DE2353653A1

DE2353653A1 - Pebble bed reactor control system - has all power regulating rods located above fuel bed

Info

Publication number: DE2353653A1
Application number: DE19732353653
Authority: DE
Inventors: Vladimir Dr Maly; Eberhard Dr Teuchert
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1973-10-26
Filing date: 1973-10-26
Publication date: 1975-05-07
Also published as: DE2353653B2; DE2353653C3

Abstract

A power regulating and shutdown appts. for pebble-bed reactors contng. fuel and/or breeder elements and having a graphite reflector comprises: absorber rods (or the like) which can be introduced into the pebble-bed to shut down the reactor; and regulator rods, or pref. plates, which have their operating range solely in the void above the bed and in the part of the side reflector above the bed. Pref., the shutdown rods also move within this limited range. Esp. for use in larger reactors in the range 300 MW (electrical) upwards. No resistance forces caused by entry of regulator rods into the bed need to be overcome. The travel of these rods is reduced, and consequently the rod operating equipment is simpler. There are no local power and temp. peaks in the core. The reduction in neutron flux above the bed causes a change in flux shape, increasing the absorbing action of the fusion prods. within the core, and thereby raising the effectiveness of the absorber rods by 20-40%.

Description

Kernforschungsanlage Jülich Gesellschaft mit beschränkter HaftungJülich nuclear research facility Company with limited liability

Einrichtung zur Leistungsregelung und zum Abschalten eines KernreaktorsDevice for power control and for switching off a nuclear reactor

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Leistungsregelung und zum Abschalten eines Kernreaktors mit einem eine Schüttung von kugelförmigen Brenn- und/oder Brutelementen enthaltenden, aus Graphit gebildeten Reflektor, wobei der Absorbermaterial enthaltende Bestandteil der Einrichtung zur Regelung der Leistung des Kernreaktors und/oder zur Abschaltung des Kernreaktors durch den oberhalb der Schüttung liegenden Teil der Reflektorwandung bis zu einer vorbestimmten Einfahrtiefe in den von dem Reflektor umschlossenen Raum einfahrbar ist. Dabei werden durch das Absorbermaterial die beim Spaltprozeß freiwerdenden Neutronen absorbiert und somit die Reaktivität des Reaktors gesenkt.The invention relates to a device for power control and for switching off a nuclear reactor with a one Bulk of spherical fuel and / or breeding elements containing reflector formed from graphite, the absorber material Containing component of the device for regulating the power of the nuclear reactor and / or for shutdown of the nuclear reactor through the part of the reflector wall lying above the bed up to a predetermined depth can be moved into the space enclosed by the reflector. The absorber material causes the cleavage process released neutrons are absorbed and thus the reactivity of the reactor is reduced.

Bei den bisher bekannten Kernreaktoren mit einer Schüttung aus kugelförmigen Brenn- und/oder Brutelementen besteht der Absorbermaterial enthaltende Bestandteil der Einrichtung zur Leistungsregelung und zum Abschalten des Kernreaktors aus zylindrischen Stäben, die zur Regelung des Reaktors in die Schüttung oder in den die Schüttung umgebenden Reflektor eingefahren sind. Durch Veränderung der Eindringtiefe der Stäbe wird dabei die Reaktivität des Kernreaktors verändert und infolge der Reaktivitätsänderung die Leistung des Kernreaktors erhöht oder vermindert. Bei Kernreaktoren mit einer elektrischen Leistung von bis zu 3oo MW wurde dabei eine Einrichtung mit in den die Schüttung umgebenden Reflektor eingefahrenen Absorberstäben bevorzugt. Um zu erreichen, daß auch bei mög-In the previously known nuclear reactors with a bed spherical fuel and / or brood elements consists of Part of the device for power control and for switching off the nuclear reactor containing absorber material cylindrical rods which are moved into the bed or into the reflector surrounding the bed to regulate the reactor are. By changing the penetration depth of the rods, the reactivity of the nuclear reactor is changed and as a result the change in reactivity increases or decreases the performance of the nuclear reactor. In nuclear reactors with an electrical A facility with an output of up to 300 MW was thereby established preferably with absorber rods retracted into the reflector surrounding the bed. In order to achieve that even with possible

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Ba/daBa / da

licherweise auftretenden Verschiebungen der Graphitblöcke des Reflektors die Funktionsfähigkeit der Einrichtung erhalten blieb, bestanden die Stäbe aus mehreren gegeneinander beweglichen Gliedern. Durch die in den Reflektor eingefahrenen Stäbe wurde dabei der Neutronenfluß im Reflektor und in den an den Reflektor angrenzenden äußeren Zonen der Schüttung gesenkt und somit die Reaktivität des Kernreaktors vermindert. Nachteilig war jedoch, daß infolgedessen der thermische Neutronenfluß in die inneren Bereich des Reaktorkernes verlagert wurde. Das hatte zur Folge, daß die Temperatur im inneren Bereich der Schüttung erheblich höher war als in den Randzonen der Schuttung, so daß das durch den achsnahen Bereich der Schüttung strömende Kühlgas höhere Temperaturen erreichte als der durch die Randzonen der Schüttung strömende Teil des Kühlgases. Das ist deshalb nachteilig, weil dadurch in den der Schüttung in Strömungsrichtung des Kühlgases nachgeschalteten Einbauten, wie beispielsweise im Wärmetauscher,durch Temperaturunterschied bedingte Spannungen auftraten und diese Einbauten auch infolge der sich ständig verändernden Richtungen der Strömungslinien des Kühlgases dauernden Temperaturwechselbelastungen unterworfen waren.Licherweise occurring shifts in the graphite blocks of the Reflector, the functionality of the device was preserved, the rods consisted of several mutually movable Limbs. The neutron flux in the reflector and in the lowered to the reflector adjacent outer zones of the bed and thus reduced the reactivity of the nuclear reactor. However, it was disadvantageous that as a result the thermal neutron flux was shifted into the inner region of the reactor core became. As a result, the temperature in the inner area of the bed was considerably higher than in the edge zones the debris, so that through the area close to the axis the cooling gas flowing in the bed reached higher temperatures than the part of the flowing through the edge zones of the bed Cooling gas. This is disadvantageous because it results in the downstream of the bed in the direction of flow of the cooling gas Internals, such as in the heat exchanger, through Tensions caused by temperature difference occurred and these internals also as a result of the constantly changing directions the flow lines of the cooling gas were subjected to constant thermal shock loads.

Bei größeren Kernreaktoren mit einer elektrischen Leistung von beispielsweise 1 ooo MW war zudem eine Regelung mittels in den die Schüttung umgebenden Reflektor einfahrbaren Absorberstäben nicht mehr möglich, da die durch das Einfahren der Absorberstäbe erzielte Senkung des Neutronenflusses nicht mehr ausreichte, die Leistung des Kernreaktors zu regeln.In the case of larger nuclear reactors with an electrical output of, for example, 1 ooo MW, there was also a control by means of the The reflector surrounding the bed can no longer be retracted because the absorber rods are retracted The reduction in the neutron flux achieved was no longer sufficient to regulate the output of the nuclear reactor.

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Bei größeren Kernreaktoren hat man daher, um beispielsweise einen Lastwechsel von loo % auf 4o % und von 4o % wieder auf loo % der Leistung des Kernreaktors - wie es üblich ist - jederzeit ausregeln zu können, eine in die Schüttung eingefahrene und innerhalb der Schüttung in vorgegebener Weise verschiebbare Absorbermaterial enthaltende Anordnung vorgesehen. Diese Anordnung bestand aus mehreren zylindrischen Stäben, die durch die oberhalb der Schüttung liegende Reflektorwandung in die Schuttung einfahrbar war. Zwar wurde dadurch eine Regelung der Leistung auch größerer Kernreaktoren der eingangs bezeichneten Art ermöglicht. Doch hat es sich als nachteilig erwiesen, daß dabei durch die Absorberstäbe auf die den Absorberstäben benachbarten Brenn- und/oder Brutelemente ein Druck ausgeübt wurde, der um so höher war, je größer notwendigerweise die Zahl der Stäbe war und je tiefer die Stäbe in die Schüttung eingefahren wurden. Durch die beim Bewegen der Absorberstäbe in der Schüttung auftretende Verdichtung der Schüttung mußte zudem ein erhöhter Druck ausgeübt werden, um die Absorberstäbe auf die für die Regelung erforderliche Einfahrtiefe zu bringen. Der dabei auf die Brenn- und/oder Brutelemente ausgeübte maximale Druck kam dabei häufig den Grenzen der mechanischen Belastbarkeit der Brenn- und/oder Brutelemente sehr nahe.In the case of larger nuclear reactors, for example, in order to be able to regulate a load change from loo% to 40% and from 40 % back to loo % of the power of the nuclear reactor at any time - as is usual - one has to move into the bed and inside the bed a predetermined manner displaceable absorber material containing arrangement provided. This arrangement consisted of several cylindrical rods that could be inserted into the bed through the reflector wall above the bed. It is true that this also made it possible to regulate the output of larger nuclear reactors of the type mentioned at the beginning. However, it has been found to be disadvantageous that the absorber rods exerted a pressure on the fuel and / or breeding elements adjacent to the absorber rods, the greater the necessarily the greater the number of rods and the deeper the rods into the Were retracted. Due to the compression of the bed which occurs when the absorber rods are moved in the bed, increased pressure also had to be exerted in order to bring the absorber rods to the depth required for regulation. The maximum pressure exerted on the fuel and / or breeding elements in this case often came very close to the limits of the mechanical load-bearing capacity of the fuel and / or breeding elements.

Da die Auswirkung der durch die Verschiebung der Absorberstäbe innerhalb der Sehüttung auftretenden Verdichtung in der Schüttung auf das Einfahren der Absorberstäbe nur schwer voraussehbar war, mußten die Antriebsaggregate der Absorberstäbe so ausgelegt werden, daß die Äbsorberstäbe auch bei hoher VerdichtungBecause the effect of the displacement of the absorber rods compression occurring within the bed It is difficult to foresee the retraction of the absorber rods was, the drive units of the absorber rods had to be designed so that the absorber rods even with high compression

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der Schüttung in der Schüttung auf und ab bewegt werden konnten. Das war mit einem hohem Kostenaufwand verbunden. Ein weiterer Nachteil der Regelung der Leistung des Kernreaktors mittels in die Schüttung eingefahrene Absorberstäbe bestand darin, daß Brenn- und/oder BrutelementkugeIn₃ in deren Nähe sich längere Zeit ein in die Schüttung eingefahrener Absorberstab befunden hatte und die somit während dieser Zeit nur einem geringen thermischen Neutronenfluß ausgesetzt waren, einem hohen thermischen Neutronenfluß ausgesetzt wurden, sobald die Absorberstäbe aus der Schüttung herausgezogen wurden. Die nachteilige Folge war, daß in den Brenn- und/oder Brutelementen sehr hohe Leistungsspitzen entstanden.the bed could be moved up and down in the bed. That was associated with high costs. Another disadvantage of regulating the power of the nuclear reactor by means of absorber rods inserted into the bed was that fuel and / or breeding element spheres _{3 had been located} in their vicinity for a long time and an absorber rod was inserted into the bed for a long time and thus had only a slight thermal during this time Were exposed to neutron flux, were exposed to a high thermal neutron flux as soon as the absorber rods were pulled out of the bed. The disadvantageous consequence was that very high power peaks developed in the fuel and / or breeding elements.

Bei der Regelung eines Kernreaktors mittels in den Graphit des Reflektors oder in die Schüttung eingefahrene Absorberstäbe war ferner von Nachteil, daß die Wirksamkeit der Absorberstäbe infolge der dabei auftretenden Wechselwirkung mit ihrer unmittelbaren Umgebung begrenzt war, da nämlich durch die Absorption von thermischen Neutronen in den Absorberstäben der Neutronenfluß in der unmittelbaren Umgebung der Absorberstäbe gesenkt wird, so daß die durch die einzelnen Absorberstäbe erreichbare Senkung des Neutronenflusses des Kernreaktors vermindert wird. Das hatte die nachteilige Folge, daß die Anordnung zur Regelung der Leistung des Kernreaktors aus sehr vielen Absorberstäben bestehen mußte oder die Absorberstäbe zur Leistungsregelung in die Schüttung eingefahren werden mußten.When regulating a nuclear reactor means in the graphite the reflector or absorber rods inserted into the bed was also disadvantageous in that the effectiveness of the absorber rods as a result of the resulting interaction with its immediate environment was limited, namely by the absorption of thermal neutrons in the absorber rods the neutron flux in the immediate vicinity of the absorber rods is lowered, so that the lowering of the neutron flux of the nuclear reactor that can be achieved by the individual absorber rods is decreased. This had the disadvantageous consequence that the arrangement for regulating the power of the nuclear reactor from very had to pass many absorber rods or the absorber rods had to be retracted into the bed for power control.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine einfache und somit auf wirtschaftliche Weise herstellbare Einrichtung zur Leistungsregelung und zum Abschalten eines Kernreaktors der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, bei der jedoch gleichwohlIt is therefore the object of the invention to provide a device for power control that is simple and can therefore be produced in an economical manner and to shut down a nuclear reactor of the type described above, but in which nevertheless

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die bei den bisher bekannten Einrichtungen zur Leistungsregelung und zum Abschalten eines Kernreaktors auftretenden Nachteile insbesondere auch dann vermieden werden, wenn die elektrische Leistung des Kernreaktors mehr als 3oo MW beträgt.those in the previously known devices for power control and the disadvantages that occur for shutting down a nuclear reactor are also avoided in particular when the electrical power of the nuclear reactor is more than 300 MW.

Diese Aufgabe wird bei einem Kernreaktor der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß der das Äbsorbermaterial enthaltende Bestandteil der Einrichtung aus einem der Abschaltung des Kernreaktors und einem der Regelung der Leistung des Kernreaktors dienenden Teil besteht, wobei der der Abschaltung des Kernreaktors dienende Teil der Einrichtung in die Schüttung einfahrbar ist und wobei der der Leistungsregelung dienende Teil der Einrichtung innerhalb der Wandung des oberhalb der Schüttung liegenden Teils des Reflektors und innerhalb des von der Oberfläche der Schüttung und dem oberhalb der Schüttung liegenden Teil des Reflektors begrenzten Hohlraum verschiebbar ist und wobei die Einfahrtiefe des der Leistungsregelung dienenden Teils von unten durch die Oberfläche der Schüttung begrenzt ist.In the case of a nuclear reactor, this task is described at the outset Kind of solved in that the absorber material Containing component of the facility from one of the shutdown of the nuclear reactor and one of the regulation of the power of the nuclear reactor serving part, the shutdown the nuclear reactor serving part of the device is retractable in the bed and where the power control serving part of the device within the wall of the part of the reflector lying above the bed and within of the cavity delimited by the surface of the bed and the part of the reflector lying above the bed is displaceable and where the depth of the power control serving part is limited from below by the surface of the bed.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß durch den in die Wandung des oberhalb der Schüttung liegenden Teils des Reflektors und in den oberhalb der Schüttung befindlichen Hohlraum eingebrachten Teil der Einrichtung der Neutronenfluß im oberen Teil des Reflektors und im Hohlraum und somit in der Schüttung der Brennelemente verringert wird. Dabei hat sich gezeigt, daß der Neutronenfluß im Reaktorkern und somit die Leistung des Reaktors um so stärker abgesenkt wird, je mehr als Neutronenabsorber wirkendes Absorbermaterial in den HohlraumThe invention is based on the knowledge that by the in the wall of the part of the reflector located above the bed and in the part above the bed Introduced part of the device of the neutron flux in the upper part of the reflector and in the cavity and thus in the cavity The bulk of the fuel assemblies is reduced. It has been shown that the neutron flux in the reactor core and thus the power of the reactor is lowered the more, the more than Neutron absorber acting absorber material into the cavity

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eingebracht wird, überraschenderweise hat sich auch gezeigt, daß die Wirksamkeit des zur Regelung des Kernreaktors in den Hohlraum eingebrachten Teils des Absorbermaterial enthaltenden Bestandteils der Einrichtung zur Leistungsregelung und zum Abschalten des Kernreaktors - anders als bei den bisher bekannten Kernreaktoren mit in den Reflektor oder in die Schüttung eingefahrenen Absorberstaben - nicht dadurch eingeschränkt wird, daß der Neutronenfluß in der unmittelbaren Umgebung des in den Hohlraum eingefahrenen Teils der Einrichtung abgesenkt wird. Vielmehr wird - infolge der sehr langen freien Weglänge der Neutronen im Hohlraum - durch den in den Hohlraum eingebrachten Teil der Einrichtung zur Leistungsregelung und zum Abschalten des Kernreaktors der Neutronenfluß in der gesamten Umgebung des Hohlraumes vermindert, also auch in den frisch zugeladenen Brenn- und/oder Brutelementen in den obersten Schichten der Schüttung.is introduced, surprisingly it has also been shown that the effectiveness of the part of the absorber material introduced into the cavity to regulate the nuclear reactor Part of the facility for power control and for switching off the nuclear reactor - unlike the previous ones known nuclear reactors with absorber rods retracted into the reflector or into the bed - not restricted thereby that the neutron flux is in the immediate vicinity of the part of the device which has been moved into the cavity is lowered. Rather, due to the very long free path of the neutrons in the cavity, the in the Cavity introduced part of the device for power control and for switching off the nuclear reactor of the neutron flux reduced in the entire area around the cavity, i.e. also in the freshly charged fuel and / or brood elements in the top layers of the bed.

Ein erhebliche r Vorteil der Einrichtung gemäß der Erfindung besteht somit darin, daß der der Regelung der Leistung des Kernreaktors dienende Teil der Einrichtung nur in der oberhalb des Hohlraumes befindlichen Reflektorwandung und im Hohlraum selbst bewegt wird. Bei der Leistungsregelung muß daher keine der Bewegungsrichtung des dazu vorgesehenen Teils der Einrichtung zur Leistungsregelung und zum Abschalten entgegenstehende Kraft überwunden werden, wie dies bei den bisher bekannten Kernreaktoren bei denen die Leistungsregelung mittels in die Schüttung eingefahrener Absorberstäbe erfolgte, der Fall ist. Vorteilhaft ist auch, daß der der Regelung dienende Absorbermaterial enthaltende Bestandteil der Einrichtung gemäß der Erfindung erheblich kurzer ist als bei vergleichbaren Einrichtungen bekannter Kernreaktoren. Daraus ergibt sich der weitere Vorteil, daß zum Antrieb des der Regelung dienenden Teils derThere is a considerable advantage of the device according to the invention thus that the part of the facility which is used to regulate the power of the nuclear reactor is only located in the area above the The reflector wall located in the cavity and is moved in the cavity itself. In the power control, therefore, none of the direction of movement has to be of the intended part of the device for power control and for switching off opposing force be overcome, as in the previously known nuclear reactors in which the power control means in the Pouring of retracted absorber rods took place, is the case. It is also advantageous that the absorber material used for regulation Containing component of the device according to the invention is considerably shorter than in comparable devices known nuclear reactors. This has the further advantage that to drive the part of the control used for the control

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Einrichtung gemäß der Erfindung kleinere Antriebsaggregate verwendbar sind" als bei bisher bekannten Kernreaktoren.Device according to the invention smaller drive units are usable "than in previously known nuclear reactors.

Als sehr vorteilhaft hat es sich auch erwiesen, daß durch den zur Regelung in den Hohlraum eingebrachten Absorbermaterial enthaltenden.Teil der Einrichtung gemäß der Erfindung der Neutronenfluß in der Umgebung des Hohlraumes und somit auch in den Brenn- und/oder Brütelementen der obersten Schichten der Schüttung und - wenn auch in geringerem Maße - in den tieferen Schichten der Schüttung gleichmäßig gesenkt wird, ohne daß die bei bekannten Kernreaktoren, die mittels in die Schüttung eingefahrener Absorberstäbe geregelt werden, auftretenden lokalen Leistungsspitzen in der Schüttung auftreten-. Das wirkt sich günstig auf die Temperaturverteilung im Kühlgas sowie auf die Lebensdauer der Brenn- und/oder Brutelemente aus.It has also proven to be very advantageous that the absorber material introduced into the cavity for control purposes Containing part of the device according to the invention the neutron flux in the vicinity of the cavity and thus also in the fuel and / or breeding elements of the uppermost layers of the bed and - albeit to a lesser extent Dimensions - evenly in the deeper layers of the bed is lowered without the known nuclear reactors, which are regulated by means of absorber rods inserted into the bed, occurring local power peaks in the Bulking occur-. This has a positive effect on the temperature distribution in the cooling gas as well as on the service life of the fuel and / or breeding elements.

Wird der Kernreaktor mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung in der Weise betrieben, daß die Brenn- und/oder Brut-? elemente die Schüttung nur einmal passieren, so hat sich gezeigt, daß der zur Regelung des Kernreaktors in den Hohlraum eingefahrene Teil der Einrichtung gemäß der Erfindung besonders wirksam ist. Denn dadurch, daß der Neutronenfluß im Hohlraum und in der Umgebung des Hohlraumes verringert wird, wird das axiale Neutronenflußprofil im Kern des Reaktors so verformt, daß die absorbierende Wirkung der Spaltprodukte in den abgebrannten Brenn- und/oder Brutelementen im unteren Kernbereich zunimmt. Wie. sich gezeigt hat, erhöht sich damit die Wirksamkeit des Absorbermaterial enthaltenden Teils der Ein-" richtungum 2o bis 4o %. . .Is the nuclear reactor operated with a device according to the invention in such a way that the burning and / or breeding? elements pass the bed only once, it has been shown that the part of the device according to the invention which is retracted into the cavity to regulate the nuclear reactor is particularly effective. Because the neutron flux in the cavity and in the vicinity of the cavity is reduced, the axial neutron flux profile in the core of the reactor is deformed in such a way that the absorbing effect of the fission products in the spent fuel and / or breeding elements in the lower core area increases. As. It has been shown that the effectiveness of the part of the device containing absorber material is increased by 20 to 40 % .

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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Einrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß der der Regelung der Leistung des Kernreaktors dienende Teil der Einrichtung aus mehreren Absorbermaterial enthaltenden Platten besteht. Die Auslegung der Platten, deren längste Ausdehnung zweckmäßig in Richtung der Achse des Reaktorkerns liegt, ist nur durch ihre mechanische Biegefestigkeit begrenzt, die ohnehin nur geringer Beanspruchung unterworfen wird, da diefPlatten nicht in die Schüttung eingefahren werden. Da derartige Platten eine sehr viel größere Oberfläche besitzen als zylinderförmige Absorberstäbe, wird zugleich die Absorbermaterial enthaltende Oberfläche wesentlich vergrößert. Das führt bei gleicher Wirkung zu einer erheblichen Materialersparnis.An advantageous embodiment of the device according to the invention consists in the fact that the part of the device which is used to regulate the power of the nuclear reactor consists of several absorber materials containing plates. The design of the panels, the longest extension of which is expedient in the direction of the The axis of the reactor core is only limited by its mechanical flexural strength, which in any case is only subject to low stress is subjected, since the plates are not inserted into the bed will. Since such plates have a much larger surface area than cylindrical absorber rods, at the same time the surface containing the absorber material is significantly increased. This leads to a considerable effect with the same effect Material savings.

Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn der der Abschaltung eines Kernreaktors dienende Teil der Einrichtung zur Regelung der Leistung des Kernreaktors auch innerhalb der Wandung des oberhalb der Schüttung liegenden Teils des Reflektors und innerhalb des von der Oberfläche der Schüttung und dem oberhalb der Schüttung liegenden Teils des Reflektors begrenzten Hohlraum in vorbestimmter Weise verschiebbar ist. Dadurch, daß der zum Abschalten des Kernreaktors dienende Teil der Einrichtung gemäß der Erfindung während des Betriebes des Reaktors auch zur Leistungsregelung eingesetzt wird, kann der nur der Leistungsregelung dienende Teil der Einrichtung weiter vereinfacht werden. It has proven to be expedient if the part of the control device which is used to shut down a nuclear reactor the performance of the nuclear reactor also within the wall of the part of the reflector lying above the bed and within the cavity delimited by the surface of the bed and the part of the reflector lying above the bed is displaceable in a predetermined manner. In that the part of the device which is used to shut down the nuclear reactor is shown in FIG the invention is also used for power control during the operation of the reactor, the power control can only serving part of the facility can be further simplified.

In einem Vergleichsbeispiel werden zwei Kernreaktoren gleicher Leistung und gleicher geometrischer Abmessungen gegenübergestellt, von denen der eine eine Einrichtung zur Leistungs-In a comparative example, two nuclear reactors with the same power and the same geometrical dimensions are compared, one of which is a facility for performance

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regelting und zum Abschalten des Reaktors mit den Merkmalen gemäß der Erfindung aufweist und die Einrichtung zur Leistungsregelung des anderen Reaktors aus in die Schüttung eingefahrenen Absorberstaben besteht. Beide Kernreaktoren weisen eine Gesamtleistung von 5oo MW,, auf. Die Höhe des Kerns beträgt angenähernd 600 cm. Der Radius ist nahezu 24o cm. Die Höhe des Hohlraumes beträgt loo cm. Die Brennelemente bestehen aus in einer Graphitkugel angeordneten beschichteten Teilchen aus UOp, wobei die Kugeln einen äußeren Radius von 3 cm aufweisen. Der Schwermetallgehalt je Kugel beträgt lo,J g je Kugel aus 6,5 % angereichertem Uran. Die Schüttdichte der Kugeln im Kern beträgt ο,61. Als Kühlgas wird Helium mit einem Druck von 4o atm verwendet, die Dicke des oberen Reflektors beträgt loo cm, die Dicke des unteren Reflektors 15o cm, die Dicke des Mantelreflektors loo cm. Die Graphitdichte liegt dabei bei 1,6 g/cm ., Der Absorbermaterial enthaltende Teil der Einrichtung zur Leistungsregelung und zum Abschalten des Reaktors besteht bei beiden Kernreaktoren aus 19 Absorberstäben mit je einem Durchmesser von 13 cm, wobei ein Stab zentral im Reaktorkern angeordnet ist und jeweils 6 Stäbe auf Kreisen mit den Radien loo cm, 130 cm und 175 cm um den zentralen Stab angeordnet sind.regulating and for switching off the reactor with the features according to the invention and the device for power control of the other reactor consists of absorber rods retracted into the bed. Both nuclear reactors have a total output of 500 MW. The height of the core is approximately 600 cm. The radius is almost 24o cm. The height of the cavity is 100 cm. The fuel elements consist of coated particles of UOp arranged in a graphite sphere, the spheres having an outer radius of 3 cm. The heavy metal content per ball is 10.1 g per ball of 6.5 % enriched uranium. The bulk density of the balls in the core is ο.61. Helium at a pressure of 40 atm is used as the cooling gas, the thickness of the upper reflector is 100 cm, the thickness of the lower reflector is 150 cm, the thickness of the jacket reflector is 100 cm. The graphite density is 1.6 g / cm., The absorber material-containing part of the device for power control and for switching off the reactor consists of 19 absorber rods with a diameter of 13 cm each in both nuclear reactors, one rod being arranged centrally in the reactor core and 6 bars each are arranged on circles with the radii 100 cm, 130 cm and 175 cm around the central bar.

Wie sich gezeigt hat, ist zur Regelung des Kernreaktors bei einem Lastwechselbetrieb von loo % auf 4o % und von 4o % auf loo % eine Reaktivitätsänderung des Reaktors um 2,4 % erforderlich. Diese Änderung wird bei dem bekannten Kernreaktor durch Änderung der Einfahrtiefe der 19 Stäbe in der Schüttung um ca. 60 cm erreicht. Bei dem Kernreaktor mit der Einrichtung gemäß der Erfindung wird dagegen durch Einfahren der Stäbe inAs has been shown to regulate the nuclear reactor is required with a load change operation of loo% to 4o% and 4o% to loo% a reactivity change of the reactor to 2.4%. In the known nuclear reactor, this change is achieved by changing the depth of the 19 rods in the bed by approx. 60 cm. In the case of the nuclear reactor with the device according to the invention, on the other hand, by retracting the rods in

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die Wandung des oberen Reflektors die Reaktivität um etwa 0,7 % und durch Einfahren der Stäbe in den Hohlraum um weitere 1,8 %, d.h. um insgesamt 2,5 % abgesenkt.the wall of the upper reflector reduces the reactivity by about 0.7 % and by moving the rods into the cavity by a further 1.8 %, ie by a total of 2.5 % .

Es ergibt sich also, daß schon bei einem aus zylinderförmigen Absorberstäben bestehenden, der Leistungsregelung dienenden Teil der Einrichtung beim Einfahren dieser Stäbe in den oberen Reflektor und in den Hohlraum eine hinreichend hohe Änderung des Neutronenflusses erzielt wird, um einen Lastwechsel von loo % auf 4o % und von 4o % auf loo % jederzeit durchführen zu können.It follows that even in a group consisting of cylindrical absorber rods, the power control serving part of the apparatus during retraction of these rods in the upper reflector and into the cavity a sufficiently high modification is achieved of the neutron flux to a load change of loo% to 4o% and from 4o % to loo % at any time.

Ein derartiger Lastwechsel ist bei einem Kernreaktor mit einer vereinfachten Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung aber mit sonst gleichen geometrischen Abmessungen und Leistungen des Reaktors ebenfalls jederzeit durchführbar. Werden nämlich anstelle von 19 zylindrischen Absorberstaben 8 Platten mit einem Querschnitt von 8 χ Io cm auf einem Radius von 15o cm kreisförmig um die Achse des Reaktorkerns angebracht, so wird durch Einfahren dieser 8 Platten in die Wandung des oberen Reflektors und in den Hohlraum ebenfalls eine Reaktivitätsänderung um 2,5 % erzielt.Such a load change can also be carried out at any time in a nuclear reactor with a simplified embodiment of the device according to the invention, but with otherwise the same geometric dimensions and reactor outputs. If, instead of 19 cylindrical absorber rods, 8 plates with a cross-section of 8 χ Io cm are attached in a circle around the axis of the reactor core on a radius of 150 cm, then one is also created by inserting these 8 plates into the wall of the upper reflector and into the cavity Reactivity change achieved by 2.5%.

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Claims

1. \ Device for power control and for switching off a Nuclear reactor with a bed of spherical fuel and / or breeding elements containing, formed from graphite Reflector, the absorber material containing component of the device for regulating the power of the nuclear reactor and / or for switching off the nuclear reactor through the part of the reflector wall lying above the bed up to a predetermined depth into the the space enclosed by the reflector is retractable, characterized in that the absorber material Containing component of the facility from one of the shutdown of the nuclear reactor and one of the scheme the power of the nuclear reactor serving part, with the shutdown of the nuclear reactor serving part of the facility is retractable into the bed and wherein the part of the device serving for power control is inside the wall of the part of the reflector lying above the bed and within that of the surface of the bed and the part of the reflector delimited above the bed is displaceable and wherein the penetration depth of the part used for power control is limited from below by the surface of the bed.

2. Device for power control and for switching off a nuclear reactor according to claim 1, characterized in that that the part of the facility serving to regulate the power of the nuclear reactor consists of several Panels containing absorber material *

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Device for power control and for switching off a nuclear reactor according to claims 1 and 2, thereby characterized ^ that the shutdown of a nuclear reactor serving part of the device for regulation the performance of the nuclear reactor also within the wall of the part of the reflector lying above the bed and within that part of the reflector lying from the surface of the bed and that part of the reflector above the bed limited cavity is displaceable in a predetermined manner,

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