Patent NO-123914-B (NO)
Inventor: LASS J L
IPC: G21C7/06
Filed: 1966-12-15
Abstract: Brenselelement for atomreaktorer.Denne oppfinnelse vedrører en anordning ved kjernefisjonsreaktorer og mer spesielt et bestemt brenselelement. til bruk med slike kjernefisjonsreaktorer.Frigjørelsen av store energimengder ved hjelp av kjerne-fisjonsreaksjoner er nå meget godt kjent. Vanligvis absorberer et fisjonerbart atom, såsom U233 , U235 , Pueller Pu, et neutron. i sin kjerne og underkastes en nukleær desintegrasjon. Dette frem-bringer gjennomsnittlig to fisjonsprodukter med mindre atomvekt med stor kinetisk energi og flere neutroner også med stor" energi. Fisjo-nen av U 2 3 5 danner f.eks. et lett fisjonsprodukt og et tungt fi•.sjons-produkt med atommassetall liggende, mellom 80 og 110 hhv. mellom. 125. og 155, og gjennomsnittlig 2,5 neutroner. Energien som frigjøres nærmer seg 200 MeV (millionelektronvolt) pr. fisjon.Den kinetiske energi av fisjonsproduktene spres raskt som varme i kj ernebrenslet. Hvis det etter denne varmedannélse finnes minst et nettoneutron igjen som induserer en etterfølgende fisjon, blir f is jonsreaks jonen selvoppret.tholdende og vårmedannel-sen blir kontinuerlig.. Varmen fjernes ved. at et kjølemedium føres i varmeutvekslingsforhold med brenslet.- Reaksjonen kan fortsettes så lenge som.tilstrekkelig -mengde fisjonerbart materiale finnes i brenslet for å' overvinne virkningene fra fisjonsproduktene'og andre, neutronabsorbatorer, såsom kontrpllstav.er for regulering .av .f is jon som også kan være til stede.For å opprettholde slike fisjonsreaksjoner ved en hastig-het eller intensitet som er tilstrekkelig til å danne utnyttbare mengder termisk energi, konstrueres.,. bygges.og drives for tiden kjernereaktorer hvori det fisjonerbare materiale (kjernebrensel) befinner seg i brensellegemer som kan være i forskjellig form",' så-" som i form av plater, rør eller staver. For hensiktsmessighets skyld skal disse brensellegemer nedenfor omtales.som brenselstaver. Disse brenselstaver er vanligvis'- på sine ytre flater-forsynt med. en korrosjonsbestandig ikke-reaktiv kledning.som ikke'inneholder fisjonerbart eller fertilt materiale. Brenselstavene er gruppert sammen i faste innbyrdes avstander som et brenselelement (fuel bundle) som befinner seg i en kanal eller" et -"område- som .g j ennom-strømmes av et kjølemedium, og et tilstrekkelig antall slike brenselelement er er brukt sammen for dannelse av atomreaktorens kjerne som er istand til å holde i gang den selvopprettholdende fisjons-reaksjon som er omtalt ovenfor. Kjernen er vanligvis innelukket i en reaktortank.Vanligvis er kjernereaktorkraftanlegg utført slik at de kan slåes av periodisk for omladning av reaktorkj ernen.- ■ Denne omladning utføres ved at endel eller alt det bestrålte brenset er-' stattes med ubrukt omladnirigsbrensel. Vanligvis settes skjemaet for omladning og' for- nedkjøring, av reaktoren slik at de faller i slike perioder.hvor energibehovet på hele-kraftnettet er minst. Om-ladningen etter planen- kan vanligvis kreve at 2.0 ■- 25% av det bestrålte brensel fjernes fra -reaktorkjernen og erstattes med nytt brensel.. Derfo.r-vil det ved- 25% omladning pr- år. være fire nedkjø-ringer eller .utkoblinger -av. reaktoren.-for omladning som vil resultere i at det opprinnelige . brensel er. fullstendig skiftet'ut ved slutten av fireårsperioden, med -normal drift.......Den' nukleære utførelse av omladningsbrenslet fastsettes. i flere måneder (12 måneder er ikke;uvanlig) for anbringelse av omladningsbrenslet i reaktoren. -Hoveddelen av- denne første tid kreves til nukleær konstruksjon, fremstilling, testing og levering.av omladningsbrenslet. Det er meget, viktig å merke seg at den nukleære konstruksjon av omladningsbrenslet er basert på de forhold i reaktoren som forutsies å være til stede på det tidspunkt når den planlagte omladning utføres. Grunnforholdene som må tas i betrakt-ning ved konstruksjonen av omladningsbrenslet er:. 1) Reaksjonsevnen av reaktorkjernen og det øvrige brensel,. 2) den konstruksjonsmessige levetid (the design lifetime) og reaksjonsevnen av omladningsbrenslet, 3) kontrollstavenes styrke (neutronabsorpsjonseffektiviteten av kontrollstaven), og 4) den ønskede nedkjøringsmargin (kontrollstavsystemets styrke like overfor den som kreves for nedkjøring av reaktoren).Da omladningsbrenslet konstrueres flere måneder i forveien, er det betydelig .sannsynlighet foråt den nukleære konstruksjon ikke vil svare nøyaktig til behovene ved reaktoren på det tidspunkt når reaktoren nedkjøres hvis det opptrer uventede avvikelser fra opprinnelig forutsatte forhold. Slike avvikelser kan f.eks. skyldes operasjoner ved energinivåer over eller under det som ble antatt for vedkommende periode. Ut fra økonomiske opera-sjonshensyn ville det være meget ønskelig å forandre omladningsbrenslets egenskaper for tilpasning til disse avvikelser slik at omladningsbrenslet møter de nevnte behov ved reaktoren så nøyaktig som mulig. Når omladningsbrenslet -engang er fremstilt etter en konstruksjon som er korrekt for de antatte reaktorforhold, har man hittil bare hatt til rådighet meget begrensede og omstendelige forholdsregler til forandring av omladningsbrenslets nukleære egenskaper for tilpasning til avvikelsene fra de antatte forhold for derved å tilfredsstille de behov ved reaktoren som virkelig er til stede på tidspunktet for nedkjøring av reaktoren for omladning.I slike situasjoner kan tiden og utgiftene som kreves til forandring av brenselelementene for omladning være av en slik grad at det vil være nødvendig å benytte det umodifiserte omladningsbrensel under lite effektive forhold. Dette kan også kreve ikke planlagt utveksling av kontrollstaver for økning eller reduksjon av deres reaksjonsevne eller kan betinge omladning av brenselelemen tene i kjernen eller begge deler. Disse situasjoner kan ofte resultere i utilbørlig store utgifter, forlenget nedkiøringstid for reaktorkraftanlegget eller andre ulemper som skader den økonomiske og effektive drift av,et atomreaktorkraftanlégg.Hensikten med denne oppfinnelse er å overvinne disse ulemper ved å.tilveiebringe et brenselelement hvis nukleære egenskaper kan forandres lett og billig og innenfor forholdsvis vide grenser på reaktorstedet for tilpasning i samsvar med avvikelsene fra de reaktoregenskaper som noen måneder tidligere ble' antatt å eksistere' og på basis av hvilke omladningsbrenslet ble konstruert.Denne hensikt er oppnådd ved at brenselelementet er ut-ført i samsvar med de i patentkravene angitte trekk.I korthet omfatter denne oppfinnelse et hovedbrensel-element med flere brenselstaver og som inneholder, en eller flere lett fjernbare spesielle absorbsjonsstaver for neutron (nedenfor omtalt som fjernbare staver) anbragt på et eller'flere steder i brenselelementet vesentlig langs en linje for stavstillinger som skjærer brenselélementets langsgående akse og hvis forlengelse skjærer den langsgående av en tilstotende kontrollstay. I et kvadratisk brenselelement .er denne linje representert ved en diagonallinje.som skjærer brenselelementets hjbrne nærmest den langsgående akse av en tilstotende.kontrollstav og det motsatte hjbrne a.v brenselelementet. Por enkelt-hets skyld skal denne linje for stavstillinger omtales som en diagonal i sammenheng med kvadratiske monstre. Dessuten kan fjernbare staver være anordnet symmetriske på hver side av linjen eller diagonalen. Avhengig av den effekt som Snskes oppnådd, fylles hver av de fjernbare staver (i sin helhet eller delvis) med et spesielt materiale som kan omfatte hvilket som helst av fblgende: 1) Brensel med en anrikning som ligner eller er forskjellig fra anrikningen av resten av stavene, 2) brenselmateriale blandet med en spesiell neutronabsorbator, 3) inert eller diluent materiale (såsom aluminiumoksyd, zirkoniumpksyd osv.) blandet med en spesiell neutronabsorbator, 4) et spesielt neutronabsorbsjonsmateriale uten tilsetninger.Man har funnet at det ved hensiktsmessig plassering av de fjernbare staver i de ovenfor nevnte områder er mulig å innstille styrken av de tilstotende kontrollstaver eller reaktiviteten a.v brenselelementet eller begge deler. Styrken av. den tilstotende kontrollstav kan f.eks. bkes, sammenlignet med stavens styrke, hvis det ikke-modifiserte omladningselement hadde vært brukt, ved plassering av en fjernbar stav fylt med spesiell neutronabsorbator på diagonalen i hjbrnet motsatt kontrollstaven. Dette virker som "vipping" av neutronfluksmbnsteret om brenselelementets senter, dvs. senkning av samme ved den fjernbare stav og lbftning av samme ved kontrollsta.ven. Også kontrollstavens styrke kan nedsettes ved anbringelse av denne absorbatorinneholdende fjernbare stav på diagonalen i hjbrnet ved kontrollstaven. Man har også funnet det mulig å bke den totale reaktivitet av brenselelementet og ikke vesentlig påvirke den tilstotende kontrollstavs styrke ved hensiktsmessig plassering av fjernbare staver som inneholder anriket brenselmateriale. Videre er det mulig å minske den totale reaktivitet av brenselelementet uten å påvirke vesentlig den tilstotende kontrollstavs styrke ved hensiktsmessig plassering av fjernbare staver som inneholder enten en neutronabsorbator eller et dårligere anriket brensel enn det som er skiftet ut. En hensiktsmessig anbragt fjernbar stav som inneholder absorbator kan også tilsettes for å eliminere fullstendig enhver differanse med virkning på den tilstotende kontrollstavs styrke. Videre kan egenskapene med hensyn til brenselelementets levetid av reaktiviteten varieres ved forandring av atomte11heten (dvs. antall atomer pr. volumenhet) i den fjernbare stav som inneholder absorbator. Videre kan evnen til å absorbere neutroner av den fjernbare stav som inneholder absorbator varieres ved forandring av absorbatorens effektive diameter innenfor den fjernbare stav, mens den sistnevnte stavs ytre diameter holdes konstant.Man skal merke seg at det i visse situasjoner kan være bnskelig å erstatte de fjernbare staver i noen eller alle bestrålte brenselelementer på et tidspunkt når disse elementer etter planen ennå ikke er forutsatt utskiftet med omladningsbrensel. Dette kunne skje f.eks. hvis den planlagte riedkjbring av kraftanlegget' ble forsinket eller utsatt og reaktorens driftstid derfor ble forlenget. Under slike forhold kan det hende at omladningsbrenselelementene (fremstilt flere måneder i forveien) ikke er tilstrekkelig reaktive til å drive reaktorkjernen ved normale operasjonsenerginivåer den forlangte tids-periode» Hvis i tillegg til fylling med omladningsbrenselelementene også reaktiviteten av noen av de bestrålte breriselelementer kunne bkes, ville deres brukstid og dermed også kjernens kunne bli forlenget. I mange tilfelle kan tilstrekkelig reaktivitet oppnås ved utskiftning a.v noen eller alle de fjernbare staver i noen eller alle de bestrålte brenselelementer med fjernbare staver som inneholder anriket brenselmateriale for oppnåelse av den nbdvendige forlengelse av brukstiden. Denne oppfinnelse er særlig velegnet til dette formål fordi mange forskjellige typer anrikede fjernbare staver' står til rådighet og disse kan innsettes i brenselelementene mens de sistnevnte forblir i reaktorkjernen. Muligheten for rask utskiftning av fjernbare staver mens brenselelementene er på pla.ss i reaktorkj ernen er særlig viktig. Hvis denne raske utskiftning ikke var mulig, ville det igjen resultere i en betydelig bkning av driftsomkostninge-ne som ville skyldes uttagningen av og driftsavbruddet for brenselelementet som fremdeles var istand til å fremstille energi.I praksis kan det opprettes et sentralt lager med fjernbare staver som omfatter staver med bestemte konsentrasjoner av nukleær absorbator, bestemte absorbatorradier og bestemte anrikninger på fissilt materiale. På denne måte er det mulig å ha til umiddelbar rådighet for et reaktorkraftanlegg, som er nedkjbrt eller holder på å nedkjbres, den kombinasjon av fjernbare staver som er nbdvendig for ihnsetning i det bestrålte element og/eller i omladningselemen-tene.Det skal nevnes at de ovenfor omtalte brenselstavelementer utviklet i samsvar med oppfinnelsen kan brukes med forskjellige brenselelementer med kvadratisk monster, f.eks. kvadratiske monstre med brenselstaver anordnet i monstre 5x5, 6x6, 7x7, 8x8 osv. Dess uten kan tanken ifblgé oppfinnelsen méd de fjernbare brenselstavelementer brukes sammen med brenselelemetér som har andre mbnstré enn kvadratiske, f»eks.-sekskantedé, rektangulære osv.Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av eksempler. og under henvisning til tegningene, hvor:. Fig. 1 viser skjematisk et strbmningsdiagram for et typisk atomreaktorkraftajilegg hvor reaktortanken tildels er vist i snitt og i hvilken reaktortank brenselelementene ifblge oppfinnelsen kan anvendes, fig. 2 viser et horisontalsnitt av reaktortanken og kjernen langs linjen 2 - 2 på fig. 1, og fig. 3 viser i stbrre målestokk toppen av et brenselelement som antydet med linjen 3 - 3 på fig. 2 og illustrerer en. utfbrelse av brenselelementet med fjernbare staver i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 4 er et perspektivriss tildels i snitt av en annen utfbrelse av brenselelementet ifblge oppfinnelsen. Fig. 5 er et toppriss av den ovre festeplate for brenselelementet ifblge fig. 4, fig. 6 er et perspektivriss i stbrre målestokk av den ovre festeplates åpninger for den fjernbare stav hvor platen er den samme som på fig. 5, og fig. 7 viser et snitt langs linjen 7-7 på fig. 6. Fig. 8 er et sideriss av en utfbrelse av en fjernbar stav som kan brukes med brenselelementet ifblge fig. 4 og 5, og fig. 9 er et enderiss av. den fjernbare stav ifblge fig. 8. Fig. 10 er et diagram som illustrerer neutronfluksvariasjonen langs brenselelementets diagonal, fig. 11 et diagram som viser det ukontrollerte elements reaktivitet med (kurve I) og uten (kurve III) den bevegelige kontrollstav innsatt og det ukontrollerte elements reaktivitet som en funksjon av absorbatorstavens plassering i brenselelementet. Fig. 12 viser en kurvebunt som illustrerer reaktiviteten og avbrannbestrålingen (burnup exposure) av et ukontrollert brenselelement som funksjon av bestemte variasjoner av absorbatormaterialets radius og konsentrasjon. Fig. 13 viser et sett kurver som illustrerer kontrollstavens styrke som funksjon av fjernbare staver som inneholder absorbator og som er anbragt langs det diagonale brenselelement ifblge oppfinnelsen. Fig. 14 - 17 illustrerer plasseringene av fjernbare staver som svarer til eksemplene 1 - 4 i den etterfølgende beskrivelse. Fig. 1 viser skjematisk et typisk strbmningsdiagram for et atomreaktorkråftanlegg hvori brenselelementet ifblge oppfinnelsen kan benyttes. Det er å forstå at læren ifblge oppfinnelsen kan brukes med mange forskjellige typer av kjernereaktorkraftanlegg, såsom med reaktorer med ikke-kokende vann, tungtvannsréaktorer og grafitt-. modererte reaktorer t organisk modererte reaktorer eller reaktorer som benytter natrium eller andre fluider som moderatorkjblemedium. Oppfinnelsen er imidlertid beskrevet i forbindelse med en kokevannreaktor fordi den har vist seg å være særlig nyttig ved anlegg av denne type.Reaktoranlegget ifblge fig. 1 har en reaktortrykktank 10 med avtagbar reaktorkappe 12 som er festet ved hjelp a.v flenser 14 og 16. I trykktanken 10 er det anordnet en nukleær kjedereaksjonskjerne 18 som omfatter flere vertikalt anordnede atombrenselelementer 20. Hvert brenselelement består av flere i lengderetningen forlbpende brenselsta.ver som er anordnet i innbyrdes avstand ved hjelp av topp-og bunnfester med åpninger som.tillater strbmning.av kjblemediet. Hvert element er utstyrt med en strbmningskanal med åpne ender som omgir brenselstavene.Flere hylser 22 for kontrollstavdrift strekker seg gjennom og er tettet i forhold til og forbundet med reaktortankens bunnkappe 23 ved hjelp av sveising e.l. Flere i. lengderetningen forlbpende fbringsrbr 24 for kontrollstaver er ved sine nedre ender festet til og understbttet vertikalt og sideveis ved de ovre ender av drivhyl-sene 22. De ovre ender av fbringsrbrene 24 for kontrollstaver er understbttet sideveis ved hjelp av en bunngitterplate 26. Den ovre ende av hvert ror for kontrollstaver er forsynt med fire sokler (ikke vist) og en korsformet åpning (ikke vist). Fire brenselelementer 20 bæres av hvert fbringsrbr 24 for kontrollstaver, idet bunnfestet for hvert element er anbragt i en av de fire sokler. Hvert fbringsrbr for kontrollstaver er i nærheten av sin ovre ende forsynt med åpninger 28 som er i forbindelse med et forrådskammer 30 og med soklene samt med. bunnfestene for de tilordnede brenselelementer.Kontrollstavene 32 (vist med prikkede linjer) styrer det totale energinivå samt den lokale energifordeling i reaktoren. En korsformet kontrollstav er anordnet i hvert fbringsrbr for. kontrollstaver og innrettet til å beveges vertikalt mellom fire tilordnede brenselelementer 20 som hviler på fbringsrbret. Kontrollstavene beveges inn i og ut av reaktor-kjernen ved hjelp av drivaksler 33 for kontrollstaver (vist med prikkede linjer) som strekker seg inn i de resp. drivhylser 22. Drivakslene for kontrollstaver er betjent se-lektivt fra individuelle drivmekanismer (ikke vist) som styrer stillingene av kontrollstavene i reaktorkjernen. Detaljert beskrivelse av drivmekanismer som kan benyttes til å drive de ovenfor beskrevne kontrollstaver finnes i U.S. patent 3 020 887 utstedt 13/2-1962.En skjerm 34 er a.nrakoaksalt i tanken for å tilveiebringe et ringformet nedlopsrom 36 mellm skjermen og tankveggen. Resir-kulasjonsvann fjernes kontinuerlig fra ringrommets 36 bunn ved hjelp av en pumpe 38 og fores inn i forrådskammeret 30.Under drift av en vanlig kokevannreaktor sendes en blanding av vann og damp som dannes i kjernen 18 til et kammer 27 hvorfra blandingen strbmmer oppover inn i.dampseparatorer 40. Her skilles dampen fra det meste av vannet. Den utseparerte damp strbmmer oppover til en damptbrker 42 som er anbragt på en ringformet stbtte 44 og som fjerner det resterende vann. Den torre damp fra tbrkeren fores til en turbin 46 som driver en elektrisk generator 48. Vannet fra separatorene 40 og tbrkeren 42 renner nedover og radialt utover over toppen av kammeret 27 og mellom separatorene mot det ringformede nedlopsrom 36. Vannivået er vist med streklinje 50.Eksosdampen fra turbinen 46 kondenseres og oppsamles i en kondensatortank 52. Dampkondensatet fjernes fra tanken ved hjelp av en pumpe 54 og pumpes som fbdevann til en ringformet sprbyteinnret-ning 56 som blander fbdevannet med vannet som renner fra separatorene 40 og damptbrkerne 42. Resirkulasjonspumpen 38 transporterer resirkulasjonsvannet fra nedlbpsrommets 36 nedre ende og forer det tilbake til forrådskammeret 30 ved et bket trykk. På grunn av denne trykkbkning foregår strømningen av resirkulasjonsvannet oppover fra forrådskammeret 30 suksessivt gjennom brenselelementene 20, kammeret 27, dampseparatorene 40, et ovre kammer 58, nedlbpsrommet 36 og tilbake til resirkulasjonspumpens 38 innlbp. Man vil forstå at re-sirkulas jonspumping også kan utfores ved hjelp av injektorpumper anbragt i nedlbpsrommet 36.Når anlegget er i drift, deles vannet som strbmmer fra forrådskammeret 26 i to parallelle strbmmer. Den fbrste strbm, som består av omtrent 90$ av den totale strbm fra forrådskammeret 30, passerer suksessivt åpningene 28 ved toppen av fbringsrbrene 24 for kontrollstavene, de nedre fester for brenselelementene, går inn i og gjennom brenselelementenes strbmningskanaler, gjennom de ovre fester for brenselelementene og inn i kammeret 27. I strbmningskanalene tjener vannstrbmmen som en moderatorkjoler for brenselstavene og for-dampes delvis under prosessen for å danne en blanding av damp og vann.Den annen strbm, som vanligvis kalles forbifbringslekkasje-strbmmen dg som består åv de resterende 10# av vannstrbmmen fra forrådskammerét 30, passerer gjennom ringformede åpninger 59 utformet mellbm de ytre flater ved de ovre ender av fbringsrbrene 24 for kontrollstaver og de tilhbrende åpninger i bunn- gitterplaten 26. Dette vann strbmmer oppover gjennom mellomrommene dannet mellom yttersiden av strbmningskanalene for atombrenselelemen-tene og kontrollstavene 32 og tommes inn i kammeret 27 gjennom mellomrommene mellom brenseleiementkanalenes ovre ender. Dette vann tjener til kjbling av kontrollstavene og brenselelementkanalene for å hindre dannelse av damp i dette område. Dette vann bidrar også. til neutronmoderatorvirkningen fra vannet som strbmmer i stromnings-kanalene og har en vesentlig virkning på reaktordriften, hvilket vil fremgå av det etterfølgende. Beskaffenheten av vanndampblandingen som fåes ved å slå sammen den fbrste og den annen strbm i kammeret 27 er normalt ca. 10%.Fig. 2 viser et tverrsnitt av reaktortrykktanken 10 fort gjennom kjernen i nivået 2-2 ifblge fig. 1.. Reaktortanken 10 omgir kjernen 18 og skjermen 34. Brenselelementene 20 er samlet i grupper på fire med forholdsvis smale mellomrom (N) mellom dem for å lette innsetningen og uttagningen av brenselelementer og skaffe plass for instrumentering. Betydelig bredere mellomrom W er dannet mellom brenselelementene i hver gruppe for innfbring av korsformede kontrollstaver 32 som er anordnet bevegelige frem og tilbake mellom elementene. Således har to sider av hvert brenselelement tilstotende bladoverflater fra kontrollstaver og to sider av hvert brenselelement er uten slike tilordnede overflater. Mellomrommene N og mellomrommene W mellom brenslet danner det mellomrom gjennom hvilket for-bifbringslekkasjestrbmmen passerer kjernen (den annen vannstrbm) og er således fylt med vann. Fig. 3 viser i stbrre målestokk toppen av et parti fra fig. 2 som antydet med linjen 3-3. På denne figur kan kontrollstavens 32 korsform sees klart og den viser den omtrentlige plassering av de fjernbare staer ved en utfbrelse ifblge oppfinnelsen. Utfbrelsen med brenselelementene som er vist på fig. 3, omfatter.et 6x6 monster med brenselstaver anordnet i et kvadrat og med åtte steder for fjernbare brenselstaver. Man skal særlig legge merke til at -seks av stedene for fjernbare staver A, B, G, D, E og F ligger langs en diagonal 68 som skjærer kontrollstavens 32 og brenselelementets 20 lengde-akser og således strekker seg fra det tilstotende hjbrne av brenselelementet til det motsatte hjbrne av brenselelementet, og at de bv-rige steder G og H for de andre fjernbare staver er symmetrisk anordnet på motsatte sider av diagonalen 68 og, i dette tilfelle, langs diagonalen 72. Grunnen til denne anordning og andre alternative anordninger og utfbrelser skal omtales detaljert nedenfor.På fig4 er vist en annen utfbrelse av brenselelementet ifblge oppfinnelsen. Forskjellig fra utfbrelsen på fig. 3 har denne utfbrelse bare seks åpninger for fjernbare' staver. Brenselelementet 20består stort sett av en rbrformet kanal 74 med åpne ender, brenselstaver 76, en nedre festeplate 78, en ovre festeplate 80 og av-stands innretninger 82 for brensellegemer. Brenselstaver 76 (omfattende de fjernbare staver 76' som er innsatt gjennom åpninger B, C,. D", E, G og H for fjernbare staver) strekker seg gjennom og er i innbyrdes avstand understbttet ved et stbrre antall avstandsinnretninger 82 for brensellegemene som hviler mot innerflaten av den rbrformede kanal 74. Disse avstandsInnretninger for brenselstaver er skilt innbyrdes ved forutbestemte strekninger langs elementet, f.eks. 46 cm, og er forbundet med en eller flere av brenselstavene for å hindre be-vegelse i lengderetningen. Denne forbindelse kan oppnås ved hjelp av forskjellige innretninger, såsom ved anbringelse av låseinnretnin-ger på brenselstaver i forutbestemte avstander fra hverandre.Hver brenselstav 76 består av et langstrakt ror som inneholder et fisjonerbart brenselmateriale, såsom anriket urandioksyd (U0). I tilfelle av de fjernbare staver kan rorene være fylt med et spesielt materiale som kan inneholde et hvilket som helst av de fblgende materialer: 1) Brenselmateriale med samme eller forskjellig anrikning som i de andre brenselstaver i elementet, 2) anriket brenselmateriale blandet med en spesiell neutronabsorbator, 3) inert eller diluent materiale (såsom aluminiumoksyd, zirkoniumoksyd osv.) blandet med en spesiell neutronabsorbator, 4) et spesielt neutron-absorberingsmateriale uten tilsetninger, avhengig av den virkning som bnskes oppnådd. Brenselmaterialet er typisk i form av pellets med stor tetthet anbragt ende mot ende i roret men det kan også ha form av en kompakt masse av pulver eller partikler med stor tetthet. Roret er forseglet ved hver ende for å hindre kjblemediet fra å komme i berbring med brenslet og for å hindre fisjonsprodukter fra å komme ut av brenselstaven.Brenselstavenes nedre ender er understbttet ved nedre festeplate 78 og er i flukt med beholdere 84 som delvis er utformet i festeplaten. Åpninger 86 er anordnet ved disse beholdere og er i direkte forbindelse med en nedre åpning 88. Den nedre ende av den rbrformede kanal 74 er nedentil langs omkretsen tilpasset den ovre ende av festeplaten. Den nedre énde av festeplaten består av et tilspisset overgangsfestestykke som slutter med et åpent nesestykke 89 med sir-kelformet tverrsnitt og som i montert tilstand i reaktoren hviler på og i en av sokiene som er anbragt ved toppen av kontrollstavfbrings-rbret 24 ifblge fig. 1. Når brenselelementet er anbragt i reaktoren, er den nedre åpning 88 i forbindelse med forrådskammeret 30 ifblge fig. 1.Flere brenselstaver, såsom de som er betegnet med 90 er anbragt i hjørnene og har gjengecte forlengelser som strekker seg gjennom den ovre festeplate 80 og er festet til platen ved hjelp av~ mut-tere 92. Brenselstavgjennomfbringer 94 ér for understøttelse av stavene utformet i den ovre festeplate for innfbring a.v brenselstavenes ovre ender. Trykkfjærer 98 er anordnet for frembringelse av en be-lastning som er bestemt ved det dreiemoment som bibringes mutterne 92 mellom den ovre festeplate 80 og den ovre krave av brenselstavene. Åpninger 96 er utformet i den ovre festeplate 80 mellom gjennomfø-ringene 94, som omgir brenselstavendene, og tjener til å forbinde brenselelementets indre med reaktorens avlbpskammer. Den ovre festeplate 80 er også utstyrt med to håndteringsbbyler 100 som tjener til lbfting og senking av brenselelementet 20 i reaktorkjernen. Bbylene kan være utfort separate eller i ett med festeplaten og er anordnet parallelt med og l.ngs de motsatte kanter av festeplaten. Når det benyttes to i avstand fra hverandre parallelt anordnede bby-ler, får man minst vanskeligheter med adkomsten til de fjernbare brenselstaver i de bnskede stillinger i brenslet. Bbylene kan også være forsynt med forbindelsesstykker 102 for bkning av styrken og stivheten.Fig. 5 viser i stbrre målestokk toppen av den ovre bindeplate 80 på fig. 4. ' Bindeplaten omfatter seks åpninger B, C, D, E, H og G for fjernbare staver, hvis. detaljutfbrelse fremgår av perspek-tivskissen på fig. 6 og snittet på fig. 7 som er tatt i planet 7-7 på fig. 6. Hver av åpningene for fjernbare staver har en avlang sylindrisk del' 103 ned en slisse 104 som strekker seg langs sylinderdelens 103 hele lengde (likesom gjennom hele tykkelsen av bindeplaten) og en uttagning 106 som er anordnet 180° fra slissen 104 og strekker seg et lite stykke oppover fra sylinderdelens 103 bunn. Slissen og uttagningen i hver åpning samvirker med den fjernbare stav som er vist på fig. 8.Ifblge fig. 8 har den fjernbare stav 76' et avlangt sylindrisk parti 110 som inneholder det atommateriale som er omtalt ovenfor. Bunnenden av brenselområdet er lukket med en bunneseplugg 112. Plug-gen har et prosjektilformet neseområde 114 for innsetning i beholderen 84 i den nedre bindeplate, et sylindrisk parti 116 som er i tett radial pasning med beholderen 84, og et konisk område 118 som ligger an mot den ovre flate av bindeplaten innved beholderen. Den ovre en-de av brenselstavens 76' brenselparti 110 er lukket med en ovre ende-. plugg 120 som er tilspisset oppover og har en langsgående sylindrisk stamme 122 med en krave 129 anbragt ved stammens ovre ende. En sylindrisk låsehylse 124 omgir stammen 122 og er glidbart og dreibart anordnet på samme. Låsehylsens 124 nedre ende er forsynt med en tapp 126 som strekker seg radialt utover fra hylsens nedre ende. Hylsens ovre ende er forsynt med er mutter 128 og har en periferisk rille 130. En trykkf jaer 132 er anordnet på stammen 122 mellom låsehylsens 124 nedre ende og den tilspissede del av endepluggen 120 og tvinger låsehylsen 124 oppover mot kraven 129. Låsemekanismen 135 for den fjernbare stav, ifblge fig. 8, omfatter en mutter 128, en periferisk rille 130, en låsehylse 134, en tapp 126 og en trykkfjær 132 hvis virkning skal forklares nedenfor. En slisse 136 er utformet ved enden av stammen 122 som en innretning for dreining av brenselstaven.Plasseringen av en fjernbar brenselstav 76' i brenselelementet ifblge oppfinnelsen skjer ved at man i rekkefolge 1) innsetter den fjernbare stav i en a.v åpningene B, C, D, E, G eller H som er vist på fig. 4-7, 2) dreier låsemekanismen 135 slik at tappen 126 kommer sammen med slissen 104, 3) tvinger låse