DE1236677B - Verfahren zum Betrieb eines Kernreaktors sowie Moderator und Kernreaktor zur Durchfuehrung dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Betrieb eines Kernreaktors sowie Moderator und Kernreaktor zur Durchfuehrung dieses VerfahrensInfo
- Publication number
- DE1236677B DE1236677B DES78103A DES0078103A DE1236677B DE 1236677 B DE1236677 B DE 1236677B DE S78103 A DES78103 A DE S78103A DE S0078103 A DES0078103 A DE S0078103A DE 1236677 B DE1236677 B DE 1236677B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- moderator
- core
- nuclear reactor
- coolant
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C7/00—Control of nuclear reaction
- G21C7/26—Control of nuclear reaction by displacement of the moderator or parts thereof by changing the moderator concentration
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C1/00—Reactor types
- G21C1/04—Thermal reactors ; Epithermal reactors
- G21C1/06—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated
- G21C1/08—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated moderator being highly pressurised, e.g. boiling water reactor, integral super-heat reactor, pressurised water reactor
- G21C1/10—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated moderator being highly pressurised, e.g. boiling water reactor, integral super-heat reactor, pressurised water reactor moderator and coolant being different or separated
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C7/00—Control of nuclear reaction
- G21C7/32—Control of nuclear reaction by varying flow of coolant through the core by adjusting the coolant or moderator temperature
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
G21d
G21c
Deutsche Kl.: 21 g - 21/31
Nummer: 1 236 677
Aktenzeichen: S 78103 VIII c/21 g
Anmeldetag: 19. Februar 1962
Auslegetag: 16. März 1967
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kernreaktors mit Kühlmittel- und Moderatorkreislauf,
bei dem Änderungen der Zusammensetzung des aus. mindestens zwei Komponenten bestehenden
flüssigen Moderators vorgesehen sind, die Änderungen der Temperatur im Reaktorkern hervorrufen.
Unter dem Ausdruck »Kern« soll dabei die Anordnung im Reaktorkessel verstanden werden, die Brennstoff,
Kühlmittel und Moderator umfaßt.
Der Ausdruck »Moderator«, wie er nachstehend verwendet wird, soll so verstanden werden, daß er
einmal nicht zugleich das Kühlmittel ist und zum anderen ganz allgemein nicht nur das Material
gemeint ist, dessen Hauptaufgabe die Abbremsung der Neutronen innerhalb des Kerns selbst ist, sondern
auch das Material, das als Reflektor zur Abbremsung der den Kern verlassenden Neutronen dient. Mit dem
Ausdruck »Kühlmittel« sei ganz allgemein ein Mittel gemeint, dessen Hauptaufgabe es ist, die im Kern
erzeugte Wärme aufzunehmen, auch wenn das genannte Mittel Moderatoreigenschaften besitzt.
Der Kern ist vorzugsweise in zwei oder mehrere Zonen unterteilt, wobei jede Zone mittels eines Kühlmittels
gekühlt wird, das von dem- oder denjenigen der anderen Zonen verschieden ist.
Die Wirkungen einer Veränderung der Moderation in einem Kernreaktor sind bekannt. Schon seit langem
wurde bei der Berechnung von Kernreaktionen eine solche Veränderung der kombinierten Einflüsse der
Temperatur, der Dichte und der Zusammensetzung des Moderators einerseits und andererseits der Änderungen
des geometrischen Aufbaus des Kerns unter den verschiedensten Arbeitsbedingungen des Reaktors
berücksichtigt. Was insbesondere den Einfluß der Zusammensetzung des Moderators betrifft, so sei auf
ein Beispiel hingewiesen, das in der Veröffentlichung »Heavy water reactors for industrial power including
boiling reactors«, von Iskenderian, 1955, angegeben
wurde (Proceedings of the International Conference on the Paeceful Uses of Atomic Energy, 1955,
New York, Vol. 3, S. 157 bis 168). Dort werden die Einflüsse der systematischen Einführung von leichtem
Wasser in als Moderator dienendes schweres Wasser aufgezeigt, und es wird darauf hingewiesen, daß durch
eine derartige Einführung in bestimmten Fällen die Verringerung der kritischen Masse des spaltbaren
Materials oder, mit anderen Worten, die Erhöhung der Reaktivität für ein und dieselbe Masse von spaltbarem
Material möglich ist.
Bei Reaktoren, bei denen der Moderator vom Kühlmittel dadurch verschieden ist, daß er aus einem
durch einen getrennten Kreis fließenden Mittel besteht Verfahren zum Betrieb eines Kernreaktors
sowie Moderator und Kernreaktor zur
Durchführung dieses Verfahrens
sowie Moderator und Kernreaktor zur
Durchführung dieses Verfahrens
Anmelder:
Societe anglo-belge Vulcain societe anonyme,
Brüssel
Vertreter:
Dipl.-Ing. R. Busselmeier, Patentanwalt,
Augsburg, Rehlingenstr. 8
Als Erfinder benannt:
Pierre Edmond Jules Marie Maldague, Brüssel
Beanspruchte Priorität:
Belgien vom 28. Februar 1961 (478 003)
bzw. von verschiedener Beschaffenheit ist, ist es möglich, den Einfluß der Änderung der Temperatur, der
Dichte und/oder der Zusammensetzung des Moderators zur Regulierung wenigstens eines Teils der
Reaktivität des Kerns zu verwenden.
Verschiedene bekannte Reaktoren dieser Art bedienen sich zur Regulierung des Einflusses der Temperatur
und der Dichte des Moderators auf die Reaktivität. Eine derartige Regulierung ist in »Reactor Handbook
Engineering«, 1955, New York, Chapter I, 6, S. 106, erwähnt, und wird beispielsweise in dem kanadischen
Reaktor N. P. D.-2 in Kombination mit einer Veränderung des Moderatorniveaus verwendet (Proceedings
of the Second United Nations International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy,
Genf, 1958, Vol.8, S. 313, »The Canadian NPD-2 Nuclear Power Station«).
Solche bekannte Reaktoren können jedoch durch die alleinige Wirkung der Temperatur- und Dichteänderung
des Moderators kein sehr gutes Abbrennen des Kernbrennstoffs erreichen, da die genannten Einflüsse
nur einen beschränkten Regulierungsbereich erlauben.
Bei einem anderen bekannten Reaktor (deutsche Auslegeschrift 1 065 949), bei dem die veränderbaren
Moderatoreigenschaften einer flüssigen Mischung ausgenutzt werden, die als Moderator dient, wird ein
709 519/436
3 4
beträchtlicher Umfang der Regulierung durch die Grenzen zugelassen werden und die Einhaltung dieser
stetige Veränderung der Zusammensetzung der Mode- Grenzen durch die Änderung der Moderatorzusammen-
ratormischung, insbesondere ihres Gehaltes an leichtem setzung bewirkt wird.
Wasser, erreicht. Es ist demgemäß in keiner Weise das Ziel der vor-
Um den kritischen Punkt während des Verbrauchs 5 liegenden Erfindung, nach Art bekannter Regelverfahdes
spaltbaren Materials einzuhalten, wird die Regulie- ren die Moderatortemperatur während des Reaktorrung
im bekannten Reaktor durch stetiges Einwirken betriebs »konstant« zu halten, d. h. Änderungen in der
auf die Zusammensetzung der Moderatormischung, Temperatur des Moderators mit Meß- und Regelinsbesondere
auf das Verhältnis schweres zu leichtes einrichtungen auf ein kleinstes Maß zu beschränken
Wasser, bewirkt. io (etwa auf 0,20C).
Es ist jedoch eine Tatsache, daß schnelle Reaktivi- Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil,
tätsänderungen, wie z. B. solche, die mit schnellen den Verzicht auf Kontroll- bzw. Regelstäbe zu
Änderungen der Ausgangsleistung verknüpft sind, erlauben oder zumindest eine wesentliche Reduktion
durch Änderung der Moderatorzusammensetzung ihrer Zahl zu ermöglichen, da hier schnelle Reaktivi-
nicht wirklich gewährleistet werden können. Zu einem 15 tätseffekte durch Temperaturänderungen gesichert
solchen Reaktor müssen deshalb die schnellen Reak- werden können!
tivitätseffekte durch die lokale Veränderung von Regel- In dem besonderen Fall von Reaktoren, die durch
stäben kompensiert werden. eine variable Mischung von D2O und H2O moderiert
Allgemein wird bei derartigen bekannten Verfahren werden, erlaubt dieses Verfahren, auf eine Trennungs-
die Zusammensetzung des Moderators derart variiert, 20 anlage am Reaktorort (z. B. D2O-Rekonzentrations-
daß die Reaktivität und die Moderatortemperatur anlage) verzichten zu können oder wenigstens eine
gegen Änderungen, die mit dem Doppler-Effekt, mit wesentliche Reduktion der Kapazität solch einer
Vergiftung durch Spaltprodukte und mit der Brenn- Anlage zu erlauben; wenn keine Anlage dieser Art
stofferschöpfung verknüpft sind, konstant gehalten am Reaktorort benötigt wird, kann eine gemeinsame
werden. Die generellen Vorzüge solcher Verfahren 25 Trennungsanlage mit geringen Betriebskosten für
sind: eine gute Leistungsverteilung innerhalb des mehrere Reaktoren zugleich benutzt werden.
Kerns, ein hoher thermodynamischer Wirkungsgrad, Die Änderung der Moderatortemperatur wird zwar
eine gute Neutronenausnutzung und eine lange ein Absinken des thermodynamischen Wirkungsgrades
Lebensdauer des Kerns. des Reaktors nach sich ziehen, aber dieser ungünstige
In dem besonderen Fall von Reaktoren, die durch 30 Effekt wird weitgehend durch die Reduktion in
eine variable Mischung von D2O und H2O moderiert Anlage- und Betriebskosten, die mit dem vorgeschlawerden,
bedeutet dies, daß Zusätze entweder von genen Verfahren verbunden sind, ausgeglichen. Dieses
D2O oder von H2O erforderlich sind, um ein An- ist im besonderen der Fall bei Wasserreaktoren, in
wachsen oder Sinken der Reaktorreaktivität zu welchen dieselbe Wassermischung sowohl als Modekompensieren,
die andernfalls während des normalen 35 rator- wie auch als Kühlmittel benutzt wird.
Reaktorbetriebs auftreten würden. Es ist vorteilhaft bei der Durchführung des vor-
Reaktorbetriebs auftreten würden. Es ist vorteilhaft bei der Durchführung des vor-
Dies hat natürlich die Verdünnung großer Mengen liegenden Verfahrens, einen Wärmeaustauscher im
von D2O durch H2O zur Folge, dessen Rekonzentration Moderatorkreislauf vorzusehen und bei einem Kerneine
recht umfangreiche D2O-Rekonzentrationsanlage reaktor, in welchem eine homogene Mischung von
erfordert, die am Reaktorort mit entsprechend hohen 40 leichtem und schwerem Wasser als Moderator und
Erstellungs- und Betriebskosten errichtet werden muß. Kühlmittel bewirkt wird, im Kern ein Wasser-Brenn-Weiterhin
kann das Zusammentreffen (bzw. das stoff-Volumenverhältnis von im wesentlichen gleich
Kompensieren) von schnellen Reaktivitätseffekten 4,18 zu verwenden. Detaillierte Studien haben gezeigt,
(bzw. -änderungen) (ζ. B. solche wie Doppler-Effekt, daß in diesem Fall die Lebensdauer des Kerns ein
der auftritt, wenn sich die Ausgangsleistung schnell 45 Maximum erreicht.
ändert) durch Änderungen der Moderatorzusammen- Um zu vermeiden, daß die Temperatur des Modera-
setzung möglicherweise nicht sichergestellt werden, tors nicht über die vorgegebenen Grenzen hinausgeht,
nämlich wegen der außerordentlich großen Änderungs- wird eine Veränderung der Zusammensetzung des
raten, welche hierzu erforderlich wären. In den ganzen oder eines Teils des Moderators ausgeführt,
Reaktoren des älteren Standes der Technik werden 50 wobei die Zusammensetzung so gewählt wird, daß der
diese Reaktivitätseffekte durch Verstellen von Kontroll- Reaktor dann wieder kritisch wird, wenn der Modera-
bzw. Steuerstäben kompensiert, deren Anbringen tor teilweise oder ganz eine normale Betriebstemperatur
jedoch hohe Kapitalkosten erfordert. besitzt.
Generell ergibt sich, daß die Wirtschaftlichkeit der Eine solche Veränderung kann durch Entfernen oder
bekannten Reaktoren, in welchen man die Zusammen- 55 Abziehen des ersten Moderators und Ersetzen des-
setzung des Moderators ändert, um die Reaktivität zu selben durch einen neuen Moderator erreicht werden,
modifizieren, verschlechtert wird durch Es ist auch eine Verdünnung beispielsweise durch
1. hohen Kapitalaufwand, bedingt durch Steuer- Zusetzen von leichtem Wasser zu dem ersten Moderator
Stabmechanismen, teure Moderatoreinrichtungen möglich, wenn dieser zum Teil oder ganz aus einer
und Rekonzentrationsanlage, 60 Mischung von leichtem und schwerem Wasser besteht.
2. erhöhte Betriebskosten, bedingt durch den konti- Die Kernelemente sind so angeordnet, daß das Vernuierlichen
Betrieb und das Unterhalten der hältnis der innerhalb des eigentlichen Kerns ein-Rekonzentrationsanlage.
genommenen Volumina des im wesentlichen auf der
Das erfindungsgemäße Verfahren bringt nun eine Temperatur des Kühlmittels gehaltenen, Moderationswesentliche Verbesserung der bekannten und vor- 65 eigenschaften besitzenden Stoffes und des temperaturstehend
diskutierten Verfahren dadurch, _daß im einstellbaren Teils des Moderators zwischen einer
Normalbetrieb bei Reaktivitätsänderungen Änderun- unteren Grenze, unter der der Reaktivitätskoeffizient
gen der Moderatortemperatur innerhalb vorgegebener des Kerns als Funktion der Temperatur des Kühl-
Ό I I
mittels positiv wird, und einer oberen Grenze liegt, über der der allein durch die Veränderung der Moderatortemperatur
beeinflußbare Bereich der Reaktivität so ungenügend wird, daß der Reaktor nicht mehr
normal arbeiten kann.
Zur Verdeutlichung und zur besseren Herausstellung der Vorteile und insbesondere der Anwendung
der Erfindung wird in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel angegeben.
In diesem sollen sowohl der Moderator als auch das Kühlmittel aus der gleichen vorbestimmten Mischung,
aus schwerem und leichtem Wasser bestehen, wobei die Zusammensetzung der Mischung, wie nachfolgend
beschrieben, in Stufen durch Verringerung des Prozentsatzes an schwerem Wasser verändert wird.
Bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel wird der Moderator vom Kühlmittel innerhalb des Kerns
durch Röhren getrennt, die Teile von Kammern mit beispielsweise kreisförmigem Querschnitt sind und die
so mit einer Wärmeisolierung versehen sind, daß ein Wärmeaustausch zwischen einem Teil des Moderators,
dessen Temperatur veränderlich ist, und der Umgebung auf ein Minimum reduziert wird. Diese Anordnungen
können, wie allgemein bekannt, innerhalb der genannten Röhren angeordnet sein. Es ist jedoch auch
möglich, die Elemente außerhalb der genannten Röhren anzuordnen, wobei der Moderatorteil, dessen
Temperatur veränderlich ist, innerhalb der genannten Röhren angeordnet wird.
Das Kühlmittel gelangt in einen Behälter 2 über eine oder mehrere Röhren 3. Es fließt an den Wänden
des Behälters 2 hinab und verteilt sich in horizontaler Richtung in den Raum 4. Wenn es aufwärts zwischen
den von den Brennstoffelementen umgebenden und den Moderator enthaltenden Röhren 10 fließt, wird es
erwärmt. Die ganze Anordnung bildet den Kern 1. Das-.Kühlmittel wird in dem Raum 5 gesammelt und
verläßt den Behälter durch eine oder mehrere Röhren 6.
Das Kühlmittel kann die dem Kern 1 entzogene Wärme irgendeinem anderen Sekundärmittel, beispielsweise
in einem Wärmeaustauscher 7, abgeben.
Natürlich kann das Kühlmittel auch auf einem anderen Weg durch den Kern geführt werden. Es kann
beispielsweise bei 6 eintreten und bei 3 den Kern verlassen, in der einen Richtung hin- und in der anderen
Richtung innerhalb des Kerns zurückgeführt werden und die Wärme an ein anderes Gerät als den gezeigten
Wärmeaustauscher 7 abgeben.
Bei dem besonderen gezeigten Ausführungsbeispiel durchfließt das Moderatormittel, das eine gewünschte
Temperatur und eine gewünschte Zusammensetzung besitzt, einen Kreis, der vollkommen unabhängig von
dem des Kühlmittels ist.
Das Moderatormittel gelangt in den Behälter 2 über ein Rohr 8. Es verteilt sich innerhalb eines
Verteilers 9 und steigt in den sich innerhalb des Kerns 1 befindenden Kammern empor.
Das beim Durchgang durch den Kern erhitzte Moderatormittel wird bei 11 gesammelt und durch ein
Rohr 12 in einen Apparat 13, beispielsweise einen Wärmeaustauscher, geführt, der es wieder auf die
gewünschte Temperatur bringt.
Wie bei dem Kühlmittel kann auch das Moderatormittel statt in Aufwärtsrichtung abwärts durch den
Kern fließen. Es kann auch entlang eines einfachen oder vielfachen Weges quer durch den Kern geführt
werden. Die den Moderator enthaltenden, im Kern angeordneten Kammern können in Reihe oder parallel
gespeist werden, und die Ein- und Ausgänge können auf beiden Seiten oder auf derselben Seite des Kerns
angeordnet sein.
Die Figur zeigt weiterhin einen Abschaltstab 14, einen Antriebsmechanismus 15 für die eine Deckplatte
16 für den Behälter, einen Teil des Reflektors 17 und eine Wärmeabschirmung 18.
Um den Wärmeaustausch zwischen den auf verschiedenen Temperaturen befindlichen Mitteln gering
zu halten, ist für den ganzen Kreis, dessen Temperatur sich verändern kann, innerhalb des Behälters eine
Wärmeisolierung vorgesehen. Innerhalb des Kerns sollen Stoffe verwendet werden, die beispielsweise
möglichst wenig Neutronen absorbieren. Eine andere Möglichkeit der Wärmeisolation besteht in dem bekannten
Prinzip der Verwendung von Kammern mit stehendem Wasser, die aus dünnen Blechen aus Zirkoniumlegierung
aufgebaut sind. In Zonen außerhalb des Kerns ist es möglich, brauchbare und weniger kostspielige
wärmeisolierende Materialien zu verwenden.
Der Reaktor ist innerhalb des Reaktorkessels mit einem Wärmeaustauscher versehen, durch den sekundärseitig
zum Wärmeaustausch mit dem flüssigen Moderator eine Flüssigkeit strömt.
Als obere Temperaturgrenze T1 wird im allgemeinen
ein möglichst hoher Wert gewählt. Da der Moderator in flüssigem Zustand verwendet wird, ist es möglich,
den Wert T1 so zu wählen, daß er gleich oder annähernd
gleich der Sättigungstemperatur bei Betriebsdruck ist.
Die Tatsache, daß Kühl- und Regelkreis vollkommen voneinander getrennt sind, erlaubt die Verwendung
verschiedener Flüssigkeiten für diese zwei Aufgaben. Es ist auch möglich, für die beiden Kreise
gleiche Medien zu verwenden und deren Zusammensetzung in gleicher Weise während der verschiedenen
Lebensstufen des Kerns zu verändern. In diesem Fall fließt ein und dasselbe Mittel innerhalb des Kerns
bei verschiedenen Temperaturen durch getrennte Kreise.
Die allgemeinen Daten eines Reaktors von 65 MW, der gemäß der Zeichnung ausgeführt wurde, werden
zur Verdeutlichung der Vorteile hier angegeben:
Wärmeleistung 65 MW
Brennstoffart UO2
Gesamtgewicht des UO2 1420 kg
Außendurchmesser der Brennstoffelemente mit Umkleidung 8,5 mm
Art der Umkleidung rostfreier Stahl
Art des Brennstoffes angereichertes U
Durchschnittliche Anfangsanreicherung in U 235 7%
Art des Moderators und des Kühlmediums eine Mischung von D2O und H2O
,, .... . Volumen des Kühlmittels . -^ -, a-,
Verhältnis im Kern 1,41
Volumen des UO9
7 8
-, ,.., . Moderatorvolumen .
Verhältnis im Kern 2,77
Volumen UO2
., .... . Volumen des Kühlmittels + Moderatorvolumen .
Verhältnis im Kern 4,18
Volumen des UO2
Dicke des radialen Reflektors 0,300 m
Dicke des axialen Reflektors 0,300 m
Aktive Höhe des Kerns Im
Aktiver durchschnittlicher Durchmesser des Kerns Im
w ■ ι ι »ι · maximaler Wärmefluß ... ·, , T <
·. _, Maximalverhaltms ■ wahrend der Lebenszeit des
durchschnittlicher Fluß
Kerns 2
Kerns 2
Betriebsdruck für das Kühlmittel 150 kg/cm2
Betriebsdruck für den Moderator 150 kg/cm2
Maximale Betriebstemperatur des Moderators 3000C
Minimale Betriebstemperatur des Moderators 1800C
Durchschnittsbetriebstemperatur des Kühlmittels 3000C
Eingangsbetriebstemperatur des Kühlmittels 2900C
Ausgangsbetriebstemperatur des Kühlmittels 31O0C
Anfängliche Zusammensetzung des Moderators 92 °/0 D2O
Endzusammensetzung des Moderators 49 °/0 D2O
Durchschnittliches erreichbares Abbrennen 45000 MWj/te
Endprozentsatz des spaltbaren Pu (239 + 241) 1,000 °/0
Endprozentsatz des U 235 2,8 °/0
Wärmeleistung pro Liter des Kerns 83,0 kW/1
Wärmeleistung pro Kilogramm UO2 45,7 kW/kg
Wärmeseitung pro Kilogramm U 52 kW/kg
Es ist möglich, die ganze durch den Kern erzeugte Wärme mittels siedendem Wasser an Stelle von unter
Druck stehendem Wasser abzuleiten, wobei das Wasser aus einer Mischung von schwerem und
leichtem Wasser besteht. Weiterhin ist es möglich, nassen oder überhitzten Dampf aus gewöhnlichem
Wasser bei einem Druck von 150 kg/cm2 oder einem anderen Druck zu verwenden. Als Kühlmittel kann
auch ein organischer Stoff, z. B. Triphenyl (Terphenyl), dienen.
Eine weitere Variation wäre es, für die Brennstoffelemente leicht angereichertes Urankarbid, das mit
nicht porösem Graphit bekleidet ist, zu verwenden, wobei als Kühlmittel ein unter hohem Druck, beispielsweise
150 kg/cm2 stehendes Gas, beispielsweise CO2
oder He, und als Moderator eine Mischung aus schwerem und leichtem Wasser dienen kann.
Von den vielen Vorteilen, die die Erfindung bewirkt, sei auf folgende hingewiesen:
Eine wesentliche Steigerung des Abbrennens, wodurch ermöglicht wird, daß der Bereich der Reaktivität,
in dem eine Kompensation des genannten Abbrennens möglich ist, beträchtlich erweitert wird.
Eine ausgezeichnete Neutronenausbeute bei voller Leistung und ein sehr guter Verteilungsfaktor für
die thermische Leistung innerhalb des Kerns, was sich in der Praxis sehr vorteilhaft auf die Kosten des
ganzen Abbrennungsvorgangs auswirkt, und zwar in Form einer hohen spezifischen Leistung sowohl
pro Kilogramm des verwendeten Materials (Uran-D2O
usw.) als auch pro Liter des wirklichen Kernvolumens. Weiterhin eine Reduzierung der Installationskosten
für den Primärkreis und eine beträchtliche Steigerung des thermodynamischen Wirkungsgrades, der sich
für den Leistungskreis ergibt.
Die Möglichkeit, die verschiedensten Stoffe zu verwenden, und zwar unabhängig voneinander für den
Kernstoff, für den Moderator und für die Kühlung des Kerns, und die Möglichkeit, diese Materialien so
auszuwählen, daß sich technisch und wirtschaftlich bessere Eigenschaften des Reaktors ergeben.
Die Reduzierung der gebundenen Moderatormenge auf ein äußerstes Minimum; dies ist vom wirtschaftlichen
Standpunkt gesehen dann wichtig, wenn der Moderator aus teurem Material, beispielsweise
schwerem Wasser, besteht.
Die besondere Einfachheit der Mittel, die die Regulierung der Reaktivität innerhalb eines sehr großen
Bereichs ermöglichen. Diese Mittel sind, wie schon gezeigt, beschränkt auf eine unstetige Veränderung
der Zusammensetzung des Moderators in periodischen Abständen. Diese Mittel können im einfachsten Fall
beispielsweise zwei handbetätigte Ventile sein, von denen das eine die primäre oder sekundäre Abgabe
des Regulierkreises und das andere den Einlaß von gewöhnlichem Wasser in den Moderator regulieren.
Dies ist in regelmäßigen Zeitabständen der Fall, wenn der Moderator aus einer Mischung von schwerem
und leichtem Wasser besteht. Diese angewendeten Mittel sind somit sehr raumsparend, außerdem billig
und betriebssicher. Sie können auch unter geringen Kosten automatisiert werden. Alle diese hervorstechenden
Eigenschaften sind vom technischen und wirtschaftlichen Standpunkt für Leistungsreaktoren,
insbesondere für solche Reaktoren, die zum Schiffsantrieb verwendet werden, von großer Bedeutung.
Claims (6)
1. Verfahren zum Betrieb eines Kernreaktors mit Kühlmittel und Moderatorkreislauf, bei dem
Änderungen der Zusammensetzung des aus wenigstens zwei Komponenten bestehenden flüssigen
Moderators vorgesehen sind, die Änderungen der Temperatur im Reaktorkern hervorrufen,
dadurch gekennzeichnet, daß imNor-
malbetrieb bei Reaktivitätsänderungen Änderungen der Moderatortemperatur innerhalb vorgegebener
Grenzen zugelassen werden und die Einhaltung dieser Grenzen durch die Änderung der Moderatorzusammensetzung
bewirkt wird.
2. Moderator zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Moderator aus einer Mischung von schwerem und leichtem Wasser besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung eines Moderators nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erhöhung der Reaktivität der Anteil an leichtem Wasser erhöht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Moderatorzusammensetzung
in vorgegebenen regelmäßigen Zeitabständen vorgenommen wird.
5. Kernreaktor zur Durchführung des Verfahrens bzw. der Verfahren nach Anspruch 1, 3
oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Moderatorkreislauf ein Wärmeaustauscher vorgesehen
ist.
6. Kernreaktor zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 3 oder 4, in welchem eine
homogene Mischung von leichtem und schwerem Wasser als Moderator und als Kühlmittel benutzt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Kern besitzt, dessen Wasser-Brennstoff-Volumenverhältnis
im wesentlichen gleich 4,18 ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 020 417, 1 020 127, 707, 1065 949;
österreichische Patentschrift Nr. 211 926.
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 020 417, 1 020 127, 707, 1065 949;
österreichische Patentschrift Nr. 211 926.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
709 519/436 3. 67 © Bimdesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BE478003 | 1961-02-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1236677B true DE1236677B (de) | 1967-03-16 |
Family
ID=3844532
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES78103A Pending DE1236677B (de) | 1961-02-28 | 1962-02-19 | Verfahren zum Betrieb eines Kernreaktors sowie Moderator und Kernreaktor zur Durchfuehrung dieses Verfahrens |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH385365A (de) |
DE (1) | DE1236677B (de) |
DK (1) | DK117007B (de) |
GB (2) | GB999006A (de) |
LU (1) | LU41223A1 (de) |
NL (2) | NL275336A (de) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1020127B (de) * | 1955-09-22 | 1957-11-28 | Dr Kurt Diebner | Kernreaktor |
DE1020417B (de) * | 1955-10-10 | 1957-12-05 | Phil Heinz Maier Leibnitz Dr | Verfahren zur Regelung der Reaktivitaet eines Reaktors |
DE1055707B (de) * | 1955-08-06 | 1959-04-23 | Atomic Energy Of Canada Ltd | Atomkernreaktor |
DE1065949B (de) * | 1958-05-05 | 1959-09-24 | ||
AT211926B (de) * | 1958-06-27 | 1960-11-10 | Atomic Energy Authority Uk | Graphitmoderierter Kernreaktor |
-
0
- NL NL126366D patent/NL126366C/xx active
- NL NL275336D patent/NL275336A/xx unknown
-
1962
- 1962-02-08 GB GB6938/65A patent/GB999006A/en not_active Expired
- 1962-02-08 LU LU41223D patent/LU41223A1/xx unknown
- 1962-02-08 GB GB4824/62A patent/GB999005A/en not_active Expired
- 1962-02-12 CH CH166862A patent/CH385365A/fr unknown
- 1962-02-19 DE DES78103A patent/DE1236677B/de active Pending
- 1962-02-27 DK DK92062AA patent/DK117007B/da unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1055707B (de) * | 1955-08-06 | 1959-04-23 | Atomic Energy Of Canada Ltd | Atomkernreaktor |
DE1020127B (de) * | 1955-09-22 | 1957-11-28 | Dr Kurt Diebner | Kernreaktor |
DE1020417B (de) * | 1955-10-10 | 1957-12-05 | Phil Heinz Maier Leibnitz Dr | Verfahren zur Regelung der Reaktivitaet eines Reaktors |
DE1065949B (de) * | 1958-05-05 | 1959-09-24 | ||
AT211926B (de) * | 1958-06-27 | 1960-11-10 | Atomic Energy Authority Uk | Graphitmoderierter Kernreaktor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB999005A (en) | 1965-07-21 |
NL126366C (de) | |
NL275336A (de) | |
CH385365A (fr) | 1964-12-15 |
GB999006A (en) | 1965-07-21 |
LU41223A1 (de) | 1963-08-08 |
DK117007B (da) | 1970-03-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1266890B (de) | Schneller Atomkernreaktor grosser Abmessung | |
DE3301965C2 (de) | Abschirmelement für einen aus Kernbrennstoffelementen und den Abschirmelementen aufgebauten Reaktorkern | |
DE1439841A1 (de) | Kernreaktor | |
DE2920190C2 (de) | ||
DE1514964C3 (de) | Schneller Leistungsbrutreaktor | |
DE1233503B (de) | Siedereaktor mit einem zellenartig aufgebauten Reaktorkern | |
DE3308619A1 (de) | Kernbrennstoffbuendel mit axial zonenfoermiger anreicherung | |
DE1276224B (de) | Mit Leichtwasser gekuehlter und moderierter heterogener Atomkernreaktor, dessen Kerneinen Querschnitt in Form eines regulaeren Sechsecks aufweist | |
DE1279224B (de) | Thermischer Kernreaktor | |
CH415881A (de) | Verfahren zum Betrieb eines schnellen Brutreaktors und Brutreaktor zur Ausführung des Verfahrens | |
DE3308956A1 (de) | Kernbrennstoffbuendel fuer einen siedewasserreaktor | |
DE1204755B (de) | Brennelement-Baueinheit fuer einen Kernreaktor | |
DE1236677B (de) | Verfahren zum Betrieb eines Kernreaktors sowie Moderator und Kernreaktor zur Durchfuehrung dieses Verfahrens | |
DE1105531B (de) | Durch Graphit moderierter Kernreaktor mit positivem Temperaturkoeffizienten des Moderatoreinflusses auf die Reaktivitaet | |
DE1539006B2 (de) | Schneller Atomkernreaktor | |
DE2519273B2 (de) | Verfahren zum waermeschutz des deckenreflektors eines hochtemperatur-reaktors | |
DE2211038A1 (de) | Brennstoffeinheit für Kernreaktoren | |
DE60305182T2 (de) | Brennstabbündel für einen Druckwasserkernreaktor mit Brennstäben mit zwei Gadoliniumgehalten | |
DE1221373B (de) | Einrichtung zum Regeln von Kernreaktoren | |
DE1963516U (de) | Kernreaktorbrennelement. | |
DE1922593A1 (de) | Kernreaktor mit Plutonium enthaltenden Brennstoffelement,die am Rand des Reaktorkerns angeordnet sind | |
DE1023156B (de) | Thermischer Atomkernreaktor | |
DE68910879T2 (de) | Spaltzonenkomponente eines Kernreaktors und Betriebsmethode für einen Kernreaktor. | |
DE2141008C3 (de) | Kernreaktor mit schnellen Neutronen | |
CH665046A5 (de) | Steuerstab und brennelementbuendel fuer einen kernreaktor. |