FUEL-ELEMENT BUNDLE FOR A NUCLEAR REACTOR

Abstract: 1. Fuel assembly for a boiling water reactor with a lower lattice device supporting a plurality of fuel rods, with a fuel channel (1) surrounding all the fuel rods, with a transition member (2) provided with a downwardly-facing inlet opening (11) for reactor cooling, with at least one vertical water channel (4, 5) for a water flow in the longitudinal direction of the fuel rods, which water flow is separated from the fuel rods, whereby said water channel (4, 5) is hydraulically connected at its lower end to at least one substantially radially extending channel (10) opening out at the outer side wall of the fuel assembly, and whereby said water channel (4, 5) has no direct hydraulic connection with the space surrounded by the transition member, and with at least one through-hole (12) being positioned lower than the outlet opening of said substantially radial channels and being hydraulically connected with said inlet opening (11) via a space surrounded by said transition member (2).

Description: Brennelementbündel für Kernreaktor Die Erfindung betrifft ein Brennelementbündel für einen Kernreaktor gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. Wenn man solche Brennelementbündel in Siedewasserreaktoren verwenden möchte, die ursprünglich für Brennelementbündel ohne den im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten zentralen Wasserkanal vorgesehen waren, und wenn diese Verwendung ohne wesentliche Änderung der übrigen Bauteile des Reaktors erfolgen soll, dann besteht ein Problem darin, den erforderlichen "by-pass"-Fluss durch den/die zentralen Wasserkanal(kanäle) zu erreichen, wenn die Reaktorleistung durch Herabsetzung der Drehzahl der Zirkulationspumpen verringert wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brennelementbündel der eingangs genannten Art zu entwicklen, bei dem der auf die genannten vertikalen Wasserkanäle verteilte Anteil des insgesamt erhaltenen "by-pass"-Flusses der Leistungszufuhr zu diesem vertikalen Wasserkanal in allen Betriebssituationen automatisch angepasst wird. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Brennelementbündel nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in dem Unteranspruch genannt. Ein Brennelementbündel nach der Erfindung wird auf konventionelle Weise in einem Reaktorkern angeordnet mit vier Brennelementbündeln in jedem Kernmodul, mit Wasserspalten zwischen benachbarten Bündeln und mit einem im Querschnit kreuzförmigen Steuerstab in jedem Modul. Neben dem an den Brennstäben entlangströmenden und in Kontakt mit den Brennstäben stehenden Wasserfluss wird der Reaktorkern von einem ersten by-pass- Fluss, der auf die genannten, zwischen den Brennelementbündeln gebildeten Spalten lokalisiert ist, und einem zweiten "by-pass" Fluss, der auf die genannten vertikalen Wasserkanäle lokalisiert ist, durchströmt. Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Verti kalschnitt längs der Linie I - I in Figur 2 und 3, Figur 2 einen Horizontalschnitt des Ausführungsbeispieles längs der Linie II - II, Figur 3 einen Horizontalschnitt des Ausführungsbeispieles längs der Linie III - III in Figur 1, Figur 4 einen partiellen Vertikalschnitt längs der Linie IV - IV in Figur 2. In den Figuren 1, 2, 3 und 4 bezeichnet 1 einen Brennstoffkanal, der an einem hülsenförmigen übergangsstück 2 befestigt ist. Der Brennstoffkanal 1, der aus vier untereinander gleichen winkelförmigen Blechelementen 1' zusammengesetzt ist, die durch vier vertikale Leisten 111 miteinander verbunden sind, umhüllt vierundsechzig Brennstäbe 3 sowie zwölf kleinere Wasserrohre 4 und ein grösseres, zentrales Wasserrohr 5. Jedes Wasserrohr 4, 5 bildet einen an den Brennstäben entlang verlaufenden vertikalen Kanal für einen an den Brennstäben entlangströmenden, jedoch von diesen abgegrenzten Wasserfluss. Die Wasserrohre sind mittels mehrerer länglicher Verbindungsorgane 6, die mit ihren Enden an den Leisten 1 befestigt sind, mechanisch miteinander verbunden. Die Brennstäbe 3 ruhen mit ihren unteren Enden auf einem unteren Gitter 7, das auf zwei vertikalen Tragplatten 8 ruht, welche an einem hohlen kreuzförmigen, von dem übergang stück getragenen Verteilungsorgan 9 festgeschweisst sind, das mit Anschlussöffnungen für die Wasserrohre 4 und 5 versehen ist. Die Anschlussöffnungen haben innere ringförmige Tragschultern, auf denen die Wasserrohre 4 und 5 mit ihren unteren Stirnflächen ruhen. Das Wasserverteilungsorgan 9 ist mit beispielsweise vier, aber mindestens einem im wesentlichen radialen Rohr 10 versehen, durch welches der vom Verteilungsorgan 9 umschlossene Raum mit dem radial ausserhalb des übergangsstückes 2 befindlichen Raum in Verbindung steht. Das Brennelementbündel hat eine kreisförmige nach unten gerichtete Einlauföffnung, die von einer im wesentlichen ringförmigen Endfläche 13 des hülsenförmigen übergangsstückes 2 umgeben ist. Unterhalb des hülsenförmigen Übergangsstückes 2 ist ein Steuerorgan 14, das aus einem Ring 14" und mehreren daran befestigten Stäben 14' besteht, angeordnet. Das gezeigte Brennelementbündel wird zusammen mit drei gleichen Brennelementbündeln von einer gemeinsamen für vier Brennelementbündel vorgesehenen Tragplatte getragen, die mit einer konischen Tragfläche und einer kreisförmigen Drossel öffnung für jedes Brennelementbündel versehen ist. Unterhalb der radialen Rohre 10 und unterhalb des Wasserverteilungsor# gans 9 ist in der Wand des übergangsstückes mindestens ein durchgehendes Loch 12 vorhanden. Bei einer solchen Dimensionierung der Flusswege des beschriebenen Brennelementbündels, dass ein optimaler "by-pass"-Fluss durch die Wasserrohre 4 und 5 bei voller Reaktorleistung erzielt wird, kann nicht vermieden werden, dass in den Wasserrohren 4 und 5 in gewissem Masse ein Sieden stattfindet, wenn die Reaktorleistung durch Herabsetzung der Drehzahl der Zirkulationspumpen auf ein Minimum gesenkt wird. Ein solches Sieden verursacht in gewissem Masse eine Hohlraumbildung im oberen Teil der Wasserrohre, was bedeutet, dass der Druck im Wasserverteilungsorgan 9 erheblich abnimmt, wobei Wasser durch die Kanäle 10 aus den zwischen den Brennelementbündeln vorhandenen Spalten einströmt. Bereits bei einer akzeptablen Hohlraumbildung wird die entsprechende Zunahme des Wasserflusses durch die radialen Kanäle 10 so gross, dass sich ein Gleichgewichtszustand einstellt.

Claims: Patentansprüche einen 1. Brennelementbündel für Kernreaktor mit einer unteren Git teranordnung, die eine Vielzahl von Brennstäben (3) trägt, mit einem Brennstoffkanal (1), der sämtliche Brennstäbe umgibt, und mit einem Übergangsstück (2), das eine nach unten gerichtete Einlauföffnung (11) für Reaktorkühlmittel hat, wobei das Brennelementbündel mindestens einen verti kalen Wasserkanal (4, 5) für einen in Längsrichtung der Brennstäbe verlaufenden gegen die Brennstäbe abgegrenzten Wasserfluss enthält, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Wasserkanal (4, 5) an seinem unteren Ende mit mindestens einem im wesentlichen radial verlaufenden, an der äusseren Seitenwand des Brennelementbündels münden den Kanal (10) hydraulisch verbunden ist, dass die Wand des übergangsstückes mindestens ein durchgehendes Loch (12) hat, welches tiefer als die Mündungsöffnung der im wesent lichen radialen Kanäle (10) liegt und über einen von dem Übergangsstück (2) umschlossenen Raum in hydraulischer Ver bindung mit der Einlauföffnung (11) steht. 2. Brennelementbündel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Brennelementbündel mehre re Wasserkanäle in Form mehrerer vertikaler Wasserrohre (4, 5) hat, die in zwei Reihen angeordnet sind, die sich in der vertikalen Mittellinie des Brennelementbündels kreu zen, dass die unteren Enden der genannten Wasserrohre (4, 5) von einem von dem genannten übergangsstück getragenen kreuzförmigen, hohlen Wasserverteilungsorgan (9) getragen werden und in dieses einmünden und dass die radial verlau fenden Kanäle (10) von dem Wasserverteilungsorgan (9) aus gehen.

Inventors: NYLUND, OLOV, DIPL.-ING., SCHOLIN, BERTIL, Schölin, Bertil
Applicants: AB ASEA-ATOM
Application year: 1981
Main classification: G21C3
IPC codes: G21C3, G21C15