DE1235451B - Verfahren zur Durchfuehrung einer sich selbst erhaltenden Kernspaltungsreaktion mittels Neutronen, bei dem der Kernbrennstoff aus einer Suspension eines festen spaltbaren Materials in einer Traegerfluessigkeit besteht, wobei die Suspension durch einen Kernreaktor und einen Waermeaustauscher zirkuliert, waehrend beim Betrieb des Kernreaktors regelmaessig Spaltprodukte entfernt werden - Google Patents
Verfahren zur Durchfuehrung einer sich selbst erhaltenden Kernspaltungsreaktion mittels Neutronen, bei dem der Kernbrennstoff aus einer Suspension eines festen spaltbaren Materials in einer Traegerfluessigkeit besteht, wobei die Suspension durch einen Kernreaktor und einen Waermeaustauscher zirkuliert, waehrend beim Betrieb des Kernreaktors regelmaessig Spaltprodukte entfernt werdenInfo
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Description
DEUTSCHES 4iK7ÄW' PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT Deutsche Kl.: 21g-21/20
Nummer: 1 235 451
Aktenzeichen: St 16932 VIII c/21 g
1 235451 Anmeldetag: 22. September 1960
Auslegetag: 2. März 1967
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer sich selbst erhaltenden Kernspaltungsreaktion mittels Neutronen, bei dem der Kernbrennstoff
aus einer Suspension von Urandioxyd oder einem ähnlichen festen spaltbaren Material in einer
Trägerflüssigkeit besteht, wobei die Suspension durch einen Kernreaktor und einen Wärmeaustauscher zirkuliert,
während beim Betrieb des Kernreaktors regelmäßig SpaltproduktemitHilfe eines diese adsorbierenden
Stoffes entfernt werden, indem man der umlaufenden Suspension eine solche Menge eines Spaltprodukte
adsorbierenden Stoffes beigibt, daß pro Volumeinheit Suspension das Adsorptionsvermögen
dieses Stoffes für die Spaltprodukte wesentlich größer ist als das Adsorptionsvermögen pro Volumeinheit
Suspension des spaltbaren Materials für diese Spaltprodukte, worauf anschließend die Spaltprodukte
entfernt werden, indem man den adsorbierenden Stoff auf kontinuierliche oder nicht kontinuierliche
Weise aus der umlaufenden Suspension ausscheidet und der Suspension je nach Bedarf frischen adsorbierenden
Stoff beigibt.
Dieses Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß der der umlaufenden Suspension zugesetzte adsorbierende
Stoff die von der Trägerflüssigkeit aufgenommenen Spaltprodukte zum weitaus größten
Teil adsorbieren wird, wodurch die Menge der durch die suspendierten Teilchen adsorbierten Spaltprodukte
auf ein Mindestmaß beschränkt wird, während weiterhin die Spaltprodukte auf einfache und zweckmäßige
Weise den Kernbrennstoff entzogen werden können.
Der adsorbierende Stoff hat außer der für Gebrauch im Innern eines Kernreaktors gültigen Bedingung,
daß sein Adsorptionsvermögen für Neutronen nur gering sein soll, auch den durch die
Kolloidchemie gegebenen Bedingungen in bezug auf Stabilität u. ä. zu genügen. Letztere Forderung beschränkt
wiederum die praktischen Möglichkeiten.
Die obenerwähnte Schwierigkeit läßt sich erfindungsgemäß beseitigen, indem als die Spaltprodukte
adsorbierender Stoff Teilchen des spaltbaren Materials von wesentlich kleinerer Teilchengröße
mit einem Durchmesser von etwa IO-6 cm zugegeben werden, wobei das Mengenverhältnis der
feinen Teilchen zu den gröberen Teilchen etwa 1: 60 beträgt.
Es verhält sich nämlich so, daß das spezifische Adsorptionsvermögen feiner und grober Teilchen
des spaltbaren Materials, wie Urandioxyd und Thordioxyd, für die Spaltprodukte je Oberflächeneinheit
von gleicher Größenordnung ist; die zugängliche ad-Verfahren zur Durchführung einer sich selbst
erhaltenden Kernspaltungsreaktion mittels
Neutronen, bei dem der Kernbrennstoff aus einer Suspension eines festen spaltbaren Materials in
einer Trägerflüssigkeit besteht, wobei die
Suspension durch einen Kernreaktor und einen
Wärmeaustauscher zirkuliert, während beim
Betrieb des Kernreaktors regelmäßig
Spaltprodukte entfernt werden
erhaltenden Kernspaltungsreaktion mittels
Neutronen, bei dem der Kernbrennstoff aus einer Suspension eines festen spaltbaren Materials in
einer Trägerflüssigkeit besteht, wobei die
Suspension durch einen Kernreaktor und einen
Wärmeaustauscher zirkuliert, während beim
Betrieb des Kernreaktors regelmäßig
Spaltprodukte entfernt werden
Anmelder:
Stichting Reactor Centrum Nederland, Den Haag Vertreter:
Dr. F. Zumstein, Dr. E. Assmann
und Dr. R. Koenigsberger, Patentanwälte,
München 2, Bräuhausstr. 4
Als Erfinder benannt:
Hans Simon Gerard Slooten, Arnhem
(Niederlande)
Hans Simon Gerard Slooten, Arnhem
(Niederlande)
Beanspruchte Priorität:
Niederlandevom 23. September 1959 (243 689)
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2
sorbierende Oberfläche ist bei den feinen Teilchen jedoch beträchtlich größer als bei den groben Teilchen,
so daß bei zweckmäßiger Wahl von Größe und Menge der feinen Teilchen die Einstellung der Adsorptionsgleichgewichte
der Spaltprodukte zu einer fast vollständigen Adsorption an den feinen Teilchen führt.
Verwendet man erfindungsgemäß sehr feine Teilchen des spaltbaren Materials als konkurrierendes
Adsorptionsmittel, so wird man jedenfalls der Anforderung einer kolloidchemischen Stabilität des adsorbierenden
Stoffes gerecht, weil die feinen Teilchen des spaltbaren Materials kolloidchemische Eigenschaften
aufweisen, die denen der für die Spaltung verwendeten gröberen Teilchen entsprechen oder
wenigstens auf einfache Weise damit im Einklang zu bringen sind.
Wie in der deutschen Auslegeschrift 1 028 704 beschrieben ist, findet die periodische oder kontinuierliche
Ausscheidung des adsorbierenden Stoffes aus der umlaufenden Suspension vorzugsweise dadurch
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Claims (1)
- statt, daß man in einem Sekundärumlauf wenigstens einen Teil dieser Suspension durch mindestens einen Hydrozyklon führt und den Feststoff aus der Überlauffraktion des Hydrozyklons ausscheidet. Diese Arbeitsweise kann auch in dem vorliegenden Fall mit Erfolg angewandt werden, da trotz des Umstands, daß die groben und die feinen Teilchen des spaltbaren Materials dasselbe spezifische Gewicht haben, eine Trennung nach Teilchengröße mit Hilfe eines Hydrozyklons zur Folge hat, daß die der Suspension erfindungsgemäß beigegebenen feinen Teilchen fast quantitativ in der Uberlauffraktion des Hydrozyklons abgehen.Es versteht sich, daß die feinen Teilchen des spaltbaren Materials, die sich während des Reaktorbetriebs durch Abnutzung und Abbröcklung der gröberen Teilchen in der umlaufenden Suspension gebildet haben, bereits als konkurrierendes Adsorbens auftreten, jedoch ist es überhaupt unmöglich, in einer praktischen Zeitspanne eine für den Zweck des vorliegenden Verfahrens zureichende Menge dieser Teilchen aufzuspeichern, so daß bei Anwendung der Erfindung nach wie vor sehr feines spaltbares Material als solches hinzuzufügen ist.Die Erfindung wird an Hand des nachstehenden Beispiels erläutert.BeispielIn einer dazu geeigneten Vorrichtung wurde eine sich selbst erhaltende Kernspaltungsreaktion durchgeführt, wobei der Kernbrennstoff aus einer Suspension von 5 kg UO2 mit einer mittleren Teilchengröße von 8 μ in 28 kg gewöhnlichem Wasser bestand. Der U235-Gehalt des spaltbaren Materials war 20%. Der Primärumlauf der Suspension hatte einen Inhalt von 28 1, ein zur Ausscheidung des konkurrierenden Ad-8θφίΐοη5ΠΐΓΗΒΐ8 vorgesehener Sekundärumlauf hatte ein Fassungsvermögen von einem Liter. Die Umlaufgeschwindigkeit der Suspension im Primärumlauf betrug 1,61/Sek.Die maximale Betriebstemperatur im Innern des Reaktors belief sich auf 250° C, die Energieerzeugung war 500 kW.Gemäß der Erfindung wurde der Kernbrennstoffsuspension UO2-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 100 Ä in einer Menge von durchschnittlich 17 g je Kilogramm Uranoxyd beigegeben, was bedeutet, daß jeweils die gesamte Oberfläche derfeinen Teilchen mehr als zehnmal so groß ist wie die gleichzeitig verfügbare Oberfläche der groben Teilchen des spaltbaren Materials.Die Umlaufgeschwindigkeit der Suspension in dem Sekundärumlauf betrug 20 ml/Sek, wodurch je Sekunde kontinuierlich eine Menge mit Spaltprodukten beladenes feines UO2-Pulver von 60 mg ausgeschieden wurde. Es wurde dem Suspensionsumlauf je Sekunde eine gleiche Menge frisches feines UO2-Pulver zugegeben.Die Menge der im spaltbaren Material verbleibenden Spaltprodukte betrug 4 Teile von einer Million, was bedeutet, daß die Neutronenvergiftung durch Anwendung der Erfindung um 80°/o herabgesetzt wurde.Patentanspruch:Verfahren zur Durchführung einer sich selbst erhaltenden Kernspaltungsreaktion mittels Neutronen, bei dem der Kernbrennstoff aus einer Suspension eines festen spaltbaren Materials in einer Trägerflüssigkeit besteht, wobei die Suspension durch einen Kernreaktor und einen Wärmeaustauscher zirkuliert, während beim Betrieb des Kernreaktors fortlaufend Spaltprodukte mit Hilfe eines adsorbierenden Mittels entfernt werden, indem man der umlaufenden Suspension eine solche Menge eines Spaltprodukte adsorbierenden Mittels beigibt, daß pro Volumeinheit Suspension das Adsorptionsvermögen dieses Stoffes für die Spaltprodukte wesentlich größer ist als das Adsorptionsvermögen pro Volumeinheit Suspension des spaltbaren Materials für diese Spaltprodukte, worauf anschließend die Spaltprodukte entfernt werden, indem man den adsorbierenden Stoff aus der umlaufenden Suspension ausscheidet, und der Suspension je nach Bedarf frischen adsorbierenden Stoff beigibt, dadurch gekennzeichnet, daß als die Spaltprodukte adsorbierender Stoff Teilchen des spaltbaren Materials von wesentlich kleinerer Teilchengröße mit einem Durchmesser von etwa 10~~6 cm zugegeben werden, wobei das Mengenverhältnis der feinen Teilchen zu den gröberen Teilchen etwa 1:60 beträgt.In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 028 704.
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