AT216115B - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln eines Atom-Kernreaktors - Google Patents

Description

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  Verfahren und Vorrichtung zum Regeln eines Atom-Kernreaktors 
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines Atom-Kernreaktors durch Änderung der Anordnung des Brennstoffes. 



   Die Rentabilität von Reaktoren hängt unter anderem davon ab, welche Zeit ein Reaktor nach dem Stillsetzen benötigt, um wieder kritisch zu werden. Das während des Betriebes durch die Bestrahlung entstandene Xenon verringert infolge seines hohen Absorptionsquerschnittes die Reaktivität eines Reaktors sehr stark. Das kann zur Folge haben, dass ein Reaktor, der für einige Stunden stillgelegt werden musste, erst nach längerer Zeit wieder eingeschaltet werden kann. 



   Zur Ausschaltung dieses Nachteiles ist es bereits bekannt, dem Reaktor von vornherein einen so gro- ssen   Reaktivitätsüberschuss   zu geben, dass er zu jeder Zeit und in jedem durch das Xenon hervorgerufenen Vergiftungszustand wieder angefahren werden kann. Eine solche Auslegung des Reaktors bringt es aber mit sich, dass die Reaktivität während des normalen Dauerbetriebes zu gross ist und die Regelstäbe ziemlich weit eingefahren werden müssen. Dadurch entsteht der Nachteil der gestörten Wärmeabfuhr und es ergibt sich ein für die Neutronenökonomie ungünstiger Zustand. Auch ist es bekannt, den Vermehrungsfaktor eines bereits gebauten Reaktors durch Änderung der Menge oder der Anordnung des Brennstoffes zu verändern.

   Nach der bisher bekannten Technik wurde jedoch der Brennstoff im Laufe der Betriebszeit zusätzlich in den Reaktor gebracht und ausgebrannter Brennstoff aus dem Reaktor entfernt. 



   Die Erfindung besteht darin, dass zum Anfahren des Reaktors zusätzliche Spaltstoffelemente, sogenannte Ausgleichselemente, die aus mit Spaltmaterial angereicherten Stoffen bestehen, in den Reaktor eingeführt und in einer solchen Tiefe darin belassen werden, dass der kritische Zustand des Reaktors gewährleistet ist. Die Steuerung der Eintauchtiefe der zusätzlichen Ausgleichselemente kann über ein von der Grösse des Neutronenflusses im Reaktor abhängiges Regelsystem vorgenommen werden. Für den Fall einer plötzlichen Abschaltung sind in bekannter Weise Mittel zum sofortigen Herausbewegen der zusätzlichen Ausgleichselemente vorgesehen. In einer besonderen, erfindungsgemässen Ausführungsform kann dies unter Ausnutzung der Schwerkraft dadurch erfolgen, dass im Gefahrenfall die Ausgleichselemente nach unten aus dem Reaktorcore herausfallen.

   Dies geschieht dadurch, dass die Antriebe für die Ausgleichselemente unterhalb des Reaktors angebracht werden. Nach einer andern Form können die Antriebe auch oberhalb des Reaktors angeordnet sein und die Ausgleichsstäbe über Verlängerungsstücke von unten in den Reaktor hinein ziehen. Diese Antriebsarten sind im Prinzip bereits für die Steuerung der Kontrollstäbe in Reaktoren bekannt. 



   Da die verhältnismässig hohe Anreicherung des Spaltstoffes in den Ausgleichselementen eine grosse Wärmeentwicklung in diesen zur Folge hat, muss dieser Tatsache durch die Materialbeschaffenheit oder die Formgebung der Spaltstoffelemente Rechnung getragen werden. Es empfiehlt sich, keramische Stoffe, ein hochwertiges Canning oder dünne Platten oder Bündel dünner Stäbe zu verwenden. Auch eine besondere Regelung und Zuführung des Kühlmittelstromes zu den Ausgleichselementen kann zweckmässig sein. Da es sich um verhältnismässig wenige Elemente handelt, die ausserdem nur kurzzeitig dem Neutronenfluss ausgesetzt sind und die darum eine sehr hohe Lebensdauer haben, ist die wirtschaftliche Verteuerung eines mit den Ausgleichselementen $ausgestatteten Reaktors als kaum ins Gewicht fallend zu bezeichnen. 

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   Die Zeichnung stellt den Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel für einen graphitmoderierten, gasgekühlten Reaktor vereinfacht dar. 



   Oberhalb eines Reaktors befindet sich der Antrieb 1 für die Ausgleichselemente 3, die an Verlängerungsstücken 2 im Reaktorkanal hängen. Der Kanal ist in bekannter Weise von einem Graphitmoderator 6 umgeben. Am unteren Ende des Verlängerungsstückes 2 ist eine Gasdrossel 5 angebracht, mit der es   mög-   lich ist, den Kühlgasstrom in einer der Wärmeentwicklung des Ausgleichselementes entsprechenden Weise zu regeln und abzusperren, wenn das Element aus dem Reaktorkanal 4 ausgefahren ist. 



     PATENTANSPRÜCHE   : 
1. Verfahren zum Regeln eines Atom-Kernreaktors durch Änderung der Anordnung des Brennstoffes, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anfahren und Betrieb des Reaktors zusätzliche   Spaltstoffelemente   aus mit Spaltmaterial angereicherten Stoffen in den Reaktor eingeführt und solange in solcher Tiefe darin belassen werden, dass der kritische Zustand des Reaktors gewährleistet ist.

Claims (1)

1. 2. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Ausgleichselemente im Sicherheitsfall durch Schwerkraft aus dem Reaktor bewegbar sind.

   3. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelstrom durch eine am Ausgleichselement oder an einer Verlängerung angebrachte und mitbewegte Drossel regulierbar ist.