DE1489685A1 - Verfahren zur Bestimmung der Neutronenwechselwirkungseigenschaften von kugelfoermigen Betriebselementen eines Kernreaktors - Google Patents

Description

Naua Beschreibung zu anti. Aktenzeichen* P 14 89 685.6" i _;,'.,» * >

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BROlN BOVERI/KRUPP Reaktorbau GmbH Mannheim, den 22. August 1968 Pat/Flö/Ro. - R 113 -

VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER NEUTRONENIECHSELIIRKUNGSEIGENSCHAFTEN VON KUGELFÖRRIIGEN BETRIEBSELEMENTEN EINES KERNREAKTORS

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Neutronenwecheelwirkungeeigenechaften von kugelförmigen Betriebselementen eines Kernreaktore, wobei die kugelförmigen Betriebselemente zeitweise in eine kritische Anordnung eingebracht «erden und die dabei entstehende Leistungeänderung der kritischen Anordnung gegenüber der eingestellten Grundleistung als Meßgröße veraendet eird.

Eine der wesentlichen Aufgaben, die eich für den Bau und Betrieb eines Kernreaktore ergeben, besteht darin, dae kernphyeikalieche Verhalten der zu verwendenden Stoffe kennenzulernen. Solche Kenntnieee sind erforderlich, da dieee Stoffe weeentlich die Betriebsmöglichkeit und Betriebsweise eines Kernreaktora beeinflussen, z.B. durch Absorption von an der Kernspaltung teilnehmenden Neutronen oder durch Streuung derartiger Neutronen oder auch durch unerwünschte Bildung radioaktiver Strahlenquellen (induzierte Aktivität).

Es ist bekannt, daß ale Maß für daa kernphysikalische Verhalten einee Stoffes die lirkungequerechnitta für Neutronenstreuung, Neutronenabsorption und Kernspaltung dienen.

Zur Ermittlung dieser kernphysikalischen Größe eind bereite verechiedene Verfahren bekannt. Die bekannten Verfahren haben jedoch den weeentlichen Nachteil, daß die durchzuführende Beetimmung der iirkungequerechnitte erstens mehrere Messungen erforderlich nacht - d.h. die Meeaungan müssen in verschiedenen Positionen eines Kernreaktora erfolgen (USA-Patentschrift 3 070 538) - und zweitens MeOzeiten in der Größenordnung von Minuten bie

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beansprucht, wenn z.B. gemischt· Proben untersucht «erden sollen (Zeitschrift "Kernenergie·· 1963, Heft 6, Seite 263 bie 267). Soweit es sich un eins einzelne Probe handelt, kann dieser zeitliche Aufsand u. U. in Kauf genommen «erden. Handelt es sich jedoch um die in einzelnen durchzuführende Kontrolle einer Vielzahl von BestUckungselementen, z.B. von kugelförmigen Brannstoffelementen, so ist die Anwendung der bekannten Verfahren nicht Möglich. Die Kontrolle eurde deher bisher stichprobeweiee durchgeführt und das Ergebnis wurde ale repräsentativ/ für die Summe der zu untersuchenden Bestückungselenente angeeehen.

Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabenstellung aue, ein Verfahren zur Bestimmung der Neutronenwecheelwirkungeeigenechaftan von kugelförmigen Betriebeelementen eines Kernreaktors mit Hilfe einer kritischen Anordnung anzugeben, das es geetattet, unter Vermeidung der genannten Nachteile die erforderlichen Messungen im Zeitraum von «enigen Sekunden durchzuführen.

Diese gestellte Aufgabe wird erfindungegemäO dadurch gelöst, daB die kugel förmigen Betriebeelemente einzeln in kontinuierlicher Nacheinanderfolge und in einmaligem Durchgang wenigstens annähernd kontinuierlich auf einem ■eg durch die kritische Anordnung geführt werden, auf dem sie verschiedene Orte innerhalb der kritischen Anordnung durchlaufen, in denen jeweils eine der zu untersuchenden kernphyeikalischen Größen maximalen Einfluß auf die Leietungeänderung der kritischen Anordnung beeitzt, wobei die Verweilzeit jedee Betriebeelementes in der kritischen Anordnung unterhalb 10 aec, vorzugeweise zwischen 10** und 10 see, liegt.

Dae erfindungsgsmäßs Verfehren geht davon aua, daß eich bei Einbringen von epaltbaren, abeorbierenden oder etreuenden Stoffen in ein Multiplizierendes Medium infolge der eintretenden Aktivitäteinderung eine Xnderung

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dar aingaatalltan Crundlaiatung daa Rediums ergibt. Diaaa Laiatungalndarung kann ala RaB for dia Eigenschaften daa Brennstoff«, Absorbers oder Strauere benutzt «erden. Bewegt eich daa kugelförmige Betriebeelement wenigetene anniharnd kontinuierlich durch dia kritische Anordnung, so eird sich deren Laiatung antaprachand dan Einfluß dae Betriabaelementee an aeinen jeweiligan Aufanthelteort Indern, lagen der endlichen Zeitkonstante L. . erfolgen dia Leietungsinderungen »it einer geeiesen Trigheit, d.h. Änderungen auf Grund daa Einfluaaee dee zu Messenden Beetückungeelementee «erden von den bekannten ReBgerlten ait einer gewissen Verzögerung engezeigt. Solange eich die EinfluBfunktion an dar jeweiligen Elenentpoaition in einem Zeitabechnitt von dar Linge TT nicht wesentlich ändert, ist dieee Verzögerung vernachlleeigbar. Dies iet bei einigen 10 eec der Fall und somit bei einea Zeitabachnitt, der etwa beim freien Fall eines Elementes durch die kritieche Anordnung verstreicht.

Dia zur Durchführung dar Reeaung dienende kritische Anordnung sollte eine möglichst geringe kritieche Raaaa besitzen. Vorzugsweise wird für die Anordnung daher Brennatoff mit 90 % angereichertem U 235 sowie ein Graphitreflektor verelendet. Derartige für die Durchführung des erfindungsgem&ßen Verfahrene geeignete kritische Anordnungen sind bekannt und bereite ala Forachungereaktoren in Betrieb.

Sofern eich die kugelförmigen Betriebeelemente wegen ihrer nicht selbständig traneportierbaren Raumform (z.B. ala Gase) nicht für einen direkten Transport eignen, lassen sich die Betriebeelemente zweckmäßig in TransportgefäBe einechließen, welche die kritische Anordnung durchlaufen. Handelt es eich bei den zu messenden Beetückungselementen um Brennstoff enthaltende Körper, so wird bei einer Einzeluntersuchung von Elementen mit einem geringen Aktivitätegrad die Zeitkonstante für den prompten Anstieg

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im wesentlichen ala Quotient aua Neutronenlebenadauer und Anteil dar verzögerten Neutronen erhalten. Danit ergeben eich lerte für T" in der

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GröBenordnung von «enigen 10 see.

Vorteilhaft kann eine an aich bekannte Steuervorrichtung vorgesehen sein, ■it deren Hilfe der «eitere leg der kugelförmigen Betriebeelemente in Abhängigkeit von den gewonnenen MeBergebnis gesteuert «erden kann. Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise Sortiervorgänge ausführen.

In der Zeichnung eind die bei der Anwendung dee erfindungegamäSen Verfahrana zu erwartenden Leistungsänderungen der kritischen Anordnung schematisch dargestellt. Dabei zeigt Fig. 1 daa Signal einer reinen Streuprobe, d.h. die auftretende Leietungeänderung bei einer kontinuierlichen Bewegung einee aus einen neutronenatreuenden Stoff bestehenden Bestückungselementea.

In dar Fig. 2 ist daa entsprechende Signal bei der Bewegung von aua Abaorbermaterial beetehenden Baetückungeelementen abgebildet.

Die Abb. 3 zeigt daa aich bai der Hindurchführung eines frischen, d.h. noch nicht den Reaktbrbatrieb ausgesetzten Brennstoffelementes einstellende Signal.

In dar Fig. 4 ist daa entsprechende Signal eines völlig abgebrannten Brennstoffelementes dargestellt.

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Claims (3)

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1) . Verfahren zur Bestimmung der Neutronenwecheelwirkungeeigenschaften

von kugelförmigen Betriebeelementen einee Kernreaktor«, wobei die kugelförmigen Betriebeelemente zeitweise in eine kritische Anordnung eingebracht «erden und die dabei entetehende Leistungsändsrung dar kritischen Anordnung gegenüber der eingestellten Grundleistung als Meßgröße verwendet «ird, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Betriebaelemente einzeln in kontinuierlicher Nacheinanderfolge und in einmaligem Durchgang wenigetens annähernd kontinuierlich auf einem leg durch die kritische Anordnung geführt «erden, auf dem sie verschiedene Orte innerhalb der kritischen Anordnung durchlaufen, in denen jeweils eine der zu untersuchenden kernphyeikalischen Größen maximalen Einfluß auf dia Leistungeänderung der kritischen Anordnung besitzt, wobei die Verweilzeit jedes Betriebeelementes in der kritischen Anordnung unterhalb 10 see, vorzugsweise zwischen 10~ und 10 eec, liegt.

2) Verfahren nach Anapruchi, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Betriebeelemente in neutrale Transportgefäße eingeschlossen werden, die die kritische Anordnung durchlaufen.

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3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g akann zeichne t, daß eine an eich bekannte Steuervorrichtung vorgesehen ist, dia dan «eiteren Bevegungaaeg der kugelförmigen Betriebeelenente nach ihren Austritt aus der kritischen Anordnung in Abhlngigkeit von den gewonnenen feSergebnis ateuert.

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