DE1115844B - Kernreaktor mit gitterartiger Anordnung der Brennstoffelement-Kanaele - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

E15395 Vmc/21g

ANMELDETAG: 20. F E B RUAR 1958

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 16. OKTOBER 1961

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kernreaktor mit einem Moderator, in welchem eine Anzahl von Brennstoffelementkanälen gitterartig mit ungleichförmiger Verteilung der Brennstoffdichte über den aktiven Bereich des Moderators angeordnet sind.

Es ist an sich bereits bekannt, aus verschiedenen Gründen eine ungleichförmige Verteilung der Brennstoffdichte über den aktiven Bereich des Moderators anzuwenden. Insbesondere sind Anordnungen mit zonenförmiger Abstufung der Moderatordichte bekannt.

Nach einer derartigen bekannten Ausführung wird dabei die Zonenbildung durch Ersatz von Brennstoff durch Kühlmittel bzw. umgekehrt erzielt. Bei einer anderen bekannten Ausführung werden verschiedene Brennstoffelementeformen verwendet. Dies hat den Nachteil, daß in dem Fall, in welchem der Brennstoff teilweise durch Kühlmittel ersetzt wird, eine Verringerung der Ausgangsleistung bei gegebenem Moderatorvolumen eintritt, während im anderen Fall in den einzelnen Teilen des aktiven Moderatorbereiches verschiedene Brennstoffelemente verwendet werden müssen, wodurch die Gesamtanlage komplizierter und kostspieliger wird.

Diese Nachteile werden bei dem eingangs genannten Kernreaktor dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß die Gitterweite des Brennstoffkanalgitters wenigstens in einer Richtung im mittleren Teil des aktiven Bereiches merklich kleiner als in den äußeren Teilen ist.

Durch diese Maßnahme, im mittleren Teil des aktiven Bereiches, in dem eine relativ hohe Neutronenflußdichte herrscht, Brennstoffelemente zu konzentrieren, d. h., die Brennstoffdichte ebenfalls zu erhöhen, wird eine größere Ausgangsleistung des Reaktors erzielt, und zwar erhöht sich die Leistungsausbeute des Reaktors annähernd im Verhältnis P/p, wenn P bzw. ρ die jeweilige Gitterweite im äußeren bzw. im inneren Teil des Moderators bedeutet. Durch die Erfindung wird somit die Ungleichförmigkeit der Neutronenflußdichte in besonders vorteilhafter Weise zur Erhöhung der Ausgangsleistung ausgenutzt.

Gegenüber den eingangs erwähnten Ausführungsformen mit ungleichförmiger Brennstoffdichte hat die Anordnung gemäß der Erfindung den Vorteil, daß die Änderung der Brennstoffdichte über den aktiven Bereich des Moderators hinweg in einfacher Weise durch eine Änderung der Gitterweite erreicht wird, d. h. insbesondere unter Verwendung der gleichen Brennstoffelemente in allen Teilen des Moderators. Es sind somit bei einer Anordnung gemäß der Er-Kernreaktor mit gitterartiger Anordnung
der Brennstoffelement-Kanäle

Anmelder:

The English Electric Company Limited,
London

Vertreter: Dipl.-Ing. C. Wallach, Patentanwalt,
München 2, Kaufingerstr. 8

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 20. Februar 1957 (Nr. 5821/57)

John Herbert Coupland, Whetstone, Leicestershire

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

findung weder verschiedene Brennstoffelemente für die verschiedenen Zonen noch besondere Vorrichtungen für einen teilweisen Austausch von Brennstoff gegen Kühlmittel, und umgekehrt, erforderlich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der aktive Bereich des Moderators in zwei oder mehr konzentrische Zonen aufgeteilt ist, wobei die Gitterweite jeder einzelnen Zone konstant, jedoch kleiner als die in der unmittelbar darauffolgenden äußeren Zone ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung bei einem gasgekühlten Reaktor mit Graphitmoderator an Hand der Zeichnung. In dieser zeigt

Fig. 1 den Reaktor in Grundrißdarstellung im Schnitt, mit Blickrichtung auf die aktive Fläche des Moderators,

Fig. 2 den Reaktor in Aufrißdarstellung im Schnitt.

Der in den Figuren im ganzen mit 10 bezeichnete Moderator ist in einem Druckgefäß 11 auf einem Traggitter 12 angeordnet, das seinerseits auf dem Reaktorfundament 13 mit einem zylindrischen Sockel 14 getragen wird, der sich teils innerhalb, teils außerhalb des Druckgefäßes erstreckt.

Der Moderator 10 ist in drei Zonen A, B und C geteilt, die jeweils aus prismatischen Graphitblöcken 15, 16 und 17 bestehen. Die Blöcke jeder Zone sind in einem Gitterwerk angeordnet, welches innerhalb

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jeder Zone in beiden Richtungen konstant, jedoch kleiner als das der unmittelbar darauffolgenden äußeren Zone ist. Die Querschnittabmessungen jedes Blocks sind annähernd gleich der Gitterweite der Zone, in welcher der Block angeordnet ist, abzüglich eines notwendigen Abstandes für Wigner-Wachstum. Die Brennstoffkanäle sind mit 18 bezeichnet.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung haben die Blöcke der Zone A Querschnittsabmessungen gleich einem Vielfachen der Gitterweite abzüglich des notwendigen Abstandes für Wigner-Wachstum, wobei jeder Block eine entsprechende Anzahl von Brennstoffkanälen enthält.

Es ist zu bemerken, daß die Erfindung auch bei Kernreaktoren für flüssigen Brennstoff oder für Brennstoff in Suspension und/oder mit einem flüssigen Moderator anwendbar ist, wobei jedoch in manchen Fällen Röhren oder Leitungen zur Begrenzung der Brennstoffkanäle erforderlich sein können.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Kernreaktor mit einem Moderator, in welchem eine Anzahl von Brennstoffkanälen gitterartig mit ungleichförmiger Verteilung der Brennstoffdichte über den aktiven Bereich des Moderators angeordnet sind, dadurch gekenn zeichnet, daß die Gitterweite des Brennstoffkanalgitters wenigstens in einer Richtung im mittleren Teil des aktiven Bereiches merklich kleiner als in den äußeren Teilen ist.

2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Bereich des Moderators in zwei oder mehr konzentrische Zonen aufgeteilt ist, wobei die Gitterweite jeder einzelnen Zone konstant, jedoch kleiner als die in der unmittelbar darauffolgenden äußeren Zone ist.

3. Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Reaktor mit einem aus prismatischen Blöcken aufgebauten Moderator, in dem sich die Brennstoffkanäle in Längsrichtung wenigstens durch einige der Blöcke erstrecken, die Querschnittsabmessungen der Blöcke in jeder Zone annähernd gleich der Gitterweite dieser Zone sind, in welcher die Blöcke angeordnet sind.

4. Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Reaktor mit einem aus prismatischen Blöcken aufgebauten Moderator, in welchem die Brennstoffkanäle sich in Längsrichtung durch wenigstens einige der Blöcke erstrecken, die Querschnittsabmessungen der Blöcke in der Mittelzone annähernd gleich einem Vielfachen der Gitterweite der Mittelzone sind und daß wenigstens einige dieser Blöcke eine entsprechende Anzahl von Brennstoffkanälen enthalten, während die Querschnittsabmessungen aller anderen Blöcke angenähert gleich der Gitterweite derjenigen Zone sind, in welcher die Blöcke angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Französische Patentschrift Nr. 1130 109;

USA.-Patentschrift Nr. 2708 656;

»Nucleonics«, September 1954, S. 42 bis 45;

»Nuclear Engineering Part II« der Reihe »Chemical Engineering Progress Symposium Series«, Vol. 50 (1954), Nr. 12, S. 82ff.;

»Peaceful Uses of Atomic Energy«, 1955, Bd. 3, S. 331 bis 333, und Bd.

5, S. 355.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 109 710/405 10.61