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DE1153467B - Method and device for regulating the reactivity of a nuclear reactor - Google Patents

Method and device for regulating the reactivity of a nuclear reactor

Info

Publication number
DE1153467B
DE1153467B DEC18287A DEC0018287A DE1153467B DE 1153467 B DE1153467 B DE 1153467B DE C18287 A DEC18287 A DE C18287A DE C0018287 A DEC0018287 A DE C0018287A DE 1153467 B DE1153467 B DE 1153467B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
plates
shielding
control element
reactor
neutrons
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.)
Pending
Application number
DEC18287A
Other languages
German (de)
Inventor
Jacky Weill
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of DE1153467B publication Critical patent/DE1153467B/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C7/00Control of nuclear reaction
    • G21C7/06Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section
    • G21C7/08Control 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
    • G21C7/18Means for obtaining differential movement of control elements
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C7/00Control of nuclear reaction
    • G21C7/30Control of nuclear reaction by displacement of the reactor fuel or fuel elements
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

C 18287 Vmc/21gC 18287 Vmc / 21g

ANMELDETAG: 26. J A N U A R 1959 REGISTRATION DATE: JANUARY 26, 1959

BEKANNTMACHUNG
OER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
NOTICE
OER REGISTRATION
AND ISSUE OF THE

AUSLEGESCHRIET: 29. AUGUST 1963 LAUNCHED: AUGUST 29, 1963

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Reaktivität eines Kernreaktors durch Relativbewegungen zwischen zumindest einem Regelelement, das die Reaktivität in Abhängigkeit von dem auf das Element auftreffenden Fluß aktiver Neutronen andert, und wenigstens zwei innerhalb des Reaktorkerns gebildeten Zonen mit unterschiedlich großer Flußdichte aktiver Neutronen. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des neuen Regelverfahrens.The invention relates to a method for regulating the reactivity of a nuclear reactor by means of relative movements between at least one control element that determines the reactivity depending on the Element impinging flux of active neutrons changes, and at least two within the reactor core formed zones with differently large flux densities of active neutrons. The invention relates to furthermore a device for carrying out the new control method.

Die Regelung oder Steuerung eines Kernreaktors, d.h. die regelnde Überwachung der Energieerzeugung, die Änderung des Leistungsniveaus und die Sicherung des einwandfreien Reaktorbetriebes — die eine Aufgabe von entscheidender Bedeutung darstellt — erfolgt im allgemeinen durch Beeinflussung des Neutronenflusses im Reaktorkern; ein bestimmtes Leistungsniveau wird z. B. durch die Einstellung eines dem betreffenden Leistungsmveau proportionalen Neutronenfiusses erzielt.The regulation or control of a nuclear reactor, i.e. the regular monitoring of energy generation, the change of the power level and the securing of the proper reactor operation - the is a vital task - generally done through manipulation the neutron flux in the reactor core; a certain level of performance is z. B. by hiring a achieved the neutron fiow proportional to the respective power level.

Man wirkt auf den Neutronenfluß im Reaktorkern meist dadurch ein, daß man einen die Neutronen absorbierenden Stoff tiefer in den Kern einführt oder aus ihm herauszieht. Die hierzu verwendeten Organe werden allgemein »Regelstäbe« genannt. Durch die Bewegungen derartiger Regelstäbe wird der effektive Multiplikationsfaktor der Neutronenerzeugung, d. h. die »Reaktivität« des Reaktors, geändert.One acts on the neutron flux in the reactor core mostly by the fact that one absorbs the neutrons Draws substance deeper into or out of the core. The organs used for this purpose are generally called "control rods". The movements of such control rods make the effective one Multiplication factor of neutron generation, d. H. the "reactivity" of the reactor, changed.

Bei der Ausarbeitung eines Entwurfes für die Regelvorrichtungen eines Kernreaktors ergaben sich zahlreiche Schwierigkeiten, wenn man die zwingenden Forderungen der eigentlichen Regelung oder Steuerung des Reaktors den weiteren technischen Anforderungen an die Ausführung des Kernreaktors anpassen muß. Es sei hierzu nur auf die folgenden Punkte hingewiesen: Unterbringung und zweckmäßige Anordnung einer größeren Zahl von Regelstäben, die den betrieblichen Bedingungen angepaßt werden müssen; Berücksichtigung des für die Regelstäbe benötigten Raumes, wenn sie aus dem Reaktorkern herausgezogen sind; Beachten einer vollkommenen Dichtigkeit der Schutzumhüllungen und eine geeignete Ausbildung von Durchführungen für die Bewegungsmechanismen der Regelstäbe; die Anordnung und Unterbringung von Sicherheitseinrichtungen usw.When working out a design for the control devices of a nuclear reactor, numerous emerged Difficulties when you meet the imperative requirements of the actual regulation or control adapt the reactor to the further technical requirements for the design of the nuclear reactor got to. In this regard, only the following points should be pointed out: Accommodation and appropriate arrangement a larger number of control rods that have to be adapted to the operational conditions; Consideration of the space required for the control rods when they are pulled out of the reactor core are; Ensure that the protective covers are completely impervious and that they are suitably designed of bushings for the movement mechanisms of the control rods; the arrangement and accommodation of safety devices, etc.

Bei einem Kernreaktor, in dem thermische Neutronen wirksam sind, erfolgt die Regelung der Reaktivität des Reaktors üblicherweise mittels Neutronen absorbierender Stäbe, deren Verschiebungsweg in der gleichen Größenordnung legt wie die Abmessungen desjenigen Bereiches des Reaktorkernes, in dem die Vervielfachung der Neutronen erfolgt. Dies bedingt Verfahren und VorrichtungIn a nuclear reactor in which thermal neutrons are active, the reactivity is regulated of the reactor usually by means of neutrons absorbing rods whose displacement path in the the same order of magnitude as the dimensions of that area of the reactor core in which the Multiplication of the neutrons takes place. This requires the method and the device

zur Regelung der Reaktivitätto regulate reactivity

eines Kernreaktorsof a nuclear reactor

Anmelder:Applicant:

Commissariat ä l'Energie Atomique,
Paris
Commissariat a l'Energie Atomique,
Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,
München 22, Steinsdorfstr. 10
Representative: Dipl.-Ing. R. Beetz, patent attorney,
Munich 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 29. Januar 1958 (Nr. 756 980)
Claimed priority:
France of January 29, 1958 (No. 756 980)

Jacky Weill, Saint-Could, Seine-et-OiseJacky Weill, Saint-Could, Seine-et-Oise

(Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden
(France),
has been named as the inventor

bei Kernreaktoren, die unter Überdruck stehen und in einem druckfesten Behälter untergebracht sind, oft einen Beweguogsraum, der innerhalb des zur Verfügung stehenden Raumes im Druckbehälter nur unter großen Schwierigkeiten unterzubringen ist; weitere Schwierigkeiten ergeben sich hinsichtlich der Ausbildung der Abdichtungen und des Strahlenschutzes.in nuclear reactors that are under overpressure and are housed in a pressure-tight container, often a movement space that is available within the standing space in the pressure vessel can only be accommodated with great difficulty; Further Difficulties arise with regard to the design of the seals and radiation protection.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, hat man die Neutronen absorbierenden Regelorgane bereits als schwenkbare Scheiben, Arme oder »Säbel« ausgebildet, die bei ihrer Schwenkbewegung in das Innere des Reaktorkernes hinein- oder aus ihm herausbewegt werden. Derartige Regelorgane bedingen das Vorhandensein relativ ausgedehnter Schlitze in dem Reaktorkern, die die mechanische Festigkeit des Reaktorkernaufbaues in unerwünschter Weise beeinträchtigen. Um die Regelorgane oder ihre aktiven Teile möglichst vollständig aus dem Reaktorkern entfernen oder herausschwenken zu können, wird immer noch ein größerer Raum innerhalb des Reaktor-Druckgefäßes benötigt; die notwendigen Steuerbewegungen der Regelorgane haben relativ große Amplitude.In order to overcome these difficulties, one already has the neutron absorbing control organs as swiveling disks, arms or "sabers" are formed, which when swiveled into the interior of the reactor core are moved in or out of it. Such regulating organs require the presence relatively extensive slots in the reactor core that increase the mechanical strength of the reactor core structure affect in an undesirable manner. To the regulating organs or their active parts To be able to remove or pivot it out of the reactor core as completely as possible is still possible requires a larger space within the reactor pressure vessel; the necessary tax movements of the regulating organs have a relatively large amplitude.

309 669/229309 669/229

3 43 4

Nach einem nicht vorveröffentüchten Vorschlag er- das Absorbemiaterial für weitere SpaltungsreaktionenAccording to a proposal that has not been previously published, the absorbent material is used for further cleavage reactions

folgt die Regelung eines Kernreaktors durch zumin- vollkommen verloren wären.if the regulation of a nuclear reactor follows through at least it would be completely lost.

dest ein innerhalb des Reaktorkernes angeordnetes Bei einem Reaktor, in dem die Auslösung derAt least one arranged within the reactor core in a reactor in which the triggering of the

Regelelement, dessen Relativbewegungen gegenüber Spaltprozesse durch schnelle Neutronen erfolgt, und wenigstens zwei innerhalb des Reaktorkernes gebilde- 5 die Regelelemente aus Kernbrennstoff bestehen, bei-Control element whose relative movements compared to fission processes are carried out by fast neutrons, and at least two formed within the reactor core- 5 the control elements consist of nuclear fuel, both

ten Zonen mit unterschiedlich großer Flußdichte ak- spielsweise aus Uran 235, ändert man die ReaktivitätIn the case of zones with different flux densities, e.g. from uranium 235, the reactivity is changed

tiver Neutronen die Reaktor-Reaktivität in Abhängig- des Reaktors, indem man eine mehr oder wenigertive neutrons the reactor reactivity in dependence of the reactor by adding one more or less

keit von dem auf das Element .auftreffenden Fluß große Masse aus »schwarzem« spaltbarem Materialof the river hitting the element, a large mass of "black" fissile material

aktiver Neutronen ändert. als Abschirmung vor den Kernbrennstoff des Regel-active neutrons changes. as a shield from the nuclear fuel of the standard

Der'diesem älteren Vorschlag entsprechende Regel- io elementes bringt.Which brings the rule element corresponding to this older proposal.

mechanismius weist sich überdeckend gegeneinander Der große Vorteil des vorliegenden Verfahrens bewegbare Absorber- oder Moderatorelemente auf, gegenüber den bisher bekannten Regelungsverfahren deren Lageänderung eine Einstellung der Reaktivität besteht darin, daß es sich praktisch bei sämtlichen durch Änderung der Absorption, der Moderierung Reaktortypen anwenden läßt und die für die Regeoder der Leckverluste gestattet. So werden beispiels- 15 lung erforderlichen Zonen unterschiedlich großer weise als Regelorgane zwei ineinanderschiebbare Ab- Flußdichte unmittelbar durch den Kernbrennstoff des sorberrohre vorgesehen, die mit Ausschnitten ver- Reaktors selbst geschaffen werden, der nur derart ansehen sind, welche sich beim axialen Verschieben geordnet oder gestaltet sein muß, daß er für die ak- oder Verdrehen der Rohre gegeneinander Schachbrett- tiven Neutronen, d. h. die im Reaktor Spaltprozesse artig mehr oder weniger überdecken, so daß der so auslösenden Neutronen, weitgehend undurchlässig ist. Durchtritt der Neutronen bzw. ihr Abströmen nach Eine Vorrichtung zur Durchführung des Regelaußen mehr oder weniger gehindert wird. Das Ab- Verfahrens gemäß der Erfindung ist demnach im decken der einzelnen Absorber- oder Moderator- wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das oder flächen kann auch durch ein gegenseitiges Verdrehen die Abschirmelemente aus im Reaktorkern verwendeder mit Ausschnitten versehenen Rohre erzielt wer- 25 tem Kernbrennstoff bestehen. Das Abschirmelement den. Als Absorbermatierial wird Thorium oder kann zur Verbesserung seiner Kühlung unterteilt, ins-Uran 238 verwendet, so daß durch die eingefangenen besondere blattförmig gespalten sein. Wie bereits Neutronen in diesen Stoffen neues Spaltmaterial er- oben erwähnt, kann das Regelelement beispielsweise zeugt werden kann. An Stelle von zylindrischen Ab- bei Reaktoren mit thermischen Neutronen aus einem sorberelementen können auch plattenartige, gegen- 30 die aktiven Neutronen absorbierendem Material beeinander bewegbare Elemente benutzt werden. stehen; bei Reaktoren mit schnellen Neutronen kannmechanismius overlaps one another. The great advantage of the present procedure movable absorber or moderator elements, compared to the previously known control method the change in position of an adjustment of the reactivity consists in the fact that it is practically all by changing the absorption, the moderation reactor types can be applied and those for the Regeoder which allows leakage losses. For example, the required zones are of different sizes wise as regulating organs two telescoping flux density directly through the nuclear fuel of the Sorber tubes provided, which are created with cutouts ver the reactor itself, which only look like this are, which must be ordered or designed during axial displacement so that it is suitable for the ac- or twisting the tubes against each other checkerboard neutrons, d. H. the fission processes in the reactor cover like a more or less, so that the thus triggering neutrons is largely impermeable. Passage of the neutrons or their outflow to A device for carrying out the control outside is more or less hindered. The Ab method according to the invention is therefore in cover the individual absorber or moderator essential characterized in that the or surfaces can also be used by rotating the shielding elements in the reactor core pipes provided with cutouts can be achieved using nuclear fuel. The shielding element the. Thorium is used as an absorber material, or it can be subdivided into uranium to improve its cooling 238 used, so that by the captured particular leaf-shaped split. As already Neutrons in these substances, new fissile material mentioned above, can be the control element, for example can be procreated. Instead of cylindrical reactors with thermal neutrons from one Sorber elements can also be plate-like material that absorbs the active neutrons against one another movable elements are used. stand; in reactors with fast neutrons

Bei einer derartigen Ausbildung der Regelorgane das Regelelement selbst aus Kernbrennstoff sein,With such a design of the control organs, the control element itself can be made of nuclear fuel,

genügen relativ kleine Bewegungsamplituden, um eine Durch die Anordnung zahlreicher, mit geringemrelatively small amplitudes of movement are sufficient to achieve a through the arrangement of numerous, with small

Regelwirkung zu erzielen, so daß außerhalb des Re- Abstand nebeneinander angeordneter AbschirmungenTo achieve control effect, so that shields arranged next to one another outside the Re spacing

aktorkernes kein größerer Raumbedarf besteht und 35 aus »schwarzem« Kernbrennstoff und eine entspre-actuator core does not require a large amount of space and is made of "black" nuclear fuel and a corresponding

die Betätigungsvorrichtungen ihrerseits ebenfalls chende Unterteilung des Regelelementes lassen sichthe actuators in turn can also be subdivided into the regulating element

kleine Abmessungen erhalten können. die für die Aussteuerung der Reaktor-Reaktivität er-can get small dimensions. for controlling the reactor reactivity

Die vorliegende Erfindung macht ebenfalls für die forderlichen Bewegungsamplituden auf die Größen-Durchführung der Regelung der Reaktivität Gebrauch Ordnung weniger Zentimeter verringern, so daß sich von Relativbewegungen zwischen zumindest einem 40 die erforderlichen geringen Regelwege mit Hilfe von Regelelement, das die Reaktivität in Abhängigkeit Betätigungsvorrichtungen mit relativ kleinen Abmesvon dem auf das Element auftreffenden Fluß aktiver sungen, beispielsweise mit verformbaren Membranen Neutronen ändert, und wenigstens zwei innerhalb des oder hydraulischen Zylindern beherrschen lassen. Die Reaktorkernes gebildete Zonen mit unterschiedlich Konstruktionen werden einfach. Man kann auch großer Flußdichte aktiver Neutronen; erfindungsge- 45 irgendwelche anderen mechanischen Betätigungsvormäß werden jedoch die Zone oder Zonen mit klei- richtungen verwenden, die wegen der kleinen Bewenerer Neutaonenfhißdichte durch die Abschirmung gungsamplitoden ohne Schwierigkeiten eine Lösung mittels zumindest eines entsprechend angeordneten der Probleme der Abdichtungen der räumlichen An-Eleanentes aus »schwarzem« Kernbrennstoff ge- Ordnung und des ausreichenden Schutzes gestatten,
schaffen. 50 Zur näheren Erläuterung der Erfindung sind in der
The present invention also makes use of the order of a few centimeters for the necessary movement amplitudes to carry out the control of the reactivity, so that relative movements between at least one 40 the required small control paths with the help of control element, the reactivity depending on actuating devices with relative small size of the flow of active solutions impinging on the element, for example with deformable membranes, changes neutrons, and can control at least two within the or hydraulic cylinders. The reactor core formed zones with different constructions become simple. One can also use high flux density of active neutrons; In accordance with the invention, however, any other mechanical actuation will preferably use the zone or zones with small directions which, due to the low density of neutrons through the shielding, can easily provide a solution by means of at least one of the correspondingly arranged problems of sealing the spatial elements made of black «Permit nuclear fuel order and adequate protection,
create. 50 For a more detailed explanation of the invention are in

Unter »schwarzem« Kernbrennstoff ist nach dem Zeichnung einige Ausführunigsbeispiele von nach demUnder "black" nuclear fuel, according to the drawing, there are some examples from after

üblichen Sprachgebrauch Kernbrennstoff zu ver- neuen Verfahren arbeitenden Regelvorrichtungen incommon usage of nuclear fuel to control devices operating in new processes

stehen, der grundsätzlich an den Spaltprozessen in- ganz schematischer Form veranschaulicht; es zeigtstand, which basically illustrates the cleavage processes in a very schematic form; it shows

nerhalb des Reaktors teilnimmt, aber entweder wegen Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Anordnungtakes part inside the reactor, but either because of FIG. 1, a first embodiment of the arrangement

seiner Dicke oder wegen seiner Dichte verhindert, 55 der Abschirmungen und der wirksamen Teile einesits thickness or because of its density prevents 55 of the shields and the effective parts of a

daß aktive Neutronen durch ihn hindurchdringen. Regelelementes im axialen Längsschnitt, bei der diethat active neutrons penetrate through it. Control element in the axial longitudinal section, in which the

Bei einem Reaktor, in dem thermische Neutronen Neutronen absorbierenden Elemente gegenüber dem die Spaltprozesse auslösen, können die Regelelemente fest angeordneten Kernbrennstoff verschoben werden, aus einem Absoribermaterial, d. h. aus nicht spalt- Fig. 2 einen Querschnitt einer anderen Ausfühharen Stoffen bestehen, die Neutronen — Vorzugs- 60 rungsform, bei der die Regelung durch eine Schwenkweise thermische Neutronen — absorbieren, wie Cad- bewegung von Regelelementen durchgeführt wird,
mium und Bor, gegebenenfalls auch aus Thorium Fig. 3 einen Querschnitt durch eine dritte Ausfüh- oder Uran 238, die lediglich Neutronen einfangen, bar gelagert sind. Auf diese Weise hat eine Schwenkaber keine Spaltungsreaktionen zeigen. In der Darstellung der Fig. 1 sind Brennstoff-
In a reactor in which thermal neutrons absorb neutrons compared to which the fission processes trigger, the control elements can be shifted to fixed nuclear fuel, made of an absorber material, ie made of non-fissile materials, the neutrons - preference - 60 form in which the regulation by means of a pivoting way of absorbing thermal neutrons, as is the case with cad movement of regulating elements,
mium and boron, possibly also from thorium. In this way, a swivel does not show any cleavage reactions. In the illustration of FIG. 1, fuel

Nach dem vorliegenden Verfahren wird die Aktivi- 65 elemente 1, 2, 3 und 4 in Form von Rohren oderAccording to the present method, the active 65 elements 1, 2, 3 and 4 in the form of pipes or

tat des Reaktors dadurch geändert, daß man mittels Ringen aus Uran in regelmäßigen axialen Abständendid the reactor changed by means of rings made of uranium at regular axial intervals

der Abschirmung aus Kernbrennstoff mehr oder we- über die gesamte Höhe der (selbst nicht dargestellten)the shield made of nuclear fuel more or less over the entire height of the (not shown)

niger Neutronen abfängt, die bei ihrem Auf treffen auf »aktiven« Reaktorzone verteilt dargestellt, in derniger intercepts neutrons that are shown distributed in the "active" reactor zone when they hit

eine Vervielfachung der Neutronen erfolgt, wobei die Abstände zwischen den einzelnen Brennstoffelementen in derjenigen Richtung liegen, in der sich sämtliche Brennstofistäbe erstrecken.a multiplication of the neutrons takes place, whereby the distances between the individual fuel elements lie in the direction in which all of the fuel rods extend.

Durch eine Verschiebung, deren größte Weglänge gleich dem lichten Abstand zwischen den Uranelementen 1, 2, 3 und 4 ist, kann das absorbierende Material, das ebenfalls in einzelnen, mit axialem Abstand voneinander bzw. in »Traubenform« angeordneten zylindrischen Elementen 5, 6, 7 und 8 untergebracht ist, aus einer Stellung, in der seine Wirksamkeit beinahe Null ist (bei der Stellung innerhalb der Uranelemente) bis in eine Stellung bewegt werden, in der seine Wirksamkeit ein Maximum erreicht (Zwischenstellung zwischen den Uranelementen).By a shift, the greatest path length of which is equal to the clear distance between the uranium elements 1, 2, 3 and 4, the absorbent material, also in individual, can be axially spaced Cylindrical elements 5, 6, 7 and 8 arranged from one another or in a "grape shape" are accommodated is, from a position in which its effectiveness is almost zero (in the position within the Uranium elements) can be moved to a position in which its effectiveness reaches a maximum (Intermediate position between the uranium elements).

In der Fig. 2 ist ein anderes Beispiel dargestellt, bei der das Neutronen absorbierende Regelelement aus zylindersektorförmigen Platten 9 und 10 besteht, die um eine parallel zu der allgemeinen Anordnung der Brennstoffelemente liegende Achse 11 geschwenkt werden können. Die Achse 11 fällt ungefähr mit der Achse von zwei halbzylindrischen Brennstoffplatten 12 und 13 zusammen, die aus Kernbrennstoff bestehen, der gegenüber thermischen Neutronen vollständig absorbierend wirkt und »schwarzer« Brennstoff genannt wird.In Fig. 2, another example is shown in which the neutron absorbing control element from cylindrical sector-shaped plates 9 and 10, the pivoted about an axis 11 lying parallel to the general arrangement of the fuel elements can be. The axis 11 coincides approximately with the axis of two semi-cylindrical fuel plates 12 and 13 together, which consist of nuclear fuel, which is completely absorbing to thermal neutrons works and is called "black" fuel.

Bei dieser Anordnung ergibt eine einfache Schwenkung des Regelelementes um 45° eine Veränderung der wirkenden Neutronenabsorption des Regelmaterials von einem Minium bis zu einem Maximum.With this arrangement, a simple pivoting of the control element by 45 ° results in a change the effective neutron absorption of the control material from a minimum to a maximum.

In der durch die Fig. 3 veranschaulichten dritten Ausführungsform ist der »schwarze« Brennstoff seinerseits gegenüber dem Neutronen absorbierenden Material beweglich. Die Figur läßt erkennen, daß der Regelstab aus einem fest angeordneten Zylinder 14 besteht, dessen Achse parallel zur allgemeinen Anordnung der Brennstoffelemente des Kernreaktors liegt. Der Kernbrennstoff ist jeweils in vier Zylindersegmente 15, 16, 17 und 18 unterteilt, von denen die beiden ersten fest und die beiden letzteren beweglich bzw. um die Achse der gesamten Anordnung schwenkbar gelagert sind. Auf diese Weise hat eine Schwenkbewegung der Segmente 17 und 18 aus der in der Fig. 3 dargestellten Lage die Wirkung, daß das absorbierende Material allmählich bis zu einem bestimmten Grade freigelegt wird und seine Neutronenabsorption von einem Minimum, bei dem sie fast Null ist, bis zu einem Maximum anwächst.In the third embodiment illustrated by FIG. 3, the fuel is "black" in turn movable with respect to the neutron absorbing material. The figure shows that the Control rod consists of a fixed cylinder 14, the axis of which is parallel to the general arrangement the fuel elements of the nuclear reactor lies. The nuclear fuel is each in four cylinder segments 15, 16, 17 and 18, of which the first two are fixed and the latter two are movable or are pivotably mounted about the axis of the entire arrangement. In this way it has a pivoting movement the segments 17 and 18 from the position shown in Fig. 3 has the effect that the absorbent Material is gradually exposed to a certain degree and its neutron absorption increases from a minimum where it is almost zero to a maximum.

Die vorliegende Erfindung kann auch für die Regelung oder Steuerung von auf der Wirkung von schneilen Neutronen beruhenden Kernreaktoren verwendet werden, wenn die Neutronen absorbierenden Elemente der oben erläuterten Beispiele durch Elemente aus Kernbrennstoff ersetzt werden, die je nach ihrer jeweiligen Lage mehr oder weniger an den Spaltungsreaktionen beteiligt werden.The present invention can also be used for regulating or controlling on the action of snow Neutron based nuclear reactors are used when the neutron absorbing elements of the examples explained above can be replaced by elements made of nuclear fuel, depending on their respective Able to be more or less involved in the cleavage reactions.

Schließlich kann das Problem der Kühlung der aus »schwarzem« Kernbrennstoff bestehenden Elemente, in sehr einfacher Weise dadurch gelöst werden, daß man diese Elemente aufspaltet oder unterteilt, um ihren Wärmeaustausch mit dem Kühlmedium des Kernreaktors zu verbessern.Finally, the problem of cooling the elements consisting of "black" nuclear fuel, can be solved in a very simple manner by splitting or subdividing these elements in order to to improve their heat exchange with the cooling medium of the nuclear reactor.

Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Verfahren zur Regelung der Reaktivität eines Kernreaktors durch Relativbewegungen zwischen zumindest einem Regelelement, das die Reaktivität in Abhängigkeit von dem auf das Element auftreffenden Fluß aktiver Neutronen ändert, und wenigstens zwei innerhalb des Reaktorkeirns gebildeten Zonen mit unterschiedlich großer Flußdichte aktiver Neutronen, dadurch gekennzeich net, daß die Zone oder Zonen mit kleinerer Neutronenflußdichte durch die Abschirmung mittels zumindest eines entsprechend angeordneten Elementes aus schwarzem Kernbrennstoff geschaffen werden..1. A method for regulating the reactivity of a nuclear reactor by relative movements between at least one regulating element, which changes the reactivity depending on the flow of active neutrons hitting the element, and at least two zones formed within the reactor core with different flux densities of active neutrons, marked thereby that the zone or zones with a smaller neutron flux through the shield via at least one correspondingly positioned element are created from black nuclear fuel .. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmelement aus im Reaktorkern verwendeten Kernbrennstoff besteht.2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that that the shielding element consists of nuclear fuel used in the reactor core. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmelement zur Verbesserung seiner Kühlung unterteilt ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the shielding element for improvement its cooling is divided. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmelement blattförmig gespalten ist.4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the shielding element is sheet-shaped is split. 5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelelement aus einem die aktiven Neutronen absorbierenden Material besteht.5. Device according to one or more of claims 2 to 4, characterized in that the control element consists of a material which absorbs the active neutrons. 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelelement aus Kernbrennstoff besteht.6. Device according to one or more of claims 2 to 4, characterized in that the control element consists of nuclear fuel. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Relativbewegung zwischen Regelelement und Abschirmelement für kleine Relativbewegungen ausgelegt sind.7. Device according to one or more of claims 2 to 6, characterized in that the devices for relative movement between control element and shielding element for small Relative movements are designed. 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß das Regelelement aus gleichachsig angeordneten, jeweils mit bestimmten axialen Abständen voneinander angeordneten Zylindern besteht, daß das Abschirmelement aus einer Reihe von gleichachsigen, koaxial zu den Zylindern und in gleichen axialen Abständen wie diese voneinander angeordneten Rohrabschnitten besteht, und daß die Zylinder in Achsenrichtung innerhalb der Rohrabschnitte relativ zu diesen bewegbar sind.8. Device according to one or more of claims 2 to 7, characterized in that the control element from coaxially arranged, each with certain axial distances from one another arranged cylinders consists that the shielding element consists of a number of equiaxed, arranged coaxially with the cylinders and at the same axial intervals as these from one another Pipe sections consists, and that the cylinder in the axial direction within the pipe sections are movable relative to these. 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmelement aus zwei zylinderf örmig gekrümmten Platten besteht, deren konkave Seiten einander zugewendet und deren zugehörige Zylinderachsen parallel zueinander sind, und daß jeweils die beiden einander gegenüberstehenden Ränder der Platten längsgerichtete Durchtrittsöffnungen für plattenförmige, gebogene Teile des Regelelementes begrenzen.9. Device according to one or more of claims 2 to 7, characterized in that the shielding element consists of two cylindrically curved plates, the concave sides of which facing each other and their associated cylinder axes are parallel to each other, and that each of the two opposing edges of the plates longitudinally directed through openings limit for plate-shaped, curved parts of the control element. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelelement aus zwei Platten besteht, welche an zwei Schwenkarmen sitzen, die ihrerseits um eine parallel zu den Achsen der Abschirmungsplatten hegende Achse schwenkbar sind.10. The device according to claim 9, characterized in that that the control element consists of two plates which sit on two swivel arms, which in turn around a parallel to the Axes of the shielding plates are pivotable axis. 11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelelement ein fest angeordneter Zylinder ist, während das Abschirmelement aus zwei einander gegenüberliegenden zylinderförmig in bezug auf die gemeinsame Achse gekrümmten festen Platten und zwei weiteren, ebenfalls einander gegenüberliegenden und in bezug auf die gemeinsame Achse gekrümmten, aber um diese Achse schwenkbaren Platten besteht, die aus einer Stel-11. The device according to one or more of claims 2 to 7, characterized in that the control element is a fixed cylinder, while the shielding element consists of two each other opposite cylindrical solid curved with respect to the common axis Plates and two more, also opposite each other and in relation to the common one Axis curved, but pivotable about this axis plates, which consist of a 7 87 8 lung, in der sie den Zwischenraum zwischen den »Proceedings of the International Conference onmentation, in which she explains the space between the “Proceedings of the International Conference on Rändern der festen Platten abschirmen, in eine the Peaceful Uses of Atomic Energy«, Bd. 2, 1956,Shielding the edges of the solid plates, in a "The Peaceful Uses of Atomic Energy", Vol. 2, 1956, weitere Stellung bewegbar sind, in der sie diese S. 467 und 468;further position are movable in which they these p. 467 and 468; Zwischenräume freigeben. »The Engineer«, Bd 200, 1955, S. 190 und 191.Release gaps. "The Engineer", Vol. 200, 1955, pp. 190 and 191. In Betracht gezogene Druckschriften: 1^ Betracht gezogene ältere Patente:Documents considered: 1 ^ Older patents considered: Österreichische Patentschrift Nr. 166 668; Deutsches Patent Nr. 1049 014.Austrian Patent No. 166 668; German Patent No. 1049 014. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 309 669/229 8.63© 309 669/229 8.63
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