DE3308956A1

DE3308956A1 - Kernbrennstoffbuendel fuer einen siedewasserreaktor

Info

Publication number: DE3308956A1
Application number: DE19833308956
Authority: DE
Inventors: Russell Lee Saratoga Calif. Crowther; Dennis Bryson San Jose Calif. Townsend
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1982-03-22
Filing date: 1983-03-12
Publication date: 1983-09-29
Also published as: SE8300979D0; IT1160746B; SE500900C2; JPS58179392A; DE3308956C2; IT8320150A0; SE8300979L; JPH0378599B2; ES8404543A1; ES520007A0

Description

BQschreibung
Kernbrennstoffbündel für einen Siedewasserreaktor Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Kernreaktoren und mehr im besonderen für eine Brennstoffbündel-Anordnung für einen Siedewasserreaktor.
In einem Kernbrennstoffreaktor absorbiert ein Atom eines spaltbaren Kernbrennstoffes, wie U 35 ein Neutron in seinem Kern und erleidet eine Kernspaltung, die im Durchschnitt zwei Spalt fragmente geringeren Atomgewichtes mit großer kinetischer Energie und mehrere Neutronen. ebenfalls hoher Energie erzeugt.
In einem typischen Siedewasserreaktor (Englisch abgekürzt BWP')liegt der Kernbrennstoff in Form von Kernbrennstoffstäben vor, deren jeder eine Vielzahl gesinterter Pellets enthält, die in einem langgestreckten Umhüllungsrohr eingeschlossen sind. Gruppen solcher Brennstoffstäbe sind durch obere und untere Halteplatten abgestützt und bilden separat ersetzbare Kernbrennstoffbündel.
Eine ausreichende Zahl solcher Kernbrennstoffbündel ist in einer Matrix angeordnet, die einem rechteckigen kreisförmigen Zylinder angenähert ist, um den Kern des Kernreaktors zu bilden, der zu einer selbst aufrechterhaltenen Spaltreaktion in der Lage ist.
Die kinetische Energie der Spaltprodukte wird als Wärme in den Kernbrennstoffstäben verteilt. Weiter wird Energie durch die Neutronen, Gammastrahlen und andere Strahlung, die sich aus dem Spaltprozeß ergibt, in der Brennstoffstruktur und in dem Moderator abgelagert. Der gesamte Kern ist in ein Kühlmittel eingetaucht, das z. B. Wasser sein kann, und das die Wärme entfernt, die dann zur Leistung brauchbarer Arbeit extrahiert werden kann. Ist das Kühlmittel Wasser, dann wirkt es auch als Neutronenmoderator, der die Neutronen verlangsamt, so daß sie eine weitere Spaltungsreaktion in Gang setzen können.
Der üblicherweise benutzte Kernbrennstoff für mit Wasser gekühlte und moderierte Kernreaktoren umfaßt Urandioxid, von dem etwa 0,7 bis etwa 5 Gew.-% spaltbares U235 ' gemischt mit brütbarem U238. Während des Reaktorbetriebes wird ein Teil des brütbaren U238 in spaltbares Pu239 und Pu241 umgewandelt. Das U238 ist auch spaltbar, jedoch nur für Neutronen hoher Energie.
Das Verhältnis an spaltbarem Material, das erzeugt wird, wie das genannte Pu239 und Pu241, zum spaltbaren Material das durch die Spaltung zerstört wird, wie U235, Pu239 und Pu241 ist als das Umwandlungsverhältnis definiert.
Soll der Reaktor auf einem stetigen Leistungsniveau betrieben werden, dann muß die Zahl der durch die Spaltung gebildeten Neutronen konstant bleiben. Das heißt, jede Spaltreaktion-muß netto ein Neutron erzeugen, das eine nachfolgende Spaltungsreaktion einleitet, so daß der Betrieb sich selbst aufrechterhält. Der Betrieb ist charakterisiert durch einen effektiven Multiplikationsfaktor keff, der für einen stetigen Betrieb eins sein muß. Es ist zu bemerken, daß der effektive Multiplikationsfaktor keff der Neutronenreproduktionsfaktor des Kernreaktors als Ganzes ist, und daß dieser zu unterscheiden ist von dem lokalen oder unendlichen Multiplikationsfaktor kino, der eine Neutronenreproduktion eines unendlich großen Systems definiert, das die gleiche Zusammensetzung und die gleichen Eigenschaften hat, wie der lokale Bereich, des in Frage stehenden Reaktorkernes.
Während des Betriebes veramrt der spaltbare Brennstoff und einige der Spaltprodukte sind sogar Neutronenabsorber oder "Gifte".
Um dies auszugleichen, ist der Reaktor normalerweise mit einem anfänglichen Überschuß an Kernbrennstoff versehen, der zu einer anfänglichen Überschußreaktivität führt. Diese anfängliche Überschußreaktivität erfordert ein Steuersystem, um den effektiven Multiplikationsfaktor während des Reaktorbetriebes bei eins zu halten, und ihn unter eins zu vermindern, falls erforderlich ist, den Reaktor abzuschalten. Das Steuersystem nutzt üblicherweise neutronenabsorbierendes Material, das die Neutronenerzeugung durch Absorption von Neutronen steuert, die keine Spaltung zur Folge haben.
Zumindest ein Teil des neutronenabsorbierenden Materials wird in eine Vielzahl selektiv betätigbarer Steuerstäbe eingeführt, die vom Boden des Kernes aus nach Bedarf axial eingeführt werden, um das Leistungsniveau und die -verteilung einzustellen, oder den Kern abzuschalten. Abbrennbare Absorber können in einige der Kernbrennstoffstäbe eingeführt werden, um die Menge an erforderlicher mechanischer Steuerung möglichst gering zu halten. Ein abbrennbarer Absorber ist ein Neutronenabsorber, der durch Neutronenabsorption in ein Material umgewandelt wird, das weniger fähig ist, Neutronen zu absorbieren. Ein bekannter abbrennbarer Absorber ist Gadolinium, üblicherweise in Form von Gadoliniumoxid. Die ungradzahligen Isotopen des Gadoliniums (cd155 und Gd157) haben sehr große Einfangquerschnitte für thermische Neutronen.
Die verfügbaren abbrennbaren Absorber weisen eine unerwünschte Neutronenabsorption gegen Ende des Brennstoffzyklus auf, da sie sich in neutronenabsorbierende Isotope umwandeln, die geringe Neutronenabsorptionsquerschnitte aufweisen. So verarmt Gadolinium, wenn es als abbrennbarer Absorber benutzt wird, zwar rasch an den einen hohen Einfangquerschnitt aufweisenden Isotopen Gd155und Gd157, doch es bleibt eine Restabsorption durch die geradzahligen Gadoliniumisotope Gd154, Gd156 und Gd158.
Wie bekannt, arbeiten abbrennbare Absorber, wie Gadolinium, in einer selbstabgeschirmten Weise, wenn sie in ausreichender Konzentration vorhanden sind. Das bedeutet, daß wenn man sie dem Neutronenfluß aussetzt, die Neutronenabsorption im wesentlichen an der äußeren Oberfläche des Absorbers stattfindet, so daß das Absorbervolumen radial mit einer Geschwindigkeit schrumpft die von der Konzentration des Absorbers abhängt. Es ist so möglich, durch eine geeignete Auswahl der Zahl der Absorber enthaltenden Bereiche und der Absorberkonzentrationen darin eine erwünschte Variation des Absorptionswertes über ein oder mehrere Betriebszyklen des Reaktors zu schaffen.
Während des Reaktorbetriebes nimmt der Prozentgehalt von Dampfblasen gegen den oberen Teil des'Kernes hin zu. Dies führt zu einer verminderten Moderation in diesen oberen Bereichen des Kernes und somit zu einer Leistungsverteilung, die gegen die unteren Bereiche des Kernes hin zunimmt. Es ist bekannt, dies dadurch zu kompensieren, daß man den abbrennbaren Absorber axial inhomogen verteilt. Es wird eine Anzahl von Kernbrennstoffstäben mit abbrennbarem Absorber bereitgestellt, dessen Verteilung derart ist, daß er in Richtung auf den axialen Bereich mit dem Reaktivitätsmaximum im heißen Betriebszustand konzentriert ist. Eine typische Konfiguration hierfür ist in der US-PS 3 799 839 beschrieben.
Für den kalten abgeschalteten Zustand ist die Situation jedoch völlig anders. Im kalten Zustand ist der obere Teil eines bestrahlten Kernes eines Siedewasserreaktors reaktiver als der Bodenteil wegen der größeren Plutoniumerzeugung und der geringeren V235-Zerstörung, während des Betriebes im oberen Teil (größeres Umwandlungsverhältnis und geringerer Abbrand im oberen Teil des Kernes). Im kalten abgeschalteten Zustand sind die Dampfblasen im oberen Teil des Kernes beseitigt und machen so den oberen Teil des Kernes reaktiver als den Bodenteil.
Typische Standards erfordern einen Reaktivitäts-Abschaltspielraum von 0,38 % (keff kleiner als 0,9962), wobei irgendein Steuerstab sich außerhalb des Kernes befindet. Um einen Spielraum für Vorhersageunsicherheiten zu haben, wird üblicherweise ein vorhergesagter Abschaltspielraum von 1 % <keff weniger als 0,99), der durch die Steuerstäbe und die abbrennbaren Absorber zu liefern ist, als Grundlage für den Entwurf des Reaktorkernes benutzt.
Während das axiale Leistungsprofil durch Bereitstellung größerer Mengen von abbrennbarem Absorber in den unteren Abschnitt des Reaktorkernes in gewünschter Weise eingestellt werden kann, führt die optimale Absorberverteilung für ein optimiertes axiales Leistungsprofil doch nicht zu einem angemessenen Spielraum für den kalten abgeschalteten Zustand. Um die Anforderungen für den kalten abgeschalteten Zustand zu erfüllen, ist es üblicherweise erforderlich, mit einem Überschuß an abbrennbaen Wbsorberresten zu entwerfen, der die Anforderungen an die anfängliche Anreicherung und das Uranerz erschwert und die Kosten für den Brennstoffzyklus des Reaktors erhöht.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß Gadoliniumoxid die thermische Leitfähigkeit der Brennstoffstäbe vermindert und die Abgabe von Spaltgas erhöht. Die Gadoliumoxid enthaltenden Stäbe sind daher häufig die am meisten beschränkenden Stäbe in dem Kernbrennstoffbündel und müssen daher in einem Bereich des Reaktors angeordnet sein, der ein geringeres Leistungsniveau hat, was sich nachteilig auf die örtliche Leistungsverteilung auswirkt. Der Anteil der Leistungsverminderung, der erforderlich ist, hängt von der Gadpliniumoxidkonzentration ab, wird jedoch ein ernstes Problem in Brennstoffbündeln für ausgedehnten Abbrand und/oder für Zyklen hoher Energie, bei denen erhöhte Gadoliniumoxid-Konzentrationen erforderlich sind, um einen angemessenen Spielraum für den kalten abgeschalteten Zustand zu schaffen.
Die für den heißen Betriebs zustand und den kalten abgeschalteten Zustand erforderlichen Spielräume erfordern somit im Wettbewerb stehende Einschränkungen bei dem Entwurf des Reaktorkernes und haben daher das Erreichen einer optimalen Kernkonfiguration verhindert.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Konfiguration eines Kernbrennstoffbündels, die es gestattet, den Spielraum für den kalten abgeschalteten Zustand zu erfüllen, wobei nur minimale Nachteile für die Betriebswirksamkeit in Kauf zu nehmen sind. Die erfindungsgemäße Konfiguration minimalisiert die am Ende des Zyklus in den abbrennbaren Absorbern noch vorhandene Reaktivität, sie minimalisiert die Anforderungen an die anfängliche Anreicherung, ermöglicht den Einsatz größerer Konzentrationen abbrennbarer Absorber und nutzt diese optimal und maximalisiert die Flexibilität hinsichtlich der Verteilung des abbrennbaren Absorbers zur Steuerung des axialen Leistungsprofils.
Allgemein werden die vorgenannten Vorteile durch Schaffung eines Kernbrennstoffbündels erreicht, das eine Komponente aus spaltbarem Material umfaßt, die über ein beträchtliches axiales Ausmaß des Kernbrennstoffbündels verteilt ist und außerdem eine Komponente aus neutronenabsorbierendem Material mit einer axialen Verteilung, die charakterisiert ist durch eine Konzentrierung in einer relativ kurzen axialen Zone, die als die "Steuerzone für den kalten abgeschalteten Zustand" bezeichnet wird und die mindestens teilweise einem Abschnitt des axialen Bereiches entspricht, in dem die Reaktivität im kalten abgeschalteten Zustand ein Maximum erreicht, d. h. in dem der Neutronenfluß im kalten abgeschalteten Zustand einen Spitzenwert aufweist. Hierzu wird das Kernbrennstoffbündel mit einer größeren Konzentration an abbrennbarem Absorber oder einer größeren Zahl über den Querschnitt verteilter Bereiche mit abbrennbarem Absorber in dem Steuerbereich für den kalten abgeschalteten Zustand versehen. Dieser Steuerbereich für den kalten abgeschalteten Zustand gestattet die Verminderung des abbrennbaren Absorbers in anderen Bereichen im oberen und mittleren Teil des Kernes. Dies gestattet eine Verminderung des Gesamtgehaltes des Kernbrennstoffbündels an abbrennbarem Absorber und erleichtert eine optimale Verteilung des abbrennbaren Absorbers.
Die axiale Verteilung der Komponente aus neutronenabsorbierendem Material schließt üblicherweise Abschnitte ein, die sich über den größten Teil oder die gesamte axiale Ausdehnung des spaltbaren Materials erstrecken, um das erwünschte axiale Leistungsprofil zu ermöglichen, wobei diese axiale Verteilung durch eine zusätzliche Konzentrierung in einer axialen Zone charakterisiert ist, die zumindest teilweise einem Abschnitt der axialen Region entspricht, indem der Kern im heißen Betriebszustand eine maximale Reaktivität erreicht. Diese letztgenannte Zone, die auch als "heiße Betriebssteuerzone" bezeichnet ist, ist üblicherweise länger als die Steuerzone für den kalten abgeschalteten Zustand, und sie befindet sich nahe dem Boden des Kernbrennstoffbündels.
Die Komponente aus neutronenabsorbierendem Material ist geeigneterweise in mindestens einige der Kernbrennstoffstäbe eingebracht. Die Konzentrierung in der Steuerzone für den kalten abgeschalteten Zustand kann zumindest teilweise dadurch erreicht werden, daß ein oder mehrere Brennstoffstäbeden Absorber nur in dieser Steuer zone für den kalten angeschalteten Zustand aufweisen. Wird Gadoliniumoxid als neutronenabsorbierendes Material benutzt, dann kann die Konzentration an Gadoliniumoxid in diesen Stäben höher sein als in den anderen Gadoliniumoxid enthaltenden Brennstoffstäben, da der Gesamtbeitrag dieser kurzen Segmente mit hoher Gadoliniumoxid-Konzentration zum internen Gasdruck gering ist.
Durch Konfigurieren des Kernbrennstoffbündels mit der höchsten Konzentration und der größten Zahl von Bereichen mit abbrennbarem Absorber in der Steuer zone für den kalten abgeschalteten Zustand, wird daher der Wert an brennbarem Absorber für den kalten abgeschalteten Zustand maximiert. Gleichzeitig findet diese Absorberkonzentrierung in dem Bereich verminderter Neutronenbedeutung des Kernes im heißen Betriebszustand statt, so daß sie eine minimale Auswirkung auf die axiale Leistungsverteilung im heißen Betriebszustand hat. Außerdem wirkt sich die Restabsorption durch das Gadoliniumoxid in der kalten Reaktivitätszone minimal im heißen Betriebszustand, aber maximal im kalten abgeschalteten Zustand aus. Dadurch werden die nachteiligen Brennstoffzyklus-Auswirkungen minimalisiert.
Die Kernbrennstoffstäbe, die nur das kurze Gadoliniumoxid-haltige Segment in der Steuer zone für den kalten abgeschalteten Zustand aufweisen, können in Gitterposi'ciznen angeordnet werden, die normalerweise für Gadciiniumoxid verboten sind, wie diagonal benachbart den Eckstäben des Kernbrennstoffbündels, ohne daß sie eine nachteilige Auswirkung auf die Interpretation der im Kern befindlichen Instrumente haben und ohne daß sie eine Anreicherungsverminderung in diesen Brennstoffstäben erfordern, um eine Anpassung an die durch das.Gadoliniumoxid verursachte Spaltgasabgabe erreichen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Konzentrierung des neutronenabsorbierenden Materials in der Steuerzone für den kalten abgeschalteten Zustand ergänzt werden durch eine verminderte Brennstoffanreicherung in dieser Steuerzone für den kalten angeschalteten Zustand. Die verminderte Anreicherung kann auf die Gadoliniumoxid enthaltenden Brennstoffstäbe begrenzt werden, indem man dadurch die Brennstoffherstellung vereinfacht. Die verminderte Anreicherung in der Steuerzone für den kalten abgeschalteten Zustand macht einen wirksameren Gebrauch der-Neutronen als die Erhöhung Gadoliniumoxidgehaltes in dieser Zone. Die Anforderungen an den Bestand an spaltbarem Material zu Erzielung eines gegebenen Abbrandes werden vermindert. Die Reaktivitätsabnahme aufgrund der verminderten Anreicherung herrscht während der Aufenthaltszeit des Kernbrennstoffbündel im Reaktorkern vor, während die abbrennbaren Absorber die Reaktivität hauptsächlich während des ersten Zyklus bis zur Wiederauffüllung mit Brennstoff vermindern. Für eine festgelegte Spitzenanreicherung vermindert die geringere Anreicherung in der Steuerzone für den kalten abgeschalteten Zustand den Abbrand und erschwert das Auftreten von Spitzen im axialen Leistungsprofil stärker als dies eine erhöhte Gadoliniumoxid-Konzentration in dieser Zone täte . Daher ist es vorteilhaft, eine Kombination aus verminderter Anreicherung und erhöhtem Gadoliniumoxidgehalt zu benutzen.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines wassergekühlten und -moderierten Kernreaktors, Figur 2 eine schematische Ansicht des allgemeinen Layouts des Kernes eines Kernbrennstoffreaktors, Figur 3 eine vereinfachte teilweise weggeschnittene isometrische Ansicht einer der Brennstoffzellen im Kern, Figur 4 eine schematische Querschnittsansicht eines Kernbrennstoffbündels gemäß der vorliegenden Erfindung, Figuren 5A - H die Zusammensetzungen auf der Längsachse verschiedene Ausführungsformen der Kernbrennstoffbündel gemäß der vorliegenden Erfindung, Figuren 6A - H die Zusammensetzungen auf der Längsachse der Gadoliniumoxid enthaltenden Kernbrennstoffstäbe in den Kernbrennstoffbündeln der Figuren 5A - H, Figur 7A eine graphische Darstellung der relativen Leistung eines Reaktors im heißen Bet~ 2bszustand und Figur 7B eine graphische Darstellung der relativen Leistung eines Reaktors im kalten abgeschalteten Zustand, in dem sich ein Kontrollstab außerhalb des Reaktorkernes befindet.
Figur 1 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Wasser-gekühlten und -moderierten Kernreaktorsystems 10 in schematischer Form von der Art des Siedewasserreaktors. Dieses System schließt einen Druckkessel 11 ein, innerhalb dessen ein Reaktorkern 12 angeordnet ist, der in einen Kühlmittel-Moderator eingetaucht ist, wie leichtes Wasser. Der Kern 12 umfaßt eine Vielzahl von Brennstoffzellen 13, die von einer ringförmigen Umhüllung 14 umgeben sind. Jede Brennstoffzelle schließt vier Brennstoffbündel 15 sowie einen Steuerstab 16 ein. Die Brennstoffzellen sind durch ein oberes Kerngitter 18 und eine untere Kernplatte 19 im Abstand voneinander gehalten und sie werden an ihren jeweiligen Bodenteilen durch geeignete Träger 20 abgestützt. Die Steuerstäbe können selektiv zwischen die Kernbrennstoffbündel einführbar sein, um die Reaktivität des Kernes zu steuern. Mit jedem Steuerstab ist ein Steuerstab-Führungsrohr 21 verbunden, das den Steuerstab führt, wenn er nach unterhalb des Kernes herausgezogen ist.
Figur 2 zeigt eine schematische Draufsicht der Art und Weise, in der die Brennstoffzellen 13 innerhalb des Kernes 12 angeordnet sind. Ein typischer Kern würde in der Größenordnung von 300 bis 900 Kernbrennstoffbündel enthalten.
Der Teil des Druckkessels 11 unterhalb des Kernes 12 bildet eine Zuführungskammer 22 für das Kühlmittel, während der Teil des Druckkessels 11 oberhalb des Kernes eine Anordnung 25 zum Trennen und Trocknen des gebildeten Dampfes enthält.
Im Betrieb setzt eine Kühlmittelzirkulationspumpe 27 das Kühlmittel in der Kühlmittel-Zuführungskammer 22 unter Druck und drückt es so durch den Kern 12 nach oben. Das Kühlmittel absorbiert Wärme, die durch Spaltreaktion innerhalb des Kernes erzeugt wird, und dabei wird ein Teil des Kühlmittels in Dampf umgewandelt, der durch die Anordnung 25 zum Abtennen und Trocknen des Dampfes und zu einer Nutzungsvorrichtung, wie einer Turbine 30 geführt wird. Ein Kühler 32, der in Reihe mit der Turbine angeordnet ist, kondensiert den aus der Turbine austretenden Dampf und das Kondensat wird als Zuführwasser mittels einer Kondensatrückführungspumpe 35 der Einlaßseite der Kühlmittelzirkulationspumpe 27 zugeführt.
Figur 3 zeigt die Struktur einer der Brennstoffzellen 13.
Der Steuerstab 16 hat ein kreuzförmiges Profil, das Steuerblätter 40 aufweist, von denen jedes zwischen zwei benachbarten Kernbrennstoffbündel angeordnet ist. Jedes Kernbrennstoffbündel 15 umfaßt eine Vielzahl langer Kernbrennstoffstäbe 42, die in oberen und unteren Halteplatten 45 und 46 gehalten ist, wobei jedes Kernbrennstoffbündel 15 von einem rohrförmigen Strömungskanal 48 mit rechteckigem Querschnitt umgeben ist. Der untere Teil des Kernbrennstoffbündels ist mit einer Nase 50 versehen, die öffnungen 52 aufweist, durch die das Kühlmittel-Wasser eindringen kann, um innerhalb des Strömungskanales 48 entlang den Kernbrennstoffstäben 42 nach oben zu strömen. Die Nase 50 ist so ausgebildet, daß sie in entsprechend ausgebildete,nicht dargestellte Ausnehmungen in den Trägern 20 für die Kernbrennstoffbündel paßt.
Jeder Kernbrennstoffstab weist ein zylindrisches Umhüllungsrohr auf, das eine Vielzahl gesinterter Pellets aus angereichertem Uran- und/oder Plutoniumoxid-Brennstoff enthält. Die Anreicherung variiert innerhalb eines Kernbrennstoffbündels von Stab zu Stab üblicherweise über einen Bereich von etwa 0,7 bis 5 Gew.-% spaltbarem Material, was einen Durchschnitt von etwa 1,5 bis 3,5 Gew.-E an spaltbarem Material ergibt. Natürlich vorkommendes Uran enthält 0,7 Gew.-% spaltbares Material. Die Kernbrennstoffstäbe können einen Durchmesser von etwa 1,3 cm haben, und sie sind etwa 3,60 - 4,50 m lang.
Figur 4 zeigt eine schematische Ansicht der horizontalen Verteilung der Brennstoffstäbe in einan typischen Kernbrennstoffbündel gemäß der vorliegenden Erfindung, das zum Wiederbeladen des Reaktors benutzt wird. Die Brennstoffstäbe 42 sind in einer 8 x 8 Matrix angeordnet, wobei zwei der zentralen Brennstoffstabstellen von Wasserkanälen 55 eingenommen werden, die manchmal auch als Wasserstäbe" bezeichnet werden. Zehn der Brennstoffstäbe, die mit der Bezugsziffer 57 bezeichnet sind1 enthalten einen abbrennbaren-Absorber in Form von Gadoliniumoxid und sie sind mit einem dickeren Kreis mit einer Codebezeichnung darin (G1, G2, G3 oder G4) veranschaulicht. Die übrigen-52 Brennstoffstäbe weisen kein Gadoliniumoxid auf und sie sind durch einen Kreis mit einer Zahl darin veranschaulicht, die den Gewichtsprozentgehalt an U 35 angibt, der im vorliegenden Falle im Bereich von 1,60 bis 3,95 Gew.-% liegt. Die Variation der Anreicherung horizontal übor r das Kernbrennstoffbündel 15 und die jeweiligen Stellen, an denen sich die Gadoliniumoxid enthaltenden Stäbe 57 befinden, sind durch bekannte Betrachtungen diktiert, die nicht im einzelnen diskutiert werden, da sie nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind.
Die besondere Konfiguration der G1-, G2-, G3- und G4-Stäbe bestimmt das axiale Leistungsprofil sowie die Steuereigenschaften des Kernbrennstoffbündels im kalten abgeschalteten Zustand.
Es werden im folgenden verschiedene Ausführungsformen beschrieben. Die Figuren 5A bis G veranschaulichen die axiale Zusammensetzung von sieben Ausführungsformen von Kernbrennstoffbündeln, während die Figuren 6A - G die axiale Zusammensetzung der Gadoliniumoxid enthaltenden Brennstoffstäbe dieser sieben Ausführungsformen zeigen.
Man sollte sich daran erinnern, daß das Kernbrennstoffbündel mit einer relativen Verstärkung des Gadoliniumoxides in einer gegebenen axialen Zone versehen werden kann, indem man die Zahl der Gadoliniumoxid enthaltenden Stäbe innerhalb dieser Zone erhöht oder indem die Konzentration des Gadoliniumoxids innerhalb einer festgelegten Anzahl von Stäben in dieser Zone erhöht. In den in der vorliegenden Erfindung benutzten Konzentrationen (2 - 5 Gew.-%) ist das gesamte Gadoliniumoxid selbst abgeschirmt.
Figur 5A gibt eine schematische Darstellung der Zusammensetzung in der Längsachse einer ersten Ausführungsform eines Kernbrennstoffbündels gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Kernbrennstoffbündel hat eine axiale Abmessung von etwa 3,75 m, und es weist je etwa 15 cm dicke Abdeckungen 59 aus natürlichem Rohr an im oberen und unteren Teil des Bündels auf sowie einen etwa 3,45 m langen angereicherten Abschnitt 60. Die Abdeckungen aus Natururan werden im folgenden nicht weiter besprochen, wohl aber der angereicherte Abschnitt 60.
Das Kernbrennstoffbündel weist eine Gadoliniumoxid-Komponente auf, die durch die Gadoliniumoxid enthaltenden Stäbe geschaffen wird, wobei die Gadoli- GaAoliniumoxid-Komponente zwei Zwecke er-Bilden des füllt, nämlich das axialenLeistungsprofilsim heißen Betriebszustand und die Steuerung der Reaktivität im kalten abgeschalteten Zustand. Deshalb hat das Kernbrennstoffbündel eine Gadoliniumoxid-Verstärkung in einer beträchtlichen Zone 62, die als die "heiße Betriebssteuerzone" bezeichnet ist, sowie in einer relativ kurzen Zone 65, die als die "Steuerzone für den kalten abgeschalteten Zustand" bezeichnet ist. Die Zone 62 befindet sich am Boden des angereicherten Abschnitts 60, während die Zone 65 nahe dem Oberteil des angereicherten Abschnittes 60 liegt. In dieser besonderen Ausführungsform haben die Zonen 62 und 65 Längen von 135 bzw. 30 cm. Die Verstärkung des Gadoliniums in der Zone 62 erfolgte durch eine erhöhte Gadoliniumoxid-Konzentration, während die Verstärkung in der Zone 65 sowohl durch eine erhöhte Gadoliniumoxid-Konzentration als auch eine größere Zahl Gadoliniumoxid enthaltender Stäbe hervorgebracht ist.
Die Figur 6A veranschaulicht die Zusammensetzung der Gadoliniumoxid enthaltenden Brennstofft:ba In der Langsachse.
Die G1-und G4-Stäbe schließen eine Komponente aus Gadoliniumoxid ein, die über die Gesamtheit des angereicherten Abschnittes 60 verteilt ist, wobei die G4-Stäbe eine erhöhte Gadoliniumoxid-Konzentration in der heißen Betriebssteuerzone 62 aufweisen (4 Gew.-% gegenüber 2 Gew.-%). Die G4-Stäbe haben auch eine verstärkte Gadoliniumoxid-Konzentration (4 Gew.-%) in der Steuerzone 65 für den kalten abgeschalteten Zustand, wobei eine zusätzliche Gadoliniumoxid-Verstärkung in der Steuerzone für den kalten abgeschalteten Zustand durch die G2- und G3-Brennstoffstäbe geliefert wird, die eine relative hohe Konzentration Gadoliniumoxid (5 Gew.-8) nur in der Zone 65 enthalten.
Es sei erwähnt, daß die G2- und G3-Brennstoffstäbe durch eine etwas verminderte Urananreicherung in der Steuer zone 65 für den kalten abgeschalteten Zustand charakterisiert ind. Obwohl eine merklich reduzierte Anreicherung in dieser Zone ein Charakteristikum einiger der weiter unten zu beschreibenden Ausführungsformen ist, führt die verminderte Anreicherung in den G2- und G3-Brennstoffstäben allein nur zu einer geringen durchschnittlichen Verminderung über das Kernbrennstoffbündel. Die einzige Bedeutung für dieseAusführungsform ist die, daß es vorteilhaft ist, Brennstoffpellets mit vorbestimmten Gadoliniumoxid- und U235-Konzentrationen herzustellen.
Der größere Gadoliniumoxid-Gehalt in der Steuer zone 65 für den kalten abgeschalteten Zustand gestattet eine Verminderung des Gadoliniumoxid-Gehaltes in den Zonen außerhalb der Zonen 65 und 62, um das erwünschte axiale Leistungsprofil zu erhalten.
Der Stand der Technik ohne die Zone 65 hätte erfordert, den Gadoliniumoxidgehalt in der Zone 62 zu erhöhen, um das erwünschte axiale Leistungsprofil zu erhalten. Außerdem wäre nach dem Stand der Technik eine erhöhte Gadoliniumoxid-Konzentration in allen axialen Zonen zum Aufrechterhalten des erwünschten axialen Leistungsprofiles erforderlich gewesen, wenn man eine erweiterte Spanne für den kalten abgeschalteten Zustand benötigt hätte.
Die Figur 5B veranschaulicht schematisch die Zusammensetzung einer zweiten Ausführungsform eines Kernbrennstoffbündels gemäß der vorliegenden Erfindung in der Längsachse. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform der Figur 5A dadurch, daß die heiße Betriebssteuerzone mit etwa 120 cm etwas kürzer und die Steuerzone 65 für den kalten abgeschalteten Zustand mit 75 cm deutlich länger ist. Auch ist die Konzentration des Gadoliniumoxids in der Steuerzone 65 für den kalten abgeschalteten Zustand nicht gleichmäßig, sondern abgestuft, wobei ein zentraler Abschnitt 67 die maximale Gadoliumoxid-Konzentration aufweist.
Die Figur 6B veranschaulicht die Zusammensetzung der dazugehörigen Gadoliniumoxid enthaltenden Stäbe auf der Längsachse.
Es ist ersichtlich, daß die Form der Gadoliniumoxid-Verteilung in der Steuerzone 65 für den kalten abgeschalteten Zustand durch die G2- und G3-Stäbe geliefert wird, die einen relativ kürzeren Abschnitt mit verstärkter Gadoliniumoxid-Konzentration aufweisen als die G4-Stäbe.
Die Figur 5C zeigt schematisch die longitudinale Zusammensetzung einer dritten Ausführungsform eines Kernbrennstoffbündels gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der der Figur 5B dadurch, daß die Steuerzone für den kalten abgeschalteten Zustand, obwohl sie hinsichtlich der Gadoliniumoxid-Konzentration auch abgestuft ist, einen größeren Abschnitt 68 mit der maximalen Gadoliniumoxid-Konzentration aufweist.
Der Figur 6C, die die longitudinalen Zusammensetzungen der Gadoliniumoxid enthaltenden Brennstoffstäbe veranschaulicht, kann entnommen werden, daß das Segment verstärkten Gadoliniumoxids/G2- und G3-Brennstoffstäbe länger ist als das der Ausführungsform der Figuren 5B und 6B, so daß von daher der Unterschied der Länge des Abschnittes 68 kommt.
Die Figur 5D veranschaulicht schematisch die longitudinale Zusammensetzung einer vierten Ausführungsform eines Kernbrennstoffbündels gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform ähnelt am stärksten der Ausführungsform nach Figur 5B, doch ist sie durch einen etwas kürzeren zentralen Abschnitt der Steuer zone 65 für den kalten abgeschalteten Zustand charakterisiert.
Figur 6D gibt wieder eine schematische Darstellung der longitudinalen Zusammensetzung der dazugehörigen Gadoliniumoxid enthaltenden Brennstoffstäbe.
Figur 5E ist eine schematische Veranschaulichung der longitudinalen Zusammensetzung einer fünften Ausführungsform eines Kernbrennstoffbündels gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform ähnelt am meisten der Ausführungsform nach Figur 5D, doch ist sie durch eine etwas andere Gadoliniumoxid-Verteilung außerhalb der Steuerzonen 62 und 65 charakterisiert.
Während die Ausführungsformen nach den Figuren 5A - D durch acht Gadoliniumoxid enthaltende Stäbe außerhalb der Kontrollzone gekennzeichnet sind, von denen vier eine Gadoliniumoxid-Konzentration von 4 Gew.-% und vier eine solche von 2 Gew.-% haben, umfaßt die vorliegend besprochene fünfte Ausführungsform acht identische Stäbe mit einer Gadoliniumoxid-Konzentration von jeweils 3 Gew.-%. Während daher der absolute Gadoliniumoxid-Gehalt der gleiche ist, sind die Abbrenn- und Herstellungs-Eigenschaften verschieden.
Figur 6E ist eine schematische Darstellung der longitudinalen Zusammensetzung der dazugehörigen Gadoliniumoxid enthaltenden Brennstoffstäbe. Figur 5F zeigt eine schematische Darstellung der Zusammensetzung einer sechsten Ausführungsform eines Kernbrennstoffbündels gemäß der vorliegenden Erfindung in der Längsachse. Diese Ausführungsform hat die gleichen Zonengrößen und die gleiche Gadoliniumoxid-Verteilung wie die Ausführungsform nach Figur 5B. Diese Ausführungsform unterscheidet sich jedoch dadurch, daß die Anreicherung in der Steuerzone 65 für den kalten abgeschalteten Zustand relativ zur Anreicherung außerhalb dieser Steuerzone beträchtlich vermindert ist.
Die Figur 6, die die Längszusammensetzung der Gadoliniumoxid enthaltenden Brennstoffstäbe zeigt, läßt erkennen, daß diese Anreicherungsverminderung durch Anordnung von natürlichem Uran in den an Gadoliniumoxid angereicherten Abschnitten der G1-, G2-, G3- und G4-Brennstoffstäbe geschaffen werden kann. Die Verminderung der Anreicherung ist nicht gleichmäßig/sondern in einer Weise abgestuft, in der die Gadoliniumoxid-Konzentration abgestuft ist.
Die Figur 5G gibt eine schematische Darstellung der Longitudinalzusammensetzung einer siebten Ausführungsform eines Kernbrennstoffbündels gemäß der vorliegenden Erfindung wieder. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform nach der Figur 5F nur darin, daß die Länge der heißen Betriebssteuerzone 62 etwa größer ist. Dieser Unterschied wird durch entsprechende Rekonfiguration der G-4 Stäbe erreicht, wie in der Figur 6G ersichtlich ist.
Während die oben beschriebenen Ausführungsformen charakterisiert sind durch eine Gadoliniumoxid-Verteilung mit einer erhöhten Konzentration in der heißen Betriebssteuerzone 62, um ein erwünschtes axiales Leistungsprofil zu erhalten, ist es doch nicht notwendig, daß die durch die vorliegende Erfindung geschaffene Steuerung im kalten abgeschalteten Zustand mit dem Bilden des axialen Leistungsprofils gekoppelt ist.
Die Figur 5H zeigt eine schematische Darstellung der longitudinalen Zusammensetzung einer achten Ausführungsform eines Kernbrennstoffbündels gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den vorbeschriebenen sieben Ausführungsformen dadurch, daß die Gadoliniumoxid-Verteilung mit Ausnahme einer erhöhten Konzentration in der Steuerzone 65 für den kalten abgeschalteten Zustand gleichmäßig ist.
Der Figur 6H, die die longitudinale Zusammensetzung der Gadoliniumoxid enthaltenden Kernbrennstoiftäbe zeigt, kann entnommen werden, daß die Gl- und G4-Brennstoffstäbe eine gleichmäßige Gadoliniumoxid-Verteilung aufweisen, während die verstärkte Gadoliniumoxid-Konzentration in der Zone 65 durch die G2- und G3-Brennstoffstäbe geliefert wird.
Diese achte Ausführungsform unterscheidet sich von den Ausführungsformen der Figuren 5C und 6C nur in der Weise, in der die G4-Brennstoffstäbe konfiguriert sind.
Es ist ersichtlich, daß die Auswirkung der verstärkten Gadoliniumoxid-Konzentration in der Zone 65 sich für die verschiedenen Ausführungsformen unterscheidet und daß sich diese Auswirkung auch in Abhängigkeit von der Betriebsgeschichte des Reaktors unterscheidet.
Figur 7A zeigt im Rahmen einer graphischen Darstellung eine Kurve 85 der relativen Leistung als Funktion der axialen Position für einen Reaktor mit einem Kern, der Kernbrennstoffbündel der in den Figuren 5A und 6A gezeigten Art aufweist und der zu Beginn des Zyklus (im Englischen abgekürzt "BOC") mit allen Steuerstäben außerhalb des Kernes betrieben wird. Die Kurve ist auf die durchschnittliche Einheitsleistung normalisiert.
Zu Vergleichszwecken enthält die Figur 7A auch eine entsprechende Kurve 86, die gestrichelt gezeigt ist und die die axiale Leistungsverteilung für einen Kern wiedergibt, der durch eine gleichförmige Gadoliniumoxid-Verteilung gekennzeichnet ist.
Es ist ersichtlich, daß die Konzentrierung des Gadoliniumoxids in der heißen Betriebssteuerzone die Wirkung hat, die axiale Leistungsverteilung etwas gleichmäßiger zu machen, während die Konzentrierung des Gadoliniumoxids in der Steuerzone für den kalten abgeschalteten Zustand zu einer geringen Verminderung der axialen Leistung in dieser Zone führt.
Die Figur 7B zeigt im Rahmen einer graphischen Darstellung eine Kurve 88 der relativen Leistung als Funktion der axialen Position für einen Reaktorkern im kalten abgeschalteten Zustand beim Beginn des Zyklus des Kernes, wobei alle Steuerstäbe bis auf einen sich im Kern befinden. Auch diese Kurve 88 ist für eine mittlere Einheitsleistung normalisiert. Die Figur 7B zeigt außerdem eine entsprechende Kurve 89, die gestrichelt gezeichnet ist und die die Leistungsverteilung für einen Kern mit einem axial gleichmäßig verteilten Gadoliniumoxid wiedergibt.
Es ist darauf hinzuweisen, daß der absolute Neutronenfluß für die Figur 7B allgemein sieben Größenordnungen geringer ist als für die Figur 7A (und zwar im kalten abgeschalteten Zustand 106 Neutronen/cm2 sec. gegenüber 1013 Neutronen/cm2.sec. im Neutronen/cm2 sec. im heißen Betriebszustand).
Die Wirkung der Gadoliniumoxid-Konzentrierung in der Steuerzone für den kalten abgeschalteten Zustand manifestiert sich selbst als dramatische Abnahme des Neutronenflusses und der Leistung in der Zone 65.
Die Auswahl der jeweiligen Ausführungsform des Kernbrennstoffbündels hängt von den jeweiligen Erfordernissen ab, die den Betrieb der Kernreaktoranlage bestimmen, da die Betriebsarten die Anforderungen für den kalten abgeschalteten Zustand stark beeinflussen. Einige Betriebszustände von Kernreaktoren benötigen einen hohen Kapazitätsfaktor und müssen gleichzeitig eine starre Zeittafel einhalten, die ein frühes Abschalten mit Überschußreaktivität erfordern. Solche Zeitbeschränkungen können z. B. durch Vorschriften erzwungen sein, die bestimmte Inspektionsintervalle vorschreiben oder durch saisonmäßige Verfügbarkeit anderer Leistungsquellen, wie hydroelektrischer Quellen. In einem solchen Falle, in dem die am meisten begrenzende Situation die gegen Beginn des Zyklus ist, wird eine ausreichende Steuerung zum Erreichen des kalten abgeschalteten Zustandes dadurch bereitgestellt, daß man eine längere Steuerzone für den kalten abgeschalteten Zustand schafft oder indem man eine größere Zahl Gadoliniumoxid enthaltender Brennstoffstäbe bereitstellt. Eine Verminderung der Urananreicherung in der Steuer zone für den kalten abgeschalteten Zustand ist unter diesen Umständen eine angemessene Technik. Es ist zu bemerken, daß eine Verminderung der Anreicherung eine allgemein gleichmäßige Wirkung während des ganzen Zyklus hat, während der Gadoliniumoxid-Wert während des Zyklus variiert. Andererseits wirken sich manche Einsatzzwecke über einen langen Zyklus hinweg aus. Diese Betriebsweise kann in einer Situation diktiert sein, bei der die Kosten einer alternativen Leistung immer hoch sind, so daß die Ersatzleistungskosten die Brennstoffzykluskosten dominieren. In einem solchen Fall ist es geeignet, die Konzentration des Gadoliniumoxids in der Steuer zone für den kalten abgeschalteten Zustand zu erhöhen, um einen ausreichenden Gadoliniumoxid-Wert im mittleren Teil und gegen Ende des Zyklus aufrechtzuerhalten.
Zusammenfassend ist auszuführen, daß die vorliegende Erfindung eine Konfiguration eines Kernbrennstoffbündels schafft, die durch einen erweiterten Spielraum für den kalten abgeschalteten Zustand und die Fähigkeit charakterisiert ist, den Spielraum für den kalten abgeschalteten Zustand einzustellen, während sie nur eine geringe Wirkung auf die durch den abbrennbaren Absorber verursachte Beeinträchtigung der Restreaktivität und auf das axiale Leistungsprofil hat. Die Anforderungen an den kalten abgeschalteten Zustand und das axiale Leistungsprofil werden beide in einer gekoppelten optimalen Weise erfüllt durch die durch die vorliegende Erfindung ermöglichten Ausführungsformen.
Eine Betrachtung der oben beschriebenen Ausführungsformen zeigt rasch die Flexibilität der vorliegenden Erfindung, derzufolge Kernbrennstoffbündel, die für eine weite Vielfalt von Betriebszuständen geeignet sind, erhalten werden können, indem man nur die Gadolinium enthaltenden Brennstoffstäbe rekonfiguriert, wobei nicht mal alle diese Brennstoffstäbe rekonfiguriert werden müssen.
Im Rahmen der oben beschriebenen Ausführungsformen können änderungen vorgenommen werden, ohne daß der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird. So zeigen die Ausführungsformen mit erhöhter Gadoliniumoxid-Konzentration und verminderter Urananreicherung in der Steuerzone für den kalten abgeschalteten Zustand die erhöhte Konzentration und die Anreicherungsverminderung als koextensiv, obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist. So könnte sich die Gadoliniumoxid-Anreicherung über einen ersten Teil der Zone erstrecken und die verminderte Urananreicherung über einen zweiten Teil, der den ersten Teil möglicherweise überlappen könnte. Außerdem ist die gezeigte Querverteilung der Gadoliniumoxid enthaltenden Brennstoffstäbe für ein Kernbrennstoffbündel geeignet, das zum Nachladen vorgesehen ist. Für anfänglich in den Kern eingebrachte ernbrennstoffbündel wäre diese Verteilung eine andere.
Während es zweckmäßig ist, die Zahl der speziellen Stäbe, die durch einen bestimmten Gadoliniumoxid-Gehalt und eine reduzierte Urananreicherung charakterisiert sindRmöglichst gering zu halten, indem man diese Eigenschaften auf eine geringe Untergruppe von Stäben beschränkt, gibt es auch hierfür keine absolute Notwendigkeit. Es ist daher möglich, eine erste Untergruppe von Stäben zu haben, deren Gadoliniumoxid-Anreicherung in der Steuerzone für den kalten abgeschalteten Zustand liegt, sowie eine zweite Untergruppe von Stäben, bei der die verminderte Urananreicherung in der Steuerzone für den kalten angeschalteten Zustand liegt.

Claims

Kernbrennstoffbündel für einen Siedewasserreaktor Ansprüche 1.

ti Kernbrennstoffbündel für den Kern eines Siedewasserreaktors, dessen Betrieb charakterisiert ist durch einen beträchtlichen Anteil von Dampfblasen mit gleichzeitig verminderter Moderation im oberen TCil des Kernes, wobei diese verminderte Moderation zu einem langsameren Abbrennen und einem größeren Umwandlungsverhältnis in dem oberen Kernbereich führt, so daß der kalte abgeschaltete Zustand mit einer relativ erhöhten Moderation in diesem oberen Kernbereich von einem Reaktivitätsprofil begleitet ist, das in dem genannten oberen Kernbereich eine Spitze aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kernbrennstoffbündel, eine Komponente aus spaltbarem Material, die über ein beträchtliches axiales Ausmaß des Bündels verteilt ist und eine Komponente aus Neutronen-absorbierenden Material umfaßt, dessen axiale Verteilung durch eine Konzentrierung in einer axialen Zone charakterisiert ist, die als Steuerzone (65) für den kalten abgeschalteten Zustand bezeichnet ist, und die zumindest einem Abschnitt des axialen Bereiches entspricht, in dem das Reaktivitätsprofil im kalten abgeschalteten Zustand eine Spitze aufweist.
2. Kernbrennstoffbündel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß daß neutronenabsorbierende Material ein abbrennbarer Absorber ist.
3. Kernbrennstoffbündel nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der abbrennbare Absorber Gadolinium umfaßt.
4. Kernbrennstoffbündel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Konzentrierung des neutronenabsorbierenden Materials in der Steuerzone t65) für den kalten abgeschalteten Zustand zumindest teilweise dadurch geschaffen wird, das eine relativ erhöhte Zahl von Absorberstellen bereitgestellt wird.
5. Kernbrennstoffbündel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Konzentrierung des neutronenabsorbierenden Materials in der Steuerzone (65) für den kalten abgeschalteten Zustand zumindest teilweise durch eine relativ erhöhte Absorberkonzentration in einer festgelegten Zahl von Absorberstellen geschaffen wird.
6. Kernbrennstoffbündel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Komponente aus spaltbarem Material axial in einer allgemein homogenen Weise verteilt ist.
7. Kernbrennstoffbündel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Komponente aus spaltbarem Material eine axiale Verteilung aufweist, die charakterisiert ist durch eine relativ verminderte Anreicherung index Steuerzone (65) für den kalten abgeschalteten Zustand.
8. Kernbrennstoffbündel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die axiale Verteilung der Komponente aus neutronenabsorbierenden Material Abschnitte über im wesentlichen die gesamte axiale Ausdehnung des spaltbaren Materials einschließt.
9. Kernbrennstoffbündel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die axiale Verteilung der Komponente aus neutronenabsorbierendem Material charakterisiert ist durch eine zusätzliche Konzentrierung in einer axialen Zone (62), die zumindest teilweise einem Abschnitt des axialen Bereiches entspricht, in dem die Reaktivität im heißen Betriebs zustand ihr Maximum hat.
10. Kernbrennstoffbündel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß es aus einer Vielzahl im allgemeinen parallel und im Abstand voneinander angeordneten Kernbrennstoffstäben besteht, von denen eine erste Untergruppe eine Konzentrierung des neutronenabsorbierenden Materials in der Steuerzone (65) für den kalten, abgeschalteten Zustand aufweist, während eine zweite Untergruppe dieser Kernbrennstoffstäbe keine Konzentrierung des neutronenabsorbierenden Materials in der gennannten Steuerzone (65) für den kalten, abgeschalteten Zustand aufweist.
11. Kernbrennstoffbündel nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens einige der Kernbrennstoffstäbe der zweiten Untergruppe völlig frei von neutronenabsorbierendem Material sind.
12. Kernbrennstoffbündel nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens einige der Kernbrennstoffstäbe der ersten Untergruppe neutronenabsorbierendes Material über einen axialen Bereich aufweisen, der über die Steuerzone (65) für den kalten abgeschalteten Zustand hinausgeht.
13. Kernbrennstoffbündel nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens einige der Kernbrennstoffstäbe der ersten Untergruppe neutronenabsorbierendes Material nur in der genannten Steuerzone (65) für den kalten abgeschalteten Zustand aufweisen.
14. Kernbrennstoffbündel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Komponente aus spaltbarem Material eine axiale Ausdehnung von etwa 3,00 bis etwa 4,50 m aufweist und daß die Steuerzone (65) für den kalten abgeschalteten Zustand eine axiale Ausdehnung von etwa 0,15 bis etwa 0,90 m aufweist.