CH665046A5

CH665046A5 - Control stick and fuel bundle for a core reactor.

Info

Publication number: CH665046A5
Application number: CH4862/84A
Authority: CH
Inventors: Sture Helmersson
Original assignee: Asea Atom Ab
Priority date: 1983-10-12
Filing date: 1984-10-10
Publication date: 1988-04-15
Also published as: SE8305606L; DE3436101A1; SE8305606D0; FI843974L; FI843974A0

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung bezieht sich auf einen Steuerstab und Brennelementbündel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. DESCRIPTION The invention relates to a control rod and fuel assembly according to the preamble of claim 1.

Ein Kern in einem Kernreaktor enthält normalerweise mehrere hundert Brennelementbündel. Jedes Brennelementbündel besteht aus mehreren Brennstäben. In Siedewasserreaktoren werden somit oft Brennelementbündel verwendet, die 6 X 6 bis 9 x 9, in der Regel jedoch 8x8 Brennstäbe enthalten. Jeder Brennstab enthält eine grosse Anzahl Brennstofftabletten, die in einer Brennstoffhülle, die normalerweise aus einer Zirkoniumlegierung mit dem Handelsnamen Zirkaloy besteht,' aufeinander gestapelt sind. Das Brennelementbündel ist in einem Siedewasserreaktor von einem, normalerweise aus Zirkaloy bestehenden Brennstoffkanal umschlossen. Neben jedem Brennelementbündel ist in der Regel ein Steuerstab einführbar. Die Steuerstäbe in verschiedenen Positionen sind während des Betriebes des Reaktors auf unterschiedlichen Niveaus in den Kern eingeführt. Eine Ausführungsart bekannter Steuerstäbe weist im Querschnitt in einem rechtwinkligen Kreuz zueinander angeordnete Absorberblätter auf. A core in a nuclear reactor typically contains several hundred fuel bundles. Each fuel bundle consists of several fuel rods. In boiling water reactors, fuel bundles are therefore often used, which contain 6 X 6 to 9 x 9, but usually 8x8 fuel rods. Each fuel rod contains a large number of fuel tablets, which are stacked on top of one another in a fuel casing, which usually consists of a zirconium alloy with the trade name Zirkaloy. The fuel bundle is enclosed in a boiling water reactor by a fuel channel, usually made of Zirkaloy. A control rod can usually be inserted next to each fuel bundle. The control rods in different positions are inserted into the core at different levels during the operation of the reactor. One embodiment of known control rods has absorber leaves arranged in cross section in a right-angled cross.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steuerstab und Brennelementbündel zu schaffen, bei denen die Zykluslänge, nämlich die Zeit zwischen zwei Brennstofferneuerungen, die in der Regel als entnommene spezifische Energie MWd/tU angegeben wird, für einen Reaktor erheblich verlängert werden kann. The invention has for its object to provide a control rod and fuel bundle, in which the cycle length, namely the time between two fuel renewals, which is usually specified as the specific energy MWd / tU removed, can be extended considerably for a reactor.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. The object is achieved according to the invention by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Eine solche Lösung gilt insbesondere für Steuerstäbe, die während der ganzen Betriebsperiode des Reaktors neben den Brennelementbündeln stillstehen. Es ist möglich, eine genügende Menge an neuem Brennstoff mit ausreichender Anreicherung an spaltbarem Material während einer längeren Betriebsperiode anzuwenden, ohne dass ein zu hoher interner Leistungsform-faktor (der Quotient des maximalen örtlichen Wertes der Leistung und ihres Durchschnittswertes in einem horizontalen Schnitt durch das Brennelementbündel) mit einer damit verbundenen Gefahr für Schäden an den Brennstäben auftritt, wenn die Steuerstäbe am Ende der Betriebsperiode aus dem Kern herausgezogen werden. Der Grund für das günstige Ergebnis besteht darin, dass die der im Zentrum der kreuzförmigen Anordnung verlaufenden Längsachse unmittelbar benachbarten Brennstäbe nicht gegen einen Abbrand an spaltbarem Material geschützt werden, wie es bei der Anwendung konventioneller Steuerstäbe mit sich kreuzenden Blättern und gleichmässig auf nahezu die ganze Breite der Blätter verteiltem Absorbermaterial der Fall ist, sondern derart ausgeführt werden, dass sie am Ende der Betriebsperiode einen niedrigeren Gehalt an spaltbarem Material aufweisen. Such a solution applies in particular to control rods which stand next to the fuel bundles during the entire operating period of the reactor. It is possible to use a sufficient amount of new fuel with sufficient enrichment of fissile material during a longer operating period without an internal power form factor being too high (the quotient of the maximum local value of the power and its average value in a horizontal section through the fuel bundle ) with an associated risk of damage to the fuel rods occurs if the control rods are pulled out of the core at the end of the operating period. The reason for the favorable result is that the fuel rods immediately adjacent to the longitudinal axis running in the center of the cruciform arrangement are not protected against burning of fissile material, as is the case when using conventional control rods with crossing leaves and evenly over almost the entire width of the sheets of absorber material distributed, but are designed such that they have a lower content of fissile material at the end of the operating period.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 2 enthalten die inneren Bereiche der Absorberblätter nicht nur eine kleinere Menge, sondern kein Absorbermaterial. In a preferred embodiment according to claim 2, the inner regions of the absorber sheets contain not only a smaller amount, but no absorber material.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 3 sind die Löcher oder Aussparungen mit Wasser gefüllt. Dadurch wird die Konsumtion von spaltbarem Material in den benachbarten Brennstäben noch besser aufrechterhalten, wodurch ein niedrigerer interner Leistungsformfaktor erzielt wird, wenn die Brennstäbe am Ende einer Betriebsperiode aus dem Kern herausgezogen werden. In a preferred embodiment according to claim 3, the holes or recesses are filled with water. This maintains the consumption of fissile material in the adjacent fuel rods even better, resulting in a lower internal power form factor when the fuel rods are pulled out of the core at the end of an operating period.

Um den Kernreaktor mit längeren Zyklen betreiben zu können, kann der Einsatz an spaltbarem Material beim Start jedes Zyklus wesentlich erhöht werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Anreicherung des frisches Brennstoffes erhöht wird, und/oder dadurch, dass der Anteil an ausgetauschtem Brennstoff erhöht wird. Unter «längeren Zyklen» wird eine Energieentnahme von mehr als 10 000 MWd/tU verstanden, was ungefähr einer Betriebszeit von eineinhalb Jahren für Kernreaktoren mit einer normalen Leistungsdichte entspricht. In order to be able to operate the nuclear reactor with longer cycles, the use of fissile material can be increased significantly at the start of each cycle. This is achieved by increasing the enrichment of the fresh fuel and / or by increasing the proportion of fuel exchanged. “Longer cycles” means an energy withdrawal of more than 10,000 MWd / tU, which corresponds to an operating time of one and a half years for nuclear reactors with a normal power density.

Die bevorzugten Ausführungsformen nach den Ansprüchen 6 und 7 beziehen sich auf einen Siedewasserreaktor mit Urandioxid als Brennstoff. Das spaltbare Material kann dabei U 235 oder Pu 239 und Pu 241 sein. Die Menge des frischen Brennstoffes im Kernreaktor sollte mindestens 30%, vorzugsweise jedoch mindestens 35% der Menge des gesamten Brennstoffes beim Start eines Zyklus betragen. The preferred embodiments according to claims 6 and 7 relate to a boiling water reactor with uranium dioxide as fuel. The fissile material can be U 235 or Pu 239 and Pu 241. The amount of fresh fuel in the nuclear reactor should be at least 30%, but preferably at least 35% of the amount of total fuel at the start of a cycle.

Bezogen auf die Ansprüche 4 und 5 sollte sich der innere Bereich radial über höchstens die Hälfte der Brennstäbe einer Seite erstrecken. Based on claims 4 and 5, the inner region should extend radially over at most half of the fuel rods on one side.

Anhand der Zeichnungen wird nachfolgend ein Ausfüh-rungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt: An exemplary embodiment is explained in more detail below with the aid of the drawings. It shows:

Fig. 1 einen horizontalen Schnitt eines Reaktorkerns für einen leichtwassermoderierten Siedewasserreaktor, 1 is a horizontal section of a reactor core for a light water moderated boiling water reactor,

Fig. 2 einen Steuerstab in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt, 2 shows a control rod in a side view, partly in section,

Fig. 3 ein Schema eines Brennelementbündels in einem bestimmten Abbrandstadium mit den Angaben des Gehaltes an spaltbarem Material, bestehend aus U 235 sowie der Gesamtmenge Pu 239 und Pu 241 für jeden Brennstab und Fig. 3 is a diagram of a fuel assembly in a certain burning stage with the details of the content of fissile material consisting of U 235 and the total amount of Pu 239 and Pu 241 for each fuel rod and

Fig. 4 ein Schema des selben Brennelementbündels gemäss Fig. 4 is a schematic of the same fuel assembly according to

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

665 046 665 046

Fig. 3, jedoch nach weiteren 12 000 MWd/tU, was einer Betriebszeit von etwa zwei Jahren entspricht, in Verbindung mit einem Steuerstab. Fig. 3, but after another 12,000 MWd / tU, which corresponds to an operating time of about two years, in connection with a control rod.

Der in der Fig. 1 dargestellte horizontale Schnitt eines Reak-tornkerns für einen Siedewasserreaktor mit vertikalen Brennelementbündeln betrifft nur einen kleinen Teil des Reaktorkerns. Der dargestellte Schnitt enthält neun ganze Brennelementbündel 10. Die gesamte Anzahl der Brennelementbündel beträgt mehrere hundert. Jedes der Brennelementbündel ist wie das Brennelementbündel 10a ausgeführt. Dieses Bündel 10a enthält in einem im Querschnitt quadratischen Gitter angeordnete vierundsechzig Brennstäbe 11. Das Brennelementbündel ist in einem Brennstoffkanal 12 aus Zirkaloy 4 mit quadratischem Querschnitt eingeschlossen. Die Stäbe werden mit nicht gezeigten Abstandshaltern in ihren Lagen gehalten, die in gleicher Teilung zwischen ebenfalls nicht gezeigten oberen und unteren Gitterplatten auf dem Brennelementbündel plaziert sind. Jeder Brennstab besteht aus mehreren zirkularzylindrischen Tabletten aus Urandioxid als Brennstoff, die aufeinander gestapelt und in einer Brennstoffhülle 13 aus Zirkaloy 2 eingekapselt sind. Die Räume 14 zwischen den Brennstäben in dem Brennstoffkanal werden von einem Kühlmedium durchströmt, das im vorliegenden Fall leichtes Wasser ist. Die Spalte 15a und 15b zwischen den Brennelementbündeln werden auch von Kühlmedium derselben Art durchströmt. Die Spalte 15b, in welche Steuerstäbe 16 eingeführt werden, sind breiter als die Spalte 15a, in denen keine Steuerstäbe eingesetzt sind. The horizontal section shown in FIG. 1 of a reactor core for a boiling water reactor with vertical fuel bundles concerns only a small part of the reactor core. The section shown contains nine whole fuel bundles 10. The total number of fuel bundles is several hundred. Each of the fuel bundles is designed like fuel bundle 10a. This bundle 10a contains sixty-four fuel rods 11 arranged in a grid with a square cross section. The fuel bundle is enclosed in a fuel channel 12 made of Zirkaloy 4 with a square cross section. The rods are held in their positions with spacers, not shown, which are placed on the fuel assembly bundle in the same division between upper and lower lattice plates, also not shown. Each fuel rod consists of several circular cylindrical tablets made of uranium dioxide as fuel, which are stacked on top of one another and encapsulated in a fuel casing 13 made of Zirkaloy 2. The spaces 14 between the fuel rods in the fuel channel are flowed through by a cooling medium, which in the present case is light water. The gaps 15a and 15b between the fuel assemblies are also flowed through by the same type of cooling medium. The column 15b, into which control rods 16 are inserted, is wider than the column 15a, in which no control rods are inserted.

Der Querschnitt zeigt auch Neutronenquellen 17 sowie Neutronendetektoren 18. Einer oder mehrere der Brennstäbe kann/ können gegen einen nicht energieproduzierenden Stab ausgetauscht sein. Somit könnte z.B. der Stab 19 gegen einen massiven oder wassergefüllten Stab aus Zirkaloy 2 ausgetauscht sein. Die Brennstäbe 20, 21, 22 und 23 sind tragende Brennstäbe, die an den oberen und unteren Gitterplatten im Brennelementbündel verankert sind. Die Steuerstäbe 16 haben Absorberblätter 24, 25, 26 und 27, die ein rechtwinkliges Kreuz bilden. Das Zentrum des Steuerstabkreuzes ist mit 28 bezeichnet. Das Absorberblatt enthält Absorbermaterial 29 in einem äusseren Bereich 30 des Blattes, jedoch nicht im inneren Bereich 31, der den am dichtesten am Zentrum 28 des Kreuzes liegenden Brennstäben IIa und IIb bzw. IIa und 11c vollständig gegenüberliegt. The cross section also shows neutron sources 17 and neutron detectors 18. One or more of the fuel rods can be exchanged for a non-energy-producing rod. Thus e.g. the rod 19 can be exchanged for a solid or water-filled rod made of Zirkaloy 2. The fuel rods 20, 21, 22 and 23 are load-bearing fuel rods which are anchored to the upper and lower grid plates in the fuel assembly. The control rods 16 have absorber blades 24, 25, 26 and 27, which form a right-angled cross. The center of the control staff cross is designated 28. The absorber sheet contains absorber material 29 in an outer area 30 of the sheet, but not in the inner area 31, which is completely opposite the fuel rods IIa and IIb or IIa and 11c lying closest to the center 28 of the cross.

Der in Fig. 2 gezeigte Steuerstab ist im wesentlichen aus rostfreiem Stahl hergestellt und besteht aus einem Absorberteil 32, der von einer vertikalen Kupplungsstange 33 getragen wird. Der Absorberteil besteht aus vier Absorberblättern 24 - 27 (Fig. 1), von denen zwei, 25 und 26, in der Fig. 2 zu sehen sind. Die Blätter sind an ihrem äusseren Bereich 30 mit einer grossen Anzahl gebohrter Kanäle 34 versehen, die sich rechtwinklig zur Längsrichtung des Stabes erstrecken. Die Kanäle sind mit dem Absorbermaterial 29, z.B. mit pulverförmigem Borkarbid und/ oder metallischem Hafnium gefüllt und nach aussen durch Schweissen hermetisch verschlossen. Der Bereich 31 jedes Absorberblattes, der innerhalb der gefüllten Kanäle liegt, enthält kein Absorbermaterial. Es ist jedoch möglich, Absorbermaterial in einer kleineren Menge im Bereich 31 als im Bereich 30, z.B. in feineren Kanälen anzuordnen. Zur Steuerung des Steuerstabs in den relativ schmalen Spalten zwischen den Brennelementbündeln ist dieser oben mit Steuerkissen 35 versehen. Ausserdem weist er einen Handgriff 36 zur Hantierung des Stabes beim Einmontieren und Austausch auf. Unten ist der Stab mit einem Kuppelkopf 37 versehen, durch welchen er mit einer Antriebsvorrichtung verbunden werden kann. The control rod shown in FIG. 2 is essentially made of stainless steel and consists of an absorber part 32 which is supported by a vertical coupling rod 33. The absorber part consists of four absorber sheets 24-27 (FIG. 1), two of which, 25 and 26, can be seen in FIG. 2. The leaves are provided on their outer region 30 with a large number of drilled channels 34 which extend at right angles to the longitudinal direction of the rod. The channels are covered with the absorber material 29, e.g. filled with powdered boron carbide and / or metallic hafnium and hermetically sealed to the outside by welding. The area 31 of each absorber sheet, which lies within the filled channels, contains no absorber material. However, it is possible to use absorber material in a smaller amount in area 31 than in area 30, e.g. to be arranged in finer channels. To control the control rod in the relatively narrow gaps between the fuel assemblies, this is provided with control cushions 35 at the top. In addition, it has a handle 36 for handling the rod during assembly and replacement. At the bottom the rod is provided with a coupling head 37, through which it can be connected to a drive device.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Steuerstab mit Aussparungen 38 versehen, die sich über den am dichtesten am Zentrum des Kreuzes liegenden Brennstab erstrecken. Die Aussparungen werden mit Wasser gefüllt, so dass die Konsumtion an spaltbarem Material in naheliegenden Brennstäben während des Betriebs des Reaktors grösser wird. In a preferred embodiment, the control rod is provided with recesses 38 which extend over the fuel rod closest to the center of the cross. The recesses are filled with water so that the consumption of fissile material in nearby fuel rods increases during the operation of the reactor.

Bei der reaktorphysikalischen Dimensionierung wird auf die Wirkung des zusätzlichen Wassers in den Spalten zwischen den Brennelementbündeln Rücksicht genommen, was für die örtliche Variation im Neutronenfluss von grosser Bedeutung ist. Dieses Wasser bewirkt einen örtlich erhöhten Neutronenfluss, so dass die an Wasserspalten angrenzenden Brennstäbe stärker als andere Brennstäbe belastet werden. Um die Leistungsverteilung im Brennelementbündel so weit wie möglich auszugleichen, werden Brennstäbe mit unterschiedlicher Anreicherung an spaltbarem Material, das im vorliegenden Fall zu Beginn nur aus U 235 besteht, in den einzelnen Positionen im Brennelementbündel verwendet. Dieser Anreicherungsunterschied wird während des Betriebs beibehalten, ausser wenn ein Steuerstab lange Zeit neben dem Brennelementbündel eingesetzt war, wobei das spaltbare Material in den angrenzenden Stäben gegen einen Abbrand geschützt wird. Gleichzeitig wird die Neubildung von spaltbarem Material aus dem brütbaren Material nicht in demselben Masse verhindert. Dies würde zu einer allmählichen Akkumulation von spaltbarem Material führen, was unzulässige Belastungen mit sich bringt, wenn der Steuerstab schliesslich herausgezogen wird. Dadurch, dass das Absorbermaterial dem Zentrum des Kreuzes benachbart weggelassen wird und dadurch, dass vorzugsweise mehr Wasser zugeführt wird, das die Moderation verstärkt, kann die Konsumtion von spaltbarem Material auf einem genügend hohen Niveau gehalten werden, so dass die Akkumulation von spaltbarem Material effektiv begrenzt wird. When dimensioning the reactor physics, the effect of the additional water in the gaps between the fuel bundles is taken into account, which is of great importance for the local variation in the neutron flux. This water causes a locally increased neutron flow, so that the fuel rods adjacent to the water gaps are loaded more than other fuel rods. In order to equalize the power distribution in the fuel assembly as much as possible, fuel rods with different enrichment of fissile material, which in the present case only consists of U 235 at the beginning, are used in the individual positions in the fuel assembly. This enrichment difference is maintained during operation, unless a control rod has been used next to the fuel bundle for a long time, whereby the fissile material in the adjacent rods is protected against burning. At the same time, the formation of fissile material from the broodable material is not prevented to the same extent. This would lead to a gradual accumulation of fissile material, which would result in inadmissible loads when the control rod is finally pulled out. By omitting the absorber material adjacent to the center of the cross and by preferably adding more water that increases the moderation, the consumption of fissile material can be kept at a sufficiently high level so that the accumulation of fissile material is effectively limited becomes.

Bei einem Abbrand in einem Intervall von 14 000 - 30 000 MWd/tU wird oft ein Steuerstab neben dem Brennelementbündel plaziert. Fig. 3 zeigt ein Beispiel für ein Brennelementbündel 10a in diesem Abbrandintervall, genauer gesagt, bei dem Abbrand 30 000 MWd/tU. Die Anteile an spaltbarem Material werden hier für die einzelnen Brennstäbe ausgedrückt in Prozent des Anfangsgewichts Uran im Brennstoff (Urandioxid) angegeben. (Die in der Anmeldung im übrigen angegebenen % sind auch Prozent des Anfangsgewichtes Uran im Brennstoff.) Zur Verdeutlichung sind nicht die Brennstäbe selbst, sonderen nur deren Anreicherungsgehalt dargestellt. Die oberen Zahlen 39 in jedem Feld geben den Anreicherungsgehalt U 235 in % und die unteren Zahlen 40 geben den gesamten Anreicherungsgehalt von Pu 239 und Pu 241 in % für jeden Brennstab im Brennelementbündel an. Das Plutonium ist während des Betriebs durch das Einfangen schneller Neutronen in U 238 gebildet worden. In the event of a burn-up in an interval of 14,000 - 30,000 MWd / tU, a control rod is often placed next to the fuel assembly. FIG. 3 shows an example of a fuel assembly 10a in this burn-up interval, more precisely, in the burn-off 30,000 MWd / tU. The proportions of fissile material for the individual fuel rods are expressed here as a percentage of the initial weight of uranium in the fuel (uranium dioxide). (The percentages stated in the rest of the application are also percent of the initial weight of uranium in the fuel.) For clarification, the fuel rods themselves are not shown, but only their enrichment content. The upper numbers 39 in each field indicate the enrichment content U 235 in% and the lower numbers 40 indicate the total enrichment content of Pu 239 and Pu 241 in% for each fuel rod in the fuel assembly. The plutonium was formed during operation by capturing fast neutrons in U 238.

• Der früher genannte höhere Neutronenfluss und die damit verbundene höhere Leistung in den Stäben an den Wasserspalten 15a und 15b hat bewirkt, dass das spaltbare Material, im wesentlichen U 235, Pu 239 und Pu 241, hier schneller als in den zentralen Teilen des Brennelementbündels konsumiert wird. Dies hat mit der Zeit die anfangs durchgeführte Anreicherungsverteilung verstärkt, und die Leistung im Brennelementbündel ist ausgeglichen worden. Der mittlere Gehalt an U 235, der anfangs bei 3,4% gelegen hat, liegt nach 30 000 MWd/tU im Abbrand, was einer Betriebszeit von ca. 5 Jahren entspricht, bei 1,8%, und der mittlere Gehalt der gesamten Menge Pu 239 (0,46%) und Pu 241 (0,07%) bei 0,53%. Die Spaltung eines U 235-Kernes und eines Pu-Kernes ergibt ungefähr denselben Energiegewinn. Die Menge spaltbaren Materials ist also auf ungefähr die Hälfte der anfänglichen Menge in diesem Beispiel reduziert worden. Das zurückgebliebene spaltbare Material ist auch auf eine andere Weise auf die zu den Brennelementbündeln gehörenden Brennstäbe verteilt. The previously mentioned higher neutron flux and the associated higher power in the rods at the water gaps 15a and 15b has the effect that the fissile material, essentially U 235, Pu 239 and Pu 241, is consumed faster here than in the central parts of the fuel assembly becomes. Over time, this increased the enrichment distribution that was initially performed, and the performance in the fuel bundle was balanced. The average content of U 235, which was initially 3.4%, is 30% MWd / tU after burning, which corresponds to an operating time of approx. 5 years, 1.8%, and the average content of the total amount Pu 239 (0.46%) and Pu 241 (0.07%) at 0.53%. The splitting of a U 235 core and a Pu core gives approximately the same energy gain. The amount of fissile material has thus been reduced to approximately half the initial amount in this example. The remaining fissile material is also distributed in a different way to the fuel rods belonging to the fuel bundles.

Fig. 4 zeigt dasselbe Brennelementbündel nach weiteren 12 000 MWd/tU im Abbrand, was ca. 2 Betriebsjahren entspricht, während welcher Zeit der Steuerstab 16a in den Kern eingesetzt war. Der mittlere Gehalt an U 235 ist nun noch FIG. 4 shows the same fuel assembly after a further 12,000 MWd / tU in the burnup, which corresponds to approximately 2 years of operation, during which time the control rod 16a was inserted into the core. The mean content of U 235 is still

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

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mehr, auf 0,68% reduziert worden, und der mittlere Gehalt der gesamten Menge Pu 239 (0,61%) und Pu 241 (0,14%) ist etwas, auf 0,75%, angestiegen. Besonders wichtig in diesem Zusammenhang ist der begrenzte Aufbau von Pu in den Eckstäben IIa, IIb und 11c. Wenn der Steuerstab 16a aus dem Kern herausgezogen wird, wird der interne Leistungsformfaktor 1,25. more, has been reduced to 0.68%, and the mean content of the total amount of Pu 239 (0.61%) and Pu 241 (0.14%) has increased somewhat to 0.75%. The limited build-up of Pu in the corner bars IIa, IIb and 11c is particularly important in this context. When the control rod 16a is pulled out of the core, the internal power form factor becomes 1.25.

Wenn der Steuerstab 16a statt dessen mit Kanälen 34 versehen gewesen wäre, die sich bis zum Zentrum des Kreuzes hin ausdehnen, und wenn diese Kanäle mit Absorbermaterial gefüllt gewesen wären, so hätten die Brennstäbe IIa, IIb und 11c nach diesen weiteren 12 000 MWd/tU einen Anreicherungsgehalt an U 234 von 0,12%, bzw. 0,24%, bzw. 0,24% und einen 5 gesamten Anreicherungsgehalt an Pu 239 und Pu 241 von 0,85%, bzw. 0,83%, bzw. 0,83% gehabt. Dies hätte einen internen Leistungsformfaktor von 1,60 ergeben, wenn der Steuerstab aus dem Kern herausgezogen wird. If instead the control rod 16a had been provided with channels 34, which extend to the center of the cross, and if these channels had been filled with absorber material, the fuel rods IIa, IIb and 11c would have had an additional 12,000 MWd / tU after this an enrichment content of U 234 of 0.12% or 0.24% or 0.24% and a total enrichment content of Pu 239 and Pu 241 of 0.85% or 0.83% or Had 0.83%. This would have resulted in an internal power form factor of 1.60 if the control rod was pulled out of the core.

v v

3 Blätter Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

665 046

2nd

PATENT CLAIMS

1. control rod and fuel bundle for a nuclear reactor, the control rod (16a) having a rectangular cross-shaped absorber leaves (26a, 27a) in cross section, which contain an absorber material (29) for neutrons and of which two leaves (26a , 27a) extend in the longitudinal direction on two sides of the fuel bundle (10a) containing a plurality of fuel rods (11), characterized in that at least one absorber sheet (26a, 27a) in an inner region (31) which is at least one of the longitudinal axis (28 ) of the control rod (16a) closest to the fuel rod (IIa, IIb, 11c) lying completely opposite, has at least a smaller amount of absorber material than in an outer region (30) further away from the said longitudinal axis.

2. control rod and fuel assembly according to claim 1, characterized in that the inner region (31) contains no absorber material.

3. control rod and fuel assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the inner region (31) has holes or recesses (38).

4. Control rod and fuel assembly according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inner region (31) extends in the radial direction over at least two fuel rods (IIa, IIb; lia, 11c).

5. Control rod and fuel assembly according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inner region (31) extends in the radial direction over a maximum of three fuel rods.

6. Control rod and fuel assembly according to one of claims 1 to 5 for a boiling water reactor with uranium dioxide as fuel, characterized in that the average accumulation of fissile material in fresh fuel in the fuel assembly at the start of a cycle after the fuel replacement at least 3.2 % of the initial weight of uranium is in uranium dioxide.

7. control rod and fuel assembly according to claim 6, characterized in that the average accumulation of fissile material in fresh fuel in the fuel assembly at the start of a cycle after the fuel renewal is at least 3.4% of the initial weight of uranium in uranium dioxide.