DE1514963C

DE1514963C - Verfahren zum Sphäroidisieren von Kernbrennstoffen. Ausscheidung aus: 1245791

Info

Publication number: DE1514963C
Application number: DE19621514963
Authority: DE
Inventors: Neville Ronald London Williams
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1961-06-12
Filing date: 1962-06-12
Publication date: 1973-05-03

Description

Die Erfindung betrifft einen schnellen Leistungsbrutreaktor mit einem Core-Volumen von mehr als 800 Litern und mit im Core axial angeordneten, Brennstoffstäbe enthaltenden Brennelementen mit axial verlaufenden Kühlkanälen und nach oben gerichtetem Kühlmittelfluß, wobei ein aus metallischem Kühlmittel gebildeter Neutronenreflektor oberhalb des Core mit den Kühlmittelkanälen in Verbindung steht. Ein derartiger Reaktor ist aus »Directory of Nuclear Reactors«, Vol. IV, 1962, S. 219 bis 222, bekannt.

Brutreaktoren, insbesondere Versuchsbrutreaktoren, mit geringer thermischer Leistung sind schon seit längerer Zeit in Erprobung. In jüngster Zeit ist man dazu übergegangen, sehr große schnelle Leistungs-Brutreaktoren zu erzeugen, um eine möglichst günstige Ausnutzung des nuklearen Brennstoffes zu erreichen. Im allgemeinen besitzt das Core eines solchen Reaktors axial verlaufende Kühlmittelkanäle, durch die das Kühlmittel nach oben fließt. So sind im allgemeinen Reaktoren in der Weise konstruiert, daß ein eventuell auftretender Reaktivitätsanstieg nur durch das Einfahren von Kontrollstäben, die aus Absorbermaterial für langsame (thermische) Neutronen bestehen, kompensiert werden kann.

Verhältnismäßig kleine Reaktoren haben die Eigenschaft, -einen negativen Kühlmittelvoidkoeffizienten oder -blasenkoeffizienten zu haben und verlieren an Reaktivität durch einen Verlust von Kühlmittel. Eine Gefahr, welche die Auslegung eines sehr großen schnellen Reaktors schwierig macht, liegt in dem positiven Kühlmittelblasenkoeffizienten, der vielen solchen Reaktorauslegungen eigen ist; bei solchen

Claims

1 514 Patentansprüche:

1. Schneller Leistungsbrutreaktor mit einem Core-Volumen von mehr als 800 Litern und mit im Core axial angeordneten, Brennstoffstäbe enthaltenden Brennelementen mit axial verlaufenden Kühlkanälen und nach oben gerichtetem Kühlmittelfluß, wobei ein aus metallischem Kühlmittel gebildeter Neutronenreflektor oberhalb des Core mit den Kühlmittelkanälen in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Brennelemente (42) in Elementkästen (58) angeordnet sind, die sich über die Brennstoffstäbe (57) der Elemente hinaus erstrecken, daß das Core (10) in ebenfalls an sich bekannter Weise ringförmig ausgebildet ist und daß der oberhalb der Brennstoffstäbe (57) in den Elementkästen befindliche Teil des Kühlmittels den Reflektor (15) der Brennelemente bildet.

2. Reaktor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine ringförmige Brutzone (14) unter dem ringförmigen Core (10) sowie durch eine ringförmige Brutzone (13 bzw. 12) innen und außen um das ringförmige Core (10).

3. Reaktor nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der im Core (10) angeordneten Brennstoffelemente (42) aus einem Bündel von Brennstoffstäben (57) und einem Elementkasten (58) besteht, der die langgestreckten Brennstoffstäbe (57) einschließt und sich oberhalb der Spitze der Brennstoffstäbe (57) weitererstreckt.

4. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Teil jedes Brennstoffstabes (57) spaltbares Material enthält und einen Brennstoffteil (55) bildet, während der untere Teil jedes Brennstoffstabes (57) Brutmaterial enthält und als Brutzone (56) ausgebildet ist.

5. Reaktor nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Brennstoffelement (42) der in den Elementkästen (58) oberhalb der Brennstoffstäbe (57) befindliche Teil des nach oben fließenden Kühlmittels den Reflektorteil (54) der Brennstoffelemente (42) bildet.

6. Reaktor nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel ein flüssiges Metall vorgesehen ist.

7. Reaktor nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel Natrium ist.

8. Reaktor nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Core (10) eine Höhe von 1,22 m (4 Fuß), einen äußeren, mittleren Durchmesser von 3,96 m (13 Fuß) und einen inneren, mittleren Durchmesser von 2,7 m (9 Fuß) aufweist.

9. Reaktor nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Core (10) von einer 0,46 m (IV2 Fuß) breiten ringförmigen Brutzone (12) umgeben ist und daß eine 0,46 m (IV2 Fuß) breite ringförmige Brutzone (13) von dem ringförmigen Core eingeschlossen ist, während eine axiale Brutzone (14) von 0,15 m (6 inch) unter dem ringförmigen Core (10) und ein axialer Reflektor (15) von 0,45 m (18 inch) über dem ringförmigen Core (10) angeordnet sind.

10. Reaktor nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet durch Vorrichtungen zum Hinaufführen des flüssigen Metalls durch die axiale Brutzone (14) durch das ringförmige Core (10) und den axialen Reflektor (15), wobei die reflektierenden Eigenschaften des axialen Reflektors (15) vom ununterbrochenen Fluß des Kühlmittels abhängig sind und eine Entleerung des ringförmigen Cores (10) von sich aus den axialen Reflektor (15) entleert.

11. Reaktor nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß hexagonale Brennstoffelemente (42) im Ring angeordnet sind.

12. Reaktor nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffelemente (42) aus einem hexagonalen Elementkasten (58) und einem hexagonalen Bündel von Brennstoffstäben (57) bestehen, die von dem hexagonalen Elementkasten (58) eingeschlossen sind, der sich 0,45 m (18 inch) über die Spitze der Brennstoffstäbe (57) erstreckt, um den Reflektorteil (54) zu begrenzen und daß die Brennstoffstäbe (57) eine um 20,8 % angereicherte Plutoniumdioxid-Urandioxidmischung enthalten, die den Brennstoffteil (55) der Brennstoffelemente (42) bildet, und ein um 0,3 % angereichertes Urandioxid, das als die Brutzone (56) der Brennstoffelemente (42) ausgebildet ist.