Technische Definition
Obere und untere Düsen sind kritische Komponenten von Kernbrennstoff-Bündeln, die als Einlass- und Auslassstrukturen für den Kühlmittelfluss dienen. Die obere Düse leitet den Kühlmittelfluss in das Bündel und bietet strukturelle Unterstützung und Ausrichtung. Die untere Düse verteilt den Kühlmittelfluss über die Brennstäbe und trägt das Gewicht des Bündels im Reaktorkern. Beide Düsen sind so ausgelegt, dass sie hohen Temperaturen, Druckdifferenzen und Strahlungsexposition standhalten, während sie präzise Strömungseigenschaften beibehalten. Sie werden typischerweise aus Zirkoniumlegierung, Edelstahl oder Inconel hergestellt, abhängig vom spezifischen Reaktordesign und den Betriebsanforderungen. Die Düsen enthalten Lochmuster und Strömungskanäle, um eine gleichmäßige Kühlmittelverteilung zu gewährleisten, heiße Stellen zu verhindern und die thermohydraulische Stabilität aufrechtzuerhalten. Zu den wichtigsten Parametern gehören Gesamtlänge (200–400 mm), Breite (200–300 mm), Höhe (100–200 mm) und Gewicht (10–30 kg pro Düse). Materialgüten wie 304L–316L Edelstahl werden gemäß ASTM A240 referenziert. Der Betriebsdruck liegt zwischen 15–16 MPa und die Temperatur zwischen 280–330°C. Die Durchflussrate pro Bündel beträgt 5000–8000 m³/h, mit einem Druckabfall von 0,1–0,3 MPa. Die Maßtoleranz beträgt ±0,1 mm gemäß ISO 2768-m, und die Oberflächenrauheit beträgt 0,8–3,2 µm Ra gemäß ISO 4287. Der Neutronenabsorptionsquerschnitt beträgt 0,1–0,5 barn. Diese Werte sind typische Bereiche und müssen für das spezifische Brennstoff-Bündel-Design bestätigt werden. Die Düsen sind mit Führungsrohren und anderen Komponenten des Brennstoff-Bündels verbunden und erfordern eine präzise Passung und Ausrichtung. Verifizierungsfragen umfassen die Bestätigung von Materialzertifikaten, Maßhaltigkeit und Druckabfall-Eigenschaften. Wartungssignale umfassen Verschleiß, Korrosion oder Verformung, die die Strömungsverteilung beeinträchtigen könnten. Versagensgrenzen umfassen den Verlust der strukturellen Integrität oder die Blockierung von Strömungskanälen, was die Reaktorsicherheit gefährden könnte.
Funktionsprinzip
Die Düsen fungieren als Strömungsverteiler und strukturelle Schnittstellen. Kühlmittel tritt durch die untere Düse ein, strömt nach oben durch das Brennstoff-Bündel, um Wärme abzuführen, und tritt durch die obere Düse aus. Die Düsenkonstruktionen enthalten spezifische Lochmuster und Strömungskanäle, um eine gleichmäßige Kühlmittelverteilung über alle Brennstäbe zu gewährleisten, heiße Stellen zu verhindern und die thermohydraulische Stabilität im Reaktorkern aufrechtzuerhalten. Die obere Düse bietet auch strukturelle Unterstützung und Ausrichtung für das Bündel, während die untere Düse das Gewicht des Bündels trägt. Die Materialien und das Design müssen hohen Temperaturen, Druckdifferenzen und Strahlungsexposition standhalten.
