DE1025535B

DE1025535B - Verfahren zum Erzielen eines in den Normalebenen zur Kuehlmittelstroemungsrichtung vergleichmaessigten Neutronenflusses in durch fluessige oder gasfoermige Mittel gekuehlten thermischen Reaktoren

Info

Publication number: DE1025535B
Application number: DEST11579A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Manfred Siebker
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1956-08-24
Filing date: 1956-08-24
Publication date: 1958-03-06

Description

Verfahren zum Erzielen eines in den Normalebenen zur Kühlmittelströmungsrichtung vergleichmäßigten Neutronenflusses in durch flüssige oder gasförmige Mittel gekühlten thermischen Reaktoren Bei Reaktoren. mit festem, makros:kopisch.en Brennstoffelem,enten. ergibt sich bei einfacher, d. h. gleich förmiger Anordnung der Brennstoffelemente im Kern und bei gleichmäßiger Konstruktion. und Anreiicherung der Elemente eine, Verteilung des, Neutronenflusses und damit der Wärmeerzeugung, die in der Kernmitte ein Maximum besitzt und nach, außen, stark abfällt. Diese; verschieden starkes Wärmeerzeugung hat zur Folge, daß auch das Tempeira,tu;rniveau über den Querschnitt ungleichmäßig verteilt ist. Man kann eine Angleichung der Temperaturen, erreichen, wenn man entsprechend dem Wärmeangebot die Kühlung stärker oder schwächer wählt und damit mehr oder weniger große Wärmemengen abführt. Günstiger ist eine, möglichst gleichmäßige, Verteilung dass Wärmeangebotes über den Kern.
Nach der Erfindung wird, diese; Aufgabei n.äherungsweis:e, dadurch gelöst, daß das Kühlmittel mit einer Dispersion von feinverteiltem brutfähigem Material versehen, wird, deren Konzentration in der Mitte des Reaktorkerns am, größten ist und nach außen abfällt, und zwar derart, da,ß die Konzentration in Abhängigkeit von der Lagei des, jeweiligen. Kühlkanals im Reaktorkern nach Maßgabei des sich ohne den. Zusatz dort einstellenden. mittleren. gewählt wird.
Die höhere Konzentration, des, brutfähigen Materials in. der Mitte des Reaktorkerns bewirkt dort einen größeren Neutroneneinfang als in den Randgebieiten des Realctorkeirns. Dadurch wird der N.eutronenfluß in der Kernmittei stärker herabgesetzt als am Rand, so. daß beide, einander angeglichen werden. Man kann somit einen, angenähert gleichmäßigen NeutronEnfluß in Normalebenen, zur Strömungsrichtung des Kühlmittels und damit eine Vergleichmäßigung der Wärmeientwicklung über den Querschnitt des Reiaktors eirreichen, wenn man die! Konzentration, des brutfähigen Materials als Funktion der Entfernung von der parallel zur Strömungsrichtung liegenden Mittelachse: dies Reaktors nach Maßgabe, des mittleren Neutronenflussies im jeweiligen Kühilkanal ohne Zusatz wählt.
Einerz weiteren Gedanken, der Erfindung entsprechend soll dies dadurch, realisiert werden, d.aß das. Kühlmitteil vor seinem. Eintritt in die Kühlkanäle Abs:cheidevorrichtungen an sieh bekannter Art durchläuft, die in. ihrem Abscheidewirkungsgrad bei den mittleren Kanälen am niedrigsten liegen und bei den äußerem, am, höchsten.
Das abgeschiedenes Brutmaterial kann durch. eine paralleil geschaltete Strömung in ein ringförmiges Hüllgebiet um den Reaktorkern geleitet werden und sich im Anschluß daran mit den aus dem Reiaktockern kommenden Strömen wiedervereinigen. Gleichzeitig wird durch eine solche Anordnung erreicht, daß bei wachsendem Kühlmittelstrom und damit wachsender Küh;lmttelgesch.windigkeit ganz allgemein die Konzentration an brutfähigere Material im Reaktorkern sinkt, so daß mehr Wärme frei wird, die durch die größere Menge des Kühlmaterials abgeführt werden kann.. Umgekehrt würde: bei Verringerung der Kühlmittelmenge auch die; erzeugte Wärmemenge sinken. Im Extremfall kann, dafür gesorgt sein, daß bei Ausfall dass Kühlmittel.stroms die Kühlkanäle im Reaktorkern, sich. so weit mit dem brutfähigen, Material füllen, daß die Reaktion selbsttätig eirlisch.t.
Durch die Verwendung von suspendiertem brutfähigem Material im Kühlmittel ist außerdem. die Möglichkeit einer kontinuierlichen Aufbereitung gegeben. Es kann laufend ausgebrütetes Material bzw. Material der Zwischenstufen aus dem Kreislauf entfeirnt und andererseits zur Erhöhung der Reaktivität, beispielsweise bei Erschöpfung oder weitgehender Vergiftung der festen Brennstoffeilemente, zusätzlich spaltbares Material in Suspension gegeben werden. Dies bedeutet wiederum, d.aß eine kontinuierliche Aufbereitung vorgesehen wird, weilche die entstehenden Spaltprod uktei entfernt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Erzseilen eines in den Normalebenen. zur Kühlmitteils.trÖmungsrich,tung vergleichmäßigten Neutronenflusses in. durch flüssige oder gasförmige Mittel gekühltem thermischen Reaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kühlmittel brutfähiges Material dispergiert wird, wobei die Konzentration der Dispersion in. Abhängigkeit von der Lage[ des. jeweiligen Kühlkanals im Reaktorkern nach Maßgabel des sich ohne den. Zusatz dort einstellendem mittleren Neutronenflusses gewählt wird.
2. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das. mit einer Dispersion, von brutfähigem Material versehene Kühlmittel vor dem Eintritt in, die Kühlkanäle des Reaktorkerns Abscheidevorrichtungen durchläuft, die je nach der vorgesehenem; Dispersiomskonzemtration verschiedene Wirkungsgrade aufweisen.
3. Verfahren nach dem Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absch,eidewirkungsgrade eine solche Abhängigkeit von, der Durchflußmenge aufweisen, daß die Temperatur des Kühlmittels am Austritt aus dem, Kühlkanälen auch bei stark wechselnden. Kühlmittelmemgen ungefähr die gleiche bleibt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Abscheidern abgeschiedene Brutmaterial mittels einer besonderen Trägerströmung in ein ringförmiges Hüllgebiet um den Reaktorkern geleitet und im Anschluß daran mit den, aus dem Reaktorkern kommenden Strömen wiedervereinigt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich beim Ausfall des Kühlmittelstroms eine solche Menge, an brutfähigem Material in den Kühlkanälen, aufbaut; daß die Kettenreaktion selbsttätig erlischt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen. 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom der Kühlflüssigkeit mit dem brutfähigen Material zur vollständigen oder teilweisen Entfernung der Brutprodukte. bzw. Brutzwischenprodukte geleitet und die entsprechende Menge. frischen. Materials dem Kreislauf zugegeben, wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem brutfähigen Material spaltfähiges Material als Dispersion dem Kühlmittel zugegeben wird, dessen Spaltprodukte aus dem in Anspruch 5 genannten oder einem anderen Teilstrom durch eine chemische Aufbereitungsanlage entfernt werden.