DE1764478A1

DE1764478A1 - Core for a nuclear reactor

Info

Publication number: DE1764478A1
Application number: DE19681764478
Authority: DE
Inventors: Aldert Tas
Original assignee: Reactor Centrum Nederland
Current assignee: Reactor Centrum Nederland
Priority date: 1967-06-12
Filing date: 1968-06-12
Publication date: 1972-03-30
Also published as: DE1764478B2; NL6708118A; GB1218764A

Description

Case P 18 DuiCase P 18 Dui

l/Mt Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Asemann l / mth Dr. F. Zumstein Sr. - Dr. E. Asemann

Dr.R.Koenigsberger ■ Dipl. Phys. R. HolzbauerDr.R.Koenigsberger ■ Dipl. Phys. R. Holzbauer

Dr. F. Zumstein jun. Patentanwälte 8 München 2, Bräuhausstraße Dr. F. Zumstein jun. Patent Attorneys 8 Munich 2, Bräuhausstrasse

Reactor Centrum Nederland (Stichting), Den HaagReactor Centrum Nederland (Stichting), The Hague

Core für einen KernreaktorCore for a nuclear reactor

Die Erfindung betrifft ein Core für einen Kernreaktor, das gekühlt und durch wenigstens ein geeignetes Fluid moderiert wird, sowie eine Anzahl von Spaltstäben enthält, die in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind und sich in ein- und derselben Richtung erstrecken, wobei in jedem Querschnitt dieses Core durch eine Anzahl von Spaltstäben diese Stäbe in einer Gitterformation in Reihen angeordnet sind, die einander schneiden, im folgenden als Gitterlinien bezeichnet.The invention relates to a core for a nuclear reactor that is cooled and is moderated by at least one suitable fluid, as well as containing a number of split rods, which in a certain amount Are spaced from each other and extend in one and the same direction, in each cross section this Core by a number of split bars these bars are arranged in a lattice formation in rows that intersect each other, hereinafter referred to as grid lines.

Bekannte Reaktoren dieser Art haben den Nachteil, dass entweder das Verhältnis von Spaltmaterial zu Moderator in einem Querschnitt des Reaktorcorebzw. der Spaltzone des Reaktors variiert werden muss, was in einer lokalen Plußspitze, begleitet durch eine lokale Leistungsspitze resultiert, oder aufgrund gewisser Massnahmen, mit denen das Verhältnis von Spaltmaterial zu Moderator so konstant und gleichförmig als möglich gehalten wird, zu einem so komplizierten Aufbau führt, dass die Kompaktheit des Reaktorcores nachteilig beeinflusst wird. Um diese Leistungsspitzen zu verhindern, war es bisher üblich, den Grad der Anreicherung und die Menge des Absorbermaterials über das Reaktorcore entsprechend einem auf bestimmte Weise berechneten Verfahren gleichmässig zu verteilen. Dieses Verfahren er- Known reactors of this type have the disadvantage that either the ratio of fissile material to moderator in a cross section of the reactor core or. the nip zone of the reactor be varied needs, resulting in a local Plußspitze, accompanied by a local power peak results or results in a so complicated structure because of certain measures with which the ratio of the fissile material to moderator is kept as constant and uniform as possible, that the compactness of the reactor core is adversely affected. In order to prevent these power peaks, it has hitherto been customary to evenly distribute the degree of enrichment and the amount of absorber material over the reactor core according to a method calculated in a certain way. This procedure

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höht jedoch die Herstellungskosten erheblich, und es erfordert eine sehr schwierige und komplizierte Durchführungsorganisation bzw. -einrichtung.however, it significantly increases the manufacturing cost and requires it a very difficult and complex implementing organization or facility.

Gemäss der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile dadurch beseitigt, dass in bestimmten Intervallen einige Spaltstäbe weggelassen sind, so dass längs der voll oder nahezu voll besetzten Gitterlinien das Muster auch unterbrochene bzw. ausgesparte Gitterlinien aufweist, in denen freie Räume vorhanden sind. jAccording to the present invention, these disadvantages are thereby eliminated eliminates the fact that some gap bars are left out at certain intervals, so that along the full or almost full occupied grid lines the pattern also interrupted or recessed Has grid lines in which there are free spaces. j

Ein auf diese Weise ausgebildetes Reaktorcore erfüllt die Anforderung, dass trotz des äusserst einfachen Aufbaus eine-bemerkenswert gleichmässige Verteilung des Neutronenflusses^erreicht wird. Gemäss einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Spaltstäbe in Gruppen unterteilt, von denen jede in einen prismenförmigen Behälter eingesetzt ist, dessen Wände an oder nahe bei diesen unterbrochenen Gitterlinien liegen, entsprechend der Bedingung, dass dort, wo¹"-''-¹^ sich eine Behälterwand befindet, die restlichen Spaltstäbe Weggelassen werden. ■.-■ \ *·■.-:■:A reactor core designed in this way meets the requirement that, despite the extremely simple structure, a remarkably uniform distribution of the neutron flux ^ is achieved. According to another embodiment of the present invention, the gap rods are divided into groups, each of which is inserted in a prismatic container, the walls of which are at or near these discontinuous grid lines, corresponding to the condition that, where ¹ "-''- ¹ ^ if there is a container wall, the remaining split bars are left out. ■ .- ■ \ * · ■ .-: ■:

Auf diese Weise wird erreicht,, dass die Wände dieser Behälter nur zur Versetzung einiger weniger Spaltstäbe führen, was zu einer Verbesserung der erzielbaren Leistungsdichte beiträgt. Weiterhin ist es möglich, die Lage bzw. Anordnung und Stärke dieser Wände so auszuwählen, dass das volumetrische Verhältnis von Moderator zu Spaltmaterial in den am Rande des Behälters * liegenden Spaltstäben das gleiche ist wie in jenen, die in der Mitte des Behälters angeordnet sind, so dass keine unerwünschten Leistungsspitzen auftreten.In this way it is achieved, that the walls of these containers only lead to the displacement of a few split bars, which contributes to an improvement in the achievable power density. It is also possible to select the position or arrangement and thickness of these walls so that the volumetric ratio from moderator to fissile material in the on the edge of the container * lying split bars is the same as in those that are arranged in the middle of the container, so that no undesirable Power peaks occur.

Ausserdem ist es möglich, diesen Aufbau individuell an jeden Spaltmaterialbehälter anzupassen. Die Behälterwände der angrenzenden Spaltmaterialbehälter können bei dieser Methode zwischen It is also possible to adapt this structure individually to each fissile material container. With this method, the container walls of the adjoining fissile material containers can between

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zwei voll besetzten äusseren Gitterlinien der Behälter durch Vergrössern des Abstandes zwischen diesen zwei angeordnet werden. Auf diese Weise hat der Reaktorkonstrukteur eine grössere Freiheit beim Ausarbeiten des Reaktorplans, wobei die oben angeführten Vorteile beibehalten werden.two fully occupied outer grid lines of the container can be arranged by increasing the distance between these two. In this way, the reactor designer has greater freedom in working out the reactor design, taking into account the above Benefits are retained.

Die oben beschriebene Massnahme zur Konstanthaltung der Verhältnisse von Moderator zu Spaltmaterial kann in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weiterhin dadurch verbessert werden, dass an allen oder im wesentlichen allen freien Stellen hohle bzw. nicht gefüllte Röhren angeordnet werden, die am besten in den gleichen Abmessungen und aus den gleichen Materialien wie das Metallcanning bzw. die Metallumhüllung der Spaltstäbe hergestellt werden. Dafür ist es zweckmässig, diese hohlen Röhren in der Form von Moderatorröhren auszubilden, die innen wenigstens eine Moderatorsubstanz aufweisen. Für diese Moderatorsubstanz wird in vielen Fällen der Moderator vorgezogen, der im übrigen Reaktorcore verwendet wird. Ist dieser Moderator im allgemeinen auch das Kühlmedium, durch das die im Reaktor erzeugte Wärme aufgenommen wird, so wird ein kühlender Moderator verwendet» Ein gebräuchliches Kühlmedium ist Wasser.The measure described above to keep the situation constant from moderator to fissile material can in a preferred embodiment of the present invention further thereby be improved that hollow or unfilled tubes are arranged at all or essentially all free places, preferably in the same dimensions and made of the same materials as the metal canning or the metal casing of the split bars are produced. For this it is advisable to design these hollow tubes in the form of moderator tubes, which have at least one moderator substance inside. For this moderator substance, the moderator is preferred in many cases, which is used in the rest of the reactor core. Is this moderator generally also the cooling medium through which the im Heat generated in the reactor is absorbed, a cooling moderator is used. »A common cooling medium is water.

Durch Einleitung eines geeigneten Füllmittels in diesen Moderator oder durch verschiedene Perforationen der Wand der Moderatorröhren oder auch durch Änderungen der Dicke der Moderatorröhren oder durch Kombinationen dieser Massnahmen ist es gleichzeitig möglich, den Verlauf des Verhältnisses von Moderator zu Spaltmaterial auch in vertikaler Richtung in der Weise zu beeinflussen, dass man eine praktisch geglättete Flusscharakteristik in der axialen Richtung erhält. Einige oder alle der hohlen Röhren können dann in der Form von Leitungsröhren ausgebildet werden, damit sie entweder als Regel- oder als Einstellstäbe dienen. Damit ergibt sich auch die Möglichkeit der Beeinflussung des Verhältnisses von Moderator zu Spaltmaterial und damit des Multiplikationsfaktors. Als Material für diese Stäbe wird eineBy introducing a suitable filler into this moderator or through various perforations in the wall of the moderator tubes or by changing the thickness of the moderator tubes or by combining these measures, it is at the same time possible to influence the course of the ratio of moderator to fissile material also in the vertical direction in such a way, that a practically smoothed flow characteristic is obtained in the axial direction. Some or all of the hollow tubes can then be designed in the form of conduits, so that they serve either as control rods or as adjustment rods. This also gives rise to the possibility of influencing the ratio of moderator to fissile material and thus the multiplication factor. The material for these rods is a

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Substanz gewählt, die durch ihr Vorhandensein auf den lokalen Neutronenfluss einen Einfluss ausübt. Bei thermischen Reaktoren wird man im allgemeinen zu diesem Zweck eine neutronenabsorbierende Substanz wählen, jedoch wird im Falle von schnellen Reaktoren bzw. High-speed-Reaktoren Spaltmaterial oder Brutmaterial der Vorzug gegeben. Es ist jedoch auch möglich, die Stäbe so herzustellen, dass sie teilweise oder ganz aus Moderatormaterial bestehen.Substance selected that, through its presence, has an influence on the local neutron flux. With thermal reactors one will generally choose a neutron absorbing substance for this purpose, but will in the case of fast reactors or high-speed reactors, fissile material or breeding material is preferred. However, it is also possible for the rods to do so to produce that they consist partially or entirely of moderator material.

Es wurde festgestellt, dass mit der vorgeschlagenen Bauweise ein Nachteil wirksam vermieden wird, der im allgemeinen mit der Verwendung von hohen Verhältnissen vor Moderator zu Uran, nämlich der Notwendigkeit der Aufrechterhaltung der Zirkulation sehr grosser Flüssigkeitsmengen durch Pumpen, auftritt; Dies wird dadurch erreicht, dass man den kühlenden Moderator kontinuierlich, hauptsächlich um die Aussenseite der im Reaktorcore angeordneten Röhren strömen lässt. Auch in den Fällen, in denen die hohlen Röhren so ausgebildet sind, dass ein Moderator, der auch als Kühlmedium dient, ins Innere eindringen kann, ist es deshalb zweckmässig, Massnahmen zu treffen, dass das Kühlmedium innerhalb dieser hohlen Röhren nur bis zu einem begrenzten Ausmass an der Zirkulation teilnimmt. Es wurde in der Praxis festgestellt, dass es ausreicht, wenn das Kühlmedium in den Moderatorröhren nur mit einem Bruchteil an der Kühlmittelzirkulation teilnimmt. Dies wird dadurch erreicht, dass in, diesen hohlen Röhren gewisse Querschnitssverengungen oder Hindernisse ausgebildet werden, wobei es für diesen Zweck ratsam ist, die Leitungsröhren unter einer bestimmten Querschnittsfläche vollkommen abzuschliessen, so dass der untere Teil der Leitungsröhre als shock absorber wirkt. Kleine Auslassöffnungen werden in einem oberen Querschnitt der Moderatorröhren vorgesehen, durch die das erwärmte Kühlmedium aufsteigen kann, um sich mit dem Rest des Kühlmittelstromes zu vereinigen. Die Einlassöffnungen für das Kühlmedium, das in die Leitungsröhren eindringen können muss, können in der Seitenwand auf der Unterseite dieser RöhrenIt has been found that the proposed construction effectively avoids a disadvantage generally associated with use of high ratios before moderator to uranium, namely the need to maintain circulation very much large amounts of liquid by pumping occurs; This is achieved by having the cooling moderator continuously, mainly around the outside of the tubes arranged in the reactor core. Even in those cases where the hollow Tubes are designed so that a moderator, which also serves as a cooling medium, can penetrate into the interior, it is therefore expedient to take measures that the cooling medium within these hollow tubes only up to a limited extent participates in the circulation. It has been found in practice that it is sufficient if the cooling medium is in the moderator tubes only takes part in the coolant circulation to a fraction. This is achieved by making them hollow Tubes certain cross-sectional constrictions or obstacles are formed, for which purpose it is advisable to use the conduit tubes complete under a certain cross-sectional area, so that the lower part of the conduit tube acts as a shock absorber. Small outlet openings are provided in an upper cross section of the moderator tubes, through which the heated coolant can rise to unite with the rest of the coolant flow. The inlet openings for the cooling medium that must be able to penetrate into the conduit tubes can be in the side wall on the underside of these tubes

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angeordnet werden.to be ordered.

Wie bereits ausgeführt, ist es vorteilhaft, wenn die Moderatorröhren mit einer Röhrendicke ausgeführt werden, die sich über die Länge der Röhre ändert, wobei die maximalen Stärken in der Mitte jeder Röhre und an den Enden liegen, zwischen denen sich der Röhrendurchmesser allmählich bis zu einem minimalen Durchmesser verringert, und zwar an zwei Stellen an der Röhre, von denen jede näher an einem der Enden liegt als an der Mitte der Röhre.As already stated, it is advantageous if the moderator tubes be made with a tube thickness that varies along the length of the tube, with the maximum thicknesses in the center of each tube and at the ends, between which the tube diameter gradually increases to a minimum Reduced in diameter in two places on the tube, each closer to one of the ends than to the center the tube.

Die vorgeschlagenen Verbesserungen können in zahlreichen Kernreaktortypen Anwendung finden, unabhängig von der Art des verwendeten Kühlmediums. Ihre Anwendung in Druckwasserreaktoren ist ebenso leicht durchführbar, wie in Dampf gekühlten schnellen Reaktoren.The proposed improvements can be used in numerous types of nuclear reactors Find application regardless of the type of cooling medium used. Their application in pressurized water reactors is just as easy to carry out as in steam-cooled fast reactors.

Beispielsweise Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, in derExemplary embodiments of the present invention become explained below with reference to the drawing in which

Fig. 1 ein Schema des im Reaktorcore verwendeten, offenen Gitters zeigt, in dem die Lage der Wände einer Gitterkomponente angedeutet ist.1 shows a diagram of the open grid used in the reactor core, in which the position of the walls of a grid component is indicated.

Fig. 2 ist ein Querschnitt einer Gitterkomponente dieser Art.Figure 2 is a cross-section of a grid component of this type.

Fig. 3 ißt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemässes Reaktorcore. 3 is a plan view of a reactor core according to the invention.

Fig. 4- ist ein Querschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Gitterkomponente.Fig. 4- is a cross section of another embodiment a lattice component.

Fig. 5 ist ein senkrechter Schnitt zweier Moderatorröhren und eines Einstell- oder Regelstabes für einen Druckwasserreaktor. Figure 5 is a vertical section of two moderator tubes and a setting or control rod for a pressurized water reactor.

Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform einer solchen Moderatorröhre. Fig. 6 is another embodiment of such a moderator tube.

Fig. 7 ist eine Abänderung der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform, wobei über jedem Behälter ein Regelstab aufge-Fig. 7 is a modification of the embodiment shown in Fig. 3, with a control rod above each container

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hängt ist.depends is.

Fig, 8 ist ein senkrechter Schnitt des bei Fig, 5 erwähnten Druckwas se rreaktο rs.FIG. 8 is a vertical section of that mentioned in FIG Pressurized water reacto rs.

In Fig, 1 sind die Spaltstäbe mit 1 bezeichnet. In dem dargestellten Querschnitt sind diese Spaltstäbe über den Reaktor in Gitterfonnation in einem Muster entsprechend den Punkten angeordnet, an denen sich jeweils Paare von geraden Linien 2 und 3» & und 5ι 6 und 7 schneiden. In diesem Muster sind die Gitterlinien 2, 5 und 7 aufgrund der Tatsache unterbrochen, dass auf jeder dieser Gitterlinien eine Stelle nach einem Spaltstab freigelassen wurde, Aus diesem ursprünglichen Gittermuster werden Gruppen von Spaltstäben innerhalb jedes Satzes von Behälterwänden 8 einer Gitterkomponente 9 zusammengefasst. In diesem Schema sind diese Behälterwände längs der Gitterlinien eingetragen, die im ursprünglichen Gittermuster nur spärlich mit Spaltstäben besetzt sind. Auf diese Weise erhält ein Behälter eine hexagonale Querschnittsform mit den Eckpunkten 10 bis 15-Dazu müssen die Stellen 16 bis 27 frei von Spaltstäben gehalten werden. Auf diese Weise wird das endgültige Gittermuster ausgebildet. In FIG. 1, the split bars are denoted by 1. In the illustrated Cross-section, these split bars are arranged over the reactor in a grid formation in a pattern corresponding to the points where pairs of straight lines 2 and 3 » & and 5ι 6 and 7 cut. In this pattern are the grid lines 2, 5 and 7 interrupted due to the fact that on each of these grid lines left one spot after a split bar became, from this original lattice pattern Groups of split bars within each set of container walls 8 of a grid component 9 are combined. In this These container walls are shown along the grid lines, which were only sparsely included in the original grid pattern Split bars are occupied. In this way, a container is given a hexagonal cross-sectional shape with the corner points 10 to 15-To points 16 to 27 must be kept free of split bars. In this way the final grid pattern is formed.

In Fig, 2 ist ein Querschnitt"einer Gitterkomponente im einzelnen dargestellt. Die Spaltstäbe sind wiederum mit 1 bezeichnet, während 8, 28 und 29 Behälterwände der Gitterkomponenten darstellen. Die Mehrzahl der verbleibenden freien Stellen im Gitterschema der Fig. 1 ist in diesem Falle von hohlen Moderatorröhren 30 besetzt. Die übrigen freien Stellen nehmen Leitungsröhren 31 ein, die den gleichen Aussendurchmesser wie die Moderatorröhren und die Spaltstäbe haben. In diesen Leitungsrohren sind Stäbe 57 angeordnet, die aus einer neutronenabsorbierenden Substanz bestehen und in der Längsrichtung verschoben werden können. Diese Stäbe können entweder Regelstäbe oder Einstellstäbe bzw. Einsatzstäbe sein. Wenn es auch in Fig. 2 nicht dargestellt ist, so ist es doch auch möglich, ein anderes oderIn Fig. 2, a cross section "of a lattice component is detailed shown. The split bars are again designated by 1, while 8, 28 and 29 represent container walls of the lattice components. The majority of the remaining vacancies in the grid scheme of FIG. 1 are in this case of hollow moderator tubes 30 occupied. The remaining vacancies take conduits 31, which have the same outer diameter as the moderator tubes and the slotted bars. In these conduits rods 57 made of a neutron absorbing substance are arranged and displaced in the longitudinal direction can be. These rods can either be control rods or adjustment rods or batons. Even if it is not shown in FIG. 2, it is also possible to use another or

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unterschiedliches Verhältnis der Anzahl an Moderatorröhren zur Anzahl an Leitungsröhren zu wählen. So können beispielsweise in speziellen Fällen alle freien Stellen in einer Gitterkomponente durch Moderatorröhren "besetzt werden. Ebenso ist es auch möglich, dass alle oder die meisten der freien Stellen von Leitungsröhren eingenommen werden.to choose a different ratio of the number of moderator tubes to the number of conduit tubes. For example, in In special cases, all vacancies in a grid component are occupied by moderator tubes ". The same is also true possible that all or most of the vacancies of conduit tubes be taken.

Fig. 5 stellt eine Draufsicht auf ein Reaktorcore 97 dar, die die Verteilung der Gitterkomponenten 9 über das Core zeigt. In diesem Schema sind mit 91 Gitterkomponenten bezeichnet, die überhaupt keine Regelstäbe aufweisen. Andererseits sind die mit 9 bezeichneten Gitterkomponenten in ähnlicher Weise, wie in Fig. 2 dargestellt, mit Regelstäben versehen. Dies wird schematisch durch Kreise in diesen Gitterkomponenten angedeutet. Dies bedeutet, dass in den Gitterkomponenten 91 alle Stellen, an denen sich keine Spaltstäbe befinden, vorzugsweise von Moderatorröhren besetzt sind.FIG. 5 illustrates a top view of a reactor core 97 which shows the distribution of the lattice components 9 over the core. In this scheme, 91 lattice components are denoted, the have no control rods at all. On the other hand, the lattice components denoted by 9 are similar to those in FIG Fig. 2 shown, provided with control rods. This is indicated schematically by circles in these grid components. this means that in the grid components 91 all locations where there are no split bars, preferably from moderator tubes are occupied.

Fig. 4 zeigt im Querschnitt eine Abänderung einer Gitterkomponente, wie sie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wurde. Innerhalb der Behälterwand 8 einer Gitterkomponente 9 sind Spaltstäbe 1 und Stäbe 57 aus einer neutronenabsorbierenden Substanz angeordnet. Diese Stäbe sind in Längsrichtung verschiebbar und dienen somit als Regel- oder Einstellstäbe. Das Gitter innerhalb des Behälters besteht wiederum aus sich schneidenden Linien (nicht dargestellt). Die Behälterwand muss nicht notwendigerweise auf einer schwach besetzten Linie angeordnet werden, vielmehr kann sie zwischen zwei voll besetzten Gitterlinien von aneinaidergrenzenden Behältern liegen, wobei der Abstand zwischen beiden vergrössert ist. Auf diese Weise kann manchmal nahe der Behälterwand mehr Wasser festgestellt werden als anderswo, was eine niedrige Leistungsspitze ergeben kann. Jedoch ist eine Dimensionierung möglich, bei der diese Leistungsspitzen bis zu einem solchen Ausmass moderiert werden, dass sie die zusätzliche Kühlkapazität der am Rand liegenden Stäbe nicht übersteigen.Fig. 4 shows in cross section a modification of a lattice component, as described in connection with FIG. Inside the container wall 8 of a grid component 9 are split bars 1 and rods 57 made of a neutron-absorbing substance. These bars are slidable in the longitudinal direction and thus serve as control or setting rods. The grid inside the container again consists of intersecting lines (not shown). The container wall does not necessarily have to be arranged on a sparsely occupied line, Rather, it can lie between two fully occupied grid lines of adjoining containers, the distance between both is enlarged. In this way, sometimes more water can be found near the tank wall than anywhere else can result in a low power peak. However, a dimensioning is possible in which these power peaks up to be moderated to such an extent that they do not exceed the additional cooling capacity of the bars lying on the edge.

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Andererseits ist es auch möglich, die Leistungsspitzen durch Einführen eines "brennbaren Giftes in die Randstäbe herabzudrükken, was zur Folge hat, dass der Leistungsfaktor in dem Behälter niedriger wird als in irgendeiner anderen Anordnung von Spaltstäben in einem Behälter mit Gift in den Randstäben.On the other hand, it is also possible to reduce the power peaks by introducing a "flammable poison into the edge bars, with the result that the power factor in the container becomes lower than in any other arrangement of Split bars in a container with poison in the edge bars.

In oder nahe den Eckpunkten 58 sind einige Regelstäbe weggelassen, um eine Leistungsverteilung zu vermeiden, die einen zu hohen Leistungsfaktor in diesem Teil ergibt.In or near the corner points 58, some control bars have been left out, to avoid a power distribution that gives too high a power factor in this part.

Fig. 5 zeigt in einem senkrechten Schnitt zwei Moderatorröhren 30 bzw. 36, die zwischen sich eine Einstellröhre oder Regelröhre 31 einschliessen. Mit 64 und 65 sind Endgitter bezeichnet, die nicht nur als Träger für die Moderatorröhren, sondern auch für die Einstell- oder Regelröhren dienen. Jedes dieser Gitter weist viele durchgehende Öffnungen 66 und 67 auf, damit das Kühlmedium durch das Reaktorcore strömen kann. Wie aus den obigen Ausführungen deutlich hervorgeht, bewegt sich der Hauptteil des Kühlmediums nach oben durch die Kammern 68, die um diese Reaktorröhren freigelassen sind.5 shows two moderator tubes in a vertical section 30 and 36, which include an adjusting tube or regulating tube 31 between them. With 64 and 65 end grids are designated, which not only serve as a carrier for the moderator tubes, but also for the adjustment or control tubes. Each of these grids has many through openings 66 and 67, so that the cooling medium can flow through the reactor core. As from the As can be clearly seen above, the main part of the cooling medium moves up through the chambers 68, which are around these reactor tubes are left free.

Ein gewisser Anteil dieses Kühlmediums kann jedoch durch kleine Durchlässe 69 in das Innere 70 der Moderatorröhre 30 eindringen. Wenn eine Moderatorröhre dieser Art ausserdem mit weiteren Perforationen 71 versehen ist, ist es auch möglich, die unteren Durchlässe 69 wegzulassen, solange die unterste Öffnung in einer Gruppe von Öffnungen 71 ausreichend nahe am unteren Rand der Moderatorröhre liegt. Das erwärmte Kühlmedium kann am Oberteil durch den Durchlass 72 wieder aus der Moderatorröhre herausströmen. However, a certain proportion of this cooling medium can be reduced by small Passages 69 penetrate the interior 70 of the moderator tube 30. If a moderator tube of this type is also provided with further perforations 71, it is also possible to use the lower ones Leave out passages 69 as long as the lowermost opening in a group of openings 71 is sufficiently close to the lower edge the moderator tube is. The heated cooling medium can flow out of the moderator tube again through the passage 72 on the upper part.

Abgesehen von der Tatsache, dass eine Moderatorröhre während des Betriebes innen mit einem moderierenden Kühlmedium gefüllt werden kann, ist es auch möglich, Moderatorröhren zu verwenden, die im Innern mit einer festen Moderatorzusammensetzung gefülltApart from the fact that a moderator tube is filled with a moderating cooling medium during operation it is also possible to use moderator tubes which are filled inside with a solid moderator composition

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sind. Röhren dieser Art, die mit 63 "bezeichnet sind, weisen im Innern eine Moderatorzusammensetzung 73 auf, die - obgleich nicht dargestellt - aus Stäben oder Tabletten mit neutronenabsorbierender Leistung, wie beispielsweise brennbares Gift, bestehen kann, das durch abwechselndes "ÜTDereinanderschichten dieser Stäbe oder Tabletten für den Reaktor in der Weise abgestimmt ist, dass die maximale mögliche Flussglättung in der vertikalen Richtung erreicht wird. Ein anderer Weg, auf dem man das gleiche Ergebnis erhält, ist in Verbindung mit der Moderatorröhre 30 dargestellt, wobei zwei Gruppen von Perforationen 71 "und 74 in der Seitenwand in der Weise vorgesehen sind, dass die Materialkonzentration der Moderatorröhrenwand an zwei Stellen auf der Länge der Moderatorröhre ein Minimum erreicht.are. Tubes of this type, which are designated by 63 ", have in Inside a moderator composition 73, which - although not shown - from rods or tablets with neutron absorbing Power, such as flammable poison, can exist, which can be achieved by alternating "overlaying" these rods or tablets for the reactor matched in the way is that the maximum possible flux smoothing is achieved in the vertical direction. Another way on the the same result is shown in connection with the moderator tube 30 with two sets of perforations 71 "and 74 provided in the side wall in the manner are that the material concentration of the moderator tube wall reached a minimum at two points along the length of the moderator tube.

Diese Verteilung der Materialdichte der Röhrenwand kann wiederum dadurch beeinflusst werden, dass die Perforationen grosser oder kleiner gemacht werden oder dass sie näher beieinander oder weiter auseinander liegen. Derartige Massnahmen können auch bei den Leitungsröhren vorgenommen werden. Die Regel- oder Einstellröhre 57 weist an zwei Stellen ein Leitungsglied 93 bzw. 94 auf, die jeweils glatt sitzend in der Leitungsröhre verschiebbar sind. Sie können mit schmalen Schlitzen oder öffnungen 95 bzw. 96 versehen sein, durch die das Kühlmedium strömen kann. Beispielsweise im Falle eines Druckwasserreaktors können diese Schlitze oder öffnungen die Ansammlung von Dampfblasen unter den Leitungsgliedern verhindern, was zu einer lokalen Überhitzung führen würde.This distribution of the material density of the tube wall can in turn be influenced by making the perforations larger or be made smaller or that they are closer together or further apart. Such measures can also be used at the conduits. The regulating or adjusting tube 57 has a line member 93 or 94 at two points, each of which sits smoothly in the line tube are movable. They can be provided with narrow slots or openings 95 or 96 through which the cooling medium can flow. For example, in the case of a pressurized water reactor, these slots or openings can cause the accumulation of vapor bubbles prevent under the line links, which would lead to local overheating.

In Fig. 6, in der im übrigen die gleichen Bezugszeichen verwendet sind, ist dargestellt, wie man durch Ändern der Wandstärke der Moderatorröhre 92 über die Länge der Röhre ein ähnliches Ergebnis erhalten kann. Obgleich diese Figur einen konstanten Innendurchmesser und einen sich ändernden Aussendurchmesser darstellt, ist es auch möglich, einen gleichmässigen Außßendurchmesser vorzusehen und den Innendurchmesser entspre-In Fig. 6, in which the same reference numerals are used for the rest It is shown how one can enter by changing the wall thickness of the moderator tube 92 along the length of the tube can get similar result. Although this figure has a constant inside diameter and a changing outside diameter represents, it is also possible to provide a uniform outer diameter and the inner diameter to correspond

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chend zu variieren. In diesem Fall können mehrere Zylinder unterschiedlicher Innendurchmesser in eine Röhre mit konstantem Innendurchmesser eingeführt werden. Ebenso sind auch Kombinationen dieser Lösungswege durchführbar.to vary accordingly. In this case, several cylinders can be different Inside diameter are introduced into a tube with a constant inside diameter. There are also combinations these solutions are feasible.

Fig. 7 zeigt in einer Draufsicht eine Abänderung der in Fig. 3 dargestellten Aüsführungsform. In dieser Darstellung ist jede Gitterkomponente oder jeder Behälter 9 mit Regelstäben versehen, ähnlich wie in Fig. 2 angegeben. Lediglich die halben Gitterkomponenten 91 des Reaktorcore 140 weisen in diesem Falle keine Regelstäbe auf. Durch Kreise ist wiederum angedeutet, dass sich in den jeweiligen Gitterkomponenten Regelstäbe befinden.FIG. 7 shows a modification of that in FIG. 3 in a plan view illustrated embodiment. In this illustration, each grid component or each container 9 is provided with control rods, similar to that indicated in FIG. Only half the lattice components 91 of the reactor core 140 have none in this case Control rods on. Circles again indicate that there are control rods in the respective grid components.

Die Fig. 8 stellt einen Druckwasserreaktor dar, bei dem Einstell- oder Regelstäbe gemäss Fig. 5 verwendet werden. Das Reaktorcore ist in diesem Falle entsprechend Fig. 3 ausgeführt. 'FIG. 8 shows a pressurized water reactor in which setting or control rods according to FIG. 5 are used. The reactor core is carried out in this case according to FIG. '

In Fig. 8 ist mit 101 ein druckfester Kessel bezeichnet, in den ein reaktives Core aus senkrechten Brennstoffelementen 102 eingesetzt ist. Diese Brennstoffelemente sind in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet, so dass zwischen ihnen Kanäle 103 für das Moderator-Kühlwasser freigelassen werden. Der Kessel ist mit einem Wasserkreislauf verbunden, der einen äusseren Teil mit den Leitungen 104·, 105, einem Wärmeaustauscher 106 und einer Pumpe 107 aufweist. Der Kessel und der übrige Teil des Kreislaufes sind mit Wasser gefüllt, das unter hohem Druck steht. Die Pumpe 107 treibt das Wasser vom Boden aus nach oben durch das Core 102. Innerhalb des Kessels sind in diesem Kreislauf die zum Vorwärt st reiben des Wassers dienenden Rohre 113 eines Satzes einer parallel wirkenden Düsenvorrichtung eingebaut, deren Saugöffnungen 114 in offener Verbindung mit dem Oberteil einer Kammer 110 stehen, wobei sie neben dem Core und radial hinsichtlich der Achse des Core angeordnet sind. Weiterhin stehen sie über diese Kammer mit dem oberen Ende des Core in Verbindung. Wenn die Dusenvorrichtung in Betrieb ist, lässt sie das Wasser innerhalb des Kessels einem zweiten Kreislauf folgen,In FIG. 8, 101 denotes a pressure-tight boiler, in which a reactive core made of vertical fuel elements 102 is used. These fuel elements are arranged at a certain distance from one another, so that channels between them 103 are released for the moderator cooling water. The boiler is connected to a water circuit, which is an external one Part with the lines 104 ·, 105, a heat exchanger 106 and a pump 107. The boiler and the rest of the part of the circuit are filled with water that is under high pressure. The pump 107 drives the water up from the bottom through the core 102. Inside the boiler in this circuit are the pipes 113 serving to drive the water forward a set of a parallel acting nozzle device installed, the suction ports 114 in open communication with the Stand upper part of a chamber 110, wherein they are arranged next to the core and radially with respect to the axis of the core. Farther they are connected to the upper end of the core via this chamber. When the nozzle device is in operation, it leaves the water inside the boiler follows a second cycle,

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der durch die Pfeile 111 angedeutet ist. Die durch die Kanäle ■103 in das Core pro Zeiteinheit strömende Vassermenge ist deshalb grosser als die Vassermenge, die pro Zeiteinheit durch den äusseren Kreislauf 104 bis 107 umgewälzt wird. Der Vorteil dieser Anordnung der Düsenvorrichtung besteht darin, dass man automatisch einen grossen Mischraum erhält, die Höhe des Reaktors verringert werden kann und das Wasser über dem Core sehr viel leichter abgesaugt werden kann.which is indicated by the arrows 111. The ones through the canals ■ 103 amount of water flowing into the core per unit of time is therefore greater than the amount of water that is circulated through the external circuit 104 to 107 per unit of time. The advantage This arrangement of the nozzle device consists in automatically obtaining a large mixing space, the height of the reactor can be reduced and the water above the core can be sucked out much more easily.

Im Oberteil des Reaktorkessels 1Ö1 sind eine Anzahl von Stopfbüchsenpackungen 155 angeordnet, durch die Bedienungsstäbe 156 geführt sind, die zum Auf- und Abwärtsbewegen der Regelstäbe 157 des Reaktors dienen.In the upper part of the reactor vessel 1Ö1 are a number of stuffing box packings 155 arranged by the operating rods 156 are performed, which are used to move the control rods 157 of the reactor up and down.

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Claims

1. Core for a nuclear reactor which is cooled by a fluid with moderator properties and a number of fuel rods contains, which are arranged parallel to one another at a certain distance from one another, with im Cross-section through the core of all fuel rods in a single grid formation in rows on the grid lines are arranged and fuel rods are missing at regular intervals, characterized in that that there are tubes (30) which have the same external diameter at the grid positions not occupied by the fuel rods as the fuel rods have, and at least some of these tubes (30) are filled with the coolant, which flow into these tubes through at least one inlet opening (69, 71) and through at least one outlet opening (72) can flow out of these pipes, with obstacles in these pipes to limit the passage through the pipes flowing amount of coolant are provided.

2. Core according to claim 1, characterized in that the fuel rods are divided into groups (9), each of which, inserted into a prism-shaped box (8), contains a fuel assembly forms whose walls (8, 29) are on or near not completely occupied grid lines (14 * 15, 15-10, 10-11, 12-13, 13-14), with the volume ratio of fissile material to moderator material for the central fuel rods is as large or larger than for the edge fuel rods of the fuel assemblies

3. Core according to claim 1 or 2, characterized in that the tubes (92) differ in the longitudinal direction

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Have outer diameter, which has its greatest value in the middle of the tubes and at their ends, and this The outer diameter between the middle and the two ends gradually decreases to its smallest value, where the position:? of the smallest outer diameter is closer to one of the ends than to the center of the tubes.

4. Core according to claim 1, 2 or 3, characterized in that at least some of the filled with coolant Tubes are designed as guide tubes (31), each of which contains a rod (57) extending in the longitudinal direction is arranged displaceably and consists of a material that influences the local neutron flux.

5. Core according to claim 2, characterized in that each corner point of the fuel elements (8) with a fuel rod (1) is busy.

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