DE10140117A1 - Fuel element, for PWR, comprises numerous neutron absorbing fuel rods, which have neutron absorber material over their active length - Google Patents

Fuel element, for PWR, comprises numerous neutron absorbing fuel rods, which have neutron absorber material over their active length

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Abstract

A fuel element (2) for a PWR comprises numerous fuel rods (6). Some of the rods have a neutron absorber over their active length (L). The axial distribution of neutron absorber is such that the concentration is higher in the center than at the edges. The end regions are neutron absorber free.

Description

Die Erfindung sich auf ein Brennelement für einen Druckwasserreaktor.The invention relates to a fuel assembly for one Pressurized water reactor.

Ein Brennelement für einen Druckwasserreaktor enthält eine Vielzahl von Brennstäben, die üblicherweise in einem quadrati­ schen Gitter (14 × 14 bis 18 × 18) angeordnet sind. Sie verfügen entsprechend der Anlagengröße über unterschiedliche Längen, wobei die spaltstoffhaltige Zone (aktive Länge) bis zu 390 cm lang sein kann. Der Spaltstoff ist uranhaltig und kann aus an­ gereichertem natürlichen Uran, wiederverwertetem Uran (ERU = enriched reprocessed uranium) oder plutoniumhaltigem Brenn­ stoff (MOX = Mischoxid) bestehen.A fuel assembly for a pressurized water reactor contains one Variety of fuel rods, usually in a quadrati rule (14 × 14 to 18 × 18) are arranged. You have according to the plant size over different lengths, the fissile-containing zone (active length) up to 390 cm can be long. The fissile material contains uranium and can turn off enriched natural uranium, recycled uranium (ERU = enriched reprocessed uranium) or plutonium-containing distillate fabric (MOX = mixed oxide).

Die Brennstäbe sind jeweils aus einer Vielzahl von Pellets zu­ sammengesetzt, die den Spaltstoff enthalten. Aus "H.-D. Ber­ ger, G. Neufert, "Advanced PWR in-core fuel management with optimized gadoline fuel designs", Proceedings of the Confer­ ence "TOPFUEL 99", Avignon, 13.-15. September 1999", ist es bekannt, den Pellets als abbrennbare Neutronenabsorber Gadoli­ nium Gd in Form von Gadoliniumoxid Gd2O3 in der natürlichen Isotopenzusammensetzung beizumischen. Anstelle von Gadolinium Gd in der natürlichen Isotopenzusammensetzung ist es auch mög­ lich, Gadolinium Gd mit künstlich erhöhtem Anteil eines absor­ bierenden Isotopes beizumischen. Grundsätzlich ist es auch möglich, anstelle von Gadolinium Gd andere neutronenabsorbie­ rende Elemente, beispielsweise Erbium Er oder Bor B einzuset­ zen. The fuel rods are each composed of a large number of pellets that contain the fuel. From "H.-D. Ber ger, G. Neufert," Advanced PWR in-core fuel management with optimized gadoline fuel designs ", Proceedings of the Confer ence" TOPFUEL 99 ", Avignon, September 13-15, 1999", it is known to mix the pellets as burnable neutron absorbers Gadoli nium Gd in the form of Gadoliniumoxid Gd 2 O 3 in the natural isotope composition. Instead of gadolinium Gd in the natural isotope composition, it is also possible to mix gadolinium Gd with an artificially increased proportion of an absorbing isotope. In principle, it is also possible to use other neutron-absorbing elements, for example erbium Er or boron B, instead of gadolinium Gd.

Ein solcher Neutronenabsorber wird einerseits zur Vergleichmä­ ßigung der axialen Leistungsverteilung im Brennelement einge­ setzt, wobei als Auslegungsziel eine möglichst flache, annä­ hernd kastenförmige Leistungsverteilung während der gesamten Betriebszeit des Brennelements angestrebt ist. Andererseits dient der Neutronenabsorber auch zur Vergleichmäßigung der ra­ dialen Leistungsverteilung im Reaktorkern, wobei auch hier ei­ ne möglichst flache Verteilung der Leistungsdichte während der gesamten Betriebszeit angestrebt ist. Des weiteren dienen Neutronenabsorber zur Sicherstellung des Nachweises der Un­ terkrititalität. Dabei wird als Sicherheitskriterium üblicher­ weise angesetzt, dass ein berechneter Wert von keff < 0,95 ein­ gehalten werden muss.Such a neutron absorber is used on the one hand to even out the axial power distribution in the fuel assembly, with the aim of designing a flat, approximately box-shaped power distribution during the entire operating time of the fuel assembly. On the other hand, the neutron absorber also serves to homogenize the radial power distribution in the reactor core, with the aim being a flat distribution of the power density during the entire operating time. Furthermore, neutron absorbers serve to ensure the proof of subcriticality. It is usually used as a safety criterion that a calculated value of k eff <0.95 must be maintained.

Um die mit dem Neutronenabsorber angestrebten Ziele zu reali­ sieren sind die im Stand der Technik mit einem Neutronenabsor­ ber versehenen Brennstäbe alle gleich lang und weisen densel­ ben Absorbergehalt auf. Hierzu gibt es im Stand der Technik zwei Ausführungsvarianten. In der einen Ausführungsvariante ist der Bereich in dem der Brennstab mit einem Neutronenabsor­ ber versehen ist etwa 30 bis 40 cm kürzer als die aktive Länge des Brennstabs. Mit anderen Worten: Beide Enden des Brennstabs sind nicht mit einem Neutronenabsorber versehen. Diese Ausfüh­ rungsform wird bei Brennelementen eingesetzt, deren Brennstäbe mit 4 Gew.-% U 235 oder äquivalentem Spaltstoffgehalt bei MOX- oder ERU-Brennelementen versehen sind. Bei der anderen Ausfüh­ rungsvariante erstreckt sich der mit Neutronenabsorber verse­ hene Bereich über die gesamte aktive Länge des Brennstabs. Diese Ausführungsform wird bei Anreicherungen von über 4 Gew.-% U 235 oder äquivalentem Spaltstoffgehalt bei MOX- oder ERU- Brennelementen eingesetzt, um auch hier den Unterkritikali­ tätsnachweis führen zu können. To achieve the goals aimed at with the neutron absorber are the state of the art with a neutron absorber All fuel rods have the same length and have densels ben absorber content. There is this in the prior art two versions. In one version is the area in which the fuel rod with a neutron absorber Provided is about 30 to 40 cm shorter than the active length of the fuel rod. In other words, both ends of the fuel rod are not equipped with a neutron absorber. This execution Form is used for fuel assemblies whose fuel rods with 4% by weight U 235 or equivalent fissile content for MOX or ERU fuel elements. In the other version variant with the neutron absorber verse area over the entire active length of the fuel rod. This embodiment is used for enrichments of more than 4% by weight. U 235 or equivalent fuel content for MOX or ERU Fuel elements used here, too, the sub-criticism to be able to provide proof of existence.  

Die bekannten Ausführungsvarianten weisen jedoch zur sicheren Einhaltung der Unterkritikalität einen relativ hohen Neutro­ nenabsorberanteil auf, der eine hohe Restreaktivitätsbindung zur Folge hat und zu einer höheren Radioaktivität der abge­ brannten Brennelemente führt und somit die Brennstoffkreis­ laufkosten erhöht.However, the known design variants point to the safe Compliance with subcriticality a relatively high neutro portion of the absorber, which has a high residual reactivity has the consequence and to a higher radioactivity of the abge burned fuel leads and thus the fuel circuit running costs increased.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Brennelement für einen Druckwasserreaktor anzugeben, dessen Neutronenabsor­ beranordnung hinsichtlich möglichst geringer Brennstoffkreis­ laufkosten optimiert ist und es ermöglicht, den Anteil an Neutronenabsorbern unter Sicherstellung der Unterkritikalität zu verringern.The invention is based on the object of a fuel assembly to specify for a pressurized water reactor, the neutron absorber Superposition with regard to the smallest possible fuel circuit running costs is optimized and enables the share of Neutron absorbers while ensuring subcriticality to reduce.

Die genannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit einem Brennelement mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.The stated object is achieved according to the invention with a Fuel element with the features of claim 1.

Gemäß diesen Merkmalen enthält ein Brennelement für einen Druckwasserreaktor eine Mehrzahl von neutronenabsorbierenden Brennstäben, wobei zumindest ein Teil dieser neutronenabsor­ bierenden Brennstäbe auf ihrer gesamten aktiven Länge mit ei­ nem Neutronenabsorber versehen sind und die auf alle neutro­ nenabsorbierende Brennstäbe bezogene Konzentration des Neutro­ nenabsorbers eine axiale Verteilung derart aufweist, dass die­ se Konzentration in einem mittleren Bereich höher ist als in den Randbereichen.According to these features, a fuel assembly for one Pressurized water reactor a variety of neutron absorbing Fuel rods, with at least part of this neutron absorber fuel rods along their entire active length with egg are equipped with a neutron absorber and are suitable for all neutrons concentration of the neutro nenabsorbers has an axial distribution such that the concentration in a medium range is higher than in the edge areas.

Durch die Abkehr von der üblichen Vorgehensweise, nämlich in den Brennelementen jeweils identisch aufgebaute neutronenab­ sorbierende Brennstäbe einzusetzen, wird eine weitgehende Op­ timierung sowohl der axialen Leistungsverteilung im Brennele­ ment als auch der radialen Leistungsverteilung im Reaktorkern bei weiterhin gegebener Unterkritikalität möglich. By moving away from the usual procedure, namely in each of the fuel assemblies has an identical neutron structure Using sorbent fuel rods is an extensive op Timing both the axial power distribution in the fuel ment as well as the radial power distribution in the reactor core possible with subcriticality still present.  

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält das Brennelement zumindest einen neutronenabsorbierenden Brennstab mit einer axial homogenen Verteilung und zumindest einen neut­ ronenabsorbierenden Brennstab mit einer axial inhomogenen Ver­ teilung des Neutronenabsorbers.In an advantageous embodiment of the invention, this contains Fuel assembly at least one neutron absorbing fuel rod with an axially homogeneous distribution and at least one neut ion-absorbing fuel rod with an axially inhomogeneous ver division of the neutron absorber.

Insbesondere ist die axial inhomogene Verteilung des Neutro­ nenabsorbers durch neutronenabsorberfreie Endbereiche des Brennstabs gebildet.In particular, the axially inhomogeneous distribution of the neutro through the neutron absorber-free end areas of the Fuel rod formed.

Vorzugsweise weisen die mit dem Neutronenabsorber versehenen Brennstäbe jeweils eine axial inhomogene Verteilung des Neut­ ronenabsorbers auf, wobei ein Teil der mit dem Neutronenabsor­ ber versehenen Brennstäbe neutronenabsorberfreie Endbereiche aufweisen. Alternativ hierzu können auch alle mit dem Neutro­ nenabsorber versehenen Brennstäbe dieselbe axial inhomogene Verteilung des Neutronenabsorbers aufweisen.Preferably, the ones provided with the neutron absorber Fuel rods each have an axially inhomogeneous distribution of the neut ronenabsorbers, part of which with the neutron absorber End zones free of neutron absorbers via provided fuel rods exhibit. Alternatively, everyone can use the Neutro Fuel absorbers provided with the same absorber have the same axially inhomogeneous Have distribution of the neutron absorber.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest ein Brennstab vorgesehen, bei dem die inhomogene Verteilung des Neutronenabsorbers wenigstens drei Stufen mit jeweils konstanter Konzentration des Neutronenabsorbers um­ fasst.In a further advantageous embodiment of the invention at least one fuel rod is provided in which the inhomogeneous Distribution of the neutron absorber with at least three stages constant concentration of the neutron absorber summarizes.

Als Neutronenabsorber ist vorzugsweise Gadolinium Gd vorgese­ hen.Gadolinium Gd is preferably provided as the neutron absorber hen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausfüh­ rungsbeispiele und auf die Zeichnung verwiesen. Es zeigen:To further explain the invention, the Ausfü Example and refer to the drawing. Show it:

Fig. 1 die axiale Verteilung des Neutronenabsorbers für vier zur technischen Realisierung der Erfindung geeignete Ausfüh­ rungsvarianten für neutronenabsorbierende Brennstäbe in einem schematischen Diagramm, Fig. 1 shows the axial distribution of the neutron absorber for four suitable for the technical realization of the invention exporting approximately variants for neutron absorbing rods in a schematic diagram,

Fig. 2, 3, 4, 6, 8 jeweils einen schematischen Querschnitt durch ein Brennelement zur Veranschaulichung jeweils vorteilhafter Anordnungen der neutronenabsorbierenden Brennstäbe, Fig. 2, 3, 4, 6, 8 are each a schematic cross section through a fuel assembly for illustrating each advantageous arrangements of the neutron absorbing rods,

Fig. 5 und 7 jeweils in einer schematischen Prinzipdarstellung die axiale Neutronenabsorber-Verteilung für die Ausführungs­ formen nach Fig. 4 bzw. 6. FIGS. 5 and 7 respectively in a schematic principle representation of the axial neutron absorber distribution for the execution shapes shown in FIG. 4 or 6.

In Fig. 1 ist die Konzentration c des Neutronenabsorbers NA, beispielsweise Gadolinium Gd, in einem neutronenabsorbierenden Brennstab gegen den normierten Abstand l/L von einem Ende für seine gesamte aktive Länge L für vier unterschiedliche Ausfüh­ rungssvarianten aufgetragen. Variante a ist ein neutronenab­ sorbierender Brennstab, bei dem der Neutronenabsorber NA gleichmäßig über die gesamte Länge L verteilt ist. Variante b veranschaulicht einen neutronenabsorbierenden Brennstab, der in einem mittleren Bereich eine homogene Verteilung des Neut­ ronenabsorbers NA aufweist, bei dem jedoch die Enden unvergif­ tet sind. Solche unvergifteten Enden weist auch die Variante c auf, wobei bei dieser jedoch eine mehrstufige axiale Vertei­ lung des Neutronenabsorbers NA vorliegt. Im Ausführungsbei­ spiel sind symmetrisch um die Mitte 5 von Null verschiedene Konzentrationsstufen vorgesehen. Grundsätzlich kann diese Va­ riante auch mit drei Stufen, vier Stufen (asymmetrische Ver­ teilung) oder mit mehr als 5 Stufen realisiert werden. Varian­ te d weist ebenfalls eine mehrstufige (5-stufig) axiale Ver­ teilung des Neutronenabsorbers NA auf; im Unterschied zu Vari­ ante c sind hier jedoch auch die Enden vergiftet, d. h. mit einer von Null verschiedenen Konzentration des Neutronenabsor­ bers NA versehen. In Fig. 1, the concentration c of the neutron absorber NA, for example gadolinium Gd, is plotted in a neutron-absorbing fuel rod against the normalized distance l / L from one end for its entire active length L for four different versions. Variant a is a neutron-absorbing fuel rod, in which the neutron absorber NA is evenly distributed over the entire length L. Variant b illustrates a neutron-absorbing fuel rod which has a homogeneous distribution of the neutron absorber NA in a central region, but in which the ends are not poisoned. Such non-poisoned ends also have variant c, but in this case there is a multi-stage axial distribution of the neutron absorber NA. In the game Ausführungsbei are provided symmetrically around the center 5 non-zero concentration levels. In principle, this variant can also be implemented with three levels, four levels (asymmetrical distribution) or with more than 5 levels. Varian te d also has a multi-stage (5-stage) axial distribution of the neutron absorber NA; in contrast to Vari ante c, however, the ends are also poisoned, ie provided with a concentration of the neutron absorber NA different from zero.

Diese vier dargestellten Brennstabtypen sind grundsätzlich zur Verwirklichung der Erfindung geeignet, wobei die Verwendung der Varianten b und c (unvergiftete Enden) stets in Kombinati­ on mit einer der Varianten a oder d erfolgen muss, wie dies aus den nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispielen für er­ findungsgemäße Brennelemente erläutert wird.These four types of fuel rods are basically for Realization of the invention suitable, the use the variants b and c (non-poisoned ends) always in Kombinati one must be done with one of variants a or d, like this from the exemplary embodiments explained below for it fuel elements according to the invention is explained.

Ausführungsbeispiele 1, Fig. 2Embodiments 1, Fig. 2nd

Ein Brennelement 2 für einen Druckwasserreaktor enthält 16 × 16 Brennstäbe mit einem Spaltstoffgehalt von 4,4 bis 4,6 Gew.-% U 235 bzw. reaktivitätsäquivalentem ERU- oder MOX-Spaltstoff. Im Brennelement 2 verteilt sind 8 neutronenabsorbierende Brenn­ stäbe 6, 20 Steuerstäbe 8 und 230 unvergiftete Brennstäbe 10.A fuel assembly 2 for a pressurized water reactor contains 16 × 16 fuel rods with a fuel content of 4.4 to 4.6 wt.% U 235 or reactivity-equivalent ERU or MOX fuel. Distributed in the fuel assembly 2 are 8 neutron-absorbing fuel rods 6 , 20 control rods 8 and 230 non-poisoned fuel rods 10 .

Ausführungsbeispiel 1.1, Fig. 3Embodiment 1.1, Fig. 3rd

4 neutronenabsorbierende Brennstäbe 6a enthalten 1 bis 3 Gew.-% Gadolinium Gd gleichmäßig über die gesamte aktive Länge ver­ teilt (Variante a). Die anderen 4 neutronenabsorbierenden Brennstäbe 6b enthalten 1 bis 3 Gew.-% Gadolinium Gd, wobei die Enden dieser Brennstäbe 6b (etwa 20 bis 40 cm vom aktiven En­ de) keinen Neutronenabsorber enthalten (unvergiftete En­ den)(Variante b). Durch die Kombination der Variante a mit der Variante b in einem Brennelement 2 weist die auf alle neutro­ nenabsorbierende Brennstäbe 6a, 6b des Brennelements bezogene Konzentration des Neutronenabsorbers eine axiale Verteilung derart auf, dass diese Konzentration in einem mittleren Be­ reich höher ist als in den Randbereichen.4 neutron-absorbing fuel rods 6 a contain 1 to 3% by weight of gadolinium Gd evenly distributed over the entire active length (variant a). The other 4 neutron-absorbing fuel rods 6 b contain 1 to 3% by weight of gadolinium Gd, the ends of these fuel rods 6 b (about 20 to 40 cm from the active end) not containing any neutron absorber (non-poisoned ends) (variant b). By combining variant a with variant b in a fuel assembly 2 , the concentration of the neutron absorber related to all the neutron-absorbing fuel rods 6 a, 6 b of the fuel assembly has an axial distribution such that this concentration is higher in a medium range than in the edge areas.

Ausführungsbeipiel 1.2, Fig. 4 und 5Exemplary embodiment 1.2, FIGS. 4 and 5

Alle 8 neutronenabsorbierenden Brennstäbe 6d enthalten Gadoli­ nium Gd in einer axial abgestuften Menge (drei Stufen), wobei die Gadoliniumkonzentration in einem mittleren Bereich M höher ist als in den Endbereichen Eoben, Eunten, insbesondere etwa 2 Gew.-% Gadolinium Gd in einem mittleren Bereich M und etwa 1 Gew.-% Gadolinium Gd in den Endbereichen Eoben, Eunten (Variante d, dreistufig). In Fig. 5 ist ein solcher neutronenabsorbie­ render Brennstab 6d veranschaulicht. Der Figur ist zu entneh­ men, dass sich der untere Endbereich Eunten über eine größere Länge erstreckt als der obere Endbereich Eoben.All 8 neutron-absorbing fuel rods 6 d contain gadolinium Gd in an axially graded amount (three stages), the gadolinium concentration being higher in a central region M than in the end regions E above , E below , in particular about 2% by weight gadolinium Gd in a middle area M and about 1% by weight of gadolinium Gd in the end areas E above , E below (variant d, three-stage). In Fig. 5 such a neutron absorbing render fuel rod 6 d is illustrated. The figure shows that the lower end region E extends over a greater length at the bottom than the upper end region E above .

Ausführungsbeispiel 1.3, Fig. 6 und 7Embodiment 1.3, FIGS. 6 and 7

Im Brennelement sind 8 neutronenabsorbierende Brennstäbe 6d' am vorgesehen, die Gadolinium Gd in einer axial abgestuften Menge enthalten, wobei die Gadoliniumkonzentration in einem mittleren Bereich M höher ist als in den Endbereichen Eoben, Eunten und eine asymetrische Verteilung vorliegt. Der obere Endbe­ reich Eoben ist zweistufig (Eoben (1), Eoben(2) ausgebildet, wobei die Gadoliniumkonzentration der ersten Stufe Eoben (1) niedriger ist als die Gadoliniumkonzentration der zweiten Stufe Eoben(2). Die Gadoliniumkonzentration ist wie in allen mehrstufigen Aus­ führungsformen im mittleren Bereich M am höchsten. Der untere Endbereich Eunten ist einstufig und weist eine Gadoliniumkon­ zentration auf, die annähernd gleich der Gadoliniumkonzentra­ tion der ersten Stufe Eoben (1) im oberen Endbereich Eoben ist (Variante d, vierstufig, asymmetrisch).In the fuel assembly, 8 neutron-absorbing fuel rods 6 d 'are provided, which contain gadolinium Gd in an axially graded amount, the gadolinium concentration being higher in a central region M than in the end regions E above , E below and an asymmetrical distribution. The upper end region E top is of two stages (E top (1) , E top (2)) , the gadolinium concentration of the first stage E top (1) being lower than the gadolinium concentration of the second stage E top (2) as in all multi-stage embodiments, the highest in the middle region M. The lower end region E below is one-stage and has a gadolinium concentration which is approximately equal to the gadolinium concentration of the first stage E above (1) in the upper end region E above (variant d , four-stage, asymmetrical).

Ausführungsbeispiel 1.4Embodiment 1.4

Im Brennelement sind neutronenabsorbierende Brennstäbe mit un­ vergifteten (neutronenabsorberfreien) Enden und neutronenab­ sorbierende Brennstäbe vorgesehen, die über die gesamte aktive Länge vergiftet sind. In beiden Brennstabvarianten nimmt die Gadoliniumkonzentration zum Rand hin gestuft ab, wobei insbe­ sondere die Anzahl der Konzentrationsstufen größer als 2 ist (Variante c in Kombination mit Variante d). In the fuel assembly are neutron absorbing fuel rods with un poisoned (neutron absorber-free) ends and neutron-free sorbent fuel rods are provided that are active over the entire Length are poisoned. In both fuel rod variants, the Gadolinium concentration graded towards the edge, with esp in particular, the number of concentration levels is greater than 2 (Variant c in combination with variant d).  

Ausführungsbeispiele 2Embodiments 2

Die Brennstäbe eines 16 × 16 Druckwasserreaktor-Brennelementes weisen einen Spaltstoffgehalt von 4,8 bis 5,2 Gew.-% U 235 bzw. reaktivitätsäquivalentem ERU- oder MOX-Spaltstoff auf.The fuel rods of a 16 × 16 pressurized water reactor fuel element have a fissile content of 4.8 to 5.2% by weight of U 235 or reactivity equivalent ERU or MOX fuel.

Ausführungsbeispiel 2.1, Fig. 8Embodiment 2.1, Fig. 8

4 bis 8 neutronenabsorbierende Brennstäbe 6a (im dargestellten Beispiel 8 Brennstäbe) enthalten 1 bis 4 Gew.-% Gadolinium Gd gleichmäßig über die gesamte Länge verteilt. 4 bis 8 neutro­ nenabsorbierende Brennstäbe 6b (im dargestellten Beispiel 4 Brennstäbe) enthalten 1 bis 4 Gew.-% Gadolinium Gd, wobei die Enden dieser Stäbe (ca. 20 bis 40 cm vom aktiven Ende) neutro­ nenabsorberfrei sind (Variante a in Kombination mit Variante b).4 to 8 neutron-absorbing fuel rods 6 a (8 fuel rods in the example shown) contain 1 to 4% by weight of gadolinium Gd evenly distributed over the entire length. 4 to 8 neutron-absorbing fuel rods 6 b (4 fuel rods in the example shown) contain 1 to 4% by weight of gadolinium Gd, the ends of these rods (approx. 20 to 40 cm from the active end) being neutron-free (variant a in combination with variant b).

Ausführungsbeispiel 2.2Embodiment 2.2

Alle neutronenabsorbierenden Brennstäbe (8 bis 16) enthalten Gadolinium Gd in einer axial abgestuften Konzentration, die in der Mitte beispielsweise mit 2 bis 4 Gew.-% höher ist als an den Enden, an denen sie vorzugsweise zwischen 1 bis 3 Gew.-% beträgt (Variante d).All neutron absorbing fuel rods (8 to 16) included Gadolinium Gd in an axially graded concentration, which in the middle, for example, is 2 to 4% by weight higher than on the ends at which they are preferably between 1 to 3% by weight is (variant d).

Ausführungsbeispiel 2.3Embodiment 2.3

In analoger Ausgestaltung zum Ausführungsbeispiel 1.3 gibt es sowohl neutronenabsorbierende Brennstäbe mit unvergifteten En­ den als auch neutronenabsorbierende Brennstäbe, bei denen sich die Vergiftung auf die gesamte Länge erstreckt, wobei in bei­ den Brennstabtypen die Gadoliniumkonzentration zum Rand hin abnimmt und die Anzahl der Konzentrationsstufen größer als 2 ist (Variante c in Kombination mit Variante d). There is an analogous configuration to embodiment 1.3 both neutron absorbing fuel rods with non-poisoned en the as well as neutron absorbing fuel rods, in which the poisoning extends over the entire length, being in at the fuel rod types the gadolinium concentration towards the edge decreases and the number of concentration levels is greater than 2 (variant c in combination with variant d).  

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22

Brennelement
fuel element

66

, .

66

a-d, a-d,

66

d' neutronenabsorbierender Brennstab
d 'neutron absorbing fuel rod

88th

Steuerstab
control rod

1010

unvergifteter Brennstab
M mittlerer Bereich
Eoben non-poisoned fuel rod
M middle area
E above

, Eunten , E below

oberer, unterer Randbereich
Eoben (1) upper, lower edge area
E above (1)

, Eoben (2) , E above (2)

erste, zweite Stufe
L Länge
c Konzentration
NA Neutronenabsorber
l/L normierter Abstand
a, b, c, d Varianten
first, second stage
L length
c concentration
NA neutron absorber
l / L standardized distance
a, b, c, d variants

Claims (8)

1. Brennelement (2) für einen Druckwasserreaktor mit einer Mehrzahl von neutronenabsorbierenden Brennstäben (6, 6a-d, 6d'), wobei zumindest ein Teil dieser neutronenabsorbierenden Brennstäbe (6, 6a, 6d, 6d') auf ihrer gesamten aktiven Länge (L) mit einem Neutronenabsorber (NA) versehen sind und die auf alle neutronenabsorbierende Brennstäbe (6, 6a-d, 6d')bezogene Konzentration des Neutronenabsorbers (NA) eine axiale Vertei­ lung derart aufweist, dass diese Konzentration in einem mitt­ leren Bereich M höher ist als in den Randbereichen (Eoben, Eunten).1. fuel assembly ( 2 ) for a pressurized water reactor with a plurality of neutron-absorbing fuel rods ( 6 , 6 a-d, 6 d '), at least some of these neutron-absorbing fuel rods ( 6 , 6 a, 6 d, 6 d') on their entire active Length (L) are provided with a neutron absorber (NA) and the concentration of the neutron absorber (NA) related to all neutron-absorbing fuel rods ( 6 , 6 a-d, 6 d ') has an axial distribution such that this concentration is in a central range M is higher than in the edge areas (E above , E below ). 2. Brennelement (2) nach Anspruch 1, das zumindest einen neut­ ronenabsorbierenden Brennstab (6a) mit einer axial homogenen Verteilung und zumindest einen neutronenabsorbierenden Brenn­ stab (6b, 6c, 6d, 6d') mit einer axial inhomogenen Verteilung des Neutronenabsorbers (NA) enthält.2. The fuel assembly ( 2 ) according to claim 1, which has at least one neutron-absorbing fuel rod ( 6 a) with an axially homogeneous distribution and at least one neutron-absorbing fuel rod ( 6 b, 6 c, 6 d, 6 d ') with an axially inhomogeneous distribution of the neutron absorber (NA) contains. 3. Brennelement nach Anspruch 2, bei dem die axial inhomogene Verteilung des Neutronenabsorbers (NA) durch neutronenabsor­ berfreie Endbereiche (Eoben, Eunten) des neutronenabsorbierenden Brennstabs (6b, 6c)gebildet ist.3. Fuel element according to claim 2, in which the axially inhomogeneous distribution of the neutron absorber (NA) is formed by end regions (E top , E bottom ) of the neutron absorbing fuel rod ( 6 b, 6 c) which are free of neutrons. 4. Brennelement nach Anspruch 1, dessen mit dem Neutronenab­ sorber versehenen Brennstäbe (6b, 6c, 6d, 6d') jeweils eine axial inhomogene Verteilung des Neutronenabsorbers (NA) auf­ weisen.4. Fuel element according to claim 1, the fuel rods provided with the neutronenab sorber ( 6 b, 6 c, 6 d, 6 d ') each have an axially inhomogeneous distribution of the neutron absorber (NA). 5. Brennelement nach Anspruch 4, bei dem ein Teil der mit dem Neutronenabsorber (NA) versehenen Brennstäbe (6b, 6c) neutro­ nenabsorberfreie Endbereiche aufweisen. 5. Fuel element according to claim 4, in which a part of the fuel rods ( 6 b, 6 c) provided with the neutron absorber (NA) have neutron-free absorber end regions. 6. Brennelement nach Anspruch 4, dessen mit dem Neutronenab­ sorber (NA) versehenen Brennstäbe (6d, 6d') dieselbe axial in­ homogene Verteilung des Neutronenabsorbers (NA) aufweisen.6. Fuel element according to claim 4, whose with the Neutronenab sorber (NA) provided fuel rods ( 6 d, 6 d ') have the same axially in homogeneous distribution of the neutron absorber (NA). 7. Brennelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einem Brennstab, bei dem die inhomogene Verteilung des Neutronenabsorbers (NA) wenigstens drei Stufen (6d, 6d') mit jeweils konstanter Konzentration des Neutronenabsor­ bers (NA) umfasst.7. Fuel element according to one of the preceding claims, with at least one fuel rod, in which the inhomogeneous distribution of the neutron absorber (NA) comprises at least three stages ( 6 d, 6 d '), each with a constant concentration of the neutron absorber (NA). 8. Brennelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Neutronenabsorber (NA) Gadolinium Gd vorgesehen ist.8. Fuel element according to one of the preceding claims, at which is intended as a neutron absorber (NA) Gadolinium Gd.
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