DE19913856C1

DE19913856C1 - Nuclear reactor fuel element fuel rod support element

Info

Publication number: DE19913856C1
Application number: DE19913856A
Authority: DE
Inventors: Udo Borsdorf; Norbert Schmidt; Alexander Steinke; Gregor Muensterjohann; Joachim Wildenauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-11-23
Anticipated expiration: 2019-03-27

Abstract

The spacing element (16) is used for supporting a nuclear reactor fuel element fuel rod on a spacing unit. It consists of metal with an outer layer (23) made of a different material to that which contacts the fuel rod.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennelement für einen Druckwas ser-Reaktor mit Brennstäben, die jeweils durch federnde Di stanzelemente in Maschen eines gitterförmigen Abstandhalters gehalten sind. Der Abstandhalter enthält die Maschen bildende Stege aus einer Zirkoniumlegierung (insbesondere Zirkaloy), während die federnden Distanzelemente aus einer Nickel-Basis legierung (insbesondere Inconel) gefertigt sind.The invention relates to a fuel assembly for Druckwas water reactor with fuel rods, each by resilient Di punching elements in meshes of a grid-shaped spacer are held. The spacer contains the stitches Bars made of a zirconium alloy (in particular Zirkaloy), while the springy spacers are made of a nickel base alloy (especially Inconel).

Eine Nickel-Basislegierung, wie sie z. B. als "Inconel" be kannt ist, gestattet Blechteile zu fertigen, die bei geringer Wandstärke gute Federeigenschaften haben und diese Federei genschaften auch unter der Strahlung eines Kernreaktors weit gehend beibehalten. Beispiele dafür finden sich in DE-AS 21 02 952, DE 17 64 185 B2, DE 37 35 424 A1 und DE-OS 15 64 430. Daher ist es möglich, aus einander kreu zenden, langgestreckten Stegen oder aus ringförmigen, anein ander befestigten Hülsen Abstandhalter zu fertigen, wobei die Distanzelemente (im allgemeinen eine Kombination von Federn und Noppen) aus dem langen Steg oder aus der Hülse ausgeprägt sein können. Es ist also nicht erforderlich, federnde Di stanzelemente aus einem anderen elastischen Material in die langgestreckten oder hülsenartigen Stege in aufwendiger Mon tagearbeit einzuhängen oder anderweitig zu befestigen. Außer dem bieten solche Abstandhalter der das Brennelement durch setzenden Kühlmittelströmung nur einen geringen Widerstand, da ihre Wandstärke gering gewählt werden kann.A nickel-based alloy, as z. B. as "Inconel" be is known, allows sheet metal parts to be manufactured at low Wall thickness have good spring properties and this springiness properties even under the radiation of a nuclear reactor keep going. Examples of this can be found in DE-AS 21 02 952, DE 17 64 185 B2, DE 37 35 424 A1 and DE-OS 15 64 430. It is therefore possible to cross from each other zenden, elongated webs or from ring-shaped, together on the attached sleeves to produce spacers, the Spacers (generally a combination of springs and knobs) from the long web or from the sleeve could be. So there is no need for resilient Di stamping elements made of a different elastic material into the elongated or sleeve-like webs in complex Mon hang up daily work or fasten it in any other way. Except which offer such spacers through the fuel assembly low coolant flow, because their wall thickness can be chosen small.

Um die die Distanzelemente tragenden Stege des Abstandhalters metallurgisch aneinander zu befestigen, ist es vorteilhaft, diese Stege mit einem lötbaren Material, z. B. Nickel, zu überziehen. Der Abstandhalter kann dann mit einem mäßigen Ar beitsaufwand zusammengelötet werden. Around the spacer webs supporting the spacer elements to fix them metallurgically, it is advantageous these webs with a solderable material, e.g. B. nickel, too cover. The spacer can then have a moderate ar be soldered together.

Die Absorption thermischer Neutronen ist in Nickel-Ba sislegierungen jedoch wesentlich höher als in Zirkonium-Basis-Legie rungen. Daher werden seit langem häufig Abstandhalter verwen det, deren Stege aus einer Zirkonium-Basislegierung gebildet sind, wobei insbesondere für Siedewasser-Brennelemente Zirka loy-2 (etwa 1,5 Gew.-% Zirkonium, 0,2 Gew.-% Eisen, 0,1 Gew.- % Chrom, etwa 0,07 Gew.-% Nickel, Rest: reaktorreines Zirko nium mit einem relativ hohen Gehalt an Sauerstoff-Verunreini gungen) verwendet wird. Die etwas unterschiedliche Chemie im Kühlwasser von Druckwasser-Reaktoren hat zu Zirkaloy-4 ge führt, bei dem das Nickel durch einen höheren Eisengehalt er setzt ist. Diese Legierungen erreichen aber nicht die guten mechanischen Eigenschaften von Nickel-Basislegierungen, viel mehr müssen die Stege eine höhere Wandstärke aufweisen, füh ren also zu einem höheren Strömungswiderstand. Ferner sind die elastischen Eigenschaften ungünstiger und außerdem ermü det das Material unter der Neutronenstrahlung des Reaktors schneller.The absorption of thermal neutrons is in nickel-Ba However, sis alloys are significantly higher than in zirconium-based alloys stanchions. Therefore, spacers have been used for a long time det, whose webs are made of a zirconium-based alloy are, in particular for boiling water fuel elements approximately loy-2 (about 1.5 wt% zirconium, 0.2 wt% iron, 0.1 wt% % Chromium, about 0.07% by weight nickel, the rest: reactor-grade zirco nium with a relatively high content of oxygen contaminants conditions) is used. The somewhat different chemistry in the Cooling water from pressurized water reactors has become Zirkaloy-4 leads, in which the nickel due to a higher iron content sets is. However, these alloys do not reach the good ones mechanical properties of nickel-based alloys, a lot more the webs must have a higher wall thickness ren to a higher flow resistance. Furthermore are the elastic properties less favorable and also tiring detects the material under the neutron radiation from the reactor more quickly.

Für die federnden Distanzelemente wird jedoch aus den genann ten Gründen manchmal eine Nickel-Basislegierung (insbesondere Inconel) als Werkstoff beibehalten. Die federnden Di stanzelemente werden dann bevorzugt in entsprechende Fenster oder ähnliche Ausnehmungen der Stege eingehängt, wobei die Geometrie der federnden Distanzelemente entsprechend den je weils bevorzugten Feder-Charakteristiken ausgebildet wird. Beispiele für solche eingehängten, federnden Distanzelemente sind z. B. in DE 33 34 974 A1, US 5 035 853, EP 527 244 A1, US 5 539 792 und DE 195 36 471 A1 gezeigt, wobei aber auch an dere Federformen möglich sind. Ein Überzug, z. B. der hierfür verwendete Nickel-Überzug der Inconel-Stege, ist dabei nicht nötig, da eine metallurgische Verbindung zwischen federnden Distanzelementen und Abstandhalter-Stegen nicht erforderlich ist. In Zirkoniumlegierungen erhöht Nickel die Wasserstoff- Aufnahme aus dem Kühlwasser stark - insbesondere in Druckwas ser-Reaktoren. Eine erhöhte Wasserstoff-Aufnahme führt zur Bildung von Zirkonium-Hydriden, die das Material verspröden und aus diesem Grund wurde bereits das der Chemie des Druckwassers angepaßte, nickelfreie Zirkaloy entwickelt. Falls dies auch in Nickel-Basislegierungen auf tritt, müßte ein solcher Nickel-Überzug sogar als nachteilig anzusehen sein.For the resilient spacers, however, is called from the reasons, sometimes a nickel-based alloy (especially Inconel) retained as a material. The springy Di Punching elements are then preferred in appropriate windows or similar recesses of the webs, the Geometry of the resilient spacer elements according to each because preferred spring characteristics are formed. Examples of such suspended, resilient spacer elements are z. B. in DE 33 34 974 A1, US 5 035 853, EP 527 244 A1, US 5,539,792 and DE 195 36 471 A1 are shown, but also on whose feather shapes are possible. A coating, e.g. B. the for this used nickel plating of the Inconel bars is not necessary because of a metallurgical connection between resilient Spacers and spacer bars are not required is. In zirconium alloys, nickel increases the hydrogen Strong absorption from the cooling water - especially in pressurized water water reactors. An increased hydrogen uptake leads to the formation of zirconium hydrides, which the Material becomes brittle and for this reason it has already become Nickel-free Zirkaloy adapted to the chemistry of the pressurized water developed. If this is also the case in nickel-based alloys occurs, such a nickel plating would even be disadvantageous to be seen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Druckwas ser-Brennelement einen Abstandhalter anzugeben, der auch un ter den Bedingungen moderner Reaktoren (erhöhte Betriebstem peratur, längere Standzeit der Brennelemente) den Anforderun gen des Einsatzes besonders angepaßt ist.The invention is based, for a Druckwas the task water fuel element to specify a spacer that also un conditions of modern reactors (increased operating tem temperature, longer service life of the fuel elements) the requirements conditions of use is particularly adapted.

Die Erfindung geht dabei von der Beobachtung aus, daß nach längerer Standzeit Distanzelemente aus Zirkaloy besonders im untersten Abstandhalter, der dem Fuß des Brennelements be nachbart ist und sich häufig noch außerhalb der aktiven Zone befindet (also unterhalb des Bereichs, in dem sich in den Brennstäben Tabletten aus spaltbarem Material befinden) häu fig nicht mehr die Kraft aufbringen, die zum Halten der Brennstäbe erforderlich ist. Sogar an federnden Distanzele menten aus Inconel sind schon Brüche beobachtet worden, die zuerst in diesen untersten Abstandhaltern auftraten, die be sonders durch die Vibration der Brennstab-Enden belastet sind.The invention is based on the observation that after longer service life Spacer elements made of Zirkaloy, especially in lowest spacer that be the foot of the fuel assembly is adjacent and is often outside the active zone is located (i.e. below the area in which the Fuel rods tablets are made of fissile material) fig no longer have the strength to hold the Fuel rods is required. Even on springy spacers Fractures from Inconel have already been observed first appeared in these lowest spacers, the be are particularly stressed by the vibration of the fuel rod ends.

Hierfür kann die Korrosionsanfälligkeit von Inconel gegenüber Wasser eine Ursache sein, wobei der bei der Korrosion frei werdende Wasserstoff von dem metallischen Material aufgenom men wird. Solcher Wasserstoff kann sich bevorzugt in solchen Bereichen anlagern, die durch innere Spannungen belastet sind und in denen dann Spannungsrißkorrosion auftreten kann, die durch die von der Wasserstoff-Anreicherung verursachte Volu menänderung verstärkt wird. Die Folge sind dann Spannungs risse, die sich von der Oberfläche ausgehend quer durch die Wandstärke des Materials ausbreiten können.This can cause Inconel to be susceptible to corrosion be a cause, being free from corrosion hydrogen is absorbed by the metallic material men will. Such hydrogen can preferably be found in such Attach areas that are burdened by internal tensions and in which stress corrosion cracking can then occur by the volume caused by the hydrogen enrichment change is reinforced. The result is tension cracks that start from the surface across the Wall thickness of the material can spread.

Zur Lösung der Aufgabe wird daher von einem Abstandhalter mit Stegen aus einer Zirkoniumlegierung ausgegangen, an denen die federnden Distanzelemente gehalten sind, wobei erfindungsge mäß die federnden Distanzelemente, die aus einer Nickel-Basisle gierung gefertigt sind, mit einem, gegen Korrosion unempfindli chen Material, insbesondere einem Metall, überzogen sind. Be vorzugt wird ein gegen Spannungsrißkorrosion unempfindliches Metall gewählt.To solve the problem is therefore using a spacer Webs made of a zirconium alloy, on which the resilient spacer elements are held, wherein fiction according to the resilient spacer elements, which are made of a nickel base Are manufactured with a, insensitive to corrosion Chen material, in particular a metal, are coated. Be preference is given to one that is insensitive to stress corrosion cracking Metal chosen.

Bevorzugt wird dabei die Grenzfläche zwischen der Nickel-Basislegierung und dem Überzug (Metall) durch Diffusion verbreitert, die durch Wärmebehandlung im Vakuum oder in einem Inertgas (z. B. N₂) erzeugt wird. Dadurch wird vermieden, daß sich Verunreinigungen bzw. Wasserstoff an der Grenzfläche anreichern, und gleichzeitig werden innere Span nungen ausgeheilt, die beim Biegen der federnden Distanzele mente entstanden sein könnten.The interface between the nickel-based alloy and the coating (metal) is preferably widened by diffusion, which is generated by heat treatment in a vacuum or in an inert gas (for example N ₂ ). This avoids that impurities or hydrogen accumulate at the interface, and at the same time internal tensions are healed, which could have arisen when bending the resilient distance elements.

Der Überzug kann aus Reinzirkonium (z. B. sogenanntem Zirkoni um-Schwamm) gefertigt sein, das zwar etwas korrosionsanfälli ger ist als Zirkaloy, jedoch verhältnismäßig weich bzw. duk til ist und deshalb den Aufbau von ausgeprägten Spannungsli nien, die zur Spannungsrißkorrosion führen könnten, verhin dert. Geeignet erscheint auch Chrom, das korrosionsbeständi ger ist und den bei der Korrosion entstehenden Wasserstoff nur zu einem geringen Grad aufnimmt. Ferner ist auch Nickel geeignet. Die verhältnismäßig geringe Korrosionsanfälligkeit dieser Metalle führt von vornherein zu einer geringen Bil dung von Wasserstoff durch die Korrosion, so daß auch eine erhöhte Aufnahme des Korrosions-Wasserstoffs unschädlich wä re. Ein derartiges vernickeltes Distanzelement aus der Nic kel-Basislegierung kann abschließend auf etwa 980 bis 1095°C in einem inerten oder reduzierenden Schutzgas erwärmt und für 20 bis 60 Minuten auf dieser Temperatur gehalten werden.The coating can be made of pure zirconium (e.g. so-called zirconium um sponge), which is somewhat susceptible to corrosion is bigger than Zirkaloy, but relatively soft or duk is til and therefore the development of distinctive tension lines lines that could lead to stress corrosion cracking different. Chromium, which is corrosion-resistant, also seems suitable and the hydrogen generated during corrosion absorbs only to a small degree. Also nickel is suitable. The relatively low susceptibility to corrosion from the outset, these metals lead to a low bil formation of hydrogen by the corrosion, so that also a increased absorption of the corrosion hydrogen would be harmless re. Such a nickel-plated spacer from the Nic kel base alloy can finally reach around 980 to 1095 ° C heated in an inert or reducing protective gas and for Maintained at this temperature for 20 to 60 minutes.

Der unterste Abstandhalter liegt allerdings in einem Bereich niedrigerer Temperatur und daher läuft die stark temperatur abhängige Korrosion dort langsamer ab. Jedoch ist gerade die mechanische Belastung dieses Abstandhalters besonders groß und könnte eine Spannungsrißkorrosion beschleunigen anderer seits liegt dieser unterste Abstandhalter außerhalb des hohen Neutronenflusses, der möglicherweise schon bald die Feder kraft des Inconel der höher liegenden Abstandhalter auf einen niedrigeren Wert bringt, während die praktisch unveränderte Federkraft des untersten Abstandhalters überdimensioniert sein könnte. Dies kann den beobachteten Effekt erklären. Selbst bei Nickel kann nämlich eine mit der Korrosion verbun dene Wasserstoffaufnahme im Inconel der darüberliegenden Di stanzelemente nach den bisherigen Erfahrungen erst zu eine viel späteren Zeitpunkt zu Schäden führen und daher erscheint der Aufwand für die Fertigung von überzogenen Distanzelemen ten bei den darüberliegenden Abstandhaltern nicht zwingend erforderlich oder könnte sogar nachteilig sein.However, the lowest spacer is in one area lower temperature and therefore the strong temperature runs dependent corrosion there more slowly. However, it is just that mechanical load of this spacer is particularly large and could accelerate stress corrosion cracking on others on the one hand, this lowest spacer lies outside the high one Neutron flux, which may soon be the feather thanks to the Inconel the higher spacers on one brings lower value while the practically unchanged Spring force of the lowest spacer oversized could be. This can explain the observed effect. Even with nickel, one can combine with corrosion hydrogen uptake in the Inconel of the overlying Di according to previous experience, only one cause damage much later and therefore appears the effort for the production of coated distance elements not necessarily with the spacers above required or even disadvantageous.

Vorteilhaft sind die Federn formschlüssig und ohne metallur gische Verbindung an den Stegen gehalten, so daß keine Schwierigkeiten wegen ungünstigen Materialpaarungen zu be fürchten sind.The springs are advantageously form-fitting and without metallization tical connection held on the webs, so that none Difficulties due to unfavorable material pairings are afraid.

Anhand einer Zeichnung mit 7 Figuren werden zwei Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.Using a drawing with 7 figures two embodiments of the invention explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Ansicht von oben auf etwa einen Quadranten eines Abstandhalters für ein quadratisches Brennelement mit sich kreuzenden Stegen und diagonal eingesetzten elastischen Distanzele menten, Fig. 1 is a top view of approximately one quadrant elements of a spacer for a square fuel assembly with intersecting webs and elastic Distanzele diagonally inserted,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Außensteges beim Ab standhalter nach Fig. 1, Fig. 2 is a side view of the outer web at Ab spacers according to FIG. 1,

Fig. 3 einen senkrecht zu den Brennstäben verlaufenden Schnitt durch ein diagonal einzusetzendes Di stanzelement beim Abstandhalter nach Fig. 1, Fig. 3 is a perpendicular to the fuel rods extending section through a diagonal to be assigned Di punch element when spacer according to Fig. 1,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Distanzelements nach Fig. 3, Fig. 4 is a side view of the spacer element according to Fig. 3,

Fig. 5 bis 7 eine Seitenansicht sowie die dazu senkrechten Schnitte durch ein anderes Distanzelement. Fig. 5 to 7 is a side view and the perpendicular sections through another spacer.

Der Abstandhalter nach den Fig. 1 und 2 hat - entsprechend dem quadratischen Querschnitt des Brennelements - vier Außen stege 2, die über Eckteile 3 an entsprechenden Schweißnähten 5 miteinander verschweißt sind. Innenstege 6 und 7 verlaufen parallel zu den Außenstegen 2 und sind mittels Steckschlitzen so ineinander gesteckt, daß ein Gitter mit quadratischen Ma schen entsteht. Dabei tragen die seitlichen Enden der Innen stege 6 und 7 seitliche Laschen, mit denen sie in entspre chende Montageschlitze 8 der Außenstege eingreifen und dort verschweißt sind. In die entsprechenden Maschen ragen jeweils von zwei einander kreuzenden Innenstegen starre Distanzele mente 10, die noppenförmig ausgebildet sein können und aus den Innenstegen ausgeprägt sind. Gegen diese starren Distanz elemente 10 einer Masche wird jeweils ein (nicht dargestell ter) Brennstab über ein diagonal in die Masche ragendes fe derndes Distanzelement 11 gedrückt. Dabei ragen jedoch in ei nige Maschen 12 keine Distanzelemente, da diese Maschen nicht zur Aufnahme eines Brennstabs bestimmt sind, sondern jeweils ein Steuerstab-Führungsrohr umgeben. Diese (nicht dargestell ten) Steuerstab-Führungsrohre bilden das Skelett des Brenn elements, an dem auch die Abstandhalter befestigt sind.The spacer according to FIGS. 1 and 2 has - corresponding to the square cross-section of the fuel assembly - four outer webs 2 , which are welded together via corner parts 3 on corresponding welds 5 . Inner webs 6 and 7 run parallel to the outer webs 2 and are inserted into one another by means of plug-in slots so that a grid with square meshes is created. The side ends of the inner webs 6 and 7 carry side tabs with which they engage in corresponding mounting slots 8 of the outer webs and are welded there. In the corresponding meshes protrude from two intersecting inner webs rigid distant elements 10 , which can be nub-shaped and are pronounced from the inner webs. Against this rigid spacer elements 10 of a mesh, a (not shown) fuel rod is pressed over a diagonally protruding mesh into the meshing spacer element 11 . However, there are no spacer elements in some meshes 12 , since these meshes are not intended for receiving a fuel rod, but rather each surround a control rod guide tube. These (not shown) control rod guide tubes form the skeleton of the fuel element, to which the spacers are also attached.

Ist ein derartiger Abstandhalter in einem oberen, heißeren Teil des Brennelements angeordnet, in dem zur besseren Küh lung der Brennstäbe eine turbulente Strömung des Druckwassers erwünscht ist, so sind an den oberen Längskanten der Innen stege 6, 7 noch Strömungsleitflächen angeordnet. Beim darge stellten Abstandhalter 1 handelt es sich jedoch um den unter sten Abstandhalter im Brennelement, der nahe des Fußes in ei nem kälteren Bereich des Brennelements angeordnet ist, in dem auch eine niedrige Neutronenstrahlung stattfindet. Die Brenn stäbe werden hier praktisch nur durch Absorption der Strah lung erwärmt und brauchen nicht besonders gekühlt zu werden. Der Abstandhalter 1 trägt daher keine schräg in die Strömung ragenden Leitflächen an den Innenstegen. Die in Fig. 2 an den oberen und unteren Längskanten der Außenstege erkennbaren Laschen 14 dienen in diesem Fall nur als Gleitflächen, an de nen der Abstandhalter eines benachbarten Brennelements ent langgleitet, wenn ein Brennelement beim Brennelementwechsel aus dem Kernverbund herausgezogen wird und daher die Gefahr besteht, daß sich die Abstandhalter einander benachbarter Brennelemente miteinander verhaken.If such a spacer is arranged in an upper, hotter part of the fuel assembly in which a turbulent flow of the pressurized water is desired for better cooling of the fuel rods, then webs 6 , 7 are arranged on the upper longitudinal edges of the inner webs. When Darge presented spacer 1 , however, it is the most spacer in the fuel assembly, which is arranged near the foot in a colder area of the fuel assembly, in which a low neutron radiation also takes place. The fuel rods are practically only heated by absorption of the radiation and do not need to be specially cooled. The spacer 1 therefore has no guide surfaces on the inner webs that protrude obliquely into the flow. The recognizable in Fig. 2 on the upper and lower longitudinal edges of the outer webs tabs 14 serve in this case only as sliding surfaces on which the spacer of an adjacent fuel element ent slides when a fuel element is pulled out of the core assembly when the fuel element is changed and therefore there is a risk that the spacers of mutually adjacent fuel elements interlock.

Ein diagonal eingesetztes Distanzelement 11 ist in Fig. 3 gezeigt, wobei mit unterbrochenen Linien die beiden Innen stege 6 und 7 angedeutet sind, die die entsprechende Ecke zur Aufnahme des diagonalen Distanzelements bilden.A diagonally inserted spacer 11 is shown in Fig. 3, the two inner webs 6 and 7 are indicated with broken lines, which form the corresponding corner for receiving the diagonal spacer.

Dieses federnde Distanzelement ist nach einer der bereits eingangs genannten Druckschriften ausgebildet und weist in diesem Fall ein C-förmiges, federndes Mittelteil 16 auf, das im Abstandhalter vertikal (d. h. parallel zu den Brennstäben) ausgerichtet ist und nach oben und unten entsprechend Fig. 4 in zwei aufeinander zulaufende Enden 18 und 19 übergeht. Je des dieser Enden trägt eine in Fig. 4 gezeigte seitliche La sche 20, von der in Fig. 4 eine weitere seitliche Lasche 22 verdeckt wird, die jedoch in Fig. 3 erkennbar ist. Die seit lichen Laschen 20, 22 tragen jeweils Nuten 21 und greifen derart in entsprechende Fenster der Innenstege 6 und 7 ein, daß dadurch die Laschen 20, 22 formschlüssig in den Fenstern der Stege 6, 7 gehalten werden und das federnde Mittelteil 16 an den beiden Innenstegen abstützen.This resilient spacer element is designed according to one of the documents already mentioned at the outset and in this case has a C-shaped, resilient central part 16 which is oriented vertically (ie parallel to the fuel rods) in the spacer and up and down in accordance with FIG. 4 in two converging ends 18 and 19 merges. Each of these ends carries a side plate 20 shown in FIG. 4, from which a further side plate 22 is covered in FIG. 4, but which can be seen in FIG. 3. Since union tabs 20, 22 each carry grooves 21 and engage in such a way in corresponding windows of the inner webs 6 and 7, thereby the flaps 20, 22 are held positively in the windows of the webs 6, 7 and the resilient means part 16 at the two Support inner bars.

Das Eckteil 3 ist mit zwei federnden Distanzelementen 33 aus gestattet (Fig. 1), die nicht diagonal von einer Ecke, son dern senkrecht von der Mitte zweier Maschenseiten aus in die Eckmasche ragen und ein Mittelteil 26 tragen, das in den Fig. 5 bis 7 gezeigt ist, wobei - abweichend von den aufein ander zulaufenden Enden 18 und 19 in den Fig. 3 und 4 - nunmehr die Enden 28 und 29 voneinander weg weisen, aber ebenfalls zum Abstützen des Mittelteils 26 an einem Steg dienen. Ein solches federndes Distanzelement ist auch ein Beispiel für andere Abstandhalter, deren federnde Distanzele mente nicht in einer Ecke, sondern in der Mitte zwischen zwei Ecken einer Masche und gegenüber einem Distanzelement ange ordnet sind, das entsprechend Fig. 1 als starre Noppe 10 oder ebenfalls als federndes Distanzelement ausgebildet sein kann.The corner portion 3 is provided with two resilient spacer elements 33 of permitted (Fig. 1) which do not project diagonally from one corner, son countries perpendicularly from the center of two mesh sides in the Eckmasche and carry a central portion 26, which in Figs. 5 to 7 is shown, wherein - differing from the converging ends 18 and 19 in FIGS . 3 and 4 - the ends 28 and 29 now point away from each other, but also serve to support the middle part 26 on a web. Such a resilient spacer is also an example of other spacers, the resilient distant elements are not arranged in a corner, but in the middle between two corners of a stitch and opposite a spacer, which is shown in FIG. 1 as a rigid knob 10 or also as resilient spacer can be formed.

Dabei tragen die Enden 28 und 29 ebenfalls seitliche Laschen 30 mit Nuten 31, um in entsprechende Fenster 42 (siehe Fig. 2) eines Innen stegs eingesetzt zu werden und die Ränder des Innenstegs formschlüssig zu umgreifen.The ends 28 and 29 also carry side tabs 30 with grooves 31 in order to be inserted into corresponding windows 42 (see FIG. 2) of an inner web and to engage in a form-fitting manner around the edges of the inner web.

Die Stege mit den ausgeprägten starren Distanzelementen sind bei diesem Ausführungsbeispiel aus Zirkaloy gefertigt und über entsprechende Schweißnähte oder Lötpunkte 40 (Fig. 1) miteinander metallurgisch verbunden. Die federnden Distanz elemente jedoch sind aus Inconel, wobei ihre Oberfläche 41 mit einem anderen Metall überzogen ist, z. B. mit Zirkonium, einem Edelmetall, Chrom oder einer Legierung solcher Metalle. Dabei kommt auch ein Überzug 23 bzw. 43 aus Nickel in Frage, also eine Nickel-Basislegierung mit einer vernickelten Ober fläche.In this exemplary embodiment, the webs with the pronounced rigid spacer elements are made from Zirkaloy and metallurgically connected to one another via corresponding weld seams or soldering points 40 ( FIG. 1). The resilient distance elements, however, are made of Inconel, their surface 41 is coated with another metal, for. B. with zirconium, a noble metal, chromium or an alloy of such metals. A coating 23 or 43 made of nickel is also possible, that is to say a nickel-based alloy with a nickel-plated surface.

Die entsprechende Oberflächenschicht erstreckt sich minde stens über die Bereiche, die bei eingesetztem Brennstab auf Biegung und Vibration beansprucht werden. Dagegen brauchen die an einem Seitensteg 7 anliegenden seitlichen Laschen 22 und 30 nicht unbedingt eine Oberflächenschicht aus einem ge gen Spannungsrißkorrosion resistenten Material zu tragen. Da jedoch z. B. zwischen der vernickelten Oberfläche von Distanz elementen aus Nickel und Stegen aus Inconel keine ungünstige Materialpaarung vorliegt, können auch alle Teile der federn den Distanzelemente den genannten Überzug tragen.The corresponding surface layer extends at least over the areas that are subjected to bending and vibration when the fuel rod is inserted. In contrast, the side tabs 22 and 30 resting against a side web 7 do not necessarily have to carry a surface layer made of a material which is resistant to stress corrosion cracking. However, since e.g. B. between the nickel-plated surface of spacer elements made of nickel and webs made of Inconel there is no unfavorable material pairing, all parts of the springs can wear the spacer elements mentioned above.

Über dem Abstandhalter 1, der als unterster Abstandhalter im Bereich des Fußes angeordnet ist, enthält das Brennelement in mehreren Ebenen weitere Abstandhalter, die z. B. aus Zirkaloy gefertigt sein können und Distanzelemente ohne besonderen Überzug, z. B. aus dem Zirkaloy der Stege ausgeprägte federnde Bereiche, tragen können. Eine Ermüdung dieses Materials ist wegen der geringeren mechanischen Belastung dieser weiteren Abstandhalter von geringerer Bedeutung, es können aber auch hier Abstandhalter aus Zirkaloy-Stegen mit eingesetzten fe dernden Distanzelementen aus Inconel verwendet werden, wobei aber für diese Inconel-Distanzelemente kein besonderer Über zug vorgesehen sein muß.Above the spacer 1 , which is arranged as the lowest spacer in the region of the foot, the fuel element contains further spacers in several levels, which, for. B. can be made of Zirkaloy and spacers without a special coating, for. B. from the Zirkaloy of the webs pronounced resilient areas can wear. Fatigue of this material is of less importance due to the lower mechanical load on these additional spacers, but it is also possible to use spacers made of Zirkaloy webs with inserted spacing elements made of Inconel, but no special train is provided for these Inconel spacers got to.

Claims

1. Fuel element for a pressurized water reactor with fuel rods, each of which is held by resilient spacer elements ( 11 ) made of a nickel-base alloy in a mesh of a lattice-shaped spacer ( 1 ), the mesh of which consists of the resilient spacer elements ( 11 ) load-bearing webs ( 7 , 8 ) are formed from a zirconium alloy, characterized in that the spacing elements ( 11 ) are coated with a material which is insensitive to corrosion in the pressurized water.

2. The fuel assembly according to claim 1, characterized by a metal as Ma material of the coating.

3. Fuel element according to claim 1 or 2, characterized in that the coating from a chip nungsriß Corrosion insensitive material.

4. Fuel element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the over train in a diffusion zone created by heat treatment passes into the nickel-based alloy.

5. Fuel element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the fe changing spacer elements form-fitting and without metallurgical Connection held on the webs.

6. Fuel element according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Ab stand with the coated spacer elements as under most spacers in the area of the fuel assembly base is not.