DE1276230B

DE1276230B - Vorrichtung zum Steuern von Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1276230B
Application number: DEW29116A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Juergen Kraemer
Original assignee: KERNKRAFTWERKSBAU VEB
Current assignee: KERNKRAFTWERKSBAU VEB
Priority date: 1960-12-19
Filing date: 1960-12-19
Publication date: 1968-08-29

Description

Vorrichtung zum Steuern von Kernreaktoren Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern von Kernreaktoren mit Hilfe eines durch die Kühlkanäle des Reaktorkerns strömenden Gemisches aus einem Kühlmittel und einem neutronenabsorbierenden Stoff.
Vorrichtungen zum Steuern von Kernreaktoren mit Hilfe eines durch die Kühlkanäle des Reaktorkerns strömenden Gemisches aus einem Kühlmittel und einem neutronenabsorbierenden Stoff, bei welcher das Gemisch nach dem Austritt aus dem Reaktorkern eine Trennanlage durchströmt, in der die beiden Komponenten des Gemisches voneinander getrennt werden, gehören bereits zum Stand der Technik. Ferner ist hierbei bekannt, daß ein Vorratsbehälter für die Aufnahme des abgetrennten neutronenabsorbierenden Stoffes der Trennanlage nachgeschaltet ist und Leitungen mit regelbaren Ventilen den Vorratsbehälter mit den Kühlmittel führenden Leitungen verbinden, die von einem Wärmetauscher zu den Kühlkanälen im Reaktorkern führen.
Ferner ist es bekannt, zum Betreiben und Steuern von Kernreaktoren, namentlich auch von heterogenen Leistungsreaktoren, Absorber der verschiedensten Art zu verwenden. Verwendet man als Absorber ausbrennbare Gifte, so unterliegen diese während des Betriebes des Reaktors nicht mehr der Beeinflussung von außen und es ist keinerlei Gewähr zur Erzielung einer gleichmäßigen Leistungsdichte und eines optimalen Ausbrandes gegeben.
Für manche Fälle ist es vorteilhafter, Boreinspritzungen anzuwenden. Aber auch diese haben den Nachteil, daß wohl einige günstige Effekte erzielt werden, daß jedoch die Leistungsdichte des Reaktors nicht die erstrebenswerte Gleichmäßigkeit erreicht.
Aus diesen und anderen Gründen wird immer wieder die Verwendung von Absorberstäben bevorzugt. Diese jedoch sind an Mechanismen und Vorrichtungen gebunden, die mehr oder weniger kompliziert und aufwendig sind. Außerdem stören diese Mechanismen den Neutronenhaushalt so, daß die Wirtschaftlichkeit der gesamten Reaktoranlage beeinträchtigt wird.
Diese Einbauten bieten außerdem die Quelle mechanischer u. a. Störungen (Verklemmen, Festfressen), die Ausbesserungsarbeiten und Stillstandszeiten zur Folge haben.
Gemäß der Erfindung werden Vorrichtungen der eingangs erwähnten Art dadurch verbessert und vereinfacht, daß von dem Vorratsbehälter zu jedem der Kühlkanäle eine separate Leitung mit einem einstellbaren Ventil führt und in diesem mündet. Die Zuführungen des strömenden Absorbermediums enden hierbei außerhalb der aktiven Zone an der Mündung der diese durchdringenden Kühlkanäle. Es empfiehlt sich, die Zuführungen für das strömende Absorbermedium innerhalb der aktiven Zone enden zu lassen und an den Zuführungsenden mit Durchtritten (Spalten, Düsen) zu versehen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt.
F i g. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Teil der aktiven Zone eines Kernreaktors und F i g. 2 ein Schaltschema.
Nach F i g. 1 besteht die aktive Zone aus dem Graphitblock 1, der als Moderator dient. In dem Graphitblock 1 befinden sich Kanäle 2 für den Durchtritt des Kühlmittels. In den Kanälen sind die Brennelemente 3 angeordnet, die mit Kühlrippen versehen sein können. Durch die dünnen Rohre 4, 5 und 6 wird jedem einzelnen Kanal 2 ein Absorbermedium zugeführt. Das Absorbermedium kann gas- bzw. dampfförmig oder flüssig sein oder aber aus kleinsten, festen Körpern bestehen, die gegebenenfalls in einem Trägermedium bzw. mit einem Trägermedium in die aktive Zone eingeführt werden.
In dem Schaltschema nach F i g. 2 ist der Reaktor bei 7 und die aktive Zone bei 8 angedeutet. Unterhalb der aktiven Zone 8 münden die Zuführungsrohre für das Absorbermedium. Die Zuführungsrohre sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in F i g. 1.
Das mit Absorbermaterial durchsetzte Kühlmedium wird durch die Leitung 9, 10 wahlweise den Filtern 11 oder 12 zugeführt und hier von dem Kühlmedium getrennt. Die Abscheideeinrichtungen 11 und 12 arbeiten regenerativ. Während einer der Abscheider mit dem strömenden Medium beaufschlagt wird, wird aus dem anderen Abscheider das abgeschiedene Absorbermaterial ausgetragen. Dieses Absorbermaterial wird dem Vorratsbehälter 13 zugeführt und mittels der Pumpe 14 dem Sammler 15 zugeleitet, aus dem es nach Bedarf wieder in die Zuführungsrohre 4 und 5 und durch diese in die aktive Zone 8 gebracht wird. Bei 16 ist eine selbsttätige elektrische Regelung angedeutet. Der Kühlmittelweg führt durch die Leitung 17 in im Prinzip an sich bekannter Weise zum Wärmetauscher 18. Die Pumpe 19 fördert das - abgekühlte Kühlmittel durch die Leitung 17 zum Reaktor zurück und schließt so den Kühlkreis 9,10,17, 20. An dem Sammler 15 ist eine Vielzahl von Leitungen 4, 5 angeschlossen. Für jeden Brennstoffkanal ist mindestens eine besondere Leitung vorgesehen.
Als Absorbermedium kommen beispielsweise in Reaktoren mit flüssigen Metallen Borverbindungen (Borkarbid, Bornitrid u. dgL) als hochtemperaturbeständiges Material (körniges Gut oder amorphe Masse) in Frage. Als körniges Material kann man auch Uranoxyde verwenden und in wäßrigen Lösungen Uranchloride. Als gasförmige Absorber sind Edelgase wie Xenon oder Uranhexafluorid verwendbar.
Wie bereits angedeutet, verwendet man vorteilhaft zum Abscheiden des wiederzugewinnenden Absorbermaterials Ionentauscher mit Regeneration, namentlich bei echten Lösungen. Bei Verwendung von Filtern wird man solche bevorzugen, aus denen die zurückgehaltenen Schwebekörper leicht wieder entfernbar sind. Bei Feinstgespinst-Filtern (Glasfiltern) ist die Wiedergewinnung oft schwer. Man wird fiiterartigen Sieben vielfach den Vorzug geben.
Gasförmige Absorber können, namentlich bei Siedewasserreaktoren, in Gasfallen oder Entgasersäulen aufgefangen werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Steuern von Kernreaktoren mit Hilfe eines durch die Kühlkanäle des Reaktorkerns strömenden Gemisches aus einem Kühlmittel und einem neutronenabsorbierenden Stoff, bei der das Gemisch nach dem Austritt aus dem Reaktorkern eine Trennanlage durchströmt, in der die beiden Komponenten des Gemisches voneinander getrennt werden, ein Vorratsbehälter für die Aufnahme des abgetrennten neutronenabsorbierenden Stoffes der Trennanlage nachgeschaltet ist und Leitungen mit regelbaren Ventilen den Vorratsbehälter mit den Kühlmittel führenden Leitungen verbinden, die von einem Wärmetauscher zu den Kühlkanälen im Reaktorkern führen, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Vorratsbehälter (13) zu jedem der Kühlkanäle eine separate Leitung (4) mit einem einstellbaren Ventil führt und in diesem mündet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die separaten Leitungen (4) außerhalb der aktiven Zone an der Mündung der diese durchdringenden Kühlkanäle enden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die separaten Leitungen innerhalb der aktiven Zone enden und an den Zuführungsenden mit Spalten oder Düsen versehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1069 303, 1054186, 1042145, 1058 645, 1033810; französische Patentschrift Nr. 1186 627.