DE1902712A1

DE1902712A1 - Einrichtung zur Feinregelung der Flussverteilung in einem Kernreaktor

Info

Publication number: DE1902712A1
Application number: DE19691902712
Authority: DE
Inventors: Minton George H; Eich Walter J; French Robert J; Andrews Harry N
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1968-01-24
Filing date: 1969-01-21
Publication date: 1969-09-04
Also published as: JPS4918880B1; CH487476A; US3551289A

Description

WESTIFGHOUSE Erlangen, den 2 fl. JAH. WC9

Electric Corporation Werner-von-Siemens^S'tr.'

Pittsburgh, PA, USA . .. ■ ' "

Unser Zeichen: PLA 68/8285 Ms/Hel

Einrichtung zur Peinregelung der Flußverteilung in einem Kernreaktor

Zur Regelung von Kernreaktoren ist es bekannt, stufenweise einfahrbare feste Neutronenabsorber und im Kühlmittel gelöste Neutronenabsorber zu verwenden. Dabei können die festen Neutronenabsorber in Form von Hegelstäben entweder kreuzförmig oder als einzelne zylindrische Stäbe ausgebildet und zwischen den Brennelementen oder in der Achse einzelner Brennelemente angeordnet sein; es' ist aber auch möglich, mehrere von zu Gruppen zusammengefaßter Hegelstäbe - sog. Fingerregelstäbe als eine Einheit in bestimmte Brennelemente einzufahren.

Diese Hegelstäbe bestehen im allgemeinen aus einem Material mit hohem Neutroneneinfangquerschnitt und werden von einem Antrieb schrittweise abgesenkt oder gehoben, um somit mehr oder weniger Neutronen zu absorbieren.

Als lösbares Neutronengift wird im allgemeinen Borsäure verwendet, die dem Reaktorkühlmittel zugegeben wird. Damit kann der Multiplikationsfaktor des Kerns gleichmäßig über den Querschnitt abgesenkt werden.

Die wesentlichen Merkmale der. bekannten Regelsysteme bestehen darin, daß damit eine ungleichmäßige axiale Flußverteilung nur schwer vermieden werden^rkann; denn wenn z.B. ein Regelstab schrittweise, beispielsweise von oben, in den Reaktor eingefahren wird, so wird damit im allgemeinen die Flußverteilung im Oberteil des Kerns abgesenkt, während die Flußverteilung am Boden des Kerns auf seiner alten Höhe bleibt. Damit ist eine zusätzliche chemische Trimmung notwendig, beispielsweise mit

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Bor, um eine gleichmäßige Leistungsverteilung über den Kern- zu erhalten. Mit dieser Erhöhung des Flusses auf der Seite ^; des Kerns, die den zugeführten Regelstäben abgewandt istV-wird also die Leistungsfähigkeit des Reaktors begrenzt. Durch die ungleiche Verteilung ergibt sich ein unterschiedlicher Abbrand des Kernbrennstoffes entsprechend der jeweiligen Lage der Flußerhöhung.

Die axiale Flußverteilung ist außerdem abhängig von dem axialen thermischen Gradienten. Da das Kühlmittel· aufgewärmt wird, wenn es von unten nach oben durch den Kern strömt., weist' es im Oberteil des Kerns eine geringere Dichte auf, während die Dichte fc am Boden des Kerns auf einem höheren Wert verbleibt. Da die ' Anzahl der thermiechen Neutronen abhängig ist von"der Dichte· " des Kühlmittels, ist es selbstverständlich, daß eine größere Anzahl thermischer Neutronen in der Nähe des Bodens des ^Λ Reaktors als an dessen Spitze entsteht. Dadurch, wird auch■ ^: ~ die Leistungsdichte am "Boden "ansteigen, wodurch das Problem .'/ der Flußspitze noch erhöht wird, die durch, die schrittweise einfahrbaren Neutronenabsorber bedingt ist.

Die Leistungsverteilung ist aber auch abhängig von der radialen Flußverteilung. Beispielsweise kann eine'Anzahl von Kühlkanalen eine höhere Temperatur erreichen und "heiß" sein im Vergleich zu der durchschnittlichen Kühlkanaltemperatur. Das Entstehen P solcher "heißen Kanäle" kann aus dem Abstand dieser Kanäle von den Regelstäben bedingt sein sowie durch die Abmessungen des Kanals, wodurch Flußspitzen innerhalb desselben entstehen. Ferner können "heiße Kanäle" durch unterschiedliche Brennstoffanreicherungen in den einzelnen Zonen des Kerns sowie durch ' andere Faktoren auftreten. Die Lage derartiger "heißer Kanäle" wechselt während des Abbrandes und ist nicht genau vorherbestimmbar. .

Bisher ist eine chemische Trimmung zur Lösung dieses Problems verwendet worden. Da aber bei einer chemischen Trimmung eine

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bestimmte Mischung von Neutronenabsorbern im Kühlmittel enthalten ist, wird sich dadurch keine so gute Korrektur des LeistungsverteilungsSchemas ergeben, als wenn einzelne Neutronenabsorber unter Berücksichtigung der jeweiligen Neutronenflußverteilung eingeführt werden. Darüber hinaus ist bei großen Reaktoren die Empfindlichkeit der Flußverteilung auf zusätzliche Absorber so, daß auch Absorber mit einem niedrigen Absdrbtionsvermögen verwendet werden können, um eine optimale Korrektur des Leistungsschemas im Kern zu erhalten.

Da darüber hinaus die Reaktoren in ihren Abmessungen immer größer werden, sind immer mehr schrittweise einfahrbare Neutronenabsorber notwendig, um die Uberschußreaktivität im Reaktorkern zu regeln. Diese schrittweise einfahrbaren Regelelemente erfordern aber aufwendige Antriebe. Da bei einer Vergrößerung für jedes zusätzliche Regelelement ein spezieller Antrieb mit zahlreichen Regeleinrichtungen erforderlich ist, steigen die Gesamtkosten einer Kraftanlage uie einen erheblichen Pak t;or. "~

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Feinregelung der Flußverteilung in einem Reaktorkern zu schaffen, mit der eine wirkungsvolle Regelung ohne aufwendige Antriebsmechanismen möglich ist. .

Dabei wird die Erfindung darin gesehen, daß zusätzlich zu den stufenweise einfahrbaren Regelstäben Trimmstäbe zur Feinregelung des Flusses vorgesehen und daß diese Trimmstäbe ledig-, lieh voll in den Reaktor einfahrbar oder aus diesen ausfahrbar sind.

Dabei sollen die Regelstäbe ein höheres Neutronenabsorbxionsvermögen als die Trimmstäbe aufweisen.

Zur wirkungsvollen Anordnung der Trimmstäbe können die Brennelemente auf ausgewählten Positionen'anstelle von Brennstäben ·

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mit Führungsrohren zur Aufnahme der als Fingerregelstab ausgebildeten:. Regel stäbe oder der Trimmstäbe versehen sein. Dabei _wkönnen zur Unterdrückung von FluQspitzen in ausgewählte Brennelemente mindestens je ein Trimmstab voll eingefahren.werden.

Ferner kann das Kühlmittel eines derartigen Reaktors zusätzlich noch mit einem löslichen Neutronenabsorber einstellbarer Konzentration versetzt sein.

Während des Betriebes des Reaktors werden im allgemeinen einige der Trimmstäbe sowie alle Regelstäbe oder Regelstabbündel aus dem Kern ausgefahren sein. Geringe Flußveränderungen k können nun allein durch die Trimmstäbe korrigiert werden,. während die üblichen Regelstabbündel allein zum Abschalten ' des Reaktors oder bei Notfällen verwendet werden.

Da die Trimmstäbe entweder voll eingefahren oder voll ausgefahren sind, wird nunmehr auch keine unterschiedliche axiale Flußverteilung mehr auftreten, wie-das bei teilweisem Einfahren der üblichen Regelstäbe der Fall wäre. Dadurch kann das Leistungsvermögen eines Reaktors mit dieser Einrichtung nach der Erfindung erheblieh gesteigert werden. Auch unterschiedliche axiale Flußverteilungen, die durch den thermischen Gradienten auftreten, können dadurch vermieden werden, daß Trimmstäbe verwendet werden, die lediglich in bestimmten Bereichen ihrer wirksamen Länge mit Absorbermaterialien versehen sind. Auch das Problem der heißen Kanäle kann durch die Trimmstäbe gelöst werden, da diese nur an bestimmten Positionen, an denen ein derartiger heißer Kanal auftritt, eingeführt werden* Darüber hinaus ist bei großen Reaktoren die Sensibilität der Leistungsverteilung auf Zufügung von Neutronenab- sorbtionematerial so groß, daß das Einfahren der üblichen Regel stäbe zu erheblichen Störungen führt. Wenn dagegen die Trimm- stäbe nachder Erfindung entsprechend .verteilt werden, ist ein derartiger Reaktor flexibler und beseer zu regeln.

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Da darüber hinaus die Trimmstäbe lediglich voll eingefahren bzw, voll ausgefahren werden,«ist auch nicht ein derartig aufwendiger Antrieb wie für die schrittweise bewegbaren Regelstäbe erforderlich. Die Trimmstäbe können durch flexible Zugelemente hydraulisch oder elektromechanisch in ihre obere Endstellung gehoben werden, wobei bestimmte Stäbe elektromagnetisch gehalten und die übrigen unter Wirkung der Schwerkraft in den Kern hinabgelassen werden. Dadurch ist es möglich, daß die Trimmstäbe für mehrere Brennelemente durch einen einzelnen Antrieb individuell bewegt werden können.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau.und Wirkungsweise einer Einrichtung nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine isometrische Ansicht mit teilweisem Schnitt eines

Druckbehälters,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Führungsrohr mit einem

darin enthaltenen Trimmstab,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Brennelement, das mit

Hegelstäben oder Trimmstäben versehen ist und Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Teil eines Brennelementes.

In
Fig. 5, 6, 7 und 8 ist schließlich in Querschnitten durch den Reaktorkern die Flußverteilung mit und ohne Verwendung von Trimmstäben gezeigt.

Fig. 1 zeigt einen Leistungskernreaktor mit dem Trimmsystem für die Feinregelung des Flusses nach der vorliegenden Erfindung. Ein Druckgefäß 10 wird durch einen druckdichten Behälter, der mit dem Druckbehalterdeekel 12 abgeschlossen ist, gebildet. Der Druckbehälter 10 weist Kühlmitteleinlässe 14 und Kühlmittelauslässe 16 in seinen Wänden auf. Der Druckbehälterdeckel 12 ist durch geeignete, nicht näher dargestellte Mittel mit dem Behälter 10 verbunden und enthält mehrere senk-

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rechte Durchführungsstutzen 18, die dicht durch den halbkugelförmigen Deckel geführt sind. Ein zylindrischer Kernbehälter 20 ist an einernach innen auskragenden Schulter 21 am oberen Ende des Druckgefäßes 10 fest aufgehängt.'Eine obere Tragplatte. 22, eine obere Kerngitterplatte 24 und ,eine untere Kerngitterplatte 26 sind tragend quer zum Kerngehäuse 20 befestigt. Das Kühlmittel durch den Einlaßstutzen H strömt in den unteren Kühlmittelsammelraum 28 durch einen ringförmigen Kanal 30, der durch die untere Wandung des Druckgefäßes 10 und des Kernbehälters 20 gebildet wird. Der Strömungskanal 30« enthält zweckmäßigerweise einen thermischen Schild 32. / - : ■ : ■

Vom unteren Sammelraum 28 strömt das Kühlmittel im wesentlichen axial aufwärts durch die Räume zwischen den Kerngitterplatten 24 und 26 zu einem oberen Sammelraum 34, von dem aus es dann, durch den Auslaß 16 zu den nicht dargestellten Energieumwandlern geführt wird. Der Raum zwischen der Oberen Gitterplatte 24 und der unteren Gitterplatte 26' ist mit einer Mehr- zahl von auswechselbaren Brennelementen 36 gefüllt,, die untereinander im wesentlichen gleich sind.

Eines der Brennelemente 36, die, parallel zueinander innerhalb des Reaktorkerns nach Fig. 1 angeordnet sind, ist in größerem Maßstab in den Pig. 3 und 4 dargestellt. Nach diesem Beispiel weist jedes Brennelement 36 eine Reihe von Brennstäben 38=r ■-sowie mehrere Führungsrohre 40 auf, die zwischen den Brenn-, S.i=.\ stäben angeordnet sind. Brennstäbe und Führungsrohre werden -;/·.-. von einem Gitter 41 nach Art eines Stegrasters mit hochkant-iH-:. gestellten, sich kreuzenden Stegen gehalten. Die Führungsroh:re^r 40 können nach der Erfindung zur Aufnahme der Einzelstäbe 42 ":■ eines Regelstabbündels oder Fingerregelstabes oder zur Aufnahme der Trimmstäbe 52 für die Feinregelung des Flusses verwendet werden. _.-■?::■'■-■ r ■:._.;

Beispielsweise kann ein einzelnes Brennelement etwa 180 Brennstäbe 38 und 16 Führungsrohre 40 und der gesamte Reaktorkern im ganzen etwa 150 derartige Brennelemente 36 enthalten* Dazu

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sind nach dem vorliegenden Beispiel etwa 45 Regelstabbündel vorgesehen. Selbstverständlich wird die spezielle Anordnung der Brennelemente mit den Regelstabbündeln bestimmt durch die physikalischen Eigenschaften des jeweiligen Reaktors. Die Anordnung der Brennelemente und der primären Regelstäbe wird im wesentlichen symmetrisch zur vertikalen Achse des Reaktorkerns sein. Auf die einzelnen Brennelemente 36, die primäre- oder Sicherheitsregelstäbe enthalten, sind nach der Erfindung zusätzlich Trimmstäbe 52 für die Peinregelung des Flusses vorgesehen, die so ausgebildet sind, daß sie voll eingefahren oder aus den Führungsrohren 40 voll ausgezogen werden können. Ein bis vier solcher Trimmstäbe 52 können dabei einem einzelnen Brennelement zugeordnet sein, wie noch erläutert werden wird.

Zum Vergleich der Sicherheitsregelstäbe mit den Trimmstäben wird folgendes ausgeführt: Es ist selbstverständlich, daß die primären oder Sicherheitsregelstäbe allein während des Anfahrens, während des Absehaltens und während Notabschaltperioden verwendet werden. Während des normalen Betriebes werden die Trimmstäbe für die Feinregelung des Flusses verwendet, um - wie schon sein Name sagt - die Flußverteilung allein in bestimmten Gebieten des Reaktorkerns in der Umgebung jedes Trimmstabes zu trimmen.

Die primären Regelstäbe 42 sind in den Führungsrohren 40 gehalten und erstrecken sich bis oberhalb der Brennstäbe 38. Die oberen Enden 44 der Stäbe 42 können an einer Spinne 46 und einer axialen Führungsspindel 48 befestigt sein. Nach diesem Ausführungsbeispiel enthält der Firigerregelstab 16 Regelstäbe, die alle an der Spinne 46 befestigt sind und nur gemeinsam entsprechend der Bewegung der Spinne gehoben oder gesenkt werden können. Die Leitspindel 48 erstreckt sich durch Durchführungsstutzen. 18 im Deckel 12 des Reaktors bis zu einem Antrieb 15, von dem allein der äußere Umriß in Pig. 1 gezeigt ist. Diese an sich bekannte Antriebsvorrichtung 15 iet so aus-

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gebildet, daß die Pingerregelstäbe 42 in kleinen Schritten von etwa von 10 bis 20 mm bei jedem Heb- und Absenktakt gehoben oder abgesenkt werden können. -

Die primären Regelstäbe 42 sind dabei in etwa so aufgebaut wie die Trimmstäbe 52 für die Peinregelung des Flusses, bestehen jedoch aus einem Material mit einem höheren Neutronenabsorbtionsvermögen. Der Hauptuntersehied besteht jedoch darin, daß die Pingerregelstäbe 42 nur als eine Einheit in vorgegebene axiale Positionen im Reaktorkern gehoben und gesenkt werden können, während die Trimmstäbe einzeln bewegt werden können, und zwar lediglich in die Positionen -"voll eingefahren" oder "voll ausgefahren".

Wie oben bereits ausgeführt, können die Trimmstäbe 52 nur in zwei Positionen gehalten werden, nämlich voll außerhalb des Kerns oder voll in den Kern eingefahren.* Wie in Fig. 1 zur einfacheren Darstellung eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung dargestellt ist, sind verschiedene Führungsrohre getrennt von den zugehörigen Brennelementen 36 gezeichnet, die mit Trimmstäben 52 versehen sind.

Ein derartiges Führungsrohr 40 mit einem Trimmstab 52 ist in Fig. 2 dargestellt.. '

Das obere Ende des Führungsrohres 40, das zur Aufnahme des Trimmstabes 52 dient, ist an dem unteren Führungskanal 54 zwischen der oberen Kerngitterplatte 24 und der oberen Tragplatte 22 befestigt. Diese unteren Führungskanäle 54 weisen den gleichen Querschnitt wie die Führungsrohre 40 auf. Eine Spinne 56, die starr mit der Führungssäule 58 verbunden ist, dient dazu, um eine weitere Bewegung der unteren Führungskanäle 54 zu verhindern. Über der oberen Tragplatte 22 sind · gebogene Führungskanale 60 vorgesehen, .die die Verlängerung der unteren Führungskanale 54 bilden.. Die oberen Enden der gebogenen Führungskanale 60* sind mit den oberen, nicht näher dargestellten Führungskanälen,-für die Antriebe der Trimmstäbe verbunden, die noch bis durch die Dürchführungsstutzen 18 reichen. 909836/0969

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Auf den entsprechenden Durchführungen 18 sind Antriebsvorrichtungen zum Heften und Senken der Trimmstäbe angebracht. Der in Fig. 1 dargestellte Antrieb 64 dient zum Heben und Senken von acht., einzelnen Trimmstäben 52. Da dieser Antrieb 64 für die Trimmstäbe aus einer einfacheren Konstruktion als der Regelstabantrieb Ip besteht, sind die Baukosten erheblich geringer, obwohl das Leistungsvermögen dieses Antriebes besser ist, . . .

Die einzelnen Trimmstäbe 52 weisen die gleiche Form wie die einzelnen Regelstäbe 42 auf und enthalten wie die Regelstäbe Silber-Indium-Qadmium-Absorber mit einer Umhüllung aus rostfreiem Stahl.

Das NeutronenabsorbtionsvermÖgen eines einzelnen Trimmstabes 52 ist so geeicht, daß die Einführung eines dieser Stäbe die Leistungsverteilung des gesamten Kernes nicht mehr reduziert oder verändert als die Einführung eines einzelnen Regelstabes. Trotzdem weist ein einzelner Trimmstah 52 eine genügend hohe Neutronenabsorbtion auf, um die Reaktivität der diesen Stab direkt umgebenden Brennelemente um einen vorbestimmten Wert zu reduzieren.

Die Mehrzahl der Trimmstäbe 52 ist ungefähr genauso lang wie die Brennstäbe 38. Daher muß der.Raum zwischen der oberen Tragplatte 22 und der oberen Gitterplatte 24 so groß sein, daß ein volles Ausfahren dieser Stäbe möglieh ist. Darüber hinaus können einige der Trimmstäbe 52 unterschiedliche Länge aufweisen, um die unterschiedliche Dichte der thermischen Neutronen und die unterschiedliche Dichte des Kühlmittels, das von unten nach oben durch den Reaktorkern strömt, auszugleichen.

Die spezielle Anordnung der einzelnen Trimmstäbe 52 ist abhängig von der Physik jedes Reaktors, in dem sie verwendet .werden. Obwohl jeder Trimmstabantrieb 64 eine Mehrzahl von

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einzelnen Trimmstäben (im"'vorliegenden Beispiel 8) bewegen kann, kann eine weitere und flexible'Verteilung durch relativ geringe Mehrkosten erreicht werden. Weiter ist eine weiträumige Verteilung über den Reaktorkern wünschenswert, da die Unterdrückung auch von kleinen Flußspitzen einen speziellen Gewinn ergibt.

Zwei Beispiele und Anwendungsfälle für die Anordnung der Trimmstäbe sind im folgenden zur Erklärung der Wirkungsweise der Erfindung gegebnen:

In den Pig. 5 und 6 ist die Flußverteilung eines Reaktors mit der Flußspitze" in.-der Mitte des Kerns dargestellt. In Fig. 5 ist ein Teil eines Reaktorkerns der bekannten Art ohne Trimm- · stäbe dargestellt, während in Fig. 6 derselbe Kern mit Trimmstäben nach der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. In beiden Figuren ist angenommen, daß der Reaktor unter Leistung steht, wobei alle primären oder Notabschaltregelstäbe ausgefahren sind. Die Dreiecke in den Figuren bedeuten, daß diese Brennelemente mit primären Regelstäben versehen sind. Die Punkte F in Fig. 6. zeigen die Stellen, an denen ein Trimmstab eingefahren ist.

Wie aus Fig. 5 - nach der alle primären Regelstäbe und keine Trimmstäbe 52 eingefahren sind - zu ersehen ist, wächst die Flußverteilung von einem dimensionslosen normierten Wert von etwa 0,5 (1,0 ist als Mittelwert gewählt) im Bereich am Rande des Kerns auf einen Wert von 1,5 im Zentrum des Kerns. Kurve A zeigt die Lage aller Punkte mit dem Wert 0,5. Die Kurven B und C zeigen die Lage der Punkte mit den Werten 1,0 und 1_S5· Die höchste Flußspitze erreicht dabei einen Wert von 1,798 am Punkt D. -

Fig. 6 zeigt denselben-Reaktor mit 12 Trimmstäben F für die Feinregelung des Flusses im Zentrum des Kerns, wobei je drei

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in dem dargestellten Viertel des Reaktorkerns eingefahren sind. Die Flußverteilung hat sich jetzt wesentlich geändert, so daß sie von einem Wert von etwa 0,5 (Kurve A¹) an der Außenkante auf einen Wert von 1,0 (Kurve B¹) im Zentrum ansteigt. Verschiedene Punkte B' mit einem höheren Wert als 1,0 treten auch hier auf,. aber die höchste Spitze in diesem Bereich hat einen Wert von 1,476. Diese Spitzen können noch weiter erniedrigt werden, indem zusätzliche Trimmstäbe in den angrenzenden Brennelementen eingeführt werden, so daß alle Spitzen über 1,0 reduziert werden können; aber das vorliegende Beispiel war gewählt, um zu zeigen, welches gutes Ergebnis durch das Einfügen von nur 12 richtig angeordneten Trimmstäben erreicht wird.

In dem zweiten Beispiel nach Fig. 7 und 8, in der dieselben Symbole wie in. Fig. 5 und 6 verwendet werden, enthält der Reaktorkern eine derartige Brennstoifverteilung, daß die Spitzen dichter am äußeren Rand des Kernes liegen. Beim Vergleich von Fig. 7 mit Fig. 8 ist deutlich zu sehen, daß durch die Einfügung der„Trimmstabe F eine wesentliche Verbesserung der FlußabSenkung erreicht wird. Es sei festgestellt, daß die wenigen Flußspitzen B* nach Fig. 8, die über dem Wert von 1,0 liegen, durch zusätzliche Trimmstäbe F beseitigt werden können.

Aus den oben gezeigten Beispielen ergibt sich, daß die An-¹ Ordnung der Trimmstäbe für die Feinregelung des Flusses von Brennelement zu Brennelement verschieden ist und daß maximal zwei Trimmstäbe in einem einzelnen Erennelement des Reaktorkerns eingeführt sind. Unter anderen Gegebenheiten kann auch eine größere Zahl von Trimmstäben erforderlich sein. Nach der Erfindung werden die Trimmstäbe 52 verwendet, um die hohen Flußgebiete stärker zu unterdrücken, als dies mit den teilweise eingefahrenen Regelstäben 42 möglich ware. Das teilweise Einfahren der Notabsehaltstäbe ergibt darüber hinaus eine Verringerung der Leistungsdichte in weiten Bereichen des Kerns. Ähnlich ergibt die Verwendung eines zusätzlichen löslichen Giftes im Kühlmittel eine einheitliche Verringerung der Flußhöhe über dem gesamten Kern.

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ORIGINAL

Mit dem beschriebenen Trimmsystem für die Feinregelung des Flusses ist es möglich, einen Reaktor sehr einfach zu kontrollieren und auf ein höheres Leistungsniveau zu führen, wobei trotz der schon vorhandenen Leistungsfähigkeit des _ Systems die Leistungsdichteverteilung durch die gezielte Auswahl von Neutronenabsorbermaterialien vergleichmäßigt werden kann, um die Unregelmäßigkeiten in der Flußverteilung zu unterdrücken. Darüber hinaus werden heute bestimmte Kernreaktoren zyklisch nachgefüllt, wobei der Kern in zwei oder mehr kreisförmige oder ringförmige Gebiete unterteilt ist und diese Gebiete zyklisch mit frischem spaltbarem Material versorgt werden. Danach erzeugt der Reaktorkern Leistung mit Gebieten, die eine unterschiedliche Menge von spaltbarem Material enthalten. Wenn alle Brennelemente nach dieser Erfindung entweder das primäre, schrittweise arbeitende Regelsystem oder das Trimmsystem für die Feinregelung des Flusses enthalten, kann die Anordnung dieses Regelsystems dazu verwendet werden, daß die durch.die zyklische Füllung bedingte Flußveränderung kompensiert werden. Außerdem hat das Umsetzen eines "einzelnen Brennelementes keine Auswirkungen auf das "■--. Regelsystem in der neuen Position des E]ß mentes.:

6 Patentansprüche
8 Figuren

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Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur Feinregelung der Flußverteilung im Reaktorkern eines Kernreaktors, der aus einem Druckbehälter mit Kühlmitteleinlaß und Kühimittelauslaß besteht und bei dem das Kühlmittel den Reaktorkern von unten nach oben in Kühlkanälen zwischen den einzelnen Brerinstäben durchströmt, sowie mit stufenweise einfahrbaren Regelstäben, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den stufenweise einfahrbaren Regelstäben (42) Trimmstäbe (52) zur Peinregelung des Flusses vorgesehen und daß die Trimmstäbe (52) lediglich voll in den Reaktorkern einfahrbar oder aus diesem ausfahrbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trimmstäbe (52) ein niedrigeres Neutronenabsorbtionsver-

* mögen als die Regelstäbe (.42) aufweisen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Trimmstäbe (52) nur auf Teilstücken seiner wirksamen Länge mit neutronenabsorbierendem Material versehen

ist. ■'-.■",..-""■

4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennelemente (36) auf ausgewählten Positionen anstelle von Brennstäben (38) mit Führungsrohren (40) zur Aufnahme der als Fingerregelstab (42) ausgebildeten Regelstäbe oder der Trimmstäbe (52) versehen sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung von Flußspitzen in ausgewählte Brennelemente (36) mindestens je ein Trimmstab (52) voll eingefahren wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktorkühlmittel zusätzlich mit einem löslichen Neutronenabsorber einstellbarer Konzentration versetzt ist.

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