DE1051422B - Verfahren zum Betreiben von Kernreaktoren und Kernreaktor zur Durchfuehrung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

kl. 21 g -21/20

INTERNAT. KL. G 21 ANMELDETAG:

A 26890 VIIIc/21_S

3. APRIL 1957

BOtJ 3/0

BEKANNTMACHUNG DERANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 26. FEBRUAR 1959

Der Reaktorkern einer Kernenergieanlage besteht vorzugsweise aus einer Vielzahl kleiner Brennstoffelemente bestimmter geometrischer Abmessungen. Die Formgebung der Brennstoffelemente ist vorwiegend bestimmt durch die Forderung einer sicheren Abführung der durch die Spaltung erzeugten Wärme und ferner dadurch, den Prozeß der Kernspaltung unter Kontrolle zu halten und unter Einhaltung der Sicherheitsmaßnahmen durchzuführen.

Das Hauptproblem der Gestaltung des Reaktorkerns besteht also in einer möglichst sicheren Wärmeabführung bei möglichst hohen spezifischen Wärmebelastungen. Die Wärme muß aus dem Reaktorkern, also aus den einzelnen Brennstoffelementen, bei möglichst großer Wärmeübergangszahl an das Kühlmittel übertragen werden.

Das Volumen des Reaktorkerns und damit auch die wesentlichen Kosten des Reaktors werden maßgeblich durch den Wärmeübergang und den Aufbau der Brennstoffelemente beeinflußt. Je mehr Brennstoffelemente in einem bestimmten Volumen vorhanden sind, je feiner also die Unterteilung ist, desto größer ist die spezifische Leistung des Reaktors. Andererseits verursacht eine sehr feine Unterteilung höhere Herstellungskosten, so daß sich je nach dem Verwendungszweck des Reaktors verschieden große Abmessungen der Brennstoffelemente ergeben.

Im Kernreaktor wird nun nicht nur Energie in Form von Wärme frei, sondern es entstehen auch gleichzeitig Spaltprodukte, und zwar vorzugsweise die hochradioaktiven Elemente Strontium und Xenon.

Die überaus vielseitigen an ein einzelnes Brennstoffelement gestellten Anforderungen sind unter anderem folgende:

a) Gestaltung der Form des Brennstoffelements derart, daß das Kühlmittel die Wärme bei hohen Temperaturen und unter einer möglichst geringen Temperaturdifferenz abführen kann und

b) Gestaltung hinsichtlich einer bei den auftretenden thermischen Beanspruchungen ausreichenden mechanischen Festigkeit.

Die wichtigsten Anforderungen sind aber folgende:

c) Verhütung von Korrosion am Spaltmaterial und

d) Verhinderung des Austretens von Spaltprodukten aus dem Brennstoffelement in das Kühlmittel und damit in den Kühlmittelkreislauf.

Aus diesen Gründen wurden die Brennstoffelemente bisher mit einem dichten, vorzugsweise metallischen Überzug versehen, der also die Aufgabe hat, das Brennstoffelement vor Korrosionen durch das Kühlmittel zu schützen, der aber vor allem die Aufgabe hat, das Austreten der Spaltprodukte zu vermeiden.

Verfahren

zum Betreiben von Kernreaktoren

und Kernreaktor zur Durchführung

dieses Verfahrens

ίο

Anmelder:

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft,

Berlin-Grunewald, Hohenzollerndamm 150, und Dr.-Ing. Richard Stroehlen,

München 2, Veterinärstr. 2

Dr.-Ing. Richard Stroehlen, München, ist als Erfinder genannt worden

«5 Die meist metallische Schutzhülle begrenzt jedoch die Anwendung hoher Temperaturen im Reaktor. Der thermische Wirkungsgrad einer nachgcschalteten Wärmekraftmaschine wird damit in durchaus unerwünschter Weise herabgesetzt.

Es ist bekannt, an Stelle von metallischem Uran für die Brennstoffelemente Uranverbindungen zu wählen, so z. B. Urankarbid, Uranoxyd, Urannitrid oder Uransilicid. Diese Verbindungen sind auch bei sehr hohen Temperaturen, und zwar bis zu etwa 2000° C, durchaus stabil. Als Kühlmittel kommen hierbei vorzugsweise unter Druck stehende Gase in Frage, während Wasser infolge der hohen Dampfdrücke ausscheidet und flüssige Metalle im Hinblick auf die Korrosionsgefahr ebenfalls nicht in Betracht kommen.

Diese Elemente benötigen ebenfalls einen Schutzüberzug, z. B. einen aus Keramik, wobei jedoch zu beachten ist, daß trotzdem oft ein wesentlicher Teil der Spaltprodukte bei den hohen Temperaturen durch die Keramikelemente hindurchdiffundiert und damit in den Kühlmittelkreislauf übertritt.

Diese Mangel und Schwierigkeiten werden in grundlegender Weise dadurch behoben, daß beim Verfahren gemäß der Erfindung die Spaltprodukte einer Spaltmaterial enthaltenden Schicht einem von der Kühlmittelseite der Schicht weg gerichteten Diffusionsgefälle unterworfen und die somit zu der anderen Schichtseite hin diffundierten Spaltprodukte und das Kühlmittel getrennt aus dem Reaktorkern abgeführt werden. Dieses Verfahren bezieht sich in der Haupt-

«09 767/415

στ:··

sache auf Kernreaktoren, deren Reaktorkern mehrere oder eine Vielzahl von solchen Schichten aufweist, wobei sich auf einer Seite einer jeden Schicht Kühlmittel befindet. ■ ■ ■

Außer den angegebenen Mangeln und Schwierigkeiten werden gemäß der Erfindung auch die Schwierigkeiten beseitigt, die bei längerem Betrieb von Schichten bzw. Brennstoffelementen, mit metallischem Überzug entstehen und darin bdstehen, daß die Brennstoffelemente mit fortschreitender Betriebsdauer vergiftet Averden, da die Spaltprodukte gleichfalls Neutronen absorbieren.

Gemäß der Erfindung treten mit Sicherheit keine unerwünschten Spaltprodüktmengen in das Kühlmittel über, und es entfallen die deswegen sonst und bisher erforderlichen umfangreichen Betriebseinrichtungen, beispielsweise solche, bei denen in einem Nebenkreislauf des Kühlmittetkreislaufes auf recht komplizierte Weise die Spaltprodukte laufend entfernt wurden, um dadurch die Konzentration auf einer vertretbaren Höhe zu halten.

.Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß nicht nur der Kühlkreislauf nicht vergiftet wird, sondern auch die auf der Spaltproduktabführseite anfallenden Spaltprodukte von dieser Seite in hochkonzentrierter Form abgeführt werden können. Die Aufgabe der gefahrlosen Beseitigung der hochradioaktiven Spaltprodukte wird dadurch wesentlich erleichtert.

Zur Herstellung des Diffusionsgefälles kann z. B. auf elektrische, magnetische oder thermische Kräfte zurückgegriffen werden. Das Verfahren gemäß der Erfindung wird aber insbesondere folgendermaßen durchgeführt: Auf der Spaltproduktabführseite der Schicht wird ein Druck aufrechterhalten, der kleiner ist als der Druck des auf der anderen Schichtseite befindlichen Kühlmittels, und es werden die somit zu der Spaltproduktabführseite hin diffundierten Spaltprodukte und das Kühlmittel getrennt aus dem Reaktorkern abgeführt.

Bei Kernreaktoren mit Brennstoffelementen, meist einer Vielzahl von Brennstoffelementen, im Reaktorkern wird das Verfahren gemäß der Erfindung insbesondere in folgender Weise angewandt: Im Innern eines Brennstoffelements wird ein Druck aufrechterhalten, der kleiner ist als der Druck des das Element umgebenden Kühlmittels, und es werden die Somit in das Innere (gleich Spaltproduktabführseite) hinein diffundierten Spaltprodukte über das Innere vom Kühlmittel getrennt aus dem Reaktorkern abgeführt. In diesem Falle befindet sich also zwischen dem Innern eines Brennstoffelements und dem Kühlmittel eine Spaltmaterialschicht im Sinne der Erfindung. Das Innere kann, wie später an einem Beispiel gezeigt wird, auch Spaltmaterial aufweisen, und das Verfahren gemäß der Erfindung ist trotzdem durchführbar. . Schwankt der Kühlmitteldruck während des Betriebs, dann wird auf der Spaltproduktabführseite ein Druck aufrechterhalten, der kleiner ist als der zugehörige Wert eines schwankenden Kühlmitteldruckverlaufs. Der Druck auf der Abführseite bleibt somit immer unterhalb jedes Kühlmitteldrucks. Es ist auch von Nutzen, wenn gemäß der Erfindung bei schwankendem Kühlmitteldruckverlauf eine gleiche oder etwa gleiche Differenz oder ein gleiches oder etwa gleiches Verhältnis zueinandergehöriger Spaltproduktabführseiten- und Kühlmitteldrücke aufrechterhalten wird. Eine solche Druckdifferenz oder ein solches Druckverhältnis kann auch gemäß der Erfindung automatisch geregelt werden.

Vorzugsweise wird weiterhin gemäß der Erfindung bei abnehmendem Kühlmitteldruck oder bei unter Atmosphärendruck stehendem Kühlmittel — dies ist insbesondere bei Außerbetriebnahme des Reaktors der Fall — die Spaltproduktabführseite insbesondere automatisch unter Unterdruck gesetzt.

Insbesondere werden gemäß der Erfindung die zur Spaltproduktabführseite hin diffundierten Spaltprodukte mit Hilfe eines flüssigen oder gasförmigen Spülmittels genannten Drucks wenigstens intermittierend, also periodisch, abgeführt. Die Strömungsrichtung des Kühlmittels und die des Spülmittels sind vorzugsweise gleich.

Eine erfindungsgemäße Spaltmaterialschicht wird im Sinne eines besseren Wärmeübergangs und einer besseren Diffusion zweckmäßigerweise so gestaltet, daß das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen möglichst groß wird. Deshalb kann ein Kernreaktor zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung

ao z. B. so ausgeführt sein, daß das Schichtspaltmaterial porös ist. Hierbei- ist es für eine noch bessere Diffusion von Vorteil, wenn die Porosität zur Spaltproduktabführseite hin zunimmt. Das Schichtspaltmaterial kann nach einem sinterkeramischen Verfahren hergestellt werden.

Im Falle der Verwendung von porösem Schichtspaltmaterial ist ein Kernreaktor gemäß der Erfindung insbesondere von folgender Art: Infolge der Aufeinanderabstimmung der Druckdifferenz zwischen Spaltproduktabführseite und Kühlmittelseite, der Dicke der Schicht und der Porosität des Spaltmaterials der Schicht strömt eine sehr geringe, jedoch meßbare Kühlmittelmenge zur Spaltproduktabführseite, von der sie zusammen mit den Spaltprodukten abströmt.

Brennstoffelemente eines Kernreaktors zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, insbesondere stabförmige Brennstoffelemente eines solchen Kernreaktors, können gemäß der Erfindung in ihrem Kern stark porös sein, so daß z. B. ein unter niedrigerem Druck als der Kühlmitteldruck stehendes flüssiges oder gasförmiges Spaltproduktspülmittel hindurchgepreßt werden kann. Vorzugsweise sind aber solche Brennstoffelemente im Innern für die Aufnahme und Abführung der Spaltprodukte und eventuell der sehr geringen Kühlmittelmenge (s. oben) hohl. Stabförmige Brennstoffelemente weisen hierfür einen Längshohlraum auf.

Insbesondere bei Spaltproduktabführung mit flüssigen oder gasförmigen Spülmitteln stehen stirnseitige öffnungen von Längshohlräumen stabförmiger Brennstoffelemente mit Öffnungen im Reaktordruckmantel in Verbindung. Diese Verbindungen können zuführungsseitig und/oder abführungsseitig vorgesehen sein. Durch diese Verbindungen wird z. B. ein Spülmittel den Stäben zugeführt bzw. Spülmittel und Spaltprodukte aus den Stäben abgeführt, wobei das Spülmittel und die Spaltprodukte also nicht mit dem Kühlmittel in Berührung kommen. Weiterhin kann an eine der beiden stirnseitigen öffnungen eines Längshohlraums eines stabförmigen Brennstoffelements eine Zuführungsleitung und an die andere der beiden stirnseitigen öffnungen dieses Längshohlraums eine Abführungsleitung angeschlossen sein. Insbesondere bei Spaltproduktabführung mit flüssigen oder gasförmigen Spülmitteln können auch Hohlräume mehrerer Brennstoffelemente zuführungs- und/oder abführungsseitig mit einer ihnen gemeinsamen Leitung in Verbindung stehen.

Wenn Brennstoffelemente für den obengenannten Zweck hohl sind, befindet sich der für diesen Zweck

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bestimmte Hohlraum gemäß der Erfindung insbesondere im Kern des Brennstoffelements. Insbesondere kann er sich aber auch gemäß der Erfindung als Hohlraum ringförmigen Querschnitts im Innern des Brennstoffelements befinden, wobei das Kühlmittel sich außerhalb des Brennstoffelements und innerhalb eines Kernhohlraums befindet. Das Brennstoffelement weist also dann zwei Spaltmaterialschichten auf, aus dem die Spaltprodukte in den gemeinsamen Hohlraum ringförmigen Querschnitts hinein diffundieren.

Bei einem Reaktor zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist die Schicht auf der Kühlmittelseite vorzugsweise frei von einem Spaltproduktaustritt verhindernden Schutzüberzug. Bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann also auf einen solchen Schutzüberzug gänzlich verzichtet werden. Bei Fehlen eines Überzugs können allerdings die Spaltprodukte aus denjenigen Atomen, die an der Oberfläche der Schicht bzw. des Brennstoffelements sitzen, in den Kühlmittelkreislauf gelangen. Es läßt sich jedoch rechnerisch nachweisen, daß das Verhältnis der Atome am Umfang eines Kreiszylinders zur Gesamtzahl der Atome dieses Kreiszylinders 1 :0,458 · D · 10^e ist, wobei D der Durchmesser des Zylinders in cm ist.

Für den Fall, daß also die Spaltprodukte der an der Oberfläche gespaltenen Atome nicht zur Spaltproduktabführseite hin, also z. B. nicht zum Kernlängshohlraum eines stabförmigen Brennstoffelements diffundieren, sondern in das Kühlmittel übertreten, ist festzustellen, daß der Anteil dieser Spaltprodukte in den insgesamt entstehenden Spaltprodukten mit etwa 1:10⁸ äußerst klein ist und überhaupt nicht ins Gewicht fällt, so daß Schichten oder Brennstoffelemente gemäß der Erfindung tatsächlich unbedenklich ohne einen besonderen äußeren Überzug ohne Schwierigkeiten mit langer Betriebszeit betrieben werden können.

Insbesondere bei Weglassen einer solchen Schutzschicht enthält die Schicht'gemäß der Erfindung eine Spaltmaterialverbindung, ζ. B. Uran- oder Thoriumverbindung, die vom Kühlmittel nicht angreifbar ist, oder die Schicht gemäß der Erfindung besteht aus einem solchen Material.

Gemäß der Erfindung kann im Kernhohlraum ein aus einem vorzugsweise hitzebeständigen Werkstoff bestehendes, als tragendes Bauteil des Brennstoffelements ausgebildetes und Mantelöffnungen für die Spaltprodukte und eventuell für die Sehr geringe Kühlmittelmenge aufweisendes Kernrohr vorgesehen sein. Zwecktnäßigerweise sind ferner gemäß der Erfindung ein oder mehrere stabförmige Brennstoffelemente und ihre mit den Längshohlräumen in Verbindung stehenden, für die Spülung od. dgl. vorgesehenen Leitungen oder Leitungssystemen in Richtung der Brennstoffelementenlängsachsen aus dem Reaktor (gleich Reaktorgefäß) herausziehbar und somit unter anderem auswechselbar.

Gemäß der Erfindung kann eine Energieerzeugungsanlage mit Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung so beschaffen sein, daß als Kühlmittel Gas oder Dampf dient, das als Energieträger direkt in eine Gas- oder Dampfturbine strömt oder seine Wärme über einen Wärmetauscher an einen Gas- oder Dampfturbineiiprozeß abgibt. Der erste Fall ist erst gemäß der Erfindung ohne Gefahr durchführbar geworden.

In den Fig. 1 bis 8 sind stabförmige Brennstoffelemente eines Reaktors zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung in Längs- und Querschnitten dargestellt. Die Fig. 9 zeigt einen Reaktor zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung im Längsschnitt, während in der Fig. 10 ein Querschnitt durch diesen Reaktor im Gebiet des Reaktorkerns dargestellt ist. · Die Fig. 1 zeigt außer dem Längsschnitt durch ein stabförmiges Brennstoffelement noch die Ansicht der einen Hälfte eines solchen Elements. Die Pfeile geben die Strömungsrichtung des außen am Element vorbeiströmenden Kühlmittels und die Strömungsrichtung des unter einem geringeren Druck als der Kühlmittel-ίο druck stehenden Spülmittels an. Das Brennstoffelement ist ein Zylinderkörper kreisringförmigen Querschnitts, Eine Spaltmaterialschicht gemäß der Erfindung ist mit 10 bezeichnet. Im Kern des Elements befindet sich ein zylinderförmiger Hohlraum 13 kreisförmigen Querschnitts, durch den das die Spaltprodukte abführende Spülmittel strömt. Das Spülmittel tritt über den Ansatz 11 in den Hohlraum 13 ein, und das Spülmittel und die Spaltprodukte treten über den Ansatz 15 aus dem Hohlraum 13 aus. Deckel 14 und 12, die

ae ferngesteuert befestigt und entfernt werden können, dienen der sicheren Abdichtung von Spaltprodukten und/oder Spülmittel gegenüber Kühlmittel.

Die beiden Elemente gemäß Fig. 1 gehören zu einem sieben Elemente enthaltenden Bündel gemäß Fig. 2.

Die Zwischenräume 16 werden vom Kühlmittel durchströmt. Die Elemente sind in der Fig. 2 im Querschnitt I-I (Fig. 1) dargestellt.

Im Brennstoffelement gemäß den Fig. 3 und 4 befindet sich ein zylinderförmiger Hohlraum 20 kreisringförmigen Querschnitts für die Abführung der Spaltprodukte durch unter einem geringeren Druck als der Kühlmitteldruck stehendes Spülmittel. Kühlmittel fließt außen am Element vorbei und außerdem durch den zylinderförmigen Hohlraum 22 kreisförmigen

Querschnitts im Elementenkern hindurch. Sämtliche Strömungsrichtungen (Kühlmittel und Spülmittel) sind gleich. Die. Spaltprodukte diffundieren durch die beiden aus Spaltmaterial bestehenden Zylinderkörper 21 und 23 kreisringförmigen Querschnitts in den Hohlraum 20 hinein. Die Spaltmaterialschichten gemäß der Erfindung sind hier mit 25 und 26 bezeichnet. Über einen Rohrverteiler 17 wird das Spülmittel dem Hohlraum 20 zugeführt. Das Spülmittel und die Spaltprodtikte werden nach Verlassen des Hohlraums 20 dem Rohrsammler 18 zugeführt. Auf der Austrittsund Eintrittsseite angeschlossene Deckel 24 und 19 dienen der sicheren Abdichtung von Spaltprodukten und/oder Spülmittel gegenüber dem Kühlmittel.
Das in den Fig. 5 und 6 abgeschnitten dargestellte sehr lange Brennstoffelement weist einen zylinderförmigen Kernhohlraum 27 kreisförmigen Querschnitts auf, in dem sich außen ein Kernrohr 28 befindet. Dieses Kernrohr 28 dient als Stütze und tragendes Bauteil des sehr langen Elements, besteht aus hochwarmfestem Stahl und weist versetzte, schlitzförmige Mantelöffnungen 29 in Längsrichtung des Elements für die Spaltprodukte und eventuell für die genannte sehr geringe Kühlmittelmcnge auf. Der Spaltmaterialkörper ist ein Zylinderkörper 30 kreisringförmigen Querschnitts ohne äußere Schutzhülle. Zum Zwecke besserer Diffusion befinden sich in Längsrichtung des Elements durchgehende Aussparungen 31 an der Innenseite des Zylinderkörpers 30.

Beim Brennstoffelement gemäß den Fig. 7 und 8 weist das Kernrohr 32 jeweils in gleicher Höhe angeordnete Längsschlitze 33 und Bohrungen 34 auf. Die Bohrungen 34 befinden sich in Höhe der Berührungsstellen des Kernrohres 32 mit dem Spaltmaterial-Zylinderkörper 34 kreisringförmigen Querschnitts. Die

betreffende Berührung tritt nur stellenweise auf, da

der Zylinderkörper 34 nur abschnittsweise Aussparungen 35 entsprechend den Aussparungen 31 gemäß den Fig. 5 und 6 aufweist.

Der Reaktor gemäß den Fig. 9 und 10 besteht aus dem Druckmantel 36, dem innerhalb desselben befindliehen, die Brennstoffelemente 38 aufweisenden Reaktorkern 37 und der Kontrollstabanordnung 39 mit dem Kontrollstabantrieb 40. Mit 41 ist der Eintritt des Spülmittcls angedeutet, das über ein Rohrverteilungssystem 42 in die Hohlräume der Elemente 38 strömt. Kühlmittel .und Spaltprodukte strömen über ein an diese Hohlräume anschließendes Rohrsammlersystem dem Austritt 44 getrennt vom Kuhlmittelstrom zu und verlassen dort den Reaktor. Die Hohlräume stehen über die Rohrsysteme 42 und 43 mit den Hohlräumen gemeinsamen Leitungen 50, 51 und 52 in Verbindung, Das Kühlmittel tritt über die Rohrstutzen 45 in den Reaktor ein, strömt durch die Elemente 38, aus denen es die Wärme aufnimmt, hindurch und verläßt den Reaktor über die Rohrstutzen 46. Mit 47 ist die a° Grundplatte, mit 48 eine Tauschplatte und mit 49 ein Wärmeschutz bezeichnet.

Claims (25)

Patentansprüche: '

1. Verfahren zum Betreiben von Kernreaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß Spaltprodukte einer Spaltmaterial enthaltenden Schicht (10, 25, 26) einem von der Kühlmittelseite der Schicht weg gerichteten Diffusionsgefälle unterworfen und die somit zu der anderen Schichtseite'hin diffundierten Spaltprodukte und das Kühlmittel getrennt aus dem Reaktorkern (37) abgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Spaltproduktabführseite der Schicht (10,25,26) ein Druck aufrechterhalten wird, der kleiner ist als der Druck des auf der anderen Schichtseite befindlichen Kühlmittels.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern eines Brennstoffelements ein Druck aufrechterhalten wird, der kleiner ist als der Druck des das Element umgebenden Kühlmittels, so daß die in das Innere (gleich Spaltproduktabführsei te) hinein diffundierten Spaltprodukte über das Innere vom Kühlmittel getrennt aus dem Reaktorkern (37) abgeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Spaltproduktabführ- 5< > seite ein Druck aufrechterhalten wird, der kleiner ist als der zugehörige Wert eines schwankenden Kühlmitteldruckverlaufs.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei schwankendem Kühlmitteldruckverlauf eine gleiche oder etwa gleiche Differenz vonzitcinandcrgehörigenSpaltproduktabführseiten- und Kühlmitteldrücken aufrechterhalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei schwankendem Kühlmitteldruckverlauf ein gleiches oder etwa gleiches Verhältnis von zueinandergehörigen Spaltproduktabführse'ten- und Kühlmitteldrücken aufrechterhalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese Druckdifferenz oder dieses Druckverhältnis automatisch geregelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 2 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei alinehmendem Kühlmitteldruck oder bei unter Atmosphärendruck stehendem Kühlmittel die Spaltproduktabführseite z. B. automatisch unter Unterdruck gesetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 2 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Spaltproduktabführseite hin diffundierten Spaltprodukte mit Hilfe eines flüssigen oder gasförmigen Spülmittels genannten Drucks wenigstens intermittierend abgeführt werden.

10. Kernreaktor zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtspaltmaterial porös ist.

11. Kernreaktor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität zur Spaltproduktabführseite hin zunimmt.

12. Kernreaktor nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch ein nach einem sinterkeramischen Verfahren hergestelltes poröses Schichtspaltmaterial.

13. Kernreaktor nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß infolge der Aufeinanderabstimmung der Druckdifferenz zwischen Spaltproduktabführseite und Kühlmittelseite, der Dicke der Schicht und der Porosität des Spaltmaterials der Schicht eine sehr geringe, jedoch meßbare Kühlmittelmenge zur Spaltproduktabführseite strömt, von der sie zusammen mit den Spaltprodukten abströmt.

14. Kernreaktor, z. B. nach Anspruch 10, 11, 12 oder 13, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß z. B. stabförmige Brennstoffelemente im Innern für die Aufnahme und Abführung der Spaltproduktc und eventuell der sehr geringen Kühlmittelmenge hohl sind.

15. Kernreaktor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß stabförmige Brennstoffelemente einen Längshohlraum (13, 20, 27) aufweisen.

16. Kernreaktor nach Anspruch 15, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß stirnseitige öffnungen (2. B. bei 11, 15) von Längshohlräumen (13, 20, 27) stabförmiger Brennstoffelemente mit öffnungen (z. B. bei 41, 44) im Reaktordruckmantel in Verbindung stehen.

17. Kernreaktor nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß an eine der beiden stirnseitigen öffnungen (z. B. 11, 15) eines Längshohlraumes (13, 20, 27) eines stabförmigen Brennstoffelementes eine Zuführungsleitung (11 od. dgl.) und an die andere der beiden stirnseitigen öffnungen (z. B. bei 11, 15) dieses Längshohlraumes (13, 20, 27) eine Abführungsleitung (15 od. dgl.) angeschlossen ist.

18. Kernreaktor nach Anspruch 14 oder einem der folgenden Ansprüche, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Hohlräume (13, 20, 27) mehrerer Brennstoffelemente zuführung^- und/oder abführungsseitig mit einer ihnen gemeinsamen Leitung (50, 51, 52) in Verbindung stehen.

19. Kernreaktor nach Anspruch 14 oder einen der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnc;, daß der Hohlraum (11, 27) sich im Kern d-'S Brennstoffelements befindet.

20. Kernreaktor nach Anspruch 14 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum als Hohlraum (20) ringförmigen

■ Querschnitts sich im Innern des Brennstoffclc-

ments und das Kühlmittel sich außerhalb des Brennstoffelements und innerhalb eines Kernhohlraums (22) befindet.

21. Kernreaktor zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (10, 25, 26) auf der Kühlmittelseite frei von einem Spaltproduktaustritt verhindernden Schutzüberzug ist.

22. Kernreaktor, insbesondere nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (10, 25, 26) eine Spaltmaterialverbindung, ζ. Β. Uranoder Thoriumverbindung, enthält, die vom Kühlmittel nicht angreifbar ist, oder die Schicht (10, 25, 26) aus einem solchen Material besteht.

23. Kernreaktor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß im Kernhohlraum (27) ein aus einem vorzugsweise hitzebeständigen Werkstoff bestehendes, als tragendes Bauteil des Brennstoffelements ausgebildetes und Mantelöffnungen (29, 33,34) für die Spaltprodukte und eventuell für die ao

sehr geringe Kühlmittelmenge aufweisendes Kernrohr (28, 32) vorgesehen ist.

24. Kernreaktor nach Anspruch 15 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere stabförmige Brennstoffelemente und ihre mit den Längshohlräumen (13, 20, 27) in Verbindung stehenden Leitungen oder Leitungssysteme (42, 43) in Richtung der Brennstoffelementenlängsachse aus dem Reaktorgefäß herausziehbar und somit unter anderem auswechselbar sind.

25. Energieerzeugungsanlage mit Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder mit Kernreaktor nach Anspruch 10 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel Gas oder Dampf dient, das als Energieträger direkt in eine Gas- oder Dampfturbine strömt oder seine Wärme über einen Wärmetauscher an einen Gas- oder Dampf turbinenprozeß abgibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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