DE2244149C2 - Verfahren zum Betreiben eines Kernreaktors - Google Patents

Description

Kernreaktoren hat man bisher üblicherweise so betrieben, daß die Leistungsentwicklung über den Reaktorkern gleichmäßig verteilt ist, damit die maximale Leistungsausbeute nicht durch eine örtliche Überhitzung gefährdet wird. Dies gilt auch für Teillastbetrieb, bei dem Steuerstäbe mit einem neutronenabsorbierenden Material in den Reaktorkern einfahren, um die Leistung des Reaktofkerns, insbesondere bei Druckwasserreaktoren zu verringern. Zur Vergleichmäßigung der Leistung hat man u. a. sogenannte Teilsteuerstäbe eingesetzt, die nur über einen Teil der Kernhöhe mit neutronenabsorbierendem Material versehen sind, damit lokalen Leistungsspitzen gezielt entgegengewirkt werden kann. Deshalb tragen die als Maß für die Gleichmäßigkeit kennzeichnenden Formreaktoren, die bekanntlich die Verhältnisse zwischen der örtlichen und der mittleren Leistungsdichte bezeichnen, bei modernen Reaktoren zur industrillen Energieerzeugung meist weniger als 1,5.

Aus der US-PS 34 06 091 ist auch ein Steuersystem für große Kernreaktoren bekannt, das bei einem Druckrohrreaktor mit unterschiedlichen Kernzonen, die jeweils einen eigenen Kühlkreis haben, vorsieht, daß einzelne Kernzonen für sich abgeschaltet werden, wodurch die Gesamtleistung des Reaktors verringert wird. Als Ausführungsbeispiel eines solchen Reaktors ist eine Aufteilung des im Ganzen zylindrischen Reaktorkerns in drei gleiche Sektoren dargestellt. Von diesen kann dann einer für Wartungsarbeiten des Reaktors und seiner zugehörigen Systeme abgeschaltet werden oder zur Verringerung der Gesamtleistung, wenn, wie es in der Patentschrift heißt, die Gesamtleistung auf Grund äußerer Gründe verringert werden soll. Gleichzeitig mit dem als »scram« bezeichneten Abschalten des einen Sektors sollen an den Grenzen der benachbarten Sektoren Stäbe mit einer erhöhten Reaktivität eingefahren werden, damit in der Neutronenbilanz der arbeitenden Sektoren möglichst der gleiche Zustand erreicht wird als wenn der abgeschaltete Sektor nicht abgeschaltet wäre.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik betrifft die Erfindung ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem aus der US-PS 34 06 091 bekannten Verfahren eine maximale Ausnutzung der Brennelemente zu erreichen, die den Reaktorkern bilden. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Erfindung wird also die gleichmäßige Verteilung der Leistungsdichte für den Fall der Teillast bewußt aufgegeben. Dadurch kann der mittlere Kernbereich auch bei Teillast so hoch ausgenützt werden, wie dies durch den möglichst zulässigen Abbrand des Brennstoffes oder durch die Hüllrohrbelastung vorgegeben ist. Zugleich wird eine vorteilhafte Absenkung des Neutronenflusses in den Randbereichen erhalten, so daß der Reaktordruckbehälter geschont wird.

Die Erfindung kommt für Druckwasserreaktoren in Frage, deren Kern aus drei Brennelementgruppen zusammengesetzt ist, die bis zum Erreichen des sogenannten Gleichgewichtszustandes unterschiedlich lange im Kern verbleiben. Hier ist es üblich, den zentralen Teil des Reaktorkerns bei einem einjährigen Brennelementzyklus nach dem ersten Betriebsjahr aus dem Kernreaktor zu entferner An seine Stelle tritt ein zweiter Kernbereich, der den zentralen Bereich umgeben hat. Dieser wiederum wird durch Brennelemente aus einem äußersten Kernbereich ersetzt, die ihrerseits mit frischen Brennelementen aufgefüllt werden. Zur Verwirklichung der Erfindung wird nun die erste zu entfernende Teilmenge durch eine Vollast entsprechende Leistungsdichte bei Teillast stärker abgebrannt als der Rest des Kernes. Dadurch wird die im Reaktor ausgenutzte Energie der Brennelemente gesteigert. Außerdem kann die Energie der zunächst nur umgesetzten Brennelemente für den weiteren Betrieb geschont werden. Dieses Verfahren kann man beliebig fortsetzen. Es ist unter anderem besonders für den Fall interessant, daß wegen einer vorzeitigen Entladung sonst der beabsichtigte Entladeabbrand nicht erreicht werden würde.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Betreiben eines mit unter Druck stehenden, wassergekühlten Kernreaktors, dessen aus Brennelementen aufgebauter Reaktorkern in drei Bereiche aufgeteilt ist, von denen bei Teillastbetrieb des Kernreaktors nur die einem Teil des Reaktorkerns zugeordneten Steuerstäbe in den Reaktorkern eingefahren werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Druckwasserreaktor die Bereiche aus annähernd konzentrisch zueinander angeordneten Brennelementen gebildet werden und daß der zentrale Bereich weitgehend frei von Steuerstäben bleibt.

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