DE4423128A1

DE4423128A1 - Reaktorkern für einen Siedewasserkernreaktor

Info

Publication number: DE4423128A1
Application number: DE4423128A
Authority: DE
Inventors: Sven-Birger Johannesson; Lars-Erik Johansson
Original assignee: ASEA Atom AB; ABB Atom AB
Current assignee: Westinghouse Electric Sweden AB
Priority date: 1993-07-05
Filing date: 1994-07-01
Publication date: 1995-01-26
Also published as: SE9302305L; US6035011A; SE9302305D0; JPH07306285A; SE509238C2; US5844957A

Description

Die Erfindung betrifft einen Reaktorkern für einen Siedewas serkernreaktor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Wenn ein Atom eines spaltbaren Materials, insbesondere Uran 235, ein Neutron in seinen Kern aufnimmt und zerfällt, dann entstehen im Durchschnitt zwei Spaltteile mit kleinerem Atomgewicht und großer kinetischer Energie und eine Vielzahl von hochenergetischen Neutronen. In einem Reaktorkern ist eine ausreichende Anzahl von Brennelementen mit Kernbrenn stoff vorhanden, um eine sich selbsterhaltende Spaltreaktion zu ermöglichen. Die kinetische Energie der Spaltprodukte wird von den Brennstäben in Form von Hitze abgebeben. Der Reaktorkern ist in ein Kühlmittel, zum Beispiel Wasser, ge taucht, welche die Hitze zwecks Verwendung vom Kern abführt. Wenn das Kühlmittel Wasser ist, so dient es auch als Neutro nenmoderator, der die Neutronen derart verlangsamt, daß die Wahrscheinlichkeit von Spaltreaktionen steigt. Wenn der Re aktor mit einer konstanten Leistung arbeiten soll, so muß die Menge der durch Spaltung erzeugten Neutronen konstant sein. Dies bedeutet, daß jede Spaltreaktion ein Neutron er zeugen muß, welches seinerseits wieder eine Spaltreaktion herbeiführt, so daß der Prozeß selbsterhaltend wird. Dies wird gewöhnlich dadurch ausgedrückt, daß der effektive Mul tiplikationsfaktor keff = 1 sein muß. Der Multiplikati onsfaktor beschreibt das Verhältnis der Anzahl erzeugter Neutronen zur Anzahl absorbierter Neutronen (oder Neutronen, die aus dem System entkommen).

Während des Betriebes wird das spaltbare Material ver braucht, während gleichzeitig einige der Spaltprodukte ih rerseits Neutronen absorbieren. Unter Berücksichtigung die ser Tatsache wird der Reaktor normalerweise mit Beginn eines Betriebszyklus mit einem Überschuß an Kernbrennstoff verse hen, was anfänglich eine zu hohe Reaktivität zur Folge hat. Aus diesem Grunde ist ein Steuersystem erforderlich, welches sowohl in der Lage ist, den effektiven Multiplikationsfaktor keff während des Betriebs genau auf den Wert 1,0 zu halten als auch den Multiplikationsfaktor unter 1 zu reduzieren, wenn der Reaktor abgeschaltet werden soll. Ein bedeutender Teil dieser Reaktivitätskontrolle erfolgt durch neutronenab sorbierendes Material, welches Neutronen absorbiert oder einfängt, ohne daß irgendeine Spaltung stattfindet.

Zumindest ein Teil des neutronenabsorbierenden Materials ist in einer Vielzahl selektiv betätigbarer Steuerstäbe enthal ten, die zur Steuerung der Leistung des Kerns und der Lei stungsverteilung sowie auch zum Abschalten des Reaktor vom Boden des Kerns entsprechend weit in den Kern hochgeschoben werden. Wenn die Steuerstäbe in den Kern eingeführt werden, werden die Neutronen, die eine Bedingung für die Kernspal tung sind, absorbiert, so daß folglich die Reaktivität sinkt. Je höher die neutronenabsorbierende Wirkung des Steu erstabs, desto besser ist die sogenannte Steuerstabwirkung.

Einige der Brennstäbe können zur Verkleinerung der Notwen digkeit einer mechanischen Steuerung abbrennbares Absorber material enthalten. Ein solcher abbrennbarer Absorber wird durch die Absorption von Neutronen in ein Material mit einer geringeren neutronenabsorbierenden Fähigkeit umgewandelt. Ein bestens bekanntes Material dieser Art ist Gadolinium, gewöhnlich in Form von Gadoliniumoxyd. Die abbrennbaren Ab sorber, die als Konstruktionsmaterial verfügbar sind, haben jedoch eine nicht vernachlässigbare Restabsorptionskapazi tät. Wenn zum Beispiel Gadolinium als abbrennbarer Absorber verwendet wird, werden die Isotope, die einen großen Neutro nenabsorptionsquerschnitt haben, relativ schnell verbraucht, während eine Restabsorptionskapazität als Folge eines fort gesetzten Neutroneneinfangs durch die anderen Isotope ver bleibt.

Im Notfalle muß die Leistungserzeugung des Kerns schnell un terbrochen werden können, d. h., die Neutronen-Versorgung und folglich die Leistungserzeugung durch Kernspaltung im Brenn stoff muß unterbrochen werden. Es muß stets ein ausreichen des Abschaltmarginal vorhanden sein, damit der Neutronenfluß nicht unerwartet startet und zu einer starken Leistungser zeugung führt, wenn zum Beispiel das Reaktorgefäß geöffnet wird und Wartungsarbeiten oder eine Neubeschickung stattfin den.

Eine typische Forderung der Behörden für eine Betriebsgeneh migung besteht darin, daß, wenn irgendein Steuerstab in sei ner ausgefahrenen Position sich nicht mehr bewegen läßt, das Abschaltmarginal einer Reduktion der Reaktivität von minde stens 0,38% (k_keff soll kleiner als 0,9962 sein), entspricht. Um eine zusätzliche Sicherheit zu erhalten, werden diese Werte in der Praxis oft auf 1% beziehungsweise 0,99 geän dert.

Es ist bekannt, daß Abschaltmarginal durch die Beigabe von etwas abbrennbaren Neutronen-Absorber, zum Beispiel Gadoli nium, zu den Brennstofftabletten zu verbessern. Der abbrenn bare Neutronen-Absorber bewirkt eine Verminderung der Reak tivität sowohl im kalten wie heißen Zustand. Die Beigabe von abbrennbaren Absorbern in die Brennstofftabletten ist kost spielig, und außerdem können die abbrennbaren Absorber nicht vollständig abgebrannt werden, was bedeutet, daß ein gewis ser Prozentsatz an neutronenabsorbierendem Material stets verbleibt, wodurch die Reaktivität im heißen Zustand in un erwünschter Weise reduziert wird.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß abbrennbare Neutro nen-Absorber, wie zum Beispiel Gadoliniumoxyd, die thermi sche Leitfähigkeit der Brennstäbe vermindern. Brennstäbe, die Gadoliniumoxyd enthalten, haben infolge des Absorbers eine bedeutend kleinere relative Leistung, was einen ungün stigen Einfluß auf die lokale Leistungsverteilung hat. Je größer die Anzahl der Stäbe mit abbrennbarem Absorber und je größer die Konzentration des abbrennbaren Absorbers, umso größer ist die negative Wirkung auf die lokale Leistungsver teilung.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die Anforderungen an einen Reaktorkern während des Betriebes und des Abschaltens einander oft entgegengesetzt sind, wodurch es schwierig ist, einen Kern mit einer optimalen Konfiguration zu schaffen.

Einige der bekannten Konfigurationen, bei denen auf eine verbesserte Abschaltung gezielt wird, werden im folgenden beschrieben:

US-A-4 863 680 beschreibt ein Brennelement, bei welchem ein vergrößertes Abschaltmarginal dadurch erreicht wird, daß in dem Brennelement eine Anzahl kleiner Einheiten mit einer kleineren Anzahl von Brennstäben pro Einheit angeordnet wird. Die Einheiten werden in einem bestimmten gegenseitigen Abstand angeordnet. Zentral zwischen den kleinen Einheiten wird ein Wasserstab angeordnet. Das Abschaltmarginal kann dadurch sichergestellt werden, daß der Abstand zwischen den Einheiten in einer geeigneten Weise verändert wird.

Die US-A-4 968 479 beschreibt ein Brennelement mit einer An zahl von Stäben mit einer verkürzten aktiven Länge, die um einen zentral positionierten Wasserstab angeordnet sind. Der Wasserstab hat einen oberen Teil mit einem größeren Durch messer und einen unteren Teil mit einem kleineren Durchmes ser, wobei der kleinere Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser der Brennstäbe entspricht. Einige Stäbe sind mit Zwischenzonen mit nichtspaltbarem Material versehen. Diese Zonen sind um den oberen Teil des Wasserstabes herum derart angeordnet, daß der effektive Multiplikationsfaktor k_eff im heißen Zustand wirksam vergrößert werden kann und im kalten Zustand wirksam reduziert werden kann, wodurch man ein ver bessertes Abschaltmarginal erhält. Dies beruht darauf, daß um den Wasserstab an den Zwischenzonen ein Überfluß an Was ser vorhanden ist derart, daß der Wasserstab oder der Be reich um diesen Stab im kalten Zustand übermoderiert wird, wodurch der Neutronen-Multiplikationsfaktor verkleinert wird und das Abschaltmarginal vergrößert wird. Während des heißen Zustandes des Reaktors, insbesondere wenn Dampfblasen am äu ßeren Umfang des Wasserstabs auftreten, verschwindet das Übermaß an Wasser und der Multiplikationsfaktor erholt sich.

Die US-A-5 128 097 zeigt ein Brennelement, welches in einem quadratischen Gitter zentral angeordnete Brennstäbe enthält, deren Durchmesser größer ist als der von peripher in einem dreieckigen Gitter angeordneten Brennstäben. Das periphere dreieckige Gittermuster ermöglicht es, den Kühlbereich an der Peripherie zu vergrößern, wodurch das Abschaltmarginal vergrößert wird. Die Menge an Kühlmittel im Zentrum des Brennelementes wird durch die Einführung von zwei Wasserstä ben vergrößert, die einem im Verhältnis zu den Brennstäben erweiterten Durchmesser haben.

Die SE-A-454 822 beschreibt ein Brennelement mit vier Teil bündeln, von denen jedes mit einem zurückgenommenen Eckenab schnitt, also einer weggeschnittenen Ecke, versehen ist, die einander zugewendet sind und so ein vergrößertes Freiraum im Zentrum des Brennelements bilden. Die Teil-Brennelemente sind durch ein kreuzförmiges Stützglied voneinander ge trennt, dessen kreuzförmiges Zentrum dadurch vergrößert wird, daß es den zurückgenommenen Eckenabschnitten angepaßt wird. Das vergrößerte Zentrum des kanalförmigen Stützglieder trägt zu der Möglichkeit bei, mehr nicht-kochendes Wasser im Zentrum des Brennelement zu erhalten. Das Abschaltmarginal wird dadurch in einem kalten Reaktor durch das Vorhandensein der größeren Wassermenge im zentralen Teil des Brennelemen tes vergrößert.

Die SE-A-423 760 beschreibt ein anderes Brennelement mit zu rückgenommenen Eckenabschnitten. Das Brennelement enthält vier Teil-Brennelemente, von denen mindestens eines mit vier zurückgenommenen Eckenabschnitten versehen ist. Der Grund für die Wegnahme der Ecken bei dieser Ausführung besteht in dem Wunsch, einen weiteren Brennstab in einem begrenzten Raum unterzubringen. Um dies zu erreichen, sind die Stäbe in einem teilweise dreieckigen Muster statt in einem quadrati schen Muster angeordnet. Es ist dann ganz natürlich, die Eckenabschnitte des Teil-Brennelementes der dreieckigen Stab konfiguration anzupassen. Dieses Brennelement hat kein ver bessertes Abschaltmarginal. Zwar gelangt mehr Wasser in den Kern, jedoch bewirkt dieses keine Verkleinerung der Reakti vität im kalten Zustand, da das Verhältnis von Wasser und Uran nicht verändert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reaktorkern der eingangs genannten Art zu entwickeln, der im kalten Zu stand ein vergrößertes Abschaltmarginal hat durch Vergröße rung der Wassermenge im Kern hat und/oder durch Verbesserung der Wirkung des Steuerstabes.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Reaktorkern gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welcher erfin dungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ge nannten Merkmale hat.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen genannt.

Ein Brennelement, welches zu einem solchen Kern führt, hat mindestens einen äußeren, auf einen Spalt gerichteten zu rückgenommenen Eckenabschnitt, wodurch mindestens ein Brenn stab aus dem Eckenabschnitt verschwindet. Der eine oder die mehreren zurückgenommenen Eckenabschnitten bewirkt/bewirken eine Vergrößerung der Querschnittsfläche in der Moderatorre gion zwischen den Superzellen des Reaktorkerns. Jede wegge nommene Ecke hat eine Vergrößerung der Moderatorregion zur Folge, wobei die Vergrößerung mindestens der Querschnitts fläche eines Brennstabes entspricht.

Mehr Wasser im Kern bedeutet, daß die Reaktivität im kalten Zustand kleiner wird, da die Dichte des Wassers dann groß ist und die Diffusionslänge der Neutronen klein ist. Auch das Wasser selbst hat eine neutronenabsorbierende Fähigkeit. Dies zusammen resultiert in einem verbesserten Abschaltmar ginal im kalten Zustand.

Um ein zusätzlich verbessertes Abschaltmarginal im kalten Zustand zu erreichen, kann die Wirkung des Steuerstabes ver bessert werden.

Eine Verbesserung der Wirkung des Steuerstabes bedeutet, daß der Steuerstab mehr Neutronen erreicht, das heißt, absor biert. Dies wird erreicht durch eine Verkleinerung des mitt leren Abstandes des spaltbaren Materials, das heißt, der Neutronenerzeuger, vom Steuerstab und folglich auch des Ab standes der Neutronen vom Steuerstab. Dies wird seinerseits erreicht durch Wegnahme mindestens eines Brennstabes in ei ner oder mehreren derjenigen äußeren Ecken des Brennele ments, welche vom Zentrum des Steuerstabes wegweisen, so daß das verbleibende spaltbare Material auf diese Weise dichter am Steuerstab angeordnet ist. Um eine Verbesserung des Ab schaltmarginals sowohl durch die Zufuhr von mehr Wasser in den Kern als auch durch eine Verbesserung der Steuerstabwir kung zu erreichen, ist mindestens diejenige äußere Ecke weg geschnitten, die vom Steuerstab am weitesten entfernt ist.

Durch die Eckenwegnahme wird mehr nicht-kochendes Wasser in den Reaktorkern gebracht. Die Änderung des Verhältnisses des Volumens von kochendem Wasser zu dem Volumen von nicht-ko chendem Wasser führt zu einer Vergrößerung der Reaktivität im heißen Zustand und einer größeren Reduktion der Reaktivi tät im kalten Zustand relativ zu der Zunahme im heißen Zu stand. Da die Reaktivität im heißen Zustand vorbestimmt ist, kann eine vergrößerte heiße Reaktivität durch eine Reduzie rung des mittleren Anreicherungsgehalts des Brennstoffs kom pensiert werden. Durch die Eckenwegnahme ermöglicht die Er findung das Vorhandensein eines größeren Volumens von nicht kochendem Wasser als durch Austausch von Brennstäben gegen Wasserstäbe, wie bei der Behandlung des Standes der Technik beschrieben wurde, da auch der Zugang zu dem Volumen außer halb des Stabes geschaffen wird. Für die Erfindung ist es wichtig, daß der Raum für das nicht-kochende Wasser eine ge wisse Größe hat, um eine beachtlich verbesserte Moderation im heißen Zustand und eine beachtliche reduzierte Reaktivi tät im kalten Zustand zu erreichen.

Brennelemente in unsymmetrischen Kerngitter haben gewöhnlich eine ungleiche Anreicherungsverteilung. Ein unsymmetrisches Kerngitter ist ein solches, in welchem die Wasserspalte zwi schen den Brennelementen eine Superzelle, die als Steuer stabspalte bezeichnet werden, breiter sind als die Wasser spalte zwischen den Superzellen, die als schmale Spalte be zeichnet werden. Die genannte ungleiche Anreicherung-Vertei lung beruht darauf, daß bei der Dimensionierung von unsymme trischen Kerngittern die durch schlechtere Moderatorbedin gungen am äußeren Teil der Superzelle bedingte geringere Leistung durch einen höheren Anreicherungsgehalt in diesem Teil kompensiert wird. Die Eckenreduzierung gemäß der Erfin dung ist besonders vorteilhaft bei dieser Art von Gittern, da sie es möglich macht, den Anreicherungsgehalt in denjeni gen Stäben zu reduzieren, die am dichtesten an dem zurückge nommenen Eckenabschnitt oder den zurückgenommenen Eckenab schnitten angeordnet sind, dank der vergrößerten Menge an nicht-kochendem Wasser, welches bessere Moderatoreigenschaf ten als kochendes Wasser hat. Eine entsprechende Vergröße rung des Anreicherungsgehaltes wird am gegenüberliegenden Teil des Brennelementes vorgenommen (gegenüberliegend in Be zug auf die weggenommene Ecke), um die mittlere Anreicherung beizubehalten. Dies führt zu einer Vergleichmäßigung der An reicherungsverteilung in unsymmetrischen Kerngittern.

Die Änderung der Anreicherungs-Verteilung sowohl in symme trischen wie unsymmetrischen Kerngittern resultiert darin, daß spaltbares Material dichter an das Steuerstab-Zentrum gebracht wird, wodurch die Steuerstabwirkung verbessert wer den kann und die Reaktivität im kalten Zustand somit redu ziert wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Anreicherungsgehalt in denjenigen Stäben, die am dichtesten an einem zurückgenommenen Eckenabschnitt angeord net sind, der sich in einem maximalen Abstand vom Steuerstab befindet und durch den ein Brennstab weggefallen ist, nach folgender empirischer Beziehung bestimmt.

B = A F_k(F_s(a/b-1)+1)

wobei
B = Anreicherungsgehalt in einem Stab, der nahe einem zu rückgenommenen Eckenabschnitt liegt, durch den ein Brenn stab weggefallen ist,
A = Anreicherungsgehalt eines entsprechenden Stabes in einem nicht-zurückgenommenen Eckenabschnitt des Brennelementes, der dem zurückgenommenen Eckenabschnitt gegenüberliegt,
der Faktor F_k beschreibt, wie das Verhältnis B/A durch einen zurückgenommenen Eckenabschnitt in einem Gitter mit sym metrischen Wasserspalten beeinflußt wird,
der Faktor F_s ein Symmetriefaktor ist, welcher beschreibt, wie das Verhältnis B/A von dem Verhältnis zwischen den Steuerstab-Spalten und den engen Spalten für ein Gitter mit asymmetrischen Wasserspalten abhängt,
a = Spaltbreite des Steuerstab-Spaltes,
b = Spaltbreite des schmalen Spaltes.

Wenn der gesamte Kern aus Brennelementen der oben beschrie benen Art aufgebaut ist, dann wird die Reaktivität im kalten Zustand durch das Zusammenwirken zwischen einer Vielzahl weggenommener Ecken, wodurch man bedeutend vergrößerte Mode ratorregionen erhält, weiter reduziert.

Im Vergleich mit bekannten technischen Lösungen, die ein verbessertes Abschaltmarginal betreffen, hat die Erfindung eine Anzahl beachtlicher Vorteile. Der Hauptvorteil besteht darin, daß die Lösung gemäß der Erfindung eine bedeutende Vereinfachung der Gestalt des Brennelementes im Vergleich mit früheren Lösungen bedeutet, während zur gleichen Zeit die Verminderung der Gesamtmenge an spaltbarem Material be grenzt ist und die Sicherheitsforderungen für das Abschalten mehr als zufriedenstellend erfüllt werden.

Es ist ferner ein Vorteil, daß durch die weggenommenen Ecken mehr nicht-kochendes Wasser in den Kern geführt werden kann.

Die vergrößerten Moderatorregionen stellen einen Vorteil dar, da ein großes zusammenhängendes Volumen mehr Neutronen absorbiert, als verschiedene kleinere Moderatorregionen mit gleichem Gesamtvolumen. Dies liegt daran, daß die Diffusi onslänge der Neutronen kürzer wird, da wegen der vergrößer ten Wassermenge die Neutronen verlangsamt und absorbiert werden, bevor sie dem spaltbaren Brennstoff erreichen. Im kalten Zustand dienen die Moderatorregionen somit in einem gewissen Grade als Neutronenfallen.

Ferner kann der Anreicherungsgehalt an dem zurückgenommenen Eckenabschnitt reduziert und an der dem zurückgenommenen Ec kenabschnitt gegenüberliegenden Ecke erhöht werden. Dies ist insbesondere in unsymmetrischen Kerngitter ein bedeutender Vorteil, da auf diese Weise eine Vergleichmäßigung der An reicherungsgehalte erreicht wird.

In den Fällen, in denen zumindest die Ecke, welche den größ ten Abstand vom Steuerstab hat, weggenommen ist, kann die Menge an abbrennbarem Absorber, wie zum Beispiel Gadolinium, in der Ecke vermindert werden, wodurch der negative Einfluß, den dieser Absorber auf die Reaktivität im heißen Zustand ausübt, reduziert wird. Dies liegt zum Teil daran, daß in folge der Eckenwegnahme mehr Wasser in den Kern geführt wird, und zum Teil daran, daß das spaltbare Material dichter an den Steuerstab gebracht wird. Der verminderte Bedarf an abbrennbarem Absorber führt auch zu geringeren Kosten.

Eine verbesserte Wirksamkeit der Steuerstab und folglich ein besseres Abschaltmarginal wird durch eine solche Wegnahme von Brennstäben erreicht, daß der mittlere Abstand des spaltbaren Materials vom Steuerstab kleiner wird. Auch die Verminderung des Anreicherungsgehalts in Brennstäben, welche nahe den weggenommenen Ecken positioniert sind, und die ent sprechende Vergrößerung des Anreicherungsgehalts in entspre chenden Stäben an gegenüberliegenden Ecken tragen zur Ver besserung der Steuerstab-Wirksamkeit bei, da sich dadurch ein höherer Anreicherungsgehalt dichter am Steuerstab (d. h., spaltbares Material dichter am Steuerstab) ergibt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Brennelement ge mäß der Erfindung in den Kernen bereits vorhandener Reakto ren verwendet werden kann, was von besonderem Wert ist.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt längs der Linie I-I in Fig. 2 einer Ausführungsform eines zusammengesetzten Brennelementes, welches aus vier Teil-Brennelementen aufgebaut ist, für einen Siedewasserreaktor gemäß der Erfindung,

Fig. 2 das gleiche Brennelement wie in Fig. 1 in Drauf sicht von der Linie II-II in Fig. 1 aus,

Fig. 3 einen horizontalen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Teil eines horizontalen Schnitts durch einen Reaktorkern mit Brennelementen, die in bekannter Art im Kern angeordnet sind,

Fig. 5 einen Wasserstab im vertikalen Schnitt,

Fig. 6 einen Teil eines vertikalen Schnittes durch eine be sonders vorteilhafte Ausführungsform eines Reak torkerns gemäß der Erfindung,

Fig. 7-17 Teile horizontaler Schnitte durch verschie dene Ausführungsformen von Reaktorkernen gemäß der Erfindung.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen einen Brennelementkasten 1 mit im wesentlichen quadratischem Querschnitt. Der Brennelement kasten 1 umgibt ohne nennenswertes Spiel den oberen quadra tischen Teil 2a eines Fußstückes 2, welches im übrigen einen konischen Abschnitt 2b und einen zylindrischen Abschnitt 2c hat. Das Fußstück 2 hat eine nach unten weisende Eintritts öffnung 3 für Kühlwasser. Neben dem Brennelementkasten trägt das Fußstück 2 auch eine Tragplatte 4. An seinem unteren Ende hat der Brennelementkasten 1 einen relativ dickwandigen Ab schnitt, welcher an dem Fußstück 2 und der Tragplatte 4 mit tels einer Anzahl horizontaler Bolzen befestigt ist, die durch gestrichelte Linien 5 angedeutet sind.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß der Brennelementkasten 1 gemäß der Erfindung mit einem zurückgenommenen Eckenab schnitt (weggeschnittene Ecke) 41 versehen ist. Mittels ei nes hohlen Stützgliedes 7 mit kreuzförmigem Querschnitt wird der Brennelementkasten 1 in vier vertikale kanalförmige Teile 6 mit mindestens im wesentlichen quadratischem Quer schnitt unterteilt. Das Stützglied 7 ist an die vier Wände 1a, 1b, 1c, 1d des Brennelementkastens 1 angeschweißt und hat vier hohle Flügel. Der von dem Stützglied 7 gebildete zentrale Kanal ist mit 32 bezeichnet, und ist am unteren Ende an das Eintrittsrohr 9 für Moderatorwasser angeschlos sen. Jedes rohrförmige Teil 6 enthält ein Bündel 25, welches fünfundzwanzig Brennstäbe 10 enthält. Die Stäbe 10 sind in einem Gitter angeordnet, in welchem jeder Stab 10 in zwei aufeinander senkrecht stehenden Reihen enthalten ist, abge sehen von dem zurückgenommenen Eckenabschnitt 41, wodurch ein Stab 10 weggefallen ist.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß zu jedem Bündel 25 eine un teren Verbundplatte 11, eine ober Verbundplatte 12 und eine Vielzahl von Abstandshaltern 13 gehören. Ein Brennstabbündel 25 mit unterer Verbundplatte 11, oberer Verbundplatte 12, Abstandshaltern 13 und einem Teil des Brennelementkastens 1 bildet eine Einheit, welche in dieser Schrift als Teil-Bren nelement bezeichnet wird, während eine Einheit, die vier solche Teil-Brennelementen enthält, als Brennelement be zeichnet wird. In den Zeichnungen werden Brennelemente durch das Bezugszeichen 14 und Teil-Brennelement durch die Bezugs zeichen 40a bis 40d gekennzeichnet. Eine Einheit, die vier Brennelemente 40 und einen zwischen diesen zentral angeord neten Steuerstab 38 enthält, stellt eine Superzelle dar.

Die vier unteren Verbundplatten 11 werden in dem Brennele ment 40 von der Tragplatte 4 getragen, und jedes Brennele ment ist zu einem Teil in ein entsprechendes quadratisches Loch 14 in der Tragplatte eingelassen. In jedem Teil-Brenn element 40a bis 40d ist mindestens einer der Brennstäbe 10 mit einem relativ langen, mit Gewinde versehenen Endstopfen 33 und 34 aus massivem Hüllenmaterial ausgebildet, wobei der untere Endstopfen 33 durch die untere Verbundplatte 11 ge führt ist und mit einer Mutter 15 versehen ist, und der obere Endstopfen 34 durch die obere Verbundplatte 12 geführt ist und mit einer Mutter 16 versehen ist. In der gezeigten Ausführungsform ist der zentrale Stab 26 in jedem Teilbündel in dieser Weise ausgebildet. Der Stab 26 dient auch als Hal testab für die Abstandshalter. Die Löcher für den Durchtritt des Wassers durch die unteren Verbundplatte 11 sind mit 35 bezeichnet.

Aus den Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, wie der obere Endabschnitt des Brennelementkastens 1 eine kreuzförmige He beplatte 17 mit vier horizontalen Armen 18-21 umgibt, die von einem gemeinsamen zentralen Teil ausgehen. An seinem äu ßeren Ende hat jeder Arm 18-21 einen pfeilkopfähnlichen Abschnitt 22, von dem jeder Arm in einer entsprechenden Ecke des Brennelementkastens 1 in Kontakt mit der inneren Wand fläche des Brennelementkastens 1 steht. An den Armen 18-21 ist ein Hebegriff 23 befestigt. Die Hebeplatte 17 und der Handgriff 23 bilden zusammen ein stählernes Hebeglied, wel ches als ein Teil gegossen ist. Die Hebeplatte 17 ist an dem Stützglied befestigt, und zwar mittels vier vertikaler Stan gen 28, die in entsprechende Flügel 8 des Stützgliedes 7 eingeführt und an diesen festgeschweißt sind. An ihrem obe ren Ende hat jede Stange 28 einen bolzenähnlichen Abschnitt 29, der mit Spiel durch ein entsprechendes Loch in zentralen Teil der Hebeplatte 17 geführt ist und mit einer Mutter 30 versehen ist. Man erkennt aus den Figuren, daß der Brennele mentkasten 1 mit Vertiefungen 31 versehen ist, die mit Ab stand voneinander in Längsrichtung angeordnet sind und an denen das Stützglied 7 angeschweißt ist.

Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus einem unsymmetrischen Kerngitter bekannter Art. Der Ausschnitt umfaßt sechzehn Brennelemente 40. Die Räume zwischen den Brennstäben 10 in jedem Teilbündel 40a-40d werden von Wasser durchflossen. Das gleiche gilt für den kreuzförmigen Kanal 32 des Brenn elements 40. Die Spalte zwischen den Brennelementen 40 wer den auch von Wasser durchflossen. In einem unsymmetrischen Kerngitter sind die Steuerstab-Spalte 37a, in welche die Steuerstäbe 38 eingeführt werden können, breiter als die schmalen Spalte 37b, in die keine Steuerstäbe 38 eingeführt werden können. In einem symmetrischen Kerngitter haben die Steuerstab-Spalte 37a und die schmalen Spalte 37d gleiche Breite. Die Steuerstäbe 38 haben Flügel 38a-38d, die ein rechtwinkliges Kreuz bilden.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, gehört zu jedem Brennstab 10 ein Hüllrohr 42 und eine große Zahl von kreiszylindrischen Tabletten 43, die in axialer Richtung des Rohres 42 überein andergestapelt sind. Die Tabletten 43, die am dichtesten an den beiden Enden des Brennstabs 10 liegen, können möglicher weise aus natürlichem Uran bestehen, während die übrigen Ta bletten 43 in bekannter Weise aus Urandioxyd bestehen, wel ches bezüglich Uran 235 angereichert ist. Die unterste Ta blette ruht fest auf einem Endstopfen 44, der an das untere Ende des Stapels 10 angeschweißt ist, und die oberste Ta blette wird durch eine Spiralfeder 45 nach unten gepreßt, die unter Vorspannung gegen einen Endstopfen 46 anliegt, der an das obere Ende des Rohres 42 angeschweißt ist. Dadurch bildet sich ein freier Raum 47, der mit Helium gefüllt ist. Dieser von nuklearem Brennstoffmaterial freie Raum 47 gehört daher nicht zur aktiven Länge des Brennstabes 10. Tabletten 43 aus natürlichem Uran werden als zu der aktiven Länge des Brennstabes 10 gehörige gerechnet.

Fig. 6 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung. Im Gegensatz zu den in Fig. 4 gezeigten Brennelementen haben die Brennelemente 40 ein erweitertes Zentrum, welches dadurch gewonnen wurde, daß der kreuzför mige Kanal 32 unter Wegnahme der inneren Ecken der Brennele mente 40 geformt wurde; dies ist Stand der Technik gemäß der SE-PS 454 822. Ferner ist jedes Brennelement mit einem zu rückgenommenen Eckenabschnitt 41 versehen. Der zurückgenom mene Eckenabschnitt 41 liegt an derjenigen Ecke in der Su perzelle, welche den größten Abstand vom Zentrum des Steuer stabes 38 hat. Die Wegnahme der Ecke 41 ist derart mit dem Wegfall von mindestens einem Brennstab 10 an der weggenomme nen Ecke 41 verbunden, daß die rechtwinklige Positionierung der Stäbe, bei der Stäbe in zwei zueinander senkrechten Rei hen angeordnet sind, beibehalten werden kann.

Die Wegnahme der Ecke ermöglicht die Einführung von mehr nicht-kochendem Wasser in den Kern. Im heißen Zustand mit einer Mischung aus Dampf und Wasser erhält man so eine bes sere Neutronenmoderation und eine erhöhte Reaktivität. Im kalten Zustand haben die Neutronen eine beträchtlich kürzere Diffusionslänge. Dies bedeutet, daß die Wegnahme der Ecken zu einer verbesserten Neutronenabsorption beiträgt, wodurch die Reaktivität im kalten Zustand reduziert und das Ab schaltmarginal erhöht wird.

Bei der Anwendung der Erfindung wird eine zusätzliche Ver besserung des Abschaltmarginals erzielt durch das Wegnahme eines Brennstabes 10 in der Weise, daß der mittlere Abstand des spaltbaren Materials vom Steuerstab 38 in einer Super zelle kleiner wird, wodurch der Neutronenabsorptionseffekt des Steuerstabes 38 verbessert wird und damit auch das Ab schaltmarginal in kaltem Zustand. Noch eine weitere Verbes serung des Abschaltmarginals wird erreicht durch Verminde rung des Anreicherungsgehaltes in den Brennstäben 10, die am dichtesten an dem zurückgenommenen Eckenabschnitt (oder Ec kenabschnitten) 41 liegen und durch Erhöhung des Anreiche rungsgehaltes in den entsprechenden Brennstäben 10 in der Ecke des Brennelements 40, die dem zurückgenommenen Eckenab schnitt 41 gegenüberliegt, wodurch der mittlere Abstand des spaltbaren Materials von Steuerstab 38 weiter verkleinert wird.

In unsymmetrischen Kerngittern ist die Verminderung des An reicherungsgehaltes an dem zurückgenommenen Eckenabschnitt 41 auch insofern ein Vorteil, als man eine Vergleichmäßigung des Anreicherungsgehaltes in den Brennelementen 40 erhält.

Die Fig. 7 und 8 zeigen in einem unsymmetrischen Kerngit ter Brennelemente 40, von denen jedes einen zurückgenommenen Eckenabschnitt 41 hat, der zum Gebrauch gemäß der Erfindung geeignet ist. Das Brennelement 40 gemäß Fig. 7 ist mit ei nem innen angeordneten vertikalen Kanal 48 versehen, durch welchen Wasser in vertikaler Richtung von unten nach oben durch das Brennelement 40 geführt wird. Der Kanal 48 hat einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt, der den neun weggenommenen Brennstäben 10 entspricht, und er ist ge genüber dem Zentrum des Brennelement 40 versetzt angeordnet. Fig. 8 zeigt ein Brennelement 40, welches zwei zentral an geordnete vertikale Wasserstäbe 49 hat, durch welche Wasser in vertikaler Richtung von unten nach oben durch das Brenn element 40 geführt wird. Die Wasserstäbe 49 haben einen Durchmesser, der etwas größer ist als der Durchmesser der Brennstäbe 10 und ihr Querschnitt ist im wesentlichen kreis förmig ausgeführt. Die zentrale Anordnung der beiden Wasser stäbe 49 im dem Brennelement erfolgt auf Kosten von sieben Brennstäben 10. Das Brennelement 40 enthält auch Brennstäbe 10a mit einer verkürzten aktiven Länge, die in Fig. 8 schraffiert dargestellt sind.

Die Fig. 9-11 zeigen in einem unsymmetrischen Kerngit ter 40 Brennelemente mit drei zurückgenommenen Eckenab schnitten 41. Die zurückgenommenen Eckenabschnitte 41 befin den sich an Ecken, welche vom Zentrum des Steuerstabes 38 abgewendet sind. Die Brennelemente 40 gemäß Fig. 9 sind von gleicher Art wie die in Fig. 6 gezeigten Brennelemente. Die Brennelemente 40 gemäß Fig. 10 sind von gleicher Art wie die in Fig. 4 gezeigten Brennelemente. Die Brennelemente gemäß den Fig. 6-11 sind auch für symmetrische Kerngit ter geeignete, insbesondere die Ausführungsformen der Fig. 9-11, da die Beseitigung von drei von insgesamt vier Ecken bedeutet, daß die symmetrische Anreicherungs-Vertei lung im wesentlichen in symmetrischer Form beibehalten wer den kann. Das Brennelement 40 gemäß Fig. 11 ist mit zwei zentral angeordneten vertikalen Wasserstäben 50 versehen, durch welche Wasser in vertikaler Richtung von unten nach oben durch das- Brennelement 40 geführt wird. Die Wasserstäbe 50 haben einen Durchmesser, der in etwa dem Durchmesser der Brennstäbe 10 entspricht, und sie haben einen im wesentli chen kreisförmigen Querschnitt. Die Anordnung der beiden Wasserrohre 50 im Zentrum des Brennelementes 40 erfolgt auf Kosten von zwei Brennstäben 10.

Die Fig. 12-13 zeigen in einem symmetrischen Kerngitter Brennelemente 40 mit zwei zurückgenommenen Eckenabschnitten weggenommenen 41. Die zurückgenommenen Eckenabschnitte sind an zwei Ecken vorhanden, welche einen gleich großen Abstand vom Steuerstab 38 haben. Diese in Bezug auf ein Teil-Brenn element symmetrische Eckenwegnahme ist besonders geeignet für symmetrische Kerngitter. Das Abschaltmarginal wird durch die Einführung von mehr Wasser in den Kern stark verbessert. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß das Signal von einem möglichen Detektor, der zwischen den Superzellen in einer maximalen Entfernung von dem Zen trum des Steuerstabes 38 angeordnet ist, durch die Eckenweg nahme nicht beeinflußt wird. Das Brennelement 40 gemäß Fig. 12 ist von gleicher Art wie die in Fig. 6 und 9 gezeigten Brennelemente. Das Brennelement 40 gemäß Fig. 13 ist mit einem inneren vertikalen Kanal 51 versehen, durch weichen Wasser in vertikaler Richtung von unten nach oben durch das Brennelement 40 geführt wird. Der Kanal 51 hat einen im we sentlichen kreisförmigen Querschnitt, der den vier weggenom menen Brennstäben 10 entspricht und ist zentral angeordnet. Fig. 14 zeigt ein Brennelement 40 derselben Art wie Fig. 7, jedoch mit einem zentral im Brennelement 40 angeordneten Wasserkanal 48.

Fig. 15 zeigt ein symmetrisches Kerngitter mit Brennelemen ten 40 derselben Art wie die Fig. 4 und 10. Jedes Brenn element 40 ist mit vier zurückgenommenen Eckenabschnitten 41 versehen. Diese Ausführungsform unterscheidet sich daher von der in Fig. 10 gezeigten dadurch, daß auch die innere Ecke, welche die kürzeste Entfernung zum Steuerstab 38 hat, wegge nommen ist. Zwar verhindert die Zurücknahme des zum Steuer stab 38 weisenden Eckenabschnitts eine Reduzierung des mitt leren Abstandes des spaltbaren Materials vom Steuerstab, sie bringt jedoch den Vorteil, daß der Brennstab 10, der norma lerweise in dieser Ecke angeordnet ist, verschwindet. Dieser Stab 10 ist schnellen und starken Leistungsänderungen beim Einfahren und Herausfahren des Steuerstabes ausgesetzt, wo bei er leistungsmäßig stark belastet wird. In bestimmten Fällen kann es daher von Vorteil sein, diesen Brennstab 10 aus dem Brennelement 40 zu entfernen. Außerdem ist es ein Vorteil, daß die symmetrische Anreicherung-Verteilung auf rechterhalten werden kann, wenn alle Ecken weggenommen sind.

Fig. 16 zeigt ein unsymmetrisches Kerngitter mit Brennele menten 40 derselben Art wie in den Fig. 6, 9 und 12. Die Brennelemente 40 sind mit zwei zurückgenommenen Eckenab schnitten 41 versehen, und zwar an demjenigen Ecken, die dem Zentrum des Steuerstabes 38 am geringsten beziehungsweise am weitesten entfernt sind. Diese Ausführungsform ist vorteil haft unter dem in Zusammenhang mit Fig. 15 genannten Ge sichtspunkt, d. h., daß der empfindliche Stab 10, der dem Zentrum des Steuerstabes 38 am nächsten liegt, verschwindet.

Fig. 17 zeigt ein unsymmetrisches Kerngitter mit Brennele menten 40 derselben Art wie in den Fig. 4, 10 und 15. Die Brennelemente 40 sind mit drei zurückgenommenen Eckenab schnitten 41 versehen. Die zurückgenommenen Eckenabschnitte 41 liegen an den Ecken, die am dichtesten am Steuerstab 38 liegen. Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform be steht, ebenso wie bei den in den Fig. 12, 13 und 14 ge zeigten Kernen, darin, daß das Detektorsignal von der Erfin dung nicht beeinflußt wird. Außerdem hat die Ausführungsform den gleichen Vorteil wie die in den Fig. 15 und 16 ge zeigten Kerne, d. h., daß der dem Zentrum des Steuerstabes 38 am dichtesten gelegene, empfindliche Stab 10 fehlt.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Er findung, das ist die in Fig. 6 gezeigte Ausführungsform, wird der Anreicherungsgehalt B derjenigen Stäbe 10, die dem zurückgenommenen Eckenabschnitt 41, durch den ein Brennstab weggefallen ist, in einem Brennelement 40 am nächsten lie gen, gemäß der folgenden empirischen Beziehung bestimmt:

B = A F_k(F_s(a/b-1)+1)

wobei
B = Anreicherungsgehalt in einem Stab 10, der nahe einem zu rückgenommenen Eckenabschnitt 41 liegt, durch den ein Brennstab weggefallen ist,
A = Anreicherungsgehalt eines entsprechenden Stabes 10 in einem nicht zurückgenommenen Eckenabschnitt 41 des Brenn elementes 40, der dem zurückgenommenen Eckenabschnitt ge genüberliegt,
der Faktor F_k beschreibt, wie das Verhältnis B/A durch einen zurückgenommenen Eckenabschnitt 41 in einem Gitter mit symmetrischen Wasserspalten 37a, 37b beeinflußt wird,
der Faktor F_k ein Symmetriefaktor ist, welcher beschreibt, wie das Verhältnis B/A von dem Verhältnis zwischen den Steuerstab-Spalten 37a und den engen Spalten 37b für ein Gitter mit asymmetrischen Wasserspalten 37a, 37b abhängt,
a = Spaltbreite des Steuerstab-Spaltes 37a,
b = Spaltbreite des schmalen Spaltes 37b.

Sowohl in symmetrischen wie unsymmetrischen Kerngittern wird der Faktor F_k für Brennelemente gemäß Fig. 6 in geeigneter Weise im Intervall 0,72 F_k 0,92 und F_s = 0,72 gewählt.

In allen gezeigten Brennelementen 40 und den zugehörigen Ausführungsformen können ein oder mehrere Eckenabschnitte 41 derart zurückgenommen sein, daß man ein verbessertes Ab schaltmarginal dadurch erhält, daß man mehr nichtkochendes Wasser in den Reaktorkern hineinläßt. Es werden ein oder mehrere Stäbe 10 durch die zurückgenommenen Eckenabschnitten 41 in der Weise weggenommen, daß, zumindest in unsymmetri schen Kerngittern spaltbares Material in der Weise möglichst nahe am Steuerstab 38 angeordnet wird, daß ein zusätzlich verbessertes Abschaltmarginal durch eine verbesserte Steuer stab-Wirkung erreicht wird.

Claims

1. Reaktorkern für einen Siedewasserkernreaktor mit einer Vielzahl vertikaler Brennelemente (40), die in Vierergruppen mit je einem in der Mitte angeordneten Steuerstab (38) zu sogenannten Superzellen zusammengefaßt sind, wobei jedes Brennelement (40) eine Vielzahl vertikaler Brennstäbe (10) mit angereichertem nuklearem Brennstoffmaterial enthält, welche Stäbe zwischen einer unteren Verbundplatte (11) und einer oberen Verbundplatte (12) innerhalb eines umgebenden vertikalen Brennelementkastens (1) angeordnet sind und jedes Brennelement eine Eintrittsöffnung (3) für Wasser hat, wel ches durch die unteren Verbundplatte (11) eingeführt wird und durch den Raum zwischen den Brennstäben (10) in dem ver tikalen Brennelementkasten (1) und durch die obere Verbund platte (12) geleitet wird, wobei jedes Brennelement (40) mit einem Zwischenspalt (37a-37b) gegenüber den benachbarten Brennelementen (40) angeordnet ist und möglicherweise einen inneren Kanal (32, 48, 49, 50, 51) für die Leitung von Was ser in vertikaler Richtung von unten nach oben durch den Kern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernreaktor mindestens ein Brennelement (40) mit mindestens einem äußeren, auf einen Spalt (37a, 37b) gerich teten äußeren zurückgenommenen Eckenabschnitt (41) versehen ist und daß die Anzahl der Brennstäbe (10) in diesem minde stens einen Brennelement (40) um eine Anzahl vermindert ist, die mindestens der Anzahl der zurückgenommenen Eckenab schnitte (41) in diesem Brennelement entspricht.

2. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens ein Brennelement (40) in einer Superzelle enthält, welches einen zurückgenom menen Eckenabschnitt (41) aufweist, der in einer maximalen Entfernung vom Zentrum des Steuerstabs (38) dieser Super zelle liegt.

3. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens ein Brennelement (40) in einer Superzelle enthält, welches mit einem oder mehreren internen Wasserkanälen und mit einem äußern zurück genommenen Eckenabschnitt (41) versehen ist, welcher in ei ner maximalen Entfernung vom Zentrum des Steuerstabs (38) dieser Superzelle liegt.

4. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß er mindestens ein Brennelement (40) in einer Superzelle enthält, das aus vier Teilbündeln (40a-40d) mit einem dazwischenliegenden kreuzförmigen Was serkanal aufgebaut ist, der ein erweitertes Zentrum hat, welches aus innenliegenden zurückgenommenen Eckenabschnitten gebildet wird, und daß das Brennelement einen äußeren zu rückgenommenen Eckenabschnitt (41), welcher in einer maxima len Entfernung vom Zentrum des Steuerstabs (38) dieser Su perzelle liegt.

5. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens ein Brennelement (40) in einer Superzelle enthält, welches mit drei äußeren zurückgenommenen Eckenabschnitten versehen ist, die vom Zen trum des Steuerstabes (38) der genannten Superzelle wegwei sen.

6. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens ein Brennelement (40) in einer Superzelle enthält, welches einen oder mehrere innere Wasserkanäle aufweist und mit drei äußeren zurückge nommenen Eckenabschnitten (41) versehen ist, die vom Zentrum des Steuerstabes (38) der genannten Superzelle wegweisen.

7. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens ein Brennelement (40) in einer Superzelle enthält, welches aus vier Teilbün deln (40a-40d) mit einem dazwischenliegenden kreuzförmigen Wasserkanal aufgebaut ist, der ein erweitertes Zentrum hat, welches aus innenliegenden zurückgenommenen Eckenabschnitten gebildet wird, und daß das Brennelement mit drei äußeren zu rückgenommenen Eckenabschnitten (41) versehen ist, die vom Zentrum des Steuerstabes (38) der genannten Superzelle weg weisen.

8. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens ein Brennelement (40) enthält, welches vier äußere zurückgenommene Eckenab schnitte hat.

9. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens ein Brennelement (40) enthält, welches ein oder mehrere interne Wasserkanäle und vier äußere zurückgenommene Eckenabschnitte aufweist.

10. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß er mindestens ein Brennelement (40) enthält, welches aus vier Teilbündeln (40a-40d) mit einem dazwischenliegenden kreuzförmigen Wasserkanal aufge baut ist, und daß das Brennelement vier äußere zurückgenom mene Eckenabschnitte (41) aufweist.

11. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens ein Brennelement (40) in einer Superzelle enthält, welches zwei zurückgenom mene Eckenabschnitte hat, die den gleichen Abstand vom Zen trum des Steuerstabes (38) der Superzelle haben.

12. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens ein Brennelement (40) in einer Superzelle enthält, welches einen oder mehrere interne Wasserkanäle und zwei zurückgenommene Eckenab schnitte aufweist, die den gleichen Abstand vom Zentrum des Steuerstabes (38) der Superzelle haben.

13. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens ein Brennelement (40) in einer Superzelle enthält, welches aus vier Teilbün deln (40a-40d) mit einem dazwischenliegenden kreuzförmigen Wasserkanal aufgebaut ist, der ein erweitertes Zentrum hat, welches aus innenliegenden zurückgenommenen Eckenabschnitten gebildet wird, und daß das Brennelement zwei zurückgenommene Eckenabschnitte (41) hat, die den gleichen Abstand vom Zen trum des Steuerstabes (38) der Superzelle haben.

14. Reaktorkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Beziehung besteht zwischen dem Anreicherungsgehalt A in ei nem Stab (10), der in einem nicht zurückgenommenen Eckenab schnitt (41) angeordnet ist, der einem zurückgenommenen Eckenabschnitt (41) gegenüber liegt, und dem Anreicherungsge halt B in dem entsprechenden Stab an einem zurückgenommenen Eckenabschnitt (41): B = A F_k(F_s(a/b-1)+1)mit 0,72 F_k 0,92 und F_s = 0,72, wobei a die Spaltbreite eines Steuerstabspaltes (37a) und b die Spaltbreite eines engen Spaltes (37b) ist.