NO146741B - Dispenser for nedkjoelte drikkevarer - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til drift av en kjernereaktor.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til drift av en kjernereaktor ved modifisering av virkningsgraden av moderasjonsprosessen i moderasjonsrommet i kjernen, der reaktoren er utstyrt med ledninger inneholdende brensel med ledningene stikkende gjennom moderasjonsrommet og i berøring med kjølefluidet som er adskilt fra moderatoren i moderasjonsrommet.

Det er tidligere kjent at kjernereakto-rer, i tillegg til de brenselinneholdende ledninger som er i berøring med kjølefluidet kan utstyres med rør som også trekker seg gjennom moderasjonsrommet og som er i berøring med gass som har en ytterligere moderatorvirkning, og det er kjent å styre driften av en slik reaktor ved å variere trykket i gassen og dermed dennes tetthet og dermed også størrelsen av den moderatorvirkning gassen kan utøve. I en slik reaktor strekker det seg f. eks. ledninger gjennom et fast moderatormateriale såsom gra-fitt, der ledningene kan inneholde brensel, mens ytterligere rør eller ledninger er i berøring med hydrogen, tungt vann, helium eller damp.

I henhold til oppfinnelsen skal man kunne moderere hele moderatormaterialet på en spesiell måte idet man dermed oppnår en lang rekke fordeler. Oppfinnelsen er kjennetegnet ved at det modererende materiale i moderasjonsrommet mellom ledningene er et gassformet fluidum som står under høyere trykk enn kjølefluidet og som skaper neutronmoderasjon ved hjelp av hydrogenatomer, og omfatter minst en gassformet komponent inneholdende andre enn hydrogenatomer, samtidig med at man kompenserer reaktivitetens tilbøyelighet til å avta og begrenser trykkforskjellen mellom det modererende gassformede fluidum og kjølefluidet ved å øke konsentrasjonen av hydrogenatomer i det modererende gassformede fluidum og ved å nedsette andelen av den ikke hydrogenholdige gassformede fluidumkomponent eller deler av denne i det modererende gassformede fluidum.

Ved en slik drift blir trykket av kjøle-fluidet i de brenselinneholdende ledninger mer enn motvirket av trykket av den gassformede moderator på ledningenes ut-side, og det finnes ingen mulighet til lekkasje av kjølefluidum fra ledningene inn i moderasjonsrommet, en lekkasje som kunne være svært uheldig hvis kjølemidlet har modererende egenskaper og hvis i tillegg til dette, kjølefluidet lekker over i det tidligere innhold i moderasjonsrommet idet dette på en farlig måte kan øke reaktor-kjernens reaktivitet. Da kjølefluidets trykk i ledningene ikke er upåvirket av gasstryk-ket utenfor ledningene kan det vanligvis være mulig å unngå å måtte utføre ledningene med tykke vegger idet dette byr på ulemper, blant annet veggenes store neutronabsorpsjon. En lekkasje, hvis • en ledning svikter, av modererende gass inn i ledningen fra moderasjonsrommet kan bare redusere moderasj onen og med den type reaktor det her er tale om, redusere dens reaktivitet. Siden hele gassmassen som skal frembringe moderasjonen påvirkes når dens tetthet forandres eller sammensetnin-gen forandres kan man få et stort regu-leringsområde.

På tross av dette store reguleringsom-råde er det mulig, om det ønskes, å drive reaktoren med et konstant modererende gassformet fluidum med et trykk som er høyere enn et konstant kjølefluidumtrykk. Det skulle her være klart at det kan være ønskelig å drive reaktoren med et konstant kjølefluidumtrykk, men det kan også være ønskelig å arbeide med kjølemiddel under forskjellige trykk av de følgende grunner: Hvis kjølefluidet er en væske kan den ved konstant trykk hindres fra å koke i bren-selledningene. Hvis kjølefluidet er gassformet vil utøvelsen av konstant høyt trykk med fordel kunne utnyttes ved varmeover-føringen og kjølefluidets varmeoverførende egenskaper kommer helt til sin rett. Hvis kjølefluidet er gassformet blir det mulig, hvis det står under høyt trykk, å benytte energien i det varme kjølefluidum direkte f. eks. ved at dette ekspanderes i en turbin i stedet for etter å ha overført varmen til et ytterligere fluidum i en mellomliggende varmeutveksler.

Et eksempel på utførelse av oppfinnelsen er i det følgende beskrevet under hen-visning til tegningene der: Fig. 1 skjematisk viser en kjernereaktor med moderator- og kjølesystem,

fig. 2 viser skjematisk en endring av

det kjølesystem som er vist på fig. 1 og

fig. 3 viser et diagram for tydeligere å

forklare oppfinnelsen.

På fig. 1 betegner 10 kjernen i en hete-rogen kjernereaktor anbrakt i en trykkbe-holder 12 i form av en langstrakt sylindrisk beholder med vertikal akse og forsynt med nedre og øvre lokk 14 resp. 16, der det øvre lokk 16 er løsbart forbundet med sylinderen ved hjelp av flensskjøten 18. Det indre av trykksylinderen 12 er delt i to rom, nemlig et kjølerom og et moderatorrom, ved øvre og nedre rørplater 20 resp. 22 som strekker seg tvers over og som er fast og tett forbundet med trykksylinderens øvre resp. nedre parti, og med et flertall mellom de to plater gående rør 24 hvis ender er fes-tet i tilsvarende åpninger i platene. Kjø-lerommet i sylinderen utgjøres av rom-mene inne i rørene eller ledningene sammen med rommet over den øvre rørplate 20 og rommet under den nedre rørplate 22, mens moderatorrommet 25 utgjøres av rommet mellom rørplatene minus det rom som opptas av rørene 24. Ikke viste brennstoff-elementer av kjent type er anbrakt inne i rørene 24 for å skaffe et sett fisjonerbart materiale som — under hensyntagen til an-ordningens geometri, neutronenes moderering og andre faktorer — er tilstrekkelig stort til å sikre kjernens reaksjonsevne. Fertilt materiale kan også anvendes i kjernen. Dette materiale kan være inkorporert i brennstoffelementene og/eller dannes av fertile elementer av liknende konstruksjon som brennstoffelementene og også beliggende inne i rørene.

Kjølerommet står i forbindelse med innløps- og utløpsledningen 26 resp. 28 slik at kjølefluidum av en pumpe 30 kan tryk-kes gjennom rørene 24 under varmeutveks-ling med brennstoffelementene i disse for å fjerne den i elementene utviklede varme ved den kjernefysiske kjedereaksjon i kjernen. Det opphetede kjølefluidum forlater trykksylinderen 12 gjennom utløpslednin-gen 28 og går gjennom en varmeutveksler 32 i hvilken kjølefluidet eller det primære varmeoverføringsfluidum indirekte avgir varme til et sekundært varmeoverførings-fluidum som føres bort til et ikke vist for-brukssted. Etter at det primære varmeover-føringsfluidum har forlatt varmeutveksleren 32 føres det gjennom innløpsledningen tilbake til reaktoren ved hjelp av pumpen 30.

Gjennom innløps- og utløpsledningen 34 resp. 39 føres der ved hjelp av pumpen 38 moderatorgass til og fra moderatorrommet. En varmeutveksler 40 er innskutt i kretsen for det gassformede moderatorfluidum og tjener til å fjerne den av moderatorfluidet absorberte varme på dets vei gjennom reaktor kjernens moderatorrom og således vedlikeholde konstant damptempe-ratur og trykkforhold i kretsen under for-utsetning av konstant effekt. En tilførsels-ledning 42 for moderatorfluidum forsynt med en reguleringsinnretning 44 er tilkob-let kretsen på pumpens 38 sugeside og en ekshausledningen 46 for moderatorfluidum med en reguleringsinnretning 48 er tilkop-let kretsens utløpsledning 39.

Reguleringsinnretningene 44 og 48 kan være av hvilken som helst av fagfolk vel-kjent type og kan omfatte reguleringsven-tiler og/eller fortrengningspumper. Det primære krav til en slik reguleringsinnretning er at den må være i stand til å føre eller fjerne nøyaktig forutbestemte mengder med gassformet moderatorfluidum inn i eller bort fra moderatorkretsen alt etter som det er påkrevet, for å muliggjøre reguler-bar endring av moderator fluidets konsen-trasjon inne i reaktorens modereringsrom.

Det kjølefluidum som sirkuleres av pumpen 30 gjennom kjernen 10 og gjennom varmeutveksleren 32 kan være et gassformet fluidum under trykk, f. eks. damp eller det kan være en væske under trykk, f. eks. alminnelig vann eller tungt vann. Selv om kjølefluidet vil bevirke at neutronene til en viss grad bremses ned er an-ordningen ifølge velkj ente prinsipper slik at kjernens tilstand ikke kan bli kritisk bare på grunn av tilstedeværende kjølefluidum i kjernen idet en sådan tilstand krever at også modererende gassformet fluidum er tilstede i moderatorrommet 25. Det modererende gassformede fluidum kan være et hvilket som helst av mange mulige innbefattende en komponent bestående av eller omfattende hydrogenatomer og en komponent inneholdende ikke-hydrogen atomer og står under et høyere trykk enn kjøle-fluidet.

Det er kjent at når brennstoffet i en kjernereaktor gjennomgår fisjonering er det i kjernen tilstede neutroner med et omfattende energiområde. Mengden av neutroner i like energiområder varierer med de midlere energier i disse områder etter de på fig. 3 viste linjer hvorr abscissene angir neutronenergier som avtar fra ven-stre mot høyre. Når neutroner sendes ut ved fisjon av atomer, har de forholdsvis store energimengder. Etterhvert som neutronene beveger seg inne i kjernen blir de progres-sivt moderert eller nedbremset av de forskjellige materialer i kjernen, innbefattet konstruksjons-, kjøle- og moderatormate-rialer. Når neutronene avbremses, passerer de gjennom energiområdet for resonansreaksjon, hvor fertilt materiale i kjernen kan fange opp neutroner og således frembringe fisjonerbart materiale av fertilt materiale. Under dette reaksjonsområde ligger området for termisk energi som inneholder de neutroner som sørger for den største del av fisjonene. På alle trinn i neutronenes progressive nedbremsning vil en del av den gå tapt ved ikke produktiv absorpsjon i kjernematerialene og i gifter som har dannet seg og en del ved lekkasje. Det er blitt funnet at forholdet mellom den relative mengde av neutroner i området for resonansreaksjoner og den relative mengde av neutroner i det termiske energiområdet kan endres ved å variere den moderering, det vil si bremsehastighet neutronene utsettes for. Hvis således neutronene utsettes for en forholdsvis kraftig moderering vil den relative mengde av neutroner i en reaktorkjerne innenfor de forskjellige energiområder nærme seg det som er vist med den stiplede linje 50 på fig. 3. I samsvar hermed vil man se at den relative mengde av neutroner i området for termisk energi er forholdsvis høyt, mens mengden i området for resonansreaksjon er forholdsvis lavt. Hvis modereringen på den annen side skulle være forholdsvis lav så vil den relative mengde av neutroner i de forskjellige energiområder nærme seg det som er vist med den helt opptrukne linje 52 på fig. 3. I samsvar hermed ser man at den relative mengde av neutroner i det termiske energiområde er lavere enn i det foran nevnte tilfelle, mens det relative omfang av neutroner i området for resonansreaksjon er høyere enn i det nevnte tilfelle.

Under en reaktors startperiode er nor-malt mengden av brennstoff i kjernen på det høyeste og mengden av neutrongifter på det laveste. Da utnyttelsen av termiske neutroner for fisjon nu er høy og absorbe-ringen av termiske neutroner av gifter er lav kan kjernereaksjonen vedlikeholdes uten en stor relativ mengde av neutroner i det termiske område, det vil si det er tilstrekkelig med liten moderering av neutronene. Senere hen i kjernens levetid, når brennstoffmengden har avtatt på grunn av

forbruket av det, blir utnyttelsen av termiske neutroner til fisjon lavere og deres

absorpsjon ved hjelp av gifter blir høyere

og kjedereaksjonen kan vedlikeholdes hvis det tas forholdsregler for å sikre en større

neutronmengde i det termiske område, det vil si mere moderering.

Samtidig som modereringen er lav som vist ved linjen 52, vil den relative neutronmengde som er disponibel i området for resonansreaksjon være høyere slik at flere neutroner blir disponible for reaksjon med fertilt materiale i kjernen for fremstilling av mere fisjonerbart materiale. Når det etter hvert som reaktoren blir eldre brukes større neutronmoderering og flere neutroner med termisk energi blir nødvendig for å sikre at kjedereaksjonen vedlikeholdes, blir den relative neutronmengde som er disponibel for reaksjon med det fertile materiale mindre, som vist med linjen 50. Det viser seg således at variasjonen i moderering er et middel til å styre reaktoren ved at overdreven reaktivitet delvis holdes nede ved å sikre absorpsjon av overskuddsneutroner, før disse blir termiske, i den nyttige omdannelse av fertilt materiale til fisjonerbart materiale og dette middel foretrekkes fremfor nedbremsning av for stor reaktivitet bare ved å absorbere ikke produktive overskuddsneutroner i kadmiumstaver eller staver av bor.

Man har funnet at en reaktor av den på fig. 1 viste type kan drives og dens ytelse styres ved at det i moderatorrommet 25 brukes damp med en temperatur på ca. 375°C og en tetthet på omtrent 1,6 kg/liter. Damp av denne tilstand i kjernens moderatorrom kan, hovedsakelig på grunn av dens innhold av hydrogenatomer, skaffe neutronmoderering som ved en tilstrekkelig supplementering med den moderering som utøves av kjølemiddel, konstruksjonsmate-riale og ikke-hydrogenkomponenter i det modererende fluidum, vil sette kjernen i stand til å bli kritisk. Ved variering av dampens tetthet i reaktorkjernen kan reaktorens reaksjonsevne endres styrbart. Denne styring foregår ved å endre damp-innholdet i kretsen for det gassformede moderatorfluidum.

Bestanddelene i kretsen for det gassformede moderatorfluidum er fortrinsvis slik at det under driften hersker de minste praktiske trykkforskjeller i det gassformede moderatorfluidum på de forskjellige steder i kretsen. Tilførselen av moderatorfluidum innbefattende damp til en del av kretsen utenfor trykkbeholderen eller bort-føring av moderatorfluidum med damp fra en slik del av kretsen vil hurtig endre tettheten av dampen i kjernens moderatorrom mens endringer i temperatur i kjernens moderatorrom ikke i noen vesentlig grad vil endre damptettheten i dette rom.

En damptetthet 1,6 kg/liter kan oppnås ved forskjellige kombinasjoner av damptemperaturer og dampens partialtrykk i moderatorfluidet.

Etterhvert som reaktoren blir eldre kan den styres slik at den holdes i full drift på tross av brenselforbruket og dannelsen av gift ved økning av tettheten av dampen i moderatorkretsen, og man tar da sikte på å øke damptettheten slik at denne ved enden av kjernens levetid er betydelig høy-ere, f. eks. 3,2 kg/liter. For å kunne heve damptettheten økes massen av damp i moderatorkretsen. Under reaktorens drift må det sørges for at moderatorfluidet har en hvilken som helst ønsket temperatur eller temperaturer mellom mettede damptemperaturer og tillatte øvre temperaturgren-ser som avhenger av konstruksjonmateria-lene i reaktoren, og denne øvre grense kan f. eks. være 405°C. Vanligvis øker damp-trykket ved den nødvendige økning av dampens tetthet. Samtidig vil imidlertid inn-holdet av modererende gassformet fluidum med den ikke-hydrogenholdige komponent eller komponentene på en hensikts-messig måte reduseres for å holdes innen grensene for trykkforskjell mellom moderatorfluidet og kjølefluidet.

Ved å variere dampmengden i moderatorkretsen kan reaktoren styres f. eks. for å regulere dens ytelse. Det blir mulig å foreta dette ved å variere tettheten i de gassformede fluider uten å forandre de relative forhold mellom damp og andre komponenter i moderatorfluidet hvis slik variasjon i reaktiviteten kan oppnås mens trykket på det modererende fluidum holder seg innenfor det ønskede område høyere enn kjølemiddeltrykket.

Stansav reaktoren foregår ved at det modererende gassformede fluidum tøm-mes ut fra ledningen 46 gjennom en sik-kerhetsventil 49. Denne ventil kan enten være automatisk eller selektiv alt etter som forholdene tilsier slik at den selektive ventil når den mottar et nødstoppsignal fra reaktorens kontrollsystem eller trykksik-kerhetsventilen når moderatordamptrykket stiger over en bestemt verdi, vil åpne seg og sette moderatorkretsen i forbindelse med en ikke vist mottaker med lavere trykk. Den resulterende trykkreduksjon i kjernens moderatorrom bevirker at konsentrasjonen av hydrogenatomer og den tilsvarende moderering vil synke under den verdi som er nødvendig for å vedlikeholde kjedereaksjonen og derved stoppe reaktoren. For å hin-dre at det oppstår en overdreven trykkforskjell mellom moderator- og kjølerommet under en nødsstopp kan trykkene i kjøle-kretsen reduseres samtidig med trykket i moderatorkretsen, men dog ikke så meget at en passende kjøling av brennstoffelementene blir umulig etterat reaktoren har stanset. For å tilveiebringe en sikkerhets-faktor er det truffet foranstaltninger for å holde trykket i kjernens moderatorrom til enhver tid høyere enn trykket i kjøle-middelrommet, som imidlertid også kan være ganske høyt. På denne måte vil man om en lekkasje oppstår mellom moderator - og kjølekretsene få en strøm av gassformet moderatorfluidum innbefattende damp inn i kjølemiddelkretsen med derav følgende reduksjon av kjernens reaktivitet. Den øvre grense av denne trykkforskjell kan i høy grad reguleres ut fra nødvendigheten av å begrense mengden av konstruksjonsma-teriale i kjernen. Et typisk trykkområde vil ligge på 32 ± 14 kg/cm2. i den utstrekning det er nødvendig for å sikre at det modererende gassformede fluidums trykk ligger innenfor et ønsket område som er høyere enn kjølemiddeltrykkene i kjernen, har moderatorrommet, sammen med dampen, en ikke modererende eller svakt modererende damp eller gass, såsom helium, nitrogen eller damp av tungt vann. Når driften skal begynne, bringes først reaktoren med til-hørende moderator- og kjølemiddelkrets opp på likevektige driftstemperaturer ved at det fra en ikke vist ytre varmekilde til-føres varme både til moderatorfluidet og kjølefluidet som begge sirkuleres gjennom sine kretser ved hjelp av pumpene 38 resp. 30. Når reaktoren har nådd driftstempe- i råturen, føres det ytterligere moderatorfluidum inn i moderatorrommet gjennom regulatoren 44 og innløpsledningen 34. Her-ved økes tettheten av dampen i moderator- i rommet 25 i reaktorkj ernen og dette har til følge at modereringen av neutroner økes til det punkt der reaktorens kritiske tilstand inntrer. Kjølemedium tilføres kjøle-kretsen for å øke tettheten i denne. Den : ytre varmekilde er nu ikke lengre påkrevet. Det forlangte kraftnivå oppnås ved å regulere moderatorkretsens totale damp-innhold. Varmeutveksleren 32 i den primære varmeoverføringskrets fjerner den i reaktoren utviklede varme slik at denne kan anvendes for et eller annet hensikts-messig formål, f. eks! til omdannelse til mekanisk og elektrisk energi.

Når kjølemidlet er damp vil den beskrevne reaktor få en negativ reaktivitets-koeffisientved endring av kjølemidlets temperatur. Herav følger at hvilke som helst små endringer som kan forekomme i kjernens reaktivitet automatisk vil bli opphe-vet og reaktoren vil være sikker og selv-styrende ved at den regulerer seg selv til den utgangseffekt som kreves av anlegget. Hvis således kravet til utgangsytelse øker og kjølefluidet avkjøles sterkt i varmeutveksleren 32 vil temperaturen på det kjøle-fluidum som kommer tilbake til reaktorkj ernen bli satt ned med dermed følgende nedsettelse av brenselelementtemperatu-ren, mens reaktiviteten vil øke. Hvis kjøle-fluidet som kommer til reaktorkj ernen har en stor tetthet vil reaktiviteten økes også av denne grunn og den avgitte energimeng-de vil øke. På samme måte vil, hvis beho-vet for energi fra reaktoren blir mindre, kjølefluidet som kommer tilbake til reaktoren få en høyere temperatur slik at tettheten avtar og den avgitte ytelse avtar.

Med denne reaktorutførelse behøver man ikke ha noen neutronabsorberende styrestaver slik det tidligere har vært van-lig for å undertrykke for stor reaktivitet og for å styre reaktiviteten under normal drift, f. eks. når man skal forandre energinivået og eventuelt stanse reaktoren som en nøds-foranstaltning. Dette er fordelaktig da disse kontrollstaver forhøyer prisen på reaktoren og kompliserer dens utførelse på grunn av mekanismen for deres innstilling og munn-stykker i trykkbeholderens vegg i flukt med den vandrende bevegelse av stavene. Under drift absorberer styrestavene dessuten ikke bare neutroner og innvirker således dårlig på neutronøkonomien, men de søker

å forvrenge det termiske fluksmønster i kjernen på sådan måte med hensyn til å redusere den midlere driftstemperatur i kjernen at denne kan bringes til å herske uten at noe sted utsettes for overdreven temperatur. Den beskrevne nødsstopp av reaktoren er enklere enn om det ble be-nyttet styrestaver eller kontrollstaver for dette formål. Den reaktor som er vist på fig. 1 bruker primære og sekundære varme-overføringsfluider for den utviklede varme.

Fig. 2 viser en modifikasjon der en mekanisk kraft frembringes av et høytrykks-primært kjølemiddel, f. eks. damp, ved et trykk på 210 kg/cm2 og en temperatur på 520°C uten bruk av sekundært varmeover-føringsmiddel. Fig. 2 viser et parti av en kjølekrets som skal erstatte den del av kjø-lekretsen som ligger til høyre for den strekpunkterte linje 54 på fig. 1. I den endrede kjølekrets forlater kjøledampen reaktoren gjennom utløpsledningen 28 som fører den direkte til en turbin 56. For at anlegget skal få høy virkningsgrad er det hensiktsmessig å benytte en kondensa-sjonsturbin hvor dampen med et forholdsvis høyt absolutt trykk ledes inn i en kon-densator. For imidlertid at damp og ikke vann, via innløpsledningen 26 og mate-pumpen skal kunne pumpes tilbake til kjernens kjølemiddelrom er det truffet forholdsregler til å fordampe kondensatet hvilket, som vist, her består i å fordampe kondensatet ved hjelp av frisk damp. En del av utløpsdampen fra reaktoren ledes gjennom ledningen 60 forbi' turbinen og direkte inn i et fordampningskammer 62. Resten av dampen ekspanderes gjennom turbinen 56 fra hvilken ekshausdampen strømmer

inn i kondensatoren 58 og hvorfra konden-sater av pumpen 64 føres inn fordamp-ningskammeret 62, hvor det omdannes til damp ved å blandes med den fra ledningen 60 kommende damp. Hele dampmengden blir så matet inn i reaktoren via pumpen 30 og mateledningen 26.

Det skal bemerkes at i fig. 1 og 2 har

tilsvarende deler samme henvisningstall.

Den modererende gassformede blanding kan omfatte en blanding av damp som da har de modererende hydrogenatomer og et gassformet fluidum som gir liten eller ingen moderasjon. For eksempel kan dette gassformede fluidum være helium eller C02-gass som er praktisk talt inert når det gjelder moderasjon. Et annet gassformet fluidum som kan benyttes er D20-damp eller tungtvannsdamp som sammen-liknet med H20-damp vil gi meget liten moderasjon. D20-damp har den videre fordel at den passer godt sammen med H20-damp og med andre stoffer som passer til H20-damp. Det skal påpekes at trykket i moderasjonsfluidet kan holdes konstant.

Når det gjelder en modererende blanding

av damp og et annet gassformet fluidum kan f. eks. ved begynnelsen av kjernens le-

vetid partialtrykket for dampen i mode-rasjonskretsen være av en størrelsesorden på 126 kg/cm2, og partialtrykket for den gassformede bestanddel av en størrelses-

orden på 105 kg/cm.2 slik at man får et to-

talt trykk på ca. 230 kg/cm2. Etterhvert som kjernens brensel forbrukes økes dam-

pens partialtrykk mens partialtrykket for den annen gass reduseres slik at man varie-

rer moderasjonen, men holder det totale trykk i moderatorkretsen konstant. Over kjernens levetid kan dampens tetthet øke f. eks. fra ca. 1,6 kg/liter til ca. 3,2 kg/li-

ter. Mange variasjoner gir seg selv når det dreier seg om de forskjellige kombinasjoner av kjølefluider og moderatorfluider. Be-

tingelsene for kjølefluidene er at de må ha gunstige varmeoverføringsegenskaper og at de med godt resultat kan brukes sammen med konstruksjonsmaterialer som man har til rådighet ved de temperaturer det her dreier seg om. Det er selvsagt nødvendig at det gassformede moderatorfluidum inne-

holder en tilstrekkelig mengde hydrogen-

atomer i form av kjemiske forbindelser med andre elementer for å skaffe den nød-

vendige moderering ved de teknisk mulige arbeidstemperaturer og -trykk. Bruken av moderatorfluider i gassformet tilstand gir mulighet for så vel en hurtig variasjon i tettheten over et stort område som en for-

holsdsvis enkel varsling ved bare å lufte ut moderatorfluidets krets til et lavere trykk gjennom en hurtig åpnende sikker-

hetsventil.

Etter det som er forklart ovenfor vil

man se at hydrokarbondamper kunne an-

vendes for å tilveiebringe det hydrogen man trenger til moderasjonen. Partialtryk-

kene for hydrokarbondamp i det modere-

rende gassformede fluidum vil generelt sett ligge noe lavere enn de som er nødvendige når man benytter dampmoderator, men den grunnleggende teori og virkemåten vil fremdeles være den samme. I tillegg til dette vil bruken av hydrokarbondamper for å tilveiebringe det modererende hydro-

gen muliggjøre utnyttelse av en bestråling av neutroner til raffinering av hydrokarbo-

nene og til fremstilling av petroleumpro-

dukter eller andre kjemiske forbindelser.

Por eksempel kan acetylen- eller benzen-

damper benyttes for tilførsel av moderer-

ende hydrogen, mens dampene underkas-

tes forandringer slik at de blir høypolymere

hydrokarboner, ved hjelp av kjemonucleare reaksjoner. Styring av en reaktor ved end-

ring av hydrogenkonsentrasjonen i det gassformede moderatorfluidum kan skje selv om kjernen ikke inneholder noe fer-

tilt materiale. Ved en slik reaktor vil neu-tronøkonomien bare være av sekundær in-

teresse idet den primære hensikt er å skaf-

fe en reaktor som har høy utgangseffekt med en forholdsvis liten og kompakt kjer-

ne. Ved denne utførelse vil variasjonen i modereringen tjene til å endre reaksjons-

evnen hovedsakelig ved forandring av neu-tronlekkasjen fra reaktorkj ernen.

Styring av reaktorer ved endring av hydrogenkonsentrasjonen i et gassformet moderatorfluidum kan utføres i en reak-

tor med en sentral kjerneregion hvori fi-

sjonerbart materiale er anordnet for å ut-

settes for fisjonsreaksjoner med hurtige neutroner dannet ved fisjoneringsprosessen,

en rundt den sentrale hurtige fisjonskjer-

nesone beliggende skjermsone som inne-

holder modererende gassformet fluidum i et moderasjonsrom og fisjonerbart mate-

riale beregnet på å bli utsatt for fisjon med termiske neutroner, samt anbrakt i lednin-

ger som strekker seg over moderasjonsrom-

met idet kjølefluidum under trykk strøm-

mer gjennom ledningene, samt en neutron-

re f lektor som omgir skjermsonen. Mens den sentrale kjernesone ikke lenger tren-

ger noen moderering kan reaktoren styres ved endring av modereringen i skjermso-

nen. Dette skyldes de virkninger som til-

standene i skjermsonen har på det antall neutroner som fra denne sone trer inn i den sentrale sone og som innbefatter de neutroner som reflekteres av og som frem-

bringes i skjermsonen. Reaktoren kan så-

ledes styres ved endring av hydrogenkonsentrasjonen i det gassformede moderator-

fluidum i skjermsonen. hvilket fluidum holdes på et trykk som er høyere enn tryk-

ket i kjølemidlet.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til drift av en kjer-

nereaktor ved modifikasjon av virkningsgraden i moderasj onsprosessene som foregår i kjernens moderasj onsrom, der reaktoren er utstyrt med ledninger inneholdende brenselelementer, hvilke ledninger strekker seg gjennom moderasjonsrommet og er i berøring med kjølefluidum som er adskilt fra moderatormaterialet i moderasj onsrommet, karakterisert ved at det modererende materiale i moderasjonsrommet mellom ledningene er et gassformet fluidum som står under høyere trykk enn kjølefluidet og som skaper neutronmoderasjon ved hjelp av hydrogenatomer, og omfatter minst en gassformet komponent inneholdende andre enn hydrogenatomer, samtidig med at man kompenserer reaktivitetens tilbøyelighet til å avta og begrenser trykkforskjellen mellom det modererende gassformede fluidum og kjøleflui-det ved å øke konsentrasjonen av hydrogenatomer i det modererende gassformede fluidum og ved å nedsette andelen av den ikke hydrogenholdige gassformede fluidumkomponent eller deler av denne i det modererende gassformede fluidum.

2. Fremgangsmåte som angitt i på- stand 1, karakterisert ved at hy- drogenatomene i det modererende gassformede fluidum frembringes av damp hvis tetthet øker fra begynnelsen av kjernens levetid fra ca. 1,6 kg/liter til ca. 3,2 kg/ liter ved avslutningen av kjernens levetid, mens den gjenværende del av det gassformede fluidum reduseres like meget som dampen øker i det vesentlige er ikke-modererende.