DE69816617T2

DE69816617T2 - Kernbrennstabbündel

Info

Publication number: DE69816617T2
Application number: DE69816617T
Authority: DE
Inventors: Olov Nylund
Original assignee: Westinghouse Atom AB
Current assignee: Westinghouse Electric Sweden AB
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2018-05-15
Also published as: US6470062B1; WO1999000799A1; SE9702474L; SE9702474D0; EP0992039B1; DE69816617D1; EP0992039A1; SE509875C2

Description

Kern-Brennelement
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Brennelement für einen Siedewasserreaktor, bei dem während des Betriebes des Reaktors Kühlwasser nach oben durch das Brennelement zu strömen vermag, wobei das Kühlwasser Wärme von einer Vielzahl von Brennstäben aufnimmt und ein Teil des Kühlwassers in Dampf übergeht und wobei das Brennelement ein Dampfrohr enthält, durch welches der Dampf nach oben durch das Brennelement zu dessen Auslaß strömt.
Stand der Technik
Bei einem Siedewasserkernreaktor, der durch leichtes Wasser moderiert wird, besteht der Brennstoff in Form von Brennstäben, von denen jeder einen Stapel aus Tabletten aus einem Kernbrennstoff enthält, die in einem Hüllrohr angeordnet sind. Ein Brennstoffbündel enthält eine Vielzahl von Brennstäben, die parallel zueinander in einem bestimmten definierten, normalerweise symmetrischen Muster, einem sogenannten Gitter, angeordnet sind und oben von einer oberen Verbundplatte und unten von einer unteren Verbundplatte gehalten werden. Ein Brennelement enthält ein oder mehrere Brennstoffbündel, von denen sich jedes über den Hauptteil der Länge des Brennelements erstreckt und von einem im wesentlichen quadratischen Brennelementkasten umgeben ist.
Der Kern ist in Wasser getaucht, welches sowohl als Kühlmittel als auch als Neutronenmoderator dient. Die Brennelemente sind vertikal im Kern mit Abstand voneinander angeordnet. Während des Betriebes tritt das Wasser durch den Boden des Brennelements ein und fließt dann durch das Brennelement nach oben an den Brennstäben entlang. Die Brennstäbe geben Wärme ab, die von dem Wasser aufgenommen wird, und das Wasser beginnt zu kochen, wobei ein Teil des Wasser in Dampf übergeht. Das Wasser und der Dampf werden durch das obere Ende des Brennelements abgeführt. Der produzierte Dampf wird Turbinen zugeführt, welche Generatoren treiben, die elektrische Energie erzeugen.
Ein Nachteil bei Siedewasserreaktor ist der hohe Anteil an Dampf im oberen Teil des Brennelements. Wenn der Anteil des Dampfes im Kühlmittel ansteigt, wird dessen Fähigkeit Wärme von den Brennstäben aufzunehmen, reduziert, wodurch die Gefahr eines Austrocknens steigt, was seinerseits die Gefahr eines Brennstoffschadens vergrößert. Noch ein weiteres Problem mit einem hohen Dampfvolumen in dem Kühlmittel besteht darin, daß Dampf im Vergleich zu Wasser ein viel schlechterer Moderator ist, was dazu führt, daß die Moderation unzureichend ist, wodurch der Brennstoff uneffektiv genutzt wird. Im unteren Teil des Brennelements besteht der Moderator aus Wasser, während der Moderator im oberen Teil des Brennelements sowohl aus Dampf als auch aus Wasser besteht. Dies bedeutet, daß der Brennstoff im oberen Teil des Brennelements nicht effektiv genutzt werden kann. Es ist daher erwünscht, das Dampfvolumen im Kühlmittel klein zu halten, während gleichzeitig die Erzeugung von Dampf auf einem hohen Niveau aufrechterhalten wird.
US-A-5 091 146, welche der EP-A-0 505 192 entspricht, beschreibt in Brennelement, bei welchem eine Trennung von Dampfstrom und Wasserstrom im oberen Teil des Brennelements dadurch zu erreichen versucht wird, daß ein Rohr über einem oder meheren verkürtzen Brennstäben angeordnet wird, das heißt Brennstäbe, die von der unteren Verbundplatte ausgehen, aber unterhalb und in einem Abstand von der oberen Verbundplatte enden. Beim Bau des Rohres sind hauptsächlich zwei zu lösenden Probleme vorhanden, nämlich wie der Dampf, der kontinuierlich längs des oberen Teils des Brennelements erzeugt wird, dazu gebracht wird, in das Rohr einzutreten, sowie auch, wie das Wasser welches sich an den inneren Wänden des Rohres ablagert abgeführt werden soll. Diese Probleme wurden dadurch gelöst, daß in der Mantelwand des Rohres eine Anzahl von Öffnungen vorgesehen ist, die achsial in verschiedenen Höhen angeordnet sind. Einige der Öffnungen sind so ausgebildet, daß das Wasser, welches sich an der inneren Oberfläche des Rohres ansammelt, fortgetragen wird, und andere Öffnungen sind so ausgebildet, daß der Dampf in das Rohr geleitet wird. Die Öffnungen, welche den Dampf in das Rohr leiten sollen, sind in ihrem Aufbau kompliziert, und es ist zweifelhaft, ob der Dampf wirklich seinen Weg durch diese Öffnungen finden kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Herstellung der Öffnungen kompliziert ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brennelement mit einem Dampfrohr herzustellen, welches in wirkungsvoller Weise Dampf vom Wasser trennt, welches den Dampf aus dem Brennelement abführt und welches einfach herzustellen ist.
Was ein Brennelement gemäß der Erfindung charakterisiert, wird klar aus den beigefügten Ansprüchen.
Ein Brennelement gemäß der Erfindung enthält eine Vielzahl von Dampfrohren die übereinander angeordnet sind, wobei ihre Längsachsen parallel zur Längsachse des Brennelements verlaufen. Während des Betriebes ist das Brennelement vertikal im Kern angeordnet, und Dampf strömt durch die Dampfrohre nach oben. Das Dampfrohr hat an seinem einen Ende einen Einlaß für den Dampf, das Einlaßende, und einen Auslaß für den Dampf an seinem anderen Ende, dem Austrittsende. Die Dampfrohre sind derart im Abstand zueinander angeordnet, daß Öffnungen zwischen den Dampfrohren gebildet werden. Diese Öffnungen haben zwei Funktionen: Einerseits soll Dampf in die Rohre strömen, und andererseits soll Wasser, welches sich an der Innenseite der Dampfrohre bildet, rausgeleitet werden. Die Mantelflächen der Dampfrohre brauchen daher nicht mit speziellen Öffnungen für den Eintritt von Dampf und die Abführung von Wasser versehen zu werden.
Um das Wasser von den Innenseiten der Dampfrohre abzuleiten und es daran zu hindern, daß es dem Dampfstrom in das nächste Dampfrohr folgt, sind der Auslaß und der Einlaß der Dampfrohre so ausgebildet, daß der innere Radius des Auslasses größer als der äußere Radius des Einlasses ist. Der Abstand zwischen zwei Dampfrohren soll so groß sein, daß eine ausreichenden Einströmzone für den Dampf vorhanden ist, während er gleichzeitig nicht so groß sein darf, daß das abgeschiedene Wasser Zeit findet, in einem solchen Maße abgelenkt zu werden, daß es dem Dampf nach oben in das nächste Dampfrohr hinein folgt. Vorzugsweise soll die Öffnung zwischen den Dampfrohren eine Fläche haben, die in der Größenordnung von annähernd der Querschnittsfläche des Dampfrohres liegt.
Das Wasser an der Innenseite des Dampfrohres bildet einen zusammenhängenden Wasserfilm. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das Austrittsende des Dampfrohres mit Einrichtungen versehen zur Sammlung des Wassers des Wasserfilms und zur Führung des gesammelten Wassers zu dem Auslaß. Auf diese Weise werden große Wassertropfen in räumlich begrenzten Pfaden gebildet. Diese großen Wassertropfen werden nicht so leicht abgelenkt wie kleinere Wassertröpfchen, wodurch die Gefahr reduziert wird, daß das Wasser mit dem Dampf wieder eintritt. Wenn die Wassertropfen in Pfaden gesammelt werden, bilden sich fast wasserfreie Pfade zwischen den Pfaden mit Wassertropfen, und in diesen wasserfreien Pfaden kann der Dampf ohne Behinderung in das Dampfrohr einströmen. Auf diese Weise wird die Gefahr vermindert, daß Wassertropfen den Dampf daran hindern, in das Dampfrohr zu strömen.
Um das Einströmen von Dampf in das Dampfrohr zu erleichtern, können die sich gegenüberliegenden Eintrittsenden und Austrittsenden zu den Öffnungen hin verjüngt ausgebildet sein, um einen Venturieffekt zu erzeugen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1a zeigt ein Brennelement, welches Dampfrohre gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung enthält,
1b zeigt einen Querschnitt A-A und 1c zeigt einen Querschnitt B-B durch das Brennelement der 1,
2 zeigt detaillierter, wie ein Eintrittsende und ein Austrittsende eines Dampfrohres ausgebildet sein können,
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Eintrittsendes und des Austrittsendes eines Dampfrohres,
4 zeigt einen Teil eines Brennelements, welches ein Dampfrohr gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält,
5 zeigt einen Teil eines Brennelements, welches ein Dampfrohr gemäß einer dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
1a zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Brennelements gemäß der Erfindung. Während des Betriebes ist das Brennelement vertikal im Reaktorkern angeordnet. 1b zeigt einen vertikalen Schnitt A-A durch das Brennelement, und 1c zeigt einen vertikalen Schnitt B-B durch das Brennelement. Das Brennelement enthält einen oberen Griff 1, ein Fußstück 2 und eine Vielzahl von Brennstoffeinheiten 3a, 3b und 3c, die übereinandergestapelt sind. Jede Brennstoffeinheit enthält eine Vielzahl von Brennstäben 4, die zwischen einer oberen Verbundplatte 5 und einer unteren Verbundplatte 6 angeordnet sind. Die Brennstoffeinheiten sind übereinander in Längsrichtung des Brennelements gestapelt, und sie sind derart gestapelt, daß die obere Verbundplatte 5 einer Brennstoffeinheit der unteren Verbundplatte 6 der nächsten Brennstoffeinheit in den Stapel gegenüber liegt. Ein Brennstab 4 enthält Brennstoff in Gestalt eines Stapels von Urantabletten, die in einem Hüllrohr angeordnet sind. Das Brennelement ist von einem Brennstoffkasten 9 mit im wesentlichen quadratischem Querschnitt umgeben. Bei der gezeigten Ausführungsform enthält das Brennelement acht Brennstoffeinheiten.
Eine Brennstoffeinheit hat 100 Brennstabpositionen in einem rechteckigen 10 × 10 Gitter. Eine Brennstabposition ist eine Position in dem Gitter, in welchem ein Brennstab angeordnet werden kann. Es ist nicht erforderlich, daß alle Positionen in dem Gitter von Brennstäben eingenommen werden. Die Brennstoffeinheit ist in vier Teilbündel mit je 25 Brennstabpositionen in einem rechteckigen 5 × 5 Gitter unterteilt. Das Gitter in jedem Teilbündel enthält eine Brennstabposition im Zentrum des Teilbündels, und um dieses herum ist ein innerer quadratischer Ring aus 8 Brennstabpositionen angeordnet. Außerhalb des inneren Ringes ist ein äußerer quadratischer Ring vorhanden, der aus 16 Brennstabpositionen besteht.
Das Brennelement enthält drei verschiedene Arten von Brennstoffeinheiten 3a, 3b, 3c. In den beiden untersten Brennstoffeinheiten 3a sind alle Brennstabpositionen mit Brennstäben besetzt, die parallel zur Längsachse des Brennelements angeordnet sind. Die Brennstäben in den Brennstoffeinheiten 3b und 3c sind so angeordnet, daß sie geneigt (schräg) zwischen der unteren Verbundplatte und der oberen Verbundplatte verlaufen. In einem Teilbündel sind alle Brennstäben der beiden Ringe in derselben Richtung geneigt, das heißt entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegen-Uhrzeigersinn um das Zentrum des Teilbündels herum. Der Zweck der Neigung der Brennstäben um das Zentrum des Teilbündels herum besteht darin, Wasser und Dampf, welche nach oben durch das Brennelement strömen, in Rotation zu versetzen und so eine Trennung von Wasser und Dampf zu erreichen. Ein solches Brennelement ist bekannt aus der schwedischen Patentschrift Nr. 96024476.
Die Brennstoffeinheit 3b hat 96 Brennstäbe, die auf vier Teilbündel verteilt sind. Jedes der Teilbündel enthält 24 Brennstäbe, die auf einem inneren Ring 11a und einem äußeren Ring 11b angeordnet sind. Die Brennstäbe sind in Richtung der Pfeile geneigt, das heißt um das Zentrum des Teilbündels herum. Die Brennstabposition im Zentrum des Teilbündels ist nicht besetzt. Auf diese Weise wird ein leerer Raum im Zentrum des Brennelements geschaffen. Der leere Raum bildet den unteren Teil eines vertikalen Kanals, der sich durch die sechs oberen Brennstoffeinheiten des Brennelements erstreckt.
Es gibt vier Kanäle 12a, 12b, 12c, 12d, die sich durch das Brennelement erstrecken, einen Kanal in jedem Teilbündel. Die geneigten Brennstäbe in den Teilbündeln verursachen einen Wirbel aus Wasser und Dampf um den Kanal herum. Die Richtung der Wirbel ist durch Pfeile in dem Kanal markiert. In diesem Wirbel werden das Wasser und der Dampf voneinander getrennt, indem das Wasser nach außen geschleudert wird, während gleichzeitig der Dampf zum Zentrum des Wirbels gedrückt wird.
Die vier obersten Brennstoffeinheiten 3c haben je 80 Brennstäbe, die auf vier Teilbündel verteilt sind. In jedem Teilbündel sind die Brennstabposition im Zentrum und vier Positionen des inneren Ringes nicht besetzt, wodurch ein leerer Raum gebildet wird, der sich durch das Teilbündel erstreckt. Die leeren Räume tragen zu den vier Kanälen 12a–12d bei, die sich durch das Brennelement erstrecken. In jedem der Kanäle sind vier Dampfrohre 10a, 10b, 10c und 10d übereinander derart angeordnet, daß ihre Längsachsen miteinander fluchten. Durch die Dampfrohre wird der Dampf zur Ausgangsöffnung des Brennelements geleitet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind alle Dampfrohre miteinander identisch. Jede Brennstoffeinheit 3c enthält vier Dampfrohre, die zwischen der unteren Verbundplatte und der oberen Verbundplatte angeordnet sind.
2 zeigt detaillierter, wie ein Dampfrohr aufgebaut sein kann. Das untere Ende 14 des Dampfrohres, im folgenden als das Eintrittsende des Dampfrohres bezeichnet, hat eine Öffnung, welche einen Einlaß 14b für den Dampf bildet. Das obere Ende 13 des Dampfrohres, im folgenden als Austrittsende des Dampfrohres bezeichnet, hat eine Öffnung, welche einen Auslaß 13b für Dampf und Wasser bildet, welches sich an der Innenseite des Dampfrohres angesammelt hat. Das Austrittsende des ersten Dampfrohres 10a ist mit Abstand von dem Eintrittsende des nächsten Dampfrohres 10b angeordnet. Das Eintrittsende des Dampfrohres hat einen äußeren Durchmesser D2, der kleiner ist als der Durchmesser D3 der Öffnung im Austrittsende. Auf diese Weise wird das Wasser 15, welches aus dem Inneren des ersten Dampfrohres austritt, nach außen mit Abstand von dem Einlaß des nächsten Rohres geschleudert, wodurch das Wasser von dem Dampf getrennt wird, welcher durch das nächste Rohr weiter nach oben steigt. Der Abstand zwischen zwei Dampfrohren soll so groß sein, daß eine ausreichende Einströmfläche für den Dampf vorhanden ist, während sie gleichzeitig nicht so groß sein darf, daß das abgetrennte Wasser Zeit hat, in einem solchen Maße abgelenkt zu werden, daß es dem Dampf in das nächste dr+ nach oben folgt. Vorzugsweise soll die Öffnung zwischen den Dampfrohren eine Fläche haben, welche eine Größenordnung hat, die nahe der Querschnittsfläche des Dampfrohres liegt, die von dem Durchmesser D1 des Dampfrohres bestimmt wird. Die Pfeile in der Figur zeigen die Richtung des Dampfstromes.
Das Einströmen des Dampfes wird dadurch erleichtert, daß die Austrittsenden und die Eintrittsenden der Dampfrohre so ausgebildet sind, daß ein Venturi-Effekt entsteht. Zu diesem Zweck sind die Eintrittsenden und die Austrittsenden so angeordnet, daß sie sich in Richtung zur Öffnung verjüngen. Der Durchmesser D2 des Einlasses und der Durchmesser D3 des Auslasses sollen kleiner sein als der Durchmesser D1 des Dampfrohres.
Die Innenseite des Austrittsendes 13 ist mit leicht winkelförmig angesetzten Rillen 16 versehen, die in den Auslaß münden. Die Aufgabe dieser Rillen besteht darin, Wasser von dem Film 13 einzusammeln, welcher die Innenseite des Dampfrohres bedeckt, und dieses Wasser zu den Mündungen 16b der Rillen zu konzentrieren. Auf diese Weise bil den sich große Wassertropfen in den räumlich begrenzten Pfaden. Einer der hierdurch erreichten Vorteile besteht darin, daß große Wassertropfen nicht so leicht abgelenkt werden wie kleine Wassertropfen und folglich die Gefahr, daß das Wasser den Dampf in das nächste Dampfrohr begleitet, verkleinert wird. Außerdem verursachen die räumlich begrenzten Wasserpfade die Bildung wasserfreier Pfade zwischen den erstgenannten Pfaden, auf welchen Dampf ohne Behinderung in das nächste Dampfrohr einströmen kann.
Das Eintrittsende 14 ist mit einer Abweiskante 18 und das Austrittsende 13 ist mit einer Abweiskante 19 zum Abstreifen von Wasser versehen, welches längs der Außenseite des Dampfrohres transportiert wird. Um die Bildung eines Wasserfilms an der Innenseite des Dampfrohres zu verstärken, kann die Innenseite des Dampfrohres mit schräg gestellten Rippen 20 versehen sein. Alternativ können Rippen auch in der unteren Verbundplatte 6 angeordnet werden. Das Eintrittsende des Dampfrohres ist an der unteren Verbundplatte 6 mit einer Vielzahl von Befestigungsmitteln 21 befestigt, und das Austrittsende des Dampfrohres ist an der oberen Verbundplatte 5 mit einer Vielzahl von Befestigungsmitteln 22 befestigt.
3 zeigt ein anderes Beispiel dafür, wie das Austrittsende 25 und das Eintrittsende 26 des Dampfrohres aufgebaut sein können. Der Öffnungsrand des Austrittsendes ist mit Zungen 27 versehen. Diese Zungen haben die gleiche Funktion wie die Rillen beim vorhergehenden Beispiel, nämlich große Wassertropfen auf räumlich begrenzten Pfaden zu bilden. Die Figur zeigt den Unterschied in der Gestalt der Wassertropfen, wenn der Rand der Öffnung mit Zungen 27 versehen ist und wenn der Rand der Öffnung gerade ist 28. Bei geradem Öffnungsrand bildet sich ein Vorhang aus kleinen Wassertropfen, welche Gefahr laufen, in die Öffnung zwischen den Dampfrohren einzudringen. Das Dampfrohr ist mit einem Abweisring 29 an seinem Eintrittsende und mit einem zusätzlichen Abweisring 30 an seinem Austrittsende versehen. Die Aufgabe der Abweisringe besteht darin, das Wasser zu entfernen, welches sich an der Außenseite des Dampfrohres ansammelt. Das Austrittsende des Dampfrohres ist an die obere Verbundplatte 5 mit Befestigungsmitteln 32 befestigt, und das Eintrittsende des Dampfrohres ist an der unteren Verbundplatte 6 mit Befestigungsmitteln 31 befestigt.
Die europäische Patentpublikation, welche dem schwedischen Patent 9604720-4 entspricht, zeigt ein Brennelement mit übereinander gestapelten Brennstoffeinheiten, in denen die Brennstäben in einem polaren Gitter mit einer Anzahl konzentrischer Ringe angeordnet sind. Bei einem solchen Brennelement kann die Erfindung mit Vorteil angewendet werden.
4 zeigt einen Teil eines Brennelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Brennelement enthält eine Anzahl von Brennstoffeinheiten 40a–40c, die alle Brennstäbe enthalten, die in einem polaren Gitter mit drei konzentrischen Ringen angeordnet sind. Im unteren Teil des Brennelements sind Brennstoffeinheiten 40a angeordnet. In der Brennstoffeinheit 40a sind alle Brennstabpositionen besetzt. In der Brennstoffeinheit 40b sind auch alle Brennstabpositionen besetzt. Die Brennstäben 42 haben einen kleineren Durchmesser als die Brennstäben 41 in der Brennelement 40a. Die Brennstäbe des inneren Ringes sind vom Zentrum des Ringes nach außen geneigt, so daß sich ein leerer Raum im Zentrum bildet. Die Brennstäbe sind nicht in Richtung des Ringes geneigt, wie dies beim ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Auf diese Weise wird kein Wirbel erzeugt, welcher den Dampf von dem Wasser trennt. Ein Vorteil der Neigung der Brennstäben nach außen besteht darin, daß das Wasser die Brennstäbe begleitet und auf diese Weise eine gewisse Trennung von Wasser und Dampf stattfindet. In den Brennstoffeinheiten 40c sind die Brennstabpositionen des inneren Ringes unbesetzt, und statt dessen ist ein Dampfrohr 10a, 10b im Zentrum angeordnet. Die Dampfrohre haben den gleichen Aufbau wie oben beschrieben. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß sie leichter herstellbar ist als die erste Ausführungsform.
5 zeigt einen Teil eines Brennelements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Zu dem Brennelement gehört eine obere Verbundplatte 37, eine untere Verbundplatte 38 und eine Vielzahl von voll-langen (unverkürzten) Brennstäben 36, die zwischen der oberen Verbundplatte und der unteren Verbundplatte angeordnet sind. Ferner enthält das Brennelement eine Anzahl von verkürzten Brennstäben 39, die von der unteren Verbundplatte ausgehen und weit unterhalb der oberen Verbundplatte enden. Über diesen verkürzten Brennstäben ist eine Mehrzahl von Dampfrohren 10a, 10b angeordnet. Die Dampfrohre sind übereinander angeordnet. Zwischen den Dampfrohren sind Abstandselemente 44 angeordnet, um die Dampfrohre auf Abstand voneinander zu halten und um die Dampfrohre miteinander zu verbinden. Um die Brennstäbe auf Abstand voneinander zu halten, ist eine Anzahl von Abstandshaltern 45 mit Abstand voneinander längs des Brennelements in dessen Längsrichtung angeordnet. Die Dampfrohre sind an den Abstandshaltern befestigt. Die Dampfrohre sind in der gleichen Weise aufgebaut, wie dies bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschrieben wurde.

Claims

Brennelement für einen Siedewasserreaktor, bei dem während des Betriebes des Reaktors ein Kühlmittel nach oben durch das Brennelement zu strömen vermag, wobei das Kühlmittel Wärme von einer Vielzahl von Brennstäben (4, 42) aufnimmt und ein Teil des Wassers in Dampf übergeht und wobei das Brennelement ein erstes Dampfrohr (10a) enthält, welches mit seiner Längsachse parallel zur Längsachse des Brennelements angeordnet ist, und das erste Dampfrohr einen Einlaß (14b) für den Dampf hat, welcher Einlaß am ersten Ende (14) des ersten Dampfrohres angeordnet ist, und einen Auslaß (13b) für den Dampf hat, welcher Auslaß an dem zweiten Ende (13) des ersten Dampfrohres angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement ein zweites Dampfrohr (10b) enthält, welches über dem ersten Dampfrohr (10a) und mit Abstand von diesem derart angeordnet ist, daß sich zwischen den Dampfrohren (10a, 10b) eine Öffnung bildet, und daß der Auslaß (13b) des ersten Dampfrohres einen Durchmesser (D3) hat, der größer ist als der Durchmesser (D2) des Einlasses (14b) des zweiten Dampfrohres (10b).
Brennelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein drittes Dampfrohr (10c) enthält, welches über dem zweiten Dampfrohr und in Abstand von diesem derart angeordnet ist, daß sich eine Öffnung zwischen den Dampfrohren bildet, und daß der Auslaß des zweiten Dampfrohres einen Durchmesser hat, der größer ist als der Durchmesser des Einlasses des dritten Dampfrohres.
Brennelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende (13) des ersten Dampfrohres sich zum Auslaß (13b) hin verjüngt und das erste Ende (14) des zweiten Dampfrohres sich zum Einlaß (14b) hin verjüngt, um einen Venturieffekt zu erzeugen.
Brennelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Auslaß des ersten Dampfrohres und dem Einlaß des zweiten Dampfrohres kleiner als der halbe Durchmesser (D3/2) des Auslasses ist.
Brennelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Dampfrohre an seinem zweiten Ende (13) Einrichtungen (16, 27) zum Sammeln von Wasser an der Innenseite des Dampfrohres und zur Führung des gesammelten Wassers zum Auslaß (13b) hin hat.
Brennelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Einrichtungen aus langgestreckten Rillen (16) an der Innenseite des oberen Endes des ersten Dampfrohres bestehen.
Brennelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Einrichtungen aus Zungen (27) bestehen, die um den Auslaß herum angeordnet sind.
Brennelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennelement mindestens zwei Brennstoffeinheiten (3c; 40c) enthält, die übereinander gestapelt sind, wobei jede Brennelement eine obere Verbundplatte (5), eine untere Verbundplatte (6), eine Vielzahl von Brennstäben (4), die sich zwischen der oberen Verbundplatte und der unteren Verbund platte erstrecken, und eines der genannten Dampfrohre (10a–10c) hat.
Brennelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende (14) des Dampfrohres an der unteren Verbundplatte (6) befestigt ist und das zweite Ende (13) des Dampfrohres an der oberen Verbundplatte (5) befestigt ist.