DE7136338U - Entgaster Borkarbid Absorberstab - Google Patents

Description

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Internationale Atonireaktorbau Gnibil 506 Bensber-·;

Entga.? t e r Bo rka r b Id-A b ε ο r b e r π ta b

Die vorliegende Erfindung betrifft Absorberstübe für Kernreaktoren, insbesondere für schnelle Reaktoren, die mit Natrium gekühlt werden, bestehend aus einem mit Borkarbid B-C gefüllten Hüllrohr. Borkarbid hat sich u.a. als geeigneter Stoff erwiesen, um die bei Kernspaltungsprozessen im Reaktor freiwerdenden überschüssigen Neutronen einzufangen» Beim Einfang eines Neutron. wird das B -Atom unter Ausstoßung einer OC-Partikel (He-Kern) in ein solches von Li verwandelt, wobei dar neugebildete Heliumgas teilweise aus dem Borkarbid entweicht .

Bei den bislang gebauten thermischen Reaktoren sind v.iι fach Absorberstäbe eingesetzt worden, die aus mit Borkarbid gefüllten, gasdicht verschweißten Stahlröhren b> standen. Der Druckaufbau innerhalb dieser Hüllrohre du:· das beim Neutroneneinfang freiwerden.de Helium blieb λ^τ< naclilässigbar klein, und war für die Standzeit der Ai

ν/·ν\)"ΐ:\ \'':\' ο'' ι: ' j-;< ■ i ι ru". I5(j i :u:hnelle:i Reaktoren liin-/:<■,'■,·. i * .-.'iT·'! -rj ■ 11.· ι :1 i ■:') i < i;;v,','itiLl'! ill· ■■; von liar: in Lithium :;<<v' ι i!u i "i'i.^r:i i'r<: i ;y ..'r\.:;t, du'.:', Ί Ip !Vt'itui:-', ei t, gfir;chlofi- :;'.ti" r Ab:;u rbe r·:; Liibe J π uuz o.'.l ;l ·; L^e r weiuu vefkür;; L wird. I)ic:;( r Um:.; t:it' i l.^:i ΓΗ o:j zv/eclaii-'ii.'o.^ ernclioinen, dj.o Ab-SOi¹I-OrL-¹IOb'.,' :-cu c:it_t':a::^r.Mi, iiiilc:u man. daa im Borkai'bid gebi]a':te ]Iciia:;i über da:: KülilinJ. tel in. die ineiv.t ebcnfall.rj an:; oirif·:,"! T-: lc] ₍'-ar3 be;; L^honde iJenutzgaso.tniosphäro entv;<: i.e'icn l^:ti L. Hein ijtoht entgegen, daß beim Zerfall des Tim.·;; freier r'oh l.en:;te ff. gebildet v;ird, der durch das j'üii! i:;i.ttcj . in:;be:.;on-lere durcli f.lüssiges Natrium in andei-i.¹ Ati.L':. ^r( iit'.ile transportiert v:ird und dort zur A\;f-L<■■■'!.!;■:·'· uni dainit :;ur Versprödung des verwendeten Strukt Ό.vva-.\terial:;, bcinpielcv/eice der austenitischen Stähle

In "iiuicloar '.Technology¹' vom Juni 1971, S. 191 bis 205 v/ii.·'.: vorgeschlagen, das Absorberhüllrohr mit einem Stopfen. au:^:; Sintermetall zu verschließen., durch dessen ]'ütoü das üeJ.ium entweichen, infolge der Kapillarkräfte j cdceh kein Natrium in den Absorberstab eindringen soll, da, wie auf S. 191 links unten betont wird, der Kontakt de:.; Absorbermaterials mit dem 2Ta tr ium unerwünscht ist. Die Poren des Sinterinetalls dürften ,jedoch durch die unvermeidlichen Ablagerungen an Metalloxyden und Fremdstoffen, in kurzer Zeit co verstopft werden, daß ein Entweichen des Heliums nicht mehr möglich und das Hüllrohr dem oben beschriebenen Druckaufbau ausgesetzt ist; auch ist der Kontakt zwischen Borkarbid und Natrium unbedenklich, \;enn, wie im folgenden bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung näher ausgeführt, unerwünschte chemische Reaktionen zwischen ihnen verhindert werder.¹.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ict ein mit Borkarbid gefüllter Absorberstab für natriuragekühlte Kernreaktoren, aus dem öas beim Neutroneneinfang gebildete eil υ "Wc Xüücjl

Zur Lösung dieser Aufgabe vrird vorgeschlagen, daß das > Absorberhüllrohr wit nichtkapillaren Öffnungen versehen ist, durch die das entstehende Helium entweichen kann.

Da das Hüllrohr gemäß der Erfindung keinem inneren Gasdruck zu widerstehen braucht, kann es bei gleicher Größe mit geringerer Wandstärke oder bei gleichbleibender Wandstärke erheblich größer ausgeführt werden. Dadurch wird in dem als Regelzelle zur Verfügung stehenden Raum, der mehrere der beschriebenen Absorberstäbe enthält, der Anteil des Hüllmaterials verringert_} derjenige des Bor— karbids dagegen erhöht, was eine vergrößerte Absorptionsrate zur Folge hat. Bei gleichbleibender Absorptionsrate kann der Gehalt des Borkarbids an dem allein für den Neu-

10 troneneinfang verantwortlichen B verringert und/oder die Standzeit des Absorberstabes erhöht werden, was große wirtschaftliche Vorteile mit sich brii-gt. Durch die Öffnungen kann nicht nur das Helium entweichen, sondern es tritt auch Kühlmittel in das Hüllrohr ein, und durchtränkt das poröse Borkarbid. Dabei ist es wesentlich, daß die Öffnungen so groß sind, daß sie nicht verstopfen können.

Um sowohl das Auswaschen von Borkarbidteilchen als auch den Transport des freiwerdenden Kohlenstoffes durch das Kühlmittel zu verhindern, wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, daß das Hüllrohr teilweise, im Bereich der Öffnungen, mit einem Filtermaterial, beispielsweise mit Stahlwolle gefüllt ist. Diese Stahl-

•wolle wirkt einerseits als mechanischer Filter für das Borkarbid und andererseits als Kohlenstoff-Falle.

Als -weiteres Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß im Hüllrohr ein Stoff vorhanden ist, der den durch den Zerfall des Bors freiwerdenden Kohlenstoff chemisch bindet. Hierdurch wird mit noch größerer Sicherheit erreicht, daß kein freier Kohlenstoff in das Kühlmittel gelangte

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß dieser Stoff Chrom ist.

Um ein Verspröden des Hüllrohres des Absorberstabes durch Aufkohlung zu vermeiden, wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, daß das Hüllrohr an ta e liier liiiieiiöelte mit einer dünne η Schicht aus einem Metall versehen ist> das di:: JDiffusion von Kohlenstoff in das Hüllrohrmai'rial verhindert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die dünne Schicht aus Kupfer besteht.

Als Vorteile des Absorberstabes gemäß der Erfindung ergeben sich eine erhöhte Standzeit desselben, eine höhere mögliche Wirksamkeit bzw. die Möglichkeit, ein Borkarbid

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mit einej geringeren Anreicherungsgrad an B zu verwenden, und die Möglichkeit, die geometrische Gestalt des Absorberstabes so zu wählen, daß sie beispielsweise mit Rücksicht auf die Strömungsverhältnisse günstig gestaltet werden kann«,

Die Zeichnung stellt einen Längsaxialscbnitt uurch ein Absorberstab gemäß der Erfindung dar und zwar :-;eigt :■·:> ein äußeres Hüllrohr (1), das an seinem unteren Ende ;.

U -LIJL ti ill U. J- U 11 U U Il ü l;U JJl CIi V C J VCL OL-H-lOuu ί/ii ά. i j v · uüvi. Uli uv oberen Ende mit einem weiteren Stopfen (3)> öer rait i::i ren Öffnungen (4) versehen ist. Im Beispiel wird dure¹ inneres Hüllrohr (5) ein Zentralkanal (6) gebildet, i:< einer besseren Kühlung des Absorben-.tabcs und/oder :.■/,·■ Durchführung einer Verbindungsstange dient. Dur von o. äußeren Hüllrohr (1) und dein inneren LUillrohr (';) ge^ .'. dete Raum ist größtenteils mit Borkarbid (7) ge:'^;-L!l'i, infolge seiner Porosität mit dem duii-e'.· die Öfi.'iii.ugt.·:·! ( eindringenden Kühlmittel getränkt ist. In seim :■; ob·:■:.·■ Teil ist der Absorberstab mit einer L:ige ut-;hlv.'.)ll··..· ( gefüllt, die das Ausspülen öes Bor kai· bide (Y) mid ü..·:.-weichen des in diuüOui gebildeten freien. Ko;;!:"■:.■ : 1·:.ί':ί\:.

hindert bzw· stark heisrnt = "Die Str^pri-'* '.'^v'i nbi.vuj.'.' .ics mittels ist durch die Pfeile ungedeutut.

Claims (6)

Schutzansprüche

1. Absorberstab für natriumgekühlte Kernreaktoren, bestehend aus einem mit Borkarbid gefüllten Hüllrohr, dadurch gekennzeichnet,

daß das Hüllrohr mit nichtkapillaren Öffnungen versehen ist.

2. Absorberstab nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet *

daß das Hüllrohr teilweise, im Bereich der Öffnungen

mit eirem Filtermaterial gefüllt ist.

3. Absorberstab nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß im Hüllrohr ein Stoff vorhanden ist, der den durch den Neutroneneinfang im Borkarbid freiwerdenden Kohlenstoff bindet.

4. Absorberstab nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,

daß dieser Stoffaus Chrom ist.

5. Absorberstab nach einem oder mehreren der Ansprüche

1-4,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Hüllrohr auf der Innenseite mit einer dünnen Schicht aus einem Metall versehen ist, das die Diffusion von Kohlenstoff in das Hüllrohrmaterial verhindert.

6. Absorberstab nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die dünne Schicht aus Kupfer besteht.