem an den Punkten auf, in denen die Stäbe mit den inneren festen oder elastischen Stützen der Abstandshalterzelle in Kontakt ste­ hen. In gravierenden Fällen kann der Abrieb zu einer Loch­ bildung in der Wand des Brennstabes führen mit der Folge, daß spaltbares Material in den Kern austritt.

Es ist bekannt, die Sicherheit gegen Abrieb dadurch zu ver­ größern, daß der Abstand zwischen benachbarten Abstandshal­ tern verkleinert wird. Hierdurch kommt es jedoch zu anderen Problemen: Die Abstandshalter dürfen nicht einen so hohen Strömungswiderstand bilden, daß der gesamte Druckverlust einen vorgegebenen Wert beim Durchtritt des Kühlmittels durch das Brennelement überschreitet.

Bei der Konstruktion von Abstandshaltern müssen daher einan­ der zuwiderlaufende Erfordernisse berücksichtigt werden. Auf der einen Seite muß der Abstandshalter ausreichend stark sein, um die Verbiegung und Schwingungen der Brennstäbe kleinzuhalten und um großen thermischen und hydraulischen Kräften zu widerstehen. Er muß genügend große Kontaktflächen mit den Brennstäben bilden, um den lokalen Verschleiß an den Brennstäben in den Kontaktpunkten kleinzuhalten. Er muß in der Lage sein, ein Anschwellen der Brennstäbe zu widerste­ hen. Auf der anderen Seite soll der Abstandshalter ein Mini­ mum an Material enthalten, um seinen neutronenabsorbierenden Effekt kleinzuhalten. Er soll so konstruiert sein, daß er einen minimalen Strömungswiderstand bildet, und er soll aus einem Material bestehen, zum Beispiel einer Zirkoniumlegie­ rung, welches wenig Neutronen absorbiert.

Ein anderer wichtiger Gesichtspunkt beim Entwurf eines Ab­ standshalter für einen Siedewasserkernreaktor besteht darin, sicherzustellen, daß der Abstandshalter eine gute Kühlung der Brennstäbe durch eine geeignete Durchmischung des Kühl­ mittels bewirkt. Wenn die Kühlung nicht ausreichend ist, kann ein sogenanntes Austrocknen auftreten. In ernsten Fäl­ len führt ein Austrocknen zu einer Durchbrechung der Wand der Brennstäbe.

Die kleinste zulässige Sicherheitsabstand gegenüber einem Austrocknen muß so bemessen sein, daß er während des norma­ len Betriebes einen Wert hat, welcher ein annehmbar kleines Risiko eines Brennstoffschadens durch Austrocknen sowohl während des normalen Betriebes als auch bei zu erwartenden Transienten gewährleistet.

Die Abstandshalter beeinflussen somit den Fluß des Kühlmit­ tels und damit die Kühlung des Brennstoffes. Es ist bekannt, daß in einem Bereich unmittelbar unter dem Abstandshalter, also bevor das Kühlmittel den Abstandshalter passiert, ein Abbau des auf den Brennstäben vorhandenen Kühlmittelfilms stattfindet, während in einem Bereich über dem Abstandshal­ ter, wo das Kühlmittel den Abstandshalter gerade passiert hat, eine Verstärkung des Wasserfilms stattfindet. Die Ver­ stärkung des Kühlmittelfilmes ist die Folge der Turbulenz, die im Kühlmittel beim Passieren des Abstandshalters auf­ tritt. Die größte Gefahr eines Austrocknens betsteht im obe­ ren Teil des Brennstoffes, unmittelbar unter den Abstands­ haltern.

Bekannte Abstandshalter haben oft ein Gitter aus Bandplat­ ten, die hochkant stehen und kreuzweise zueinander angeord­ net sind, wobei die Bandplatten im wesentlichen quadratische Zellen bilden. Innerhalb der Zellen sind gewöhnlich feste und/oder elastische Stützen vorhanden für eine allseitige Positionierung der Brennstäbe oder der Steuerstabführungs­ rohre, die sich durch die Zellen erstrecken. Es ist bekannt, Abstandshalter für Siedewasserreaktoren mit einem Gitter herzustellen, welches aus Hülsen zusammengesetzt ist, wobei die Hülsen zum Beispiel aus einem oder mehreren Materialien mit unterschiedlichen Federkonstanten bestehen. Ein Gitter aus zwei Materialien wird in der SE-PS 469 047 beschrieben. Ein aus Hülsen zusammengesetztes Gitter schafft günstigere Kühlbedingungen als ein aus Bandplatten aufgebautes Gitter, weil die Hülsen mindestens im wesentlichen eine Kreisform haben, die sich besser den normalerweise kreisförmigen Brennstäben anpaßt. Die besseren Kühleigenschaften beruhen auf der Tatsache, daß das Wasser sich dort anzusammeln neigt, wo die Bandplatten einander kreuzen, das heißt, zwi­ schen den Stäben und in einer relativ großen Entfernung von diesen, während im Falle von Hülsenzellen das Wasser sich an den Wänden der Hülsen ansammelt, welche dichter an den Brennstäben liegen, wodurch das Wasser besser ausgenutzt werden kann.

Ein anderer Nachteil der Abstandshalter mit Gittern aus Bandplatten besteht darin, daß sie teuer und in der Herstel­ lung kompliziert sind.

Fig. 8 der CH-PS 460 965 zeigt einen Hülsen-Abstandshal­ ter, der mit langgestreckten Eindrückungen in den Ecken der Hülse versehen ist. Die Gestalt der Hülse mit sechs Wandab­ schnitten bedeutet, daß bei Anordnung der Hülse in einem he­ xagonalen Gitter die Wandabschnitte in engem Kontakt mitein­ ander stehen mit Ausnahme der Stellen, an denen die Wände mit den Eindrückungen versehen sind. Dies bedeutet, daß die Elastizität der Hülse allein auf die Elastizität der Ein­ drückungen beschränkt ist. Der Nachteil dieser Ausführung besteht darin, daß allein die Elastizität der Eindrückungen die in den Stäben und Abstandshaltern auftretenden Kräfte aufnehmen müssen.

Bekannte Abstandshalter bestehen häufig vollständig oder teilweise aus Inconel, welches ein Material mit guten Fe­ stigkeitseigenschaften ist und welches gute Bearbeitungsei­ genschaften für die Herstellung der Abstandshalter hat. Es ist jedoch wünschenswert, die Abstandshalter aus einem Mate­ rial mit einer kleineren Neutronenabsorbtionsfähigkeit her­ zustellen, das heißt, aus einem niedrig-absorbierenden Mate­ rial, wie zum Beispiel einer Zirkoniumlegierung. Abstands­ halter aus einer Zirkoniumlegierung stellen aus der Sicht der Reaktivitätswirtschaftlichkeit einen Vorteil dar. Außer­ dem sind Abstandshalter aus niedrig-absorbierendem Material nach dem Abbrand weniger radioaktiv, was ein Vorteil bei der Handhabung der Abstandshalter nach dem Reaktorbetrieb ist.

Eine Schwierigkeit mit Zirkoniumlegierungen besteht darin, daß das Material unter Strahlung nachgibt, was zu einer be­ trächtlichen Verkleinerung der Federkonstanten innerhalb kurzer Zeit führt. Die festen Stützen nach dem Stand der Technik arbeiten gewöhnlich mit einem punktförmigen Kontakt mit dem Brennstab oder einem linienförmigen Kontakt, welcher sich über einen nur kleinen Teil der Höhe des Abstandshal­ ters erstreckt. Ein punktförmiger Kontakt ist ungünstig un­ ter dem Gesichtspunkt des Abriebs. Die festen Stützen werden normalerweise ergänzt durch eine oder mehrere elastische Stützen zur allseitigen Positionierung der sich durch die Zellen erstreckenden Brennstäbe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abstandshal­ ter zu entwickeln, welcher eine gute Sicherheit gegenüber Abrieb hat, eine gute Kühlung bewirkt und einfach herzustel­ len ist und zusätzlich aus einer Zirkoniumlegierung herge­ stellt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird einen Abstandshalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches I vorgeschlagen, welcher er­ findungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüche 2 bis 11 genannt.

Ein Brennelement gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Anspruches 12.

Die Erfindung bezieht sich also auf ein Brennelement und einen Abstandshalter für einen Kernreaktor, wobei der Ab­ standshalter ganz oder teilweise aus einer Zirkoniumlegie­ rung besteht und ein orthogonales Gitter hat, weiches aus Hülsen zusammengesetzt ist. Jede Hülse positioniert ein sich durch die Hülse erstreckendes langgestrecktes Element, zum Beispiel einen Brennstab oder ein Steuerstabführungsrohr, und zwischen den Hülsen sind Strömungskanäle vorhanden. Die Hülsen sind rohrförmig und sind innen mit vier mehr oder we­ niger langgestreckten Stützen versehen. Alle Stützen sind aus dem Wandmaterial der Hülse herausgearbeitet, und zwar in Richtung parallel zur Längsrichtung des langgestreckten Ele­ mentes in Gestalt langgestreckter Eindrückungen in Richtung zur Mitte der Hülse hin, wobei die Eindrückung einen kappen­ förmigen Querschnitt haben. Die Eindrückungen sind gleichmä­ ßig über den Umfang der Hülse verteilt, vorzugsweise mit ei­ nem Winkelabstand von 90°. Die Stützen haben in sich selbst keine Elastizität, aber zusammen mit der Hülse bilden sie eine elastische Einheit, indem die Eindrückungen zusammen mit den Wandteilen der Hülse, welche nach außen zum Strö­ mungskanal weisen, nach außen in den Strömungskanal ela­ stisch sind. Die Stützen erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Länge der Hülse.

Die inneren Stützen können alternativ aus vier Stützen be­ stehen, von denen mindestens zwei unabhängig elastische Stützen sind und mindestens eine aus einer Stütze in Gestalt einer langgestreckten Eindrückung besteht, so daß vier Stüt­ zen eine allseitige Positionierung des langgestreckten Ele­ mentes bewirken. Die unabhängig elastischen Stützen werden am besten aus einem Material gefertigt, welches elastischer ist als das Hülsenmaterial. Das Hülsenmaterial kann bei­ spielsweise aus einer Zirkoniumlegierung bestehen.

Die Eindrückung stellt eine Stütze dar, die für einen Kon­ takt mit dem in die Hülse eingeführten langgestreckten Ele­ ment bestimmt ist. Die langgestreckte Kontaktfläche ver­ kleinert die Gefahr eines Abriebs im Abstandshalter, da das langgestreckte Element am Schwingen im Abstandshalter stär­ ker gehindert wird, verglichen mit einer Stütze mit punkt­ förmigem Kontakt oder einer kurzen Kontaktlänge.

Die Form der Hülsen ermöglicht ein einfaches Herstellungs­ verfahren. Zur der Herstellung der Hülsen werden Rohrstücke in geeigneter Länge von einem langen Rohr abgeschnitten, wo­ rauf die Eindrückungen mittels eines inneren Dornes und ei­ nes äußeren Werkzeuges geformt werden. Die mit Eindrückungen versehenen Rohrstücke, also die Hülsen, werden dann zu einem Gitter zusammengefügt, zum Beispiel durch Punktschweißung.

Der Abstandshalter kann unterschiedliche Hülsenlängen haben. Es ist besonders vorteilhaft, den unteren Teil des Abstands­ halters, das heißt die Flußeintrittsseite des Abstandshal­ ters, mit unterschiedlich langen Hülsen derart zu versehen, daß das Kühlmittel in verschiedenen Ebenen auf den Abstands­ halter trifft, abhängig davon, an welcher Querschnittsstelle des Brennelements das Kühlmittel fließt. Die Hülsen sind mindestens in zwei, vorzugsweise in drei, Gruppen unter­ teilt, wobei die Hülsen in jeder einzelnen Gruppe gleiche Länge haben, aber von Gruppe zu Gruppe unterschiedlich lang sind. Die Gruppen sind so angeordnet, daß zu ihnen entweder Hülsen an der Peripherie des Abstandshalters gehören oder Hülsen im mittleren Teil des Abstandshalters oder eventuell Hülsen, die zwischen der Peripherie und dem mittleren Teil des Abstandshalters liegen. Die Längen der Gruppen sind am vorteilhaftesten so verteilt, daß das nach oben strömende Medium zuerst die Gruppe erreicht, welche am nächsten an der Peripherie des Abstandshalters angeordnet ist, und zuletzt die Gruppe, welche im mittleren Teil des Abstandshalters an­ geordnet ist und möglicherweise dazwischen die Gruppe, wel­ che zwischen dem mittleren und dem peripheren Teil des Ab­ standshalters angeordnet ist.

Es ist vorteilhaft, unterschiedlich lange Hülsen an der Ein­ trittsseite für das Kühlmittel in den Abstandshalter anzu­ ordnen, da dies der Gefahr entgegenwirkt, daß das Kühlmittel an der Eintrittsseite infolge der großen hydraulischen Kräfte den Kühlmittelfilm auf den langgestreckten Elementen zerstört. Wenn Stäbe mit einer relativ größeren Schwingungs­ gefahr in einem Bündel mit längeren Hülsen versehen sind, so hat dies einen positiven Effekt auf die Abriebsicherheit.

Die Austritte der Abstandshalterzellen sind vorteilhafter­ weise in derselben Ebene angeordnet, um eine gute Turbulenz des Kühlmittels zu erhalten.

Die einzelnen Abstandshalterzellen können mit einer oder mehreren Mischflossen zur Erzeugung einer Turbulenz und folglich einer verbesserten Kühlung der Brennstäbe versehen sein. Die Mischflossen sind am oberen Rand der Zellen des Abstandshalters in Form von Ansätzen ausgebildet, die sich vom oberen Rand erstrecken und entweder zum Zentrum der Zelle hin oder von diesem weg abgebogen sind, oder sie sind in Gestalt von Streifen ausgebildet, die aus dem Wandmate­ rial der Zelle ausgestanzt sind und zum Zentrum der Zelle hin oder von diesem weg abgebogen sind.

Jeder Abstandshalter kann mit bekannten Bauteilen versehen sein, wie zum Beispiel einem vierseitigen Rahmen oder einer vierseitigen Einfassung, welche das gesamte Bündel umgibt.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die einzelnen Hülsen leicht herzustellen sind, da die Stützen zur Fixie­ rung der langgestreckten Elemente in den Zellen des Gitters in das Wandmaterial der Hülse integriert sind.

Die Form der Stützen in der Hülse in Gestalt langgesstreck­ ter Eindrückungen erlaubt eine große Kontaktfläche mit dem Brennstab, wodurch die Gefahr von Schwingungen und der damit verbundene Abriebschaden verkleinert wird. In den Fällen, in denen das Hülsenmaterial nicht durchstoßen ist, wird ein Schwingungen erzeugender Querfluß des Kühlmittels in den Ab­ standshalter verhindert.

Die Hülse hat einen kleinflächigen Querschnitt in Strömungs­ richtung, der einen extrem kleinen Strömungswiderstand dar­ stellt und folglich nur einen kleinen Druckverlust verur­ sacht. Der niedrige Druckverlust erlaubt es, die Abstands­ halter im Vergleich mit bekannten Abstandshaltern dichter beieinander in dem Brennelement anzuordnen, wodurch die Ge­ fahr von Schwingungen und Abrieb weiter vermindert wird, während gleichzeitig die Kühlung verbessert wird. Außerdem wird das Gewicht des Brennstabbündels pro Abstandshalter kleiner, was besonders vorteilhaft beim Transport von Brenn­ stoffbündeln zu oder von Reaktoranlagen ist.

Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Eindrückung zusammen mit einem Teil der Hülsenwand elastisch nach außen in den Strömungskanal verformbar ist, wodurch ein relativ langer elastischer Verformungsweg erreicht wird. Der lange elastische Verformungsweg kann mit einer geringen Wanddicke kombiniert werden, was als Folge der Verwendung einer Zirkoniumlegierung möglich ist. Eine dünne Wanddicke wiederum führt zu einem kleinen Druckverlust, was besonders wichtig ist, insbesondere für Siedewasserkernreaktoren.

Eine verminderte Abriebgefahr wird also in erster Linie durch folgende Faktoren erreicht:

• - Die lange Kontaktfläche zwischen den inneren Stützen der Hülse und den Brennstäben vermindert die Schwingungsge­ fahr.
• - In den Fällen, in denen das Hülsenmaterial nicht durch­ brochen ist, wird ein Querfluß im Abstandshalter verhin­ dert, was die Schwingungsgefahr vermindert.
• - Der Abstandshalter verursacht nur einen geringen Druck­ verlust infolge des kleinen Querschnittes des Hülsenmate­ rials in Strömungsrichtung, wodurch die Abstandshalter dichter beieinander längs des Bündels angeordnet werden können und dadurch eine bessere Stützung der Stäbe in ei­ ner Weise erfolgt, welche die Gefahr der Entstehung einer Schwingung vermindert.

Der Abstandshalter gemäß der Erfindung läßt sich einfach herstellen, und alle Hülsen des Abstandshalters können in ihrer Form identisch sein, eventuell jedoch unterschiedlich lang sein.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 ein Brennelement für einen Siedewasserkernreaktor mit Abstandshaltern gemäß der Erfindung.

Fig. 2 einen Abstandshalter gemäß der Erfindung.

Fig. 3 eine Ausführungsform einer Hülse für einen Abstands­ halter gemäß der Erfindung, wobei die Hülse vier in­ nere Stützen enthält.

Fig. 4a bis 4k eine Ausführungsform einer Hülse für einen Abstandshalter, wobei die Hülse mit verschiedenen Ausführungsformen von Mischflossen versehen ist. Fig. 4a zeigt eine perspektivische Darstellung einer Hülse. Fig. 4b, 4d, 4f, 4h und 4j zeigen eine Hülse in Draufsicht und die Fig. 4c, 4e, 4g, 4i und 4k zeigen die entsprechenden Hülsen in einem Schnitt längs der Linie 1-1.

Fig. 5 ein Beispiel einer Einfassung, welche dazu bestimmt ist, einen Abstandshalter gemäß der Erfindung zu um­ geben.

Fig. 6a eine weitere Ausführungsform einer Hülse für einen Abstandshalter gemäß der Erfindung, wobei die Hülse zwei selbständig elastische Stützen enthält.

Fig. 6b die elastische Stütze in Vorderansicht.

Fig. 6c die elastische Stütze in Längsquerschnitt.

Fig. 7 einen Abstandshalter gemäß der Erfindung, dessen Hülsen an der unteren Seite des Abstandshalters un­ terschiedlich lang sind.

Fig. 1 zeigt ein Siedewasserkernreaktor-Brennelement l, zu welchem ein langgestreckter rohrförmiger Behälter mit rechteckigem Querschnitt gehört, der als Brennelementkasten 2 bezeichnet wird. Der Brennelementkasten 2 ist an beiden Enden offen, so daß er einen durchgehenden Strömungskanal bildet, durch welchen das Kühlmittel des Reaktors fließt. Das Brennelement 1 enthält eine große Anzahl von ebenfalls langgestreckten rohrförmigen Brennstäben 3, die parallel zu­ einander in einem Bündel angeordnet sind und in welchen sich Tabletten 4 aus nuklearem Brennstoff befinden. Die Brenn­ stäbe 3 werden oben von einem Kopfstück 5 und unten von ei­ nem Fußstück 6 gehalten. Die Brennstäbe 3 werden mittels Ab­ standshalter 7 auf Abstand voneinander gehalten und davor bewahrt, sich beim Betrieb des Reaktors zu verbiegen oder zu schwingen.

Fig. 2 zeigt einen Abstandshalter mit einem orthogonalen Gitter, welches aus Hülsen 9 zusammengesetzt ist, wobei jede Hülse zur Positionierung eines langgestreckten Elementes, zum Beispiel eines Brennstabes 3 oder eines Steuerstabfüh­ rungsrohres 8 dient, welches sich durch die Hülse erstreckt. Zwischen den Hülsen 9 sind Strömungskanäle 9a vorhanden.

Fig. 3 zeigt eine Hülse 9, die mit anderen identischen Hül­ sen 9 zu einem Gitter gemäß Fig. 2 zusammengefügt werden kann. Die Hülse 9 ist rohrförmig und ist innen mit vier Stützen versehen. Die Stützen bestehen aus langgestreckten Eindrückungen 10, die auf das Zentrum der Hülse 9 gerichtet sind und eine allseitige Positionierung des langgestreckten Elementes 3, 8 bewirken. Die Stützen sind gleichmäßig über den Umfang der Hülse mit einem Winkelabstand von 900 ver­ teilt. Die Stützen erstrecken sich über die gesamte Länge der Hülse 9.

Fig. 4a zeigt eine Hülse 9, die mit zwei Mischflossen 11 versehen ist, die von Ansätzen gebildet werden, die vom obe­ ren Rand der Hülse 9 ausgehen und, vom Zentrum der Hülse 9 aus gesehen, nach außen abgewinkelt sind zur Erzielung einer Turbulenz im vorbeifließenden Kühlmittel zwecks Verbesserung der Kühleigenschaften.

Die Fig. 4b und 4c zeigen eine Hülse 9 mit Mischflossen 11 in Form von Streifen, die aus dem Wandmaterial der Hülse 9 ausgestanzt sind und die um eine Achse senkrecht zur Längsachse der Hülse 9 nach innen zum Zentrum der Hülse hin abgebogen sind. Die Mischflossen sind mittig in solchen Flä­ chen der Hülse angeordnet, die in einem Abstandshaltergitter benachbarten Hülsen 9 gegenüberliegen.

Die Fig. 4d und 4e zeigen eine Hülse mit Mischflossen der gleichen Art wie die Fig. 4b und 4c, aber mit einer grö­ ßeren Breite in einer Richtung quer zur Längsrichtung der Hülse 9.

Die Fig. 4f und 4g zeigen eine Hülse mit Mischflossen 11 der gleichen Art wie die Fig. 4d und 4e, die jedoch in seitlicher Richtung versetzt sind.

Die Fig. 4h und 4i sowie 4j und 4k zeigen Hülsen mit Mischflossen 11, die in einem Teil der eingedrückten Flächen 10 der Hülse 9 angeordnet sind. Die Mischflossen 11 sind um einen bestimmten Winkel zur Längsachse der Hülse 9 nach au­ ßen vom Zentrum der Hülse 9 weg abgebogen.

Die Hülsen nach den Fig. 4a bis 4k können mit einer oder mehreren der gezeigten Mischflossen 11 versehen sein, die eine gerade oder gekrümmte Form haben können. Eine Hülse 9 kann auch mit einer Kombination aus verschiedenen Arten von Mischflossen 11 versehen sein.

Die Ausführungsformen nach den Fig. 4b bis 4k sind insbe­ sondere vorteilhaft unter dem Gesichtspunkt der Herstellung. Sie sind auch vorteilhaft unter dem Gesichtspunkt des Zusam­ menbaus, da diese Art von Mischflossen 11 wenig anfällig ge­ gen Beschädigungen ist.

In Fig. 4 sind die Mischflossen 11 stets am oberen Rand der Hülse 9 angeordnet; jedoch können entsprechende Flossen an beliebiger Stelle in der Hülse angeordnet werden, zum Bei­ spiel in der Mitte oder am unteren Rand der Hülse.

Fig. 5 zeigt eine Einfassung 13, die unter den Hülsen 9 aufgehängt wird, wobei der obere Teil der Einfassung 13 am unteren Rand der Hülse 9 befestigt wird, welche an die Ein­ fassung 13 angrenzen. Der obere Teil der Einfassung 13 ist mit einer Vielzahl von Ansätzen 14 versehen, die zur Befe­ stigung an den Hülsen 9 bestimmt sind. Die Ansätze 14 er­ strecken sich in Strömungsrichtung und sind etwas nach innen zur Mitte der Einfassung 13 abgebogen. Der obere Teil der Einfassung 13 ist auch mit einer Anzahl von Flossen 15 ver­ sehen, die dazu bestimmt sind, daß durch das Brennelement 1 strömende Kühlmittel zum zentralen Teil des Bündels umzulen­ ken. Der untere Rand der Einfassung 13 ist auch mit Ansätzen 15a versehen, die zur Mitte der Einfassung 13 abgebogen sind und die Aufgabe haben, das Bündel beim Einsetzen in den oder Herausziehen aus dem Brennelementkasten 2 mechanisch zu füh­ ren. Es ist zweckmäßig, die Abstandshalter-Einfassung 13 aus einer Zirkoniumlegierung herzustellen.

Fig. 6a zeigt, wie die inneren Stützen einer Hülse 9 alter­ nativ aus zwei selbständig elastischen Stützen 16 und zwei Stützen in Gestalt langgesstreckter Eindrückungen 10 für eine allseitige Positionierung eines langgestreckten Elemen­ tes 3, 8 ausgebildet sein können. Die elastischen Stützen 16 werden am zweckmäßigsten aus einem Material hergestellt, welches elastischer als das Material der Hülse ist. Die ela­ stischen Stützen 16 sind nebeneinander angeordnet.

Aus den Fig. 6b und 6c ist ersichtlich, daß eine elasti­ sche Hülse 16 aus einer langgestreckten Bandplatte 16a be­ steht, die in oder über einer Öffnung 9b in der Hülsenwand angeordnet ist. Der zentrale Teil der langgesstreckten Band­ platte 16a ist mit einem Buckel 16b versehen, in welchen eine Ausstülpung 16c in der gleichen Richtung wie der Buckel 16b angeordnet ist, wobei die Ausstülpung 16c dazu dient, den elastischen Kontakt mit dem sich durch die Hülse 9 er­ streckenden langgestreckten Element 3, 8 herzustellen.

Fig. 7 zeigt einen Abstandshalter 7, dessen unterer Teil unterschiedlich lange Hülsen 9 aufweist. Die Hülsen 9 sind in drei Gruppen unterteilt, wobei die Hülsen 9 jeder Gruppe gleich lang sind, die unterschiedlichen Gruppen jedoch Hül­ sen unterschiedlicher Länge enthalten. Die Gruppen umfassen Hülsen 9 an der Peripherie des Abstandshalters, Hülsen 9 im mittleren Teil des Abstandshalters 7 und Hülsen 9 zwischen der Peripherie und dem mittleren Teil des Abstandshalters. Die Länge der Gruppen sind so abgestuft, daß das nach oben strömende Kühlmittel zuerst die Gruppe erreicht, welche am dichtesten an der Peripherie des Abstandshalters 7 liegt und zuletzt die Gruppe, welche im zentralen Teil des Abstands­ halters angeordnet ist. Die Austrittsseite des Abstandshal­ ters liegt in ein- und derselben Ebene.

Claims (12)

1. Abstandshalter für ein Brennelement zum Zusammenhalten einer Vielzahl von langgestreckten Brennstäben (3, 8), zum Beispiel Brennstäbe, oder Steuerstabführungsrohre, in einem Brennelement für einen Siedewasserkernreaktors, zu welchem Abstandshalter (7) ein rechteckiges Gitter aus rohrförmigen Zellen (9) sowie Strömungskanäle zwischen den Zellen gehö­ ren, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen an ihrer Innenseite mit vier festen Stützen versehen sind, welche eine allseitige Positionierung der langge­ streckten Elemente bewirken, daß die Stützen durch zur Zel­ lenmitte gerichtete längliche Eindrückungen (10) in der Wandfläche der Zelle gebildet sind, daß die Stützen in Rich­ tung der Strömungskanäle elastisch verformbar sind und daß die Zellen aus einer Zirkoniumlegierung bestehen.

2. Abstandshalter nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Eindrückungen (10) sich über die gesamte Länge der Zellen (9) erstrecken.

3. Abstandshalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindrückungen (10) in Umfangsrichtung der Zelle (9) in einem gegenseitigen Winkel­ abstand von 90° angeordnet sind.

4. Abstandshalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand­ fläche der Zellen (9) keine Durchbrechungen aufweist.

5. Abstandshalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen in Gruppen unterteilt sind, wobei die Zellen jeder Gruppe unter sich gleiche Länge haben und die Zellen verschiedener Gruppen unterschiedliche Längen haben.

6. Abstandshalter für ein Brennelement zum Zusammenhalten einer Vielzahl von langgestreckten Brennstäben (3, 8), zum Beispiel Brennstäbe, oder Steuerstabführungsrohre, in einem Brennelement für einen Siedewasserkernreaktor, zu welchem Abstandshalter (7) ein rechteckiges Gitter aus rohrförmigen Zellen (9) sowie Strömungskanäle zwischen den Zellen gehö­ ren, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen an ihrer Innenseite mit vier Stützen versehen sind, von denen mindestens zwei selbständig elastische Stützen (16) sind, und mindestens eine Stütze eine langgestreckte Stütze (10) ist, die von einem Teil der Wand der Zelle ge­ bildet wird, wobei die vier Stützen eine allseitige Positio­ nierung eines der langgestreckten Elemente (3, 8) bewirken, und daß die Zellen (9) aus einer Zirkoniumlegierung beste­ hen.

7. Abstandshalter nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die selbständig elastischen Stützen (16) aus einem Material bestehen, welches elasti­ scher als das Zellenmaterial ist.

8. Abstandshalter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (10, 16) über den Umfang der Zellen (9) mit einem gegenseitigen Winkelab­ stand von 90° verteilt sind.

9. Abstandshalter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens die­ jenigen Stützen, die in die Wandfläche der Zellen (9) ein­ drückt sind, sich über die gesamte Länge der Zelle (9) er­ strecken.

10. Abstandshalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (9) eine Mischflosse (11) in Gestalt eines Ansatzes haben, der sich vom Rand der Zelle weg erstreckt und um eine Achse senkrecht zur Längsachse der Zelle (9) nach innen zur Mitte der Zelle (9) hin oder nach außen von der Mitte der Zelle weg abgebogen ist.

11. Abstandshalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen mindestens eine Mischflosse (11) in Gestalt eines Streifens haben, der eine gerade oder gekrümmte Form hat und aus dem Wandmaterial der Zelle ausgestanzt ist und entweder um eine Achse quer zur Längsachse der Zelle oder unter einem gewis­ sen Winkel zur Längsachse der Zelle nach innen zur Mitte der Zelle (9) hin oder nach außen von der Mitte der Zelle weg abgebogen ist.

12. Brennelement für einen Siedewasserkernreaktor mit einem Bündel langgestreckter Elemente (3, 8), welche von einer Vielzahl von Abstandshalter (7) zusammengehalten werden, welche Abstandshalter auf verschiedenen Niveaus längs des Bündels angeordnet sind, wobei jeder Abstandshalter (7) eine Vielzahl von Zellen (9) enthält, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es sich bei den Abstandshalter (7) mindestens zum Teil um solche nach einem der Ansprüche 1 bis 11 handelt.