DE1083943B - Atom-Kernreaktor mit unterschiedlichen Kuehlkanallaengen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Atom-Kernreaktor mit unterschiedlichen Kühlkanallängen.

Bekanntlich werden gasgekühlte, graphitmoderierte Reaktoren meistens in der Weise gebaut, daß der Reaktorkern einen kreiszylinderförmigen Querschnitt mit senkrechter Achse bildet. Beim Einbau der Reaktoren in Druckbehälter, in denen das Kühlmittel unter Druck und Überdruck steht, wurde im allgemeinen diese Bauweise beibehalten. Da jedoch aus technischen Gründen die Abmessung dieser Behälter, die aus statischen Gründen häufig in Kugelform gebaut werden, begrenzt ist, wurde bereits der Reaktorkern, der durch den Graphitaufbau des gasgekühlten Reaktors festgelegt wird, an der Ober- und Unterseite des Zylinders so abgesetzt, daß das durch den Behälter vorgegebene Volumen in bestmöglicher Weise augenutzt wurde. Somit wurde die günstigste Raumausnutzung bei einem kugelförmigen Druckbehälter dann erreicht, wenn der Moderator ebenfalls in Kugelform angeordnet wurde.

Bei einer solchen Anordnung entsteht jedoch, wenn die Reaktorkühlkanäle in bekannter Weise parallel durch den Graphit angeordnet sind, der Nachteil unterschiedlich langer Kühlkanäle. Infolgedessen ist die Wärmebelastung des Brennstoffes in den längeren Kühlkanälen geringer als in den kürzeren. Da weiterhin infolge der Kugelform die längeren Kühlkanäle im Zentrum des Reaktors liegen und durch den zentralen Kühlkanal im allgemeinen die Stärke der Wärmeentwicklung in allen anderen seitlich von dem in der Mitte gelegenen Kühlkanal liegenden Kanälen festgelegt wird, ergibt sich im gesamten Reaktor eine geringere Wärmebelastung des Brennstoffes als in einem Reaktor mit überall gleich langen Kühlkanälen. Wie Untersuchungen gezeigt haben, ist es nicht mög-Hch, die Wärmeleistung des Reaktors durch den Übergang auf einen möglichst kugelförmigen Moderator in dem Maße zu steigern, in welchem die Moderatormenge wächst.

Auch ist es bereits bekannt, den Brennstoff in einem Reaktor mit gleichlangen Kühlkanälen ungleichmäßig zu verteilen, so daß in den radial außenliegenden Kanälen mehr Spaltstoff vorhanden ist als in den inneren. Dadurch kann die Wärmeleistung eines bestimmten Reaktorkerns erhöht werden. Gleichfalls kann auch in axialer Richtung der Brennstoffgehalt zum Reaktorzentrum hin zum gleichen Zweck verringert werden. Schließlich ist bekannt, auf der Kühlmitteleintrittsseite des Reaktorkerns den Brennstoffanteil zu verringern, um die Kühlmittelströmung zu verbessern.

Diese Maßnahmen zur Verbesserung der Wärmeleistung eines Reaktors haben jedoch den Nachteil, daß die Raumausnutzung des Reaktorgefäßes nicht Atom-Kernreaktor mit unterschiedlichen Kühlkanallängen

Anmelder: Deutsche Babcock & Wilcox-Dampfkessel-

Werke Aktien-Gesellschaft, Oberhausen (RhId.), Duisburger Str. 375

Dr.-Ing. Hartwig Benzlex, Oberhausen (RhId.), ist als Erfinder genannt worden

verbessert wird und überdies eine höhere mittlere Brennstoffanreicherung nötig ist.

Die Vermeidung der bisher aufgetretenen Nachteile und die Erzielung eines besseren Wirkungsgrades wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der mittlere Abstand der Kühlkanäle voneinander in einem reziproken Verhältnis zur Länge der Kühlkanäle steht und die Kühlkanäle etwa gleiche Brennstoffmengen enthalten. Nach einer weiteren Maßnahme gemäß der Erfindung wird in den Kühlkanälen jeweils die gleiche Anzahl von Brennstoffelementen gleichmäßig über die Länge der Kanäle verteilt. Eine andere zweckmäßige Ausgestaltung besteht darin, in den Zonen des Reaktors mit gleicher Kühlkanallänge die Kühlkanäle ungleich mit Brennstoff zu bestücken, derart, daß der mittlere Abstand dieser Kanäle eine Funktion der Brennstoffbestükkung ist.

Durch die Maßnahme gemäß der Erfindung wird erreicht, daß die längeren Kühlkanäle im Mittel in einem geringeren Abstand voneinander liegen als die kürzeren. Durch die Unterbringung einer gleichen Anzahl von Brennstoffelementen je Kanal ist auch die Wärmeleistung jedes Kanals jeweils etwa gleich derjenigen eines Kühlkanals in einem Reaktor mit konstanter Kühlkanallänge und gleicher Brennstoffelementenzahl pro Kanal. Damit wird die durch die Erfindung angestrebte Wirkung erreicht, daß der Reaktor in einem Kugelbehälter genau im Maße der Moderatorvergrößerung mehr Wärme entwickelt als ein Reaktor, in dem die Kühlkanäle mit gleichen Abständen angebracht sind. Es wird durch die Maßnahme gemäß der Erfindung möglich, die Moderatorvergrößerung ohne Absinken der mittleren Wärmebelastung des Brennstoffes voll auszunutzen.

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Die Zeichnung stellt den Gegenstand der Erfindung vereinfacht dar.

Der Reaktorkern erhält in bekannter Weise eine möglichst kugelähnliche Gestalt mit unterschiedlichen Längen der Kühlkanäle. Indem kugelförmigen Druckbehälter 1 ist der Graphitmoderator 2 von angenähert kugelähnlicher Gestalt gelagert. In den äußeren, kurzen Kühlkanälen 3 liegen die Brennstoffelemente 4 dicht aneinander, während sie in den im zentralen Teil gelegenen längeren Kanälen 5 mit Abstand ver- xo legt sind. Der Abstand 6 zwischen den längeren Kanälen ist geringer als der Abstand 7 zwischen den kürzeren.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Atom-Kernreaktor mit unterschiedlichen Kühlkanallängen, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Abstand der Kühlkanäle voneinander in kanäle steht und die Kühlkanäle etwa gleiche Brennstoff mengen enthalten.

2. Atom-Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kühlkanälen die gleiche Anzahl von Brennstoffelementen gleichmäßig oder ungleichmäßig über die Länge der Kanäle verteilt ist.

3. Atom-Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zonen des Reaktors mit jeweils gleicher Kühlkanallänge die Kühlkanäle ungleich mit Brennstoff bestückt sind, derart, daß der mittlere Abstand dieser Kanäle eine Funktion der Brennstoffbestückung ist.

einem reziproken Verhältnis zur Länge der Kühl- 20 1955, S. 464.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 754 183;
Nucleonics, September 1954, S. 42 bis 45;
»Reactor Handbook Engineering« aus der Reihe »Selected Reference Material on Atomic Energy«,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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