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Einsatz von Heizstäben in Messungen der Siedeübergangsleistung von Brennelementen, deren axiales Leistungsprofil ohne Veränderung des Testaufbaus schnell variiert werden kann

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017371D
Original Publication Date: 2000-Oct-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-25
Document File: 3 page(s) / 17K

Publishing Venue

Siemens

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Dr. Dieter Bender: AUTHOR [+3]

Abstract

Das Siedeübergangsverhalten von Brennelementen für Siedewasserreaktoren wird aus Versuchen in Testständen im Maßstab lxl nachgewiesen. Üblicherweise finden hierzu Nachbildungen der Brennelemente Anwendung (sogenannte "Testbündel"), bei denen die Brennstäbe durch elektrisch beheizte Stäbe bzw. Rohre ersetzt sind (die sogenannten "Heizstäbe"). Die in Siedewasserbrennelementen vorhandene unterschiedliche Leistungsabgabe der Brennstäbe in axialer Richtung wird hierbei durch einen axial unterschiedlichen spezifischen Widerstand (bei "direkt beheizten" Stäben, deren Heizung durch Anlegung einer Spannung zwischen den oberen und unteren Enden der elektrisch leitenden Stäbe bewirkt wird) bzw. durch eine entsprechende axiale Gestaltung des Heizelementes (bei "indirekt beheizten" Stäben, deren Heizung durch ein innerhalb des Stabes angebrachtes Heizelement bewirkt wird) nachgebildet. Die ebenfalls unterschiedliche Leistungsabgabe verschiedener Brennstäbe (die sogenannte "radiale Leistungsverteilung") wird hierbei durch eine entsprechende unterschiedliche Gestaltung der elektrischen Heizleistung nachgebildet. Bei direkt beheizten Stäben wird eine Änderung der radialen Leistungsverteilung durch eine Neuzusammenstellung des Testbündels mit einer geänderten Anordnung der Heizstäbe bewirkt, während bei indirekt beheizten Stäben eine individuelle Leistungseinstellung der einzelnen Heizstäbe ohne Neuzusammenstellung des Testbündels möglich ist. In beiden Fällen ist jedoch eine Änderung der axialen Leistungsverteilung nur durch einen Austausch der Heizstäbe durch solche mit geändertem axialen Leistungsprofil möglich. Die Messung der Siedeübergangsleistung erfolgt üblicherweise zunächst quasistationär, z.B. dadurch, daß eine Reihe von Messparametern wie Druck, relative Leistungsverteilung, Kühlmitteltemperatur und Kühlmitteldurchsatz konstant gehalten werden, während die in das Brennelement eingebrachte Gesamtleistung stufenweise erhöht wird bis ein lokaler Temperaturanstieg einer Stelle der Hüllrohrwand den Siedeübergang anzeigt.

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Energie

Einsatz von Heizstäben in Messungen der Siedeübergangsleistung vonBrennelementen, deren axiales Leistungsprofil ohne Veränderung desTestaufbaus schnell variiert werden kann

Idee: Dr. Dieter Bender, Möhrendorf; Dr. Walter Uebelhack, Erlangen;

Heinrich Schäfer, Aschaffenburg

Das Siedeübergangsverhalten von Brennelementen für Siedewasserreaktoren wird ausVersuchen in Testständen im Maßstab lxl nachgewiesen. Üblicherweise finden hierzuNachbildungen der Brennelemente Anwendung (sogenannte "Testbündel"), bei denen dieBrennstäbe durch elektrisch beheizte Stäbe bzw. Rohre ersetzt sind (die sogenannten"Heizstäbe"). Die in Siedewasserbrennelementen vorhandene unterschiedlicheLeistungsabgabe der Brennstäbe in axialer Richtung wird hierbei durch einen axialunterschiedlichen spezifischen Widerstand (bei "direkt beheizten" Stäben, deren Heizungdurch Anlegung einer Spannung zwischen den oberen und unteren Enden der elektrischleitenden Stäbe bewirkt wird) bzw. durch eine entsprechende axiale Gestaltung desHeizelementes (bei "indirekt beheizten" Stäben, deren Heizung durch ein innerhalb desStabes angebrachtes Heizelement bewirkt wird) nachgebildet. Die ebenfalls unterschiedlicheLeistungsabgabe verschiedener Brennstäbe (die sogenannte "radiale Leistungsverteilung")wird hierbei durch eine entsprechende unterschiedliche Gestaltung der elektrischenHeizleistung nachgebildet. Bei direkt beheizten Stäben wird eine Änderung der radialenLeistungsverteilung durch eine Neuzusammenstellung des Testbündels mit einer geändertenAnordnung der Heizstäbe bewirkt, während bei indirekt beheizten Stäben eine individuelleLeistungseinstellung der einzelnen Heizstäbe ohne Neuzusammenstellung des Testbündelsmöglich ist.� In beiden Fällen ist jedoch eine Änderung der axialen Leistungsverteilung nurdurch einen Austausch der Heizstäbe durch solche mit geändertem axialen Leistungsprofilmöglich.

Die Messung der Siedeübergangsleistung erfolgt üblicherweise zunächst quasistationär, z.B.dadurch, daß eine Reihe von Messparametern wie Druck, relative Leistungsverteilung,Kühlmitteltemperatur und Kühlmitteldurchsatz konstant gehalten werden, während die indas Brennelement eingebrachte Gesamtleistung stufenweise erhöht wird bis ein lokalerTemperaturanstieg einer Stelle der Hüllrohrwand den Siedeübergang anzeigt.

Aus diesen Messungen wird eine sogenannte Siedeübergangskorrelation abgeleitet, die dasAuftreten des Siedeübergangs als Funktion der relevanten Parameter beschreibt.

Ergänzend finden Messungen zum Siedeübergangsverhalten während Leistungstransientenstatt, bei denen die Gesamtleistung, der Druck, die Kühlmitteltemperatur sowie derKühlmitteldurchsatz zeitlich variiert werden können. Insbesondere die relative axiale

Siemens Technik Report

Jahrgang 3� Nr. 9� Oktober 2000

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Leistungsverteilung im Brennelement bleibt während diesen Transientenmessungenkonstruktionsbedingt unverändert.

Messungen an den z.Zt. eingesetzten...