DE3142300C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstabbündel für einen Kernreaktor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solches Brennstabbün­ del ist bekannt aus der DE-OS 30 22 687.

Aus der DE-OS 26 56 590 ist ein Brennstabbündel bekannt, bei dem das von den Brennstabpositionen gebildete Gitter aus Quadraten und Dreiecken besteht. Dieses bekannte Brennstabbündel hat einen kreisförmigen Querschnitt, wobei die Brennstäbe mit Ausnahme eines zentralen Stabes gleichmäßig auf 2 konzentrischen Kreisen ver­ teilt und mit minimalem tangentialen Abstand zwischen benachbar­ ten Stäben angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brennstabbündel der eingangs genannten Art zu entwickeln, das unter Beibehaltung der Brennstababmessungen und des Raumbedarfes eines herkömmlichen Brennstabbündels, das 16 Brennstäbe pro Teilbündel enthält, mit 17 Brennstäben pro Bündel und mit im wesentlichen quadra­ tischem Querschnitt der Teilbündel ausgeführt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Brennstabbündel nach dem Ober­ begriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, das erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen genannt.

Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Horizontalschnitt durch ein Teilbündel, das zusammen mit drei weiteren, vorzugsweise gleichen Teilbündeln ein Brennstabbündel gemäß der Erfindung bildet, wobei jedes Teilbündel in einem entsprechenden Quadranten des Brennstab­ bündels angeordnet ist, wie dies beispielswei­ se aus der DE-OS 30 22 687 bekannt ist,

Fig. 2 im Querschnitt ein in einem Reaktorkern angeord­ netes vierteiliges Brennstabbündel gemäß der Er­ findung, bei welchem nur eins der Teilbündel den in Fig. 1 gezeigten Aufbau hat, während die Brennstäbe der übrigen Teilbündel in einem be­ kannten quadratischen Gitter angeordnet sind.

Fig. 1 zeigt ein Teilbündel 7 mit einem Brennstabkasten 1, der 17 vertikale Brennstäbe 2 umschließt. Die Positionen der Brenn­ stäbe, d. h. die Lagen ihrer vertikalen Mittelachsen, sind in der Figur durch Punkte angedeutet. Die zwischen diesen Punkten gezo­ genen strich-punktierten Linien sind Hilfslinien, welche die geo­ metrische Lage der Brennstabpositionen zueinander verdeutlichen sollen. Die Hilfslinien bilden zusammen ein Gitter 3. Aus Fig. 1 geht hervor, daß das Gitter 3 vier untereinander gleiche qua­ dratische Felder und neun untereinander gleiche gleichseitige Dreiecke bildende Felder enthält. Neun der siebzehn Brennstab­ positionen entsprechen Knotenpunkten in einem quadratischen Gitterteil, dessen vier Ecken mit A, B, C und D bezeichnet sind, wobei die genannten vier quadratischen Felder jeweils ein Vier­ tel des Quadrats ABCD einnehmen. Von den übrigen 8 Brennstabpo­ sitionen liegen je zwei außerhalb jeder Seite des Quadrates ABCD. Das Quadrat ABCD ist im Verhältnis zu dem im wesentlichen qua­ dratischen Querschnitt des Brennstabkastens 1 um 45° gedreht.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Kerngitter 4 eines Kern­ reaktors. Das Kerngitter 4 bildet quadratische Felder, von denen jedes ein Brennstabbündel enthält, das durch zwei jeweils von ihrer betreffenden Kerngitterseite ausgehenden Führungsschienen 5 in seiner vorgeschriebenen Lage gehalten wird. Zwischen den Brennstabbündeln sind Spalte für einen Steuerstab 6 mit kreuz­ förmigen Querschnitt vorhanden. Mehrere Brennstabbündel des Reaktorkerns sind in der in Fig. 2 gezeigten Weise ausgeführt, d. h., daß ein Teilbündel 7 den zuvor beschriebenen Aufbau hat und drei Teil­ bündel 7′ einen herkömmlichen Aufbau haben. Die Brennstäbe in dem Teilbündel 7 haben exakt dieselben Abmessungen, wie die Brennstäbe in den Teilbündeln 7′. Dagegen enthalten die herkömm­ lich aufgebauten Teilbündel 7′ sechzehn Brennstäbe, während das Teilbündel 7 siebzehn Brennstäbe enthält. Beispielsweise können sämtliche in Fig. 2 gezeigten konventionell ausgeführten Teilbündel 7′ durch Teilbündel 7 ersetzt werden.

Durch die Verwendung von Brennstabbündeln gemäß Anspruch 1 anstelle herkömmlich aufgebauter Brennstabbündel erreicht man eine Vergrößerung der Brennstoffmenge im Kern, wobei die Lei­ stungsdichte, d. h. die Leistung pro Gewichtseinheit des Brenn­ stoffes, bei gleichbleibender Reaktorleistung herabgesetzt wer­ den kann. Dadurch erzielt man eine bessere Neutronenökonomie. Eine Verkleinerung der Leistungsdichte bewirkt eine Verkleine­ rung der linearen Belastung, d. h. der Leistung pro Längeneinheit der Brennstäbe, wodurch die Gefahr eines Lecks in den Hüllen der Brennstäbe herabgesetzt wird.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, erreicht man durch die Anordnung der Brennstäbe in dem in Fig. 1 gezeigten Gitter, daß der Brenn­ stabkasten 1 der Teilbündel mit einer größeren Abfasung oder Abrundung seiner Kanten ausgeführt werden kann, als bei einem herkömmlich aufgebauten Teilbündel 7′. Mit anderen Worten:
Die ebene Seitenfläche des im wesentlichen quadratischen Brenn­ stabkastens 1 hat eine Breite a, die erheblich kleiner ist, als das entsprechende Maß des Brennstoffkastens 1′, während die Ge­ samtbreite b bei beiden Arten von Brennstabkästen 1 und 1′ gleich groß ist. Der Brennstabkasten 1 wird vorzugsweise so bemessen, daß die Breite a höchstens 65% der Gesamtbreite b des Brenn­ stoffkastens beträgt. Dadurch wird die durch inneren Überdruck verursachte Ausbauchung der Wände der Brennstabkästen kleiner als bei herkömmlich aufgebauten Teilbündeln.

In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, ein Teilbündel mit einem sogenannten Abstandshalterstab zu versehen, der einen Brennstab ersetzt. Beispielsweise würde die Anzahl der Brenn­ stäbe bei dem in Fig. 1 gezeigten Teilbündel dann sechzehn sein, während die Anzahl der Brennstabpositionen siebzehn ist. Im Gegen­ satz zum Teilbündel 7′ hat das Teilbündel 7 eine Brennstabposi­ tion im Zentrum des Teilbündels und ermöglicht dadurch eine in mechanischer Hinsicht besonders günstige Anordnung eines Abstand­ halterstabes.

Claims (3)

1. Brennstabbündel für einen Kernreaktor, das einen im we­ sentlichen quadratischen Querschnitt hat und vier im wesent­ lichen quadratische Teilbündel (7, 7′) von vertikal angeord­ neten Brennstäben enthält, bei dem die Teilbündel jeweils einen Brennstabkasten (1) mit im wesentlichen quadratischen Querschnitt haben, wobei die Brennstabpositionen (Mittelli­ nien der Brennstäbe) jedes Teilbündels Knotenpunkte in einem gedachten Gitter bilden und jedes Teilbündel etwa ein Vier­ tel der Brennstäbe des gesamten Brennstabbündels enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in einem Teilbündel die Felder des genannten Gitters (3) zum Teil aus Quadraten und zum Teil aus gleichseitigen Dreiecken bestehen, wobei dieses Teilbündel siebzehn Brennstabpositio­ nen hat, von denen neun je einen Knotenpunkt in einem qua­ dratischen Gitterteil (ABCD) bilden, welcher aus vier der genannten quadratischen Felder besteht, während die übrigen acht Brennstabpositionen außerhalb des quadratischen Gitter­ teils (ABCD) liegen, und zwar je zwei Brennstabpositionen außerhalb jeder Seite des quadratischen Gitterteils (ABCD).

2. Brennstabbündel nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Querschnitt des Brennstab­ kastens (1) mit 17 Brennstabpositionen im Verhältnis zu dem genannten quadratischen Gitterteil (ABCD) um 45° gedreht ist.

3. Brennstabbündel nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Brennstabkasten (1) einen Umfang hat, der im wesentlichen aus vier gleich langen und paarweise parallelen Geradenabschnitten besteht, wobei die Länge (a) jedes Geradenabschnittes höchstens 65% des Abstan­ des (b) zwischen der paarweisen parallelen Geradenabschnit­ ten beträgt.