DE2456019A1 - REGULATION FOR NUCLEAR REACTORS - Google Patents
REGULATION FOR NUCLEAR REACTORSInfo
- Publication number
- DE2456019A1 DE2456019A1 DE19742456019 DE2456019A DE2456019A1 DE 2456019 A1 DE2456019 A1 DE 2456019A1 DE 19742456019 DE19742456019 DE 19742456019 DE 2456019 A DE2456019 A DE 2456019A DE 2456019 A1 DE2456019 A1 DE 2456019A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- control
- poisons
- reactivity
- nuclear reactor
- neutron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 title description 8
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 claims description 39
- 239000002574 poison Substances 0.000 claims description 39
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 claims description 36
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 18
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 10
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 5
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims 1
- 238000009828 non-uniform distribution Methods 0.000 claims 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 13
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C7/00—Control of nuclear reaction
- G21C7/06—Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section
- G21C7/08—Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section by displacement of solid control elements, e.g. control rods
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C7/00—Control of nuclear reaction
- G21C7/02—Control of nuclear reaction by using self-regulating properties of reactor materials, e.g. Doppler effect
- G21C7/04—Control of nuclear reaction by using self-regulating properties of reactor materials, e.g. Doppler effect of burnable poisons
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
26.11.19 7411/26/19 74
Sm/DiSm / Tue
24.282.324.282.3
INTERiVfOM .,, . . :,INTERiVfOM. ,,. . : ,
Internationale Atomreaktorbau"( 506 BensbergInternational nuclear reactor construction "( 506 Bensberg
Regelung für KernreaktorenRegulation for nuclear reactors
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regelung für Kernreaktoren und ist besonders geeignet für Leichtwasserreaktoren, beispielsweise für Schiffsantriebe mit hohen Laständerungsgeschwindigkeiten. The present invention relates to a control for nuclear reactors and is particularly suitable for light water reactors, for example for ship propulsion systems with high load change rates.
Die Regelung von Kernreaktoren erfolgt im allgemeinen durch Absorberstäbe, die ein neutronenabsorbierendes Material enthalten und in irgendeiner Weise geregelt in den Kern hinein oder aus dem Kern heraus gefahren werden. Neben der unumgänglichen Forderung, daß mit diesen Absorberstäben der Reaktor in jedem Betriebszustand schnell und sicher abgeschaltet werden kann, wird erwartet, daß beim Betätigen der Absorberstäbe keine unzulässig hohen Werte von Neutronenfluß oder Temperatur auftreten und daß der Reaktorkern in allen Bereichen einen möglichst gleichmäßigen Abbrand des Kernbrennstoffes erreicht. Temperatur- bzw. Neutronenflußspitzen sollen vermieden werden, weil diese mit Rücksicht auf die zulässigen Materialbeanspruchungen die Gesamtleistung des Reaktors begrenzen. Der gleichmäßige Abbrand ist aus wirtschaftlichen Gründen eritfünscht, damit nicht einzelne abgebrannte Elemente ausgewechselt werden müssen, während andere noch längst nicht ihren möglichen Abbrand erreicht haben.The regulation of nuclear reactors is generally carried out by Absorber rods that contain a neutron absorbing material and are regulated in some way into the core or be driven out of the core. In addition to the unavoidable requirement that the reactor with these absorber rods can be switched off quickly and safely in any operating state, it is expected that when the absorber rods are actuated no inadmissibly high values of neutron flux or temperature occur and that the reactor core is in all areas the most even possible burn-up of the nuclear fuel is achieved. Temperature or neutron flux peaks should be avoided because these limit the overall performance of the reactor with regard to the permissible material stresses. The even burn is for economic reasons Reasons, so that not individual burned-off elements have to be replaced while others are still a long way from being burned down.
- 2 - ORIGINAL IMSPECTED- 2 - ORIGINAL IMSPECTED
609823/0091609823/0091
In der deutschen Auslegeschrift 12 44 307 wird ein Verfahren zur Beeinflussung des Neutronenvervielfachungsfaktors eines Kernreaktors mit einer Vielzahl von neutronenabsorbierenden Stäben angegeben, bei dem die Stäbe in Abhängigkeit von einem Steuersignal in einer bestimmten Reihenfolge einzeln oder in Gruppen nacheinander bewegt \\rerden. Dabei wird vorgeschlagen, daß die konstruktiv einheitlich ausgebildeten Stäbe in Abhängigkeit von der Größe des steuernden Signals mit verschiedener Häufigkeit und einzeln oder in mehr oder weniger großen Gruppen schrittweise in zyklischer Folge bewegt werden. Es wird u.a. ein Verfahren angegeben, das einen konstanten Reaktivitätsvorschub beim Einfahren der Stellstäbe erreicht.In the German Auslegeschrift 12 44 307 a procedure for influencing the neutron multiplication factor of a nuclear reactor with a large number of neutron absorbing Rods specified, in which the rods in a certain depending on a control signal Move the order individually or in groups one after the other. It is suggested that the constructive uniformly formed rods depending on the size of the controlling signal with different frequency and moved individually or in more or less large groups step by step in a cyclical sequence. It will Among other things, a method is specified that achieves a constant reactivity feed rate when the control rods are retracted.
Die deutsche Patentschrift 2 007 564 hat sich die Aufgabe gestellt, die Flußverteilung auch in Fahrrichtung der Steuerstäbe möglichst gleichmäßig zu gestalten. Dabei wird vorausgesetzt, daß die Leistungsregelung keinen großen Aufwand erfordert und daß die Flußverteilung in radialer Richtung (über den Kernquerschnitt) nicht unzulässig verzerrt wird. Das dort vorgeschlagene Verfahren zur Leistungsregelung eines Druckwasserreaktors mit mehreren verstellbaren Steuerstäben, die in zwei Gruppen unterschiedlich verstellbar sind, zeichnet sich dadurch aus, daß die eine Gruppe nur bei Laständerungen mit der anderen Gruppe beilegt wird, sonst aber eine Eintauchtiefe zwischen etwa 8 bis 20 % der Kernhöhe aufweist, während die andere Gruppe zwischen dieser Eintauchtiefe und 100 % der Kernhöhe verstellt wird, um die bei LaständeTung auftretende Brennstofftemperaturrückwirkung auf die Reaktivität zu kompensieren.The German patent specification 2 007 564 has set itself the task of making the flow distribution as uniform as possible in the direction of travel of the control rods. It is assumed that the power control does not require a great deal of effort and that the flow distribution in the radial direction (over the core cross-section) is not impermissibly distorted. The method proposed there for regulating the output of a pressurized water reactor with several adjustable control rods, which can be adjusted differently in two groups, is characterized in that one group is only added to the other group when the load changes, but otherwise an immersion depth of between about 8 and 20 % the core height, while the other group is adjusted between this immersion depth and 100% of the core height in order to compensate for the effect of the fuel temperature on the reactivity when the load changes.
Beide angegebenen Lösungen benötigen einen relativ großen rege!technischen Aufwand.Both specified solutions require a relatively large amount of active technical effort.
609823/0091609823/0091
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Regelung . eines Kernreaktors mit hohen. Laständerungsgeschwindigkeiten, die mit geringem rege!technischem AufwanH zu verwirklichen ist, ohne daß dadurch die maximalen Leistungsformfaktoren größer und die minimalen Si e"de.abstände kleiner sind, als bei einer Regelung mit kleiner Laständerungsgeschwindigkeit und/oder großem regeltechnischem Aufwand, wobei gleichzeitig die hohen Laständerungsgeschwindigkeiten durch eine fas.t. lineare. Regelkurve mit ermöglicht werden.The object of the present invention is a regulation. of a nuclear reactor with high. Load change rates, those with little brisk technical effort can be realized without thereby achieving the maximum power form factors larger and the minimum distances are smaller than in the case of a control with smaller Load change rate and / or large control technology Effort, while at the same time the high load change rates by a fas.t. linear. Control curve can be made possible with.
Es wird vorgeschlagen, die oben angesprochenen Probleme - Begrenzung der Leistungsformfaktoren und möglichst, konstanter Reaktivitätsvorschub in beiden Fällen jeweils beim Einfahren der Stellstäbe - zu lösen durch die er- · findungsgemäß kombiniert dimensionierte Wirkung, des beweglichen Stellstabsystems und des Systems der festen, abbrennbaren Gifte.It suggests the problems addressed above - Limitation of the power form factors and, if possible, constant reactivity feed in both cases when retracting the control rods - to be solved by the inventive combined dimensioned effect, the movable control rod system and the system of the fixed, burnable poisons.
Bei einer Grundausführung der Erfindung wird in den unvergifteten Kern ein System von abbrennbaren Giften fest eingebracht, das in seiner Länge im Vergleich zur aktiven Länge der Spaltzone einseitig, z.B. oben verkürzt ist und daher in einem, z.B. dem oberen Bereich des aktiven Kerns nicht absorbiert.In a basic embodiment of the invention, the non-poisoned Core a system of burnable poisons firmly introduced, which in its length compared to the active one The length of the cleavage zone is shortened on one side, e.g. at the top, and therefore in one, e.g. the upper area of the active core not absorbed.
In diesen Kern fahren von oben die beweglichen Stellstäbe ein. Bei teilweise, z.B. halb oder zweidrittel eingefahrenen Stellstäben kann man einen solchen Kern in axialer Richtung grob in drei Bereiche einteilen: Einen oberen Bereich, in dem nur die Absorption der Stellstäbe wirksam ist, einen unteren Bereich, in dem nur die Absorption der abbrennbaren Gifte wirksam ist, und einen mittleren Bereich, in dem sich die beiden Systeme in ihrer Absorptions\virkungThe movable control rods move into this core from above a. When the adjusting rods are partially retracted, e.g. half or two thirds, such a core can be moved axially Roughly divide direction into three areas: An upper one Area in which only the absorption of the control rods is effective, a lower area in which only the absorption of the burnable poisons is effective, and a middle area in which the two systems in their absorption effect
609823/0091609823/0091
überlagern. Dabei ist zu beachten, daß Stellstäbe oder abbrennbare Gifte den Neutronenfluß nicht nur unmittelbar am Ort ihrer geometrischen Lage beeinflussen, sondern daß sie einen bestimmten räumlichen Einzugsbereich haben, aus dem sie Neutronen absorbieren und in dem sie damit den Neutronenfluß absenken. Die hier vorgeschlagene- überlagerte Absorptionswirkung der beiden Systeme fällt bei teilweise eingefahrenen Stellstäben gerade in den "mittleren" Bereich mit erfahrungsgemäß hohen axialen Leistungsformfaktoren, so daß es dort zu einer erfindungsgemäß bezweckten Reduktion der maximalen Formfaktoren kommt mit einer Anhebung der relativ niedrigen Formfaktoren im unteren und oberen Bereich mit jeweils reduzierter Neutronenabsorption. Bei diesem Verfahren nimmt man für den stellstabfreien Kern und für den Kern mit voll eingefahrenen Stellstabstellungen, so\veit sie im Leistungsbetrieb vorkommen, maximale axiale Formfaktoren in Kauf, die höher sind, als sie ohne das erfindungsgemäße Verfahren wären. Bei geeigneter Optimierung führt das vorgeschlagene Verfahren durch die kombinierte Wirkung von Stellstäben und abbrennbaren Giften dazu, daß sich für alle Stellstabstellungen, die im Leistungsbetrieb vorkommen, näherungsweise konstante Leistungsformfaktoren ergeben. Diese Leistungsformfaktoren sind dann niedriger als die größten Werte, die sich ohne die vorgeschlagene Verfahrensweise unter sonst gleichen Randbedingungen ergeben würden, so daß ein derart erfindungsgemäß dimensioniertes System mit einer höheren Gesamtleistung gefahren werden kann. Man kann darüber hinaus die Leistungsformfaktoren je nach Stellstabstellung und der zugehörigen axialen Lage des Leistungs- °maximums den axial variablen Kühlmittelbedingungen hinsichtlich Filmsieden anpassen, so daß sich unabhängig von der Stellstabstellung ein konstanter Filmsiedeabstand ergibt. Dieser Filmsiedeabstand ist das Verhältnis von kritischer Heizflächenbelastung zu aktueller Ileizflächenbelastung deroverlay. It should be noted that control rods or burnable poisons not only influence the neutron flux directly at their geometrical location, but that they have a certain spatial catchment area from which they absorb neutrons and in which they lower the neutron flux. The superimposed absorption effect of the two systems proposed here falls into the "middle" range with partially retracted control rods with high axial power form factors, so that there is a reduction in the maximum form factors intended according to the invention with an increase in the relatively low form factors in the lower and lower upper area with reduced neutron absorption. In this method, for the core without the control rod and for the core with fully retracted control rod positions, if they occur in power operation, maximum axial form factors are accepted that are higher than they would be without the method according to the invention. With suitable optimization, the proposed method, through the combined effect of control rods and burnable poisons, results in approximately constant power form factors for all control rod positions that occur in power operation. These power form factors are then lower than the largest values that would result without the proposed procedure under otherwise identical boundary conditions, so that a system dimensioned according to the invention in this way can be operated with a higher overall power. One can also adjust, the power form factors depending on the control rod position and the corresponding axial position of the power ° maximums the axially variable coolant conditions with respect to film boiling, so that there is independent of the actuator rod position, a constant Filmsiedeabstand. This film boiling distance is the ratio of the critical heating surface loading to the current heating surface loading of the
609 8 23/0091609 8 23/0091
-sr--sr-
Brennstabhüllrohre, wobei die kritische Heizflächenbelastung durch einen plötzlichen Abfall des Wärmeübergangskoeffizienten bestimmt wird, der ein Zeichen für das beginnende Filmsieden ist. Das Filmsieden kann wegen des schlechteren Wärmeübergangs zum Durchbrennen der Hüllrohre führen.Fuel rod cladding tubes, where the critical heating surface load is caused by a sudden drop in the heat transfer coefficient is determined, which is a sign of the beginning of the film boiling. The movie boiling can be because of the poorer heat transfer lead to the cladding tubes burning through.
Dadurch, daß man wie oben beschrieben, das System der abbrennbaren Gifte im Vergleich zur aktiven Länge der Spaltzone oben verkürzt, erreicht man beim Einfahren der Stellstäbe von oben einen näherungsweise konstanten Re ak ti vitäts vors chub , d.h. man erhält eine Ünearisierte Regelkurve, wenn man die Reaktivität des Kerns gegen die Stellstabstellung aufträgt. Bei einer Auslegung nach dem Stand der Technik ohne die erfindungsgemäß definierte Giftverkürzung ergeben sich beim Einfahren der Stellstäbe in den obersten Bereich des Kerns relativ kleine Reaktivitätsvorschübe. Bei dem hier dargestellten Vorschlag ergibt sich in dem oberen giftfreien Kernbereich eine Zone mit hoher lokaler Reaktivität und vergleichsweise hohem Flußgewicht, so daß der Reaktivitätsvorschub beim Einfahren der Stellstäbe in diesem Bereich angehoben wird und sich insgesamt ein näherungsweise konstanter Reaktivitätsvorschub ergibt. Bei diesem Verfahren ergeben sich lediglich beim Einfahren der Stellstäbe in den untersten Bereich des Kerns kleinere Reaktivitätsvorschübe. Diesen Fahrbereich der Stellstäbe kann man aber vom praktischen Gebrauch ausschließen.By using the system of Combustible poisons are shortened compared to the active length of the fissure zone at the top, can be reached when entering of the control rods from above an approximately constant reactivity thrust, i.e. one obtains an unearized Control curve when the reactivity of the core is plotted against the position of the control rod. With a design according to State of the art without the poison shortening defined according to the invention arise when the control rods are retracted relatively small reactivity feeds in the uppermost area of the core. In the proposal presented here, there is a zone with in the upper, non-toxic core area high local reactivity and comparatively high flow weight, so that the reactivity advance when retracting the control rods is raised in this area and an approximately constant reactivity feed rate is achieved overall results. With this method, the result is only when the control rods move into the lowest area the core's smaller reactivity feeds. This driving area the control rods can be excluded from practical use.
Die hier vorgeschlagene Regelung bietet folgende Vorteile·:The regulation proposed here offers the following advantages:
1. Wie oben beschrieben, ergeben sich im Leistungsbetrieb bei variabler Stellstabstellung näherungsweise konstante Leistungsformfaktoren. Diese Option ist besonders wichtig, wenn man die relativ hohen Reaktivitätsschwankungen, die1. As described above, approximately constant values result in power operation with a variable setting rod position Power form factors. This option is particularly important if you consider the relatively high reactivity fluctuations that
609823/00 91609823/00 91
- ir - - ir -
aus variabler Xenonkonzentration entstehen, durch das Stellstabsystem ausgleichen will; dabei ergeben sich, in manchen Situationen Stellstabstellungen mit tief eingefahrenen Stellstäben. Das hier vorgeschlagene Verfahren gestattet es, auch für diese Stellstabstellungen die maximalen axialen Formfaktoren auf relativ niedrige Werte zu begrenzen.arise from variable xenon concentration, wants to compensate by the control rod system; this results in In some situations control rod positions with the control rods retracted deeply. The one suggested here The method allows the maximum axial form factors to also be used for these control rod positions limit relatively low values.
2. Man ist häufig aus regelungs techniseheη Gründen (z.B. Laständerungsgeschwindigkeit) an hohen Reaktivitätsvorschüben im gesamten Fahrbereich einer Stellstabgruppe interessiert. Aus sicherheitstechnischen Gründen ist jedoch der maximale Reaktivitätsvorschub nach oben begrenzt. Durch das hier vorgeschlagene Verfahren, das zu einer Linearisierung der Regelkurve - näherungsweise konstanter Reaktivitätsvorschub im gesamten Fahrbereich führt, wird der regelungs technisch relevante minimale Reaktivitätsvorschub an den sicherheitstechnisch relevanten maximalen Reaktivitätsvorschub weitgehend angeglichen, so daß sich insgesamt durch den dann höheren minimalen Reaktivitätsvorschub unter dem regelungstechnischen Gesichtspunkt eine Verbesserung ergibt.2. One is often for technical control reasons (e.g. Load change speed) at high reactivity feed rates in the entire travel range of a control rod group Interested. For security reasons however, the maximum reactivity feed rate is limited. By the method proposed here, the to a linearization of the control curve - leads to an approximately constant reactivity feed rate in the entire travel range, becomes the minimum relevant to the regulation Reactivity feed to the safety-relevant maximum reactivity feed largely adjusted, so that overall by the then higher minimum reactivity feed rate below the control-technical Point of view results in an improvement.
3. Darüber hinaus führt ein näherungsweise konstanter Reaktivitatsvorschub aus verständlichen Gründen häufig.zu einer vereinfachten Regelungstechnik.3. In addition, there is an approximately constant feed rate of reactivity for understandable reasons often. to a simplified control technology.
4. Die hier vorgeschlagene Regelung erlaubt es, zwei oder mehrere Stellstabgruppen zu einer Stellstabgruppe zusammenzufassen. Beim Fahren einer solchen zusammengefaßten Stellstabgruppe ergeben sich normalerweise höhere axiale Formfaktoren als beim Fahren der Einzelgruppe. Diese höheren Formfaktoren werden durch die hier vorgeschlagene Regelung wieder abgebaut. Durch die Zusammenfassung von Stellstabgruppen ergeben sich folgende Vorteile:4. The regulation proposed here allows two or more control rod groups to be combined into one control rod group. When driving such a summarized Control rod groups usually result in higher axial form factors than when driving the individual group. These higher Form factors are reduced again by the regulation proposed here. By combining Control rod groups have the following advantages:
6098 23/0 09 16098 23/0 09 1
- Man kann einfachere Stellstabfahrprogramme mit vereinfachtem regelungstechnischem Aufwand verwenden*- You can use simpler control rod travel programs with simplified use control engineering effort *
- Es können, wenn die mechanische Stellstabfahrgeschwindigkeit nach oben begrenzt ist, durch die Zusammenfassung von Stellstabgruppen höhere zeitliche Reaktivitätsvorschübe bereitgestellt werden.- It can if the mechanical control rod travel speed is limited upwards, higher temporal reactivity feeds due to the combination of control rod groups to be provided.
- Unterschiedliche Stellstabgruppen haben, selbst wenn man die hier vorgeschlagene Linearisierung der Regelkurven vorgenommen hat, häufig noch unterschiedliche Reaktivitätsvorschübe. Durch die Zusammenfassung solcher Stellstabgruppen zu einer Gruppe vermeidet man diese Schwierigkeit und kommt so zu einer weiteren Angleichung zwischen minimalem und maximalem Reaktivitätsvorschub mit den unter 2. beschriebenen Vorteilen. .- Have different staff groups, even if the linearization of the control curves proposed here has made, often still different reactivity feeds. By combining such Staff groups to one group avoids this difficulty and thus comes to another Alignment between minimum and maximum reactivity feed with the advantages described under 2. .
In den deutschen Patentschriften 1 909 109 und 1 279 230 und in der Veröffentlichung ATKE 12 (1967), Seiten 285, wird die räumlich variable Dimensiönierung von abbrennbaren Giften verwandt zu dem Zweck, das langzeitige Abbrandverhalten eines Kerns zu beeinflussenIn German patents 1 909 109 and 1 279 230 and in the publication ATKE 12 (1967), pages 285, the spatially variable dimensioning of burnable poisons is used for the long-term purpose To influence the burn-off behavior of a core
- hinsichtlich eines optimalen Reaktivitätsverhaltens (z.B. zeitlich konstante Oberschußreaktivität des Kerns),- with regard to an optimal reactivity behavior (e.g. constant excess reactivity of the core over time),
- zur Erzielung einer Leistüngsverteilung, die über eine Abbrandperiode stationär, d.h. zeitlich z.B. über ein Jahr konstant ist, .- To achieve a power distribution that has a Stationary burn-off period, i.e. temporally, e.g. over a Year is constant,.
- zur Erzielung eines gleichmäßigen Ausbrandes der Gifte.- to achieve an even burnout of the poisons.
In den genannten Schriften bleibt das Stellstabsystem, insbesondere mit teilweise eingefahrenen Stellstäben, außer ,Beträcht* Die hier.vorgeschlagenen Verfahren umfassen eineIn the documents mentioned, the control rod system remains, in particular with the control rods partially retracted, except for consideration * The procedures proposed here include a
räumlich variable Dimensionierung der festen abbrennbaren Gifte zu dem Zwecke, im Zusammenwirken mit dem Stellstabsystem für alle Stellstabstellungen, die im Leistungsbetrieb vorkommen, näherungsweise konstante maximale Leistungsfornifaktoren zu erzielen. Dabei variieren die Stellstabstellungen zeitlich im Sekunden-, Minuten- oder Stunden-Maßstab mit stark variierenden, d.h. instationären Leistungsverteilungen im einzelnen; näherungsweise konstant bleiben dabei wie gesagt nur die Maximalwerte der Formfaktoren. Zusammenfassend gesagt ist für die hier angegebenen Vorschläge das Zusammenwirken von abbrennbaren Giften, von Stellstäben und von variabler Stellstabstellung charakteristisch.spatially variable dimensioning of the solid burnable Poisons for the purpose, in cooperation with the Control rod system for all control rod positions that occur in power operation, approximately constant to achieve maximum performance fornifactors. The control rod positions vary in time within seconds, Minute or hour scale with strongly varying, i.e. unsteady, power distributions in detail; As already mentioned, only the maximum values of the form factors remain approximately constant. In summary for the proposals given here is the interaction of burnable poisons, of control rods and of variable control rod position characteristic.
In den deutschen Patentschriften 2 007 564 und 1 244 werden detaillierte Einteilungen der Stellstäbe in Stellstabgruppen und detaillierte Stellstabfahrprogramme angegeben mit dem Ziel, beim Einfahren der Stellstäbe die axialen Leistungsformfaktoren zu begrenzen und einen konstanten Reaktivitätsvorschub zu erreichen. Die hier dargestellten Vorschläge suchen diese Probleme zu lösen durch den kombinierten Einsatz von Stellstäben und abbrennbaren Giften, so daß man mit einem einfachen Stellst ab f ah rs ehe ma auskommen kann.In German patents 2 007 564 and 1 244 detailed division of the control rods into control rod groups and detailed control rod travel programs are given with the aim of retracting the control rods axial power form factors and one to achieve constant reactivity feed. The suggestions presented here seek to solve these problems through the combined use of control rods and burnable poisons, so that you can use a simple control from f ah rs before ma can get by.
Im nachfolgenden wird die Anwendung der Erfindung bei der Kernauslegung für einen 220 MW., Druckwasserreaktor für einen Schiffsantrieb erläutert.In the following, the application of the invention in the core design for a 220 MW., Pressurized water reactor explained for a ship propulsion system.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch den Reaktorkern aus 24 quadratischen Brennelementen. Jedes Brennelement hat 21 χ 21 Positionen für Brennstäbe, Giftstäbe und Führungsrohre, in denen die beweglichen Fingerabsorber geführt werden. Die Fingerabsorber, die jeweils von obenFIG. 1 shows a cross section through the reactor core made of 24 square fuel assemblies. Each fuel assembly has 21 χ 21 positions for fuel rods, poison rods and guide tubes in which the movable finger absorbers are guided. The finger absorber, each from above
609823/0 0 91609823/0 0 91
in ein Brennelement einfahren, sind zu einen Fingerabs orbere leinen t, d.h. zu einem gemeinsam beweglichen Stellstab mechanisch verbunden. Die Zusammenfassung der Stellstäbe zu gemeinsam fahrenden Stellstabgruppen mit einem gemeinsamen Antrieb, wozu auch mehrere gemeinsam gesteuerte Antriebe gerechnet werden, ist durch die Buchstaben A bis D, gekennzeichnet. Zur Regelung der Leistungs- und Xenonreaktivitäten werden wahlweise die äquivalenten Stellstabgruppen B oder C eingesetzt, die jeweils eine Reaktivitätsänderung von ca. 7 % über ihren Einfahrweg hervorrufen. Die Stellstäbe A, D1, D? und D, sind Abschaltstäbe, die im Normalbetrieb außerhalb des Reaktorkerns stehen. Als Abschaltstäbe dienen auch die Stellstäbe derjenigen Stellstabgruppe B oder C, die im jeweiligen Zeitraum nicht zur Leistungsregelung eingesetzt sind. In Brennelemente ohne Buchstabenkennzeichnung in Figur 1 werden keine Stellstäbe eingefahren. Im folgenden wird nur die Stellstabgruppe B betrachtet. Alle anderen Stellstäbe sind voll gezogen.retract into a fuel assembly, are orbere linen t to a finger absorber, ie mechanically connected to a jointly movable control rod. The combination of the control rods to form jointly moving control rod groups with a common drive, which also includes several jointly controlled drives, is identified by the letters A to D. To regulate the power and xenon reactivities, the equivalent control rod groups B or C are used, each of which causes a change in reactivity of approx. 7 % over their travel path. The control rods A, D 1 , D ? and D, are shutdown rods that are located outside the reactor core during normal operation. The control bars of those control rod group B or C that are not used for power control in the respective period also serve as shut-off rods. No control rods are retracted into fuel assemblies without letter identification in FIG. 1. In the following, only control rod group B is considered. All other control rods are fully drawn.
Als Neutronengift wird Gadolinium in Form von Gd^O, verwendet. Die Gesamtreaktivität dieser in Form von besonderen Stäben in den Brennelementen gemäß Fig. 2 angeordneten Neutronengiften beträgt am Anfang des Reaktorbetriebes etwa 11 %. Sie verteilt sich gleichmäßig über z.B. den unteren Teil des Reaktorkerns und nimmt nach oben stufenförmig gleichmäßig auf Null ab. Der Kern i^eist eine Giftlängenverteilung auf, wie sie in Figur 2 zu sehen ist. Diese gegen die aktive. Spaltstoffzone von 1750 mm oben mindestens um ein Siebentel derselben verkürzten Giftstäbe haben eine derart gewählte Längenverteilung, daß in ihrem Zusammenwirken mit dem beweglichen Absorbersystem der Gruppe B folgende Wirkungen erzielt werden:Gadolinium in the form of Gd ^ O is used as a neutron poison. The total reactivity of these neutron poisons, which are arranged in the form of special rods in the fuel assemblies according to FIG. 2, is about 11 % at the beginning of the reactor operation. It is distributed evenly over the lower part of the reactor core, for example, and decreases evenly in steps up to zero. The core has a poison length distribution, as can be seen in FIG. This against the active. Fissile material zone of 1750 mm at the top, at least one seventh of the same shortened poison rods, have a length distribution selected in such a way that the following effects are achieved in their interaction with the movable absorber system of group B:
- 10 -- 10 -
609823/0091609823/0091
Der Kern mit voll gezogener Gruppe B zeigt die axiale Leistungsverteilung nach Figur 3 (Kurve A), die im Vergleich zur analogen Leistungsverteilung ohne die oben beschriebene Verkürzung der Gifte (Kurve B) eine größere lokale Überhöhung zeigt.The core with fully drawn group B shows the axial power distribution according to Figure 3 (curve A), which in the Comparison to the analog power distribution without the Above described shortening of the poisons (curve B) shows a greater local exaggeration.
Der Kern mit halb eingefahrener Gruppe B zeigt in Figur 4 mit der genannten Verkürzung der Gifte eine axiale Leistungsverteilung mit deutlich kleinerem lokalen Maximum (Kurve C) als ohne die genannte Verkürzung der Gifte CKurve D).The core with half-retracted group B shows in FIG. 4 an axial shortening of the poisons Power distribution with a significantly smaller local maximum (Curve C) than without the mentioned shortening of the toxins C curve D).
Der Kern mit im oberen Viertel der Spaltstoffzone eingefahrenen Absorbern zeigt mit der genannten Verkürzung der Gifte im etwa cosinus-förmigen Verlauf der axialen Leistungsverteilung (Figur 5, Kurve E), wie ihn ohne Anwendung der genannten Verkürzung der Gifte der stellstabfreie Kern hat (Kurve A). Die analoge Leistungsverteilung ohne die genannte Verkürzung der Gifte zeigt Kurve F in Figur 5, die ein lokal größeres axiales Leistungsmaximum zeigt. Da aber bei dem als Beispiel angeführten Kern bei Vollast und Xe-Gleichgewicht die Absorber der Gruppe B etwa die zuletzt genannte Einfahrtiefe haben, wird durch das kombinierte System von genannter Verkürzung der Gifte und beweglichen Absorbern der Gruppe B für diesen Fall etwa die gleiche axiale Leistungsverteilung (Kurve E) erzielt, wie sie bei üblichen Druckwasserreaktorauslegungen der stellstabfreie Kern hat (Kurve A).The core with retracted in the upper quarter of the fission zone Absorbern shows with the mentioned shortening of the poisons in the approximately cosine-shaped course of the axial Power distribution (FIG. 5, curve E), as it was without the use of the abbreviation of poisons mentioned above Core has (curve A). The analog power distribution without the mentioned shortening of the poisons shows Curve F in FIG. 5, which shows a locally larger axial power maximum. But here as an example cited core at full load and Xe equilibrium, the absorbers of group B approximately the last-mentioned entry depth is through the combined system of called shortening of poisons and moving absorbers of group B in this case achieves approximately the same axial power distribution (curve E) as in usual pressurized water reactor designs has the rod-free core (curve A).
Der Kern mit voll eingefahrener Gruppe B zeigt in Figur 6 mit der genannten Verkürzung der Gifte das gleiche axiale Leistungsverhalten (Kurve G) wie der stellstabfreie Kern mit dieser Auslegung (Figur 3, Kurve A) und ohne die genannte Verkürzung der Gifte eine flacheThe core with fully retracted group B shows the same in FIG. 6 with the abbreviation of the poisons mentioned Axial performance behavior (curve G) like the core without the control rod with this design (Figure 3, curve A) and without the aforementioned shortening of the poisons, a flat one
- 11 609823/0091 - 11 609823/0091
axiale Leistungsverteilung (Kurve H), wie sie schon in Figur 3, Kurve B zu sehen war.axial power distribution (curve H), as it was already seen in FIG. 3, curve B.
Gleichzeitig wird durch das in der beschriebenen Weise kombinierte System von Giften und Absorbern bei Einfahren der Absorber der Gruppe B von oben von Beginn des Einfahrens an eine fast lineare Reaktivitatsänderung pro Einfahrweg erzielt (Figur 7, Kurve I), die bis fast gegen Ende des Einfahrwegs erhalten bleibt. Diese Regelcharakteristik steht ganz im Gegensatz zu dem Verhalten, das der Kern ohne die genannte Kombination von Giften und beweglichen Absorbern hat (Figur 7, Kurve K); hier zeigt die Regelcharakteristik zweimal einen typisch S-förmigen Verlauf (Kurve K, Teil B1 bzw.--B2) mit jeweils großen Unterschieden zwischen maximalem und minimalem Reaktivitätsvorschub je Einfahrweglänge mit den oben genannten Nachteilen. Der zweifach S-förmige Verlauf wurde verursacht durch die im letztgenannten Fall notwendige Aufteilung der Gruppe B in zwei Teilgruppen B.. und B- (Figur 1, Kernquerschnitt), um die lokalen Leistungsüberhöhungen nicht unerwünscht groß werden zu lassen. Das in genannter Weise kombinierte System von Giften und beweglichen Absorbern ermöglicht sowohl die Zusammenfassung von !At the same time, the system of poisons and absorbers combined in the manner described when the absorber of group B is retracted from above from the beginning of the retraction onwards achieves an almost linear change in reactivity per approach path (FIG. 7, curve I), which continues almost towards the end of the approach path preserved. This control characteristic is in complete contrast to the behavior that the core has without the aforementioned combination of poisons and mobile absorbers (FIG. 7, curve K); Here, the control characteristic shows twice a typically S-shaped course (curve K, part B 1 or - B2) with large differences between the maximum and minimum reactivity feed per entry path length with the disadvantages mentioned above. The double S-shaped course was caused by the division of group B into two subgroups B .. and B- (FIG. 1, core cross-section), which was necessary in the last-mentioned case, in order not to let the local power peaks become undesirably large. The system of poisons and mobile absorbers combined in the above-mentioned way enables both!
Teilgruppen B1 und B7 zu Bank B als auch den gezeigten \ Subgroups B 1 and B 7 to bank B as well as the shown \
■ I■ I
linearen Verlauf der Regelcharakteristik (Figur 7, Kur- j ve I). Damit ist es möglich, eine Bank mit lconstanter Fahrgeschwindigkeit zur Leistungsregelung zu verwenden. Die Bank B hat bei gleicher Fahrgeschwindigkeit des Fingerabsorberelementes wie bei den Teilgruppen B1 und B2 dann eine größere Reaktivitätsänderung pro Einfahrweg im interessierenden Regelbereich als die Teilgruppen j B1 bzw. B2, die sich auch noch in ihrem Reaktivitäts- ! hub pro Gesamtfahrweg stark unterscheiden (Figur 7, Kur- . j ve K, Teil B1 bzw. B2). Damit ist mit der Regelcharak- [linear course of the control characteristic (FIG. 7, curve I). This makes it possible to use a bank with constant driving speed for power control. At the same speed of travel of the finger absorber element as with subgroups B 1 and B 2, bank B then has a greater change in reactivity per entry path in the regulating range of interest than subgroups j B 1 or B 2 , which also differ in their reactivity! stroke per total travel distance differ greatly (FIG. 7, curve. j ve K, part B 1 or B 2 ). With the rule character [
- 12 -- 12 -
609823/0091609823/0091
teristik der in genannter Weise kombinierten Systeme eine wesentlich höhere Laständerungsgeschwindigkeit bei gleicher Fahrgeschwindigkeit der Fingerabsorberelemente erzielbar als ohne die kombinierten Systeme.teristics of the systems combined in the manner mentioned a significantly higher load change speed with the same travel speed of the finger absorber elements achievable than without the combined systems.
- 13 -- 13 -
609823/0091609823/0091
Claims (1)
dadurch gekennzeichnet,2. Nuclear reactor according to claim 1,
characterized,
dadurch gekenn ζe i chne t,4. Nuclear reactor according to claim 3,
I know that
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2456019A DE2456019C2 (en) | 1974-11-27 | 1974-11-27 | Nuclear reactor with a fixed system of combustible neutron poison introduced into the reactor core |
| BE162069A BE835812A (en) | 1974-11-27 | 1975-11-21 | NUCLEAR REACTOR SUBJECT TO REGULATION |
| BR7507788*A BR7507788A (en) | 1974-11-27 | 1975-11-25 | PERFECTED ADJUSTABLE NUCLEAR BALLAST |
| JP50141104A JPS5922196B2 (en) | 1974-11-27 | 1975-11-25 | Nuclear reactor output control method |
| CA240,503A CA1044383A (en) | 1974-11-27 | 1975-11-26 | Core control system for nuclear reactors |
| FR7536156A FR2293038A1 (en) | 1974-11-27 | 1975-11-26 | NUCLEAR REACTOR SUBJECT TO REGULATION |
| GB48905/75A GB1516860A (en) | 1974-11-27 | 1975-11-27 | Nuclear reactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2456019A DE2456019C2 (en) | 1974-11-27 | 1974-11-27 | Nuclear reactor with a fixed system of combustible neutron poison introduced into the reactor core |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2456019A1 true DE2456019A1 (en) | 1976-08-12 |
| DE2456019C2 DE2456019C2 (en) | 1985-11-28 |
Family
ID=5931827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2456019A Expired DE2456019C2 (en) | 1974-11-27 | 1974-11-27 | Nuclear reactor with a fixed system of combustible neutron poison introduced into the reactor core |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5922196B2 (en) |
| BE (1) | BE835812A (en) |
| BR (1) | BR7507788A (en) |
| CA (1) | CA1044383A (en) |
| DE (1) | DE2456019C2 (en) |
| FR (1) | FR2293038A1 (en) |
| GB (1) | GB1516860A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0257337A1 (en) * | 1986-08-01 | 1988-03-02 | Hitachi, Ltd. | Fuel assembly and nuclear reactor |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2470432A1 (en) * | 1979-11-19 | 1981-05-29 | Pechiney Ugine Kuhlmann Uran | NEW ADJUSTER BAR FOR NUCLEAR REACTOR |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1279230B (en) * | 1967-03-11 | 1968-10-03 | Kernenergieverwert Ges Fuer | Fuel rod for the construction of reactor cores |
| 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 |
-
1974
- 1974-11-27 DE DE2456019A patent/DE2456019C2/en not_active Expired
-
1975
- 1975-11-21 BE BE162069A patent/BE835812A/en not_active IP Right Cessation
- 1975-11-25 JP JP50141104A patent/JPS5922196B2/en not_active Expired
- 1975-11-25 BR BR7507788*A patent/BR7507788A/en unknown
- 1975-11-26 CA CA240,503A patent/CA1044383A/en not_active Expired
- 1975-11-26 FR FR7536156A patent/FR2293038A1/en active Granted
- 1975-11-27 GB GB48905/75A patent/GB1516860A/en not_active Expired
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1279230B (en) * | 1967-03-11 | 1968-10-03 | Kernenergieverwert Ges Fuer | Fuel rod for the construction of reactor cores |
| 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 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0257337A1 (en) * | 1986-08-01 | 1988-03-02 | Hitachi, Ltd. | Fuel assembly and nuclear reactor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE835812A (en) | 1976-03-16 |
| FR2293038B1 (en) | 1981-09-18 |
| CA1044383A (en) | 1978-12-12 |
| JPS5922196B2 (en) | 1984-05-24 |
| DE2456019C2 (en) | 1985-11-28 |
| JPS5182892A (en) | 1976-07-20 |
| BR7507788A (en) | 1976-08-10 |
| FR2293038A1 (en) | 1976-06-25 |
| GB1516860A (en) | 1978-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3828616C2 (en) | ||
| DE2941076C2 (en) | Method of filling with nuclear fuel and operating a nuclear reactor core | |
| DE2515709C2 (en) | ||
| DE1439841A1 (en) | Nuclear reactor | |
| DE1589824B2 (en) | METHOD OF OPERATING A NUCLEAR REACTOR | |
| DE2920190C2 (en) | ||
| DE19546597A1 (en) | Control bundle used in water-cooled nuclear reactors | |
| US3267002A (en) | Method for controlling a nuclear reactor | |
| DE2007564C3 (en) | Method for regulating the output of a pressurized water reactor | |
| DE2531396A1 (en) | SYSTEM FOR CONTROLLING THE OUTPUT POWER OF BOILING WATER REACTORS | |
| DE69016726T2 (en) | Nuclear fuel rod bundle and nuclear reactor gap zone with such a bundle. | |
| DE1514964C3 (en) | Fast performance breeder reactor | |
| DE3308619A1 (en) | Nuclear fuel cluster having enrichment in axial zones | |
| DE2456019A1 (en) | REGULATION FOR NUCLEAR REACTORS | |
| DE3308956A1 (en) | Nuclear fuel cluster for a boiling water reactor | |
| DE2815200C3 (en) | The core of a nuclear reactor consisting of fuel assemblies for generating power and the process for its operation | |
| DE2626487A1 (en) | FUEL ELEMENT ASSEMBLY | |
| DE69103050T2 (en) | Fuel bundle and nuclear reactor. | |
| DE69923793T2 (en) | CONTROL STICK | |
| DE1948913A1 (en) | Device for the regulation of pressurized water nuclear reactors | |
| DE1207522B (en) | Control and shutdown element for nuclear reactors | |
| Mueller et al. | Control of nuclear reactors | |
| DE2633311A1 (en) | CONTROL ROD FOR A NUCLEAR REACTOR, PROCESS FOR OPERATING SUCH NUCLEAR REACTOR AND NUCLEAR REACTOR PROVIDED WITH SUCH CONTROL RODS | |
| DE2451749A1 (en) | GAS COOLED CORE REACTOR | |
| CH634943A5 (en) | Gas-cooled graphite-moderated nuclear reactor having two mutually independent shutdown systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: INTERATOM GMBH, 5060 BERGISCH GLADBACH, DE |
|
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |