Ergebnisse der Anfahrexperimente am Reaktor FRJ-1 nach dem Umbau

Der vorliegende Bericht ist eine zusammenfassende Darstellung der reaktorphysikalischen Messungen, die am Reaktor FRJ-1 nach seinem Umbau ausgeführt wurden. In einem einführenden Kapitel wird die Reaktoranlage kurz beschrieben, wobei Einzelheiten nur so weit erläutert werden, wie es zum Verständnis der Experimente und der dargestellten Meßergebnisse notwendig ist. Messungen der Verteilung des Kühlmitteldurchsatzes auf die einzelnen Brennelement-Positionen an typischen Kernanordnungen haben eine sehr gleichmäßige Verteilung mit Abweichungen nicht größer als 4 % ergeben. Der erste Aufbau einer kritischen Kernkonfiguration mit frischen Brennelementen ergab einen kleinsten kritischen Kern, bestehend aus 18 Standard-Brennelementen und 4 Spezial-Brennelementen für die Aufnahme von Steuerabsorbern mit einem Gesamt-Brennstoffinhalt von 3229 g U-235. Reaktivitätsmessungen an einer typischen Betriebs-Kernkonfiguration, bestehend aus einer kompakten 5x6-Anordnung von 30 Brennelementen mit 4 Trimm-Abschalt-Absorbern und einem Feinsteuerstab ergaben eine Gesamtreaktivitätswirksamkeit der 4 Trimm-Abschalt-Absorber von 14,7 % $\Delta$k/k. Die Abschaltreaktivität bei dieser Kernkonfiguration beträgt 6,7 % $\Delta$k/k und ist wesentlich größer als der vorgeschriebene Mindestwert von 4 % $\Delta$k/k. Die verfügbare Überschußreaktivität erreicht 8 % $\Delta$k/k, der für einen 3-wöchigen Betriebszyklus bei 5 MW ein Reaktivitätsbedarf von 5,5 % $\Delta$k/k für Steuerung und zur Deckung von Reaktivitätsverlusten gegenübersteht. In diesen Reaktorkern können also Experimente mit einer Reaktivitätsabsorption bis zu 2,5 % $\Delta$k/k eingebaut werden. Sicherheitstechnische Messungen der Absorberfallbewegungen beim Abwurf der Trimm-Abschalt-Absorber von ihrem Haltemagneten ergaben innerhalb der ersten 200 ms nach Abwurf Reaktivitätsverminderungen, die je nach Anfangsposition 5,6 % $\Delta$k/k bis 1,2 % $\Delta$k/k betragen. Die neue nukleare Instrumentierung des Reaktors gewährleisteteine sichere Überwachung der nuklearen Leistung des Reaktors, beginnend bei 10$^{-3}$ W bis zur vollen Leistung von 5 MW. Der Bericht enthält ferner die Meßergebnisse für eine Anzahl von Daten, die für den Betrieb und die experimentelle Nutzung des Reaktors von Bedeutung sind. Hierzu gehören die Kalibrierung der Leistungsmeßkanäle, der Reaktivitätswert von Brennstoff bei Zuladung in verschiedenen Positionen, die räumliche Verteilung der thermischen Neutronenflußdichte und die räumliche Verteilung des statistischen Gewichts für einen Kadmium-Absorber im Reaktorkern