Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1960, H. 24 - Tungvattenmodererade kraftreaktorer — förslag till principutformning, av Gunnar Andersson, Arthur Dahlgren och Bernt Hargö
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
effekthöjningar, om den utformas på lämpligt
sätt. En höjning av bränsletemperaturen ger
t.ex. en reaktivitetsminskning, störst vid stor
resonansabsorption. En utnyttjning av denna
effekt fordrar dock att man har till förfogande
en tillräckligt stor marginal mot smältning,
vilket kan kollidera med önskemålet om hög
effekt per enhet bränslevolym.
Speciellt är emellertid reaktiviteten känslig
för täthetsvariationer i moderatorn. Detta
beror på att neutronläckningen och
resonans-absorptionen ökar då moderatorn förtunnas
genom temperaturökning eller ångbildning.
Effekten gynnas av små reaktordimensioner, lång
neutronmedelväglängd, låg
moderatorabsorp-tion och hög resonansabsorption. Den är som
regel relativt svag i en stor lättvattenshärd
men god i de små marina reaktorerna. I en
tungvattensreaktor kan den bli god även för
reaktorer med stora dimensioner. En viktig
förutsättning för utnyttjning av moderatorns
negativa reaktivitetskoefficient är dock att
värmet inte har lång väg från bränslet till
moderatorn och att bränslet under obalansförloppet
alltid garanteras skyddskylning. Hög
homogenisering med litet cirkulationsmotstånd är
därför gynnsam, eftersom härden då kan
skyddskylas genom självcirkulation.
Koefficienten för reaktivitetens beroende av
moderatortemperaturen försämras med
utbrän-ningen i ett tungvatten-uran-system beroende
på bildningen av termiskt klyvbart plutonium.
Detta ämne konkurrerar nämligen bättre med
övriga absorbatorer vid en höjning av
temperaturen. Effekten väntas växa snabbast vid
kraftig klumpning av bränslet och den sätter en
övre gräns för den möjliga utbränningen. Ett
Tabell 3. Sammanställning av preliminära
huvud data
Alternativ 1 Alternativ 2
Termisk effekt ........ MW 375 900
Elektrisk effekt........ MW 100 250
Bränslemängd ......... t 21 24
Bränslestavdiameter mm 13 8.
Moderatortemperatur . . . . °C 230 260
Cirkulationsflöde ...... kg/s 4 300 9 000
Reaktorns arbetstryck . . . . 1> 45 70
Beaktorns konstruktions-
tryck ................. b 60 90
Sekundärångtrvckel 1) 20 30
Plåttjocklek i reaktor-
tanken (vanligt tryck-
kärlsstål) ............. mm 100 185
Plåttjocklek i reaktor-
tanken (låglegerat, nor-
maliserat stål) ........ mm 60 100
Härdvolvm............. ms 40 50
Hardvolym inklusive
reflektor .............. m3 75 85
Negativ
temperaturkoefficient för moderatorn; re-
aktivitetsändring per grad Sj 20 • 10~3 20 • 10^
Utbränning..........GWh/t 300 360
Medelanrikningsgrad ____ l0/o 0,80—0,85 ca 0,90
Totalt tungvattensinnehåll . . t 110 160
medel att motverka detta är att välja gitter med
hög resonansabsorption eller anrikning. De
ho-mogeniserade gittren är därför väl lämpade för
att klara av hög plutoniumhalt i bränslet,
såsom vid hög utbränning eller återföring av
plutonium.
En ökad homogenisering av
tungvattensreak-torn eliminerar sålunda reaktivitetsstörningar,
ger reaktorn självreglerande egenskaper och
ett lättkylt bränsle. De praktiska
konsekvenserna härav blir hög säkerhet och möjlighet till
långtgående förenklingar i konstruktionen av
reaktorn och dess hjälpsystem.
Förslag till principkonstruktion
Den helt homogena tungvattensreaktorn är ur
kemisk och materialteknisk synvinkel ännu för
svårhanterlig för praktisk utnyttjning.
Utvecklingen måste utgå från den heterogena reaktorn.
Ett dylikt reaktorsystem enligt
grundprincipen bränsle och moderator i direktkontakt och
i tryckvattensutförande förprojekteras sedan
någon tid av en arbetsgrupp inom AB
Atomenergi. Projekteringsarbetet är inriktat mot en
reaktor med eleffekten 100 MW och möjlighet
till drift med naturligt uran. Några preliminära
resultat från detta arbete kommer att redovisas
i det följande. För att i någon mån belysa
utvecklingsmöjligheterna skall även ett
framtidsalternativ med 250 MW eleffekt skisseras
(tabell 3). Uppgifterna är preliminära och
någon egentlig optimering har ej skett.
Alternativ 1 är valt så, att om vid speciella
tillfällen anrikningsmaterial ej kan anskaffas
reaktorn kan drivas vid full effekt med
naturligt uran. Sannolikt är därvid
tvärströmskon-figurationen enligt fig. 2 något fördelaktigare
än ett gitter enligt fig. 1. Utbränningen väntas
då bli åtminstone 100 GWh/t.
Genom användning av svaganrikat bränsle
blir normaldriften av reaktorn mer ekonomisk.
I detta fall rekommenderas den i
lättvattens-reaktorerna beprövade bränslefigurationen
enligt fig. 1. Strömningsmotståndet i de båda
härdarna är endast 0,3 resp. 0,1 b, vilket
möjliggör, att de omväxlande kan ingå i samma
cirkulationskrets.
Alternativ 2 har en bränslekonfiguration
enligt fig. 1. Reaktorn lämnar åtminstone halva
normaleffekten, om systemet drivs med enbart
naturligt uran. Den högre
moderatortemperaturen har bl.a. valts för att som vid
lättvattens-reaktorerna begränsa ångvolymerna genom
turbinerna.
Såväl alternativ 1 som alternativ 2 har tills
vidare likformiga gitter utan avancerade
arrangemang av typen "breeder-blanket". En svag
flödes- och effektutjämning har förutsatts på
grund av självutjämning. Det är sannolikt att
mera utjämning är fördelaktig. Detta kan
uppnås genom lämpliga omflyttningar i samband
med bränslebytet. En viss utjämning torde man
t.ex. kunna uppnå utan större läckningsökning
genom att ha relativt reaktivitetssvagt bränsle
i centrum och närmast reflektorn.
TEKNISK TIDSKRIFT 1960 H. 23 649
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
