AT206076B - Atomkernreaktor mit Spaltstoffelementen - Google Patents

Description

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  Atomkernreaktor mit   Spaltstoffelementen     Die Erfindung bezieht sich aufeinenAtomkernreaktor mit Spaltstoffelementen, von denenmindestens eines in seinem Innern sowohl einen äusseren Kranz von Spaltstoffstäben, als auch, innerhalb dieses Kranzes, mindestens einen inneren Spaltstoffstab enthält. 



  Die Erfindung besteht darin, dass in mindestens einem der Spaltstoffelemente mindestens ein innerer Stab Spaltstoff enthält, der aktiver ist als derjenige des äusseren Kranzes von Spaltstoffstäben. 



  So kann z. B. der innere Stab angereichertes, und die Stäbe des äusseren Kranzes können natürliches Uran enthalten. 



  Durch die Erfindung wird sparsamer Verbrauch an hochaktivem, daher teurem sowie behandlungsgefährlichem Spaltstoff erzielt, ohne dass deshalb auf die Vorteile verzichtet werden müsste, welche dieser hochaktive Spaltstoff z. B. auf die zur Einleitung der Kettenreaktion erforderliche Mindestgrösse des Reaktors sowie auf die Grenze, bis zu welcher der Abbrand des Spaltstoffs getrieben werden kann, ausübt. 



  Schnelle Neutronen, die von einem erfindungsgemäss im Innern eines Spaltstoffkranzes angeordneten hochaktiven Spaltstoffstab ausgehen, werden nämlich, solange sie noch schnell sind, durch den Spaltstoffkranz nur wenig aufgehalten, treten also fast unbehindert aus und dringen in den zwischen den Spaltstoffelementen befindlichen Moderator ein. Bekanntlich erst wenn sie im letzteren gebremst und hiedurch zu thermischen Neutronen geworden sind, vermögen sie mit dem Spaltstoff eines der Spaltstoffelemente in Kernreaktion zu treten. Da diese thermischen Neutronen aber nunmehr von aussen her in das Spaltstoffelement eindringen, so treffen sie zunächst auf dessen äusseren, aus weniger aktivem Spaltstoff bestehenden Kranz, und dieser wird daher in erster Linie zur Kernreaktion herangezogen und abgenutzt werden. 



  Zweckmässig geschieht die Wärmeentnahme aus dem Spaltstoffelement mittels eines Wärmeträgers, welcher Kühlkanäle im Spaltstoffelement durchströmt, deren Kühlflächen in wärmeleitendem Kontakt mit dem Spaltstoff stehen. 



  Hiedurch wird erzielt, dass eine unzulässige Erwärmung insbesondere der inneren, hochaktive Spaltstoffstäbe enthaltenden Regionen des Elements verhütet werden kann. 



  Als Kühlkanäle können mindestens zum Teil Kühlrohre dienen, die in den Spaltstoff eingebettet sind. 



  Weitere Merkmale der Erfindung sind an Hand der Zeichnung, Fig. 1-5, an Ausführungsbeispielen erläutert. 



  Jede der Fig. 1-5 zeigt einen Querschnitt durch ein Spaltstoffelement, u. zw. ist, gemeinsam für alle fünf, als Ausführungsbeispiel für den äusseren Spaltstoffkranz, eine Unterteilung desselben in acht einzelne Spaltstoffstäbe 1 gewählt mit je einem in den Spaltstoff eingebetteten Kühlrohr 2. Dieser Spaltstoffkranz ist von einem Mantel 3 mit Zwischenraum 4 umhüllt und umschliesst seinerseits das Innenrohr 5. 



  Mantel 3 und Innenrohr 5 bestehen aus Neutronen durchlassendem Stoff, und der Zwischenraum 4 dient zur Wärmeisolation sowie zum Korrosionsschutz für die Spaltstoffstäbe 1. Die Kühlrohre 2 und das Innenrohr 5 sind als Kühlkanäle verwendet und werden hiezu von einem Wärmeträger'durchströmt. 



  Mit diesen, wie erwähnt, den Fig. 1-5 gemeinsamen äusseren Teilen sind nun in den einzelnen Figuren unterschiedliche, im Innenrohr 5 angeordnete Innenteile kombiniert : In Fig. 1 ist im Innenrohr 5 ein rohrförmiger Stab 6 aus mit U 235 angereichertem U 238 angeordnet, in den ein aus Zirkonium bestehendes Kühlrohr 7 eingebettet ist und der aussen durch ein ebenfalls aus   

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 Zirkonium bestehendes Hüllrohr 8 umhüllt ist, dessen   Kühlfläche   durch Rippen 9 vergrössert ist, die zugleich zum Zentrieren im   Innenrohr 5 dienen.

   DerWärmeträger   strömt in den acht Kühlrohren 2, bei stehender Anordnung des   Spaltstoffelements, abwärts   und im Kühlrohr 7 sowie zwischen dem Innenrohr 5 und dem Hüllrohr 8 wieder aufwärts, u. zw., entsprechend dem hier kleineren Querschnitt, mit vermehrter Geschwindigkeit. 



   In Fig. 2 ist im Innenrohr 5 ein im Querschnitt sternförmiger Stab angeordnet, der aus sechs plattenförmigen, mit Zirkon umhüllten Spaltstoffstäben 10 durch Verschweissen 12 ihrer Zirkonhüllen 11 zusammengesetzt ist. Die Spaltstoffstäbe sind aus Uranoxyd   gepresst,   und in jedem zweiten der Stäbe ist das Uran mit Uran 233 angereichert. 



   In Fig. 3 ist im Innenrohr 5 ein zylindrischer mit U 235 hochangereicherter U 238-Stab 13 angeordnet,   der durch ein aus Aluminium bestehendes und mit Rippen 14 versehenes Hüllrohr 15 umhüllt ist.   Die Spaltstoffstäbe 1 des   äusseren   Kranzes bestehen aus einem weniger hoch als der Stab 13 mit U 235 angereicherten U 238. 



   In Fig. 4 ist im Innenrohr 5 ein aus fünf parallelen, mit Zirkonium 16 umhüllten Spaltstoffplatten 17 zusammengesetzter Spaltstoffstab angeordnet, zwischen denen und um welche der Wärmeträger im Innenrohr 5 strömt. 



   InFig. 5 sind im Innenrohr 5 sieben mit Zirkoniumhüllen 18 umhüllte und durch Zirkoniumrippen 19   distanzierte und zentrierte Spaltstoff stäbe angeordnet. D er Stab 20 enthält Plutonium,   die Stäbe 21 bestehen   aus mit U 233 aktiver gemachtem natürlichen Uran. die Stäbe 22 aus mit   U 235 stark angereichertem U 238. während die acht Stäbe 1 des Aussenkranzes aus mit U 235 schwach angereichertem U 238 bestehen. 



   Die Erfindung beschränkt sich nicht auf diese Ausführungsbeispiele. So können insbesondere auch andere Anordnungen, andere Spaltstoffe und andere Werkstoffe sowie den jeweiligen Umständen angepasste Wärmeträger und Wege derselben gewählt werden, auch kann der äussere Spaltstoffkranz anders als beschrieben oder aber überhaupt nicht unterteilt sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Atomkernreaktor mit Spaltstoffelementen, vondenen. nindestens eines in seinem Innern sowohl einen äusseren Kranz von Spaltstoffstäben, als auch innerhalb dieses Kranzes, mindestens einen inneren Spaltstoffstab enthält, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem der Spaltstoffelemente mindestens ein innerer Stab Spaltstoff enthält, der aktiver ist als derjenige des äusseren Kranzes von Spaltstoffstäben.