DE3335839A1 - Verfahren zur absenkung der reaktivitaet und zum abschalten eines gasgekuehlten, graphitmoderierten kernreaktors und graphitelement mit abschaltsubstanz - Google Patents
Verfahren zur absenkung der reaktivitaet und zum abschalten eines gasgekuehlten, graphitmoderierten kernreaktors und graphitelement mit abschaltsubstanzInfo
- Publication number
- DE3335839A1 DE3335839A1 DE19833335839 DE3335839A DE3335839A1 DE 3335839 A1 DE3335839 A1 DE 3335839A1 DE 19833335839 DE19833335839 DE 19833335839 DE 3335839 A DE3335839 A DE 3335839A DE 3335839 A1 DE3335839 A1 DE 3335839A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- graphite
- substance
- shutdown
- reactor core
- reactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C9/00—Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
- G21C9/02—Means for effecting very rapid reduction of the reactivity factor under fault conditions, e.g. reactor fuse; Control elements having arrangements activated in an emergency
- G21C9/022—Reactor fuses
-
- G—PHYSICS
- 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
- G21C7/22—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 a fluid or fluent neutron-absorbing material, e.g. by adding neutron-absorbing material to the coolant
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
Kernforschungsanlage Jülich Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Verfahren zur Absenkung der Reaktivität und zum Abschalten eines gasgekühlten, graphitmoderierten
Kernreaktors und Graphitelement mit Abschaltsubstanz
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Absenkung der Reaktivität und zum Abschalten
eines gasgekühlten, graphitmedeierten Kernreaktors, dessen im Reaktorcore vom Kühlgas
umströmte Brennelemente in Graphit eingebettete Kernbrennstoffe enthalten und eine graphitische
Oberfläche aufweisen. Die Reaktivitätsabsenkung und Abschaltung wird durch Neutroneneinfang
mittels einer neutronenabsorbierenden Substanz erreicht, die im Reaktorcore auf freier Oberfläche
des graphitischen Materials der Brennelemente angelagert wird. Gegenstand der Erfindung
ist auch ein Graphitelement mit Abschaltsubstanz zur Durchführung des Verfahrens.
Kernreaktoranlagen weisen aus Sicherheitsgründen stets mehrere voneinander unabhängig einsetzbare
Regelsysteme zur Steuerung der Reaktivität und zum Abschalten des Kernreaktors auf. So
besteht nach geltenden behördlichen Sicherheitsbestimmungen beispielsweise die Vorschrift,
daß mindestens zwei Sicherheitssysteme so auszulegen sind, daß nach Beseitigung der
Ursache eines Störfalls eine Wiederaufnahme des Reaktorbetriebes möglich ist.
Als ein Sicherheitssystem dieser Art ist es für einen gasgekühlten Kernreaktor mit graphitischen
Brennelementen aus DE-OS 2.7 53 928 bekannt, eine gadoliniumenthaltende Substanz
in den Kühlgaskreislauf des Kernreaktors einzubringen und Gadolinium auf der Oberfläche
der graphitischen Brennelemente im Reaktorcore anzulagern. Je mehr Gadolinium auf der Oberfläche
angelagert ist, desto tiefer liegt die Reaktivität des Kernreaktors. Da Gadolinium in seinem
natürlichen Isotopengemisch von allen in der Natur vorkommenden chemischen Elementen den
höchsten Absorptionsquerschnitt für thermische Neutronen aufweist, genügt zum Abschalten
eines Kernreaktors eine entsprechend geringe auf den graphitischen Brennelementen angelagerte
Gadoliniummenge. Soll der Kernreaktor wieder angefahren werden, läßt sich das Gadolinium
beispielsweise durch Temperaturerhöhung im Reaktorcore desorbieren oder durch Abwaschen
der Brennelemente beseitigen oder nuklidisch abbrennen. Letzteres kann durch Zugabe frischer
Brennelemente in das Reaktorcore eingeleitet werden.
Als gadoliniumenthaltende Substanzen sind Gadolinium-Verbindungen vorgesehen, die als
Sol oder Lösung oder gasförmig in das Reaktorcore
einführbar sind. Zum Abschalten geeignet ist beispielsweise eine wäßrige Gadolinium-Acetat-Lösung.
Als gasförmig einführbare Substanzen werden in DE-OS 27 53 928 Gadoliniumaluminiumisopropoxid,
Gd(Al(C3H7O).)3, und Gadoliniumtricyclopentadienyl,
Gd(C5H5J3, beschrieben, wobei
letzteres wegen fehlender Flüssigkeitsphase als Feststoffverdampfer einsetzbar ist. Wird
ein Bypaß zum Kühlgaskreislauf zum Einführen der Substanzen benutzt, so setzt dies voraus,
daß der Kühlgaskreislauf bei Eintritt des Störfalles noch intakt ist. Anderenfalls ist
es notwendig, die Substanz über zusätzlich zu installierende Leitungen in das Reaktorcore
einzuführen, was bei flüssigen Substanzen bevorzugt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Reaktivitätsabsenkung und Abschaltung durch Anlagerung
einer im Reaktorcore verteilten neutronenabsorbierenden Substanz auf den graphitischen Brennelementen
ohne Änderung gegebener Ausbildungen eines Kernreaktors, also ohne zusätzlich zu
installierende Einrichtungen, auch dann zu erreichen, wenn beim Störfall ein Regeleingriff
zur Steuerung der Reaktivität im Reaktorcore erschwert oder gänzlich behindert ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art gemäß der Erfindung
durch die in Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Zur Absenkung der Reaktivität
und zum Abschalten sind im Reaktorcore Elemente aus Graphit enthalten, die Partikeln mit neutronenabsorbierender
Substanz enthalten. Die neutronenabsorbierende Substanz wird im folgenden auch als Abschaltsubstanz bezeichnet. Die
Partikeln sind so beschaffen, daß die Abschaltsubstanz bei einer vorgegebenen Temperatur,
die der gewünschten Abschalttemperatur entspricht, im Reaktorcore gasförmig freigesetzt wird.
Dies gelingt beispielsweise dadurch, daß die Partikeln die Abschaltsubstanz in einer bei
der vorgegebenen Temperatur schmelzenden oder gasdurchlässig werdendem Umhüllung (coating)
enthalten. Der Graphit der Elemente ist für die Gasphase der Abschaltsubstanz durchlässig.
Abschaltsubstanz, coating und Graphit der
Elemente sind also so aufeinander abgestimmt, daß die Abschaltsubstanz, die Neutronen absorbiert,
bei Erreichen der vorgegebenen Temperatur in die Umgebung des Elementes austreten kann.
Werden solche Elemente bereits bei der ersten Beladung des Kernreaktors und während dessen
Betriebszeit gemeinsam mit den die Kernbrennstoffe enthaltenden Brennelementen dem Reaktorcore
zugeführt, so bedarf es im Störfall keiner weiteren Maßnahme, um den Kernreaktor abzuschalten.
Es besteht somit ein inhärentes Abschaltsystem. Denn steigt die Temperatur im Reaktorcore auf die Abschalttemperatur
an, so wird die Abschaltsubstanz selbsttätig freigesetzt und bewirkt die Abschaltung. Die
Abschaltsubstanz lagert sich nach ihrer Freisetzung an die Oberfläche der Brennelemente
an und stabilisiert damit die Abschaltung des Kernreaktors auch für den Fall eines vollständigen
Kühlgasverlustes im Reaktorcore.
Ein Element aus Graphit zur Durchführung des Verfahrens ist in Patentanspruch 2 angegeben.
Im Element sind in Graphit eingelagerte Partikeln mit neutronenabsorbierender Substanz in einer
Umhüllung enthalten. Die Abschaltsubstanz tritt bei einer vorgegebenen Temperatur gasförmig
durch die Umhüllung und den für die Gasphase durchlässigen Graphit des Elementes in dessen
Umgebung aus. Die Umhüllung ist so beschaffen, daß sie bei der vorgegebenen Temperatur schmilzt
oder gasdurchlässig wird. Die Elemente werden bei der ersten Beladung des Reaktorcores und
während der Betriebsphase in das Reaktorcore eingebracht und enthalten die neutronenabsorbierende
Substanz in einer Menge, die zum Abschalten des Kernreaktors ausreichend ist. Die Größe der Partikeln und ihre Verteilung
im Reaktorcore bzw. die Verteilung der sie enthaltenden Elemente sind so gewählt, daß
der insgesamt verursachte Neutronenverlust im Reaktorcore vernachlässigbar gering ist.
Der Neutronenverlust wird durch die lokale Konzentration der benötigten Abschaltsubstanz
in einem oder mehreren im Reaktorcore verteilten Partikeln gering gehalten. Beispielsweise
genügt eine Verteilung von Graphitelementen
mit Abschaltsubstanz zu Kernbrennstoff enthaltenden Brennelementen von 1 : 1000, um
eine ausreichende Abschaltwirkung im Störfall zu erreichen. Vorteil der Erfindung ist somit
vor allem die Tatsache, daß sich die Abschaltsubstanz ständig beispielsweise in wenigen
Graphitelementen konzentriert und gekapselt im Core befindet. Damit ist man im Störfall
weder auf Zugabevorrichtungen noch auf aktives
Eingreifen angewiesen. Es wäre bei einem so beladenen Kernreaktor auch nicht möglich,
einen Reaktivitätsstörfall bewußt herbeizuführen. Vorteil der Erfindung ist ferner, daß Graphitelemente
mit Abschaltsubstanz auch bei Konzepten bestehender, im Bau befindlicher oder geplanter
graphitmoderierter Kernreaktoren integrierbar sind, ohne daß solche Konzepte geändert werden
müssen.
Unter Berücksichtigung der Selbstabschirmung und des damit verbundenen Substanzverlustes
durch nuklidischen Abbrand wird die Größe der Partikeln bemessen, Patentanspruch 3.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist nach Patentanspruch 4 vorgesehen, die Abmessung
eines Elementes den äußeren Abmessungen eines für den zu beschickenden Kernreaktor bestimmten
Brennelementes anzugleichen. Die Graphitelemente sind dann ohne Schwierigkeiten in gleicher
Weise wie die Brennelemente über die für letztere
bestimmten Zugabevorrichtungen in das Reaktorcore
einzubringen.
Auch kann ein Partikel eine solche Masse abbrennbarer Abschaltsubstanz enthalten, daß die
neutronenabsorbierende Wirkung des Partikels mit Ablauf der Betriebszeit des Graphitelementes
im Reaktorcore erlischt, Patentanspruch 5. Dies ist insbesondere für Elemente von Bedeutung,
die für einen Kugelhaufenreaktor bestimmt sind, bei dem die Brennelemente das Reaktorcore
nur einmal durchlaufen, der Kugelhaufenreaktor also im sog. OTTO-Verfahren betrieben wird.
Als Werkstoff für die Ausbildung der Umhüllung der Abschaltsubstanzen eignen sich vor allem
Metalle aus der Gruppe der Seltenen Erden oder Legierungen dieser Metalle, Patentanspruch
Die Seltenen Erden sind wegen ihrer Verträglichkeit mit Abschaltsubstanzen, die Gadolinium, Samarium
oder Europium aufweisen, bevorzugt einzusetzen.
Darüberhinaus überdecken die reinen Metalle der Seltenen Erden mit ihren Schmelzpunkten
einen Temperaturbereich zwischen 800 0C (Cer) bis ca. 1650 0C (Lutetium). Sie sind deshalb
für eine Umhüllung von Abschaltsubstanz insbesondere für Elemente geeignet, die für die Abschaltung
von Hochtemperaturreaktoren bestimmt sind.
Soll bei niedrigeren Störfalltemperaturen eine Abschaltung erreicht werden, lassen sich
die Abschaltsubstanzen auch in niedriger schmelzende metallische Umhüllungen einschließen.
Bestehen die Umhüllungen aus Gadolinium, Samarium, Europium oder Dysprosium, so wirken
die Umhüllungen zugleich als Schutzschicht vor nuklinischem Abbrand der Abschaltsubstanz,
denn die Umhüllungen wirken selbst als Neutronengifte, absorbieren also Neutronen.
Werden die Abschaltsubstanzen mit Pyrokohlenstoff umhüllt, Patentanspruch 7, so läßt sich
die Eigenschaft des Pyrokohlenstoffes, bei Temperaturen über ca. 1000 0C mit steigender
Temperatur für die Abschaltsubstanz allmählich gasdurchlässiger zu werden, dazu ausnutzen,
den Betrag der Reaktivitätsabsenkung im Reaktorcore mit steigender Reaktortemperatur zu vergrößern.
Denn je höher die Temperatur im Reaktorcore wird, um so mehr Abschaltsubstanz tritt aus
den Elementen aus und lagert sich an die Oberfläche der Brennelemente an. Sinkt die Temperatur
im Reaktorcore, so wird der Pyrokohlenstoff zunehmend wieder gasdicht.
Zur Abschaltung von Hochtemperaturreaktoren
eignen sich als Abschaltsubstanzen bevorzugt Halogenverbindungen, insbesondere Seltenerdhalide,
wobei neben Gadolinium- auch Samarium- oder Europiumverbindungen, beispielsweise Fluoride,
Bromide oder Iodide dieser Metalle in Betracht kommen, Patentansprüche 8 und 9. Die Seltenerdhalide
bleiben bis zu hohen Temperaturen stabil, ein pyrolytischer Zerfall ist weder
während des Einschlusses der Abschaltsubstanz im Partikel noch bei Verteilung der Substanz
im heißen Reaktorcore zu erwarten. Als neutronenabsorbierende Substanzen sind auch andere
natürlich vorkommende oder auch erzeugte Neutronenabsorber und deren Verbindungen einsetzbar,
solange der Dampfdruck dieser Substanzen und ihre Stabilität für den Abschaltfall ausreichend
ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Als
Ausführungsbeispiele werden kugelförmige Elemente aus Graphit beschrieben, die für die Anwendung
in Kugelhaufenreaktoren bestimmt sind. Die Erfindung ist auf solche Elemente jedoch nicht
beschränkt. Sie läßt sich mit gleichem Erfolg auch bei graphitmoderierten Kernreaktoren
mit Blockelementen einsetzen.
In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen 1 bis 3 werden Elemente aus Graphit beschrieben,
die in einem Reaktorcore eines Kugelhaufenreaktors das Reaktorcore gemeinsam mit den Brennelementen
durchlaufen, pie Elemente enthalten als neutronenabsorbierende Substanz eine Halogenverbindung
eines Seltenerd-Metalls, beispielsweise Gadolinium-, Samarium- oder Europiumverbindungen,
beispielsweise als Fluorid, Bromid oder Jodid. Die Abschaltsubstanz ist mit einem Metall
umhüllt, das wie eine Schmelzsicherung wirkt und bei Erreichen seiner Schmelztemperatur
■/is-
die Abschaltsubstanz freisetzt. Die Abschaltsubstanz
durchdringt dann den Graphit, breitet sich in der Umgebung des Elements aus und
wird adsorptiv an der Oberfläche der Brennelemente gebunden.
Zur Erprobung wurde ein hohlkugelförmiges
Element aus Graphit, dessen Größe der Größe einer Brennelementkugel eines Kugelhaufenreaktors
entspricht, mit Gadolinium-III-Bromid als Abschaltsubstanz eingesetzt. Die Partikelgröße
betrug weniger als 5 mm. Das Element wurde einer Graphitkugelschüttung beigegeben,
mit der eine Brennelement-KugeIschüttung eines Kugelhaufenreaktors simuliert wurde. Die Kugelschüttung
wurde gemeinsam mit dem Element auf 850 0C aufgeheizt. Es konnte nachgewiesen
werden, daß sich die Abschaltsubstanz schon bei dieser Temperatur mindestens bis zu einer
Entfernung von 750 mm vom Abschaltelement, d.h. also innerhalb eines Raumes mit einem
Durchmesser von 1,5 m in der Kugelschüttung, ausgebreitet hatte und daß die Abschaltsubstanz
an den Graphitkugeln der Kugelschüttung angelagert war.
In einem Element aus Graphit sind Partikel
mit Abschaltsubstanz in einer Umhüllung aus metallischem Gadolinium enthalten. Das Gadolinium
■
ist unterhalb seiner Schmelztemperatur für die Abschaltsubstanz nicht durchlässig. Schmilzt
es jedoch bei einer Temperatur zwischen 1300 0C
und 1350 0C, wird die Abschaltsubstanz freigegeben.
Wird beispielsweise wie im Ausführungsbeispiel 1 Gadolinium-HI-Bromid als Abschaltsubstanz
verwendet, so reicht das Gadoliniumangebot bei weitem für eine Abschaltung eines
Kugelhaufenreaktors aus, da Gadolinium-III-Bromid beim Schmelzen der metallischen Gadoliniumumhüllung
einen Partialdruck von 0,28 bar aufweist.
Metallisches Gadolinium als coating für die Abschaltsubstanz erfüllt aufgrund der neutronenabsorbierenden
Wirkung des Gadoliniums im coating auch die Funktion eines Schutzschirmes vor nuklidischem Abbrand der Abschaltsubstanz.
Mit ähnlicher Wirkung lassen sich für hohe Abschalttemperaturen von Kernreaktoren auch
Europium mit einer Schmelztemperatur von ca. 830 0C, Samarium mit einer Schmelztemperatur
von ca. 1070 0C, sowie Dysprosium mit einer
Schmelztemperatur von ca. 1400 0C einsetzen. Für eine Abschalttemperatur von ca. 1500 0C
läßt sich von den Seltenen Erden beispielsweise Erbium einsetzen, dessen Schmelztemperatur
der vorgenannten Abschalttemperatur entspricht.
Geeignete Halogenverbindungen von Seltenen Erden für Elemente, die eine Abschaltung bewirken
sollen, müssen bei gewünschter Abschalt-
temperatur einen für die Abschaltung geeigneten Dampfdruck aufweisen. Eines der Kriterien,
die für die Einsetzbarkeit einer Halogenverbindung als Abschaltsubstanz sprechen, ist deren
Schmelztemperatur, weil oberhalb der Schmelztemperatur der Dampfdruck im allgemeinen schnell
ansteigt. Die Schmelztemperatur soll nahe der jeweiligen Betriebstemperatur des Kernreaktors
liegen, für den die Graphitelemente bestimmt sind. In dem für die Abschaltung von Hochtemperaturreaktoren,
insbesondere von Kugelhaufenreaktoren wichtigen Abschaltbereich bei Temperaturen
zwischen ca. 900 0C und 1300 0C liegen die
Schmelztemperaturen folgender Abschaltsubstanzen: SmBr3, Schmelztemperatur 913 0C,
EuBr3, " 975 0C,
GdBr3, " 1038 0C,
GdJ3, " 1198 0C,
GdF3, " 1228 0C,
EuF3, " 1276 0C,
SmF3, " 1305 0C.
Ein Graphitelement enthält ein Partikel mit Abschaltsubstanz einer in den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 genannten Art, die mit
Pyrokohlenstoff umhüllt ist. Pyrokohlenstoffcoatings werden je nach Qualität oberhalb von
1000 0C nicht plötzlich, sondern allmählich gasdurchlässig. Bei Graphitelementen der vorgenannten
Art wird daher bei steigender Temperatur
'■-"··' ^335839
/Ib-
zunächst entsprechend der geringen Durchlässigkeit
des Pyrokohlenstoffs nur eine geringe Menge AbschaItsubstanζ freigesetzt und nur eine
teilweise Absenkung der Reaktivität erreicht. Bei weiterem Temperaturanstieg erhöht sich
dann der Austritt von Abschaltsubstanz und damit die Reaktivitätsabsenkung. Erniedrigt
sich die Temperatur im Reaktorcore, so wird das Pyrokohlenstoff-coating zunehmend wieder
dicht und gibt keine weitere Abschaltsubstanz mehr ab.
Ein Element aus Graphit enthält ein aus einer Abschaltsubstanz der in den Ausführungsbeispielen
1 bis 3 genannten Art bestehendes Partikel von 10 mm Durchmesser, das auch, wie im Ausführungsbeispiel 4 angegeben, mit Pyrokohlenstoff
umhüllt sein kann. Bei einem Verhältnis von Elementen, die zur Abschaltung geeignet sind,
zu Brennelementen wie 1 : 1000 im Reaktorcore ist der Einfluß der AbschaItsubstanζ
auf die Reaktivität des Reaktorcores sicher unter 0,1 %, voraussichtlich jedoch gar nicht
nachweisbar.
Enthält ein solches Partikel in einem coating aus metallischem Gadolinium Gadolinium-III-Bromid
als Abschaltsubstanz, dann ergibt die neutronenphysikalische Rechnung, daß das Element
η ■
nach tausend Tagen Aufenthalt im Reaktorcore noch immer fast 100 % der im Partikel eingeschlossenen
Abschaltsubstanz enthält, d.h., daß die AbschaItsubstanζ während des Betriebes
im Reaktorcore nur wenig nuklidisch abgebrannt wird. Je ein Element dieser Art pro 1000 Brennelemente
reicht in einem Kugelhaufenreaktor für die Abschaltung des Reaktorcores aus.
Ein Brennelement enthält zusätzlich zu seinen Kernbrennstoffpartikeln mindestens ein Partikel
von ca. 1 mm Durchmesser aus Abschaltsubstanz. Die Einlagerung solcher Partikel in Brennelementen
ist sehr vorteilhaft. Denn ein solches Brennelement ist ja durch das vorhandene Partikel
mit Abschaltsubstanz zugleich für die Abschaltung des Reaktorcores geeignet. Die Abschaltsubstanz
ist auch in einem solchen Partikel durch Selbstabschirmung vor nuklidischem Abbrand geschützt.
Beispielsweise beginnt bei Gadoliniumverbindungen die Selbstabschirmung im Bereich von 0,01 mm
Schichtdicke und ist bei einer Schichtdicke von 0,5 mm, bzw. bei einem Partikeldurchmesser
von 1 mm, praktisch vollständig.
Enthält jedes gefertigte Brennelement ein Partikel mit AbschaItsubstanz, dann ist auch
beim Beladen eines Reaktorcores jeder beabsichtigte oder unbeabsichtigte Beladungsfehler
ausgeschlossen. Jedes Brennelement trägt seine eigene Abschaltsicherheit von Produktionsprozeß
an bis zur Wiederaufarbeitung oder Endlagerung in sich selbst.
Neben den in den Ausführungsbeispielen 1 bis
angegebenen Halogenverbindungen der Seltenen Erden kommen als neutronenabsorbierende Substanzen
zum Abschalten von Kernreaktoren auch andere Verbindungen von Gadolinium, Europium und
Samarium in Betracht, solange der Dampfdruck dieser Substanzen und ihre Stabilität für
den Abschaltfall ausreichend ist.
Claims (9)
- • «»A · · 4 ιKernforschungsanlage Jülich
Gesellschaft mit beschränkter HaftungPatentansprücheVerfahren zum Absenken der Reaktivität und zum Abschalten eines gasgekühlten, graphitmoderierten Kernreaktors, dessen im Reaktorcore vom Kühlgas umströmte Brennelemente in Graphit eingebettete Kernbrennstoffe enthalten und eine graphitische Oberfläche aufweisen, mittels einer Neutronen absorbierenden Substanz, die im Reaktorcore auf freier Oberfläche des graphitischen Materials der Brennelemente angelagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reaktorcore zumindest ein Element aus für die Gasphase der Neutronen absorbierenden Substanz durchlässigem Graphit mit zumindest einem im Graphit eingelagerten Partikel zugegeben wird, daß die Neutronen absorbierende Substanz enthält, wobei das Partikel derart beschaffen ist, daß die Neutronen absorbierende Substanz oberhalb einer vorgegebenen Temperatur gasförmig im Reaktorcore freigesetzt wird. - 2. Element aus Graphit zur Eingabe in ein Reaktorcore eines Kernreaktors mit zumindest einem im Graphit eingelagerten Partikel, dadurch gekennzeichnet, daß das Partikel in einer bei einer vorgegebenen Temperatur schmelzenden oder gasdurchlässig?T U705
mz/hawerdenden Umhüllung eine Neutronen absorbierende Substanz enthält, die bei der vorgegebenen Temperatur in einer die Umhüllung durchdringenden Gasphase vorliegt, für die der Graphit des Elementes durchlässig ist. - 3. Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Partikel eine Größe aufweist, die unter Berücksichtigung der Selbstabschirmung und des damit verbundenen Abbrandes der Substanz bemessen ist.
- 4. Element nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Element in seinen äußeren Abmessungen einem Brennelement des zu beschickenden Kernreaktors entspricht.
- 5. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Partikel eine solche Masse abbrennbarer Neutronen absorbierender Substanz enthält, daß die Neutronen absorbierende Wirkung mit Ablauf der Betriebszeit des Elementes im Reaktorcore erlischt.
- 6. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einem Metall aus der Gruppe der Seltenen Erden oder aus einer Legierung solcher Metalle besteht.
- 7. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus Pyrokohlenstoff besteht.
- 8. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Neutronen absorbierende Substanz eine Halogenverbindung verwendet wird.
- 9. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Neutronen absorbierende Substanz eine Gadolinium-, Samarium- oder Europiumverbindung eingesetzt ist.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833335839 DE3335839A1 (de) | 1983-10-03 | 1983-10-03 | Verfahren zur absenkung der reaktivitaet und zum abschalten eines gasgekuehlten, graphitmoderierten kernreaktors und graphitelement mit abschaltsubstanz |
US06/656,989 US4681732A (en) | 1983-10-03 | 1984-10-03 | Method of and device for the reduction of reactivity of a nuclear reactor core |
GB08424926A GB2147453B (en) | 1983-10-03 | 1984-10-03 | Process for lowering the reactivity of a gas-cooled, graphite-moderated nuclear reactor, and graphite element with shut -down substance therein |
JP59206459A JPS60111186A (ja) | 1983-10-03 | 1984-10-03 | ガス冷却黒鉛減速原子炉の反応度を低下させそして遮断する方法および遮断物質を含有する黒鉛要素 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833335839 DE3335839A1 (de) | 1983-10-03 | 1983-10-03 | Verfahren zur absenkung der reaktivitaet und zum abschalten eines gasgekuehlten, graphitmoderierten kernreaktors und graphitelement mit abschaltsubstanz |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3335839A1 true DE3335839A1 (de) | 1985-04-18 |
DE3335839C2 DE3335839C2 (de) | 1987-09-24 |
Family
ID=6210789
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19833335839 Granted DE3335839A1 (de) | 1983-10-03 | 1983-10-03 | Verfahren zur absenkung der reaktivitaet und zum abschalten eines gasgekuehlten, graphitmoderierten kernreaktors und graphitelement mit abschaltsubstanz |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4681732A (de) |
JP (1) | JPS60111186A (de) |
DE (1) | DE3335839A1 (de) |
GB (1) | GB2147453B (de) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5094804A (en) * | 1990-10-15 | 1992-03-10 | Associated Universities, Inc. | Nuclear fuel elements and method of making same |
US5877028A (en) | 1991-05-29 | 1999-03-02 | Smithkline Diagnostics, Inc. | Immunochromatographic assay device |
US7204912B2 (en) * | 2002-09-30 | 2007-04-17 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for an improved bellows shield in a plasma processing system |
US9362009B2 (en) * | 2007-11-28 | 2016-06-07 | Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc | Cross-section reducing isotope system |
US20210098138A1 (en) * | 2019-10-01 | 2021-04-01 | Ut-Battelle, Llc | High efficiency foam compacts for triso fuels |
US11289215B2 (en) * | 2019-12-12 | 2022-03-29 | Westinghouse Electric Company Llc | Reactor shutdown system with melting gate member for segregating neutron absorbing material compartment from core |
CN116230260A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-06-06 | 中广核研究院有限公司 | 全固态全静态微型反应堆 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1102919B (de) * | 1957-12-10 | 1961-03-23 | Hawker Siddeley Nuclear Power | Kernreaktor mit einer Sicherung gegen unzulaessig hohe Temperatur-erhoehungen im Reaktorkern |
DE1564226B2 (de) * | 1966-02-26 | 1973-08-30 | Kernforschungsanlage Juhch GmbH, 517OJuhch | Kontroll- und regelelement fuer kernreaktoren |
DE2753928A1 (de) * | 1977-12-03 | 1979-06-13 | Bayer Ag | Verfahren und vorrichtung zum abschalten einer kernreaktoranlage mit gasgekuehltem kernreaktor |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL112156C (de) * | 1956-08-07 | |||
NL223897A (de) * | 1957-02-06 | |||
FR77373E (fr) * | 1957-12-10 | 1962-02-23 | Hawker Siddeley Nuclear Power | Perfectionnements aux réacteurs nucléaires |
GB866644A (en) * | 1958-10-09 | 1961-04-26 | Hawker Siddeley Nuclear Power | Improvements in or relating to control means in nuclear reactors |
CH370170A (de) * | 1959-09-07 | 1963-06-30 | Escher Wyss Ag | Einrichtung zum selbsttätigen Abstellen eines von einem Kühlmittel durchströmten Kernreaktors |
DE1200451B (de) * | 1960-04-07 | 1965-09-09 | Babcock & Wilcox Dampfkessel | Vorrichtung zur Selbstregelung von Kernreaktoren |
BE635656A (de) * | 1962-07-31 | 1900-01-01 | ||
SE317751B (de) * | 1963-06-25 | 1969-11-24 | J Seltorp | |
GB1056950A (en) * | 1964-12-22 | 1967-02-01 | Hitachi Ltd | Control elements for fast nuclear reactors |
US3427222A (en) * | 1965-10-15 | 1969-02-11 | Westinghouse Electric Corp | Nuclear fuel elements |
GB1193649A (en) * | 1966-10-04 | 1970-06-03 | Atomic Power Constr Ltd | Improvements in or relating to Nuclear Reactors. |
US3663218A (en) * | 1969-09-12 | 1972-05-16 | Combustion Eng | Burnable poison for nuclear reactor |
GB1455795A (en) * | 1973-03-30 | 1976-11-17 | Hochtemperatur Kernkraftwerk | Fuel elements for use in a method of testing the circulation of fuel elements in pebble bed reactors |
GB1482750A (en) * | 1973-12-27 | 1977-08-10 | British Nuclear Fuels Ltd | Material for shutting down gas cooled nuclear reactors |
-
1983
- 1983-10-03 DE DE19833335839 patent/DE3335839A1/de active Granted
-
1984
- 1984-10-03 JP JP59206459A patent/JPS60111186A/ja active Pending
- 1984-10-03 GB GB08424926A patent/GB2147453B/en not_active Expired
- 1984-10-03 US US06/656,989 patent/US4681732A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1102919B (de) * | 1957-12-10 | 1961-03-23 | Hawker Siddeley Nuclear Power | Kernreaktor mit einer Sicherung gegen unzulaessig hohe Temperatur-erhoehungen im Reaktorkern |
DE1564226B2 (de) * | 1966-02-26 | 1973-08-30 | Kernforschungsanlage Juhch GmbH, 517OJuhch | Kontroll- und regelelement fuer kernreaktoren |
DE2753928A1 (de) * | 1977-12-03 | 1979-06-13 | Bayer Ag | Verfahren und vorrichtung zum abschalten einer kernreaktoranlage mit gasgekuehltem kernreaktor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS60111186A (ja) | 1985-06-17 |
DE3335839C2 (de) | 1987-09-24 |
GB8424926D0 (en) | 1984-11-28 |
US4681732A (en) | 1987-07-21 |
GB2147453A (en) | 1985-05-09 |
GB2147453B (en) | 1987-07-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3335839A1 (de) | Verfahren zur absenkung der reaktivitaet und zum abschalten eines gasgekuehlten, graphitmoderierten kernreaktors und graphitelement mit abschaltsubstanz | |
DE2753928A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum abschalten einer kernreaktoranlage mit gasgekuehltem kernreaktor | |
DE2948515A1 (de) | Verfahren zur immobilisierung von radioaktiven edelgasen in zeolithen | |
EP0056830B1 (de) | Verfahren zum Vermeiden oder Verringern einer Gefährdung einer Anlage und deren Umgebung durch reagierende Gemische | |
Gainey | Review of tritium behavior in HTGR systems | |
WO1995004994A1 (de) | Uranhaltiger kernbrennstoff-sinterkörper | |
DE102009044963A9 (de) | Blöcke aus Graphit-Matrix mit anorganischem Bindemittel geeignet zur Lagerung von radioaktiven Abfällen und Verfahren zur Herstellung derselben | |
EP1497835B2 (de) | Zwischenlagersystem für brennelemente aus einer kerntechnischen anlage sowie verfahren zum betreiben eines derartigen zwischenlagersystems | |
DE19636563C1 (de) | Kernreaktor-Brennelemente mit hohem Abbrand und Verfahren zu ihrer Fertigung | |
DE60319583T2 (de) | Kernbrennstoffstab | |
DE3322637C2 (de) | ||
EP2368254B1 (de) | Verfahren zur reduzierung oder zumindest teilweisen entfernung spezifischer radiotoxika aus einer kerntechnischen anlage | |
DE2347817C2 (de) | Kugelhaufenreaktor mit Einmaldurchlauf der Brennelemente | |
US5267284A (en) | Zirconium alloy containing isotopic erbium | |
DE69403725T2 (de) | Kernbrennstab mit Mitteln zur Versagenseinschränkung | |
DE1589601A1 (de) | Verfahren zur Steuerung der Reaktivitaet eines Kernreaktors | |
WO1994005012A1 (de) | Brenntoffpellet für einen flüssigkeitsgekühlten kernreaktor | |
DE3436705A1 (de) | Brennstoffplatte zum aufbau von leichtwasserreaktorkernen und verfahren zu ihrer herstellung | |
DE1464625C (de) | Hochtemperatur-Kernreaktor | |
DE20100280U1 (de) | Reaktorkern | |
Pasi | Mobilization and Management of Tellurium in Severe Accident Scenarios | |
McIsaac et al. | Fission product and core materials distribution outside the Three Mile Island unit 2 reactor vessel | |
DE3641993A1 (de) | Hochtemperaturreaktor | |
Abbey | Radioactivity and the Fission Products | |
DE3804643C2 (de) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: FORSCHUNGSZENTRUM JUELICH GMBH, 5170 JUELICH, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |