Brennstoffträger

Brennstoffträger bezeichnet in der Kerntechnik die Baueinheit, die den Kernbrennstoff trägt und im Reaktor die Anordnung sowie die Wärmeabfuhr sicherstellt. Je nach Reaktortyp kann der Brennstoffträger als einzelner Brennstab oder als Teil einer Brennelement-Montage auftreten; mehrere Brennstoffträger bilden zusammen ein Brennelement bzw. eine Brennelement- Baugruppe, die im Reaktorkern eingesetzt wird.

Der Brennstoffträger besteht aus Materialien, die Strahlung, Hitze und Korrosion widerstehen. Typische Materialien sind Zirkoniumlegierungen für Brennstäbe in Leichtwasserreaktoren oder Edelstahl in bestimmten anderen Reaktortypen. Der Brennstoff selbst, meist Uranoxid in Pellets, wird in einer Hülle (Cladding) eingeschlossen. Die Stäbe werden in einem Gestell so angeordnet, dass Kühlmittelkanäle entstehen und der Wärmeabtransport aus dem Brennstoff zum Kühlmittel gewährleistet ist. Die Geometrie des Brennstoffträgers beeinflusst Neutronenfluss, Temperaturverteilung und mechanische Integrität der Baugruppe.

Es gibt verschiedene Bauformen: Brennstäbe, Brennelemente und Brennelement-Gestelle. In Leichtwasserreaktoren werden viele Brennstäbe zu Brennelementen zusammengefasst, während in anderen Reaktortypen unterschiedliche Anordnungen genutzt werden. Der Brennstoffträger muss den Betrieb über die ganze Brennstofflebensdauer hinweg sicher unterstützen, Burnup-Raten verkraften und mechanische Belastungen durch Temperaturwechsel und Neutronenstrahlung aushalten.

Nach dem Abbrand wird der Brennstoff aus dem Reaktor entfernt, abgekühlt und sicher gelagert, etwa in Zwischenlagern oder Trockenlagerbehältern. Forschung und Entwicklung zielen auf eine bessere Brennstoffausnutzung, längere Betriebsintervalle und verbesserte Sicherheit durch neue Materialien und Designs für Brennstoffträger und Hüllrohre.