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Konverteranlage

In modernen Forschungsreaktoren sind die Strahlrohre tangential zum Brennelement angeordnet, wodurch der Anteil schneller Neutronen im Strahl drastisch reduziert wird. Um am FRM II einen intensiven und großflächigen Strahl von Neutronen mit einem nahezu unmoderierten Spaltspektrum zu erhalten, wird vor die Nase des Strahlrohrs SR10 eine Uranplatten-Anordnung als Konverter geschoben. Langsame Neutronen induzieren Kernspaltung im Uran, bei der Neutronen im MeV-Energiebereich isotrop abgedampft werden. Der Strahl schneller Neutronen in der Bestrahlungsposition wird hauptsächlich von solchen Neutronen gebildet, die in Richtung der Strahlachse fliegen und nahezu ohne Wechselwirkung die Fenster des Strahlrohres und die geöffneten Drehverschlüsse passieren.

Die Anordnung von Konverterplatten kann von der Ruheposition außerhalb des Moderatortanks in die Arbeitsposition vor die Nase des SR10 geschoben werden. Aus konstruktiven Gründen wurden zwei baugleiche Konverterplatten in einem Gehäuse installiert und zu einer Anordnung zusammengefaßt. Durch die horizontale Schrägstellung der Anordnung unter 45° zur Strahlachse wird ein Gewinn der Leuchtdichte von ca. 1,4 erreicht. Die Größe der leuchtenden Fläche ist durch die Innenmaße der Strahlrohrnase von 15cm x 15cm gegeben.

Beide Konverterplatten zusammen setzen in der Arbeitsposition eine thermische Leistung von ca. 80kW frei. Die Wärmeleistung wird über zwei redundante Kühlstränge an das Beckenwasser abgeführt, wobei der Kühlmitteldurchsatz in Reaktorschutzqualität überwacht wird.

Der Strahl kann über 4 Trommeln, die im Strahlrohreinschub untergebracht sind, verschlossen werden. Wegen der erforderlichen kompakten Bauweise bestehen die Trommeln aus einer optimierten Schichtkonstruktion, so daß bei geschlossenem Strahl die Dosisleistung in den Bestrahlungspositionen < 100μSvh-1 ist.

Charakteristische Daten der Konverteranlage
Äußere Abmessungen der Konverterplatten:
  • (176 x 250 x 3,26)mm3
 
Abmessungen der Uranzone:  
  • (160 x 225 x 2,50)mm3
 
Uransilizid U3Si2 in Al-Dispersion:  
  • 270g
 
Anreicherungsgrad von 235U:  
  • 93%
 
Gesamte thermische Leistung der Plattenanordnung:  
  • ca. 80kW
 
Leistung der dem Brennelement zugewandten Platte:  
  • 46,9kW
 
Leistung der der Strahlrohrnase zugewandten Platte:  
  • 32,7kW
 
Kühlmitteldurchsatz (Beckenwasser):  
  • 33m3h-1
 
Strömungsgeschwindigkeit längs der Platten:  
  • 2,9ms
 
converter
Prinzipaufbau der Konverteranlage