DE1200451B - Vorrichtung zur Selbstregelung von Kernreaktoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLA^O

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G21d

Deutsche Kl.: 21 g - 21/31

Nummer: 1200451

Aktenzeichen: D 33058 VIII c/211

Anmeldetag: 7. April 1960

Auslegetag: 9. September 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Selbstregelung von Kernreaktoren in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur, welche aus mindestens einem zum Teil im Reaktorkern befindlichen abgeschlossenen Behälter besteht, in dem die neutronenabsorbierende Substanz ständig sowohl im kondensierten als auch im gasförmigen Zustand vorliegt.

Es ist bereits ein Kernreaktor bekannt, der dadurch selbstregelnd arbeitet, daß er ein dampfförmiges neutronenabsorbierendes Kühlmittel enthält, welches in mehreren Behältern mit der im Bereich der Arbeitstemperatur des Reaktors liegenden flüssigen Phase in Verbindung steht. Hierbei befindet sich die flüssige Phase in direktem Kontakt mit den Brennelementen, also im aktiven Teil des Reaktorkerns. Eine Temperaturerhöhung der Brennelemente bewirkt eine Verdampfung des Kühlmittels in den außerhalb des Kerns gelegenen Dampfraum hinein. Durch die Verdampfung sinkt die Konzentration des flüssigen Kühlmittels im aktiven Teil des Kerns, was mit einer Reaktivitätserhöhung verbunden ist, wenn das Kühlmittel neutronenabsorbierende Eigenschaften besitzt.

Ferner ist bereits eine Vorrichtung zur Selbstregelung bzw. Abschaltung von Kernreaktoren in Abhängigkeit von der Temperatur bekannt, bei der ein mehr oder weniger evakuierter Behälter innerhalb des Reaktorkerns angeordnet ist, in dem sich eine neutronenabsorbierende Substanz in fester oder flüssiger Phase befindet. Bei diesen Reaktoren ist es jedoch nicht möglich, bei einem Absinken der Reaktivität den in den Reaktor dispergierten Absorber wieder zu entfernen, d. h. den Regeleffekt rückgängig zu machen. Das ist dadurch begründet, daß sich der Absorber innerhalb des Reaktors befindet. Weiterhin ist es bekannt, die Reaktivität eines Reaktors durch Ändern des Dampfdruckes der in der Dampfphase vorliegenden neutronenabsorbierenden Substanzen innerhalb des Reaktorkerns zu beeinflussen, wobei die neutronenabsorbierenden Substanzen von außerhalb in den Reaktorkern durchsetzende Behälter eingebracht werden. Auch hierbei ist kein Zurückfließen des kondensierten Absorbers in seine ursprüngliche Form möglich, und daher eignet sich dieses Prinzip nur zum Abschalten eines Reaktors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Selbstregelung des Reaktors dadurch zu bewirken, daß mit steigender Temperatur des Reaktorkerns eine Reaktivitätsabnahme verbunden ist.

Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der untere Teil des BeVorrichtung zur Selbstregelung von
Kernreaktoren

Anmelder:

Deutsche Babcock & Wilcox-Dampfkessel-Werke Aktien-Gesellschaft,

Oberhausen (RhId.), Duisburger Str. 375

Als Erfinder benannt:

Dr. Christoph Steinert, Oberhausen (RhId.)

hälters, in dem sich die kondensierte Phase des Absorbers ansammelt, außerhalb des-Reaktorkerns in wärmeleitender Verbindung mit dem austretenden Kühlmittel angeordnet ist. Somit werden nur im Dispersionszustand Neutronen absorbiert, und beim Wiederabsinken der Kühlmitteltemperatur fließt der kondensierte Absorber zurück und sammelt sich am Boden des Behälters. Er verläßt den Bereich des maximalen Neutronenflusses und hat somit keinen weiteren negativen, sondern positiven Einfluß auf die Reaktivität des Reaktors. Dadurch können auch negative Reaktivitäts- bzw. Temperaturschwankungen kompensiert werden.

Je nach der Lage des Sublimationspunktes eines sublimierenden festen Stoffes bzw. des Siedepunktes eines flüssigen Stoffes und in Abhängigkeit von der Größe der Sublimations- bzw. Verdampfungsenthalpie ist die Konzentration der Absorbermoleküle im Dampfraum festgelegt. Die Temperaturabhängigkeit einer solchen Anordnung ist gemäß dem Gesetz von Clausius-Clapeyron exponentiell. Durch diese Anordnung wird eine Selbstregelung des Reaktors erzielt, die im Notfall zu einer Selbstabschaltung des Reaktors führen kann.

Als sublimierender Absorber wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung Bornitrit vorgeschlagen, dessen Sublimationspunkt etwa bei 1000° C liegt. Als flüssiger Absorber eignet sich Cadmium mit einem besonders niedrigen Dampfdruck und einem Schmelzpunkt von 321° C. Ferner ist Bortrioxyd geeignet, dessen Schmelzpunkt bei 580° C liegt. Als höher schmelzender Absorber kommen für die Notabschaltung die Stoffe Gadolinium, Samarium und Europium in Betracht, deren Schmelzpunkte etwa bei 1200° C liegen.

509 660/368

Claims (3)

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Selbstregelung von Kernreaktoren in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur, welche aus mindestens einem zum Teil im Reaktorkern befindlichen abgeschlossenen Behälter besteht, in dem die neutronenabsorbierende Substanz ständig sowohl im kondensierten als auch im gasförmigen Zustand vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Behälters, in dem sich die kondensierte Phase des Absorbers ansammelt, außerhalb des

Reaktorkerns in wärmeleitender Verbindung mit dem austretenden Kühlmittel angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Absorber Bornitrit, Bortrioxyd, Cadmium, Gadolinium, Samarium oder Europium rein oder legiert Anwendung finden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 785 886, 803 701;
französische Patentschrift Nr. 1215 447;
Nuclear Engineering, Vol.

3, Dezember 1958, S. 521 und 522.

509 660/368 8.65 © Bundesdruckerei Berlin