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DE102010003809A1 - Reactor core in sodium-cooled fast reactors - Google Patents

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DE102010003809A1
DE102010003809A1 DE102010003809A DE102010003809A DE102010003809A1 DE 102010003809 A1 DE102010003809 A1 DE 102010003809A1 DE 102010003809 A DE102010003809 A DE 102010003809A DE 102010003809 A DE102010003809 A DE 102010003809A DE 102010003809 A1 DE102010003809 A1 DE 102010003809A1
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Germany
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fuel
reactor core
sodium
solid metal
hydrogen compound
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DE102010003809A
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German (de)
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Dr. Merk Bruno
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Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf eV
Original Assignee
Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf eV
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Abstract

Hintergrund der Erfindung ist die Ausgestaltung von Reaktorkernen für natriumgekühlte schnelle Reaktoren wobei an verschiedenen Stellen im Reaktorkern feste Metall-Wasserstoff-Verbindungen eingefügt werden.
Dadurch reduziert sich der Effekt der Verdampfung des Natriums deutlich und die Sicherheitskoeffizienten verbessern sich signifikant.The background of the invention is the design of reactor cores for sodium-cooled fast reactors wherein solid metal-hydrogen compounds are inserted at various points in the reactor core.
This significantly reduces the effect of sodium evaporation and improves the safety coefficients significantly.

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Figure 00000001

Description

Hintergrund der Erfindung ist die Ausgestaltung von Reaktorkernen für schnelle Reaktoren, vorrangig für natriumgekühlte schnelle Reaktoren.Background of the invention is the design of reactor cores for fast reactors, primarily for sodium-cooled fast reactors.

Die Reduktion des Natriumdampfkoeffizienten in natriumgekühlten schnellen Reaktoren ist ein wichtiger Bestandteil der Reaktorkernauslegung. Bereits in den 70er Jahren wurden umfangreiche Studien mit dem Ziel der Reduktion des Natriumdampfkoeffizienten durchgeführt
HILL, R. N. Evaluation of LMR Design Options for Reduktion of Sodium Void Worth. Proc. of Int. Conf. an Physics of Reactors, Marseille, FR, 1980 Band 1, S. 11–19 .The reduction of the sodium vapor coefficient in sodium-cooled fast reactors is an important part of the reactor core design. As early as the 1970s, extensive studies were carried out with the aim of reducing the sodium vapor coefficient
HILL, RN Evaluation of LMR Design Options for Reduction of Sodium Void Worth. Proc. of Int. Conf. to Physics of Reactors, Marseilles, FR, 1980, Vol. 1, pp. 11-19 ,

Diese Studien bewegten sich allerdings auf der Ebene der Ganzkernrechnungen durch Optimierung der Kerngeometrie zur Reduzierung des Natriumdampfkoeffizienten.However, these studies moved at the level of whole-core calculations by optimizing the core geometry to reduce the sodium vapor coefficient.

Neuere Arbeiten beschäftigen sich weitgehend mit dem Kerndesign von natriumgekühlten schnellen Reaktoren
RIMPAULT, G. Towards GEN IV SFR design: Promising ideas for large advanced SFR Core Design. Int. Conf. in Physics of Reactors, Interlaken, CH, 2008
oder
BUIRON, L. Innovative Core Design For. Generation IV Sodium-Cooled Fast Reactors. Proc. of Int. Congress an Advances in Nuclear Power Plants, Nice FR, 2007 Recent work is largely concerned with the core design of sodium-cooled fast reactors
RIMPAULT, G. Towards GEN IV SFR design: Promising ideas for large advanced SFR Core Design. Int. Conf. at Physics of Reactors, Interlaken, CH, 2008
or
BUIRON, L. Innovative Core Design For. Generation IV Sodium-Cooled Fast Reactors. Proc. of Int. Congress an Advances at Nuclear Power Plants, Nice FR, 2007

Durch die rasante Entwicklung der Berechnungsprogramme für zweidimensionale Brennelementstrukturen auf unstrukturiertem Gitter für Leichtwasserreaktoren entstehen nun neue Möglichkeiten zur detaillierten Untersuchung des Natriumdampfkoeffizienten auf Brennelementebene. Allerdings ist es wichtig nicht nur einen Parameter zu optimieren, sondern einen Blick auf das Gesamtbild der Sicherheitskoeffizienten zu werfen. Dies ist hilfreicher als nur der singuläre Blick auf den Natriumdampfkoeffizienten.The rapid development of calculation programs for two-dimensional fuel assemblies on unstructured lattices for light water reactors now opens up new possibilities for the detailed investigation of the sodium vapor coefficient at the fuel element level. However, it is important not just to optimize one parameter, but to look at the overall picture of safety coefficients. This is more helpful than just the singular view of the sodium vapor coefficient.

In derzeitigen schnellen, natriumgekühlten Reaktoren kann es im Laufe eines Störfalls zu einer Verdampfung des Kühlmittels kommen. Die Blasenbildung führt zu einer positiven Rückwirkung auf die Reaktorleistung und wirkt damit selbstverstärkend. Massive Schäden an Brennelementen sind dadurch nicht zu vermeiden und Beschädigung des gesamten Reaktorkerns ist sehr wahrscheinlich.In current fast, sodium-cooled reactors, evaporation of the coolant may occur in the course of an incident. The formation of bubbles leads to a positive reaction to the reactor power and thus acts self-reinforcing. Massive damage to fuel assemblies can not be avoided and damage to the entire reactor core is very likely.

Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Aufbaus von Reaktorkernen für natriumgekühlte schnelle Reaktoren, wobei die Sicherheit des Reaktorbetriebes sich signifikant gegenüber bisher bekannten und verwendeten Reaktorkernen verbessert.The object of the invention is to specify a design of reactor cores for sodium-cooled fast reactors, wherein the safety of the reactor operation improves significantly compared to previously known and used reactor cores.

Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is solved with the features of claim 1. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch das Einführen von festen Metall-Wasserstoff-Verbindungen, die sowohl moderierende als auch resonanzabsorbierende Eigenschaften besitzen, an verschiedenen möglichen Positionen im Reaktorkern.The object is achieved by introducing solid metal-hydrogen compounds, which have both moderating and resonance-absorbing properties, at various possible positions in the reactor core.

bis stellen den Stand der Technik für den Aufbau eines Reaktorkerns dar to represent the state of the art for the construction of a reactor core

bis zeigen die Veränderungen im Reaktorkern bei den einzelnen Ausführungsvarianten. to show the changes in the reactor core in the individual variants.

Die weiteren Abbildungen stellen die Zusammenhänge verschiedener Größen des Brennelements bzw. des Reaktors beim Ausführungsbeispiel 1 dar.The further figures represent the relationships of different sizes of the fuel assembly or the reactor in the embodiment 1.

zeigt die Anordnung der Brennelemente 2 im Reaktorkern 1. Jeder der Brennelemente 2, 1/6 eines Brennelements ist in dargestellt, ist von einer Wandung (Can Wall 3 genannt) umgeben und besteht aus verschiedenen Einheitszellen 4. zeigt den Aufbau der Einheitszelle 4 eines Brennelements 2 (im weiteren nur Einheitszelle genannt). Diese Einheitszelle 4 besteht angelehnt an den European Fast Reactor (EFR) aus einem Brennstab 5 mit dem Kernbrennstoff, einem Hüllrohr 6 mit den darauf gewickelten Abstandshalterdrähten 8 und die mit Natrium gefüllte Kühlmittelregion 7. shows the arrangement of the fuel assemblies 2 in the reactor core 1 , Each of the fuel elements 2 , 1/6 of a fuel element is in is represented by a wall (Can Wall 3 surrounded) and consists of different unit cells 4 , shows the structure of the unit cell 4 a fuel element 2 (hereinafter referred to as a unit cell). This unit cell 4 is based on the European Fast Reactor (EFR) from a fuel rod 5 with the nuclear fuel, a cladding tube 6 with the spacer wires wound thereon 8th and the sodium filled coolant region 7 ,

In den weiteren Abbildungen werden die Veränderungen zu jedem Ausführungsbeispiel jeweils durch eine Schraffur hinterlegt.In the other figures, the changes to each embodiment are each deposited by hatching.

Es wird eine Schicht aus einer moderierenden Verbindung 9 eingeführt. Als Materialien für diese moderierende Verbindung ist eine Kombination aus einem sehr effektiven Moderator (Material geringer Atommasse), nähmlich Wasserstoff und einem Trägerstoff möglich. Diese feste Metall-Wasserstoff-Verbindung 9 besteht aus einem Material, dass sowohl moderierende und resonanzabsorbierende Eigenschaften besitzt. Als Materialen kommen damit beispielsweise folgende Stoffe in Frage: Zirkoniumhydrid, Molybdänhydrid, Thoriumhydrid, Uranhydrid.It becomes a layer of a moderating connection 9 introduced. As materials for this moderating compound, a combination of a very effective moderator (low atomic mass material), namely hydrogen and a carrier is possible. This solid metal-hydrogen compound 9 consists of a material that has both moderating and resonance absorbing properties. As materials, for example, the following substances come into question: zirconium hydride, molybdenum hydride, thorium hydride, uranium hydride.

1. Ausführungsbeispiel1st embodiment

Erfindungsgemäß wird in einer ersten Variation in einzelnen oder allen Einheitszellen 4 zwischen dem Brennstab 5 und dem Hüllrohr 6 eine Schicht einer festen Metall-Wasserstoff-Verbindung 9 (im weiteren Verbindung oder Verbindungsschicht genannt) eingefügt (siehe ).According to the invention, in a first variation in single or all unit cells 4 between the fuel rod 5 and the cladding tube 6 a layer of a solid metal-hydrogen compound 9 (hereinafter called compound or compound layer) inserted (see ).

2. Ausführungsbeispiel 2nd embodiment

Eine weitere Möglichkeit ist das Ersetzen einzelner Brennstäbe 5 der Einheitszellen 5 in einem oder mehrere Brennelementen 4 durch die Verbindung 9 (siehe ).Another possibility is the replacement of individual fuel rods 5 the unit cells 5 in one or more fuel assemblies 4 through the connection 9 (please refer ).

3. Ausführungsbeispiel3rd embodiment

Eine weitere Möglichkeit ist das teilweise Ersetzen des Kernbrennstoffs e einzelner Brennstäbe 5 der Einheitszellen 5 in einem oder mehrere Brennelementen 4 durch die Verbindung 9.Another possibility is the partial replacement of the nuclear fuel e individual fuel rods 5 the unit cells 5 in one or more fuel assemblies 4 through the connection 9 ,

4. Ausführungsbeispiel4th embodiment

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführung ist das Aufbringen der Verbindung 9 auf die Innenseite des Can Walls 3 der Brennelemente 2 (sieheAnother embodiment of the invention is the application of the compound 9 on the inside of the can wall 3 of the fuel elements 2 (please refer

). ).

5. Ausführungsbeispiel5th embodiment

Eine weiter Ausgestaltung ist das Aufbringen der Verbindung 9 auf die Außenseite des Can Walls 3 der Brennelemente 2 (siehe ).A further embodiment is the application of the compound 9 on the outside of the can wall 3 of the fuel elements 2 (please refer ).

6. Ausführungsbeispiel6th embodiment

Eine weiter Ausgestaltung ist das Einarbeiten der Verbindung 9 in den Can Wall 3 der Brennelemente 2.A further embodiment is the incorporation of the compound 9 in the can wall 3 of the fuel elements 2 ,

7. Ausführungsbeispiel7th embodiment

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist das Einbringen von Platten 10, die aus der Verbindung 9 bestehen, zwischen einzelnen oder allen Brennelementen 2 im Reaktorkern (siehe ).Another embodiment of the invention is the introduction of plates 10 that made the connection 9 exist between single or all fuel assemblies 2 in the reactor core (see ).

Verbesserungenimprovements

Das Einbringen der Verbindungsschicht bzw. der Verbindung bei den Ausführungsbeispielen führt zu einer Verringerung des Natriumdampfkoeffizienten. Gleichzeitig erhöht sich der Betrag des negativen Brennstofftemperaturkoeffizienten und es verringert sich der positive Kühlmittelkoeffizient (bestehend aus Natriumdichte- und -temperaturkoeffizienten). Die Änderungen in den beiden letztgenannten Koeffizienten führen zu einer deutlich verbesserten Stabilität der Neutronen- bzw. Leistungsproduktion. Es wird nur eine sehr begrenzte Menge der Verbindung benötigt, deshalb ermöglicht dies die Beibehaltung der Leistungsdichte und -verteilung, der Brennstoffkonfiguration, der Brennelementgeometrie und der Strömungsführung. Das Brutverhalten bleibt annähernd erhalten und auch der Anfall von Minoren Aktiniden verändert sich kaum. Die Erfindung ist sicherheitsgerichtet und öffnet zusätzlich Freiheiten in der Optimierung des Transmutationspotentials.The introduction of the compound layer or the compound in the embodiments leads to a reduction of the sodium vapor coefficient. At the same time, the amount of the negative fuel temperature coefficient increases and the positive refrigerant coefficient (consisting of sodium density and temperature coefficients) decreases. The changes in the latter two coefficients lead to a significantly improved stability of neutron or power production. Only a very limited amount of compound is needed, therefore, this allows the maintenance of power density and distribution, fuel configuration, fuel assembly geometry and flow control. The brood behavior is almost preserved and the accumulation of minor actinides hardly changes. The invention is safety-oriented and additionally opens up freedoms in the optimization of the transmutation potential.

Die Ergebnisse der Einführung dieser Verbindungsschicht werden für das 1. Ausführungsbeispiel in den folgenden Abbildungen dargestellt. zeigt das Neutronenflussspektrum in der dargestellten Einheitszelle im Normalzustand des Reaktorbetriebes in Relation mit den gemittelten Wirkungsquerschnitten für die Produktion und die korrigierte Absorption von Neutronen.The results of the introduction of this compound layer are shown for the 1st embodiment in the following figures. shows the neutron flux spectrum in the unit cell shown in the normal state of reactor operation in relation to the average cross sections for the production and the corrected absorption of neutrons.

Beim Verdampfen des Natriums treten drei wichtige Effekte auf:

  • – Die Absorption von Neutronen im Natrium verringert sich.
  • – Das Neutronenspektrum wird härter, denn aufgrund der reduzierten Teilchendichte des Natriums werden die Neutronen weniger abgebremst.
  • – Zusätzlich erhöhen sich die Neutronenverluste durch die Kernoberfläche. HUMMEL, Harry H. Reactivity Coefficients in Large Fast Power Reactors.: American Nuclear Society, 1970. S. 82–132 .
The evaporation of sodium has three important effects:
  • - The absorption of neutrons in sodium decreases.
  • - The neutron spectrum is harder, because due to the reduced particle density of sodium, the neutrons are slowed down less.
  • - In addition, the neutron losses increase through the core surface. HUMMEL, Harry H. Reactivity Coefficients in Large Fast Power Reactors .: American Nuclear Society, 1970. pp. 82-132 ,

Die beiden, im unendlichen System, sichtbaren Effekte (reduzierte Absorption und Härtung des Spektrums) werden in und analysiert. Die Abbildungen zeigt die Änderung des Neutronenflussspektrums aufgrund der Verdampfung des Kühlmittels. In ist die Veränderung des Neutronenflussspektrums zusammen mit dem makroskopischen Produktionswirkungsquerschnitt aufgetragen. Die Härtung des Neutronenflussspektrums ist deutlich sichtbar. Während der integrale Neutronenfluss unterhalb ca. 100 keV sichtbar abnimmt, steigt er oberhalb dieses Wertes deutlich an. Ein signifikanter Teil des Neutronenflusses verschiebt sich in den Bereich oberhalb von 500 keV, in dem der Produktionswirkungsquerschnitt ansteigt. In wird die Veränderung des Neutronenflussspektrums in Relation zum Absorptionswirkungsquerschnitt von Natrium gesetzt. Hier ist die Korrelation mit der Absorptionsresonanz von Natrium bei rund 3 keV deutlich zu sehen. Dieser Bereich ist der einzige Bereich unterhalb von 100 keV, in dem der Neutronenfluss aufgrund der deutlichen Verringerung der Natriumdichte bei der Verdampfung und der damit einhergehenden deutlich verringerten Absorption ansteigt.The two, in the infinite system, visible effects (reduced absorption and hardening of the spectrum) are in and analyzed. The figures show the change in the neutron flux spectrum due to the evaporation of the coolant. In the change in the neutron flux spectrum is plotted along with the macroscopic production cross section. The hardening of the neutron flux spectrum is clearly visible. While the integral neutron flux visibly decreases below about 100 keV, it increases significantly above this value. A significant portion of the neutron flux shifts to the region above 500 keV, where the production cross-section increases. In the change in the neutron flux spectrum is related to the absorption cross-section of sodium. Here, the correlation with the absorption resonance of sodium at around 3 keV can be clearly seen. This area is the only area below 100 keV in which the neutron flux increases due to the significant reduction in sodium density during evaporation and the consequent markedly reduced absorption.

zeigt den Verlauf des unendlichen Multiplikationsfaktors der Einheitszelle über den Abbrand für die verschiedenen Brennstoffkonfigurationen. Die schwarze Linie mit Quadraten zeigt den Abfall des unendlichen Multiplikationsfaktors mit zunehmendem Abbrand für den Referenzfall ohne zusätzliche Schicht. Die Einführung des Layers mit moderierendem und resonanzabsorbierendem Material (UH2) führt im Fall 1 (0,1 mm Schichtdicke) und im Fall 2 (0,2 mm Schichtdicke) zu einer Reduktion des Multiplikationsfaktors über die gesamte Lebensdauer des Brennstoffs. Im Vergleichsfall, der Verwendung eines bereits diskutierten Moderators, Fall 3 (0,6 mm Schichtdicke) mit der Nutzung von B4C als rein moderierendes Material bleibt der ursprüngliche Multiplikationsfaktor erhalten. Die Abnahme des Multiplikationsfaktors über den Abbrand fällt sogar schwächer aus als beim Referenzdesign. shows the course of the infinite multiplication factor of the unit cell over the burnup for the different fuel configurations. The black line with squares shows the drop of the infinite multiplication factor with increasing burnup for the reference case without additional layer. The introduction of the layer with moderating and resonance absorbing material (UH 2 ) leads in case 1 (0.1 mm layer thickness) and in case 2 (0.2 mm layer thickness) to a reduction of the Multiplication factor over the lifetime of the fuel. In the comparison case, the use of an already discussed moderator, case 3 (0.6 mm layer thickness) with the use of B 4 C as purely moderating material, the original multiplication factor is retained. The decrease of the multiplication factor over the burnup is even weaker than in the reference design.

Der Effekt der Verdampfung des Natriums in einem Brennelement im unendlichen Gitter über dem Abbrand ist in dargestellt. Die Verdampfung des Kühlmittels Natrium führt in schnellen Reaktoren zu einem sprunghaften Anstieg des Multiplikationsfaktors. Die Gründe dafür wurden eingangs beschrieben. Dieser Effekt nimmt mit zunehmendem Abbrand sogar noch zu. Die Einführung der verschiedenen Layer verringert den Effekt der Natriumverdampfung um 15 bis 30% im frischen Zustand des Brennelements. Der Effekt bleibt für Fall 1 und Fall 2 über den Abbrand weitgehend unverändert. In Fall 3 wird eine erhebliche Verbesserung über dem Abbrand im Vergleich zur Referenzlösung erzielt. Allerdings ist diese Verbesserung nur mit einem gravierenden Eingriff in das Kerndesign zu bewerkstelligen, da die große Schichtdicke zwangsläufig zu einer starken Reduktion der Leistungsdichte führt. Zusätzlich ist die Effizienz der Reduktion des Effektes der Natriumverdampfung nur begrenzt.The effect of the evaporation of sodium in a fuel element in the infinite lattice above the burnup is in shown. The evaporation of the coolant sodium leads to a rapid increase of the multiplication factor in fast reactors. The reasons for this were described at the beginning. This effect even increases with increasing burnup. The introduction of the various layers reduces the effect of sodium evaporation by 15 to 30% in the fresh state of the fuel assembly. The effect remains largely unchanged for case 1 and case 2 on burnup. In case 3, a significant improvement over burnup compared to the reference solution is achieved. However, this improvement can only be achieved with a serious intervention in the core design, since the large layer thickness inevitably leads to a strong reduction of the power density. In addition, the efficiency of reducing the effect of sodium evaporation is limited.

zeigt die Veränderung des Multiplikationsfaktors in Folge Brennstofftemperatureffektes und des Kühlmitteleffektes (aufgrund der Temperatur- und der damit verbundenen Dichteänderung) für die Referenzkonfiguration und für die Konfiguration mit Fall 2. Der negative Brennstofftemperatureffekt, bzw. die damit verbundene Rückwirkung werden durch die Einführung der Moderationsschicht signifikant verstärkt. Dies gilt sowohl bei Erwärmung als auch bei Abkühlung des Brennstoffes. Der positive Kühlmitteleffekt reduziert sich durch die Einführung der Moderationsschicht deutlich. Beide Veränderungen sind sicherheitsgerichtet und verbessern die Stabilität eines schnellen natriumgekühlten Reaktors deutlich. Figure 4 shows the change in multiplication factor due to fuel temperature effect and the coolant effect (due to the temperature and associated density change) for the reference configuration and for the configuration with case 2. The negative fuel temperature effect, or the associated feedback, becomes significant through the introduction of the moderation layer strengthened. This applies both when heating and when cooling the fuel. The positive coolant effect is significantly reduced by the introduction of the moderation layer. Both changes are safety-oriented and significantly improve the stability of a fast sodium-cooled reactor.

Die Einführung der moderierenden und resonanzabsorbierenden Schicht zwischen Brennstoff und Hüllrohr reduziert den Effekt der Verdampfung des Natriums deutlich und führt zu signifikant verbesserten Sicherheitskoeffizienten. Diese Maßnahme erlaubt die Beibehaltung der Leistungsdichte und -verteilung, der Brennstoffkonfiguration, der Brennelementgeometrie und der Strömungsführung. Das Brutverhalten bleibt annähernd erhalten und auch der Anfall von Minoren Aktiniden verändert sich kaum. Die Einführung einer Schicht mit moderierendem Material ist sicherheitsgerichtet und öffnet zusätzlich Freiheiten in der Optimierung des Transmutationspotentials. Diese Verbesserungen sind auch für alle anderen Ausführungsbeispiele belegbar.The introduction of the moderating and resonance absorbing layer between fuel and cladding significantly reduces the effect of sodium vaporization and results in significantly improved safety coefficients. This measure allows the maintenance of the power density and distribution, the fuel configuration, the fuel assembly geometry and the flow guidance. The brood behavior is almost preserved and the accumulation of minor actinides hardly changes. The introduction of a layer of moderating material is safety-oriented and opens up additional freedom in optimizing the transmutation potential. These improvements are also provable for all other embodiments.

Weitere theoretische Untersuchungen ergaben, dass die gleichen positiven Effekte auftreten, wenn statt der festen Metall-Wasserstoffverbindung reiner Wasserstoff verwendet wird. Die Verwendung von reinem Wasserstoff scheidet aus verschiedenen Sicherheitskriterien aus.Further theoretical investigations have shown that the same positive effects occur when pure hydrogen is used instead of the solid metal-hydrogen compound. The use of pure hydrogen is ruled out by different safety criteria.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Reaktorkernreactor core
22
Brennelementfuel element
33
Can WallCan Wall
44
Einheitszelle eines BrennelementsUnit cell of a fuel assembly
55
Brennstabfuel rod
66
Hüllrohrcladding tube
77
KühlmittelregionCoolant region
88th
AbstandhalterdrähteSpacer wires
99
feste Metall-Wasserstoffverbindungsolid metal-hydrogen compound

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • HILL, R. N. Evaluation of LMR Design Options for Reduktion of Sodium Void Worth. Proc. of Int. Conf. an Physics of Reactors, Marseille, FR, 1980 Band 1, S. 11–19 [0002] HILL, RN Evaluation of LMR Design Options for Reduction of Sodium Void Worth. Proc. of Int. Conf. to Physics of Reactors, Marseille, FR, 1980, Vol. 1, pp. 11-19 [0002]
  • RIMPAULT, G. Towards GEN IV SFR design: Promising ideas for large advanced SFR Core Design. Int. Conf. in Physics of Reactors, Interlaken, CH, 2008 [0004] RIMPAULT, G. Towards GEN IV SFR design: Promising ideas for large advanced SFR Core Design. Int. Conf. in Physics of Reactors, Interlaken, CH, 2008 [0004]
  • BUIRON, L. Innovative Core Design For. Generation IV Sodium-Cooled Fast Reactors. Proc. of Int. Congress an Advances in Nuclear Power Plants, Nice FR, 2007 [0004] BUIRON, L. Innovative Core Design For. Generation IV Sodium-Cooled Fast Reactors. Proc. of Int. Congress at Advances at Nuclear Power Plants, Nice FR, 2007 [0004]
  • HUMMEL, Harry H. Reactivity Coefficients in Large Fast Power Reactors.: American Nuclear Society, 1970. S. 82–132 [0026] HUMMEL, Harry H. Reactivity Coefficients in Large Fast Power Reactors .: American Nuclear Society, 1970. pp. 82-132 [0026]

Claims (9)

Reaktorkern 1 in natriumgekühlten schnellen Reaktoren bestehend aus: – mehreren Brennelementen 2 bestehend aus – mehreren Brennstäben 5 mit dem Kernbrennstoff, – den Hüllrohren 6 zwischen denen sich die Natrium gefüllten Kühlmittelregionen 7 befinden, dadurch gekennzeichnet, dass an verschiedenen Stellen im Reaktorkern feste Metall-Wasserstoffverbindungen 9 eingebracht sind.reactor core 1 in sodium-cooled fast reactors consisting of: - several fuel elements 2 consisting of - several fuel rods 5 with nuclear fuel, - the ducts 6 between which are the sodium-filled coolant regions 7 located, characterized in that at different points in the reactor core solid metal-hydrogen compounds 9 are introduced. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Brennelement 2 zwischen einem Brennstab 5 und dem Müllrohr 6 eine feste Metall-Wasserstoffverbindung 9 eingebracht ist.Reactor core according to claim 1, characterized in that in at least one fuel element 2 between a fuel rod 5 and the garbage pipe 6 a solid metal-hydrogen compound 9 is introduced. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Brennstab 5 mindestens eines Brennelementen 2 ganz oder teilweise durch die feste Metall-Wasserstoffverbindung 9 ersetzt wird.Reactor core according to claim 1, characterized in that at least one fuel rod 5 at least one fuel element 2 wholly or partly by the solid metal-hydrogen compound 9 is replaced. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennelemente 2, die jeweils von einem Can Wall 3 umgeben sind, die feste Metall-Wasserstoffverbindung 9 auf der Innenseite des Can Walls 3 einzelner oder aller Brennelemente 2 aufgebracht ist.Reactor core according to claim 1, characterized in that the fuel elements 2 , each from a can wall 3 are surrounded, the solid metal hydrogen compound 9 on the inside of the can wall 3 single or all fuel 2 is applied. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennelemente 2, die jeweils von einem Can Wall 3 umgeben sind die feste Metall-Wasserstoffverbindung 9 auf der Außenseite des Can Walls 3 einzelner oder aller Brennelemente 2 aufgebracht ist.Reactor core according to claim 1, characterized in that the fuel elements 2 , each from a can wall 3 surrounded are the solid metal-hydrogen compound 9 on the outside of the can wall 3 single or all fuel 2 is applied. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennelemente 2, die jeweils von einem Can Wall 3 umgeben sind, die feste Metall-Wasserstoffverbindung 9 in den Can Walls 3 einzelner oder aller Brennelemente 2 eingebracht ist. Reactor core according to claim 1, characterized in that the fuel elements 2 , each from a can wall 3 are surrounded, the solid metal hydrogen compound 9 in the can walls 3 single or all fuel 2 is introduced. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die feste Metall-Wasserstoffverbindung 9 moderierende und resonanzabsorbierende Eigenschaften besitzt, vorzugsweise bestehend aus, Uranhydrid, Zirkoniumhydrid, Thoriumhydrid und/oder Molybdänhydrid.Reactor core according to claim 1, characterized in that the solid metal-hydrogen compound 9 has moderating and resonance absorbing properties, preferably consisting of uranium hydride, zirconium hydride, thorium hydride and / or molybdenum hydride. Reaktorkern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall-Wasserstoffverbindung 9 als Beschichtung auf dem Brennstoff oder innerhalb des Hüllrohrs in einer Schichtdicke von 0,01 bis 0,2 mm aufgebracht ist.Reactor core according to claim 2, characterized in that the metal-hydrogen compound 9 is applied as a coating on the fuel or within the cladding tube in a layer thickness of 0.01 to 0.2 mm. Reaktorkern nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die 5 bis 10% der Brennstäbe durch die feste Metall-Wasserstoffverbindung 9 ersetzt wird.Reactor core according to claim 3, characterized in that the 5 to 10% of the fuel rods by the solid metal-hydrogen compound 9 is replaced.
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