Kernreaktor mit festem Moderator und Brennstoffstäben, die mit Kühlrippen
versehen sind Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor mit festem :Moderator und
Brennstoffstäben, die mit Kühlrippen versehen sind. Die Erfindung besteht darin,
daß die Kühlrippen im mittleren Reaktorbereich ihre der dort erforderlichen Kühlfläche
entsprechende volle Länge haben und nach der Außenseite des Reaktors hin zunehmend
gekürzt sind. Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Maßnahme nimmt der Durchmesser
der Kühlkanäle nach der Reaktoraußenseite hin. ab.Nuclear reactor with solid moderator and fuel rods with cooling fins
The invention relates to a nuclear reactor with solid: moderator and
Fuel rods that are provided with cooling fins. The invention consists in
that the cooling fins in the central reactor area have the cooling surface required there
have corresponding full length and increasing towards the outside of the reactor
are shortened. According to a further measure according to the invention, the diameter increases
the cooling channels to the outside of the reactor. away.
Die Größe eines Leistungsreaktors ist vor allem durch die Möglichkeit
der Wärmeabfuhr begrenzt. Da im Zentrum des Reaktors die stärkste Wärmebel.astung
entsteht, wird die maximale Kühlmitteltem.peratur bei vorgegebener Brennstoffstabtemperatur
durch die Wärmeabfuhr aus den mittleren Reaktorl@anälen begrenzt.The size of a power reactor is largely determined by the possibility
the heat dissipation is limited. The greatest heat load is in the center of the reactor
arises, the maximum coolant temperature is at the given fuel rod temperature
limited by the heat dissipation from the middle reactor l @ analien.
Es ist bereits bekannt, einen Kernreaktor in der Weise zu betreiben,
daß die Brennstoffstäbe im Mittleren Reaktorbereich verhältnismäßig stärker gekühlt
werden als im äußeren Reaktorbereich. Es ist weiterhin bekannt, die Brennstoffelemente
mit Kühlrippen auszustatten.It is already known to operate a nuclear reactor in such a way that
that the fuel rods in the central reactor area are cooled to a relatively greater extent
than in the outer reactor area. It is also known the fuel elements
to be equipped with cooling fins.
Zur Lösung der Aufgabe, die berippten Brennstoffelemente im mittleren
Reaktorbereich stärker zu kühlen, werden bei einem bekannten Verfahren Drosselstücke
versehied@ener Größe angewendet. Nach der Erfindung wird zur Verbilligung vorgeschlagen.,
die Kanalbolirung und die Höhe der einzelnen Rippen der Brennstoffeleinen.te so
zu gestalten, daß die Kühlrippen im mittleren Bereich eine größere Länge haben als
nach der Außenseite des Reaktors zu. Zusätzlich wird dabei die N-faßnahme angewandt,
den Durchmesser der Kühlkanäle ebenfalls nach der Reaktoraußenseite hin abnehmen
zu lasen. Fabrikatorisch entsteht dabei der Vorteil, daß zunächst alle Brennstc)ffellemente
mit gleicher Rippenhöhe in der größten erforderlichen Höhe ausgeführt werden. Durch
nacht r2-liches ä Verkürzen der Rippenhöhe werden: alle übrigen hrennstoffeleinente
aus einem Grundelement hergestellt. Durch die Anwendung der erfindungsq
, -,ein, . *iße -#ii Nlaßna.hnien ergeben sich folgende bedeutende
Vorteile: 1. Wegen der größeren Rippenhöhe und, der Kühllcanalbohrung in der Reaktormitte
ergibt sich an dieser Stelle ein kleinerer Neutronenvernrelirungsfal,tor. Dadurch
tritt eine Neutronenflußabflachung ein, die wärmetechnisch in jedem Falle angestrebt
wird.To solve the problem of cooling the finned fuel elements in the central reactor area more intensely, throttle pieces of different sizes are used in a known method. According to the invention it is proposed to make the channel boring and the height of the individual ribs of the fuel lines so that the cooling ribs in the central area have a greater length than towards the outside of the reactor. In addition, the N measure is used to reduce the diameter of the cooling channels towards the outside of the reactor. In terms of manufacturing, this has the advantage that all fuel elements are initially designed with the same rib height and the greatest height required. By shortening the rib height at night: all other fuel elements are made from one basic element. By applying the erfindungsq, - a. The following significant advantages result: 1. Because of the greater height of the ribs and the cooling channel bore in the center of the reactor, there is a smaller neutron exposure at this point. As a result, a flattening of the neutron flux occurs, which is aimed at thermally in every case.
2. hei größeren Leistungsreaktoren werden pro Füllung bis zu 20 000
und 30 000 einzelne Brennstofteleinente- benöti=gt. Praktisch wäre es kaum
durchführbar, für alle verschieden bemessenen Elemente die erforderlichen Ersatzelemente
vorrätig zu haben. Abesehen von der Lagerhaltung wäre (lies ]),ei einem Preis von
etwa 3000 DM pro Element infolge des bedeutenden Kapitalaufwandes nicht vertretbar.
Bei dem erfindungsgemäßen Kernreaktor ist es möglich, die Lagerhaltwngskosten sehr
stark zu senken. Weiterhin braucht bei der serienmäßigen Herstellung der Brennstoffeleine:nte
nur ein. einziges Fertigungsprogramm durchgeführt zu werden, so daß die spezifischen
Kosten ebenfalls stark sinken.2. hei larger power reactors per filling up to 20 000 to 30 000 individual Brennstofteleinente- benöti = gt. In practice, it would hardly be feasible to have the necessary replacement elements in stock for all the differently sized elements. Apart from storage, (lies) would be unreasonable at a price of around DM 3,000 per element due to the significant capital expenditure. In the case of the nuclear reactor according to the invention, it is possible to reduce the storage costs very much. Furthermore, only one needed for the series production of the fuel line: nte. a single production program to be carried out, so that the specific costs are also greatly reduced.
3. Durch die Verminderung der Kühlinittel-Austrittstemperatur in den
an Zahl geringen mittleren Reaktor-Kühlkanälen wird in diesen die: Wärmeleistung
pro, Kanal bedeutend gesteigert und trotzdem die mittlere Kühlmittel-Austrittstemperatur
des ganzen Reaktors nur unwesentlich herabgesetzt.3. By reducing the coolant outlet temperature in the
the number of small central reactor cooling channels in these: the heat output
per, channel significantly increased and still the average coolant outlet temperature
of the entire reactor is only insignificantly reduced.
Da die mittleren Kühlkanäle bei einem zylindrischen Reaktor den kleineren
Teil der Gesamtzahl aller Kühlkanäle ausmachen, kann ohne großen \Tachteil die Kühlung
in der Mitte des Realctors noch stärker betrieben werden, so daß dabei das Kühlmittel
in diesem Bereich nicht so weit aufgewärmt wird wie im äußeren Rea.lctorherei-ch.
Dadurch ergibt sich die l.2öglichk eit, den Realitor für eine größere Wärmeleistung
auszulegen bzw. die gesamte Reaktorleistung entsprechend anzuheben, wobei die mittlere
Kühlmittel-Austrittstemperatur aus allen Kanälen nur gering herabgesetzt wird.Since the middle cooling channels in a cylindrical reactor are smaller
Make up part of the total number of all cooling channels, cooling can without a major disadvantage
in the middle of the Realctor are operated even more, so that the coolant
in this area is not warmed up as far as in the outer reactor.
This results in the possibility of using the Realitor for greater heat output
to design or to increase the total reactor output accordingly, with the mean
Coolant outlet temperature from all channels is only slightly reduced.