Kernreaktor mit abbrennbaren Neutronengiften Die Erfindung betrifft
einen Kernreaktor mit Bändern aus nicht oder nur möglichst wenig neutronenabsorbierendem
Grundmaterial zwischen den Brennstoffstäben. Der Kern eines Siedewasserreaktors
muß so ausgelegt sein, daß er am Ende seiner Abbrandperiode bei ausgefahrenen Steuer-
bzw. Trimmstäben noch gerade kritisch ist. Die dann zu Beginn seiner Periode vorhandene
überschußreaktivität muß durch die eingefahrenen Steuer- bzw. Trimmstäbe absorbiert
werden. Die Unterbringung solcher Absorbermaterialien im Kern ist aus technischen
Anordnungsgründen jedoch begrenzt. Mit zunehmender Tendenz, die Leistungsdichte
von Reaktoren zu erhöhen, ergibt sich daher die Notwendigkeit, die Abbrandperiode
zu verkürzen oder nach neuen Lösungsmöglichkeiten der Erhöhung der überschußreaktivität
Ausschau zu halten.Nuclear Reactor with Burnable Neutron Poisons The invention relates to
a nuclear reactor with ribbons of no or only as little neutron absorbing material as possible
Base material between the fuel rods. The core of a boiling water reactor
must be designed in such a way that, at the end of its burn-up period, with the control
or trim rods is just critical. The one then present at the beginning of his period
Excess reactivity must be absorbed by the retracted control or trim rods
will. The accommodation of such absorber materials in the core is made of technical
However, for reasons of arrangement limited. With increasing tendency, the power density
of reactors, there is therefore the need to increase the burn-up period
to shorten or for new possible solutions to increase the excess reactivity
To keep an eye out.
Es wurden bereits sogenannte Vergiftungsbleche vorgeschlagen, durch
die die überschüssigen Neutronen absorbiert werden. Bei der Erneuerung dieser Vergiftungsbleche
muß aber der Reaktordeckel öfter als zum normalen Betrieb nötig abgenommen werden.
Ferner wurden abbrennbare Neutronengifte, wie z. B. Gadolinium, vorgeschlagen, die
im Kern eingebracht werden und die im Laufe der Zeit zerfallen, d. h. abbrennen,
so daß ihre neutronenabsorbierende Wirkung im Laufe der Abbrandperiode in erwünschter
Weise nachläßt.So-called poisoning plates have already been proposed by
which the excess neutrons are absorbed. When renewing these poisoning sheets
however, the reactor cover must be removed more often than necessary for normal operation.
Furthermore, burnable neutron poisons, such as. B. Gadolinium, suggested the
are introduced into the core and which disintegrate over time, d. H. burn down,
so that their neutron-absorbing effect becomes more desirable in the course of the burn-up period
Way subsides.
Für die Anordnung dieser Gifte wurde bisher vorgeschlagen, sie entweder
im Brennstoff selbst oder als Legierungselement in der Brennstoffhülle unterzubringen.
Die Anordnung der Gifte im Brennstoff selbst hat den Nachteil, daß die Gifte infolge
der starken Temperaturunterschiede im Brennstoff wandern und damit ihre Verteilung
in unerwünschter Weise verändern. Die Anordnung der Gifte als Legierungselement
in der Brennstoffhülle führt zu einer Versprödung, die gerade der unter starker
Temperatur-, Korrosions- und Festigkeitsbeanspruchung stehende Hüllwerkstoff nicht
zuläßt.For the arrangement of these poisons it has been suggested to either use them
to be accommodated in the fuel itself or as an alloy element in the fuel shell.
The arrangement of the poisons in the fuel itself has the disadvantage that the poisons as a result
the large temperature differences in the fuel migrate and with it their distribution
change in an undesirable way. The arrangement of the poisons as an alloying element
in the fuel cladding leads to embrittlement, which is especially strong under
The shell material is not exposed to temperature, corrosion or strength stress
allows.
Es bestand daher die Aufgabe, neue Lösungsmöglichkeiten zur Erhöhung
der überschußreaktivität zu suchen, die es womöglich sogar zusätzlich erlauben,
bislang nur zu Trimmzwecken benutzte, d. h. teuere Steuerstäbe einzusparen.The task was therefore to find new possible solutions to increase
to look for excess reactivity, which may even additionally allow
previously only used for trimming purposes, d. H. to save expensive control rods.
Gemäß der Erfindung wird somit vorgeschlagen, daß Bänder abbrennbare
Neutronengifte enthalten. Es ist besonders vorteilhaft, die Bänder an den Abstandshaltern
in einer die Strömung möglichst wenig beeinflussenden Weise zu befestigen. In Weiterbildung
der Erfindung können die Gifte in die Bänder als Legierungselemente eingebracht
werden. Man kann auch die abbrennbaren Gifte - getrennt vom Grundmaterial - außen
auf die Bänder aufbringen oder innen in die Bänder einbringen.According to the invention it is thus proposed that burnable tapes
Contain neutron poisons. It is especially beneficial to keep the straps on the spacers
to fasten in a manner that has as little influence as possible on the flow. In further training
According to the invention, the poisons can be incorporated into the tapes as alloying elements
will. You can also put the burnable poisons - separately from the base material - outside
Apply to the tapes or insert inside the tapes.
Die F i g. 1 und 2 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel.The F i g. 1 and 2 illustrate an embodiment.
Zwischen den Brennstoffstäben a sind Bänder c aus einem Material,
das - wie z. B. Zirkaloy -möglichst wenig den Neutronenhaushalt stört, angeordnet.
Die Abstandshalter b liegen in gewissen Höhenabständen um die Brennelementbündel
herum. Wenn die Bänder die abbrennbaren Neutronengifte als Legierungselement enthalten,
dann wird die Versprödung keine große Gefahr werden, da die Bänder nicht den hohen
Beanspruchungen wie die Stabhülle unterliegen. Man kann die abbrennbaren Neutronengifte
aber auch in geeigneter Form auf die Bänder z. B. durch Galvanisieren aufbringen
oder - um die Gefahr der Erosion zu vermeiden - in die Bänder einbringen, z. B.
durch Einwalzen. Für die Anordnung der Bänder erweist es sich als besonders vorteilhaft,
wenn sie in an sich bekannter Weise als Wendeln ausgebildet um die Brennstoffstäbe
herum angeordnet sind; denn dann übernehmen die Bänder gleichzeitig die Funktion
abbrennbarer Neutronengifte und die Funktion als Phasentrenner zur Erhöhung der
kritischen Heizflächenbelastung.Between the fuel rods a are strips c made of a material
that - such as B. Zirkaloy - as little as possible disturbs the neutron balance, arranged.
The spacers b are at certain height intervals around the fuel assembly
hereabouts. If the tapes contain the combustible neutron poisons as an alloying element,
then the embrittlement will not be a great danger since the ligaments are not high
Subject to stresses such as the rod cover. You can use the burnable neutron poisons
but also in a suitable form on the bands z. B. apply by electroplating
or - to avoid the risk of erosion - insert it into the ligaments, e.g. B.
by rolling in. For the arrangement of the bands, it has proven to be particularly advantageous
if they are designed as coils around the fuel rods in a manner known per se
are arranged around; because then the bands take over the function at the same time
combustible neutron poisons and the function as a phase separator to increase the
critical heating surface load.