DE1025535B

DE1025535B - Method for achieving a neutron flux that is equalized in the normal planes to the direction of coolant flow in thermal reactors cooled by liquid or gaseous media

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.Method for achieving one in the normal planes to the coolant flow direction equalized neutron flux in cooled by liquid or gaseous means thermal reactors For reactors. with fixed, macros: kopisch.en fuel elements, ducks. results with simple, d. H. uniform arrangement of the fuel elements in the core and with uniform construction. and enrichment of the elements one, Distribution of the neutron flux and thus the generation of heat in the center of the core possesses a maximum and falls sharply towards the outside. These; different levels of heat generation As a result, the tempeira, door level is also uneven across the cross-section is distributed. One can achieve an equalization of the temperatures, if one accordingly the heat supply selects the cooling stronger or weaker and thus more or less dissipates large amounts of heat. A distribution that is as even as possible is more favorable that heat supply through the core.

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.According to the invention, this; Abandoning n. Approximation: e, thereby solved that the coolant with a dispersion of finely divided broodable material is provided, the concentration of which is greatest in the center of the reactor core and falls outwards in such a way that the concentration depends on of the location of the, respective. Cooling channel in the reactor core made to measure without the. Adding there setting. middle. is chosen.

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.The higher concentration of the material that can be brood in the middle of the reactor core causes greater neutron capture there than in the peripheral areas of the realctor's brain. As a result, the neutron flux in the core is reduced more than on the edge, so. that both are assimilated to one another. One can thus approximate one Uniform neutron flow in normal planes to the direction of flow of the coolant and thus an equalization of the heat development over the cross-section of the Reiactor's reach if you can! Concentration, of the material capable of breeding as Function of the distance from the central axis parallel to the direction of flow: this reactor according to the mean neutron flux in the respective cooling channel dials without addition.

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.Another idea, according to the invention, is to do this by be realized, i.e. the. cooling part before his. Entry into the cooling channels Abs: separating devices of a known type passes through, which in their separation efficiency lowest in the middle canals and highest in the outer canals.

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.The deposited brood material can pass through. one connected in parallel Flow in an annular enveloping area around the reactor core and are directed then reunite with the streams coming from the Reiaktockern. At the same time it is achieved by such an arrangement that with increasing coolant flow and with it increasing cooling speed, concentration in general sinks of more fertile material in the reactor core, so that more heat is released can be removed by the larger amount of the cooling material .. The reverse would be: when reducing the amount of coolant also the; The amount of heat generated will decrease. In the extreme it can be ensured that, in the event of a failure, the coolant flow through the cooling channels in the reactor core, yourself. Fill so far with the breeding material that the reaction automatically 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.By using suspended breeding material in the coolant is also. given the possibility of continuous processing. It can continuously hatched material or material of the intermediate stages from the cycle removed and on the other hand to increase the reactivity, for example when exhausted or extensive poisoning of the solid fuel elements, additionally fissile Material to be given in suspension. This in turn means that a continuous Processing is provided because the resulting fission products are removed.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for ore rope one in the normal planes. for cooling medium flow direction of uniform neutron flux in thermal reactors cooled by liquid or gaseous media, characterized in that broodable material is dispersed in the coolant, the concentration of the dispersion depending on the position of the respective cooling channel in the reactor core Measuring fork of yourself without the. Addition there adjusting mean neutron flux is chosen.

2. Procedure according to. Claim 1, characterized characterized that the. provided with a dispersion, of brutable material Coolant before entering, the cooling channels of the reactor core separation devices goes through which depending on the intended; Dispersion concentration various Have efficiencies.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that that the separation efficiencies have such a dependence on the flow rate have that the temperature of the coolant at the outlet from the, cooling channels too with strongly changing. Coolant quantities remain approximately the same.

4. Procedure according to claims 1 to 3, characterized in that that in the separators separated brood material into a ring-shaped one by means of a special carrier flow Enveloping area passed around the reactor core and then with the, from the reactor core coming streams will be reunited.

5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that if the coolant flow fails, such an amount builds up of viable material in the cooling channels; that the chain reaction is automatic goes out.

6. The method according to the claims. 1 to 5, characterized in that a partial flow of the cooling liquid with the brutable material to complete or partial removal of the brood products. or intermediate brood products and the corresponding amount. fresh. Material is added to the circuit.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that in addition to the broodable material fissile material as a dispersion the coolant is added, its cleavage products from that mentioned in claim 5 or one other partial flow can be removed by a chemical treatment plant.