DE1941121A1 - Verfahren zur Beschickung von Reaktoren mit Brennstoff - Google Patents
Verfahren zur Beschickung von Reaktoren mit BrennstoffInfo
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Description
Brennstoff
Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Neubeschickung eines
schnellen, natriumgekühlten Brutreaktors mit einem von mindestens einem Brat-mantel und Neutronen reflektierendem Material umgebenen Reaktorkern zwecks Verbesserung des Kühlmittelblasenreaktivitätseffektes.
Bekanntlich wird brütbares Material, z.B. Uran-238 (U-238),
wenn es in dem schnellen Reaktorkern oder in dem den Reaktorkern
umgebenden Brutmantel vorhanden ist, in spaltbares Material
umgewandelt, z.B. Plutonium-239 (Bi-239) durch Ifeutroneneinfang,
und wenn der Neutronenausflussverlust ausreichend
klein gehalten werden kann, ist es möglich, dass mehr als
ein Neutron pro Spaltung für die Umwandlung von brütbarem
in spaltbares Material zur Verfügung steht, was mehr spaltbares
Material durch Neutroneneinfang zu erzeugen ermöglicht,
als bei der Spaltung verbraucht wird. Wenn die Erzeugung
spaltbaren Materials einer bestimmten Art den Verbrauch von
spaltbarem Material zur Aufrechterhaltung der Spaltkette übersteigt, wird dieser Vorgang daher als "Brüten" bezeichnet,
und ein solcher Reaktor wird "Brutreaktor" genannt« Es ist
Sl?/42S8
ebenfals allgemein bekannt, dass in einem Reaktor mit gewöhnlichem U-235 als spaltbarem Brennstoff, dagegen mit U-238 als
brütbarem Brennstoff, der sowohl im Reaktorkern als auch im Mantel angeordnet ist, Neutronen im Reaktor mit den Atomen des'
.U-238 reagieren, die sich dadurch zu U-239 umwandeln, und dass
dieses Isotop zu Neptunium-239 (Np-239) zerfällt und letzteres wiederum zu Pu-239 zerfällt. Wenn jedoch zugelassen wird, dass
Pu-239 im Reaktorkern bleibt, wird es nicht nur zur Spaltkette beitragen, sondern auch Neutronen einfangen, um das Isotop
Pu-240 zu erzeugen. Neutroneneinfang durch Pu-240 wiederum
führt zur Bildung des spaltbaren Isotops Pu-241. Das Isotop Pu-24-Q ist nur durch Neutronen hoher Energie spaltbar - ungefähr oberhalb 100 000 Elektronenyolt - und wirkt im Reaktor
als brütbarer Neutronenabsorber für die Neutronen niedriger Energie. Zusätzlich zur Erzeugung von Spaltprodukten vermindert
das Ersetzen des Pu-239 durch Pu-240 im Reaktorkern-Brennstoff die Reaktivität in einem solchen Masse, dass die Betriebsanforderungen
an den Reaktor nicht langer erfüllt werden können, weswegen der Brennstoff, lange bevor das spaltbare und brütbare
Material im Reaktor verbraucht ist, zur Aufbereitung entnommen werden muss, um die angesammelten Spaltprodukte zu entfernen 3
wonach der Brennstoff für weiteren Abbrand wieder in den Reaktor eingesetzt wird.
Wie allgemein bekannt ist, werden Kernspaltreaktoren grundlegend nach der kinetischen Energie bzw. Geschwindigkeit der Neutronen,
die den grössten Anteil der Spaltungen in einem bestimmten Reak-r
tor auslösen, eingeteilt. Fast alle bei der Spaltung freigesetzten Neutronen haben hohe Energien, und daher wird die Mehrheit
der Spaltungen, wenn kein Moderator im Reaktorkern oder Reflektor vorhanden ist, durch schnelle Neutronen erzeugt, und.
ein Kernspaltreaktor, in dem dies der Fall ist, wird als "schneller"
Reaktor bezeichnet.
Wie ferner bekannt ist, wird die Brutrate eines Brutreaktors
durch das Moderatormaterial und/oder die Verteilung des brüt—
baren Materials im Hinblick auf das spaltbare Material, d.h.·
.■■fifl$-Öi.-7/125-d
durch das Verhältnis des einen zum anderen oder deren örtliche Verteilung gesteuert. Diese Brutrate muss jedoch
grosser als Eins sein, damit der Reaktor ein "Brutreaktor"
ist, und die mittlere Brutrate für derartige Reaktoren ist
ungefähr 1,20 "bis 1,30. Brütbares Pu-24-0 steigert die Brutrate, und Spaltprodukte vermindern die Brutrate. Daher ist
klar, dass die Brutrate sehr wohl durch die vorerwähnte
Ansammlung von Spaltprodukten und Isotopen, wie z.B. Pu-24-0,
beeinflusst werden kann.
Zwei Hauptarten von Brutkreisläufen sind theoretisch möglich.
Die eine basiert auf einem schnellen Reaktor, der Pu-239
als Spaltmaterial und U-238 als brütbares Material verwendet, und die andere auf einem thermischen (oder schnellen) Reaktor,
der Uran-233 bzw. Thorium-232»als das spaltbare bzw. brütbare
Material verwendet. Das brütbare Material wird in der Form
eines Mantels, der den Reaktorkern umgibt, angewendet, und
auf diese Weise wird ein grosser Anteil der Neutronen, die aus dem Reaktorkern ausfliessen, im Hantel eingefangen. Bei
den meisten Brutreaktorentwurfen, besonders bei schnellen
Reaktoren, ist auch im Reaktorkern etwas brütbares Material, z.B. Uran-238, enthalten. Spaltbare Kerne werden dann sowohl
im Reaktorkern als auch im Mantel gebildet.
t . ■;
Es ist ferner bekannt, dass in grossen, schnellen Reaktoren
der Verlust von Kühlmittel, wie z.B. Natrium, aus dem Zentralbereich des Reaktorkerns positive Reaktivität erzeugt.
Kühlmittelverlust aus der äusseren Zone des Reaktorkerns und aus den Mänteln erzeugt im allgemeinen eine negative Reaktivität.
Der positive Kühlmittelblasenreakt'ivitätseffekt in dem Zentralbereich
des Reaktorkerns stellt eine Gefährdung der Sicherheit dar, wenn er gross genug ist, um eine schnelle
Reaktivitätszunahme pro Zeiteinheit bei einem denkbaren Unfall zu erzeugen. Daher ist es notwendig, den zentralen
909887/1258
positiven Kühlmittelblasenreaktivitätseffekt so klein wie
möglich, zu halten.
Pii-240 und SpaItprodukte tragen wesentlich zum positiven
Kühlmittelblaseneffekt in mit Plutonium beschickten, schnellen Reaktoren bei, deren Plutonium wieder eingesetzt.wird
und die einen hohen Brennstoff abbrand erreichen. Wenn das Reaktorkernplutonium wieder eingesetzt wird, wobei das
"saubere" ManteIpIutonium, das im allgemeinen weniger als
8% Pu-240 hat, nur zur Auffrischung verwendet wird, baut sich, der Pu-240-Isotopengehalt auf über 30% in einem typischen
schnellen Reaktor mit keramischem Brennstoff bei WMerbeSchickungsgleichgewichtsbedingungen auf. Der Pu-24Ö·
Gehalt-d.es Reaktorkerns, kann auf 25% oder weniger vermindert werden, indem das erfindungsgemässe Wiedereins etzve'rfahren
verwendet wird, bei dem mehr "sauberes" Mantelplixtonium
und weniger "schmutziges" Reaktörkernplutonium, das im allgemeinen ein Pu-240 Gehalt von mehr als 25% hat* zur
Herstellung der neuen Brennelemente verwendet wird. Selbst
bei dieser Verminderung des Pu-240 Gehaltes liefert ei1
dennoch eine positive Natriumblasenreaktivität.
Der Erfindung liegt die Aufgabe, zugrunde, ein Neubeschickungsverfahren
für einen Kernreaktor vorzusehenj das die positive
Kühlmittelblasenreaktivität, insbesondere im Zentralbereich
eines Brutreaktors vermindert.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch, gelöst, dass zur
anfänglichen Bestrahlung Brennstoff mit PtiO^-HÖo, wobei das
Plutonium einen Isotopengehalt von weniger als 8% Pa-240
hat, in den Zentralbereieh des Reaktorlcerhs eingeführt wird /
und dass aus dem äusseren Bereich des Reakto£kerns Brennstoff
mit Plutonium mit einem Isotopengehalt von mehr ia'ls2^o Pu-240
entladen wird und dass άύχ entladene Brennstoff aufbereitet
wird, um dia Spaltprodukte.vom Plutonium zu entfernen, und
■lass der-aufbereitete Brennstoff zur weiteren Bestrahlung in
einen 2hilschenbereich des Reaktorkerns wieder eingeführt wird.
§09887/125S1 - ; . : ■ ; '
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen werden,
dass die Brennelemente derart weitergeschoben werden,, dass Brennelemente in der ausserenReaktorkernzone, nachdem sie
einer Abbrandbestrahlung ausgesetzt gewesen sind, entladen
werden, um aufbereitet zu werden und derart wieder eingesetzt
zu werden, dass das aus dem Reaktorkern entnommene
Plutonium das Plutonium im Material des zweiten Abschnitt des Brennelementes bildet, und'dass die in der Zwischenzone
des Reaktorkerns angeordneten Brennelemente in die äussere Reaktorkernzone zum Zweck ihrer Abbrandbestrahlung bewegt
werden und dass die Brennelemente aus der Zentralzone des
Reaktorkernes in die Zwischenzone des Reaktorkerns zum Zweck ihrer weiteren Abbrandbestrahlung verschoben werden
und dass die derart hergestellten Brennelemente in die Zentralzone des Reaktorkerns zu anfänglicher Abbrandbestrahlung
eingeführt werden, wodurch die Brennelemente, die PaOp-UÖp
mit Plutonium mit einem Isotopengehalt von weniger als
8% Pu.-24-O enthalten, anfänglich in die ersten Teile der
zentralen Radialzone des Reaktorkerns eingeführt werden und Plutonium mit einem Isotopengehalt von mehr als 25%
Pu-240 in der äusseren Radialzone des Reaktbrkerns angeordnet v/ird, woraus sich eine erhebliche Verminderung des
Kühlmittelblasenreaktivitätseffektes ergibt.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass
das erfindungsgemässe Verfahren die genannte bisherige
Schwierigkeit in erheblichem Ausmass überwindet, indem "sauberes" Plutonium aus dem Mantel eines Reaktors und
"schmutziges" Plutonium aus dem Kern eines Reaktors derart
zum Wiedereinsatz gelangt,dass eine wesentliche Verbesse-'
rung des Kühlmittelblasenreaktivitätseffektes erzielt wird.
Das aus dem Mantel eines Reaktors entladene Plutonium wird
aufbereitet und zur Herstellung Von neuen Brennelementen
verwendet, die in demι Zenträlbereich des Reaktorkerns
desselben Reaktors odereinesä^üliiclien Reaktors in dem System
elngesStizt werdeä, bzw. im IKiLttef abschnitt derartiger
neuer Sren^töfifieliente verwen^i§V Aias xäem Kern eiires
ÖÖÖ887/12§ä
Reaktors entladenes Plutonium wird aufbereitet und zur Herstellung
neuer Brennelemente verwendet, die in den äusseren Bereichen des Kernes desselben oder eines ähnlichen Reaktors
in dem System eingesetzt werden, bzw. in den äusseren Reaktorkernabschnitten
solcher neuen Brennelemente verwendet. Die neue Wirkung wird begünstigt, allerdings nicht wesentlich,
durch Verwendung einer BrennstoffVerschiebungsanordnung, bei
der die neuen Brennelemente in den Zentralbereich des Reaktorkerns eingeführt werden und' aus dem äusseren Bereich entladen
werden.
Zweckmässig ist es, ein Neubeschickungsschema für einen
schnellen, natriumgekühlten Kernreaktor vorzusehen, der einen Reaktorkern hat, der von einem Neutronen reflektierenden Material
umgeben ist und in den der neue Brennstoff in den Zentralbereich
des Reaktorkerns eingeführt wird.·
Es empfiehlt sich weiter, eine Neubeschickungsanordnung für einen schnellen Reaktor vorzusehen, die "sauberes", vom Mantel wieder eingesetztes Plutonium und "schmutziges", vom
Reaktor wieder eingesetztes Plutonium verwendet, um eine nennenswerte
Verbesserung des Kühlmittelblasenreaktivitätseffektes zu erzielen.
Plan kann auch vorteilhaft ein Neubeschickungsverfahren für
schnelle, natriumgekühlte Kernreaktoren vorsehen, zu dem gehört, Brennelemente mit spaltbarem Brennstoff mit einem Pu-24-0
Isotopengehalt von mehr als ungefähr 25% in dem äusseren Reaktorkernbereich
anzuordnen und Brennelemente mit spaltbarem Brennstoff mit einem Pu-240 Isotopengehalt von weniger als
Q°/o nahe dem Zentral bereich des Reaktorkerns anzuordnen, wodurch
der positive Kühimittelblasenreaktivitätseffekt im Zentralbe-
reich vermindert wird.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sieht ' *
aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeicnnungen. Es zeigen:
009887/12 Sä
BADOFtIGiNAL
Fig. Λ eine schematische Darstellung einer Hälfte einer
kugelförmigen ReaktorkernanOrdnung mit zugehörigem
Brutmantel zur theoretischen Erklärung der Erfindung;
Fig. 2 ein Flussdiagramm der Anordnung.nach Fig. 1;
Fig. 3 iine schematische Ansicht eines schnellen Brutreaktors
mit einer ringförmigen Reäktorkernanordnung zur Ausführung der Erfindung;
Fig. 4 ein Fluss diagramm, das den Betriet) der Ausführungs-■
form nach Fig. J erläutert.
Wie bereits ausgeführt worden ist, führt in grossen, schnellen
Reaktoren der Verlust von Kühlmittel, wie z.B. Natrium, aus dem Zentralabsohnitt des Reaktorkerns zu positiver Reaktivität,
während ein Kühlmittelverlust aus dem äusseren Abschnitt des Reaktorkerns und aus den Brutmänteln im allgemeinen negative
Reaktivität erzeugt, Der positive Kühlmittelblasenreaktivitätseffekt im Zentralbereich stellt eine Gefährdung der Sicherheit
dar, wenn seine Grosse ausreicht, um einen starken Reaktivitätsanstieg pro Zeiteinheit bei einem denkbaren Unfall zu erzeugen*
Daher ist es wichtig, den positiven Kühlmittelblasenreaktivitätseffekt
so gering wie möglich zu halten, was durch diese Erfindung ermöglicht wird. Da Bi-24-0 und Spaltprodukte wesentlich
zum positiven Kühlmittelblaseneffekt in einem mit Plutonium
beschickten Reaktor beitragen, der sein Plutonium wieder einsetzt und einen hohen Brennstoffabbrand erreicht, wird die Wirkung
der positiven Kühlmittelblasenreaktivität durch diese Erfindung auf ein Minimum herabgesetzt, indem das meiste Pu-240 aus
dem Zentralabschnitt des Reaktorkerns entfernt ,wird. Wenn
ein Weiterschieben des Brennstoffes, w%s im.folgehden.beschrieben
werden wird, zusätzlich gemäss dem erfi.ndungsgemiiS§en Heubeschickungsschema angewendet wird, wird dieses ferner die
Spaltproduktkonzentration in dem Zentralbereich de;s Se.aktorjfeerns
vermindern. Bei Anwendung' dieser .Erfindung wird .daherr die -sich
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ergebende Reaktorkernanordnung weniger Pu-24-0 und Spaltprodukte
im Zentralbereich des Reaktorkems haben und
mehr dieser Isotope im ausseren Bereich. Daher wird der
verminderte, positive Kühlmittelblasenreaktivitätseffekt im Zentralbereich des Reaktorkerns teilweise, auf Kosten"
eines verminderten negativen Kühimittelblasenreaktivitätseff'ektes
in den ausseren Bereichen des Beaktorkerns erreicht.
Der Ausdruck "sauberes" Plutonium bedeutet im folgenden,
dass dieses Plutonium fast reines Pu-239 mit im allgemeinen
weniger als.8% Pu-240 ist, während der Ausdruck
"schmutziges" Plutonium bedeutet, dass dieses Plutonium
ausreichend lange bestrahlt worden ist, so dass es einen
hohen Pu-240 Gehalt von im allgemeinen mehr als 25% hat.
Um den Erfindungsgedanken im weitesten Sinne zu erläutern,
wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen Fig. 1
einen kurgelförmigen Reaktorkern mit sich radial erstrekkenden
Zonen A, B und C wiedergibt, der einen sich darum herum erstreckenden Brutmantel hat. Obwohl das nicht dargestellt ist, ist die Anordnung mit dem notwendigen Neutronen reflektierenden Material versehen. Der Betrieb
einer derartigen Anordnung wird in dem Fluss diagramm in Fig. 2 dargestellt, wobei das PuO2-UO2, das "sauberes"
Plutonium enthält, in die Zentralzone A des Reaktorkerns
eingeführt wird und aus Plutonium das durch Wiedereinsetzen des im Brutmantel, der z.B. anfänglich UOp enthalten haben
mag, erzeugten Plutoniums erhalten, oder aus einer anderen
Quelle gewonnen wird, besteht;nach einer gewissen Be-strahlungszeit
wird das PuOp-UOp aus der Reaktorkernzone A,
die jetzt teil\ieise "schmutziges" Plutonium enthält, in die
Zwischenzone B des ReaktOrkerns transportiert, während zusätzlicher
Br-εΐ-α stoff, der aus der Randzone C des Reaktorkern'.* nach exäifer Aufbereitung, wie sie allgemein zur Beseitigung
der Spe:itprodukte bekannt ist, wieder eingesetzt worden
"ist-s :" %b"etifall's in die Zwischenzone B des Reaktorkerns zur
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weiteren Bestrahlung eingeführt wird; nach einer Periode
weiterer Bestrahlung wird der Brennstoff aus der Reaktorkernzone B zur Reaktorkernzone C zum Zweck einer abschliessenden
Bestrahlung transportiert, wonach der Brennstoff entladen wird und das "schmutzige11 entladene Plutonium
nach einer Aufbereitung wieder in Reaktorkernzone B eingesetzt
wird,während das "saubere" Plutonium, das im Brutmäntel erzeugt worden ist, nur in die Zentralzone A des
Reaktorkerns eingeführt wird.
Es ist daher klar, dass mit dem erfindungsgemässen Brenn*
stoffbeschickungsverfahren erreicht wird, dass die Zentralfläche
bzw. -zone (Zone A) des Reaktorkerns zu jeder Zeit "sauberes" Plutonium enthält} dass die Zwischenfläche bzw.
-zone (Zone B) des Reaktorkerns einigermassen "sauberes" Plutonium enthält, während die äussere oder Randfläche
bzw. -zone (Zone G) des Reaktorkerns im wesentlichen "schmutziges" Plutonium enthält. Zusätzlich enthält die
Reaktorkernzone A nach dem halben Abbrand eines Betriebszyklus zwischen den Neubeschickungen nur ungefähr ein
Drittel so viel Spaltprodukte, wie es der Pail ohne das
neue Brennstoffbeschickungsverfahrsn wäre.
Obwohl man sich darüber bewusst ist, dass die Anwendung
der theoretischen kugelförmigen Reaktorkernanordnung für allgemeine Anwendungsfälle nicht praktisch sein mag,
lässt diese Anordnung jedoch deutlich die Vorteile, die sich aus dieser Erfindung ergeben, erkennen, wie es aus der
folgenden Beschreibung der Ausführungsform nach Fig. 3, x
die eine eher ringförmige Reaktorkernanordnung verwendet,
noch deutlicher werden wird.
Unter weiterer Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt Fig.
eine Ausführungsform eines Reaktors eines ganzen Systems von Reaktoren, in dem die Erfindung verwendet wird, in
schematiseher Weise und enthält einen ringförmigen Reaktorkern,
der allgemein mit dem Bezugszeichen IQ bezeichnet wird
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- ίο -
und zu dem in bekannter Weise ein axialer Brutmantel ,11, ein
innerer, radialer Brutmantel 12, ein äusserer, radialer Brutmantel
13» ein innerer Reflektor 14 und ein äusserer Reflektor
15 gehören, wobei die Reaktorkernbrutmäntel und -reflektoren symmetrisch zu einer Mittelebene 16 des Reaktorkerns sind.
Die Höhe über der Mittelebene des Reaktorkerns wird bei 17
angedeutet und kann z.B. 99 cm betragen, während der Durchmesser
18 des dargestellten Reaktors z.B. 427 cm sein kann.
Ein bei 19 dargestelltes Brennelement reicht in den zentralen Abschnitt des Reaktorkerns 10 und den axialen Mantel 11 hinein.
Der Reaktorkern 10 ist in sechs Zonen eingeteilt, die in der Zeichnung mit Reaktorkernζone 1 bis Reaktorkernzone
6 bezeichnet sind. Obwohl nur ein Brennelement 19 dargestellt ist, sei angenommen, dass sich jedes Brennelement kontinuierlich durch den Reaktorkern 10 und den entsprechenden Abschnitt
des axialen Brutmantels 11 erstreckt.
Wie in Fig. 3. dargestellt, wird ein Brennelement 19 in die
zentralen Radialzonen 1 und 4 des Reaktorkerns und die der
Reaktorkernzone 4 benachbarten axialen Brutmantelstellungen
eingebracht. Das Brennelement 19 ist derart hergestellt, dass das PuO2-UO2 (spaltbarer Brennstoff) das in Teil 20
angedeutet ist, der in der Reaktorkernzone 1 gelegen ist, "sauberes" Plutonium enthält«, Dieses "saubere" Plutonium
kann durch Wiedereinsetzen des in den Brutmänteln derartiger
schneller Reaktoren hergestellten Plutoniums oder aus ausseren
Quellen gewonnen werden. (Andere Quellen "sauberen" Plutoniums
können ebenfalls verwendet werden,aber das Gesamtsystem, das aus mehreren derartigen Reaktoren bestehen mag, muss sich
selbst erhaltend sein, um die erfolgreiche Anwendung des
Konzeptes zu gewährleistend »Das als !Teil 21 des Brennelementes
19 bezeichnete PuO2-UO2 (spaltbares Material), das in der c
Reaktorkernzone 4 angeordnet ist, benutzt Plutonium, das nach
einer Entladung aus dem Reaktorkern eines solchen schnellen
Reaktors wieder eingesetzt worden ist, wobei die Spaltprodukte
aus dem Plutonium durch bekannte chemische Verfahren entfernt
worden sind. Der in den axialen Brutmantel 11 eingeführte Teil
22 des Brennelementes 19 enthält UO2 und kein Plutonium und
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wird daher als brütbarer Brennstoff angesehen. Da das Herstellungsverfahren
der Brennelemente nicht Gegenstand dieser
Erfindung ist und an sich bekannt ist9 wird eine ausführliche
Beschreibung dessen für unnötig gehalten. Die radialen Brutmäntel 12 und 13 werden anfänglich in bekannter Weise mit
ausgestattet.
Die Brennelemente werden radial nach einem Dreichargenschema
weiter-geschoben, wie es deutlich in Fig. 4- dargestellt ist.
Demzufolge erfährt in die Reaktorkernzone 1 eingeführter Brennstoff seine erste Abbrandbestrahlung in der Reaktorkernzone 1, seine zweite Bestrahlung in der Reaktorkernznne 2
und seine dritte Bestrahlung in der Reaktorkernzone 3, wonach
er zur Aufbereitung entladen wird. In die Reaktorkernzone 4
eingeführter Brennstoff wird zu den Reaktorkernzonen 5 und 6
in aufeinanderfolgenden Abbrandzyklen weitergeschoben und. wird aus der Reaktorkernzone 6 zur Aufbereitung entladen.
Das aus den Reaktorkernzonen 3 und 6 entnommene Plutonium
wird durch bekannte chemische Prozesse aufbereitet und wieder in dieJReaktorkernzone 4 mit einem Brennelement 19 (Elementteil 21) eingeführt. Das "saubere" Plutonium, das aus dem
axialen Brutmantel 11, der an die Reaktorkernzone 6 angrenzt,
und aus einem Drittel der radialen Brutmäntel 12 und 13
entnommen worden, ist, wird in bekannter Weise aufbereitet
und in die Reaktorkernzone 1 mit dem Brennelement 19 (Elementteil 20) wieder eingesetzt. Die Einzelheiten der Aufbereitung
des Plutoniums stellen nicht einen Teil dieser Erfindung dar, und daher sind diese Einzelheiten hier nicht eingeschlossen,
jedoch allgemein bekannt. . ■ ■ ■ -
Die folgende Tabelle (Tabelle I) gibt die volumetrischen Zusammensetzungen,
die während aller Betriebsstufen der in Fig. ' darg.es;fe§jLlten Ausführungsform angewendet werden, in YoI.%
9 0 9 8 8 7/125 β
BAD ORiGiNAL
- 12 -
T a b e 11 e I
Bestandteil | FuO2-UO0 | Stahl | Natrium |
Reaktorkern | 25 | 17 | 50 |
Axiale Brut | |||
mäntel | 25* | 17 | 50 |
Radiale Brut | |||
mäntel | 50* ' | 20 | 30 |
BeO
S-
0 *Eingeführt als UO
Entsprechend dem oben beschriebenen Brennstoffbeschickungsschema
enthält die Reaktorkernzone 1 sehr "sauberes" Plutonium zu allen Zeiten, und die Reaktorkernzone 2 enthält ziemlich
"sauberes" Plutonium. Ferner enthält die Reaktorkernzone 1 bei
halbem Abbrand eines Betriebszyklus zwischen den Neubeschickungen
nur ungefähr ein Drittel so viel Spaltprodukte, wie es
ohne Weiterschieben des Brennstoffes der Fall wäre.
Die folgende Tabelle (Tabelle II') zeigt die Isotopenzusammensetzung
des Plutoniums und die Konzentration an Spaltprodukten
in jeder Zone rim Vergleich zu den Zusammensetzungen und Konzentrationen
bei einem Gleichgewichtszyklus für eine einheitliche Verteilung im Reaktorkern, bei der das Plutonium im Reaktorkern
wieder eingesetzt wird und das Mantelplutonj um nur zxir Auffrischung hinzugefügt wird. Es wird angenommen, dass der Gesamtabbrand
des entnommenen Brennstoffes ca.100 000 MWd/t ist. Der Index
1 in Tabelle II bezieht sich auf das oben beschriebene Brenn-•
stoffbeschickungsschema; Index 2 hat die gleiche Bedeutung wie
Index 1, allerdings mit dem Unterschied einer gleichmässigen Plutoniumkonzentration
im Reaktorkern und keines Weiterschiebens des Brennstoffes, wobei Reaktorkern-Plutonium wieder eingesetzt
wird und Mantelplutonium nur zur Auffrischung verwendet wird;
Index 3 ' ' .
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6AD ORiGtNAL
entspricht einem vollständigen Natriumverlust in den Reaktorkernzonen
1 und 2 und keinem Natriumverlust aus den Reaktorkernzonen
3 bis 6 und den Brutmänteln 11 bis 13·
87/12 SS
II
Reaktorparameter für einen rinsförmipen Reaktorkern mit räumlichen Veränderungen der IsotopenzusammenSetzung des Plutoniums
Isotopenzusammensetzungen des Brennstoffs nach
halbem Abbrand eines Gleichgewichtszyklus
halbem Abbrand eines Gleichgewichtszyklus
CO | Pu-239 | (AtOD3%) | des | 19,24 | ■ 2 | "3t | 76 | 4 | 5 | 6 | |
O | Pu-240 | (Atom%) | 2,03 · | 16,51 | 36 | 20,99 | 18,59 | 16,96 | |||
OS | Pu-241 | (Atom%) | Abbrand | 0,08 | 2,86 | 0, | 34 | '' . 7,58 | 7,79 | 7,88 | |
i | op | Pu-242 | (Atom%) | das Zyklus | 0,22 | 02 | 1,11 | 1,22 | 1,30 | ||
—J> PO |
Spaltprodukt- | Ende d | 0,01 | 11, | 0,14 | 0,17. | 0,20 | ||||
paare ( | 2,91 | 70, | °7 | ||||||||
ca. | Ü-238 ( | 75,74 | 7,58 | 45 | 2,19 | 6,10 | 8,96 | ||||
;Atom%) | 72,82 | 67,99 | .,66,13 | 64,70 : | |||||||
91 | |||||||||||
Bestrahlung | 0 | ■■■' | |||||||||
Beginn | 49 | :; 106 | 0 | ■ 33 | 61 | ||||||
V1I11Iy-IF1T ts fs
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25 | 120 | ... ,. ._ | ||||||||
'halber- | Ϊ.4..9,:. ■ ■■-■■;' | ?0 | Λ1 " | 47 | 71 | ||||||
91 | ■■ 33 ■' | 61 | 80 | ||||||||
Bezugsreaktorkern mit ringförmigem Aufbau (2 )
15,67 8,81 1,98 1,07
5,80 66,67
50
100
100
(Fortsetzung Tabelle II)
Parameter ringförmiger Reaktorkerne nach, halbem
Abbrand eines Gleiehgewichtszyklus
Mittlere Spaltstoffanreicherung im Reaktorkern (Atom% Pu-239+
Pu-241) ,·..·. Gesamtbrutrate
Eonversionsrate im Reaktorkern · Dopp—ler Koeffizient
(T dk/dT) Grösstmöglicher Natriumhohlraum
Fall 1
Obiges Einsatzschema für Brennstoff
Sechs-Zonen-Reaktorkern Fall 2 Fall 5 . Wie Fall 1, mit Bezugsreaktorkerndem
Unterschied, aufbau (2) dass der Brennstoff
nicht weitergeschoben ■ ', wird
18,6 | .. 19,0 | 1.7» 6 |
1,20 | 1S22 | 1,27 |
0,52 | 0,50 | 0,56 |
-0,0069 | -0,0069 | -0,0068 |
+0,004(11,2) | '. +0,005(81,5). | +0,007( |
• - 16 -
Der grösste Anteil des zentralen positiven ITatriumblasenreaktivitätseffektes
tritt in der Reaktorkernzone 1 auf und der'Rest in Reaktorkernζone 2. Alle übrigen Reaktorkernzonen
3 bis 6 liefern negative Reaktivitäten bei Natriumverlust, und daher vermindert der niedrige Gehalt an
Plutonium-240 und Spaltprodukten in Reaktorkernzone 1 und
der relativ niedrige Gehalt an Plutonium-240 in der Reaktorkernzone 2, was beides auf das hier verwendete Brennstoffbeschickungsschema
zurückzuführen ist, wesentlich den grösstmöglichen Kühlmittelblasenreaktivitätseffekt, der durch voll—
ψ ständiges Abziehen des Natriuns aus den Reaktorkernzonen
1 und 2 erzeugt wird (s. Tabelle II).
Verschiedene Änderungen des oben beschriebenen Einsatzschemas
bzw. -musters für den Brennstoff sind im Hinblick auf
die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform möglich. Eine dieser Veränderungen würde darin bestehen, das aus
Reaktorkernzone 3 entnommene Plutonium in das Brennelement 19 (Teil 21) der Reaktorkernzone 4 wieder einzusetzen, wobei
nur so viel des aus Reaktorkernzone 6 entnommenen Plutoniums verwendet wird, wie zur Auffrischung der· Zusammensetzung in
Reaktorkernzone J notwendig ist, Dies stellt eine Verbesserung
des grundlegenden Brennstoffverwaltungsschemas bzw. des oben beschriebenen Verfahrens dar. Dies führt zu einer
aufwendigeren Aufbereitung, da das aus den Reaktorkernzonen
3 und 6 entnommene Plutonium ebenso wie auch das aus.den
Mantelzonen 11 bis 13 entnommene Plutonium getrennt werden
muss. Da es leichter ist, die Berechnungen der IsotopenzusammenSetzung
des Brennstoffes für einen Reaktorkern durchzuführen, der von dieser Verfeinerung des grundlegenden Brennstoffbeschickungsschemas
Gebrauch macht, basieren die in Tabelle II aufgeführten Ergebnisse auf einem Schema, das diese
Verfeinerung benutzt.
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- 17 ■-■ ;
Die in Tabelle II wiedergegebenen Ergebnisse (vgl, die Fälle
1 und 3) zeigen, dass das vorgeschlagene Schema erfolgreich,
den positiven, zentralen Kühlmittelblasenreaktivitätseffekt
vermindert. Ein Entleeren des Natriums aus den Realctorkernzonen
1 und 2, das im Referenzfall 2,1$ Ak erzeugt (Fall 3,
unterste Zeile), führt nur zu 1,2$Δ k nach dem vorliegenden
Brennstoffbeschickungsverfahren (Fall 1, unterste Zeile). Es existiert allerdings ein geringer Nachteil in bezug auf
die BrennstoffÖkonomiej. die Brutrate wird von 1,27 auf 1,20
vermindert (siehe viertletzte Zeile in "Tabelle II).
Das Weiterschieben des Brennstoffs hat einige Nachteile. Es
erschwert die mechanischen Probleme in Verbindung mit der Neubeschickung
und-erzeugt einen höheren radialen Leistungs—
Spitzenfaktor. Fall 2 in Tabelle II zeigt die Wirkung, die bei Verwendung des erfindungsgemässen Brennstoffbeschickungsverfahren
s ohne Weiterschieben des Brennstoffes eintritt.
In diesem Fall werden Brennstoffchargen aus Brennelementen, die in oben beschriebener Weise hergestellt wurden, in Jede
radiale Reaktorkernζone eingeführt und aus derselben Zone
entladen, wenn-sie den angestrebten Abbrand erreicht haben.
(Die Reaktorkernzonenpaare 1 und 4, 2 und 5 und 3 und 6 stellen
die drei radialen Reaktorkernζonen der in Fig. 3 dargestellten
ringförmigen Reaktorkernanordnung für Fall 2 dar). Der Brennstoff
abbrand für Fall 2 war 100 000 HWd/t, und es wurde eine
Brennstoffbeschickung in drei öhargen angewendet. (Ebenso für Fall 1 mit der Ausnahme, dass beim Fall 1 ein Weiterschieben des Brennstoffs zur Anwendung kam)» Ohne Weiterschieben
(siehe Fall 2) geht der Vorteil eines verminderten Spaltproduktgehaltes in dem zentralen Bereich des Reaktorkerns
verloren. Das wird jedoch teilweise dadurch ausgeglichen,
dass in den äusserea Zonen des Reaktorkerns eine niedrigere
Spaltproduktkonzentration vorliegtο Ein Vergleich der Ergebnisse
von Fell 1S 2 und 3 in Tabelle II (fünfte Zeile von
unten) zeigt, dass der grösste Teil der gewünschten Wirkung
auf die Veränderung der Natriumblasenreaktivität sogar ohne
Weiterschieben des Brennstoffes erreicht wxrd? denn es "besteht
9Q9887/1258
in diesen Fällen ein Unterschied von 1 zwischen Fall 1-und 3
und nur ein Unterschied von 0,4 zwischen den Fällen 1 und 2.
Die Menge "sauberen" Plutoniums, die aus den Brutmänteln schneller
Reaktoren zur Verfügung steht, könnte einen begrenzenden Einfluss auf die Wirksamkeit des vorliegenden Brennstoffbeschickungs·-
verfahrens haben, wenn sie in einem Gesamtsystem betrachtet
wird, indem eine wachsende Anzahl neuer Reaktoren eingesetzt werden. Zu diesem Zweck ist es von Vorteil, .dass ein grosser Anteil des Brütens von neuem spaltbaren Material in den Brutmänteln
geschieht. Starkes Brüten im Brutmantel - verglichen mit Brütern im Reaktorkern - ist charakteristisch für Reaktorkernanordnungen,
bei denen ein starker Neutronenausfluss auftritt.
Dennoch kann das Kühlmittelblasenreaktivitätsproblem
einen derartigen Reaktorkern mit hohem Ausfluss erfordern·
Der ringförmige Reaktorkern 10, der in Fig. 3 dargestellt ist,
erfüllt diese AnfOrderung. Die Menge "sauberen" Plutoniums,
die aus einem Drittel der radialen Brutzonen 12 und 13 entladen wird, ist ungefähr 1Ό% grosser als die Menge, die zur
Brennstoffbeschickung der Reaktorkernzone 1 benötigt wird· Andere Reaktorkernanordnungen mit hohem Ausfluss f die die Forderung nach "sauberem" Plutonium erfüllen könnten, sind dünne
Zylinder (entweder scheiben- oder zigarrenförmig) und kleine
Reaktorkernbausteine, die durch Brutmäntel getrennt sind» Es
wird nochmals darauf hingewiesen, dass normalerweise zu einem
System dieser Art mehr als ein schneller Brutreaktor gehört.
Die Forderung nach "sauberem11 Brutmantelplutoniuri wird nocli
ein schränken der j wenn der Anteil wiedereingesetzter! Brutiaan—.
telplutoniums des Gesamtsystems nicht grosser sein kann» als.
der Anteil wiedereingesetzten Reaktorkernplutoniums des gesamt
ten Reaktorsystems» Dies wäre der Fall in einer -wachsenden
Wirtschaft mit ähnlichen, schnellen Reaktoren ,wobei die aeixeö
Reaktoren eines Systems die gleiche Mischung "sauberea*5 ub&
"schmutzigen" Plutoniums für den Anfangsbetrieb - erfordern^
wie jene Reaktoren des Systems, die bereits ±2, Betrieb'sind» "
In diesem Fall müsste die Höhe 1? der zentralen Ixialaone
909887/12 ES
1 8A1121
■■-. - 19 -
(Reaktorkernzonen 1 und 4-), die "sauberes" Plutonium in dem
neuen Brennstoff 19 enthält, auf den zulässigen Betrag zur
Verfugung stehenden "sauberen" Plutoniums vermindert werdeno
(Man beachte, dass in der Zeichnung die Reaktorkernzonen 1
und 4- die gleiche Höhe haben). Indem zu Reaktorkernanordnungen
mit höherem Neutronenausfluss übergegangen wird, wodurch
das Brüten im Brutmantel im Gegensatz 'zum Brüten im Reaktorkern vermehrt wird, kann das erfindungsgemässe Brennstoffbeschickungsschema
einer schnell wachsenden Wirtschaft schneller Reaktoren angepasst werden, ohne ernsthaft die Höhe der
Zone oder der Zonen mit "sauberem" Plutonium zu beschränken.
Die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform eines Reaktors verwendet oxidischen Brennstoff sowohl im Reaktorkern
10 als auch in den Brutmänteln 11 bis 13· Für das erfindungsgemässe
Brennstoffbeschickungsverfahren" können andere
Brennstoffe wie Kohlenstoff, Hetall oder Legierung statt
des Oxids im Reaktorkern, im Brutmantel und sowohl im Reaktorkern als auch im Brutmantel oder in bestimmten Abschnitten
des Reaktorkerns und des Brutmantels verwendet werden. Das neue Verfahren ist besonders zweckdienlich für Natrium oder andere
Kühlmittel mit niedrigem Atomgewicht in flüssigem Zustand,
da das Problem der zentralen Blasenreaktivität für derartige
Kühlmittel am dringlichsten ist. Dennoch kann das neue Verfahren
auch für dampf- oder gasgekühlte schnelle Reaktoren verwendet werden, obwohl für die letzteren der Nutzen geringer
ist. Dieses Brennstoffbesehickungsverfahren kann im Zusammenhang mit anderen Hüllmaterialien als rostfreiem Stahl, -wie-"
z.B. die unter der Bezeichnung "Inconel" bekannte Nickellegierung,
Chromnickel, Molybdän, Tantal, Vanadium, die unter der Bezeichnung "Zircaloy" bekannte Zirkonlegierung, Niob,
oder Verbindungen dieser Materialien mit Eisen, Nickel und Chrom oder mit jeden anderen oder auch mit einem keramischen
Hüllmaterial verwendet werden.
909887/1258 BAOORKSI
Im Zusammenhang mit diesen Brennstoffbeschickungsverfahren
können statt BeO andere Moderatormaterialien verwendet werden wie z.B. Be,ZrH, Kohlenstoff, AIp0^ und ^60* oder der
Reaktor- braucht überhaupt keinen Moderatorzusatz in seiner Reaktorkernzusammensetzung zu haben.
Zusätzlich kann dieses einmalige Brennstoffbeschickungsverfahren
mit entgegengesetzter Zielrichtung verwendet werden, um die Brutrate und BrennstoffWirtschaftlichkeit auf Kosten
der Natriumblasenreaktivität zu verbessern. Das könnte dadurch erreicht werden, dass die Brennelemente derart hergestellt
\tferden, dass das "saubere" Plutonium im äusseren Abschnitt
des Reaktorkerns (Zonen 3 und 6) und das "schmutzige" Plutonium in dem zentralen Abschnitt (Zonen 1 und 4) konzentriert wird, wodurch das Brüten verstärkt werden würde.
Eine derartige Anwendung des gegenwärtigen Konzepts mit entgegengesetzter
Zielrichtung ist wahrscheinlich auf kurze Sicht von· geringerem Interesse als die Zielsetzung, den zentralen
Kühlinittelblasenreaktivitätseffekt möglichst klein zu machen 5 aber auf lange Sicht kann es dann angewendet
werden, wenn Sicherheitskriterien für schnelle Reaktoren ausreichend festgelegt sind. '
Es wird daher deutlich, dass die vorliegende Erfindung ein
Verfahren vorsieht, bei dem aus schnellen Brutreaktoren wieder eingesetztes "sauberes" und "schmutziges" Plutonium
bei der Aufbereitung und Herstellung neuer Brennelemente
derart getrennt werden, dass das "saubere" Plutonium in
den Zentralbereich des Reaktorkerns (sowohl radial als auch axial) dieser schnellen Reaktoren eingeführt wird» Dies :
führt zu einer erheblichen Verminderung des positiven Kühlmittelblasenreaktivität
seffektes, der in den Zentralbereichen des Reaktorkerns vorherrschend ist. Eine Anwendung
dieses Brennstoffbeschickungsverfahrens zusammen mit einem Weiterschieben des Brennstoffes vermindert den zentralen Kühl-
909887/12S8
BAD ORIGINAL
mittelblasenreaktivitätseffekte Im Reaktorkern noch weiter.
Die Erfindung "beschränkt sich nicht auf die bestimmten beschriebenen
Verfahren und Ausführungsformen eines Apparates zur Durchführung
der Verfahren, sondern erstreckt sich auch auf Abwand-.lungen
und Änderungen, die für den Fachmann offensichtlich
sind, soweit sie sich aus dem Erfindungsgedanken ergeben·
909887/1258
Claims (1)
- Verfahren zur NeubeSchickung eines schnellen, natriumgekühlten V Brutreaktors mit einem von mindestens einem Brutmantel und Neutronen reflektierenden Material umgebenen Reaktorkern, dadurch. • gekennzeichnet, dass zur anfänglichen Bestrahlung Brennstoff mit "; PuOp=UOo, wobei das Plutonium einen Isotopengehalt von weniger als 8% Pu-24-0 hat, in den Zentralbereich. (A, 1 und 4) des Reaktorkerns eingeführt wird und dass aus dem äusseren Bereich (C, 3 und 6) des Reaktorkerns Brennstoff mit Plutonium mit einem Isotopengehalt von mehr als 25% Pu~240 entladen wird und dass der entladene Brennstoff aufbereitet wird, um die Spaltprodukte vom Plutonium zu entfernen, und dass der aufbereitete Brennstoff zur weiteren Bestrahlung in einen Zwisehenbereieh (B, 2 und 5) des Reaktorkerns wieder eingeführt wird.2« Verfahren nach Anspruch 1,- dadurch gekennzeichnet, dass Brennstoff nach anfänglicher Bestrahlung von dem Zentralbereich (A3 1 und 4) in den Zwischenbereich (B, 2 und 5) des Beaktorkerns zur weiteren Bestrahlung überführt wirds neuer Brennstoff in den Zentralbereich des Reaktorkerns eingeführt wird und nach weiterer Bestrahlung des Brennstoffs in der Zwiselienzone des Reaktorkerns der Brennstoff von dem Zwischenbereich an den äusseren Bereich (C, 3 und 6) des -Beakborkern-s zur/weiteren Bestrahlung vor der Entladung aus diesem Bereich überfüixrt wird«,3· Verfahren nach Anspruch 1S dadtu?ch gekeanzeicimet s dass Brennelemente (19) derart herges-tsllt werden, dass mindestens ein erster Abschnitt (20) davon PuO2-UO2 mit weniger als 8% Bi-240 Isotopengehalt enthält,, mindestens ein Eweiter AI)schait"b (21) das aufbereitete Plutonium mit mehr als 2.5% Ri-240 .Isotope©g$~. halt enthält und mindestens ein dritter Abselmiöi; {22} ^Qg ohne Plutonium enthält, und dass die se hergestellten B3£?@Hf,w--.le-909887/1258mente zu ihrer Bestrahlung in den Reaktorkern (10) und den zugehörigen Brutmantel (11) derart eingeführt werden,
dass die 'ersten und zweiten Abschnitte'der Brennelemente im Reaktorkern und der dritte Abschnitt des Brennelementes im Brutmantel angeordnet sind. . - ■ -4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Zentralbereieh, der Zwischenbereich und der äussere Bereich des Reaktorkems aus einer zentralen (1 und 4), einer Zwischen- (2 und 5) und einer äusseren (3 und 6) Radialzone des Reaktorkems (10) bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass jede der zentralen, Zwischen- und äusseren Reaktorkernzonen in mindestens . zwei axial fluchtende Teile (1, M- bzw. 2, 5 bzw. 3* 6)
unterteilt ist und die Brennelemente (19) in den Reaktor-.kernzonen derart angeordnet werden, dass der erste Abschnitt (20) jedes der Brennelemente in einem der zwei
axial fluchtenden Teile (1 oder 2 oder 3) cLer Re'aktorkernzonen ist und der zweite Abschnitt (21) jedes der Brennelemente in dem anderen der zwei axial fluchtenden Teile (4- oder 5 oder 6) der Reaktorkernzonen ist.5ο Verfahren nach Anspruch 3i wobei der Zentralbereieh, der Zwischenbereich und der äussere Bereich de-s Reaktorkems aus einer zentralen (1 und 4), einer Zwischen- (2 und 5) und einer äusseren (3 und 6) Radialzone des Reaktorkerns bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass jede der zentralen, Zwischen- und äusseren Reaktorkernzonen symmetrisch zu
einer Plittelebene derart geteilt wird, dass auf jeder Seite der Mittelebene (16) die Realctorkernzonen mindestens aus einem ersten (1 oder 2 oder 3) und einem zweiten (4- oder 5 oder 6) axial fluchtenden Teil bestehen, und die Brennelemente (19) derart hergestellt werden, dass das Material der ersten (20) zweiten (21) und dritten (22) Abschnitte,- symmetrisch zu einer Mittelebene des Brennelementes angeordnet ist, und die Brennelemente in den Reaktοrkernzonen -:-und den Brutmänteln (11, 11.) derart angeordnet werden,909887/1258dass das Material des ersten (20)und zweiten (21) Abschnittes der Brennelemente in eine Stellung im ersten (1 oder 2 oder 3) bzw. zweiten (4 oder 5 oder 6) .axial fluchtenden Teil der Reaktorkernzonen kommt und das Material des dritten Abschnittes (22) des Brennelemente in eine Stellung in den Brutmänteln (11, 11) kommt. . '6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Brennelemente (19) derart weitergeschoben werden, dass Brennelemente in der äusseren Reaktorkernzone (3 und 6), nachdem sie einer Abbrandbestrahlung ausgesetzt,gewesen sind, entladen werden, um aufbereitet zu werden und derart wieder eingesetzt zu werden, dass das aus dem Reaktorkern (10) entnommene Plutonium das Plutonium im Material des zwiten Abschnitts (21) des Brennelementes bildet, und dass die in der Zwischenzone (2 und 5) des Reaktorkerns angeordneten Brennelemente in die äussere Reaktorkernzone (3 und 6) zum Zweck ihrer Abbrandbestrahlung bewegt werden und dass die-Brennelemente aus der Zentralzone (1 und 4) des Reaktorkerns in die Zwischenzone (2 und 5) des Reaktorkerns zum Zweck ihrer weiteren Abbrandbestrahlung verschoben werden und dass die derart hergestellen Brennelemente in die Zentralzone (1 und 4) des Reaktorkerns zu anfänglicher Abbrandbestrahlung eingeführt werden, wodurch die Brennelemente, die PuOp-UOp mit Plutonium mit einem isotopengehalt von weniger als 8% Pu-240 enthalten, anfänglich in die ersten Teile (1, 1) der zentralen Radialzone (1 und 4) des Reaktorkerns eingeführt werden und Plutonium mit einem Isotopengehalt von mehr als 25% Pu-240 in der äusseren Radialzone (3 und 6) des Reaktorkerns angeordnet wird, woraus sich eine erhebliche Verminderung des Kühlmittelblasenreaktivitatseffektes ergibt.. "909887/12587· Verfahren nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, dass die Brennelemente (19.) derart weiter geschoben werden, dass Brennelemente, nachdem sie in der zentralen Radialzone (1 und 4) aus der Hehrzahl der Eadialzonen des Reaktorkernes (10) eine Zeit lang einer Abbrandbestrahlung ausgesetzt gewesen sind, nach äussen in die angrenzende Eadialzone (2 und 5) zum Zweck einer weiteren Abbrandbestrahlung bewegt werden und dass die Brennelemente in der äusseren Eadialzone (3 und 6), nachdem sie den angestrebten Abbrand erreicht haben, entladen werden, um aufbereitet zu werden und derart wieder eingesetzt zu werden, dass ess aus dem Reaktorkern (10) entnommene Plutonium das Plutonium im zweiten Abschnitt (21) des Brennelementes bildet, und dass ein neues Brennelement in die zentrale Radialzone (1 und 4) zu anfänglicher Abbrandbestrahlung eingeführt wird, wodurch Brennelemente anfänglich in die zentrale Radialzone eingeführt und aus der äusseren Radialzone entladen werden, wodurch der Kühlmittelblasenreaktivitätseffekt verbessert wirde8· Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Zentralbereich, der Zwischenbereich und der äussere Bereich des Reaktorkernes aus einer zentralen (1 und 4), einer Zwischen- (2 und 5) und einer äusseren (3 und 6) Radialzone des Reaktorkernes (1Ö) bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass jede der zentralen,.Zwischen- und äusseren Radialzonen des Reaktorkerns symmetrisch zu einer Mittelebene (16) derart geteilt wird, dass die Reaktorkernzonen auf jeder Berte der Mittelebene des Reaktorkerns mindestens, aus einem ersten (1 oder 2 oder 3) und einem zweiten (4 oder 5 oder 6) Axialteil begehen, und die Brennelemente (19) derart hergestellt. werden, dass das Material des ersten (20), zweiten (21)909887/12S8i 3Λ1121und dritten (22) Abschnitts der Brennelemente symmetrisch, au einer Mittelebene der Brennelemente derart angeordnet ist, dass die Brennelemente mindestens zwei Teile mit Material des ersten, zweiten und dritten Abschnitts der Brennelemente haben, und die Brennelemente in den Reaktorkerazonen und den axialen Brutmänteln (11, 11) derart angeordnet werden, dass das Material des ersten (20) und zweiten (21) Abschnitts auf ,jeder Seite der Mittel ebene der Brennelemente in den ersten (1, 2,k 3) bzw. zweiten (4-, 5» 6) Axialteilen der Reaktorkemzonen auf Jeder Seite der Mittelebene des Reaktorkerns angeordnet ist und das Material des dritten Abschnitts (22) auf jeder Seite der Mittelebene der Brennelemente in den aaaalen, an den Reaktorkern angrenzenden Brutnänteln (11, 11) angeordnet ist, wodurch der so festgelegte Vorgang des Weiterschiebens dafür sorgt, dass das Brennelementmateraä., das PuOp-UO^ mit Plutonium von weniger als Q% Pii-240 Isotopengehalt enthält, anfänglich in die ersten Teile (1, 1) der zentralen Radialzone des Reaktorkerns eingeführt wird, Plutonium mit einem Pu-240 Isotopengehalt von mehr als ungefähr 25% im wesentlichen in der ausseran Radialzone des) Reaktorkerns gehalten wird und Plutonium mit einemPu-240 Isotopengehalt, der zwischen dem in der _ zentralen und dem in der äusseren Radialzone liegt, in der Zwischen-Radialzone gehalten wird.Gr/MB/ür - 22 035909887/1258L e e r s e i f e
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