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Brennelement für einen Leichtwasserreaktor mit geteiltem und dadurch austauschbarem Brennstoffstabinventar

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017093D
Original Publication Date: 1999-Oct-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-22

Publishing Venue

Siemens

Related People

Authors:
Jean Mattern Günter Zeitzschel [+details]

Abstract

Brennelemente werden im Reaktorkern von Siedewasser- und Druckwasserreaktoren verwendet und beinhalten das für den Prozeß der Kernspaltung notwendige, spaltbare Material. Es ist bekannt, daß der die Spaltung in Gang setzende Neutronenfluß im wesentlichen vom Kernzentrum des Reaktorkerns zu seinem Rand hin sowohl radial als auch vertikal, entlang seiner Achse abnimmt. Diese Verteilung des Neutronenflußes rührt im wesentlichen daher, daß die Neutronen am Rand des Reaktorkerns eine verringerte spaltfähige Umgebung haben und deswegen „verloren“ gehen. Je weiter also die Entfernung vom Kernzentrum des Reaktorkerns ist, desto geringer ist der Neutronenfluß und damit der Abbrand eines jeweiligen Brennelement- Abschnitts. Um dies auszugleichen und eine möglichst große Abbrandausbeute bei einem Brennelement zu erreichen, ist es üblich abgebrannte Brennelemente an Außenpositionen des Reaktorkerns zu positionieren, so daß diese als Neutronenfänger dienen und über Plutoniumaufbau zusätzlich Leistung erzeugen. Der Neutronenfluß nimmt jedoch nicht nur radial, in horizontaler Orientierung vom Kernzentrum des Reaktorkerns aus zum Rand hin ab, sondern auch in vertikaler Orientierung. So stellt sich nach dem Ende eines Brennelement-Einsatzzyklusses ein in Fig. 1 beispielhaft skizzierter, über die Länge eines Brennelements variierender Abbrand ein, der in der Mitte des einzelnen Brennstabs am stärksten ist und vertikal den Enden des Brennelementes zustrebend abnimmt. Die Abbrandstärke ist in Fig. 1 durch die Intensität der Schwarzfärbung angegeben. Die Randbereiche, die noch spaltbares Material beinhalten, sind dazu heller dargestellt.