AT217587B - Regel- und Abschaltelement für Kernreaktoren - Google Patents

Description

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  Regel-und Abschaltelement für Kernreaktoren 
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 bekanntlichNatürlich sind auch alle   Zwischenstufen - je   nach Stellung der Schirme - möglich. Sind dann die andem Seiten ganz oder teilweise mit spaltbarem Material, beispielsweise angereichertem Uran, oder ganz oder teilweise mit einer neutronenreflektierenden   bzw. -moderierenden Substanz, z. B. Beryllium,   bedeckt, so können die Elemente in der einen Endstellung der Schirme entweder als reine Spaltstoffelemente, die an der Energieerzeugung wie die übrigen Spaltstoffelemente des Reaktorkernes teilnehmen, wirken oder als Reflektoren. Auch hier sind Zwischenstadien möglich. Im Extremfall können alle Spaltstoffelemente des Reaktors wie die Regel- und Abschaltelemente gemäss der Erfindung aufgebaut sein. 



  Es kann dann jede Gitterposition des Reaktorkernes individuell auf die jeweiligen Reaktivitätsverhältnisse abgestimmt werden. Praktisch läuft das auf einen regelbaren Reaktorkern hinaus. 



   Die Erfindung ist nicht daran gebunden, dass stets eine Absorbersubstanz vorhanden sein muss. Es können auch Elemente verwendet werden, bei denen   z. B.   stattdessen die eine Schicht eine Reflektorsubstanz   (Spaltstoff-Reflektor-Element)   ist. 



   Die Zeichnung veranschaulicht schematisch einige Ausführungsbeispiele des neuen Elementes als Re-   gel- und Abschaltelement   mit   spaltbarem Material als   der einen und   einer Absorbersubstanz als   der andern Schirmschicht, es zeigen die Fig.   l   und 2   im Waagrechtschnitt   ein zylindrisches Element in zwei Betriebsstellungen, mit in Radialebenen liegenden Schirmen, von denen die einen um die Zylinderachse drehbar, die andern an der Zylinderwand starr befestigt sind, Fig. 3 ausschnittsweise im Längsschnitt ein zylindri- 
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 linderachsrichtung verschiebbar, die andern an der Zylinderwand befestigt sind und Fig. 4 das Element gemäss Fig. 3 mit konischen Schirmen. 



   Gemäss den Fig. 1 und 2 besitzt das Regel- und Abschaltelement erfindungsgemäss jeweils zwei, eine gegenseitige Überdeckung bzw. Beruhrung gestattende Schirme   1, 2, die an   einer Seite mit einer Neutro- 
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 Material,   z. B. UO.   Die   Trägerschichtdicke   beträgt bei Natururan etwa 2 cm, bei angereichertem Uran entsprechend der Anreicherung weniger. Die Dicke der Absorberschicht, ist von der Grössenordnung Millimeter. Sie braucht nicht in jedem Falle total zu absorbieren, sondern kann mehr oder weniger-durch-   scheinend"sein.   



   Die Schirme 1 sind achsparallel an der Innenwand des zylindrischen Elementengehäuses 6 befestigt, z. B. angeschweisst. Sie unterteilen den Zylinderraum in vier Zonen. Die andern Schirme 2 sind an der 
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 mittel   dasElementengehäuse   durchströmen kann. Das Gehäuse besteht aus einem Material mit niedrigem   Neutronenabsorptionsquerschnitt. Es   ist am Fuss- und Kopfende konstruktiv so gestaltet, dass es im Reaktorkemgeriist auswechselbar gelagert werden kann. 



   Von der Ober- oder Unterseite des Reaktorkernes her kann die Antriebswelle der Schirme verstellt werden, im ersten Falle z. B. von der Lademaschine, im zweiten   z. B.   durch ständige Antriebsverbindung mit einem Motor über Schnecke und Zahnrad. Bei Verstellung durch   den Lademaschinengreifer muss   die Arretierbarkeit durch geeignete andere   Mittel, z. B.   durch Gegendruckfeder, gewährleistet werden. 



   Die Wirkungsweise des Regel-und Abschaltelementes gemäss Fig. 1 und 2 ist folgende :
In der Betriebsstellung der Schirme nach Fig. 1 sind die Absorberschichten 3 vollständig von den 
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 nimum. Die Neutronen gelangen nur bis in die Spaltstoffschichten 4,5 und lösen dort-wie bei normalen Spaltstoffelementen-Spaltungen bzw. Kernumwandlungen aus. Beim Auseinanderschwenken der Schirme in die in Fig. 2 gezeigte Betriebsstellung werden die Absorberschichten jedoch freigelegt. Damit wird der Regeleinfluss des Elementes wirksam. Nebenher finden weiter Spaltungen in den Spaltstoffschichten 4,5 der Schirme statt. Bei noch weiterem Verschwenken der Schirme 2 tritt nach und nach wieder eine Überdeckung ein, diesmal jedoch der Spaltstoffschichten. Die Zahl der Spaltungen nimmt langsam ab, der Absorptionseinfluss der Absorberschichten beginnt zu überwiegen.

   Bei vollständiger Abdeckung der Spaltstoffschichten schliesslich wirkt das Element als reines Absorberelement. Das Element kann also abgesehen vonRandeffekten in der einen Endstellung der Schirme als Spaltstoffelement, in der   andern   Endstellung als Absorber (Abschaltelement) und in den Zwischenstellungen als Regelelement benutzt werden. 



   Die Abdeckung der Spaltstoff- und Absorberschichten ist besonders vollkommen bei der Elementenkonstruktion nach Fig. 3 und 4. Bei ihr sind die Schirme horizontal gelegt, so dass die beweglichen Schirme 8 gegen die feststehenden Schirme 9 durch Längsbewegung der Antriebsstange 7 zu verstellen sind. Die lagenartig aufeinanderfolgenden Schirme weisen die Gestalt von Kreisringscheiben oder Trichtern 

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 mit Spalten an der Antriebswelle für den Durchtritt des Kühlmittels auf (vgl. Pfeile). Die Konstruktion nach Fig. 4 ist besonders steif und gestattet unter anderem eine intensive Kühlung der   Schirmoberflächen.   



   Es ist auch eine Kombination von Längs- und Drehbewegung möglich, wenn die feststehenden und verstellbaren Schirme als gleichsinnig mit gleicher Ganghöhe gewickelte Wendeln ausgebildet werden. Das Element besitzt dann mindestens eine im Gehäuse feststehende Wendel und eine an der Antriebswelle befestigte Wendel. Letztere wird zur Regelung entsprechend gegen die feststehende (n) Wendel (n) in   Umfangs- und/oder Längsrichtung   verstellt. Vorteilhaft gegenüber der Lösung nach Fig. 3 und 4 ist, dass man eine besonders verwirbelungsfreie Kühlmittelströmung erhält, und die Regelung und Abschaltung durch verschiedene Bewegungsformen vornehmen kann, z. B. Regelung durch Drehbewegung, Abschaltung durch Fallbewegung. 



   Zum Unterschied von den bisher erläuterten Elementen mit Gehäuse sind auch gehäuselose Ausführungsformen möglich. In diesem Falle werden der oder die feststehenden Schirme fahnenartig an einer die Antriebswelle des oder der beweglichen Schirme enthaltenden Hohlachse befestigt. 



   Wie schon weiter oben erwähnt, sind verschiedene Kombinationen von Absorber-, Spaltstoff-, Re- 
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 und Trägerschichten möglich.selbsttragend auszubilden, können die Schirme Strukturelemente, z. B. Rahmen mit Rippen od. dgl. besitzen, die die Trägerschichten halten. Hiefür kommen Materialien mit möglichst niedrigem Absorptionsquerschnitt in Frage, z. B. Zirkon. Ferner sind Schichtungen der verschiedenen Substanzen möglich. 



     Die Regel- und Abschaltelemente gemäss der Erfindung   werden, wenn sie nicht als Spaltstoffelemente mitbenutzt werden sollen, vorzugsweise auf Gitterzwischenpositionen des Reaktorkernes gesetzt. 
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TE NT ANSPRÜCHE :Spaltstoff) ausgestattete Teile in einer gegebenen Stellung gegenseitig grösstenteils überdecken und der Überdeckungsgrad durch gegenseitige Verstellung der Teile veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirme im wesentlichen frontal gegeneinander bewegbar sind und dass beide Seiten je eines Schirmes verschiedene Substanzen in solcher Verteilung und Schichtung enthalten, dass jeweils die bei Annäherung einander zugekehrten Seiten benachbarter Schirme die gleichen Substanzen bzw.

   Substanzen gleicher Funktion aufweisen, so dass sich ihr Einfluss auf die Neutronen in den veränderbaren Überdeckungsstellungen der Schirme unterschiedlich auswirkt.

Claims (1)

1. 2. Regel- und Abschaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beliebige Zweierkombinationen von Absorber-, Spaltstoff-, Reflektor- oder Moderatorsubstanzen als Schirmlagen (1, 2) vorgesehen sind.

   3. Regel- und Abschaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten auf, aus kernphysikalisch geeigneten Materialien bestehenden, Traggeriisten angebracht sind.

   4. Regel-und Abschaltelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass von den Schirmen der oder die einen im Elementengehäuse radial feststehend, der oder die andern in an sich bekannter Weise um eine in der Ebene der festen Schirme liegenden Antriebswelle drehbar angeordnet sind.

   5. Regel- und Abschaltelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass feste und bewegliche Schirme in Horizontallage abwechselnd aufeinanderfolgen, wobei die beweglichen an einer gemeinsamen längsverschiebbaren Antriebsstange (7) befestigt sind.

   6. Regel- und Abschaltelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirme die Gestalt von Kreisringflächen oder Trichtern ohne Hals besitzen, die konzentrisch an der Antriebsachse und dem Elementengehäuse unter Belassung von Kühlmitteldurchtrittsspalten befestigt sind.

   7. Regel- und Abschaltelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die feststehenden Schirme an einer die Antriebswelle des oder der beweglichen Schirme enthaltenden geschlitzten Hohlachse befestigt sind.

   8. Regel- und Abschaltelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein feststehender Schirm und ein beweglicher Schirm in Gestalt gleichsinnig und mit gleicher Ganghöhe gewickelter Wendeln vorgesehen sind, von denen die bewegliche Wendel an einer in der Achse der Wendeln verlaufenden Antriebswelle und die feststehenden Wendeln am Elementengehäuse befestigt sind. <Desc/Clms Page number 4>

   9. Regel- und Abschaltelement nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Reaktorgitter oder Teile davon mit diesen Elementen besetzt ist.