DE8532241U1 - Kernreaktorbrennelement - Google Patents
KernreaktorbrennelementInfo
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- G21C—NUCLEAR REACTORS
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- G21C3/32—Bundles of parallel pin-, rod-, or tube-shaped fuel elements
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Description
KRAFTWERK UrnOM AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
VPA 85 P 6 1 0 7 OE
Kernreaktorbrennelement
Die Erfindung betrifft ein Kernreaktorbrennelement nach dem Gattungsbegriff des Pa^feent/anspruches 1.
^q Ein derartiges Kernreaktorbrennelement ist aus der US-Patentschrift
38 08 098 bekannt. Dieses bekannte Kernreaktorbrennelement ist für einen Siedewasserkernreaktor
bestimmt. Sein Wasserrohr ist ein Hohlzylinder und dezentral im gedachten Gitter angeordnet. Dieses Wasserrohr
bildet im Kernreaktorbrennelement einen Innenkanal, durch das im Siedewasserkernreaktor Wasser hindurchströmt, das
über die gesamte Länge des Kernreaktorbrennelementes nicht siedet. Dadurch bewirkt das Wasser im Wasserrohr
eine verbesserte Verteilung des Flusses der thermischen
20, Neutronen und damit eine erhöhte Reaktivität im Reaktorkern des Siedewasserreaktors.
Bei dem bekannten Kernreaktorbrennelement haben Strömungsunterkanäle
in Längsrichtung des Kernreaktorbrenn-
elementes, die vom Wasserrohr und benachbarten Brennstäben gebildet werden und die in einem Siedewasserkernreaktor
in Längsrichtung des Kernreaktorbrennelementes von einem Wasser-Dampf-Gemisch durchströmt
werden, einen anderen Querschnitt als andere Strömungsunterkanäle, die nur durch den Zwischenraum von benachbarten
Brennstäben gebildet werden. Der Unterscnied der Querschnitte ist um so größer, je größer der Querschnitt
des Wasserrohres ist und je mehr Maschen des ge-
11.11.1985 Wl 2 Ant
- 2 - VPA 85 P 6 1 O 7 OE
dachten Gitters von diesem Querschnitt eingenommen werden. Durch diesen Unterschied der Querschnitte wird eine
Ungleichverteilung des das Kernreaktorbrennelement durchströmenden V/asser-Dampf-Gemisches bewirkt, was eine ungleichmäßige
Kühlung der Brennstäbe des Kernreaktorbrennelementes zur Folge hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und die Kühlung der Brennstäbe zu vergleichmäßigen.
Zur Lösung dieser Aufgabe hat ein Kernreaktorbrennelement der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß die Merkmale
des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1.
Der durch gerade Linien gebildete Umriß des Querschnittes des prismatisch ausgeführten Wasserrohres erlaubt, den
Querschnitt von Strömungsunterkanälen, an deren Bildung das Wasserrohr beteiligt ist, so zu dimensionieren, daß
eine weitgehend gleichmäßige Kühlung aller Brennstäbe im Kernreaktorbrennelement erzielt wird.
Auch kann das prismatisch ausgeführte Wasserrohr eine gleichmäßigere Verteilung von Moderatorsubstanz darstellendem
Wasser und Kernbrennstoff und damit eine Reaktivitätssteigerung im Siedewasserkernreaktor bewirken.
Aus den Seiten k bis 7 aus "ASEA-Journal 3/84" ist zwar
ein im Zentrum eines Kernreaktorbrennelementes für einen Siedewasserkernreaktor angeordnetes. Wasserrohr bekannt,
das ein Hohlkörper mit kreuzförmigem Querschnitt ist.
_ ■*! —
VPA 85 p 6 1 O 7 OE
Dieser Hohlkörper hat aber keinen Abstand vom langgestreckten Brennelementkasten, sondern seine Längskanten
sind mit der Innenseite dieses Brennelementkastens verschweißt. Dadurch wird zwar eine verhältnismäßig
gleichmäßige Kühlung der Brennstabe im Kernreaktorbrennelement erzielt, Kernbrennstoff und V/asser ist jedoch
im Reaktorkern des Siedev/asserkernreaktors nur ungleichmäßig verteilt, da sich ein großer Teil des Wassers
im Wasserrohr mit dem kreuzförmigen Querschnitt an den Innenseiten des Brennelementkastens befindet, an dessen
Außenseiten sich im Reaktorkern des Siedewasserkernreaktors ohnehin schon Wasser als Moderatorsubstanz befindet.
Das erfindungsgemäße Kernreaktorbrennelement bewirkt nicht nur eine gleichmäßige Kühlung der Brennstäbe und
eine erhöhte Reaktivität im Siedewasserkernreaktor, sondern es hat auch noch den Vorteil, daß die Brennelementkomponenten
wie z.B. Abstandhalter, Brennelementkopf und
20! Brennelementfuß ohne besonderen Aufwand dem Wasserrohr angepaßt v/erden können. Irgendwelche Anpassungen des
Brennelementkastens sind überhaupt nicht erforderlich.
Die vorteilhaften Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Kernreaktorbrennelementes entsprechend den Patentansprüchen 2 bis 5 bewirken eine verbesserte Symmetrie
der Vci teilung von aus Wasser bestehender Moderatorsubstanz
und Kernbrennstoff im Reaktorkern des Siedewasserkernreaktors und erlauben daher eine gleichmäßigere Verteilung
der Anreicherung an spaltbaren Isotopen in den Brennstäben des Kernreaktorbrennelementes.
- 4 - VPA 85 P 6 1 O 7 OE
Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:
Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht und teilweise in Explosionsdarstellung das Skelett eines erfindungsgemäßen
Kernreaktorbrennelementes.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des Brennelementkastens in Fig. 1.
10
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Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht und
Fig. 4 eine Unteransicht des Wasserrohres im Kernreaktorbrennelement
nach Fig. 1.
Das Kernreaktorbrennelement nach Fig. 1 v/eist einen Brennelernentkop&igr; 2 und einen Brennelementfuß 3 jeweils
mit quadratischem Querschnitt, ein langgestrecktes prismatisches Wasserrohr 4 mit quadratischem Querschnitt
^und einen langgestreckten Brennelementkasten 5 mit quadratischem
Querschnitt auf. Das V/asserrohr 4 ist mittig in gitterförmigen Abstandhaltern 6 angeordnet, die, in
Längsrichtung des Wasserrohres 4 gesehen, Abstand voneinander
haben. Durch jede Masche dieser Abstandhalter 6 greift ein Kernbrennstoff enthaltender Brennstab 7. Beispielsvreise
sind acht dieser Brennstäbe 7 sogenannte Tragestäbe, die an beiden Enden Gewindebolzen haben,
mit denen sie am Brennelementkopf 2 bzw. am Brennelementfuß 3 festgeschraubt sind. Die anderen Brennstäbe 7
greifen lose mit an ihren beiden Enden befindlichen Boü^nr. in Durchführungen im Brennelementkopf 2 und
Brennelementfuß 3. Sie sind jeweils mit einer auf Druck vorgespannten Schraubenfeder fixiert, die auf den in die
Durchführungen im Brennelementkopf 2 greifenden Bolzen auf der Innenseite des Brennelementkopfes 2 sitzen und
sich an dieser Innenseite und am betreffenden Brennstab abstützen.
- 5 - VPA 85 P 6 1 O 7 0£
Während Brennelementkopf 2 und Brennelementfuß 3 aus
rostfreiem Stahl bestehen, ist der langgestreckte Brennelementkasten 5 aus einer Zirkoniumlegierung gefertigt.
Er ist an beiden Enden offen und umfaßt den Brennelementkopf 2 und den Brennelementfuß 3. Am Oberende
x^eist er innen an den Ecken nicht dargestellte
Blechstreifen auf, die am Oberende von Stehbolzen 9 an der Oberseite des Brennelementkopfes 2 festgeschraubt
sind.
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Wie Fig. 2 zeigt, ist in einem Querschnitt des Brennelementkastens
5 an ein durch die gestrichelten Linien 10 und 11 symbolisiertes Gitter gedacht. Die Linien 10
und 11 sind zueinander rechtwinklig und bilden quadratische und an der Innenseite des Brennelementkastens 5
rechtwinklige Maschen 12 des in dem Querschnitt des Brennelementkastens 5 gedachten Gitters. Alle zueinander
parallelen Linien 10 sind zu dem einen Seitenpaar des Querschnittes des Brennelementkastens parallel und alle
Zueinander parallelen Linien 11 sind zu dem anderen Seitenpaar dieses Querschnittes parallel. An jeder Seite
dieses Querschnittes hat das durch die Linien 10 und 11 gebildete Gitter neun Maschen 12, d.h. insgesamt besitzt
dieses gedachte Gitter 9x9 Maschen.
Das Wasserrohr 4 ist zentral im gedachten Gitter mit den Linien 10 und 11 angeordnet und hat einen quadratischen
Querschnitt. Seine Querschnitt^seiten sind parallel zur
jev/eils benachbarten Querschnitt^seite des Brennelementkastens
5. Alle Querschnittseiten des Viasserrohres h
haben von der jeweils benachbarten Querschnittseite des Brennelementkastens 5 gleichen Abstand.
- 6 - VPA 85 P 6 1 O 7 OE
Der Querschnitt des Wasserrohres 4 deckt 3-3 Hascher,
des gedachten Gitters im Zentrum dieses Gitters ab. Auf allen Außenseiten des Wasserrohres 4 befinden sich
zwischen Wasserrohr 4 und Brennelementkasten 5 insgesamt 72 Maschen des gedachten Gitters, in denen jeweils ein
Kernbrennstoff enthaltender Brennstab 7 angeordnet ist. Benachbarte Brennstäbe 7 haben voneinander gleichen Abstand.
Wie Fig. 3 zeigt, übergreift das am Oberende offene Wasserrohr 4 mit seinem Unterende ein Bodenteil 14 mit
kreisrundem Querschnitt,dessen Mantelfläche vier plane Stellen 15 aufweist, die jeweils voneinander einen
Winkelabstand von 90° haben und an denen das Wasserrohr 4 festgeschweißt ist.
An seiner Unterseite v/eist das aus rostfreiem Stahl bestehende
Bodenteil 14 einen Gewindebolzen 16 auf, mit dem £s durch eine Durchführung im gitterförmigen Rost auf der
Oberseite des Brennelementfußes 3 greift und an dem es mit <Mner nicht dargestellten Mutter an diesem Brennelementfuß
3 festgeschraubt ist.
Das Bedenteil 14 bildet am Unterende des ebenfalls aus einer Zirkoniumlegierung gefertigten Wasserrohres 4 jeweils
zwischen zwei planen Stellen 15 an den Ecken des Querschnittes dieses Wasserrohres 4 vier Durchtrittsöffnungen
17 für Wasser, das in einem Siedewasserkemreaktor das Wasserrohr 4 vom Brennelementfuß
in Richtung zum Brennelementkopf 2 durchfließt, im Wasserrohr 4 nicht verdampft und dieses Wasserrohr 4
am Gberende wieder verläßt.
- 7 - VFA 85 P 6 1 O 7 OE
Das das Kemreaktorbrennele^ent auf der Außenseite des
Wasserrohres 4 vom Brennelementfuß 3 zum Brennelementkopf 2 innerhalb des Brennelementkastens 5 in einem
Siedewasserkernreaktor durchfließende Wasser gelangt
durch den Brennelementfuß 3 in den Brennelementkasten 5, verdampft teilweise an der Außenseite der Brennstäbe 7
und verläßt schließlich den Brennelementkasten 5 als V/asser-Wasserdampf-Gemisch durch den Brennelementkopf
hindurch.
5 PeebBTTclan sprüche
4 Figuren
4 Figuren
Claims (5)
1. Kemreaktorbrenneleraent mit einem langgestreckten
Brennelementkasten mit quadratischem Querschnitt und Kernbrennstoff enthaltenden Brennstäben, die im Brennelementkasten
mit Abstand voneinander in Maschen eines in einem Kastenquerschnitt gedachten Gitters mit zu den
^Q Kastenv/änden parallelen Seiten angeordnet sind, sov/ie
mit einem Wasserrohr, dessen Querschnitt mehr als eine Masche des gedachten Gitters abdeckt und das Abstand
vom Brennelementkasten hat, v;obei zv/ischen dem Wasserrohr
und dem Brennelementkasten sich überall Maschen des gedachten Gitters befinden, die mit Brennstäben
besetzt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserrohr (4) prismatisch ausgeführt ist.
2. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 1, -dadurch gekennzeichnet,
daß das Viasserrohr (4) zentral im gedachten Gitter (10,11) angeordnet ist.
3. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Wasserrohres (4) quadratisch
ist.
4. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Querschnittseiten des v.'asserrohres (4) parallel
zur jeweils benachbarten Querschnittseite des Brennelementkastens (5) sind und alle gleichen Abstand von
der benachbarten Querschnittseite des Brennelementkastens (5) haben.
- 9 - VPA 85 P 6 1 O 7 DE
5. Kernreaktorbrennelement nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das gedachte Gitter (10,11) &eegr; &khgr; &eegr; Maschen (12) mit &eegr; - 8 hat, von denen der Querschnitt des zentralen
'Wasserrohres (n - 6) &khgr; (n - 6) Maschen (12) abdeckt
und von denen die restlichen Maschen (12) zwischen Wasserrohr (4) und Brennelementkasten (5) ausschließlich
durch Brennstäbe (7) besetzt sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE8532241U DE8532241U1 (de) | 1985-11-14 | 1985-11-14 | Kernreaktorbrennelement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE8532241U1 true DE8532241U1 (de) | 1993-07-15 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE8532241U Expired - Lifetime DE8532241U1 (de) | 1985-11-14 | 1985-11-14 | Kernreaktorbrennelement |
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DE (1) | DE8532241U1 (de) |
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1985
- 1985-11-14 DE DE8532241U patent/DE8532241U1/de not_active Expired - Lifetime
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