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DE1489842A1 - Tubular fuel rod for nuclear reactors - Google Patents

Tubular fuel rod for nuclear reactors

Info

Publication number
DE1489842A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel rod
fuel
folds
longitudinal folds
cylindrical body
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.)
Pending
Application number
DE19651489842
Other languages
German (de)
Inventor
Lucien Alfille
Jean-Claude Charrault
Francois Lafontaine
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.)
European Atomic Energy Community Euratom
Original Assignee
European Atomic Energy Community Euratom
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 European Atomic Energy Community Euratom filed Critical European Atomic Energy Community Euratom
Publication of DE1489842A1 publication Critical patent/DE1489842A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/02Fuel elements
    • G21C3/04Constructional details
    • 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)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Description

Rohrförmiger Brennstoffstab für KernreaktorenTubular fuel rod for nuclear reactors

Die Erfindung bezieht sich auf einen rohrförmigen Brennstoffstab für Kernreaktoren, insbesondere für mittels eines unter Druck stehenden Strömungsmittels gekühlte Leistungsreaktoren, mit je einer im wesentlichen zylindrischen Aussen- und Innenhülle, die zwischen sich ein Rohr oder aufeinandergestapelte Ringe aus spaltbarem Material einschliessen, mit zwei ringförmigen Stopfen für den Anschluss und Verschluss der Enden der Hüllen und mit an der auf den zylindrischen Brennstoffkörper sich abstützenden Innenhülle vorgesehenen, gleichen Abstand voneinander aufweisenden, nach innen gerichteten Längsfalten zur radialen Verformbarkeit der Hülle.The invention relates to a tubular fuel rod for nuclear reactors, in particular for power reactors cooled by means of a pressurized fluid, with one each substantially cylindrical outer and inner shell, which between enclose a tube or stacked rings made of fissile material, with two ring-shaped stoppers for the Connection and closure of the ends of the casings and with the inner casing which is supported on the cylindrical fuel body provided, equidistant from each other, inward directed longitudinal folds for the radial deformability of the shell.

Bekanntlich nimmt man im allgemeinen bei Brennstoffen mit spezifischer Leistung häufig Brennstoff in Ringform zu Hilfe, der das Kühlen sowohl der Aussenflachen als auch der Innenflächen des Brennstoffstabes ermöglicht, damit man bei einem gegebenen Brennstoff querschnitt über stark vergrösserte Wärmeaustauschflächen mit dem Wärmeträger verfügt.As is well known, one generally takes with fuels with more specific Power often a ring-shaped fuel to help cool both the outer and inner surfaces of the Fuel rod allows you to work with a given fuel cross-section has greatly enlarged heat exchange surfaces with the heat transfer medium.

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Auch ist bekannt, dass die Verwendung dieser Art von Brennstoffstäben ausser bei plastischen Hüllen, die durch Einwirkung des unter Druck stehenden Wärmeträgers mit dem Brennstoff, der ein metallischer Brennstoff, wie beispielsweise Uran oder Legierungen auf Uranbasis ist, verbunden sind, im allgemeinen infolge der auftretenden Schwierigkeiten zur Gewährleistung einer wirksamen thermomechanisehen Stabilität der Innenhülle einer ernsthaften Beschränkung unterliegt.It is also known to use this type of fuel rod except in the case of plastic shells, which are caused by the action of the pressurized heat carrier with the fuel, which is a metallic one Fuel, such as uranium or uranium-based alloys, are connected, generally as a result of the occurring Difficulties in ensuring an effective thermomechanisehen Stability of the inner shell is seriously limited.

In dem allgemein vorkommenden Fall, wo die Hüllen einen Den— nungskoeffizienten grosser als der Dehnungskoeffizient des Brennstoffs aufweisen, hat die Innenhülle das Bestreben sich auszudehnen, wobei sie, indem sie sich gegen die Innenfläche des rohrförmigen Brennstoffs abstützt oder anlegt, einer Verdichtung ausgesetzt wird, so dass die Innenhülle unter bestimmten Temperaturbedingungen durch örtliches Einknicken unstabil wird und zur Bildung von Falten führt, die nach kurzer Zeit zu einer Unterbrechung in der Abdichtung bzw. Undichtheiten führen.In the common case where the envelopes have a den- expansion coefficient greater than the expansion coefficient of the Have fuel, the inner cladding has the tendency to expand, whereby they, by pushing against the inner surface of the tubular fuel supports or applies, is subjected to a compression, so that the inner shell under certain temperature conditions local buckling becomes unstable and leads to the formation of wrinkles, which after a short time lead to an interruption result in the seal or leaks.

Diese Erscheinung einer thermomechanisehen Instabilität der In— nenhülle, die sowohl bei starren mit dem Brennstoff nicht verbundenen Hüllen als auch bei beispielsweise durch eine Diffusionsschranke mit dem Brennstoff verbundenen Hüllen auftritt, bei denen sich zunächst das Ablösen der Verbindung zeigt und dann die Bildung von Falten folgt, tritt auch bei Brennstoff stäben mit starrer nicht verbundener, eine geringe Dehnung als die des Brennstoffs aufweisender Hülle auf. In diesem Fall führt das Ablösen des Brennstoffs von der Hülle infolge seiner Dehnung zu einerThis phenomenon of a thermomechanical instability of the in- inner shell, which is not connected to the fuel both in the case of rigid Shells as well as shells connected to the fuel, for example by a diffusion barrier, in which First the detachment of the connection appears and then the formation of wrinkles follows, also occurs with fuel rods more rigid unconnected, less elongation than that of fuel exhibiting shell. In this case, the detachment of the fuel from the shell due to its expansion leads to a

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Temperatursteigerung der Innenseite des rohrförmigen Brenn est of fs, die ein späteres Ablösen herbeiführt und die thermisohen und meohanfeohen Beanspruchungen sowohl des Umhüllungsmaterial β als auoh des Brennstoffe versohärft. Increase in temperature of the inside of the tubular fuel, which causes a later detachment and aggravates the thermal and mechanical stresses of both the cladding material and the fuel.

Andererseits ist bei zylindrischen Brennstoffstäben auch die Verwendung einer mit Hilfe radial und axial verformbarer Falten biegsam, d.h. nachgiebig, gemaohten sehr dünnen Hülle mit einer Wandstärke von einem Zehntelmillimeter oder weniger be kannt, die den Brennstoff in Form eines Stabes oder eines Tabletten—stapele unter Zwischenschaltung eines bei den Arbeitstemperaturen des Reaktors plaebisohen Materials umgibt. On the other hand, in the case of cylindrical fuel rods, it is also known to use a very thin shell with a wall thickness of a tenth of a millimeter or less, which is flexible with the aid of radially and axially deformable folds, which is flexible, and which stacks the fuel in the form of a rod or a tablet with interposition a plaebisohen material surrounds at the working temperatures of the reactor.

Bei einem solchen, in der belgischen Patentschrift 619 189 mit dem Titel "Crayon de combustible ft gaine minoe souple pour reaoteurs nuoleaires" beschriebenen Brennstoffelement lässt sich die Hülle, der infolge ihrer äusserst geringen Wandstärke eine Eigenstarrheit fehlt, mit erhebliohen Durohmessern her stellen, wobei ihre Stabilität mit Hilfe von Verformungsfal ten mit nach auseen gekehrter Wölbung erzielt wird, die in dem zwischen den Endzonen für die Anbringung der Verschlüsse liegenden Abschnitt vorgesehen und, wie der zwischen Hülle und Brennstoff vorgesehene Spielraum, mit in warmen Zustand platischem Material ausgefüllt sind, das vorzugsweise aus Magnesium besteht. Dabei sind diese Falten in Längsfalten zur radialen Verformbarkeit der Hülle und in an mindestens einem Ende dieses Abschnitts liegende ringförmige oder schraubenlinienförmig? Umfangsfalten zur axialen Verformbarkeit der Hülle in Verlängerung der Längsfalten unterteilt. In the case of such a fuel element described in Belgian patent 619 189 entitled "Crayon de combustible ft gaine minoe souple pour reaoteurs nuoleaires", the shell, which lacks inherent rigidity due to its extremely small wall thickness, can be made with considerable diameters Stability with the help of Verformungsfal th with auseen turned curvature is achieved, which is provided in the section lying between the end zones for attaching the closures and, like the space provided between the shell and fuel, filled with in the warm state platischem material, which is preferably consists of magnesium. These folds are in longitudinal folds for the radial deformability of the casing and in annular or helical shape lying at at least one end of this section? Circumferential folds for the axial deformability of the shell divided into an extension of the longitudinal folds.

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Bei dieser Anordnung hält die Hülle sehr starke Aussendrücke aus, ohne erhebliche Beanspruchungen zu erfahren, indem sie sioh gegen das hydrostatisch beaufschlagte plastische Polster anlegt. Dabei hält die Hülle den Kräften infolge der Dehnung des Brennstoffs und des plastischen Polsters sowie infolge der Massveränderungen unter der Strahlung des Brennstoffs stand, die, da sie duroh hydrostatische Verformung auf die Falten übertragen werden, keine für das Umhüllungsmaterial unzulässigen Beanspruchungen herbeiführen.With this arrangement, the shell can withstand very strong external pressures, without experiencing significant stresses by placing it against the hydrostatically loaded plastic cushion. The shell withstands the forces due to the expansion of the fuel and the plastic cushion as well as due to the changes in dimensions stood under the radiation of the fuel, which, since they are transmitted by hydrostatic deformation to the folds, Do not cause any inadmissible stresses for the wrapping material.

Auch ist bekannt, dass die zylindrischen Brennstoffstäbe mit sehr dünner Hülle, da sie besonders bei einem Brennstofftablettenstapel eine sehr geringe Quersteifheit aufweisen, von einer Versteifung umgeben werden oder in einem für sie eine eng begrenzte Geometrie bedingenden Kanal eingesetzt verwendet werden und mit durch einen Steifungsdraht verstärkten Zentrierlängsfalten versehen sein müssen, um zu erreichen, dass die Brennstoff stäbe in dem durch das Halterungsteil oder den den Brennstoffstab umgebenden Kanal gebildeten KUhlmitteldurchlass eine bestirnte axiale Lage einhalten können.It is also known that the cylindrical fuel rods with very thin shell, as it is especially useful for a stack of fuel tablets have a very low transverse stiffness, are surrounded by a stiffening or in a narrowly limited one for them Geometry conditional channel can be used and provided with centering longitudinal folds reinforced by a stiffening wire must be in order to achieve that the fuel rods in the by the holder part or surrounding the fuel rod Channel formed coolant passage can maintain a certain axial position.

Solche Brennstoffstäbe sind Gegenstand der belgischen Patentschrift Nr. 651 738 mit de» Titel nPerfectionnements aux crayons combustibles a gaine mince pour reacteurs nucleaires".Such fuel rods are the subject of Belgian patent specification No. 651 738 with the "Title n Perfectionnements aux crayons combustibles a gaine mince pour reacteurs nucleaires".

Gegenstand der ErfiiJung ist ein rohrf örmiger Brennstoff stab, der infolge der Art seines Aufbaus und einer Ausbildung verbesserte •thermische und mechanische Betriebskenndaten aufweist, durch die die Erscheinungen einer thermomechanisehen Instabilität, die dieThe subject of the invention is a tubular fuel rod which has improved thermal and mechanical operating characteristics due to the nature of its structure and training, by means of which the phenomena of thermomechanical instability which the

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Innenhülle der bisher bekannten Ausführungsformen aufweist, verhindert werden.Has inner shell of the previously known embodiments, prevents will.

Das Hauptziel der Erfindung ist die Schaffung eines Brennstoffstabes der vorerwähnten Bauart, der zwei dünne nachgiebige Hüllen, die von dem Brennstoff durch ein in warmen Zustand plastisches Material getrennt sind, so dass die unterschiedlichen Dehnungen von Brennstoff und Innenhülle ausgeglichen und die Gefahren eines örtlichen Einknickens oder einer thermischen Instabilität behoben werden, und ein ihm eine Quersteifheit gebendes zentrales Stei— fungselement besitzt.The main object of the invention is to provide a fuel rod of the type mentioned above, the two thin, flexible sheaths, which are covered by the fuel through a plastic shell when it is warm Material are separated so that the different expansions of the fuel and inner shell are balanced and the dangers of one local buckling or thermal instability, and a central stiffener giving it transverse rigidity. fungselement owns.

Der Brennstoffstab nach der Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass beide Hüllen aus rostfreiem Stahl mit einer Wandstärke von l/lO mm oder darunter gebildet sind, dass sowohl die äussere wie die innere Hülle zwischen den Endzonen für die Anbringung der Verschlussstopfen mit an sich bekannten, in gleichem Abstand voneinander angeordneten Längsfalten zur radialen Verformbarkeit der Hüllen und an mindestens einer der Endzonen mit an sich bekannten ringförmigen oder schraubenförmigen, eine geringere Höhe als die Längsfalten aufweisenden Palten in Umfangsrichtung zur axialen Verformbarkeit der Hüllen versehen sind, wobei zwischen den Hüllen und dem Brennstoff stab ein bei Betriebstemperatur des Brennstoffstabes plastischer, an sich bekannter Werkstoff angeordnet ist, dass die Längsfalten durch einen Steifungsdraht innen verstärkt sind und dass im Innenhohlraum des Brennstoffstabes ein starrer, zylindrischer Körper,The fuel rod of the invention is essentially thereby characterized in that both shells are made of stainless steel with a wall thickness of l / lO mm or below that both the outer as well as the inner shell between the end zones for attaching the sealing plugs with known per se, in longitudinal folds arranged at the same distance from one another for the radial deformability of the casings and at at least one of the end zones with known ring-shaped or helical, Provided a smaller height than the longitudinal folds having gaps in the circumferential direction for the axial deformability of the casings are, between the sheaths and the fuel rod a plastic at the operating temperature of the fuel rod, per se known material is arranged that the longitudinal folds are reinforced inside by a stiffening wire and that in the inner cavity the fuel rod is a rigid, cylindrical body,

mit
dessen Ende/den Enden des Brennstoffstabes fest verbunden sind,
with
whose end (s) of the fuel rod are firmly connected,

angeordnet ist, gegen dessen Aussenfläche sich die Längsfaltenis arranged, against the outer surface of the longitudinal folds

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der Innenhillle abstützen.support the inner shell.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in Fig. 1 und 2 dargestellten bevorzugten AusfUhrungsbeispiels und einer in Fig. 3 dargestellten Variante näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below with reference to one in FIGS preferred embodiment and one in Fig. 3 illustrated variant explained in more detail. Show it:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch einen rohrförmigen Brennstoffstab nach der Erfindung,1 shows an axial longitudinal section through a tubular fuel rod according to the invention,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie A-A in Fig. 1 undFig. 2 shows a cross section along the line A-A in Figs

teil
Fig. 3 einen axialen Längsschnitt durch eine Variante des Brennstoffstabes nach Fig. i und 2.
part
3 shows an axial longitudinal section through a variant of the fuel rod according to FIGS.

In den einzelnen Figuren sind die Innenhülle und die Aussenhülle des Brennstoffstabes mit 1 bzw. 2 bezeichnet. Mit 3 sind die zwischen den Hüllen aufeinandergestapelten Brennstoffringe aus metallischem Uran oder einer Legierung auf Uranbasis oder aus Keramiken, wie beispielsweise Urancarbid oder Uranoxid bezeichnet. Die mit überhöhten Rändern 5 und 6 und mit ringförmigen Vorsprüngen 7 für das Abstützen mehrerer Brennstoff stäbe eines Stapels versehenen ringförmigen Stopfen für das Anschliessen und Versohliessen der Hüllen sind mit h und zwei zwischen dem Brennstoff und den Verschlussstopfen zum Wärme isolieren der Verschlussstopfen gegen die Endflächen des Brennstofss eingelegte feuerfeste Keramikringe sind mit 8 bezeichnet.In the individual figures, the inner shell and the outer shell of the fuel rod are denoted by 1 and 2, respectively. The fuel rings made of metallic uranium or a uranium-based alloy or made of ceramics such as uranium carbide or uranium oxide, for example, are designated by 3, stacked on top of one another between the shells. The annular plugs with raised edges 5 and 6 and with annular projections 7 for supporting several fuel rods of a stack for connecting and spanking the envelopes are insulated with h and two between the fuel and the sealing plug to heat the sealing plugs against the end faces of the Refractory ceramic rings inlaid with fuel are denoted by 8.

Erfindungsgemäss bestehen die Hüllen i und 2 mit sehr geringerAccording to the invention, the cases i and 2 are very low

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Wandstärke, von einem Zehntelmillimeter oder weniger, beispielsweise von 0,05 bis 0,06 m, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl. Die Hüllen weisen in dem zwischen den Endzonen für die Anbringung der Verschlussstopfen liegenden Abschnitt Längsfalten 9 und in den äussersten Zonen dieses Abschnitts als Verlängerung der Längsfalten 9 ringförmige ader schraubenlinienförmige Umfang sf al ten IO auf, die von dem Brennstoff durch eine zähflüssige Schicht 11 getrennt sind. Die zähflüssige Schicht besteht aus einem Material, wie beispielsweise Magnesium, das bei den Betriebs- oder Gebrauchstemperaturen des Brennstoffstabes in dem Reaktor plastisoh 1st.Wall thickness, of a tenth of a millimeter or less, for example from 0.05 to 0.06 m, preferably made of stainless steel. The sleeves have longitudinal folds 9 in the section lying between the end zones for the attachment of the sealing plugs and in the outermost zones of this section as an extension of the longitudinal folds 9 annular vein helical circumference sf al th IO, which are separated from the fuel by a viscous layer 11. The viscous layer exists made of a material such as magnesium, which at the operating or use temperatures of the fuel rod in the reactor plastisoh 1st.

Die zwischen der Hülle 1 und der Innenfläche der Brennstoffringe 3 sowie zwischen der Aussenflache der Brennstoffringe 3 und der HUlIe 2 liegenden ringförmigen Räume sind mit dem in warmem Zustand plastischen Material vollständig ausgefüllt, so dass, wenn der röhrtörmige Brennstoffstab einem hydrostatischen Druck beispielsweise dem Druck des Kühlmittels, ausgesetzt wird, das Rister 11 über die biegsamen nachgiebigen Hüllen einer hydrostatischen Verdichtung unterliegt.The between the shell 1 and the inner surface of the fuel rings 3 and between the outer surface of the fuel rings 3 and The ring-shaped spaces lying in the envelope 2 are warm with the one State of plastic material completely filled, so that when the tubular fuel rod is under hydrostatic pressure for example the pressure of the coolant, which Rister 11 is subjected to hydrostatic compression via the flexible, resilient sheaths.

Die Falten werden somit innen durch das in allen drei Koordinatenrichtungen beanspruchte plastische Metall gestützt, so dass bei den geometrischen Veränderungen der den verschiedenen Betriebswärmezuständen in dem Reaktor ausgesetzten Elemente des Brennstoffstabes keine nennenswerte Ermüdung eintritt.The folds are thus supported on the inside by the plastic metal stressed in all three coordinate directions, so that at the geometric changes in the elements of the fuel rod exposed to the various operating heat conditions in the reactor do not result in any significant fatigue.

Unter diesen Bedingungen wird die dem Druck des Kühlmittels aus-Under these conditions, the pressure of the coolant is

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gesetzte Innenhiille 1 über das plastische Polster gegen die Innenfläche des Brennstoffs 3 angelegt, wobei die Erscheinungen einer thermomechanisehen Instabilität aufgrund der Falten 9 und 10 beseitigt werden, die einen Ausgleich der unterschiedlichen Dehnungen von Brennstoff und Hülle durch eine Bewegung der Falten und somit die Behebung der Gefahren einer örtlichen Knickung oder einer thermischen Instabilität herbeiführen.set inner shell 1 over the plastic cushion against the Inner surface of the fuel 3 applied, the phenomena of thermomechanical instability due to the Wrinkles 9 and 10 are eliminated, which compensate for the different expansions of the fuel and envelope movement of the folds and thus the elimination of the dangers of local kinking or thermal instability bring about.

Um dem Brennstoffstab eine Quersteifheit zu geben, wird in seinem Inneren zu ihm koaxial der von den Ringen 7 der Verschlussstopfen gehaltene starre zylindrische Körper 12 angebracht, und in die Längsfalten 9 werden die Steifungsdrähte 13 eingesetzt.To give the fuel rod transverse rigidity, in its interior to it coaxial with that of the rings 7 of the sealing plugs held rigid cylindrical body 12 attached, and in the longitudinal folds 9 are the stiffening wires 13 used.

Der zylindrische Körper 12, vorzugsweise aus Graphit für kerntechnische Zwecke, wird mit den Hüllen, beispielsweise mit Hilfe der Federstahldrähte Ik1 fest verbunden, die kreuzweise angeordnet und in den Ringen 7 vorgesehenen Öffnungen 15 befestigt sind.The cylindrical body 12, preferably made of graphite for nuclear engineering purposes, is firmly connected to the sheaths, for example with the aid of spring steel wires Ik 1 , which are arranged crosswise and openings 15 provided in the rings 7 are attached.

Einer der übereinander angeordneten Drähte 14 ist in eine diametrale Nut l6 des zylindrischen Körpers 12 eingelassen.One of the superposed wires 14 is in a diametrical Groove l6 of the cylindrical body 12 let in.

Die sich gegen den Brennstoff 3 abstützenden, in dem Hohlraum der Falten 9 angeordneten Steifungsdrähte 13 dienen dazu, den Falten 9 der Innenhiille eine Zentrierfunktion für den Brenn-. stoffstab gegenüber dem zylindrischen Körper 12 zu geben, während sie den entsprechenden Falten der Aussenhülle eine Zen-The bracing against the fuel 3, arranged in the cavity of the folds 9 stiffening wires 13 are used to Fold 9 of the inner sleeve a centering function for the burning. to give fabric rod opposite the cylindrical body 12, while the corresponding folds of the outer shell have a central

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trierfunktion an der Fläche des Kühlkanals 17 geben, in welchem der Brennstoffstab verwendet wird. Dabei kann der Brennstoffstab entweder ein "einzelnes" Druckrohr gemäss der belgischen Patentschrift 638 170 mit dem Titel »Assemblage d1elements combustibles pour reacteurs nucleaires" oder das ausbaubare Bauteil eines den Gegenstand der belgischen Patentschrift 614 761 mit dem Titel " Perfectionnements aux elements combustibles nucleaires" bildenden Brennstoffstäbebündels sein.Give trierfunktion on the surface of the cooling channel 17 in which the fuel rod is used. The fuel rod can either be a "single" pressure tube according to Belgian patent specification 638 170 with the title "Assemblage d 1 elements combustibles pour reacteurs nucleaires" or the removable component of one of the subject matter of Belgian patent specification 614 761 with the title "Perfectionnements aux elements combustibles nucleaires "forming fuel rod bundle.

Die Längsfalten 9 haben eine Höhe, die während sie grosser ist als die Höhe der Falten 10, um gegenüber den äusserstenThe longitudinal folds 9 have a height that is greater while they is than the height of the folds 10 to be opposite to the outermost

Zonen des Brennstoffstabes einen ausreichenden Durchlassquerfür
schnitt/das Kühlmittel zu erzielen so gewählt ist, dass sie die erforderlichen Nutzquerschnitte für die zwischen den Flächen der Hüllen 1 und 2 und dem Kanal 17 bzw. dem zylindrischen Körper 12 hergestellten Durchlässe 18 und 19 für den Wärmeträger bestimmt.
Zones of the fuel rod provide sufficient passage across
cut / to achieve the coolant is chosen so that it determines the necessary useful cross-sections for the passages 18 and 19 for the heat carrier produced between the surfaces of the shells 1 and 2 and the channel 17 or the cylindrical body 12.

Sofern die Falten 9 schraubenlinienförmig ausgebildet sind, gehen diese über einen Faltenabschnitt mit sich allmählich verändernder Höhe in die Falten 10 über.If the folds 9 are helical, these pass over into the folds 10 via a fold section with a gradually changing height.

Zur Vermehrung der Wärmeaustauschfläche der Hüllen 1 und 2 sind in den zwischen den Falten 9 zur radialen Verformbarkeit liegenden Abschnitten ihrer Oberflächen kleine, zu den Falten 9 parallel angeordnete Kühlfalten 20 ausgebildet, deren Länge nicht grosser als die Länge der Falten 9 ist.To increase the heat exchange surface of the envelopes 1 and 2 are in the between the folds 9 for radial deformability lying sections of their surfaces formed small cooling folds 20 arranged parallel to the folds 9, the length of which is not greater than the length of the folds 9.

Die Stopfen k bestehen vorzugsweise aus Ringen aus rostfreiemThe stoppers k preferably consist of rings made of stainless steel

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Stahl oder aus einem mit dem Werkstoff der Hüllen übereinstimmenden Werkstoff und sind mit ihren überhöhten Rändern 5 und 6 entweder mittels Lichtbogenschweissung oder mittels Elektronenbeschusses zugleich mit den Spannringen 21 und 22 auf die Aussenhülle bzw. auf die Innenhülle geschweisst, wobei sie einen Verschluss bilden, der dem in der belgischen Patentschrift 643 749 mit dem Titel "Perfectionnements a la fermeture des extremites de crayons d1elements combustibles a gaine d1 epaisseur tres faible" beschriebenen Verschluss eines einfachen Brennstoffstabes entspricht.Steel or made of a material that matches the material of the covers and are welded with their raised edges 5 and 6 either by means of arc welding or by means of electron bombardment at the same time with the clamping rings 21 and 22 on the outer cover or the inner cover, whereby they form a closure that corresponds to the closure of a simple fuel rod described in Belgian patent specification 643 749 entitled "Perfectionnements a la fermeture des extremites de crayons d 1 elements combustibles a gaine d 1 epaisseur tres faible".

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird der Brennstoffstab, sofern es sich um Brennstoff stäbe mit grossem Durchmesser handelt, bei denen der zentrale Körper 12 anstelle der den Körper mit den Hüllen fest verbindende Drähte 14 als Halterung für die aneinander angrenzenden Brennstoffstäbe des BrennstoffStäbestapels dienen kann, durch die Halterung 23 gestützt bzw. gehalten, die während sie mit dem zentralen Körper 12 und den Ringen 7 fest verbunden ist und das Strömen des Kühlmittels zulässt, im wesentlichen Arme 24 enthält, die sich gegen die Innenfläche des Kanals 17 abstützen bzw. anlegen zum Zwecke des Zentrierens und des Halts für die äussersten Zonen des Brennstoffstabes, in denen die Umfangsfalten 10 ausgebildet sind.As can be seen from Fig. 3, the fuel rod, if there is are fuel rods with a large diameter, in which the central body 12 instead of the body with the Sheaths firmly connecting wires 14 as a holder for the adjacent fuel rods of the fuel rod stack can serve, supported or held by the bracket 23, which while attached to the central body 12 and the rings 7 firmly is connected and allows the flow of coolant, essentially includes arms 24 which extend against the inner surface support or create the channel 17 for the purpose of centering and holding the outermost zones of the fuel rod, in which the circumferential folds 10 are formed.

Die Erfindung wurde vorstehend aihand besonderer Ausführungsformen beschrieben, jedoch ist klar, dass sie auf diese Ausführungsformen in keiner Weise beschränkt ist und dass mögliche Abänderungen vorgenommen werden'können, ohne dass man dadurch den Bereich der Erfindung verlässt.The invention has been described above with the aid of particular embodiments described, but it is clear that it is in no way limited to these embodiments and that possible Changes can be made without this leaves the scope of the invention.

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So könnten beispielsweise in den Hüllen 1 und 2 Längsfalten zur radialen Verformbarkeit der Hüllen ausgebildet sein, die zwischen den duroh die Steifungsdrähte 13 verstärkten Falten 9 liegen und die gleiche Höhe wie die Falten 9 oder eine geringere Höhe aufweisen. For example, longitudinal folds could be formed in the covers 1 and 2 for radial deformability of the covers, which are between the folds 9 reinforced by the stiffening wires 13 and have the same height as the folds 9 or a lower height.

Ausserdem Hesse sich das Zentrieren der Enden des Brennstoffstabes bei Brennstoffstäben mit grossem Durchmesser statt mit Hilfe der Arme der Halterungen 23 mit Hilfe von in gleichem Abstand voneinander angeordneten Rippen oder Ansätzen des Spannringes 21 erzielen. In addition, the centering of the ends of the fuel rod in the case of fuel rods with a large diameter can be achieved with the aid of ribs or lugs of the clamping ring 21 arranged at the same distance from one another instead of the arms of the brackets 23.

PatentansprücheιClaimsι

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Claims (4)

PatentansprücheClaims .vRohrförmlger Brennstoffstab für Kernreaktoren, insbesondere für mittels eines unter Druck stehenden Strömungsmittels gekühlte Leistungsreaktoren, mit je einer im wesentlichen zylindrischen Aussen- und InnenhUlle, die zwischen sich ein Rohr oder aufeinandergestapelte Ringe aus spaltbarem Material einsohliessen, mit zwei ringförmigen Stopfen für den Ansohluss und Verschluss der Enden der Hüllen und mit an der auf den zylindrischen Brennstoffkörper sich abstützenden InnenhUlle vorgesehenen, gleichen Abstand voneinander aufweisenden, nach innen gerichteten Längsfalten zur radialen Verformbarkeit der Hülle, dadurch gekennzeichnet, dass beide Hüllen (l, 2) aus rostfreiem Stahl mit einer Wandstärke von i/lO mm oder darunter gebildet sind, dass sowohl die äussere (2) wie die innere Hülle (i) zwischen den Endzonen für die Anbringung der Verschlussstopfen (4) mit an sich bekannten, in gleichem Abstand voneinander angeordneten Längsfalten (9) zur radialen Verformbarkeit der Hüllen und an mindestens einer der Endzonen mit an sich bekannten ringförmigen oder schraubenförmigen, eine geringere Höhe als die Längsfalten aufweisenden Falten (lO) in Umfangsrichtung zur axialen Verformbarkeit der Hüllen versehen sind, wobei zwischen den Hüllen und dem Brennstoff stab.vTube-shaped fuel rod for nuclear reactors, in particular for cooled by means of a pressurized fluid Power reactors, each with an essentially cylindrical outer and inner shell that surrounds them A tube or rings made of fissile material, stacked on top of each other, with two ring-shaped stoppers for the connection and closure of the ends of the casings and with the inner casing which is supported on the cylindrical fuel body, equidistant from one another, inwardly directed longitudinal folds for the radial deformability of the Cover, characterized in that both covers (1, 2) made of stainless steel with a wall thickness of i / 10 mm or less are formed that both the outer (2) and the inner shell (i) between the end zones for attaching the stopper (4) with longitudinal folds (9), which are known per se and are arranged at the same distance from one another, for radial deformability of the shells and at least one of the end zones with per se known annular or helical, a Provided less height than the longitudinal folds having folds (10) in the circumferential direction for the axial deformability of the casings are, with stab between the shells and the fuel 909826/0402 "13~909826/0402 " 13 ~ ein bei Betriebstemperatur des Brennstoffstabes plastischer,a plastic at the operating temperature of the fuel rod, an sich bekannter Werkstoff (ll) angeordnet ist, dass die Längsfalten (9) durch einen Steifungsdraht (13) innen verstärkt sind und dass im Innenhohlraum des Brennstoffstabes ein starrer, zylindrischer Körper (12), dessen Enden mit den Enden des BrennstoffStabes fest verbunden sind, angeordnet ist, gegen dessen Aussenfläche sich die Längsfalten (9) der Innenhülle (l) abstützen.known material (II) is arranged that the Longitudinal folds (9) are reinforced inside by a stiffening wire (13) and that in the inner cavity of the fuel rod a rigid, cylindrical body (12), the ends of which are fixedly connected to the ends of the fuel rod, arranged against the outer surface of which the longitudinal folds (9) of the inner shell (l) are supported. 2. Brennstoffstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Körper (12) mittels in seine Enden eingreifenden, an den Verschlussstopfen (4) befestigten Drähten (14) mit den Enden des Brennstoffstabes fest verbunden ist.2. Fuel rod according to claim 1, characterized in that the cylindrical body (12) by means of engaging in its ends, wires (14) attached to the plug (4) is firmly connected to the ends of the fuel rod. 3. Brennstoffstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Körper (12) mit den Enden des Brennstoffstabes mittels auf den Enden des zylindrischen Körpers (12) und auf den Verschlussstopfen (4) festgelegten Halterungen (23) fest verbunden ist, die vorzugsweise in gleichem Abstand voneinander angeordnete, aus dem Brennstoff stab seitlich herausragende Arme (24) aufweisen.3. Fuel rod according to claim 1, characterized in that the cylindrical body (12) with the ends of the fuel rod by means of holders (23) fixed on the ends of the cylindrical body (12) and on the sealing plugs (4) is firmly connected, which is preferably arranged at the same distance from each other, sticking out of the fuel laterally protruding Have arms (24). 4. Brennstoffstab nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüllen (l, 2) in den zwischen den Längsfalten (9) liegenden Abschnitten ihrer Oberfläche parallel zu den Längsfalten (9) verlaufende Falten (20) mit geringerer Höhe aufweisen.4. Fuel rod according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the casings (1, 2) in the sections of their surface lying between the longitudinal folds (9) are parallel to the longitudinal folds (9) have folds (20) with a smaller height. Vt/PÜ - 16 962Vt / PÜ - 16 962 909826/CKÜ2909826 / CKÜ2 LeerseiteBlank page
DE19651489842 1964-08-14 1965-07-06 Tubular fuel rod for nuclear reactors Pending DE1489842A1 (en)

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