DE2261863A1 - Siedewasserreaktorkern - Google Patents

Description

Patentanwälte
DIPL.-INQ. H. MISSLING
DIPL.-INÖ. R. SCH LEE

dr.-ing. J. BOEGKER ι 63 Gießen, den 12*12,1972

63 GlESSEN, Bismarckstraße 43 Βοβ/SiI 11*360

AKTIBBOLAGET ASEA-ATOM, Vasteras/Schweden

Siedewasserreaktorkern

Die Erfindung betrifft einen Siedewasserreaktorkern, bestehend aus.mehreren langgestreckten, untereinander parallelen Brennst of fkassetten mit regelmäßigem, im wesentlichen quadratischem Querschnitt, von denen jede mehrere parallele, vertikale Brennstäbe enthält, die die überwiegende Zahl derber den ganzen Kassettenquerschnitt gleichmäßig verteilter Positionen einnehmen, die sämtlichen Schnittaxpunkten in einem regelmäßigen, zumindest spiegelsymmetrischen Rechtecknetz entsprechen, während die restlichen Positionen, deren Zahl mindestens vier beträgt, von einem einzigen Rohr eingenommen ist, das während des Reaktorbetriebes von Wasser durchströmt wird, während zumindest in einem zentralen Bereich des Kerns jede Brennstoffkassette von einem ersten und einem zweiten rechtwinklig zueinander angeordneten und aneinandergrenzenden Spaltpaar umgeben ist, die während des Reaktorbetriebs Wasser enthalten, wobei das erste Spaltpaar eine relativ große Spaltbreite hat und zur Aufnahme von zwei Arme eines mit kreuzförmigen Querschnitt ausgeführten .Steuerstabes dient, während das zweite'Spaltpaar eine bedeutend kleinere Spaltbreite hat und das genannte Rohr mit seinem

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Querschnittszentrum auf der Diagonale zwischen den Eckenpunkten des ersten und zweiten Spaltpaares liegt.

In dem schwedischen Patent 334 955 (= DT-OS 2 129 809) wird ein Siedewasserreaktorkern beschrieben, der aus mehreren langgestreckten, untereinander parallelen Brennstoffkassetten mit regelmäßigem, im wesentlichen polygonalem Querschnitt aufgebaut ist. Jede Brennstoffkassette enthält mehrere parallele, vertikale Brennstäbe, die in einem regelmäßigen Gitter angeordnet sind, und mehrere Rohre, die miteinander eine regelmäßige Schar bilden, die in Brennstabpositionen des Gitters angeordnet sind. Die Rohre werden während des Reaktorbetriebs von Wasser durchströmt, und zumindest in einem zentralen Bereich des Kerns ist ^ede Brennstoffkassette von einem Spalt umgeben, der während des Reaktorbetriebs Wasser enthält. Das Brennstabgitter hat einen symmetrischen Aufbau, der wenigstens spiegelsymmetrisch ist. Die Spalte haben eine solche Breite, daß bei Reaktorbetrieb das Wasser in ihnen und in den Rohren bei einem Niveau, bei dem die von den Rohren eingeschlossene Querschnittsfläche ganz von Wasser bedeckt wird, im wesentlichen gleichmäßig über den Kernquerschnitt verteilt ist. Ein solcher Kern bietet gewisse Vorteile, die in dem obengenannten Patent beschrieben sind·

Es hat sich gezeigt, daß man dieselben Vorteile erreicht, wenn in einem quadratischen Brennstabgitter üblicher Größe ein einziges

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Rohr anstelle der oben erwähnten Rohrschar verwendet wird. Ein solcher Reaktorkern mit nur einem einzigen besonderen Rohr für vertikal durch den Kern strömendes Wasser ist in Fig· 5 der schwedischen Patentschrift 198 436 beschrieben (DT-AS 1 234 335). Durch die Verwendung eines einzigen, in der Brennstoffkassette zentral angeordneten Rohres erreicht man, daß der Moderatoreffekt im Verhältnis zu jedem Brennstab im wesentlichen derselbe ist, und die Brennelemente oder -stäbe arbeiten im wesentlichen in einem gleichförmigen Neutronenfluß über die ganze Querschnittsfläche des Reaktorkerns, wobei die Probleme, die im Zusammenhang mit dem Vorkommen warmer Stellen infolge ungleichförmiger Verteilung des NeutronenmoderäDrs auftreten, in großem Ausmaß überwunden werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reaktorkern der eingangs erwähnten Art derart weiterzuentwickeln, daß man mit einer geiingeren Anzahl von Abs orber stäben auskommt, ohne die Vorteile zu verlieren, die beiden oben geschilderten Reaktorkernen bereits erzielt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Siedewasserreaktorkern der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, der gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß das genannte Rohr einen relativ großen Abstand zu der Ecke des ersten Spaltpaares und einen relativ kleinen Abstand zu der Ecke des zweiten Spaltpaares hat.

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Der lie al-: tor Lern nach der "Kriindun^, hat den Vorteil, da L man bein steuern nur in Spalten zwischen BrennstoffIvascettcn und mit Hilfe von i'ibsorberstäben mit kreuzförmigen.' Cuernchnitt mit einer Anzahl Absorbers tuben auskommen kann, die nur halb so ^,roß ist wie bei dem in der Patentschrift 192 436 beschriebenen Reaktorkern. Da nur die Halite der zwischen benachbarten Brennstoffkassetten liegenden Spalten mit so großer Breite bemessen sein müssen, daß man ausreichenden Platz für die Absorberstäbe erhält, können die übrigen Spalten wesentlich schmaler sein. Dies bedeutet, daß ein Reaktorkern gemäß der Erfindung eine bessere Ausnutzung des für den Kern verfügbaren Raumes erlaubt als der oben beschriebene Reaktorkern, bei dem das Rohr zentral in der Brennstoffkassette angeordnet ist. Die genannte Reduzierung der Spaltbreite für die Hälfte der Spalten führt bei dem Reaktorkern nach der Erfindung zu keiner Verschlechterung hinsichtlich der internen Wirkungsverteilung im Vergleich zu dem oben genannten Reaktor mit zentral angeordnetem Wasserrohr. Dies wird dadurch erreicht, daß jede Brennstoffkassette mit einem Wasserrohr versehen ist, das in besonderer Weise exzentrisch im Verhältnis zu der axial verlaufenden Mittellinie der Brennstoffkassette angeordnet ist.

Anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch sechzehn Brennstoffkassetten, die zu einem Reaktorkern gehören, dessen

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übrigen, nicht dargestellten Brennstoffkassetten in derselben Weise aufgebaut sind,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 im Detail,

In den Zeichnungen bezeichnet 1 eine Brennstoffkassette mit im wesentlichen quadratischem Querschnitt. Die Brennstoffkassette 1 enthält eine Hülle 2,. die insgesamt sechzig Brennstäbe 3 umfaßt, die mittels eines in der Zeichnung nicht gezeigten Abstandshalters so angeordnet sind, daß sie sechzig von den insgesamt vierundsechzig· Positionen eines im Verhältnis 8x8 unterteilten Quadratmusters einnehmen« Die Brennstoffkassette ist eine Abwandlung eines üblichen 8x8. Aggregats und wurde dadurch geschaffen, daß man vier Brennstäbe eines solchen Aggregats durch ein Wasserrohr 4 ersetzt hat. Jede Brennstoffkassette wird von zwei Spalten 5 mit einer relativ großen Breite t2 und zwei Spalten 6 mit kleinerer Breite ti umgeben.Die Brennstäbe haben einen kreisförmigen Querschnitt, und der Außendurchmesser ist mit d bezeichnet. Der Innendurchmesser des Wasserrohres 4 ist mit D bezeichnet. Als Beispiel für geeignete Abmessungen können folgende Maße genannt werden:

ti = 10,0 mm

t2 = 19,5 mm

D = 22,0 mm

d = 12,7 mm

S = 16, 45 mm

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Die Absorberstäbe 7 haben einen kreuzförmigen Querschnitt und sind so angeordnet, daß sie mit Jedem ihrer vier Arne 6 in einen Spalt -j geschoben werden können, ileutronenilußindikatoren \~ und 1Ü sind in den Spalten 5 angeordnet, wasser v/ird als Kühlmittel ur.cl Moderator für den Reaktorkern verwendet und strömt in vertikaler Richtung an den Brennstäben 3 entlang, sowie durch das Wasserrohr 4 und die Spalte 5 und 6,

Die Rohrwand des Wasserrohres D ist am oberen Ende vorzugsweise perforiert ausgeführt. Dadurch wird erreicht, daß ein Teil der im Wasser enthaltenen Gasblasen entv/eichen kann, wodurch eine gleichmäßigere axiale Wirkungsverteilung erreicht und gleichzeitig die Kühlung des Brennstoffes erleichtert wird,·

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Claims (2)

1. 2261883

   Patentansprüche:

   Λ J ßiedewaGserreaktorliern, bestehend aus mehreren langgestreckten, untereinander parallelen Brennstoffkassetten mit regelmäßigem, im wesentlichen quadratischem Querschnitt, von denen jede mehrere parallele, vertikale Brennstabe enthält, die die überwiegende Zahl der über den ganzen Kassettenquerschnitt gleichmäßig verteilter Positionen einnehmen, die sämtlichen Schnittpunkten in einem regelmäßigen, zumindest Spiegel-symmetrischen Rechtecknetz entsprechen, während die restlichen Positionen, deren Zahl mindestens vier beträgt, von einem einzigen Rohr eingenommen ist, das während des Reaktorbetriete von Wasser durchströmt wird, während zumindest in einem zentralen Bereich des Kerns jede Brennstoffkassette von einem ersten und einem zweiten rechtwinklig zueinander angeordneten und aneinandergrenzenden Spaltpaar umgeben ist, die während des Reaktorbetriebes Wasser enthalten, wobei das erste Spaltpaar eine relativ große Spaltbreite hat und zur Aufnahme von zwei Arme eines mit kreuzförmigem Querschnitt ausgeführten Steuerstabs dient, während das zweite Spaltpaar eine bedeutend kleinere Spaltbreite hat, und das genannte Rohr mit seinem OuerSchnittsZentrum auf der Diagonale zwischen den Eckenpunkten des ersten und zweiten Spaltpaares liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Rohr (4) einen relativ großen Abstand zu der Ecke des ersten Spaltpaares (5) und einen relativ kleinen Abstand zu der Ecke des zweiten Spaltpaares (6) hat.

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2. 2. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (4) an seinem oberen Ende perforiert ist·