Die Erfindung bezieht sich auf einen heterogenen Atomkernreaktor mit
natürlichem oder schwach angereichertem thermisch und epithermisch spaltbarem Brennstoff,
dem Brutstoff -zugesetzt ist, der in thermisch und epithermisch spaltbares Material
konvertierbar ist, wobei das Brennstoff-Bratstoff-Gemisch den Kern auf Spiralbahnen
durchläuft, bei welchem weiterhin zum Vergleichmäßigen der Leistungsdichte das Brennstoff-Brutstoff-Gemisch
zum Erzielen eines hohen Brennstoffausbrandes im Laufe seiner Aufenthaltsdauer im
Reaktor Neutronenflüssen mit unterschiedlichen Spektren ausgesetzt ist, die du reh
von Ort zu Ort unterschiedlich gewählte Volumenverhältnisse von Moderator zu Brennstoff
einstellbar sind.The invention relates to a heterogeneous atomic nuclear reactor with
natural or weakly enriched thermally and epithermally fissile fuel,
is added to the breeding material, which is thermally and epithermally fissile material
is convertible, with the fuel-fuel mixture moving the core on spiral tracks
runs through, in which the fuel-raw material mixture continues to equalize the power density
to achieve a high level of fuel burnout in the course of its stay in the
Reactor is exposed to neutron fluxes with different spectra
Volume ratios of moderator to fuel chosen differently from place to place
are adjustable.
Derartige Reaktoren gehören zum Stand der Technik. Das Verhältnis
von Brennstoff zu Moderator in einem Reaktor zu variieren, ist- bereits durch die
deutsche Auslegeschrift 1023156 und die französische Patentschrift 1113 681
bekanntgeworden. In »Nuclear Engineering«, Oktober 1956, S. 281, ist auch schon
ein Verfahren zum Regeln des Brennstoffdurchlaufes bei heterogenen Reaktoren bekanntgeworden,
bei welchem der Brennstoff derart im Reaktor geführt wird, daß er für die Erzielung
eines hohen Ausbrandes im Laufe seiner Aufenthaltsdauer im Reaktor Neutronenflüssen
mit unterschiedlichen Spektren ausgesetzt wird. Auch »Nucleonics«, September 1954,
zeigt auf S. 45, daß es bereits bekannt ist, das Volumenverhältnis von Moderator
zu Brennstoff von Ort zu Ort im Reaktor verschieden anzusetzen, um eine Vergleichmäßigung
der Leistungsdichte zu erreichen.Such reactors are state of the art. To vary the ratio of fuel to moderator in a reactor has already become known through the German patent specification 1023156 and the French patent specification 1113 681. In "Nuclear Engineering", October 1956, p. 281, a method for regulating the fuel flow in heterogeneous reactors has also become known, in which the fuel is guided in the reactor in such a way that it is necessary to achieve a high level of burnout in the course of its residence time Reactor is exposed to neutron fluxes with different spectra. "Nucleonics", September 1954, also shows on p. 45 that it is already known to set the volume ratio of moderator to fuel differently from place to place in the reactor in order to achieve an equalization of the power density.
Die bekannten Verfahren genügen jedoch den steigenden Anforderungen
der Reaktortechnik nicht, da der Gesamtwirkungsgrad nicht in befriedigender Weise
gesteigert wird. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, diesen Wirkungsgrad zu verbessern.
Dies wird beim eingangs genannten Reaktor dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß
das Volumenverhältnis von Moderator zu Brennstoff vom Ort der Brennstoffeinspeisung
in den Reaktorkern bis zum Ort der Brennstoffentnahme aus demselben, zunimmt. Die
Spiralbahnen können hierbei an verschiedenen Orten unterschiedliche Steigung aufweisen.
Es empfiehlt sich, mehrere Spiralbahnen ineinanderliegend anzuordnen.However, the known methods meet the increasing requirements
the reactor technology is not, since the overall efficiency is not in a satisfactory way
is increased. It is therefore the object of the invention to improve this efficiency.
In the reactor mentioned at the outset, this is achieved in that according to the invention
the volume ratio of moderator to fuel from the fuel feed point
in the reactor core to the point of fuel extraction from the same, increases. the
Spiral tracks can have different slopes at different locations.
It is advisable to arrange several spiral tracks one inside the other.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Brennstoffeinspeisung im Zentrum
und die Entnahme desselben an der Peripherie des Reaktorkernes erfolgt.It is particularly advantageous if the fuel feed is in the center
and it is removed from the periphery of the reactor core.
Der Reaktor wird mit einem Brennstoff betrieben, der überwiegend thermisch
und epithermisch nicht spaltbares Material enthält, das aber in thermisch und epithermisch
spaltbaren Brennstoff konvertierbar ist (z. B. U239, T1232). Die Anreicherung des
thermisch und epithermisch spaltbaren Anteiles (z. B. Uran23s) möge schwach oder
natürlich sein (maximal einige Prozent). Dann wird an der Stelle, an der der Brennstoff
in den Reaktor eingeführt wird, bevorzugt im Zentrum, das Volumenverhältnis von
Brennstoff und Moderator gering sein und von dort aus bis zur Entnahmestelle in
geeignetem Maße zunehmen. Die Folge davon ist, daß in der Gegend der Einspeisestelle
des Brennstoffes das Konversionsverhältnis relativ hoch ist und der thermische und
epithermische Ausbrand des Brennstoffes verkleinert wird (hartes Neutronenspektrum).The reactor is operated with a fuel that is predominantly thermal
and contains epithermally non-fissile material, but that in thermal and epithermally
fissile fuel is convertible (e.g. U239, T1232). The enrichment of the
thermally and epithermally fissile fraction (e.g. uranium23s) may be weak or
be natural (at most a few percent). Then in the place where the fuel
is introduced into the reactor, preferably in the center, the volume ratio of
Fuel and moderator be low and from there to the extraction point in
increase appropriately. The consequence of this is that in the area of the feed point
of the fuel the conversion ratio is relatively high and the thermal and
epithermal burnout of the fuel is reduced (hard neutron spectrum).
Im übrigen wird der lokale Multiplikationsfaktor relativ niedrig liegen
und der thermische Fluß infolgedessen herabgedrückt werden. Mit wachsendem Abstand
von der Einspeisestelle wird das Neutronenspektrum weicher, die Konversion tritt
gegenüber dem Ausbrand in den Hintergrund, der lokale Multiplikationsfaktor steigt,
und der Fluß wird gegenüber einem Reaktor mit über den Reaktorquerschnitt konstantem
.Volumenverhältnis von Moderator zu Brennstoff angehoben. Dadurch wird erreicht,
daß die Ausnutzung des Brennstoffes (insbesondere des thermisch und epithermisch
nicht spaltbaren, aber konvertierbaren Anteiles) verbessert wird und die Leistungsdichte
an der Einspeisestelle herabgedrückt und an der Entnahmestelle erhöht wird. Für
einen Reaktor mit einem Brennstofffluß vom Zentrum an den Rand der aktiven Zone
bedeutet das eine Vergleichmäßigung der Leistungsdichte, die aus wärmetechnischen
Gründen erstrebenswert ist.In addition, the local multiplication factor will be relatively low
and the thermal flux can be suppressed as a result. With increasing distance
from the feed point the neutron spectrum becomes softer and conversion occurs
compared to the burnout in the background, the local multiplication factor increases,
and the flow is compared to a reactor with a constant over the reactor cross-section
. Volume ratio of moderator to fuel increased. This achieves
that the utilization of the fuel (especially the thermal and epithermal
non-fissile, but convertible portion) is improved and the power density
is depressed at the feed point and increased at the withdrawal point. For
a reactor with a fuel flow from the center to the edge of the active zone
this means an equalization of the power density resulting from thermal engineering
Reasons is desirable.
Das Verfahren ist auch auf andere Fälle des Brennstoffdurchlaufes,
z. B. von außen nach innen, sinngemäß zu übertragen. Insbesondere ist es nicht notwendig,
daß das Volumenverhältnis von Moderator und Brennstoff von der Einspeise- zur Entnahmestelle
monoton zunimmt. Weiter kann das Verfahren bei allen Reaktoren angewendet werden,
bei denen die Brennelemente im Laufe der Zeit in bekannter Weise in der aktiven
Zone umgesetzt werden.The procedure is also applicable to other cases of fuel passage,
z. B. from the outside to the inside, analogously to transfer. In particular, it is not necessary
that the volume ratio of moderator and fuel from the feed to the withdrawal point
increases monotonically. The process can also be used in all reactors
in which the fuel elements in the course of time in a known manner in the active
Zone to be implemented.