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Dokumentenidentifikation DE69717169T2 02.10.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 1016090
Titel KERNBRENNSTABBÜNDEL MIT EINEM BAUTEIL ZUM FESTHALTEN VON LÄNGLICHEN ELEMENTEN
Anmelder Westinghouse Atom AB, Västerås, SE
Erfinder MICKO, Anders, Windsor, US;
RUDLING, Peter, S-724 60 Västeras, SE;
WOLFRAM, Dietmar, S-632 33 Eskilstuna, SE
Vertreter Hansmann & Vogeser, 60313 Frankfurt
DE-Aktenzeichen 69717169
Vertragsstaaten BE, CH, DE, ES, FI, FR, GB, LI, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.06.1997
EP-Aktenzeichen 979296522
WO-Anmeldetag 18.06.1997
PCT-Aktenzeichen PCT/SE97/01084
WO-Veröffentlichungsnummer 0097050091
WO-Veröffentlichungsdatum 31.12.1997
EP-Offenlegungsdatum 05.07.2000
EP date of grant 13.11.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.10.2003
IPC-Hauptklasse G21C 3/32

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Aufbau von Bauteilen aus keramischem Material zum Halten langgestreckter Elemente in einem Brennelement für einen Leichtwasserkernreaktor.

Stand der Technik

Zu einem Brennelement in einem Siedewasserkernreaktor gehört ein langer rohrförmiger Behälter. Oft ist der Behälter mit einem rechteckigen oder quadratischen Querschnitt ausgeführt und ist an beiden Enden offen, um einen kontinuierlichen Kühlmittelstrom durch das Brennelement zu ermöglichen. Das Brennelement enthält eine große Anzahl von gleichlangen rohrförmigen Brennstäben, die parallel zueinander in einem bestimmten definierten, normalerweise symmetrischen Muster angeordnet sind. Die Brennstäbe werden oben von einer oberen Verbundplatte und unten von einer Verbundplatte gehalten. Um zu erreichen, daß Kühlmittel in der gewünschten Weise an den Brennstäben entlang fließt, ist es wichtig, diese auf Abstand voneinander zu halten und zu verhindern, daß sie sich verbiegen oder schwingen, wenn der Reaktor in Betrieb ist. Wenn das Fließen von Kühlmittel um einen Brennstab herum verhindert wird, kann es zu einem sogenannten Austrocknen an der Oberfläche des Brennstabes kommen, was zu einer Schädigung des Brennstabs führen kann. Um den Strom des Kühlmittels entlang der Brennstäbe sicherzustellen, wird daher eine Mehrzahl von Abstandshaltern verwendet, die in Längsrichtung des Brennelements verteilt sind. Jeder zusätzliche Abstandshalter trägt jedoch zu dem Druckabfall am Brennelement bei. Um die Gefahr eines Austrocknens zu minimieren, ist das Brennelement für einen Kühlmittelstrom ausgelegt, welcher mit einem festen Grenzwert, dem Austrocknungs-Marginal, über dem Kühlmittelstrom liegt, bei welchem es zu einem Austrocknen unter den relevanten Bedingungen kommt.

Ein Brennelement für einen Kernreaktor des Druckwassertyps hat im Prinzip den gleichen Aufbau wie ein Brennelement für einen Kernreaktor des Siedewassertyps, abgesehen von der Tatsache, daß die Brennstäbe nicht in einem rohrförmigen Behälter eingeschlossen sind und daß ihre Anzahl größer ist.

Normalerweise enthält ein Brennelement Bauteile, wie zum Beispiel Abstandshalter, zum Halten der langgestreckten Elemente, eine obere Verbundplatte und eine untere Verbundplatte. Diese Bauteile bestehen normalerweise aus metallischem Material, vorzugsweise aus Zirkoniumlegierungen oder sogenannten auf Nickel basierenden Superlegierungen. Die elastische Klemmkraft, welche die Haltebauteile auf die Brennstäbe ausüben, läßt während des Betriebes des Reaktors nach als Folge einer mechanischen Verschlechterung, dem Kriechen, des metallischen Materials unter den beim Betrieb in dem Brennelement herrschenden Bedingungen. Außerdem kommt es unter den im Brennelement beim Betrieb des Reaktors herrschenden Bedingungen zu Korrosion, Erosion und Abriebschäden. Die Verschlechterung der Haltebauteile sowie auch das Auftreten von Abrieb, Erosion und Korrosionsschäden können vorhergesagt werden. Bei der Dimensionierung dieser Bauteile wird die Verschlechterung durch eine Überdimensionierung der Dicke des Materials der Bauteile berücksichtigt. Diese Überdimensionierung der Dicke des Materials der Bauteile führt zu einem Anstieg des Druckabfalls am Brennelement.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Halten langgestreckter Elemente, wie zum Beispiel Brennstäbe, in einem Brennelement für einen Leichtwasserkernreaktor zu entwickeln. Die Vorrichtung soll eine Vergrößerung des Betriebsgrenzwertes ermöglichen, das heißt eines Grenzwertes im Hinblick auf das Austrocknen als Folge eines zu geringen Kühlmittelstromes, indem die in der Vorrichtung enthaltenen Bauteile sowohl bessere mechanische Eigenschaften haben, vorzugsweise ein reduziertes Erschlaffen der Klemmkraft, die auf die langgestreckten Elemente ausgeübt wird, als auch eine verbesserte Festigkeit gegenüber Schäden, die durch Korrosion, Erosion und/oder Abrieb hervorgerufen werden.

Zusammenfassung der Erfindung, Vorteile

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung erhält man ein Brennelement, welches eine Vorrichtung zum Halten langgestreckter Elemente, wie zum Beispiel Brennstäbe, enthält, mit den im Anspruch 1 genannten charakteristischen Merkmalen.

Ein Brennelement gemäß der Erfindung enthält Bauteile, die vollständig oder teilweise aus keramischem Material, wie zum Beispiel Zirkoniumdioxid, bestehen. Vorzugsweise wird ein zweiphasiges Zirkoniumdioxid verwendet, basierend auf einem Material, bei dem die Hochtemperaturgestalt des Zirkoniumdioxids durch die Zugabe eines stabilisierenden Dotierstoffes stabiliert ist, wie zum Beispiel einem Oxids des Magnesiums, Kalziums, Yttriums oder einer Mischung von zwei oder mehr dieser Oxide, das heißt einem sogenannten partiell stabilisierten Zirkoniumdioxid.

Diese Bauteile werden vorzugsweise so hergestellt, daß der kermamische Teil eines Bauteils eine mechanisch selbständig tragende Struktur darstellt.

Die guten mechanischen Eigenschaften und die guten Beständigkeit gegen Erosion, Korrosion und Abrieb der keramischen Teile der Bauteile, die in einer Vorrichtung gemäß der Erfindung vorkommen, werden sichergestellt durch die Herstellung keramischer Körper mit geringer Porosität und mit wenigen und kontrollierten Fehlern durch Pressen und Sintern, ausgehend von einem keramischen Pulver. Besonders vorteilhaft ist der innere Spannungszustand, der in einem keramischen Körper aus einem partiell stabilisierten Zirkoniumdioxid vorhanden ist.

Ein Vorteil der erhöhten Beständigkeit der in der Vorrichtung enthaltenen Komponenten gegen Korrosion, Erosion und Abrieb besteht darin, daß die Kontaminierung des Reaktorwassers durch radioaktive Korrosionsprodukte verhindert wird. Dadurch wird verhindert, daß sich radioaktive Korrosionsprodukte im Kreislaufsystem des Reaktorwassers absetzen und von dort radioaktive Strahlung aussenden, gegen welche sich das Personal bei Wartungsarbeiten an diesem Kreislaufsystem schützen müssen.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung von mindestens einem mechanischen Stützteil unter den in einem Brennelement enthaltenen Bauteilen zum Halten der langgestreckten Elemente, wie zum Beispiel Abstandshaltern, untere Verbundplatte und obere Verbundplatte, aus keramischem Material, kann die Dicke des Materials dieses Bauteils beträchtlich reduziert werden. Außerdem wird die Gefahr einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der Bauteil als Folge eines Kriechens und/oder als Folge eines durch Erosion, Korrosion und/oder Abrieb verursachten Schadens minimiert. Die reduzierte Dicke des Materials resultiert auch in einer Verminderung des Druckabfalls an dem Brennelement, was für die Anordnung weiterer Abstandshalter in dem Brennelement genutzt werden kann. Dies resultiert in einer Stabilisierung des Brennelements und des Kühlmittelstroms durch dasselbe wodurch man das Ziel der Erfindung erreicht, daß heißt eine Vergrößerung des Austrocknungs- Marginals. Durch die Vergrößerung des Austrocknungs-Marginals werden die Gesamtkosten eines Brennstoffzyklus reduziert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1a zeigt einen Schnitt A-A in Fig. 1b durch ein Brennelement vom Siedewasserreaktortyp. Fig. 1b zeigt einen Schnitt B-B in Fig. 1a durch dasselben Brennelement.

Fig. 2 zeigt ein Brennelement eines Druckwasserreaktortyps mit Abstandshaltern gemäß der Erfindung.

Fig. 3a-b zeigen ein Ausführungsbeispiel eines keramischen Abstandshalters zum Gebrauch in einem Brennelement gemäß der Erfindung. Fig. 3b zeigt einen Schnitt C-C in Fig. 3a. Fig. 3c-d zeigt alternative Ausführungsformen einer Hülse für solche Abstandshalter.

Fig. 4a-d zeigen alternative Ausführungsbeispiele eines keramischen Abstandshalters zum Gebrauch in einem Brennelement gemäß der Erfindung. Fig. 4b zeigt einen Schnitt D-D in Fig. 4a. Fig. 4d zeigt einen Schnitt E-E in Fig. 4c. Fig. 4e zeigt die Feder in einem Schnitt I-I in Fig. 4c.

Fig. 5a-b zeigen ein Ausführungsbeispiel einer keramischen unteren Verbundplatte zum Gebrauch in einem Brennelement gemäß der Erfindung. Fig. 5a zeigt einen Schnitt F-F in Fig. 5b.

Fig. 6a-b zeigen ein Ausführungsbeispiel einer keramischen oberen Verbundplatte zum Gebrauch in einem Brennelement gemäß der Erfindung. Fig. 6b zeigt einen Schnitt G-G in Fig. 6a.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispielen

Fig. 1a zeigt ein Brennelement 1 vom Siedewassertyp, zu welchem ein langer rohrförmiger Behälter mit rechteckigem Querschnitt gehört, der als Brennelementkasten 2 bezeichnet wird. Der Brennelementkasten 2 ist an beiden Enden offen, so daß er eine kontinuierliche Strömungspassage bildet, durch welche das Kühlmittel des Reaktors fließt. Das Brennelement 1 enthält eine große Anzahl gleichlanger rohrförmiger Brennstäbe 3, die parallel zueinander in einem Bündel angeordnet sind und in welchen Tabletten 4 aus Kernbrennstoff enthalten sind. Die Brennstäbe 3 sind mit Hilfe eines kreuzförmigen Stützgliedes 8 in vier getrennten rechtwinkligen Teilbündeln angeordnet, siehe auch Fig. 1b. Das jeweilige Teilbündel aus Brennstäben wird oben durch eine obere Verbundplatte 5 und unten durch eine untere Verbundplatte 6 zusammengehalten. Die Brennstäbe 3 im jeweiligen Bündel werden mit Hilfe von Abstandshaltern 7 auf Abstand voneinander gehalten und vor Verbiegungen oder Schwingungen beim Betrieb des Reaktors geschützt. Der Abstandshalter 7 gemäß der Erfindung kann natürlich auch bei einem Reaktor des Siedewassertyps verwendet werden, der kein kreuzförmiges Stützglied 8 hat, sondern statt dessen beispielsweise mit einem oder mehreren Wasserrohren versehen ist.

Fig. 2 zeigt ein Brennelement 1 vom Druckwassertyp, welches eine Anzahl langgestreckter rohrförmiger Brennstäbe 3 und Steuerstabführungsrohre 3a hat, die parallel zueinander angeordnet sind. In den Brennstäben 3 sind Tabletten 4 aus nuklearem Brennstoff angeordnet. Die Steuerstabführungsrohre 3a werden oben durch ein Kopfstück 5 und unten durch ein Fußstück 6 zusammen gehalten. Die Brennstäbe 3 werden durch Abstandshalter 7 auf Abstand voneinander gehalten.

Die Fig. 3a, 3b zeigen ein Ausführungsbeispiel eines keramischen Haltebauteils, genauer den Abstandshalter 7. Der Abstandshalter ist als Gitterstruktur mit hülsenförmigen Zellen 9 ausgebildet. Mindestens einige der Zellen 9 sind vorgesehen, um langgestreckte Elemente in einem Brennelement gemäß der Erfindung zu umgeben und zu positionieren. Zu den langgestreckten Elementen können beispielsweise ein Brennstab 3 oder ein Steuerstabführungsrohr 3a gehören.

Die Zellen 9, die ein langgestrecktes Element 3 zu umgeben vermögen, sind mit Dämpfungsflächen 10a und/oder 10b versehen, die gleichmäßig um die Peripherie der Zelle 9 verteilt sind und sich längs der gesamten Länge der Zelle 9 erstrecken. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt die Anzahl der Dämpfungsflächen 10a, 10b vier, und sie sind mit einer Winkelversetzung von 900 angeordnet. Eine solche Hülsenzelle 9 mit vier Dämpfungsflächen 10a zeigt Fig. 3c. Die Dämpfungsflächen 10a werden also durch langgestreckte Ausbauchungen gebildet, damit deren Flächen, die nach innen zum Zentrum der Hülse 9 zeigen, nahe der äußeren Fläche der langgestreckten Elemente 3 liegen.

Fig. 3d zeigt eine alternative Ausführungsform einer Hülsenzelle 9. Die Hülsenzelle ist mit drei Dämpfungsflächen 10b versehen, die gleichmäßig über die Peripherie der Zelle 9 verteilt sind. Die Dämpfungsflächen 10b sind als Leisten ausgebildet, die sich über die gesamte achsiale Länge der Hülse erstrecken. Die Leisten haben nach innen auf das Zentrum der Hülsen 9 gerichtete Flächen, die konkav ausgebildet sind, damit sie nahe der äußeren konvexen Fläche eines langgestreckten Elementes 3 liegen.

Die Dämpfungsflächen 10a, 10b sind so angeordnet, daß sie sehr nahe an dem langgestreckten, sich durch die Zelle 9 erstreckenden Element 3, 3a liegen, jedoch ohne mit dem langgestreckten Element in Kontakt zu gelangen. Wenn Kühlmittel durch das Brennelement 1 nach oben strömt, bildet sich ein dünner Flüssigkeitsfilm zwischen dem langgestreckten Elementen 3, 3a und den Dämpfungsflächen 10a, 10b. Auf diese Weise wird ein Abstandshalter 7 mit einer hydraulischen Dämpfung der Bewegungen des betreffenden langgestreckten Elementes 3, 3a in dem Brennelement 1 geschaffen.

Die obigen Ausführungsformen eines keramischen Abstandshalters 7 werden hergestellt, indem keramische Rohre mit Dämpfungsflächen 10a, 10b in Rohrhülsen 9 geeigneter Länge geschnitten werden. Die Rohrhülsen 9 werden dann zu einem Abstandsgitter miteinander verbunden durch Sintern mit einem Pulver der gleichen Zusammensetzung wie das Material der Rohrhülsen 9.

Ein alternativer Weg zur Herstellung keramischer Teile zum Halten eines Bündels aus langgestreckten Elementen in einem Kernbrennelement besteht darin, daß man von einem keramsichen Material im Pulverzustand ausgeht, dieses formt und durch Pressen bei erhöhtem Druck in Verbindung mit Sintern bei erhöhter Temperatur verdichtet. Vorzugsweise wird dabei das keramische Pulver durch Verwendung eines 3 geeigneten Verfahrens zu einem Rohling vorgeformt, der zu einem im wesentlichen dichten keramischen Körper verdichtet und gesintert wird. Der dichte keramische Körper hat wenige innere Fehler, wenn er isostatisch bei erhöhter Temperatur gepreßt wurde (sogenanntes isostatisches Heißpressen, HIP). Beispiele der oben genannten Teile werden in den Fig. 4 bis 6 gezeigt und werden unten detaillierter beschrieben.

Im folgenden wird eine detailliertere Beschreibung einer bevorzugten Methode zur Herstellung eines Keramikkörpers beschrieben, der mindestens Teil eines Haltebauteils in einem Brennelement 1 gemäß der Erfindung darstellt.

Ein keramisches Pulver, vorzugsweise ein Pulver aus einem partiell stabilisierten Zirkoniumdioxid (PSZ), wird mit einem organischen Bindemittel, wie zum Beispiel Wachs oder ein anderes Polymer, gemischt. Das keramische Pulvermaterial mit dem zugesetzten Bindemittel wird dann auf geeignete Weise durch Schlickerguß, Pressen, Strangpressen, Spritzgießen und so weiter zu einem porösen Körper vorgeformt, dem sogenannten Rohling. Die Mischung aus Bindemittel und keramischem Pulver kann auch durch Zerstäubungstrocknen zu einem Körper vorgeformt werden, der dann mittels Pressen, Extrusion oder durch Einlegen in eine geeignete Form geformt wird.

Der poröse Rohling wird danach in einer Anlage zum Austreiben des temporären organischen Bindemittels behandelt. Das Austreiben des Bindemittels erfolgt durch Erhitzen, Vakuumbehandlung oder durch eine kombinierte Wärme- und Vakuumbehandlung. Durch Erwärmung schrumpft der Rohling linear in einer Größenordnung von 15% derart, daß die Gestalt des Bauteils erhalten bleibt. Um den porösen Körper verdichten zu können, muß er entgast und in eine vollständig dichte Hülle eingeschlossen werden, die für das während des isostatischen Pressens verwendete Druckmittel undurchdringbar ist.

Gewöhnlich wird eine Glashülle auf den porösen Körper angebracht, und der poröse Körper wird dann zusammen mit einem Pulver aus Glas oder glasförmigem Material in eine Form gelegt. Vor dem isostatischen Pressen werden der poröse Körper und das Glaspulver erhitzt, wobei das pulverförmige Glas oder glasbildende Material eine dichte zusammenhängende Hülle um den porösen Körper bildet. Danach wird der spritzgegossene Gegenstand durch isostatisches Heizpressen in einem Hochdruckofen gesintert und verdichtet, wobei das Bauteil einer hohen Temperatur und einem hohen Druck ausgesetzt wird. Die Einkapselung wird dann durch ein geeignetes Verfahren, wie Auslaugen, Sandstrahlblasen und so weiter beseitigt. In bestimmten Fällen ist eine weitere Bearbeitung mit konventionellen Methoden, wie zum Beispiel Schleifen, erforderlich, um dem Produkt seine endgültige Gestalt zu geben. Dies gilt besonders für Nuten und Vertiefungen, die nicht rotationssymmetrisch sind, um vorgegebene Toleranzanforderungen zu erfüllen.

Bei einer alternativen Ausführungsform wird das Bauteil in kaltem Zustand gepreßt, wobei ein anderes Einschließungsmaterial verwendet wird, welches bei der Preßtemperatur flexibel ist, wie zum Beispiel ein Kunststoff oder ein Gummimaterial, welches undurchdringbar für das verwendete Druckmittel ist. Der kalt-isostatisch gepreßte Körper wird dann in einem konventionellen Wärmeofen gesintert.

Der Vorteil der Bildung eines keramischen Körpers durch isostatisches Pressen besteht darin, daß die Anzahl der Poren und anderer innerer Fehler des Materials wesentlich reduziert wird im Vergleich zu einem entsprechenden Körper, der durch ein gewöhnliches lineares Pressen hergestellt ist.

Ein weiterer Vorteil besteht in der geringeren nachfolgenden mechanischen Bearbeitung, da durch isostatisches Pressen Körper mit komplexerer Gestalt hergestellt werden können. Eine anschließende Bearbeitung ist gewöhnlich nur bei nicht-rotationssymmetrischen Gegenständen und zur Erfüllung bestimmter Toleranzanforderungen erforderlich. Es ist weniger kostspielig, den Gegenstand zu engen Toleranzen weiter zu bearbeiten, als zu versuchen, das Schrumpfen, Formfüllen und so weiter so genau in den Griff zu bekommen, daß der gepreßte Körper die verlangten Toleranzen aufweist.

Die Fig. 4a-d zeigen alternative Ausführungsbeispiele eines keramischen Abstandshalters 7, der gemäß dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Der Abstandshalter 7 in Fig. 4a ist in einer Weise geformt, die der in den Fig. 3a, 3b gezeigten entspricht. Jedoch ist die Gitterstruktur in den Fig. 4a, 4b offener. Die Stützfläche 10 kann in einer Weise ausgebildet sein, die der in den Fig. 3c bis 3d gezeigten entspricht, siehe die Bezugszeichen 10a beziehungsweise 10b.

Die Fig. 4c, 4d und 4e zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel eines Abstandshalters 7, der gemäß dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Der Abstandshalter 7 hat die gleiche offene Struktur wie der in Fig. 4b gezeigten Abstandshalter 7. Der Abstandshalter 7 gemäß Fig. 4d enthält sowohl langgestreckte Stützflächen 10, die wie oben beschrieben ausgebildet sind, und Federn 10c. Die Federn 10c bestehen aus einem Teil, das aus der Abstandshalterstruktur hervorsteht und in der Figur mit dem Bezugszeichen 10d versehen ist, und einem langgestreckten Teil 10e. Die Federn 10c haben ein erstes Ende, welches der Struktur entspricht, und ein zweites freies Ende. In der Figur weisen die entsprechenden freien Enden stromaufwärts in Bezug auf das durch das Brennelement nach oben strömende Kühlmittel. Sie können natürlich auch so angeordnet sein, daß ihre freien Enden stromabwärts weisen. Die Federn 10c sind so geformt, daß ihre jeweiligen freien Enden dichter am Zentrum der Zelle 9 angeordnet sind als ihre ersten Enden, welche der Struktur entsprechen. Ferner sind die entsprechenden freien Ende geeignet, ein langgestrecktes Element 3, 3a, welches sich durch die Zelle 9 erstreckt, zu berühren. Zwei der Stützflächen bestehen zweckmäßigweise aus langgestreckten festen Stützen 10 und zwei aus nachgiebigen Stützen 10c, wobei die Stützen gleichmäßig über den Umfang der Zelle 9 verteilt sind.

Die Federn 10e aus dem keramischen Material können bis zur Fließgrenze des Materials als Federn verwendet werden. Das Elastizitätsvermögen ist ausreichend, um die langgestreckten Elemente 3 im Abstandshalter 7 zu positionieren.

Die Fig. 5a, 5b zeigen ein Ausführungsbeispiel eines anderen keramischen Haltebauteils, genauer einer unteren Verbundplatte 6, siehe auch Fig. 1. Die untere Verbundplatte 6 ist in einem Stück nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt. Die untere Verbundplatte 6 ist hergestellt mit einer Vielzahl von im wesentlichen kreisförmigen Öffnungen 11 zur Aufnahme langgestreckter Elementes 3 (siehe Fig. 1) und für den Durchtritt des Kühlmittels, welches durch das Brennelement 1 strömt. Fig. 5b zeigt, daß die untere Verbundplatte mit einer diagonalen Öffnung 12 versehen ist. Die diagonale Öffnung 12 wird während des Spritzgießens gebildet. Bei einer anderen Ausführungsform wird die diagonale Öffnung durch mechanische Bearbeitung hergestellt, nachdem der Rest des Körpers gemäß dem oben beschriebenen Verfahren fertiggestellt worden ist.

Die Fig. 6a, 6b zeigen ein Ausführungsbeispiel noch eines anderen keramischen Haltebauteils, genauer einer oberen Verbundplatte 5, siehe auch Fig. 1. Die obere Verbundplatte 5 ist mit einer Vielzahl von im wesentlichen kreisförmigen Öffnungen 13 zur Aufnahme langgestreckte Elemente 3 und mit einer offenen Struktur zwischen diesen Öffnungen für den Durchtritt des in dem Brennelement 1 nach oben fließenden Kühlmittels versehen. Die obere Verbundplatte 5 ist nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt.

Die obere beziehungsweise untere in den Fig. 5 und 6 gezeigte Verbundplatte ist für einen Siedewasserreaktor bestimmt. Für einen Druckwasserreaktor wird die untere beziehungsweise obere Verbundplatte in entsprechender Weise mit Öffnungen und/oder gefrästen Aussparungen hergestellt.


Anspruch[de]

1. Brennelement (1) mit einer Vielzahl von langgestreckten Elementen (3), welche mit Kernbrennstoff gefüllt sind, und mit mindestens einem Bauteil (5, 6, 7) zum Halten der langgestreckten Elemente (3), dadurch gekennzeichnet, daß das Haltebauteil (5, 6, 7) ein mechanisch selbsttragenden Teil enthält, das aus keramischem Material besteht.

2. Brennelement (1), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material auf Zirkoniumdioxid basiert.

3. Brennelement (1), nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material partiell stabilisiertes Zirkoniumdioxid (PSZ) enthält.

4. Brennelement (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das partiell stabilisierte Zirkoniumdioxid einen Zusatz an Magnesiumoxid enthält.

5. Brennelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltebauteil (5, 6, 7) ein Abstandshalter (7) oder eine untere Verbundplatte (6) oder eine obere Verbundplatte (5) ist.

6. Brennelement (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (7) innere Federn (10c) enthält, die aus dem keramischem Material bestehen.







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