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Brennstabhüllrohr

Brennstabhüllrohr

Brennelement (Quelle: Areva)

Der Kernbrennstoff befindet sich in sogenannten Brennelementen. Jedes Brennelement besteht aus einer Vielzahl von Brennstäben. Der Kern eines typischen Siedewasserreaktors kann sich aus mehreren hundert Brennelementen mit jeweils etwa 60 Brennstäben zusammensetzen.

Diese Brennstäbe wiederum bestehen aus einem Metallrohr, dem sogenannten Hüllrohr, und dem darin befindlichen Brennstoff. Das Hüllrohr selbst besteht in der Mehrzahl der Fälle aus einer Legierung des Metalls Zirkonium (ca. 90%) und weiteren Metallen wie Zinn, Eisen, Chrom, Nickel oder Niob ("Zirkalloy").  Übliche Hüllrohre sind 3-4 m lang, mit einem Durchmesser von gut einem Zentimeter.

In den Hüllrohren befindet sich der Kernbrennstoff in Form von zylinderförmigen Tabletten ("Pellets"), die etwa einen Zentimeter Durchmesser besitzen und etwa ebenso hoch sind.

Brennstäbe (Quelle: IAEO)

Das Hüllrohr ist jedoch nicht vollständig mit diesen Pellets befüllt. Am oberen Ende befindet sich ein freigelassener Zwischenraum ("Spaltgasraum"), der etwa 20 cm lang ist. Dort sammeln sich während des Reaktorbetriebs gasförmige Stoffe an, die bei der Kernspaltung entstehen.

Dies sind z. B. Edelgase und Jod, aber auch Elemente wie Cäsium, die nur bei höheren Temperaturen gasförmig sind. Das Hüllrohr ist dicht und darauf ausgelegt, den während des Betriebs immer höher werdenden Druck dieser Gase auszuhalten.