DE2430492C2 - Nuclear fuel assembly - Google Patents

Nuclear fuel assembly

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ksrnbrennstoffkassette gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Kernbrennstoffkassette ist bekannt aus der DE-OS 19 09 109.The present invention relates to a nuclear fuel assembly according to the preamble of claim 1. Such a nuclear fuel assembly is known from DE-OS 19 09 109.

Bei der aus der DE-OS 1909 109 bekannten Kernbrennstoffkassette sind die einzelnen abbrennbares Neutronengift enthaltenden Stababschni&e ausschließlich aus gifthaltigen BrennstofftaJ^letten aufgebaut, und unterschiedliche mittlere Giftkonzentrationen in den einzelnen Stababschnitten werden dadurch erreicht, daß die Giftkonzentration pro Volumeneinheit in den einzelnen Tabletten dieser Stababschnitte unterschiedlich ist. Es werden also Brennstofftabletten mit unterschiedlicher Konzentration an abbrennbarem Neutronengift benötigt. Die Auslegung für diese bekannten Absorberbrennstäbe geht davon aus, daß die Länge der kontinuierlich aufeinanderfolgenden gifthaltigen Brennstofftabletten im Verhältnis zu ihrem Durchmesser sehr groß ist.In the case of the nuclear fuel cassette known from DE-OS 1909 109, the individual rod sections containing burnable neutron poison are made up exclusively of poisonous fuel tablets, and different ones Average poison concentrations in the individual rod sections are achieved in that the Poison concentration per unit volume in the individual tablets of these rod sections is different. It So fuel tablets with different concentrations of burnable neutron poison are required. The design for these known absorber fuel rods is based on the fact that the length of the continuous consecutive poisonous fuel tablets is very large in relation to their diameter.

Bei Absorberbrennstäbemn Kei^brennstoffkassetten der vorgenannten Art ist das abbrennbare Neutronengift derart verteilt, daß die ariale Leistungsverteilung verbessert wird, daß die von Steuerstäben verursachte radiale Leistungsverzerrung vermin Ort wird und daß den Steuerstäben bei kalter Abschaltung eine erhöhte Reaktivitätskontrollkomponente gegeben wird.In the case of absorber fuel rods Kei ^ fuel cassettes of the aforementioned type, the burnable neutron poison is distributed in such a way that the arial power distribution is improved that that caused by control rods radial power distortion vermin place and that the control rods with cold shutdown an increased Reactivity control component is given.

Im folgenden wird tür den Begriff »abbrennbares Neutronenglift« zum Zwecke der Vereinfachung auch die Abkürzung »B A« verwendet. Bei dem abbrennbaren Neutronengift handelt es sich um die chemische Verbindung Gd2O3, in der als abbrennbare Absorber wirksame Atomkerne enthalten sind. Mit dem Ausdruck »BA-Material« ist eine solche chemische Verbindung oder ein Material gemeint, daß abbrennbares Neutronengift in molekularer Mischung enthält. Ein axial verlaufender Abschnitt der Kernbrennstoffkassette mit konstanter Verteilung und Figuration des ΒΑ-Materials wird als »ΒΑ-Zone« bezeichnet.In the following, the abbreviation “BA” is used for the term “burnable neutron lift” for the purpose of simplification. The burnable neutron poison is the chemical compound Gd 2 O 3 , which contains atomic nuclei that act as burnable absorbers. The term "BA material" means a chemical compound or material that contains combustible neutron poison in a molecular mixture. An axially extending section of the nuclear fuel assembly with constant distribution and figuration of the ΒΑ material is referred to as the “ΒΑ zone”.

Wenn man durch Anwendung einer axial veränderlichen Verteilung des abbrennbaren Neutronengiftes in einer Kernbrennstoffkassette einer optimalen Wirkung nahekommen will, so ist es wichtig, daß eine feine Gradierung des abbrennbaren Neutronengiftes erreicht wird und daß die anfängliche Neutronenvergiftung und Aufenthaltszeit fur abbrennbares Neutronengift sich ungefähr proportional zur Energieaufnahme zwischen zwei Brennstoffladungen in der in Frage stehenden ΒΑ-Zone verhält. Wenn dies der Fall ist, kann man fast alle Überschußreaktivität in der Spaltzone ausschließlich mit abbrennbarem Neutronengift kompensieren, da die Neutronenvergiftung linear mit der Zeit abnimmt. Der Vorteil einer weit getriebei^en Anwendung von abbrennbarem Neutronengift besteht darin, daß die von Steuerstäbsn verursachte radiale und axiale Leistungsverzerrung erheblich vermindert werden kann, da man in größerem Umfang ohne Regulierung mittels Steuerstäben auskommen kann. Es werden also im wesentlichen folgende zwei Forderungen an axial verteiltes abbrennbares Neutronengift gestellt:If one uses an axially variable distribution of the burnable neutron poison in a nuclear fuel assembly wants to come close to an optimal effect, it is important that a fine gradation of burnable neutron poison is achieved and that the initial neutron poisoning and Residence time for burnable neutron poison is roughly proportional to the energy consumption between behaves two fuel loads in the ΒΑ-zone in question. If so, almost all of them can be Compensate for excess reactivity in the fissure zone exclusively with burnable neutron poison, since the Neutron poisoning decreases linearly with time. The advantage of a wide-ranging application of burnable Neutron poison consists in the radial and axial power distortion caused by control rods can be significantly reduced, since you can use control rods to a larger extent without regulation can get along. So there are essentially the following two requirements for axially distributed burnable Neutron poison posed:

1. Linear mit der Zeit abnehmende Neutronenvergiftung in jeder BA-Zone,1. Neutron poisoning decreasing linearly with time in each BA zone,

2. die anfängliche Neutronenvergiftung in einer ΒΑ-Zone soll proportional zur Quadratwurzel aus der vorkommenden Menge ΒΑ-Kerne sein.2. the initial neutron poisoning in a ΒΑ zone should be proportional to the square root of the occurring Be a set of ΒΑ-kernels.

Will man bei der Kernbrennstoffkassette nach der DE-OS 19 09 109 die Absorberbrennstäbe in axialer Richtung mit einer feinen Gradierung des ΒΑ-Materials versehen, so erfordert dies eine große Anzahl von gifthaltigen Brennstofftabletten mit einer unterschiedlichen Konzentration des abbrennbaren Neutronengiftes. If you want to provide the absorber fuel rods in the axial direction with a fine gradation of the ΒΑ material in the nuclear fuel assembly according to DE-OS 19 09 109, this requires a large number of gifthalti gene fuel tablets with a different concentration of the burnable neutron poison.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kernbrennstoffkassette der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei welcher die feine Gradierung der Konzentration des abbrennbaren Neutronengiftes in axialer Richtung der Absorberbrennstäbe mit gifthaltigen Brennstofftabletten nur einer einzigen Konzentration möglich ist.The invention is based on the object of developing a nuclear fuel assembly of the type mentioned above, in which the fine gradation of the concentration of the burnable neutron poison in the axial direction absorber fuel rods with toxic fuel tablets are only possible in a single concentration.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kernbrennstoffkassette gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welche erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.To solve this problem, a nuclear fuel assembly according to the preamble of claim 1 is proposed, which according to the invention has the features mentioned in the characterizing part of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen genannt.Advantageous refinements of the invention are specified in the further claims.

Durch die Kombination von relativ niedrigen giftfreien und gifthaltigen Brennstofftabletten nach verschiedenen Mustern lassen sich mit Brennstofftabletten nur einer Giftkonzentration Stababschnitte mit praktisch belie-By combining relatively low non-toxic and toxic-containing fuel tablets according to different Patterns can be made with fuel tablets with only one poison concentration.

bigen unterschiedlichen mittleren Giftkonzentrationen herstellen. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei der Verwendung von Gd2O3 als brennbares Gift die oben erwähnte Zeitlinearität von dem Höhen-Durchmesser-Verhältnis relativ unabhängig istProduce bigen different mean poison concentrations. The invention is based on the knowledge that when Gd 2 O 3 is used as a combustible poison, the above-mentioned linearity in time is relatively independent of the height-diameter ratio

Die axiale Verteilung des abbrennbaren Neutronengiftes wird gemäß der Erfindung also dadurch erreicht, daß man verschiedene Brennstofftabletten auf verschiedene Weise in einem Absorberbrennstab kombiniert. Hierdurch kann man eine zonenmäßige Variation der Neutronenvergiftung und der Aufenthaltszeit für abbrennbares Neutronengift erhalten. Der Gehalt an abbrennbarem Neutronengift im B Α-Material braucht nicht variiert zu werden, und sämtliche Absorberstäbe der Kernbrennstoffkassette können gleich sein.The axial distribution of the burnable neutron poison is thus achieved according to the invention in that different fuel pellets are combined in different ways in an absorber fuel rod. Through this one can see a zonal variation of the neutron poisoning and the residence time for combustibles Obtained neutron poison. The content of burnable neutron poison in the B Α material does not need to vary and all of the absorber rods of the nuclear fuel assembly may be the same.

Detaillierte reaktorphysikalische Berechnungen des Abbrandverlaufes bei abbrennbarem Neutronengift in Leichtwasser-Siedereaktor-Brennstofr ergaben, daß die erste der oben genannten Bedingungen erfüllt wird, wenn man abbrennbares Neutronengift enthaltende Brennstäbe verwendet, die streckenweise Gd2O3, feinverteilt in UO2, und zwischen diesen abbrennbaren Neutronengift enthaltenden Segmenten reines UO2 enthalten. Die nachgewiesene Unempfindlichkeit gegen das Höhen-Durchmesser-Verhältnis von abbrennbares Neutronengift enthaltenden Segmenten in Absorberbrennstäben ist eine Folge davon, daß die neutronenabsorbierenden Isotope Gd-155 und Gd-157 mikroskopische Absorptionsquerschnitte haben, die bei 0,1 eV übersteigenden Neutronenenergien stark abnehmen, und daß Gd-157 wesentlich schneller verbrennt als Gd-155. Eine praktische untere Grenze für das Höhen-Durchmesser-Verhältnis eines abbrennbares Neutronengift enthaltenden Segmentes ist 0,3. - m Detailed reactor-physical calculations of the combustion process for burnable neutron poison in light water boiler reactor fuel showed that the first of the above-mentioned conditions is met if fuel rods containing combustible neutron poison are used, the Gd 2 O 3 in parts, finely distributed in UO 2 , and burnable between them Segments containing neutron poison contain pure UO 2 . The proven insensitivity to the height-diameter ratio of segments in absorber fuel rods containing burnable neutron poison is a consequence of the fact that the neutron-absorbing isotopes Gd-155 and Gd-157 have microscopic absorption cross-sections which decrease sharply at neutron energies exceeding 0.1 eV, and that Gd-157 burns much faster than Gd-155. A practical lower limit for the height-to-diameter ratio of a segment containing burnable neutron poison is 0.3. - m

Berechnungen haben gezeigt, daß die oben genannte zweite Bedingung durch eine Kernbrennstoßkassette nach der Erfindung annähernd erfüllt werden kann, wenn man jedem Segment aus reinem UO1 y? einem Brennstab eine konstante axiale Länge lu gibt und nur die individuelle axiale Ausdehnung /BA der abbren^bares Neutronengift enthaltenden Segmente verändert, während der Gehalt von Gd2O3 pro Volumeneinheit konstant gehalten wird. Reine UO2-Segmente sollen ein Höhen-Durchmesser-Verhältnis von etwa 0,6 haben. Abbrennbares Neutronengift enthaltende Segmente mit kürzester axialer Ausdehnung bestehen aus UO2-Scheiben mit feinverteiltem Gd2O3. Dadurch, daß man ein Höhen-Durchmesser-Verhältnis der Scheiben von 0,3 wählt, kann der Ausdruck V/BA/(/BA + Z0), der die anfängliche Neutronenvergiftung von abbrennbarem Neutronengift beschreibt, zwischen 0,58-1,00 variiert werden. Wenn man eine ΒΑ-Zone mit zwei kurzen UO2-Tabletten zwischen jeder B Α-Scheibe in einem Absorberbrennstab anwendet, kann das Absorptionsgebiet etwas ausgedehnt werden.Calculations have shown that the above-mentioned second condition can be approximately fulfilled by a nuclear fuel assembly according to the invention, if each segment of pure UO 1 y? gives a fuel rod a constant axial length l u and only changes the individual axial extent / BA of the segments containing burnable neutron poison, while the content of Gd 2 O 3 per unit volume is kept constant. Pure UO 2 segments should have a height-to-diameter ratio of about 0.6. Segments containing combustible neutron poison and with the shortest axial extent consist of UO 2 disks with finely divided Gd 2 O 3 . By choosing a height-to-diameter ratio of the disks of 0.3, the expression V / BA / (/ BA + Z 0 ), which describes the initial neutron poisoning of combustible neutron poison, can be between 0.58 and 1.00 can be varied. If you use a ΒΑ zone with two short UO 2 tablets between each B Α disk in an absorber fuel rod, the absorption area can be expanded somewhat.

Es ist somit möglich, mit Kernbrennstoffkassetten nach der Erfindung eine günstige axiale Verteilung des abbrennbaren Neutronengiftes mit ausschließlich kurzen UO2-Tabletten und ΒΑ-Scheiben mit nur einem Absorbergehalt za erhalten. Eine B Α-Zone mit maximaler Neutronenvergiftung würde dann aus einer großen Anzahl direkt aufeinander gestapelter ΒΑ-Scheiben bestehen. Um die Gesamtzahl Brennstofftabletten in einem Absorberbrennstab zu verringern, wird vorteilhafterweise eine weitere Brennstofftablette verwendet, die ein Höhen-Durchmesser-Verhältnis von größer als 1 hatIt is thus possible, with nuclear fuel cassettes according to the invention, to obtain a favorable axial distribution of the burnable neutron poison with exclusively short UO 2 tablets and ΒΑ disks with only one absorber content za. A B Α zone with maximum neutron poisoning would then consist of a large number of ΒΑ disks stacked directly on top of one another. In order to reduce the total number of fuel pellets in an absorber fuel rod, a further fuel pellet is advantageously used which has a height-to-diameter ratio of greater than 1

Anhand der in den Fig. gezeigten Äüsiführungsbeispiele soil die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigtThe invention will be explained in more detail with the aid of the examples shown in the figures. It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Brennstoffkassette entlang I-I gemäß Fig. 2,1 shows a longitudinal section through a fuel assembly along I-I according to FIG. 2,

Fig. 2 den Querschnitt der Brennstoffkassette gemäß Fig. 1 entlang H-II und -1 FIG. 2 shows the cross section of the fuel assembly according to FIG. 1 along H-II and -1

Fig. 3 sechs verschiedene Tablettenkombinationen, die in einem Absorberbrennstab vorkommen können.3 shows six different tablet combinations which can occur in an absorber fuel rod.

Die gezeigte Kernbrennstoffkassette ist für einen Leichtwasser-Siedereaktor vorgesehen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Kernbrennstoffkassetten für solche Reaktoren beschränkt, sondern ihr Prinzip kann auch bei Kernbrennstoffkassetten für Kernreaktoren anderer Art verwendet werden. Die Hauptteile der Kernbrennstoffkassette sind ein Brennstabbündel 1 und ein Kasten 2. Das Brennstabbündel ist als frei herausnehmbarer loser Einsatz in dem Kasten angeordnet. Der Kasten 2 besteht aus einem Mantelrohr 3 mit im wesentlichen quadratischem Querschnitt und einem nicr?t gezeigten Bodenteil, der am unteren Ende des Mantelrohres angebracht ist. Im Bodenteil geht der quadratische Querschnitt in einen runden, verkleinerten Querschnitt über. Das Mantelrohr 3 hat an seinem oberen Ende nichtt gezeigte Hebeösen. Das Brennstabbündel 1 besteht aus mehreren Brennstäben 4, die in einem im wesentlichen quadratischen Stabgitter angeordnet sind, einer nicht gezeigten oberen Endplatte mit einem Griff und einer nicht gezeigten unteren Endplatte, die die oberen und unteren Enden der Brennstäbe in den vorgesehenen Lagen halten. Jeder Brennstab f enthält mindestens einen Kernbrennstoff, zum Beispie! UO2, in Form von Brennstofftabletten 5. Die Brennstofftabletten sind in einem Hüllrohre aufeinandergestapelt, das an den Enden von nicht gezeigten Endpfropfen hermetisch verschlossen ist. Die Tablettensäule endet oben mit einer nicht gezeigten Scheibe aus Zirkoniumdioxyd. Im oberen Ende jedes Brennstabes befindet sich ein nicht gezeigter Spaltgasraum mit einer Federschraube, die die Tablettensäul.e axial zusammenpreßt. Eine kleine Anzahl Brennstäbe besteht aus sogenannten B A-Stäben 7 (Absorbs rbrennstäbe), die außer nicht vergifteten Brennntofftabletten auch Brennstofftabletten enthalten, in denen Gd2O3 als abbrennbares Neutronengift homogen dispergiert istThe nuclear fuel assembly shown is intended for a light water boiler. However, the invention is not restricted to nuclear fuel assemblies for such reactors, but its principle can also be used in the case of nuclear fuel assemblies for nuclear reactors of other types. The main parts of the nuclear fuel assembly are a fuel rod bundle 1 and a box 2. The fuel rod bundle is arranged as a freely removable loose insert in the box. The box 2 consists of a jacket tube 3 with an essentially square cross-section and a bottom part, not shown, which is attached to the lower end of the jacket tube. In the bottom part, the square cross-section merges into a round, reduced cross-section. The jacket tube 3 has lifting eyes not shown at its upper end. The fuel rod bundle 1 consists of a plurality of fuel rods 4 which are arranged in a substantially square rod lattice, an upper end plate (not shown) with a handle and a lower end plate (not shown) which hold the upper and lower ends of the fuel rods in the intended positions. Each fuel rod f contains at least one nuclear fuel, for example! UO 2 , in the form of fuel tablets 5. The fuel tablets are stacked on top of one another in a cladding tube which is hermetically sealed at the ends by end plugs (not shown). The tablet column ends at the top with a disc, not shown, made of zirconium dioxide. In the upper end of each fuel rod there is a cracked gas space (not shown) with a spring screw which axially compresses the tablet columns. A small number of fuel rods consists of so-called B A rods 7 (absorbs fuel rods) which, in addition to non-poisoned fuel tablets, also contain fuel tablets in which Gd 2 O 3 is homogeneously dispersed as a burnable neutron poison

Jeder Absorberbrennstab 7 enthält drei verschiedene Typen von Brennstofftabletten, und zwar kurze Brennstofftabletten 8, die kein abbrennbares Neiutronengift enthalten und ein Höhen-Durchmesser-Verhältnis kleiner als 0,75 haben, sowie abbrennbares Neutionengift enthaltende Brennstofftabletten 9 und 10, von denen die letzteren wegen ihrer geringen Höhe auch als Brennstoffscheiben bezeichnet werden. Die Brennstdfitablett£,n9und 10, die sich nur in ihrer geometrischen Form voneinander unterscheiden, enthalten im Brennstoffen verteiltes j abbrennbares Neutronengift und haben ein Höhen-Durchmesser-Verhältnis, das mindestens 50% größer beziehungsweise mindestens 25% kleiner als das der kurzen Brennstofftablette 8 H Ein ΒΑ-Stab enthält streckenweise höchstens sechs charakteristische Kombinationen der oben genannten drei Tablettentypen, die in Fig. 3 mit I-VI nummeriert find. Die Kombination I besteht ausschließlich aus BA-Tabletten 9. In der Kombination II befindet sich eine kurze Brennstofftablette 8 zwischen Blöcken aus je zwei BA-Tabletten 9, und in der Kombination III wechseln kurze Brennstofftabletten 8 mit BA-Tabletten 9 ab. Die Kombination IV enthält jeweils zweiEach absorber fuel rod 7 contains three different types of fuel tablets, namely short fuel tablets 8 that do not contain any burnable neutrons and have a height-to-diameter ratio of less than 0.75, as well as fuel tablets 9 and 10 containing burnable neutron toxins, of which the latter because of their low height are also referred to as fuel disks. The fuel tablets £, n9 and 10, which differ from one another only in their geometrical shape, contain combustible neutron poison distributed in the fuel and have a height-to-diameter ratio that is at least 50% larger or at least 25% smaller than that of the short fuel tablet 8H A ΒΑ-stick contains in parts a maximum of six characteristic combinations of the above-mentioned three types of tablets, which are numbered I-VI in FIG. 3. Combination I consists exclusively of BA tablets 9. In combination II there is a short fuel tablet 8 between blocks of two BA tablets 9 each, and in combination III short fuel tablets 8 alternate with BA tablets 9. The combination IV contains two each

ΒΑ-Scheiben 10 zwischen kurzen Brennstofftabletten 8. Die Kombination V enthält abwechselnd eine kurze Brennstofftablette 8 und eine BA-Scheibe 10. Die Kombination VI schließlich enthält eine BA-Scheibe 10 zwisehen Blöcken aus je zwei kurzen Brennstofftabletten 8. Indem man diese Tablettenkombinationen in zweckmäßiger Weise axial verteilt, kann man erreichen, daß die Neutronenvergiftung des axial verteilten abbrennbarenΒΑ-disks 10 between short fuel tablets 8. The combination V contains alternating short ones Fuel tablet 8 and a BA disk 10. Finally, the combination VI contains a BA disk 10 between blocks of two short fuel tablets 8 each

S Neutronengiftes fast gleichzeitig in der ganzen Länge des B Α-Stabes aufhört. Kein abbrennbares Neutronengift enthaltender Stababschnitt ist kürzer als 2% der Stablänge.S neutron poison stops almost simultaneously along the entire length of the B Α rod. No burnable neutron poison containing rod section is shorter than 2% of the rod length.

In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt bei einem Tabiettendurchmesser von 10,6 mm die Höhe der BA-Tabletten 12 mm, die Höhe der kurzen Brennstofftabletten 6 mm und die der BA-Scheiben 3 mm. Das abbrennbare Neutronengift besteht aus in UO2 fest gelöstem Gd2O3. Der Gd2O3-Gehalt ist derselbe in den BA-In a preferred embodiment, with a tablet diameter of 10.6 mm, the height of the BA tablets is 12 mm, the height of the short fuel tablets is 6 mm and that of the BA disks is 3 mm. The burnable neutron poison consists of Gd 2 O 3 dissolved in UO 2 . The Gd 2 O 3 content is the same in the BA

tabletten und den ΒΑ-Scheiben. Für praktischen Gebrauch ist der Gd2O3-Ge(IaIt geringer als 10 Gewichtsprozent und liegt gewöhnlich zwischen 1 und 5 Gewichtsprozent. In der folgenden Tabelle wird die angenommene Abnahme der anfanglichen Neutronenvergiftung bei Verdünnung von abbrennbarem Neutronengift bei den Gehalten 2 und 4 Gewichtsprozent Gd2O3 gezeigt. Die anfangliche Neutronenvergiftung ist so definiert, daß sie für Kombination I den Wert 1 hat. Für ideal axial verteiltes abbrennbares Neutronengift soll, gemäßtablets and the ΒΑ slices. For practical use, the Gd 2 O 3 -Ge (IaIt is less than 10 percent by weight and is usually between 1 and 5 percent by weight. The following table shows the assumed decrease in initial neutron poisoning when the burnable neutron poison is diluted at levels of 2 and 4 percent by weight Gd 2 O 3. The initial neutron poisoning is defined in such a way that it has the value 1 for combination I. For ideally axially distributed combustible neutron poison, according to Bedingung 2, die anfangliche Neutronenvergiftung proportional zu -//BA/(/BA + lu) sein. Für den praktischen Gebrauch ist diese Proportionalität ausreichend. Für die Kombinationen I-IV, die zentral in Ba-Stäben angebracht und deshalb von größter Bedeutung sind, ist die Proportionalität annähernd perfekt.Condition 2, the initial neutron poisoning must be proportional to - // BA / (/ BA + l u ) . This proportionality is sufficient for practical use. For the combinations I-IV, which are attached centrally in Ba-bars and are therefore of the greatest importance, the proportionality is almost perfect.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings Komb. /ba /u I /ba Anfängliche Neutronenvergiftung jComb. / ba / u I / ba Initial neutron poisoning j

' /ba+/u Gewichtsprozent Gd2O3 i'/ ba + / u weight percent Gd 2 O 3 i

I - 0 1,00 1,00 1,00I - 0 1.00 1.00 1.00

H 24 6 0,89 0,89 0,88H 24 6 0.89 0.89 0.88

III 12 6 0,82 0,80 0,80III 12 6 0.82 0.80 0.80

IV 6 6 0,71 0,70 0,70 V 3 6 0,58 0,60 0,63IV 6 6 0.71 0.70 0.70 V 3 6 0.58 0.60 0.63

VI 3 12 0,45 0,40 0,41VI 3 12 0.45 0.40 0.41

Die axiale Verteilung von abbrennbarem Neutronengift wird so gewählt, daß die Neutronenvergiftung aufgrund des abbrennbaren Neutronengiftes so gut wie gleichzeitig in einem B A-Stab aufhört. Der Gd2O3-Gehalt wird so gewählt, daß das abbrennbare Neutronengift die gewünschte Aufenthaltszeit erhält. Die Anzahl BA-Stäbe in einer Brennstoffkassette wird so gewählt, daß eine erwünschte Reaktivitätskompensation in der Spaltzone erreicht wird. Die ΒΑ-Stäbe in einer KernbrennstofTkassette sind vorzugsweise gleich.The axial distribution of burnable neutron poison is chosen so that the neutron poisoning due to the burnable neutron poison ceases almost simultaneously in a B A rod. The Gd 2 O 3 content is chosen so that the burnable neutron poison has the desired residence time. The number of BA rods in a fuel assembly is chosen so that a desired reactivity compensation is achieved in the cleavage zone. The ΒΑ-rods in a nuclear fuel cassette are preferably the same.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Kernbrennstoffkassette mit mehreren vertikal angeordneten Brennstäben, die alle aus in einem Hüllrohr aufeinandergeschichteten Brennstofftabletten aufgebaut sind und von denen eine geringe Anzahl Absorber-1. Nuclear fuel assembly with several vertically arranged fuel rods, all of which are contained in a cladding tube stacked fuel tablets are built up and of which a small number of absorber brennstäbe sind, die zusätzlich ein abbrennbares Neutronengift in Form von Gd2Oj in einem Teil der Brennstofftabletten enthalten, wobei jeder Absorberbrennstab mehrere, einen unterschiedlichen mittleren Giftgehalt aufweisende Stababschnitte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die gifthaltigen Brennstofftabletten dieselbe Giftmenge pro Volumeneinheit bei unterschiedlichen Tablettenhöhen aufweisen, wob-.i die Stababschnitte, die einen niedrigeren mittleren Giftgehalt als die gifthaltigen Brennstofftabletten aufweisen, aus sich in axialer Richtung wiederholenden unterschiedlichen Mustern'aus giftfreien und gifthaltigen Brennstofftabletten bestehen.are fuel rods which additionally contain a burnable neutron poison in the form of Gd 2 Oj in part of the fuel tablets, each absorber fuel rod having several rod sections with a different mean poison content, characterized in that the poisonous fuel tablets have the same amount of poison per unit volume at different tablet heights, wob-.i the rod sections, which have a lower mean poison content than the poisonous fuel tablets, consist of different patterns of non-poisonous and poisonous fuel tablets that are repeated in the axial direction. 2. Kernbrennstoffkassette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mindestens einem der Stababschnitte die gifthaltigen Brennstofftabletten eine axiale Länge von höchstens 50% der axialen Länge der in diesem Abschnitt enthaltenen giftfreien Brennstofftabletten hat, wobei die maximale axiale Länge der giftfreien Brennstofftabletten (8) höchstens 75% ihres Durchmessers beträgt2. Nuclear fuel assembly according to claim 1, characterized in that at least one of the Rod sections the poisonous fuel tablets have an axial length of at most 50% of the axial length of the non-toxic fuel tablets contained in this section, with the maximum axial length of the non-toxic fuel pellets (8) are no more than 75% of their diameter 3. Kernbrennstoffkassette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Absorberbrennstab außer den genannten gifthaltigen Brennstofftabletten gifthaltige Brennstofftabletten von mindestens der doppelten axialen Länge enthalten sind.3. Nuclear fuel assembly according to claim 2, characterized in that except in the absorber fuel rod the said toxic fuel tablets at least twice as large as the toxic fuel tablets axial length are included.
DE2430492A 1973-06-26 1974-06-25 Nuclear fuel assembly Expired DE2430492C2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5459594A (en) * 1977-10-21 1979-05-14 Hitachi Ltd Nuclear reactor
EP0518860A1 (en) * 1990-03-07 1992-12-23 Combustion Engineering, Inc. Pressurized water nuclear reactor fuel

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1948821U (en) 1966-09-14 1966-11-03 Koch & Sterzel Kommanditgesell X-RAY EXAMINER.
DE1909109A1 (en) * 1968-02-26 1969-09-18 Gen Electric Nuclear reactor with a regulation of the reactivity and power distribution over burnable reactor poisons
DE2150307A1 (en) 1970-10-12 1972-06-29 Asea Atom Ab Nuclear fuel assembly containing combustible poison
DE1223470C2 (en) 1964-02-21 1975-10-23 Reactor Centrum Nederland Fuel element for nuclear reactors

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1948821C3 (en) * 1968-02-26 1980-10-09 General Electric Co., Schenectady, N.Y. (V.St.A.) Reactor core with burnable, self-shielding neutron absorber

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1223470C2 (en) 1964-02-21 1975-10-23 Reactor Centrum Nederland Fuel element for nuclear reactors
DE1948821U (en) 1966-09-14 1966-11-03 Koch & Sterzel Kommanditgesell X-RAY EXAMINER.
DE1909109A1 (en) * 1968-02-26 1969-09-18 Gen Electric Nuclear reactor with a regulation of the reactivity and power distribution over burnable reactor poisons
DE2150307A1 (en) 1970-10-12 1972-06-29 Asea Atom Ab Nuclear fuel assembly containing combustible poison

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SE377216B (en) 1975-06-23
DE2430492A1 (en) 1975-01-16

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