DE1074167B - Moderatorflüssigkeit - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bekanntlich werden bei langsamen Kernreaktoren die bei der Kernspaltung frei werdenden schnellen Neutronen mit Hilfe von Bremsstoffen auf thermische Geschwindigkeiten verlangsamt. Die Bremsstoffe sollen bei einer hohen Bremskraft einen geringen Ab-Sorptionsquerschnitt aufweisen. Substanzen mit diesen Eigenschaften werden entweder in fester Form wie Graphit und Beryllium oder in flüssiger Form wie leichtes oder schweres Wasser zum Abbremsen und Reflektieren der Neutronen verwendet.

Die Wirksamkeit und Verwendbarkeit eines Moderators hängt im wesentlichen von seinem Moderationsverhältnis ab. Dieses ist gegeben durch den Ausdruck ξ ■ Σ_ε/Έ_α; dabei bedeuten ξ die mittlere logarithmische Energieabnahme pro Kollision, Σ_$ und Σ_α die makroskopischen Streu- und Absorptionsquerschnitte des Moderators, Das Produkt ξ · 2_S stellt ein Maß für die Bremskraft des Moderators dar. Je größer der Wert ξ · Σ's ist, um so schneller werden die Neutronen auf thermische Energien verlangsamt, um so besser ist die betreffende Substanz als Moderator geeignet und um so geringer kann der kritische Radius des Reaktors bemessen werden.

Liegt die Größe ξ durch Wahl des Moderators fest, so kann die Bremskraft nur noch durch Veränderung von J?_S = N · a_s beeinflußt werden; dabei bedeutet a_s den mikroskopischen Streuquerschnitt und N die Anzahl der Moleküle pro Volumeinheit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bremskraft eines flüssigen, insbesondere aus einer wässerigen Lösung bestehenden Moderators bzw. Reflektors mit einfachen Mitteln zu steigern. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Moderator- bzw. Reflektorflüssigkeit, die als Lösungsmittel für geeignete Stoffe dient, erfindungsgemäß gelöste anorganische Stoffe in solcher Menge enthält, daß ein optimaler Volumenkontaktionseffekt bewirkt wird.

Die gelösten Stoffe gelangen also in verhältnismäßig geringer Menge und Konzentration zur Anwendung.

Die Volumenkontraktion bewirkt, daß sich die Zahl der in der Volumeinheit enthaltenen Moderatorkerne vergrößert, d. h. daß Σ_Β und damit die Bremskraft heraufgesetzt wird, obwohl die mittleren Werte für a_s und ζ bei Lösungen etwas niedriger liegen als bei den reinen Komponenten. Die Forderung nach günstigen kernphysikalischen Eigenschaften der Komponenten bedeutet, daß die verwendeten Stoffe unter anderem einen geringen Absorptionsquerschnitt aufweisen müssen. Ist nämlich Σ_α klein, so ist dies naturgemäß für das an sich schon durch die Vergrößerung von Σ₈ gemäß der Erfindung gesteigerte Moderationsverhältnis nur günstig.

Als Lösungskomponenten im Sinne der Erfindung Moderatorflüssigkeit

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. rer. nat. Wolfgang Jahns

und Dipl.-Phys. Heinz Stehle, Erlangen,

sind als Erfinder genannt worden

sind Lithium- und/oder Berylliumverbindungen, in leichtem und/oder schwerem Wasser gelöst, bevorzugt. Besonders geeignet ist eine Lösung von Li⁷OD oder BeF₂ in schwerem Wasser bzw. LiOH oder BeF₂ in leichtem Wasser. Diese Stoffe sind in der Reaktortechnik bezüglich ihrer Moderatoreigenschaft bekannt. Sie wurden jedoch bisher durchweg nur als Schmelzen, insbesondere »aktive Schmelzen«, vorgeschlagen.

Ein relativ hoher Absorptionsquerschnitt des gelösten Stoffes stört bei Verwendung von leichtem Wasser als Lösungsmittel weniger als bei schwerem Wasser. In jedem Fall soll aber der Absorptionsquerschnitt des gelösten Stoffes möglichst nicht wesentlich größer sein als derjenige des Lösungsmittels.

Die genannten Lösungen haben den weiteren Vorteil, daß sieeineDampfdruckerniedrigung des Lösungsmittels bewirken.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Moderator- oder Reflektorflüssigkeit für Kernreaktoren, die aus einer wässerigen Lösung von Komponenten mit geeigneten nuklearen Eigenschaften besteht, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Lösungsmittel gelöste anorganische Stoffe in solcher Menge enthält, daß ein optimaler Volumenkontraktionseffekt eintritt.

2. Moderatorflüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als anorganische Stoffe Lithium- und/oder Berylliumverbindungen verwendet werden, gleichgültig ob als Lösungsmittel leichtes und/oder schweres Wasser dient.

90S 727/41»

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3. Moderatorflüssigkeit nach Anspruch 2, da- In Betracht gezogene Druckschriften: durch gekennzeichnet, daß als gelöster Stoff österreichische Patentschrift Nr. 167 521; Li⁷OD dient. »Reactor Handbook, Engineering«, 1955, S. 805;

4. Moderatorflüssigkeit nach. Anspruch 2, da- Gl as stone und Edlund, »Elements of Nuclear durch gekennzeichnet, daß als gelöster Stoff 5 Reactor Theny«, 1950, S. 158 bis 160;

LiOH dient. »Nuclear Engineering«, Bd. 1, 1956, H. 7, S. 316;

5. Moderatorflüssigkeit nach Anspruch 2, da- »Proceedings of the International Conference on the durch gekennzeichnet, daß als gelöster Stoff Peaceful Uses of Atomic Energy«, Bd. 3, 1955, BeF₂ dient. · S. 165 bis 168.

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