DE1234333B

DE1234333B - Pulsierungseinrichtung fuer eine als schneller Reaktor ausgebildete gepulste Neutronenquelle

Info

Publication number: DE1234333B
Application number: DEE26396A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Gustav Kistner; Herbert Meister
Original assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Current assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Priority date: 1964-02-13
Filing date: 1964-02-13
Publication date: 1967-02-16
Also published as: NL6412949A; LU47233A1; BE655581A

Description

Pulsierungseinrichtung für eine als schneller Reaktor ausgebildete gepulste Neutronenquelle Die Erfindung bezieht sich auf eine Pulsiereinrichtung für eine als schneller Reaktor ausgebildete gepulste Neutronenquelle mit zwei Neutronenaustrittsfenstern im Reflektor und mit auf einer Kreisbahn vor den Fenstern synchronisiert vorbeibewegten Schirmen aus reaktivitätssteigernden Stoffen.
Pulsierungseinrichtungen für als schnelle Reaktoren ausgebildete Neutronenquellen sind bereits in verschiedener Ausführungsform vorgeschlagen worden. Neuere Einrichtungen besitzen zwei Rotorscheiben jeweils mit einer Zone reaktivitätssteigernden Materials, die entweder zusammen vor einem einzelnen Neutronenaustrittsfenster im Reflektor des Reaktors oder einzeln vor getrennten Fenstern vorbeibewegt werden. Die eine Scheibe bestimmt die Impulsbreite des im Reaktor bei überdeckung von reaktiver Zone und Fenstern entstehenden Neutronenstoßes, die andere Scheibe bestimmt die Impulsfrequenz. In den Perioden zwischen den Pulsen ist der Reaktor unterkritisch (vgl. deutsche Patentschrift 1184 872).
Es ist bereits eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen worden, bei der jedoch die Impulsbreite und die Impulsfrequenz von verschiedenen Rädern bestimmt werden. Auch dabei sind also diese Faktoren entkoppelt.
Die Entkopplung von Impulsbreite und Impulsfrequenz in der vorerwähnten Weise durch zwei unabhängige Rotoren ist vom experimentellen Standpunkt aus sehr erwünscht, die sichere Beherrschung der Reflexions- und Streuverhältnisse zwischen Fenster und reaktiven Rotorzonen im Hinblick auf den Reaktivitätsimpuls aber schwierig. Erleichtert würde das Problem, wenn auf die Entkopplungsbedingung verzichtet werden kann, also mit einer einzigen Rotordrehzahl gearbeitet wird. Es ist dann aber schwierig, mit einer einzigen reaktivitätssteigernden Zone den erforderlichen Reaktivitätshub zu erzielen.
Neben diesen neutronenphysikalischen Aspekten ist bei Pulsierungseinrichtungen mit einer oder zwei verschiedenen Rotordrehzahlen der mechanischen Vibration Beachtung zu schenken. Gemeint ist das nicht ganz auszuschließende axiale Spiel der Antriebswellen der Rotorscheiben. Dieses Spiel, sei es von innen durch die Lager oder von außen durch Erschütterungen verursacht, führt zu unerwünschten Reaktivitätsfluktuationen, da sich mit dem Spiel der Abstand zwischen Neutronenaustrittsfenster und reaktivitätssteigernder Zone der Rotorscheibe in der überdeckungsstellung ändert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Reaktivitätsfluktuationen auf Grund des mechanischen Spiels zu beseitigen. Die Lösung besteht bei der eingangs genannten Pulsiereinrichtung erfindungsgemäß darin, daß sich die Fenster an gegenüberliegenden Seiten des Reaktors deckungsgleich und abstandssymmetrisch zur Reaktorachse gegenüberstehen und die Schirme von nach Größe und Stellung im wesentlichen gleicher Ausführung auf einer gemeinsamen Antriebswelle und in gleichen Abständen von den betreffenden Fenstern befestigt sind. Da es sich hierbei um eine symmetrische Anordnung handelt, wird der Einfluß des Spiels auf die Reaktivität weitgehend kompensiert. Zugleich eröffnet die Lösung die Möglichkeit, bei Systemen mit einer Rotordrehzahl den erforderlichen Reaktivitätshub durch die Mitwirkung der Gegenscheibe zu erzielen.
Die Zeichnung veranschaulicht schematisch im Waagerechtschnitt das Ausführungsbeispiel einer Pulsierungsanlage nach der Erfindung. In der Zeichnung bezeichnet 10 den Reaktorkern - er hat sechseckigen Querschnitt -, 11 eine mit Plutonium angereicherte Zone und 12 den Reflektor aus Beryllium. Ein Schirm 13 aus reaktivitätssteigerndem Material, der peripher in die Rotorscheibe 14 eingebaut ist, rotiert vor dem Fenster 15 des Reflektors. Die Rotorscheibe 14 ist fest mit der Antriebswelle ? 6 verbunden, die ihrerseits an den drehzahlgeregelten Elektromotor 17 angekuppelt ist.
Das Neue der Anordnung besteht - wie die Figur deutlich zeigt - darin, daß der Reaktor an der dem Fenster gegenüberliegenden Seite deckungsgleich und abstandssymmetrisch zur Reaktorachse 18 ein zweites Fenster 19 im Reflektor aufweist, daß weiter an der Antriebswelle 16 entsprechend ein zweiter Schirm 20 - eingebaut in die Rotorscheibe 21 -aus reaktivitätssteigerndem Material, nach Größe und Stellung dem ersten Schirm gleich, befestigt ist, und daß schließlich der Abstand des Schirmes 20 zum Fenster 19 gleich dem Abstand des Schirmes 13 zum Fenster 15 ist.
Aus der Mechanik dieser Anordnungsweise folgt, daß bei axialer Verschiebung der Rotorscheiben z. B. nach links der exzessive Einfluß des dichter am Fenster 15 rotierenden Schirmes 13 durch den abgeschwächten Einfluß des entfernter am Fenster 19 rotierenden Schirmes 20 auf die Reaktivität kompensiert wird.
Das System ist so ausgelegt, daß beide Schirme zusammen den insgesamt für einen Neutronenstoß erforderlichen Reaktivitätshub aufbringen.
Die Reaktorfenster haben ungefähr rechteckige Größe und die Dimensionen von etwa 10 - 10 cm2. Der Reaktorkern mißt in der Richtung von Fenster zu Fenster etwa 15 cm. Die Rotorscheiben haben einen Durchmesser von etwa 100 cm. Die Masse der Schirme aus reaktivitätssteigerndem Material (z. B. Beryllium) entsprechen den Fensterabmessungen und sind etwa 3 cm dick.
Die Verwendung von Gegenscheiben zur Symmetrierund der Anordnung ist grundsätzlich auch bei den bekannten oder früher vorgeschlagenen Pulsierungssystemen mit zwei Rotorachsen und -drehzahlen möglich.

Claims

Patentanspruch: Pulsiereinrichtung für eine als schneller Reaktor ausgebildete gepulste Neutronenquelle mit zwei Neutronenaustrittsfenstern im Reflektor und mit auf einer Kreisbahn vor den Fenstern synchronisiert vorbeibewegten Schirmen aus reaktivitätssteigernden Stoffen, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß sich die Fenster an gegenüberliegenden Seiten des Reaktors deckungsgleich und abstandssymmetrisch zur Reaktorachse gegenüberstehen und die Schirme von nach Größe und Stellung im wesentlichen gleicher Ausführung auf einer gemeinsamen Antriebswelle und in gleichen Abständen von den betreffenden Fenstern befestigt sind. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1184 872.