DE2356182A1 - Kernreaktorbrennstab - Google Patents

Description

ο. NGV. 1973

KRAFTWERK UNION AKllENG-iCoELLSCHA.PT Erlangen,

Werner-von-Siemens-Str.

VPA 73/9466 Mü/Ant

Kernreaktor "brennst at

(Zusatz zu P 23 39 798.0 - VPA 73/9442)

Gegenstand des Hauptpatentes ist ein Brennstab für Kernreaktoren mit unter Druck stehendem Kühlmittel, das aus einem "beiderseits mit Endkappen gasdicht abgeschlossenen Hüllrohr "besteht, das neben der Brennstoffüllung noch einen Spaltgassammelraum besitzt, der mit dem Brennstoffraum im Druckausgleich steht, wobei der Spaltgassammelraum gegenüber der Brennstoffüllung mit einer Trennwand dicht abgeschlossen und in dieser Trennwand eine, eine rasche Gasströmung in Richtung Brennstoffraum verhindernde, Drosselstelle vorgesehen-ist. Diese Gestaltung eines Kernreaktorbrennstabes geht davon aus, daß der Spaltgassammelraum praktisch den ganzen Zwischenraum zwischen Kernbrennstoffsäule und Endkappe ausfüllt. Aus dem Stande der Technik ist es bekannt, daß die Kernbrennstofftablettensäule· innerhalb eines Brennstabes durch eine Druckfeder an einem Ende zusammengehalten wird, so daß insbesondere beim Transport keine Verschiebungen oder Verlagerungen desselben vorkommen können.

Dieses Bedürfnis kann auch bei Brennstäben auftauchen, die entsprechend dem Hauptpatent gestaltet sind, So könnte man z.B. eine derartige Druckfeder anschließend an den Spaltgassammelraum' als Zwischenglied zur Kernbrennstoffsäule einfügen. Dies würde, einerseits den Spaltgassammelraum'temperaturmäßig ent-

509821/0071

lasten, jedoch, den Nachteil mit sich "bringen, daß das mit dem - Brennstoffraum in ungedrosselter Verbindung stehende Gasvolumen vergrößert werden würde.

Als Ergänzung und Verbesserung des Gegenstandes des Hauptpatentes wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Spaltgassammelraum einschließlich Drosselstelle ein vorgefertigtes, in das Hüllrohr einsetzbares und in axialer Richtung federndes kapseiförmiges Bauteil bildet. Diese federnden Eigenschaften des Spaltgassammelraumes können dadurch erreicht werden, daß das kapseiförmige Bauteil aus zwei teleskopartig ineinander greifenden Hälften besteht und in seinem Inneren eine an beiden Stirnseiten anliegende Druckfeder enthält und daß die Drosselstelle durch, die Ringspalte zwischen den ineinander greifenden Hälften sowie gegenüber dem Hüllrohr gebildet ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß das kapselförmige Bauteil aus einem selbstfedernden bzw. in seinem Inneren mit einer Druckfeder ausgerüsteten geschlossenen, einem Faltenbalg ähnlichen Gebilde besteht, dessen Inneres über eine Drosselstelle, z.B. eine Kanüle oder einen Sintermetalleinsatz mit dem Brennstoffraum in Verbindung steht. Auf diese Weise sind Druckfeder zur Halterung der Kernbrennstofftablettensäule und Spaltgassammelraum ohne zusätzlichen Raumbedarf in einem einzigen Bauteil vereinigt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen zur näheren Erläuterung dieser Erfindung zwei Ausführungsmöglichkeiten eines "federnden Spaltgassammelraumes". Die Bezugszeichen, entsprechen dabei jenen des Hauptpatentes. Das Brennstabhüllrohr ist mit 1 bezeichnet, die Endkappe, die mit diesem verschweißt ist, mit 3. Innerhalb dieses Hüllrohres befindet sich eine Säule von Kernbrennstofftabletten 4, die durch eine wärmeisolier ende keramische Scheibe 5 gegenüber dem Spaltgassammelraum 11 getrennt ist. Das diesen Spaltgassammelraum 11 darstellende kapseiförmige Bauteil ist aus zwei teleskopartigen ineinander greifenden

509821/0071

3 - VPA 73/9466

Hälften 92 und 91 gebildet, im Inneren befindet sich die Druckfeder 7, die stets dafür sorgt, daß die Säule der Kernbrennstofftabletten 4 zusammengehalten wird. Die Drosselstelle für das verzögernde Entweichen des im Inneren dieses Spaltgassammelraumes befindlichen Spaltgases für den Fall einer plötzlichen Absenkung des Kühlmitteldruckes wird durch die ringförmigen Spalten 94 und 95 "zwischen den Teleskopteilen. 91 und 92 bzw. zwischen dem Teleskopteil 91 und dem Hüllrohr 1 gebildet. Für diese Drosselstelle ist also hier kein besonderes Bauteil nötig, sie wird durch entsprechende Dimensionierung der Kapselhälften erzeugt.

In Fig. 2 ist eine weitere Möglichkeit zur Verwirklichung des Anmeldungsgegenstandes dargestellt. Hier besteht der Spaltgassammelraum aus einer Kapsel, deren Außenwandung einen Faltenbalg 93 darstellt. Durch entsprechende Materialwahl kann diese Kapsel selbstfedernd sein und dadurch die Säule der Kernbrennstofftabletten 4 zusammenhalten, es kann jedoch auch ähnlich wie im Beispiel von Fig. 1 im Inneren dieser Kapsel eine Feder 7 zur-Erzielungdieses Effektes eingesetzt sein. In diesem Beispiel muß wieder eine Drosselstelle vorgesehen werden, wie sie in verschiedenen Variationen im Hauptpatent beschrieben ist. So kann diese beispielsweise aus einer Kanüle 10 bestehen oder auch in nicht dargestellter Weise aus einem Sintermetalleinsatz in einer der Stirnwände dieser einem Faltenbalg ähnlichen Kapsel.

Ergänzend sei noch erwähnt, daß selbstverständlich auch noch andere Kapselformen denkbar sind, wie z.B. mit einem eingesetzten kolbenartigen Bodenstück und einer inneren Feder, allen ist jedoch ähnlich wie im Hauptpatent gemeinsam, daß sie gleichzeitig auch als Stützhülse für das Brennstabhüllrohr wirken, so daß der Kühlmittelaußendruck keine Deformation desselben hervorrufen kann.

3 Patentansprüche
2 Figuren

509821/0071

Claims (3)

1. - 4 - VPA 73/9466

   Patentansprüche

   1J Brennstab für Kernreaktoren mit unter Druck stehendem Kühlmittel, der gemäß Hauptpatent VPA 73/9442 (Aktenzeichen P 23 39 798.0) "besteht, aus einem beiderseits mit Endkappen gasdicht verschlossenen Hüllrohr, das neben der Brennstoffüllung noch einen Spaltgassammelraum besitzt, der mit dem Brennstoffraum im Druckausgleich steht, wobei der Spaltgassammelraum gegenüber der Brennstofffüllung mit einer Trennwand dicht abgeschlossen und in dieser Trennwand eine, eine rasche Gasströmung in Richtung Brennstoffraum verhindernde Drosselstelle vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spaltgassammelraum einschließlich Drosselstelle ein vorgefertigtes, in das Hüllrohr einsetzbares und in axialer Richtung federndes kapseiförmiges Bauteil bildet.
2. 2. Brennstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kapseiförmige Bauteil aus zwei teleskopartigen ineinander greifenden Hälften besteht und in seinem Inneren eine an beiden Stirnseiten anliegende Druckfeder enthält und daß die Drosselstelle durch die Ringspalte zwischen den ineinander greifenden Hälften sowie gegenüber dem Hüllrohr gebildet ist.
3. 3. Brennstato nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kapseiförmige Bauteil aus einem selbstfedernden bzw. im Inneren mit einer Druckfeder ausgerüsteten geschlossenen Faltenbalg ähnlichen Gebilde besteht, dessen Inneres über eine Drosselstelle,z.B. eine Kanüle oder ein Sintermetalleinsatz mit dem Brennstoffraum in Verbindung steht.

   509821/0071