DE69500563T2

DE69500563T2 - Brennstoffbundel

Info

Publication number: DE69500563T2
Application number: DE69500563T
Authority: DE
Inventors: Anthony Paul Reese; Russell Edward Stachowski
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1994-01-21
Filing date: 1995-01-17
Publication date: 1998-02-12
Anticipated expiration: 2015-01-18
Also published as: DE69500563D1; EP0664546B1; JP3917197B2; US5440598A; EP0664546A1; JPH07270562A

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kernreaktoren und im besonderen auf eine Anordnung und Verwendung Neutronen absorbierender Materialien, wie Gadoliniumoxid, in den Brennstäben des Brennelementes, um die Plutonium-Nutzung im Reaktor zu fördern.

HINTERGRUND

Es gibt ein zunehmends Interesse an den Fähigkeiten von Kernreaktoren, große Mengen von waffenfähigem Plutonium durch Reaktor-Abbrand umzuwandeln und dadurch zu zerstören. Es ist, z.B., in Siedewasser-Reaktoren üblich, spaltbares Material, wie Uran und untergeordnete Mengen anderer spaltbarer Materialien, wie Plutonium oder Thorium, in den Brennstoffpellets zu benutzen. Zusätzlich werden häufig Neutronenabsorber in den Kernbrennstoff-Pellets benutzt, um die innewohnende Überschuß-Reaktivität des Brennstoffes im Kern zu regeln, um eine größere Effizienz und Wirtschaftlichkeit zu erzielen und die brauchbare Lebensdauer des Brennstoffes zu verlängern. So wird, z.B., in Siedewasser-Reaktoren Uran, das eine anfängliche Überschuß-Reaktivität aufweist, mit einem erschöpfbaren Neutronenabsorber, der gewöhnlich als ein brennbares Gift bezeichnet wird, wie Gadolinium, kombiniert. Diese anfängliche Überschuß-Reaktivität des Brennstoffes wird durch die Einführung des erschöpfbaren Neutronenabsorbers gemäßigt, der seine Kapazität zur Absorption von Neutronen fortschreitend verbraucht. Das brennbare Gift absorbiert Überschuß-Neutronen, um die Brennstoff-Reaktivitätsrate während der Periode der anfänglichen Überschuß-Reaküvität auszugleichen oder zu stabilisieren, und es absorbiert danach Neutronen in einer abnehmenden Rate, die etwa der sich vermindernden Reaktivität des Brennstoffes angepaßt ist, wodurch eine im wesentlichen konstante Rate der Reaktivität aufrechterhalten wird. In einem typischen Siedewasser-Reaktor umfaßt die ganz große Mehrheit der Brennstäbe eines Brennelementes spaltbares Uranmaterial, und nur sehr wenige der Stäbe weisen eine Kombination aus dem spaltbaren Uran und einem brennbaren Gift, wie Gadolinium, auf.
Während Plutonium bereits als ein anderer Brennstoff für Siedewasser-Reaktoren ebenso wie eine Kombination spaltbaren Urans und Plutoniums mit einem brennbaren Gift in Betracht gezogen worden ist, siehe, z.B., EP-A-0 456 969 der gleichen Anmelderin, wurde üblicherweise angenommen, daß es eine schwere Begrenzung hinsichtlich der Menge des Plutoniums gibt, die in Siedewasser-Reaktoren eingesetzt werden kann. Insbesondere wurde früher angenommen, daß nicht mehr als etwa 1/4 der Brennstäbe in einem Reaktor mit Plutonium oder Mischoxid-Brennstoff ohne unannehmbare Betriebsfolgen beladen werden kann. Auch haben Reaktor-Designer bisher angenommen, daß die Anwesenheit von Plutonium die Wirksamkeit der Reaktivitäts-Regelung durch Gadolinium beeinträchtigen würde. Dies ist tatsächlich der Fall, wenn Plutonium in 10 bis 20% der Stäbe gefüllt worden ist, wie es für Reaktoren dieser Art typisch ist. Der Einsatz von Plutonium als ein Brennstoff in Kernreaktoren wurde somit durch diese und andere Betrachtungen verhindert.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß eine Kombination aus Uranoxid, Plutoniumoxid und Gadoliniumoxid in den Brennstäben in einer Weise eingesetzt werden kann, die die Nutzung von Plutoniumoxid als einem Brennstoff für den Kernreaktor fördert, unter der Voraussetzung, daß die Brennstäbe spezifisch in jedem Brennelement in Verbindung mit einem ausgedehnten Einsatz brennbaren Giftes im Brennelement angeordnet sind. Mehr im besonderen wurde festgestellt, daß, wenn das Gadolinium in den inneren Brennstäben in Kombination mit spaltbarem Uran und Plutonium angeordnet ist, und die äußeren Stäbe, die den Umfang des Brennelementes bilden, ohne Gadolinium sind, die Plutonium-Nutzung als ein Brennstoff im Reaktor ohne Destabilisieren des Energieniveaus des Reaktors gefördert werden kann. Das Plutonium ist vorzugsweise in allen Brennstäben des Brennelementes in verschiedenen Prozentsätzen enthalten.
Wie bekannt, erzeugt die Reaktivität eines Brennelementes, das angereichertes Uran und Gadolinium enthält, über die Zeit eine charakteristische Reaktivitätskurve, der sich jedes Brennelement annähern muß, wenn stationäre Gesamt-Energieniveaus im Kernreaktor aufrechterhalten werden sollen. Durch Kombinieren der spaltbaren Materialien von Uran und Plutonium mit Gadolinium, dem brennbaren Gift, wird in einem typischen Brennelement eine charakteristische andere Reaktivitätskurve als die erwünschte Kurve erzeugt. Es wurde jedoch festgestellt, daß durch Anordnen der einzelnen Brennstäbe, die das Uran, Plutonium und brennbare Gift enthalten, in einer inneren Anordnung der Stäbe und Bewirken einer ausgedehnteren Nutzung des brennbaren Giftes, die charakteristische Reaktivitätskurve eines typischen Brennelementes mit angereichertem Uran unter mäßigem Einsatz des brennbaren Giftes in stark getrennten Brennstäben stationären Ernergieniveaus im Reaktor angenähert werden kann. D.h., das Brennelement-Design, das den Plutonium-Brennstoff enthält, der transformiert werden soll, weist Reaktivitäts-Charakteristiken auf, die den Reaktivitäts-Charakteristika nahe ähneln, die normalerweise mit angereichertem Uran- Brennstoff verbunden sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung wird ein Kernbrennelement geschaffen, umfassend eine Vielzahl von Brennstäben, die in einer allgemein quadratischen Anordnung vorhanden sind, wobei jeder der Stäbe eine vorbestimmte Konzentration spaltbaren Materials aufweist und mindestens eine Mehrzahl dieser Stäbe Plutonium einschließt, wobei eine vorbestimmte Anzahl dieser Stäbe eine Konzentration eines Materials zum Absorbieren von Neutronen aufweist, wobei diese vorbestimmte Anzahl von Stäben eine innere Anordnung bildet und alle der vorbestimmten Anzahl von Stäben innerhalb einer umgebenden äußeren Anordnung von Brennstäben der genannten Vielzahl liegen, wobei die vorbestimmte Anzahl von Stäben in der inneren Anordnung, die die Konzentration von Material zum Absorbieren von Neutronen aufweist, mehr als 20% der Gesamtzahl der Vielzahl von Stäben des Brennelementes ausmacht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Kernbrennelement geschaffen, umfassend eine Vielzahl von in dem Element angeordneten Brennstäben, wobei jeder der Stäbe eine vorbestimmte Konzentration spaltbaren Materials enthält, wobei mindestens eine Mehrzahl der Stäbe Plutonium einschließt, eine vorbestimmte Anzahl der Stäbe eine Konzentration eines Materials zum Absorbieren von Neutronen aufweist, wobei das Brennelement eine Reaktivitätskurve hat, die der in Figur 4c der Zeichnung veranschaulichten Reaktivitätskurve im wesentlichen entspricht.
In einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kernreaktorkern mit einer Vielzahl von Brennelementen geschaffen, wobei mindestens ein erstes Element der Vielzahl eine Vielzahl von Brennstäben enthält, die eine Konzentration an angereichertem Uran aufweist, wobei gewisse der genannten Stäbe eine Konzentration eines brennbaren Giftes aufweisen, wobei das erste Element eine Reaktivitätskurve hat, die der in Figur 2c der Zeichnung veranschaulichten Reaktivitätskurve im wesentlichen entspricht, und mindestens ein zweites Bündel der Vielzahl eine Vielzahl von Brennstäben enthält, die jeweils eine Konzentration an angereichertem Uran und Plutonium aufweisen, und gewisse der Stäbe des zweiten Elementes, die eine innere Anordnung davon bilden, eine Konzentration brennbaren Giftes enthalten, umgeben von einer äußeren Anordnung von Stäben ohne das brennbare Gift, wobei das zweite Element eine Reaktivitätskurve aufweist, die im wesentlichen der Reaktivitätskurve der Figur 4c der Zeichnung entspricht, wobei die Reaktivitätskurven der Figuren 2c und 4c einander im wesentlichen entsprechen.
Es ist demgemäß eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in einem Kernreaktor die Nutzung von Plutonium als einem Reaktor-Brennstoff zu fördern.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Gruppe von vier Brennelementen innerhalb eines Reaktorkernes, wobei Teile der tragenden Struktur und Brennelemente weggeschnitten sind, um die Brennstäbe zu veranschaulichen;
Figur 2 ist eine chematische Draufsicht des Gitters von Brennstäben in einem Brennelement gemäß dem Stande der Technik (prior art);
Figur 2b ist eine Darstellung, die die Bestandteile der einzelnen Brennstäbe identifiziert, die in Figur 2a gezeigt sind;
Figur 2c ist eine Reaktivitätskurve für das in Figur 2a gezeigte typische Brennelement;
Figuren 3a-3c sind Ansichten ähnlich denen der Figuren 2a-2c, und sie veranschaulichen ein Brennelement, aber mit angereichertem Uran und Plutonium als den spaltbaren Materialien, und
Figuren 4a-4c sind Ansichten ähnlich denen der Figuren 2a-2c die die Anordnung eines Gitters von Brennstäben, ihre Bestandteile und die Reaktivitätskurve gemäß einem Brennelement- Design der vorliegenden Erfindung zeigen.

BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Es wird nun detailliert auf eine vorliegende, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Bezug genommen, von der ein Beispiel in der beigefügten Zeichnung veranschaulicht ist.
In Figur 1 ist ein Kern C eines typischen Siedewasser-Kernreaktors dargestellt, der vier seitlich angeordnete Brennelemente B einschließt, die in einer quadratischen Anordnung liegen, wobei die vier Brennelemente mit 12, 14, 16 und 18 bezeichnet sind. Die vier Brennelemente werden in einer dem Fachmann bekannten Weise abgestützt, so daß die Beschreibung ihrer Abstützung nicht für erforderlich gehalten wird. Wie dargestellt, schließt jedes Brennelement eine Vielzahl diskreter Brennstäbe 20, die Kernbrennstoff-Pellets enthalten, und einen Wasserstab 22 ein, wodurch der Reaktor mit spaltbarem Material versehen ist. Es genügt zu sagen, daß die sich selbst aufrechterhaltende Spaltungsreaktion Spaltprodukte erzeugt, deren kinetische Energie als Wärme in den Brennstäben verteilt wird, wobei diese Wärme durch Kühlwasser entfernt wird, das die Stäbe und Brennelemente umgibt und verdampft, wobei aus dem Dampf nutzbare Arbeit erzeugt wird.
In den Figuren 2a-2c wird ein typisches Brennelement-Design des Standes der Technik unter Einsatz angereicherten Urans als Brennstoff gezeigt. Wie in Figur 2a gezeigt, ist jeder Brennstab 24 in dem Stabgitter mit einer Zahl versehen, die seine Brennstoff-Beladung anzeigt. In Figur 2b sind die Beladungen jedes Stabes an angereichertem Uran und brennbarem Gift, z.B. Gadolinium, gezeigt. Der mit 3 in Figur 2b bezeichnete Stab zeigt, z.B., einen Brennstab, der 3,6% angereichertes Uran enthält, wobei der Rest des Stabes im wesentlichen aus Uran gebildet wird. Alle mit 3 bezeichneten Stäbe des Bundels B der Figur 2a haben diese Bestandteile. Der mit 1 bezeichnete Stab enthält jedoch 3,95% angereichertes Uran und 5% brennbares Gift, z.B. Gadolinium. Wie in Figur 2a gezeigt, gibt es nur wenige mit 1 bezeichnete Stäbe, die die kombinierte Konzentration aus angereichertem Uran und Gadolinium aufweisen, und diese sind geometrisch symmetrisch im Inneren des Brennelementes angeordnet. Es sind somit nur acht Brennstäbe der in einem typischen Brennelement gezeigten sechzig Stäbe mit dem brennbaren Gift Gadolinium versehen.
In Figur 2c ist eine typische Abbrand-Reaktivitätskurve dargestellt, die die Reaktivität (K-∞) als eine Funktion des Brennstoff-Abbrandes zeigt. Der Abbrand ist ein Maß der Energie, die während der brauchbaren Lebensdauer durch den Brennstoff erzeugt worden ist. Es ist zu bemerken, daß die Brennstoff-Reaktivität von einem Wert nahe 1 am Beginn seiner Lebensdauer bis zu einem Wert von etwa 1,5 zu einer vorbestimmten Zeit ansteigt, die etwa 8GWd/MT auf dem mit a bezeichneten Teil der Kurve entspricht. Diese anfängliche Reaktivittt nimmt dann in einer nahezu linearen Weise bis zum Ende der brauchbaren Lebensdauer ab, wie auf dem mit b bezeichneten Teil der Kurve angegeben. Es ist wichtig, diese charakteristische Kurve für jedes Brennelement aufrechtzuerhalten, da sie gestattet, daß frische Brennelemente mit erhöhter Reaktivität die abnehmende Reaktivität der älteren Brennelemente ausgleichen. Der Reaktivitäts-Ausgleich gestattet dem Reaktor für ausgedehnte Perioden in einer relativ stabilen, stationären Rate zu arbeiten.
In den Figuren 3a-3c ist ein Brennelement gezeigt, das Plutonium als Brennstoff enthält. Wie bei den vorhergehenden Figuren, sind die Konzentrationen von angereichertem Uran, Plutoniumoxid und Gadoliniumoxid für jeden Stab gezeigt. So enthält, z.B., der mit 3 bezeichnete Stab 0,2% angereichertes Uran und 3,00% Plutonium als spaltbares Material, der Rest des Stabes ist im wesentlichen Uran. Gadoliniumoxid ist in den mit 3 bezeichneten Stäben im Gitter der Figur 3a nicht vorhanden. Der mit 6 bezeichnete Stab enthält, wie in Figur 3b gezeigt, 0,20% angereichertes Uran, 5,00% Plutonium und 3,00% Gadoliniumoxid. Wie in Figur 3a gezeigt, gibt es nur wenige mit 6 bezeichnete Brennstäbe mit Gadolinium, und diese liegen innerhalb des Brennstab-Gitters, wobei acht solcher Stäbe symmetrisch im Inneren des Brennelementes B liegen. Eine charakteristische Reaktivitäts-Kurve für diese Brennstäbe ist in Figur 3c gezeigt. Es ist zu bemerken, daß sich die Reaktivitäts-Kurve beträchtlich in der Gestalt, einschließlich der Neigung, von der Reaktivitäts- Kurve für die Brennstäbe mit angereichertern Uran nach Figur 2a unterscheidet.
In den Figuren 4a-4c, die ein Brennelement-Design gernäß der vorliegenden Erfindung zeigen, ist die gleiche Anzahl von Regelstäben in einer 8×8-Anordnung, wie bei den beiden vorherigen Brennelementen, dargestellt. Figur 4b, wie bei den entsprechenden Figuren des Standes der Technik, veranschaulicht die Bestandteile der Brennstäbe So haben, z.B., die mit 5, 6 und 7 bezeichneten Brennstäbe eine Gadoliniumoxid-Konzentration von 1,00% in Kornbination mit verschiedenen Prozentsätzen angereicherten Urans und Plutoniums. Die mit 1, 2, 3 und 4 bezeichneten Stäbe sind ohne Gadoliniumoxid. Wie in Figur 4a gezeigt, sind die mit Gadoliniumoxid beladenen Stäbe in einer inneren Anordnung zu finden, und sie werden vollkommen von einer äußeren Anordnung von Brennstäben umgeben, die mit 1, 2, 3 und 4 bezeichnet sind und kein Gadolinium aufweisen.
In Figur 4c ist eine Abbrand-Reaktivitäts-Kurve für das Brennelement der Figur 4a gezeigt, das die in Figur 4b identifizierten Bestandteile aufweist. Man bemerke den Anstieg bei a' in der Brennstoff-Reaktivität vom Beginn bis zu einer Spitze und die nahezu lineare Abnahme bei b' von der Spitze.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß die Anzahl von Brennstäben, die brennbares Gift, z.B. Gadolinium, enthält, bei Kombination mit Plutonium in einer inneren Anordnung der Brennstäbe größer als 20% der Gesamtzahl der Brennstäbe im Brennelement sein sollte, um die in Figur 4c veranschaulichte charakteristische Reaktivitäts-Kurve zu erzeugen. Man bemerke die beträchtliche Ähnlichkeit der Gestalt, einschließlich der Neigung, zwischen der Reaktivitäts- Kurve der Figur 4c und der Reaktivitäts-Kurve der Figur 2c sowie den beträchtlichen Unterschied zwischen der Reaktivitäts-Kurve der Figur 4c und der von Figur 3c. Wie oben angedeutet, ist es wichtig, daß das Brennelement der vorliegenden Erfindung, das zu einer verbesserten Nutzung von Plutonium als Brennstoff führt, wie in Figur 4a, eine Reaktivitäts-Kurve aufweist, die in der Gestalt, einschließlich der Neigung, der Reaktivitäts-Kurve der Brennelemente im wesentlichen entspricht, die angereichertes Uran und Gadolinium benutzen, wie in den Figuren 2a-2c gezeigt. Diese beiden Reaktivitäts-Kurven der Figuren 2c und 4c entsprechen sich im wesentlichen auch in den Reaktivitäts-Werten. In Figur 4a hat jeder Stab der inneren Anordnung von 32 Brennstäben eine Kombination angereicherten Urans, Plutoniumoxids und Gadoliniurnoxids, was die Plutonium-Nutzung fördert, während die äußere Anordnung von 28 Brennstäben kein brennbares Gift Gadoliniumoxid aufweist und nur eine Kombination von Plutonium und angereichertem Uran enthält. Die geringere Anzahl innerer Brennstäbe, die Plutonium, angereichertes Uran und Gadolinium enthalten, kann benutzt werden, wobei die Reaktivitäts-Kurve im wesentlichen wie dargestellt bleibt. Folglich sollte die Anzahl der Brennstäbe, die Gadolinium enthalten, in der inneren Anordnung der Brennstäbe des Brennelementes in einem Bereich von 20 bis 60% der Gesamtzahl der Stäbe im Brennelement liegen. Jeder Stab im Brennelement hat vorzugsweise eine prozentuale Konzentration von Plutonium, als einem seiner Bestandteile, und im Überschuß des Prozent-Bestandteils irgendwelche anderen spaltbaren Materialien in den Stäben. In dieser Weise enthält der Reaktor- Brennstoff größere Mengen von Plutonium, verglichen mit den Mengen von Plutonium, die bisher als Teil des Brennstoffes für Reaktoren dieser Art für möglich gehalten wurden.
Durch Einsetzen eines Brennelernentes der in den Figuren 4a und 4b veranschaulichten Art anstelle eines konventionellen Brennelementes der in den Figuren 2a und 2b veranschaulichten Art in einem Kernreaktorkern, wird eine verbesserte Plutonium-Nutzung erhalten. Dies wird ermöglicht aufgrund des wesentlichen Übereinstimmems der Reaktivitäts-Kurven dieser beiden verschiedenen Arten von Brennelernenten, wie durch einen Vergleich der Figuren 2c und 4c gezeigt. Indern man im Laufe der Zeit die Brennelemente der Figuren 4a und 4b anstelle der der Figuren 2a und 2c im Kern einsetzt, kann der Kernreaktorkern in ähnlicher Weise betrieben und geregelt werden, als würde er Brennelernente der in den Figuren 2a und 2b veranschaulichten Art benutzen.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die derzeit praktischsten Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird der Fachmann verstehen, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, die im Rahmen der Erfindung bleiben, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Kernbrennelement, umfassend:

eine Vielzahl von Brennstäben, die in einer allgemein quadratischen Anordnung vorhanden sind, wobei jeder der Stäbe eine vorbestimmte Konzentration spaltbaren Materials aufweist und mindestens eine Mehrzahl dieser Stäbe Plutonium einschließt;

wobei eine vorbestimmte Anzahl dieser Stäbe eine Konzentration eines Materials zum Absorbieren von Neutronen aufweist, wobei diese vorbestimmte Anzahl von Stäben eine innere Anordnung bildet und alle der vorbestimmten Anzahl von Stäben innerhalb einer umgebenden äußeren Anordnung von Brennstäben der genannten Vielzahl liegen;

wobei die vorbestimmte Anzahl von Stäben in der inneren Anordnung, die die Konzentration von Material zum Absorbieren von Neutronen aufweist, mehr als 20% der Gesamtzahl der Vielzahl von Stäben des Brennelementes ausmacht.

2. Kernbrennelement nach Anspruch 1, worin das spaltbare Material angereichertes Uran und Plutonium und das Neutronen absorbierende Material Gadolinium umfaßt.

3. Kernbrennelement nach Anspruch 1, worin die äußere Anordnung von Brennstäben kein brennbares Gift aufweist.

4. Kernbrennelement nach Anspruch 3, worin die innere Anordnung von Stäben, die die Konzentration von Material zum Absorbieren von Neutronen aufweist, geometrisch symmetrisch um eine parallel zu diesen Stäben verlaufende Mittelachse des Brennelementes angeordnet ist.

5. Kernbrennelement nach Anspruch 4, worin die innere Anordnung von Stäben, die die Konzentration von Material zum Absorbieren von Neutronen aufweist, alle Brennstäbe innerhalb des Elementes mit Ausnahme der umgebenden äußeren Anordnung von Stäben bildet.

6. Kernbrennelement nach Anspruch 2, worin die innere Anordnung von Stäben mit Gadolinium alle der Brennstäbe innerhalb des Elementes mit Ausnahme der umgebenden äußeren Anordnung von Stäben bildet.

7. Kernbrennelement nach Anspruch 1, worin jeder der Stäbe eine vorbestimmte Konzentration von Plutonium einschließt.

8. Kernbrennelement nach Anspruch 1, worin jeder der Mehrzahl von Stäben, die Plutonium einschließen, eine größere prozentuale Konzentration spaltbaren Plutoniums als die irgendeinen anderen spaltbaren Materials in diesen Stäben aufweist.

9. Kernbrennelement nach Anspruch 1, worin das spaltbare Material angereichertes Uran und Plutonium einschließt, und das Neutronen absorbierende Material Gadolinium umfaßt, wobei die äußere Anordnung von Brennstäben kein Material zum Absorbieren von Neutronen aufweist.

10. Kernbrennelement nach Anspruch 9, worin die innere Anordnung von Stäben mit Gadolinium alle Brennstäbe innerhalb des Bündels, mit Ausnahme der umgebenden äußeren Anordnung von Stäben bildet, wobei jeder der genannten Stäbe eine vorbestimmte Konzentration von Plutonium einschließt.

11. Kernbrennelement nach Anspruch 10, worin jeder der Mehrzahl von Stäben, die Plutonium einschließen, eine größere prozentuale Konzentration spaltbaren Plutoniums als die irgendeines anderen spaltbaren Materials in diesen Stäben aufweist.

12. Kernbrennelement nach Anspruch 1 mit einer Reaktivitätskurve, die im wesentlichen der in Figur 4c der Zeichnung veranschaulichten Reaktivitätakurve entspricht.

13. Kernbrennelement nach Anspruch 1, worin das spaltbare Material angereichertes Uran und Plutonium einschließt, und das Neutronen absorbierende Material Gadolinium umfaßt, wobei jeder Stab der inneren Anordnung eine prozentuale Konzentration von Gadolinium, Plutonium und angereichertem Uran aufweist.

14. Kernbrennelement nach Anspruch 13, worin jeder der Stäbe eine vorbestimmte Konzentration von Plutonium einschließt, und das Brennelement eine Reaktivitätskurve aufweist, die im wesentlichen der in Figur 4c der Zeichnung veranschaulichten Reaktivitätskurve entspricht.

15. Kernbrennelement, umfassend:

eine Vielzahl von in dem Element angeordneten Brennstäben, wobei jeder der Stäbe eine vorbestimmte Konzentration spaltbaren Materials enthält, wobei mindestens eine Mehrzahl der Stäbe Plutonium einschließt, eine vorbestimmte Anzahl der Stäbe eine Konzentration eines Materials zum Absorbieren von Neutronen aufweist, wobei das Brennelement eine Reaktivitätskurve hat, die der in Figur 4c der Zeichnung veranschaulichten Reaktivitätskurve im wesentlichen entspricht.

16. Kernbrennelement nach Anspruch 15, worin das spaltbare Material angereichertes Uran und Plutonium einschließt, und das Neutronen absorbierende Material Gadolinium umfaßt.

17. Kernbrennekment nach Anspruch 15, worin die Stäbe in dem Brennelement in inneren und äußeren Anordnungen vorliegen, wobei die äußere Anordnung die innere Anordnung umgibt, und nur die Stäbe der inneren Anordnung das Neutronen absorbierende Material aufweisen, und die äußere Anordnung von Stäben ohne das Neutronen absorbierende Material ist.

18. Kernbrennelement nach Anspruch 17, worin das spaltbare Material eine Konzentration von angereichertem Uran einschließt und das Neutronen absorbierende Material Gadolinium umfaßt.

19. Kernbrennelement nach Anspruch 18, worin jeder der Stäbe in dem Brennelement mindestens Konzentrationen von Plutonium und angereichertem Uran einschließt.

20. Kernreaktorkern mit einer Vielzahl von Brennelementen, wobei mindestens ein erstes Element der Vielzahl eine Vielzahl von Brennstäben enthält, die eine Konzentration an angereichertem Uran aufweist, wobei gewisse der genannten Stäbe eine Konzentration eines brennbaren Giftes aufweisen, wobei das erste Element eine Reaktivitätskurve hat, die der in Figur 2c der Zeichnung veranschaulichten Reaktivitätakurve im wesentlichen entspricht, und mindestens ein zweites Bündel der Vielzahl eine Vielzahl von Brennstäben enthält, die jeweils eine Konzentration an angereichertem Uran und Plutonium aufweisen, und gewisse der Stäbe des zweiten Elementes, die eine innere Anordnung davon bilden, eine Konzentration brennbaren Giftes enthalten, umgeben von einer äußeren Anordnung von Stäben ohne das brennbare Gift, wobei das zweite Element eine Reaktivitätskurve aufweist, die im wesentlichen der Reaktivitätskurve der Figur 4c der Zeichnung entspricht, wobei die Reaktivitätskurven der Figuren 2c und 4c einander im wesentlichen entsprechen.

21. Kemreaktorkern mit einer Vielzahl von Brennelementen, wobei mindestens ein erstes Bündel der Vielzahl eine Vielzahl von Brennstäben mit einer Konzentration an angereichertem Uran enthält, wobei gewisse dieser Stäbe eine Konzentration an brennbarem Gift aufweisen, wobei das erste Bündel eine Reaktivitätskurve aufweist, die die Reaktivität als eine Funktion der Brennstoff- Bestrahlung zeigt, wobei mindestens ein zweites Bündel der Vielzahl eine Vielzahl von Brennstäben enthält, die jeweils eine Konzentration an angereichertem Uran und Plutonium aufweisen, wobei gewisse der Stäbe des zweiten Elementes, die eine innere Anordnung davon bilden, eine Konzentration von brennbarem Gift aufweisen, umgeben durch eine äußere Anordnung von Stäben ohne das brennbare Gift, wobei die gewissen Stäbe, die die innere Anordnung bilden, mehr als 20% der Gesamtzahl der Vielzahl von Stäben in dem zweiten Element ausmachen, wobei das zweite Element eine Reaktivitätakurve aufweist, die die volle Reaktivität als eine Funktion der Brennstoff- Bestrahlung zeigt und im wesentlichen der Reaktivitätskurve des ersten Elementes entspricht.