DE2449930C3 - Kernreaktor-Steuerstab - Google Patents
Kernreaktor-SteuerstabInfo
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- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C7/00—Control of nuclear reaction
- G21C7/06—Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section
- G21C7/08—Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section by displacement of solid control elements, e.g. control rods
- G21C7/10—Construction of control elements
- G21C7/103—Control assemblies containing one or more absorbants as well as other elements, e.g. fuel or moderator elements
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor-Steuerstab nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiger Kernreaktor-Steuerstab ist insbesondere für schnelle Kernreaktoren vorgesehen, die z.B. als
Brüter dienen.
Kernreaktor-Steuerstäbe, die aus untereinander angelenkten Gliedern bestehen, sind bereits verschiedentlich
bekanntgeworden (vgl. GB-PS 7 98 466, DE-AS 11 OO831,DE-Gbm71 44 752).
Ein derartiger bekannter Kernreaktor-Steuerstab (vgl. GB-PS 7 98 466) hat untereinander angelenkte
Glieder, die eine gasdichte zylinderförmige Hülle enthalten und mindestens teilweise mit Neutronenabsorberstoff
gefüllt sind.
Ein anderer derartiger bekannter Kernreaktor-Steuerstab (vgl. DE-AS 11 00 831) hat als untereinander
angelenkte Glieder Absorberelemente, die durch elastische Verbindungskörper wie federnde Stäbe oder
Bänder verbunden sind.
Bei Kernreaktor-Steuerstäben der eingangs genannten Art tritt die Schwierigkeit auf, daß sie!; bei der
Bestrahlung von Neutronenabsorberstoff Gase, insbesondere Spaltgase, entwickeln, und zwar mit einem
beträchtlichen Gasdruck, so daß sie irgendwie abgeführt werden müssen. Zwar kann man daran denken, relativ
wenig Neutronenabsorberstoff in den einzelnen Gliedern vorzusehen, um auch die Gasentwicklung entsprechend
zu reduzieren, doch würde dies die Wirkung des gesamten Steuerstabs mindern. Andererseits verringert
ein zu hoher Gasdruck im Steuerstab dessen Standzeit.
Es ist bereits ein aus mehreren Gliedern bestehender Brennelementstab bekanntgeworden (vgl. US-PS
3114 693), aus dem das hochradioaktive Spaltgas ständig durch eine an ihn angeschlossene Pumpe
abgepumpt wird, indem ein Teil des ohnehin im Kernreaktor vorhandenen, außen den Brennelementstab
umströmenden Kühlgases durch die porös ausgebildete Stabwand von der Pumpe angesaugt wird, um
auf diese Weise das Spaltgas auszuspülen.
Ein derartiges Vorgehen ist nicht nur wegen des ständigen Abpumpens verhältnismäßig aufwendig, sondern
auch auf Kernreaktoren mit gasförmigem Kühlmittel beschränkt. Abgesehen davon kann die poröse
Ausbildung der Stabwand für manche Zwecke unerwünschtsein.
Schließlich ist noch ein Kernreaktor-Steuerstab bekannt (vgl. DE-OS 15 89 468), der mehrere von einer
Kupplungsstange getiagene Absorberplatten hat, deren
Neutronenabsorberstoff in mehreren, sich im wesentlichen senkrecht zur Stablängsrichtung erstreckenden
und hermetisch verschlossenen Hohlräumen angebracht ist und wobei Organe zwischen den Hohlräumen eine
Gasströmung zwischen diesen erlauben. Auf diese Weise soll ein Druckausgleich des bei der Bestrahlung
des Neutronenabsorberstoffs entstehenden Gases, z.B.
Heliumgases, bewirkt werden.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen
ίο Kernreaktor-Steuerstab der eingangs genannten Art zu
schaffen, der in einfacher Weise eine Abfuhr und Sammlung des in den mit Neutronenabsorberstoff
gefüllten Gliedern entstehenden Gases gestattet, und zwar unter gleichzeitiger Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades
und der Lebensdauer des Steuerstabs.
Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1
erreicht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist durch den Anspruch 2 angegeben.
Der erfindungsgemäße Kernreaktor-Steuerstab kommt also ohne ein gesondertes Abpumpen aus,
erfordert kein gasförmiges Kühlmittel für den Kernreaktor und keine poröse Ausbildung der Stabwandung.
Trotzdem wird eine sichere Gasabfuhr und -Sammlung gewährleistet, so daß praktisch keine Beschränkungen
hinsichtlich des Füllgrades der nicht gassammelnden Glieder mit Neutronenabsorberstoff bestehen. Die
erfindungsgemäß vorgesehenen flexiblen Gasleitungen dienen dabei zum Ausgleich von Temperaturspannungen
in den jeweils benachbarten Gliedern.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen mittels der Zeichnung näher
erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kernreaktor-Steuerstabes (im Längsschnitt),
F i g. 2 einen schnellen Kernreaktor mit dem erfindungsgemäßen Steuerstab (im Längsschnitt),
F i g. 3 einen Schnitt W-III in F i g. 2 und
F i g. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäQen Kernreaktor-Steuerstabes (im Längsschnitt).
F i g. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäQen Kernreaktor-Steuerstabes (im Längsschnitt).
Ein erfindungsgemäßer Steuerstab 1 (Fig. 1) eines Kernreaktors 2 (F i g. 2) ist zur Neutronenflußsteuerung
in einer Spaltzone 3 des Reaktors 2 bestimmt, der hier ein schneller Kernreaktor ist.
Der Steuerstab 1 (Fig. 1) ist in der Spaltzone 3
(Fi g. 2) untergebracht, die jeweils von einer stirnseitigen und einer seitlichen Brutzone 4 bzw. 5 sowie einem
Neutronenschild 6 umgeben ist. Brennelementbündel 7 (Fig. 3) der Spaltzone 3 und Brennelementbündel 8
(F i g. 3) der seitlichen Brutzone 5 sind mit ihren unteren Enden in einer oberen und einer unteren Platte 9 bzw. 10
einer Druckkammer 11 (Fig. 2) des Reaktors 2 befestigt, in denen auch Führungshülsen 12 (F i g. 1) der
Steuerstäbe 1 befestigt sind.
Der Steuerstab 1 besteht aus fünf Gliedern, die durch Gelenke 13 untereinander verbunden und in der
Führungshülse 12 des Steuerstabes 1 verschiebbar sind. Drei Glieder 14 des Steuerstabes 1 sind mit Neutronenabsorberstoff
15 auf B'°-Basis gefüllt, der in zylinderförmige hermetische Hüllen 16 der Glieder 14 eingeschlossen
ist. Zwei Glieder 17 des Steuerstabes 1, die in dessen unterem Teil untergebracht und durch die Gelenke 13
h5 miteinander und mit dem unteren stirnseitigen Glied 14
verbunden sind, dienen als Vorrichtung zum Sammeln von Gas, das bei Neutronenabsorption durch den
Neutronenabsorberstoff 15 entwickelt wird.
Die Hohlräume der Glieder 14 und 17 stehen über flexible Gasleitungen 18 miteinander in Verbindung, die
hohle, durch die Gelenke 13 geführte und in Form einer Wendelwindung ausgeführte Rohre darstellen. Durch
diese Form der flexiblen Gasleitungen 18 wird der Ausgleich von Temperaturspannungen in den benachbarten
Glieder 14 und 17 gewährleistet.
Der Steuerstab 1 ist mit einem mit ein.:m Anschlag 20
ausgeführten Kopf 19 versehen, der mit der Hülle 16 des oberen stirnseitigen Gliedes 14 in starrer Verbindung
steht. Bei Anordnung des Steuerstabes 1 in der Spaltzone 3 (Fig.2) des Kernreaktors 2 zwischen
dessen oberer und untere Begrenzung 21 bzw. 22 wird er durch Anbringen des Anschlages 20 (F i g. I) an einer
oberen Stirnfläche 23 der Führungshülse 12 gesichert. Dabei nehmen die als Gassammeivorrichtung dienenden
Glieder 17 eine Stellung unterhalb der Begrenzung 22 der Spaltzone 3 (F i g. 2) ein.
Zur Verschiebung der Steuerstäbe 1 (F i g. 1) in bezug
auf die Spaltzone 3 (Fi g. 2) sind auf einem Deckel 24 eines Behälters 25 des Kernreaktors 2 Antriebe 26
angeordnet, von denen jeweils ein Stab 27 mit dem Kopf 19 (Fig. 1) jedes Steuerstabes 1 (Fig. 3) zusammenwirkt.
Die Kühlmittelab- und -zufuhr vom bzw. zum Behälter 25 (Fig. 2) des Kernreaktors 2 erfolgt über
Druck- und Ablaßstutzen 28 bzw. 29.
Ein anderes, dem oben beschriebenen ähnliches Ausführungsbeispiel des Steuerstabes des Kernreaktors
ist in F i g. 4 gezeigt.
Der Unterschied besteht darin, daß als Gassammeivorrichtung
zwei obere stirnseitige Glieder 30 (Fig.4) zur Anwendung gelangen, die bei Anordnung in der
Spaltzone 3 (Fig.2) eine Stellung oberhalb seiner oberen Begrenzung 21 einnehmen, während zwei untere
Glieder 31 (F i g. 4) mit dem Neutronenabsorberstoff 15 gefüllt sind.
Die Funktionsweise der beiden Ausführungsbeispiele des Steuerstabes ist ähnlich und besteht im Folgenden:
Unter den Betriebsbedingungen der Spakzone 3 (Fig. 2) des Kernreaktors 2 brennt der Neutrorenabsorberstoff
15 (Fig. 1 und 4) allmählich ab, und das infolgedessen entweichende Gas (Helium) füllt die
Poren des eigentlichen Stoffes 15 aus und sammelt sich in der durch die Glieder 17 gebildeten Gassammeivorrichtung
an, indem es durch die flexiblen Gasleitungen 18 der Reihe nach strömt.
Der erfindungsgemäße Aufbau des Steuerstabes des Kernreaktors bietet die Möglichkeit, den Wirkungsgrad
dieses Steuerstabes und zugleich dessen Betriebsdauer dadurch zu erhöhen, daß im Vergleich zu den bekannten
Steuerstäben die Sammelvorrichtung für das beim Abbrand des Neutronenabsorberstoffes entweichende
Gas sich außerhalb der Spaltzone befindet. Das gestattet, durch Ausfüllen der in jedem Glied des
bekannten Steuerstabes vorgesehenen Gasräume mit dem Neutronenabsorberstoff unter Beibehaltung der
Spaltzonenhöhe des Reaktors den Wirkungsgrad des Steuerstabes zu steigern.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Kernreaktor-Steuerstab, bestehend aus untereinander angelenkten Gliedern, die eine gasdichte
zylinderförmige Hülle enthalten und mindestens teilweise mit Neutronenabsorberstoff gefüllt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der an einem Ende des Steuerstabs (1)
angeordneten Glieder (17) keine Neutronenabsorberfüllung (15) aufweist und daß die Innenräume der
Hüllen ({6) an ihren Stirnseiten durch flexible Gasleitungen (18) miteinander in Verbindung stehen.
2. Kernreaktor-Steuerstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Gasleitungen
(18) aus in Form einer Wendelwindung ausgeführten Rohren bestehen.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2449930A DE2449930C3 (de) | 1974-10-21 | 1974-10-21 | Kernreaktor-Steuerstab |
FR7435320A FR2289030A1 (fr) | 1974-10-21 | 1974-10-21 | Barre de commande de reacteur nucleaire |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2449930A DE2449930C3 (de) | 1974-10-21 | 1974-10-21 | Kernreaktor-Steuerstab |
FR7435320A FR2289030A1 (fr) | 1974-10-21 | 1974-10-21 | Barre de commande de reacteur nucleaire |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2449930A1 DE2449930A1 (de) | 1976-04-29 |
DE2449930B2 DE2449930B2 (de) | 1977-11-17 |
DE2449930C3 true DE2449930C3 (de) | 1978-07-06 |
Family
ID=25767848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2449930A Expired DE2449930C3 (de) | 1974-10-21 | 1974-10-21 | Kernreaktor-Steuerstab |
Country Status (2)
Country | Link |
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FR (1) | FR2289030A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0656426B2 (ja) * | 1984-10-12 | 1994-07-27 | 株式会社日立製作所 | 高速増殖炉 |
-
1974
- 1974-10-21 DE DE2449930A patent/DE2449930C3/de not_active Expired
- 1974-10-21 FR FR7435320A patent/FR2289030A1/fr active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2289030A1 (fr) | 1976-05-21 |
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