DE1083943B

DE1083943B - Atomic nuclear reactor with different cooling duct lengths

Info

Publication number: DE1083943B
Application number: DED28807A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hartwig Benzler
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1958-08-21
Filing date: 1958-08-21
Publication date: 1960-06-23

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf einen Atom-Kernreaktor mit unterschiedlichen Kühlkanallängen.The invention relates to an atomic nuclear reactor with different cooling channel lengths.

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.As is known, gas-cooled, graphite-moderated reactors are usually built in such a way that the reactor core forms a circular cylindrical cross-section with a vertical axis. When installing the reactors in pressure vessels, in which the coolant is under pressure and overpressure, was generally keep this construction. However, since for technical reasons the dimensions of these containers, which are often built in a spherical shape for static reasons is limited, the reactor core was already which is determined by the graphite structure of the gas-cooled reactor, on the top and bottom of the cylinder in such a way that the volume given by the container in the best possible way Way was taken advantage of. Thus, the most efficient use of space became with a spherical pressure vessel achieved when the moderator was also arranged in a spherical shape.

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.In such an arrangement, however, occurs when the reactor cooling channels are parallel in a known manner are arranged by the graphite, the disadvantage of cooling channels of different lengths. As a result is the heat load on the fuel in the longer cooling channels is lower than in the shorter ones. Since then Due to the spherical shape, the longer cooling channels lie in the center of the reactor and through the central one Cooling channel in general the amount of heat generated in all other side of the If the channels lying in the middle of the cooling channel are set, there is one in the entire reactor lower heat load on the fuel than in a reactor with cooling channels of the same length everywhere. As studies have shown, it is not possible to reduce the thermal output of the reactor through the transition to a moderator that is as spherical as possible to the extent that the amount of moderator grows.

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.It is also already known that the fuel in a reactor with cooling ducts of equal length is unevenly to distribute, so that there is more fissile material in the radially outer channels than in the inner. This allows the thermal output of a specific reactor core to be increased. Likewise the fuel content can also be reduced in the axial direction towards the center of the reactor for the same purpose will. Finally, it is known that the fuel content is on the coolant inlet side of the reactor core decrease to improve coolant flow.

Diese Maßnahmen zur Verbesserung der Wärmeleistung eines Reaktors haben jedoch den Nachteil, daß die Raumausnutzung des Reaktorgefäßes nicht Atom-Kernreaktor mit unterschiedlichen KühlkanallängenHowever, these measures to improve the thermal output of a reactor have the disadvantage that the space utilization of the reactor vessel is not atomic nuclear reactor with different Cooling duct lengths

Anmelder: Deutsche Babcock & Wilcox-Dampfkessel-Applicant: Deutsche Babcock & Wilcox steam boiler

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

Dr.-Ing. Hartwig Benzlex, Oberhausen (RhId.), ist als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Hartwig Benzlex, Oberhausen (RhId.), has been named as the inventor

verbessert wird und überdies eine höhere mittlere Brennstoffanreicherung nötig ist.is improved and, moreover, a higher mean fuel enrichment is necessary.

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.Avoiding the disadvantages that have arisen up to now and achieving better efficiency is achieved according to the invention that the mean distance between the cooling channels from each other in a reciprocal relationship to the length of the cooling channels and the cooling channels have approximately the same amount of fuel contain. According to a further measure according to the invention is in the cooling channels each the same number of fuel elements evenly over the length of the channels distributed. Another expedient embodiment consists in using the same in the zones of the reactor Cooling channel length to equip the cooling channels unequal with fuel, such that the mean distance these channels is a function of the fuel supply.

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.By the measure according to the invention it is achieved that the longer cooling channels on average in are closer to each other than the shorter ones. By placing a same The number of fuel elements per channel is also the heat output of each channel approximately equal to that a cooling channel in a reactor with a constant cooling channel length and the same number of fuel elements per channel. This achieves the effect sought by the invention that the reactor more heat than developed in a spherical container exactly to the extent of the moderator enlargement a reactor in which the cooling channels are arranged at equal intervals. It is made by the measure possible according to the invention, the moderator enlargement without a decrease in the mean heat load to fully utilize the fuel.

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Die Zeichnung stellt den Gegenstand der Erfindung vereinfacht dar.The drawing represents the subject matter of the invention in a simplified manner.

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.In a known manner, the reactor core is given a shape that is as spherical as possible with different shapes Lengths of the cooling channels. By spherical pressure vessel 1, the graphite moderator 2 is mounted in an approximately spherical shape. In the outer, short cooling channels 3, the fuel elements 4 are close to one another, while they are in the central Partly located longer channels 5 are laid at a distance xo. The distance 6 between the longer ones Channels is less than the distance 7 between the shorter ones.

Claims

Patent claims:

1. Atomic nuclear reactor with different cooling channel lengths, characterized in that the The mean distance between the cooling channels is in channels and the cooling channels are approximately the same Fuel quantities included.

2. Atomic nuclear reactor according to claim 1, characterized in that the same in the cooling channels Number of fuel elements evenly or unevenly distributed over the length of the channels is.

3. Atomic nuclear reactor according to claim 1 or 2, characterized in that in the zones of the Reactors with the same cooling duct length, the cooling ducts are unequally equipped with fuel, such that the mean distance between these channels is a function of the fuel load.

a reciprocal relationship to the length of the cooling 20 1955, p. 464.

Considered publications:
British Patent No. 754 183;
Nucleonics, September 1954, pp. 42 to 45;
"Reactor Handbook Engineering" from the series "Selected Reference Material on Atomic Energy",

1 sheet of drawings