AT225307B - Kernreaktorstab - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Kernreaktorstab 
 EMI1.1 
 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
Graphit hoher Dichte besteht. 



   Die Zeichnung veranschaulicht erfindungsgemäss ausgebildete Kernreaktorstäbe für mit angereicher- tem Brennstoff und leichtem Wasser unter hohem Druck betriebene Kernreaktoren, beispielsweise in drei
Ausführungsformen in Fig. l bis 3 in Querschnittsdarstellung. Gleiche Teile sind in Fig. l bis 3 mit glei- chen Bezugszeichen versehen. 



   Aus   Fig. l ist   eine Gruppe oder ein Netz von    gedrängt.   parallel zueinander angeordneten, zylindrischen
Kernreaktorstäben 1 aus spaltbarem Material ersichtlich, deren Hüllschichten je mit im Querschnitt drei- eckigen und zusammen einen sternförmigen Querschnitt ergebenden, massiven, dicken und radial kurzen sowie zur Kernachse parallelen Längsrippen 2 aus einem Material mit günstiger Wärmeleitfähigkeit aus- gebildet sind. Diese Rippen 2 können auch durch Einschnitte in kurze, massive, dicke Höcker unterteilt sein, die von Rippe zu Rippe reihenweise in gleichen Höhen oder mit schachbrettartiger gegenseitiger
Versetzung an der Umfläche der zylindrischen Stäbe angeordnet sein können. 



     Die massiven Erhöhungen   2 sind sowohl bei der Ausführung als Rippen wie auch als Höcker so geformt dass durch die Längenunterschiede der Elementarkanäle für den Wärmefluss zwischen dem zylindrischen
Stabkern 1 und der Aussenfläche der Erhöhungen 2 die Aufrechterhaltüng eines kontinuierlichen Tempera-   turgefälles zwischen den"heissen"am   Kern 1 und zwischen den Erhöhungen gelegenen Fusspunkten 3 und den "kalten" am freien äusseren Ende. der Erhöhungen 2 befindlichen Gipfelpunkten 4 längs des Profils der
Rippen oder Höcker 2 gewährleistet ist.

   Der Wärmeaustausch mit dem Wasser vollzieht sich dann nach einem örtlich festgelegten Temperaturverlauf, der stabil ist und die heissesten Punkte am Kern gegen Über- hitzung und damit gegen den Zusammenschluss der Dampfbläschen zu einem schädlichen, thermisch iso- lierenden Film schützt. 



   Die von   der Flüssigkeit bespülten freien   Gipfel 4 der Erhöhungen 2 erhalten auf diese Weise nicht mehr genügend Wärme, um einen Siedevorgang herbeiführen zu können. Die Flüssigkeit kommt vielmehr nur   an und bei den "heissen" Fusspunkten   3 zum Sieden. und der entstehende Dampf 5 nimmt seinen Weg durch die Zwischenräume zwischen den Rippen oder Höckern 2 und wird dort zum Teil durch zwischen den Reaktorstäben vorhandene   Flüssigkeit kondensiert.

   Wie   eine Untersuchung der Stabilität eines mit Stäben nach der Erfindung ausgestatteten und mit angereichertem Brennstoff und leichtem Wasser unter hohem Druck arbeitenden Kernreaktors zeigt, tritt bei diesem eine Selbststabilisierung der Leistung in Abhängigkeit von den Volumenänderungen des Dampfes auf und wird diese Selbststabilisierungswirkung durch die hohe Regelmässigkeit der Dampfbildung in den durch die massiven Rippen oder Höcker getrennten Zonen begünstigt. 



   Wie Fig. 2 zeigt, können die an die Reaktorstäbe 1 angesetzten Erhöhungen 2 im Querschnitt, statt wie nach Fig. l zu einem sechsarmigen Stern, auch zu einem Stern mit 4 Armen   mit "heissen" Fusspunkten   3   und"kalten"Gipfelpunkten   4 vereinigt sein. Zweckmässig ist dabei die Anordnung so getroffen, dass die Stäbe in parallelen Reihen angeordnet und mit den Sternarmspitzen in jeder Reihe einander zugekehrt und und von Reihe zu Reihe gegeneinander versetzt sind. Gemäss Fig. 3 sind die Erhöhungen 2 im Querschnitt bei jedem Reaktorstab 1 zu einem gleichseitigen Dreieck zusammengefasst, bei dem   die "heissen" Punkte   3 in der Mitte der Dreieckseiten und die "kalten" Punkte 4 an den Ecken liegen.

   Die mit Erhöhungen nach Fig. 2 oder 3 versehenen Reaktorstäbe wirken thermisch in dergleichen Weise wie die nach   Fig. lausgebil-   deten Stäbe. 



   Die mit den Erhöhungen 2 ausgestattete Hülle der Kernreaktorstäbe 1 kann aus irgend einem geeigneten metallischen oder nichtmetallischen Werkstoff bestehen, der jedoch immer eine möglichst hohe Wär-   meleitfähigkeit aufweisen soll sowie mit   den in Betracht kommende : Anwendungsbedingungen hinsichtlich Neutronenfluss, Temperatur, Druck und sonstiger physikalischer Grössen verträglich sein muss. 



   Für die Bildung der die Erhöhungen 2 aufweisenden Hülle des Reaktorstabes 1 oder auch der Erhöhungen 2 allein eignet sich insbesondere Graphit von grosser Dichte, der die für die Zwecke der Erfindung erforderlichen thermischen, neutronischen unc mechanischen Eigenschaften in hohem Masse besitzt. Reaktorstabhüllen oder wärmeableitende Erhöhungen aus diesem Graphit können auf Grund ihrer Dichtheit in 
 EMI2.1 
 mit dem unterMetallschicht, die in guter thermischer Verbindung mit den massiven, kurzen, dicken Erhöhungen sein muss, kann durch äusseren Druck oder durch irgend ein Niederschlagsverfahren aufgebracht werden. Insbesondere eignet sich hiefür die elektrolytische Niederschlagserzeugung, bei der sich die gute elektrische Leitfähigkeit des Graphits als günstig erweist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : EMI3.1 ven, kurzen und dicken Erhöhungen (2) in ihrer Wärmeleitwirkun ? den mit angereichertem Brennstoff und leichtem Wasser unter hohem Druck arbeitenden Kernreaktoren durch eine Formgebung angepasst sind, bei der die Längenunterschiede der sich von den einzelnen Oberflächenbereichen des aktiven Stabkernes (1) zu den einzelnen oberflächenbereichen der seitlichen Aussenfläche der Erhöhungen (2) erstreckenden Elementarröhren für den Wärmefluss einen solchen unterschiedlichen Temperaturabfall innerhalb der Elementarkanäle bewirken, dass sich an den seitlichen Aussenflächen der Erhöhungen längs deren Profil ein kontinuierliches Temperaturgefälle zwischen den "heissen" Punkten (3) am Kern und den "kalten" Punkten (4)

   an den freien äusseren Enden der Erhöhungen ergibt und dass die Stabhülle zusammen mit den Erhöhungen (2) aus Graphit hoher Dichte besteht.

   2. Kernreaktorstab nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhungen (2) mit einer dünnen Schicht aus einem gegen Druckwasser widerstandsfähigerem Metall überzogen sind.