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Diese Erfindung bezieht sich auf eine
Regelstabkonstruktion mit einer langen Gebrauchslebensdauer beim
Einsatz in Kernreaktoren mit einem Kern aus spaltbarem
Brennstoff, der hohe Neutronenflußdichten erzeugt.
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Kommerzielle Kernspaltungsreaktoren zur
Energieerzeugung umfassen normalerweise einen Kern aus spaltbarem
Brennstoff, bei dem Brennstoffmaterial in einem rohrartigen
Metallbehälter abgedichtet ist. Diese rohrartigen Behälter
mit dem Brennstoff werden in diskreten Bündeln oder Einheiten
angeordnet oder gruppiert, die häufig innerhalb eines
offenendigen Gehäuses, das in der Kernbrennstoffindustrie als ein
"Kanal" bekannt ist, eingeschlossen sind. Diese diskreten
Brennstoffbündel bzw. Brennelemente werden zum Gebrauch
innerhalb eines Kernreaktors zusammengesetzt, um den Kern in
vorbestimmten Mustern zu schaffen. Die zusammengebauten
Bündel sind voneinander beabstandet, um Zwischenspalte zwischen
jedem Bündel zu schaffen, die einen umgebenden offenen
Bereich für die Strömung des Kühlmittels und auch für die
Einführung von Reaktor-Regeleinrichtungen, die Neutronen
absorbierendes Material umfassen, bilden.
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Regeleinrichtugnen für Kernreaktoren bestehen
typischerweise aus Komponenten, die Neutronen absorbierende
Zusammensetzungen enthalten, die mit Bezug auf den Kern aus
einer Spaltung unterliegendem, Neutronen emittierenden
Brennstoff hin- und her bewegbar sind. Die Geschwindigkeit
der Spaltungsreaktion und der dadurch erzeugten Wärme wird
durch Beherrschen der Verfügbarkeit durch Spaltung erzeugter
Neutronen zur Förderung der Reaktion und zum Bestimmen seiner
Größe reguliert.
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In einem konventionellen Kernreaktor absorbieren
spaltbare Atome, wie Uranisotope und Plutonium, Neutronen in
ihrem Kern und unterliegen einer Kernspaltung. Diese Spaltung
erzeugt im Mittel zwei Spaltprodukte geringeren Atomgewichtes
und größerer kinetischer Energie und typischerweise zwei oder
drei Neutronen von ebenfalls hoher Energie.
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Die so erzeugten Spaltneutronen diffundieren durch
den, spaltbaren Brennstoff enthaltenden Kern, und sie werden
in verschiedenen bestimmten Mechanismen entweder benutzt oder
gehen verloren. Einige Neutronen können zu den Grenzen des
Kernes wandern und austreten, wodurch sie für das System
verloren sind. Einige Neutronen werden im Brennstoffmaterial
eingefangen, ohne eine Spaltung oder Strahlung zu erzeugen.
Andere Neutronen werden innerhalb des spaltbaren Brennstoffes
eingefangen und erzeugen eine Spaltung und dadurch
zusätzliche Spaltungsneutronen, die sogenannte Kettenreaktion. Rasche
Neutronen werden im Uran 235 und 238 eingefangen, während
thermische Neutronen im Uran 235 eingefangen werden. Noch
andere Neutronen werden in den verschiedenen äußeren und
nicht spaltbaren Zusammensetzungen des Kernes und der
benachbarten Komponenten, wie dem Moderator, Kühlmittel,
verschiedenen Strukturmaterialien, innerhalb des Brennstoffes
erzeugten Spaltprodukten sowie den Regelelementen des
Reaktors, parasitär eingefangen.
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Der Ausgleich zwischen der Erzeugung von Neutronen
durch Spaltung und den verschiedenen konkurrierenden
Mechanismen zum Neutronenverbrauch bestimmt, ob sich die
Spaltungsreaktion selbst aufrechterhält, abnimmt oder zunimmt.
Erhält sich die Spaltungsreaktion selbst aufrecht, dann ist
der Neutronen-Multiplikationsfaktor gleich 1,00, wobei die
Neutronenpopulation konstant bleibt und im Mittel ein Neutron
von jeder Spaltung übrig bleibt, die eine nachfolgende
Spaltung eines Atomes induziert.
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Durch die Spaltungsreaktionen erzeugte Wärme ist
daher kontinuierlich und wird aufrechterhalten, so lange
genügend spaltbares Material im Brennstoffsystem vorhanden
ist, um die Wirkungen der durch die Reaktion gebildeten
Spaltprodukte, von denen einige eine hohe Kapazität zur
Absorption von Neutronen aufweisen, überzukompensieren. Die
durch die Spaltungsreaktion erzeugte Wärme wird durch ein
Kühlmittel, wie Wasser, abgeführt, das in Kontakt mit den
rohrförmigen Brennstoffbehältern durch den Kern zirkuliert
und zu Einrichtungen seiner Benutzung, wie der Erzeugung
elektrischer Energie, gelangt.
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Die Neutronenpopulation sowie die erzeugte Wärme
oder Leistung eines Kernreaktors hängt von dem Ausmaß ab, zu
dem die Neutronen durch Einfangen in nicht spaltbarem
Material verbraucht oder vergeudet werden. Der Neutronenverbrauch
dieser Art wird durch Beherrschen der relativen Menge
Neutronen absorbierenden Regelmaterials geregelt, die in den
Kern spaltbaren Brennstoffes, der Spaltungsreaktionen
unterliegt, eingeführt wird.
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Regelgeräte, die aus Neutronen absorbierendes
Material enthaltenden Elementen zusammengesetzt sind, werden
üblicherweise in Form von Stäben, Blechen oder Schaufeln
geschaffen. Die Elemente sind mit Einrichtungen versehen, die
mechanisch oder mittels Strömungsmittel betrieben werden, um
sie zu einem geeigneten Ausmaß oder einer geeigneten Tiefe in
den und aus dem Kern aus spaltbarem Brennstoff zu bewegen, um
die erwünschte Neutronenpopulation und damit das erwünschte
Reaktionsniveau zu erzielen.
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Übliche Neutronen absorbierende Materialien
schließen elementare oder Verbindungsformen von Bor, Cadmium,
Gadolinium, Europium, Erbium, Samarium, Hafnium, Dysprosium,
Silber und Quecksilber ein.
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Kommerzielle Kernreaktoren zur Energieerzeugung
sind von einer solchen Größe, daß die Regeleinrichtung oder
das Regelsystem eine Vielzahl von Regeleinheiten oder -stäben
umfaßt. Jede einzelne Regeleinheit oder jeder einzelne
Regelstab weist ein oder mehrere Elemente auf, die selektiv und
reziprok zu verschiedenen Eindringgraden in den
Brennstoffkern einführbar sind durch Bewegung entlang einem Pfad
zwischen den diskreten Bündeln gruppierter rohrförmiger
Brennstoffbehälter durch den Raum oder die Spalte, die in der
Baueinheit aus mehreren Brennstoffbündeln vorgesehen sind.
Eine übliche Ausführungsform für Regelstäbe, wie in der US-A-
3,020,888 gezeigt, besteht aus einem Element mit vier
Blättern, die Neutronen absorbierendes Material enthaltende
Hüllen umfassen und einen kreuzförmigen Querschnitt aufweisen,
wobei die vier Blätter sich radial in rechten Winkeln
zueinander erstrecken. Bei dieser Konfiguration ist jedes
Regelstabelement in den Raum zwischen vier benachbarten
Brennstoffbündeln der Kern-Baueinheit einführbar und reguliert den
Neutronenfluß oder die Neutronendichte, die aus dem einer
Spaltung unterliegenden Brennstoff der vier Bündel emittiert
wird.
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Die Konstruktions-Ausführungsformen, -materialien,
Betriebsbedingungen und Funktionen typischer
Regeleinrichtungen für wassergefüllte und -moderierte
Kernspaltungsreaktoren für die kommerzielle Energiegewinnung sind
detailliert im Stand der Technik dargestellt und beschrieben, z. B
in den US-PSn 3,020,887; 3,020,888; 3,217,307; 3,395,781;
3,397,759; 4,285,769; 4,624,826 und 4,676,948 sowie an
anderer Stelle in der sich mit Kernreaktoren befassenden
Literatur.
Auf die Inhalte der vorgenannten PSn wird hiermit
ausdrücklich Bezug genommen.
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Die EP-A-0 130 483 bezieht sich auf einen Regelstab
für einen Kernreaktor, bei dem Neutronen absorbierende Stäbe
von einem zweiten Neutronenabsorber umgeben sind, der sich
hinsichtlich des Materials von den Neutronen absorbierenden
Stäben unterscheidet, um einen Regelstab mit einer langen
Lebensdauer zu schaffen.
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Die US-A-3,485,717 bezieht sich auf Neutronen
absorbierende rohrartige Regelelemente zum Einsatz in einem
Kernreaktor, die in einer Haufen- oder Kreuzform benutzt
werden, wobei unterschiedliche Rohre verschiedene Neutronen
absorbierende Materialien aufweisen, um unterschiedliche
Querschnitts-Absorptionseigenschaften für das Energiespektrum
von Neutronen zu präsentieren.
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Die US-A-3,712,852 bezieht sich auf eine Regelstab-
Baueinheit für einen Kernreaktor, die zusammengesetzt ist aus
einer Vielzahl langgestreckter Teile ausgewählten
Querschnittes, die zur Bildung eines Blattes oder einer Platte coplanar
und parallel angeordnet sind. Die einzelnen Teile sind aus
einem Neutronen absorbierenden Material und derart
beabstandet, daß Wasser zwischen den Teilen strömen kann. Die
Anordnung ergibt eine billige Steuerstab-Ausführungsform und
gestattet eine breitere Auswahl von Absorbermaterialien zum
Einsatz in dem Regelstab.
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Trotzdem sind Verbesserungen in Regelgeräten für
Kernspaltungsreaktoren erwünscht, insbesondere zur Schaffung
einer selektiven Neutronen absorbierenden Kapazität des
Regelstabes durch seinen Querschnitt hindurch.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Regelgerät
für einen Kernspaltungsreaktor mit einem Kern aus spaltbarem
Brennstoff in einer Baueinheit, die aus Brennstoffeinheiten
zusammengesetzt ist, die in beabstandeten Bündeln gruppiert
sind, wobei das Regelgerät mit einer Einrichtung zur
reziproken Bewegung in den und aus den Brennstoffkern zwischen
den beabstandeten Bündeln der Baueinheit versehen ist, das
Regelgerät einen Rahmen aufweist, der ein oberes und ein
unteres Trägerteil einschließt, die durch mindestens ein sich
dazwischen erstreckendes langgestrecktes Teil verbunden sind
und eine Vielzahl ausgerichteter paraller langgestreckter
Einheiten vorhanden ist, die Neutronen absorbierendes
Material umfassen und sich jeweils vom oberen Trägerteil bis zum
unteren Trägerteil erstrecken, wobei die Vielzahl
langgestreckter, Neutronen absorbierendes Material umfassender
Einheiten in einem alternierenden Muster von Einheiten, die
im wesentlichen aus Hafnium bestehendes Neutronen
absorbierendes Material aufweisen und von Einheiten, die im
wesentlichen aus Borcarbid bestehendes Neutronen absorbierendes
Material aufweisen, angeordnet ist.
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In der beigefügten Zeichnung zeigen:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines
Regelgerätes, von dem ein Teil weggeschnitten ist;
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Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Blattes des
Regelelementes der Fig. 1 entlang der Linie 1-1;
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Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines Blattes des
Regelelementes der Fig. 1 entlang der Linie 1-1, die eine
andere Anordnung zeigt;
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Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Blattes des
Regelelementes der Fig. 1 entlang der Linie 1-1, die eine
andere Anordnung zeigt;
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Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines Blattes des
Regelelementes der Fig. 1 entlang der Linie 1-1, die noch
eine andere Anordnung der Erfindung zeigt;
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Fig. 6 eine Querschnittsansicht eines Blattes des
Regelelementes der Fig. 1 entlang der Linie 1-1, die eine
andere strukturelle Ausführungsform der Erfindung zeigt und
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Fig. 7 eine Teilansicht, von der ein Teil
weggebrochen ist, die eine andere Ausführungsform der Erfindung
zeigt.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 der Zeichnung wird
diese Erfindung im folgenden unter Bezugnahme auf eine übliche
kommerzielle Ausführungsform für Regelgeräte von
Kernspaltungsreaktoren,
worin die Regelelemente einen allgemein
kreuzförmigen Querschnitt aufweisen sowie die bevorzugte
Ausführungsform beschrieben und dargestellt. Regelgeräte mit
kreuzförmigen Regelelementen und ihr Einsatz in Brennstoff-
Kernbaueinheiten sind im Stand der Technik einschließlich der
oben angegebenen US-PSn gezeigt und beschrieben.
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Ein typisches Regelgerät 10 nach dem Stand der
Technik umfaßt eine Basis 12, die an einen nicht
dargestellten geeigneten Antriebsmechanismus des Regelgerätes gekoppelt
ist und die einen Rahmen 14 trägt, der ein oberes Trägerteil
16 und ein unteres Trägerteil 18 sowie einen langgestreckten
zentralen Trägerstab oder Haltestab 20 einschließt, der das
obere und untere Trägerteil 16, 18 verbindet. Das obere
Trägerteil 16 kann auch als ein Handgriff dienen, um den
Transport und die Handhabung des Gerätes zu vereinfachen.
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Bei einer bevorzugten kreuzförmigen Ausführungsform
dieser Erfindung umfassen das obere und untere Trägerteil 16
bzw. 18 jeweils vier sich radial erstreckende Arme, die sich
in etwa 90º mit Bezug auf benachbarte Arme unter Bildung des
Kreuzes erstrecken. Der zentrale Trägerstab 20, der das obere
und untere Trägerteil 16, 18 der Ausführungsform nach dem
Stand der Technik verbindet, hat vorzugsweise auch eine
kreuzförmige Konfiguration mit vier Armen relativ kurzer
radialer Ausdehnung mit Bezug auf die Arme, die sich vom oberen
und unteren Trägerteil 16, 18 aus erstrecken.
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Die vier sich radial erstreckenden Arme des oberen
und unteren Trägerteiles 16, 18 und, wenn vorhanden, die vier
kürzeren radialen Arme des zentralen Stabträgers 20 sind
jeweils in einer Ebene mit ihrem Gegenstück ausgerichtet, um
eine Kreuzkonfiguration zu schaffen. Die vier Arme der oberen
und unteren Trägerteile 16, 18 befinden sich mit Bezug
aufeinander auch im wesentlichen innerhalb gleicher Grenzen.
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Es erstreckt sich eine Metallumhüllung 22 von jedem
Arm des oberen Trägers 16 zu jedem jeweiligen Gegenarm des
unteren Trägers 18 und grenzt an den zentralen
langgestreckten Stabträger 20 entlang seiner Länge bei der
Standardausführungsform
nach dem Stand der Technik. Die Umhüllung 22
umfaßt typischerweise ein U-förmiges Metallblechgehäuse
blatt- bzw. schaufelartiger Konfiguration mit einer
Innenweite, vergleichbar der Dicke der Arme des oberen und unteren
Trägers. Vorzugsweise ist jede Umhüllung an den jeweiligen
benachbarten Armen der oberen und unteren Trägerteile 16 und
18 befestigt sowie ebenfalls am zentralen Träger 20, und zwar
auf geeignete Weise, wie durch Schweißen.
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Die vorgenannte Struktur des Regelgerätes für diese
Erfindung ist typisch für die übliche kommerzielle
Regeleinrichtung, die zum Betreiben von Kernreaktoren benutzt wurde.
Die Struktur des vorgenannten Rahmens 14 und seine
Komponenten sind normalerweise aus korrosionsbeständigem Stahl oder
ähnlich korrosionsbeständigen Metallen hergestellt.
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Gemäß dieser Erfindung umfaßt die Neutronen
absorbierende Komponente des Regelgerätes eine Kombination aus
Borcarbid mit einem anderen Neutronen-Absorptionsmittel in
einer einzigartigen Anordnung alternierender Einheiten
innerhalb des Regelelementes.
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Das Neutronen absorbierende Element des
Regelgerätes 10 umfaßt, wie die Zeichnung zeigt, eine Vielzahl
diskreter stabartiger Einheiten, die in der Umhüllung 22, die
sich im wesentlichen vom oberen Träger 16 bis zum unteren
Träger 18 erstreckt, angeordnet sein können, und es umfaßt
abwechselnde Neutronen absorbierende Zusammensetzungen. Wie
in den Querschnitt-Ansichten der Figuren 2, 3, 4 und 5
gezeigt, umfassen alternierende Einheiten oder deren Mehrfaches
teilchenförmiges Neutronen-Absorptionsmittel 24 aus Borcarbid
in Rohren 26 sowie Stäbe oder Zylinder aus metallischem
Hafnium 28.
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Das teilchenförmige Absorptionsmittel aus Borcarbid
kann innerhalb des Rohres 26 enthalten sein, wie in der US-A-
4,285,769 beschrieben und gezeigt. Das teilchenförmige
Borcarbid-Material ist innerhalb eines abgedichteten
zylindrischen Rohres 26 segmentiert und wird darin mittels einer
Reihe beabstandeter Kugeln gehalten, die durch eine Reihe
beabstandeter Verengungen in der Wandung des Rohres 26
hinsichtlich ihrer Bewegung entlang der Länge des Rohres
eingeschränkt sind. Diese Anordnung unterstützt das Verhindern
von Hohlräumen in der Säule aus teilchenförmigem Material.
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Eine bevorzugte Ausführungsform für die
Durchführung dieser Erfindung umfaßt jedoch den Gebrauch
langgestreckter hohler Rohrteile 26¹ mit einer allgemein
rechteckigen äußeren Querschnittskonfiguration, wie einem Quadrat,
wie in Fig. 6 gezeigt, wobei sich ein Längshohlraum 30
zylindrischen inneren Querschnittes entlang dessen Länge
erstreckt. Der zylindrische Hohlraum hält das teilchenförmige
Neutronen absorbierende Material zurück. Bei dieser
Ausführungsform ist das teilchenförmige Neutronen absorbierende
Material innerhalb einer Vielzahl abgedichteter rohrförmiger
Behälter oder Kanister 32 eingeschlossen, die vorzugsweise
dünnwandige Rohrabschnitte eines Durchmessers umfassen, der
etwas geringer ist als der Innendurchmesser des Hohlraumes 30
des Hohlrohres 26¹. Die abgedichteten rohrförmigen Behälter
32, die teilchenförmiges Neutronen absorbierendes Material
einschließen, sind innerhalb des zylindrischen Hohlraumes 30
des quadratischen Hohlrohres 26¹ in einer Säule angeordnet,
wie in Fig. 7 gezeigt.
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Diese Anordnung einer Vielzahl einzelner Behälter
32 sowie das Ausschließen von Hohlräumen in der Säule des
Neutronen-Absorptionsmittels verhindert auch große Verluste
an teilchenförmigem Material aus der Einheit im Falle eines
Rohrbruches.
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Die außen allgemein quadratischen Rohre 26¹ sorgen
für ein leichtes Befestigen jedes Rohres an seinen
benachbarten parallelen Einheiten, wie durch Schweißen, um einen im
wesentlichen kontinuierlichen monolitischen Körper zu bilden,
der die dazwischen eingesetzten Hafniumstäbe 28' einschließt,
die auch in hohlen Rohren 26¹ allgemein quadratischen oder
rechteckigen Querschnittes eingeschlossen sind. Das
Neutronen-Absorptionsmittel 28 aus Hafniummetall hat vorzugsweise
die Form eines zylindrischen Stabes. Dieses Verbinden der
ausgerichteten parallelen Rohre 28¹ zu einem einzigen
monolithischen Körper schafft ein integriertes blatt- bzw.
schaufelartiges Teil des kreuzförmigen Regelelementes, das eine
Anordnung alternierender Absorptionsmitteleinheiten gemäß
dieser Erfindung einschließt.
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Die Enden der quadratischen Rohre 26 ¹ können
weiter, wie durch Schweißen, an jedem der oberen bzw.
entsprechenden unteren Trägerteile 16, 18 befestigt werden. Diese
Anordnung vereinfacht das zentrale Element beträchtlich, da
es die Beseitigung sowohl der Umhüllung 22 als auch des
zentralen langgestreckten Trägerstabes 20 gestattet, wobei die
verbundenen Rohre 26¹ die Funktion beider erfüllen.
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Es ist jedoch bevorzugt, daß beim Weglassen des
zentralen Trägerstabes 20 dieser durch mehrere Abstandshalter
vergleichbarer kreuzförmiger Konfiguration ersetzt wird, die
in Intervallen angeordnet sind, um eine genügende
strukturelle Starrheit und Festigkeit zu ergeben.
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Die alternierenden Einheiten von Neutronen
absorbierendem Material können in verschiedenen Mustern angeordnet
werden, um die Neutronen-Absorptionskapazität des Elementes
an ungleichmäßige Neutronenfluß-Zustände anzupassen, die
typischerweise innerhalb des Brennstoffkernes von Kernreaktoren
angetroffen werden. Wie in den Fig. 2 und 6 gezeigt, sind die
Einheiten aus Borcarbid 24 und aus Hafniummetall 28 einzeln
abwechselnd angeordnet, ausgenommen des Einsatzes von zwei
benachbarten Einheiten aus Hafniummetall 28 an dem äußersten
Ende der Umhüllung bzw. der Schaufelkante. Diese Anordnung
konzentriert die dauerhaftere Absorptionskapazität des
Hafniums im Bereich der höchsten Neutronenflußdichte.
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Fig. 3 veranschaulicht eine gleichmäßige oder
symmetrische alternierende Reihe aus einer Einheit 24 von
Borcarbid mit einer Einheit 28 von Hafniummetall.
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Fig. 4 veranschaulicht ein Muster einer
alternierenden Reihe von Gruppen von Einheiten 24 von Borcarbid und
Gruppen von Einheiten 28 von Hafniummetall, wobei die Gruppen
jeweils zwei umfassen.
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Fig. 5 veranschaulicht eine asymmetrische
alternierende Reihe von Gruppen einer Art, z. B. doppelte
Einheiten 28 von Borcarbid und einzelne Einheiten einer anderen
Art, z. B. einzelne Einheiten 28 von Hafniummetall und eine
Konzentration von Einheiten einer dauerhaften
Absorptionskapazität, umfassend Hafniummetall 28 am äußeren Ende. Es kann
irgendeine Anzahl alternierender Einheiten in diesem System
benutzt werden, was von den Anforderungen einer gegebenen
Ausführungsform und Größe eines Reaktorkernes abhängt. So
würden einige kommerzielle Reaktoren zwischen 10 und 24
alternierende Einheiten benutzen, wobei eine spezielle
Ausführungsform 17 Einheiten für jedes "Blatt" des kreuzförmigen
Elementes einschließen würde.
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Die Kombinationen von alternierenden Stabeinheiten
von Borcarbid mit Hafniummetall innerhalb des Regelelementes
bietet deutliche Vorteile bei der wirksamsten Nutzung der
Eigenschaften jedes Materials. So ist z. B. bei dem relativ
billigen und ein geringes Gewicht aufweisenden Borcarbid
jedes Molekül davon normalerweise nach Absorption eines
einzelnen Neutrons erschöpft. Das Borcarbid ist daher in dieser
Funktion rasch verbraucht, wenn es hohen Neutronenflußdichten
ausgesetzt ist, und dies trotz einer hohen
Neutronenabsorptionskapazität, bezogen auf das Gewicht. Anders als Borcarbid
hat das teuere und außerordentlich schwere Hafniummetall
sechs stabile Isotopen, wodurch seine Moleküle nach der
Absorption eines Neutrons nicht erschöpft sind, sondern sich
einfach mit jeder Absorption von Isotop zu Isotop umwandeln.
Die Hafniummetall-Komponente des Regelgerätes hält daher eine
wirksame Neutronenabsorptionskapazität aufrecht, was für eine
lange Lebensdaeur sorgt, selbst wenn sie hohen
Neutronenflußdichten ausgesetzt ist.
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Die Flexibilität der alternierenden Kombinationen
von Borcarbid mit Hafniummetall nach dieser Erfindung
gestattet ein leichtes Anpassen der Elemente und Regelgeräte, um
die Absorptionskapazität der Einheit an die Bedingungen des
Neutronenflusses anzupassen, die bei einem bestimmten Einsatz
angetroffen werden. Dies gestattet eine maximale Wirksamkeit
ohne zu große Kosten und zu großes Gewicht des
Absorptionsmaterials.
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Im Vorstehenden wurde ein verbessertes Regelgerät
für Kernspaltungsreaktoren mit einer längeren Gebrauchsdauer
beschrieben. Es hat eine relativ gleichmäßige
Neutronen-Absorptionskapazität über ausgedehnte Einsatzperioden, wodurch
die Spaltreaktion und damit die Energieerzeugung in dem
benachbarten Brennstoff im wesentlichen konstant bleibt.
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Das Regelgerät kann leicht so angepaßt werden, daß
seine Neutronen-Absorptionskapazität entlang der Länge der
radialen Reichweite des Blattelementes an die variierenden
Neutronenfluß-Bedingungen, die über den benachbarten Bereich
zwischen den Brennstoffbündeln angetroffen werden, angepaßt
ist. Darüber hinaus weist es eine Kombination verschiedener
Materialien auf und schafft dadurch maximale Eigenschaften,
einschließlich einer gleichmäßigeren und konstanteren
Leistungsfähigkeit hinsichtlich der Funktion und dies bei einem
praktischen Gewicht und zu vernünftigen Kosten.
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Diese Erfindung schließt auch den Gebrauch anderer
langlebiger Neutronen absorbierender Zusammensetzungen als
Ersatz für Hafniummetall für alternierende Kombinationen mit
Borcarbid ein. Andere langlebige Neutronen-Absorptionsmittel
als Ersatz für Hafnium schließen andere Seltenerdmaterialien
oder deren Oxide und Mischungen ein, wie Dysprosiumoxid und
Europiumoxid und ähnliche Äquivalente. Diese Seltenerdoxide
können in Form hochdichter Pellets oder ähnlicher Körper
benutzt werden, die aufeinander gestapelt sind, um das gleiche
Volumen wie die beschriebenen Hafniumstäbe einzunehmen. Diese
alternativen Systeme ergeben die gleiche maximale Wirksamkeit
wie die Kombinationen aus Hafnium und Borcarbid.