AT229443B - Ebene Unterstützungsfläche für einen aus festem Material zusammengesetzten vertikalen Moderatoraufbau eines Kernreaktors - Google Patents

Ebene Unterstützungsfläche für einen aus festem Material zusammengesetzten vertikalen Moderatoraufbau eines Kernreaktors

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AT229443B
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Austria
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moderator
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ring frame
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AT251562A
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Inventor
Pierre Ing Rouge
Original Assignee
Commissariat Energie Atomique
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Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Ebene Unterstützungsfläche für einen aus festem Material zusammengesetzten vertikalen Moderatoraufbau eines Kernreaktors 
Die Erfindung betrifft eine Unterstützungskonstruktion, die den vertikalen Moderatoraufbau eines Kern- reaktors trägt. 



   Bekanntlich treten bei Kernreaktoren mit festem Moderator infolge gleichzeitiger Einwirkung der
Temperaturerhöhung und derjenigen Phänomene, die unter dem Namen"Wigner-Effekt"bekannt sind, örtliche Verformungen des Moderators auf, welche nicht nur die Kontinuität der jeweils in der Achse der
Moderatorsäulen vorgesehenen Längskanäle, sondern auch die gesamte Stabilität des Moderatoraufbaues nachteilig beeinflussen. 



   Man kann diese Nachteile - zumindest in weitem Umfang - dadurch vermeiden, dass man beispiels- weise den Aufbau aus vertikalen, nebeneinander angeordneten Säulen herstellt, die mit den jeweils be- nachbarten Säulen durch Längsfederleisten verbunden werden, welche in radiale Nuten eingreifen, die in die seitlichen Flächen der prismatischen Moderatorblöcke eingearbeitet sind, die zur Bildung der Säulen aufeinandergesetzt werden. Ein derartiger Moderatoraufbau ist   z. B.   in der österreichischen Patentschrift
Nr. 213 517 beschrieben und dargestellt. 



   Auf diese Weise wird ein gegenseitiges Verschieben jeder Säule gegenüber den sie umgebenden Säulen in vertikaler Richtung möglich und gleichzeitig eine Querdehnung der Moderatorblöcke, da im Grund der zur Aufnahme der Federleisten bestimmten Nuten ein Spiel vorgesehen ist. Eine Bedingung für eine solche freie Bewegungsmöglichkeit ist aber, dass der gesamte Aufbau auf einer vollkommen ebenen Unterstützungsfläche ruht, die auch während des Betriebes des Reaktors genau horizontal bleibt. 



   Wenn die Abmessungen des Moderatoraufbaues verhältnismässig klein sind, kann man die Unterstützungsfläche als   einstückige Tragplatte   ausbilden, die durch Rohre, Rippen oder Stege versteift wird und an ihrem Rand auf dem Druckbehälter oder der dichten Ummantelung des Reaktors abgestützt ist. Eine derartige Anordnung ist jedoch nicht mehr einwandfrei ausführbar, wenn die vorgesehene Leistung Durchmesser-Abmessungen des Reaktors bedingt, die ganz wesentlich grösser sind, beispielsweise 20 m betragen. Die nicht abgestützten Längen werden dann so gross, dass sich die erwünschten Toleranzen hinsichtlich der Horizontalität der gesamten Unterstützungsfläche nicht mehr einhalten lassen. 



   Die Erfindung hat den Zweck, diesen Nachteil durch eine einfache Anordnung zu beseitigen, die gleichzeitig eine bessere Verteilung des Moderatoraufbau-Gewichtes auf den Boden des Reaktor-Druckgefässes gestattet. 



   Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass die ebene, aus mehreren, starren, voneinander unabhängigen Teilen zusammengesetzte Unterstützungsfläche des vertikalen Moderatoraufbaues aus einer mittleren Stützfläche und einer Serie von jeweils nahe aneinander konzentrisch zu der mittleren Stützfläche und zueinander angeordneten ringähnlichen Rahmen zusammengesetzt ist, wobei zweckmässigerweise die mittlere Stützfläche und jeder dieser Rahmen von Stützpfosten oder ähnlichen Stützgliedern getragen wird, die sich ihrerseits auf dem Boden des Reaktorgefässes abstützen und symmetrisch um die Achse des Moderatoraufbaues verteilt, in sich in dieser Achse schneidenden Ebenen angeordnet sind. 



   Neben dieser neuen Anordnung umfasst die Erfindung einige weitere sekundäre Massnahmen oder 

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 Merkmale, die in der folgenden Beschreibung näher erläutert werden, u. zw. : a) Die mittlere Stützfläche und die ringähnlichen Rahmen sind miteinander über Federkeile verbunden, die in radiale Nuten der Teile derart eingreifen, dass kleine Verlagerungen oder Verformungen eines Ringrahmens gegenüber den andern, benachbarten Stützflächenteilen möglich sind ;

   die Verbindung der mittleren Stützfläche und der Rahmen wird an den Unterseiten mit Hilfe einer elastischen Verbindung in Form eines Dichtungsbalges   vervollständigt.   b) Jeder Stützpfosten hat in seinem mit dem Ringrahmen verbundenen Ende ein Gelenk, dessen Gelenkachse senkrecht zu einer durch die Mittelachse des Moderators und die Längsachse des Pfostens gehenden Ebene liegt, so dass die seitliche Steifigkeit jedes der Ringrahmen gesichert ist. c) Die Stützpfosten stützen sich mit ihrem andern Ende auf den Boden des Reaktor-Druckgefässes über thermisch gegen das Druckgefäss isolierte kugelartige Lagerungen ab und sind vorzugsweise jeweils senkrecht unter einem der Kanäle des Reaktors angeordnet. 



   Zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung und ihrer Merkmale werden nun unter Hinweis auf 
 EMI2.1 
 in Fig. 2, aber für eine andere Ausbildung der   Unterstützungs-Ringrahmen ;   Fig. 6 eine Einzeldarstellung in grösserem Massstab, aus der die Ausbildung des Gelenkes eines Stützpfostens ersichtlich ist, wie es bei der Anordnung gemäss Fig. 1 verwendet wird, und Fig. 7 eine Ansicht zweier Stützpfosten teilweise im Schnitt, bei der der Schnitt längs der Schnittlinie   VII-VII   der Fig. 6 verläuft. 



   Die Fig. l zeigt-wie bereits oben   erwähnt-einen   senkrechten Schnitt durch den unteren Teil eines Kernreaktors mit festem Moderator. Der Moderatoraufbau setzt sich aus Graphitsäulen 1 zusammen, die in regelmässiger Anordnung nebeneinander aufgestellt sind. Jede Säule 1 besteht aus übereinandergesetzten prismatischen Graphitblöcken 27, deren Querschnitt beispielsweise ein regelmässiges Sechseck ist. Jeweils in der Längsachse der Blöcke oder Säulen sind zentrale Kanäle 26 vorgesehen, die zur Aufnahme von Patronen mit spaltbarem   Material dienen und infolgedessen in regelmässig er Anordnung,   beispielsweise in einem Netz mit dreieckigen Maschen, im Moderatoraufbau verteilt sind.

   Die gegenseitige Verbindung zwischen den Säulen erfolgt-wie bereits vorher geschildert-mit Hilfe von radialen und   längsgerichte -   ten Federleisten 16 und-nuten. Ausserdem wird der Aufbau durch ein an seinem Umfang angeordnetes Metall-Korsett 2 von kreisrundem Querschnitt zusammengehalten. Dieser Moderatoraufbau ist in einer Hülle 3 untergebracht, die im allgemeinen "Caisson" genannt wird und einwandfrei dicht gegenüber einem im Reaktor umlaufenden   Kühlmedium   ist. Diese Abdichtungshülle ist an ihrer Innenseite mit einer wärmeisolierenden Materialschicht 4 ausgekleidet und aussen von einem starkwandigen Mantel 5 umgeben, der beispielsweise aus Beton besteht und einen Schutzmantel gegen die im aktiven Teil des Reaktorkernes entstehende Strahlung bildet.

   Ein dünnes Blech 6 bildet eine sowohl nachgiebige als auch vollkommen dichte Verbindung zwischen dem Korsett 2 und der Abdichtungshülle 3 des Reaktors. 



   Gemäss der Erfindung ruht der Moderatoraufbau mit seinen Graphitsäulen 1 auf einer ebenen Unterstützungsplatte, die aus einem die mittlere Stützfläche bildenden Plattenteil 11 und mehreren konzentri-   schen   Ringrahmen 8,9 und 10 besteht. Diese Ringrahmen liegen dicht aneinander, sie können gegebenenfalls ein kleines freies Radialspiel zwischen je zwei benachbarten Rahmenrändern aufweisen. Die mittlere Stützfläche sowie jeder Ringrahmen wird durch eine bestimmte Anzahl von Stützpfosten 12 getragen, die symmetrisch um die Achse des Moderatoraufbaues angeordnet sind ; die Anzahl dieser Stützpfosten ändert sich entsprechend den jeweiligen Abmessungen der einzelnen Ringrahmen und der Belastungen, welche diese Ringrahmen aufzunehmen haben.

   Diese Stützpfosten haben in der Nähe ihres mit den Ringrahmen der ebenen Unterstützungsfläche verbundenen Endes je ein Gelenk   13.,   Die unteren Enden der Stützpfosten 12 stützen sich starr auf   Stützbügeln 15 ab,   die ihrerseits auf dem Boden 14 der ReaktorAbdichtungshülle 3 abgestützt sind. 



   Die einen waagrechten Schnitt durch den Reaktor-Behälter gemäss Fig. 1 darstellende Fig. 2 zeigt genauer die besondere Form der Ringrahmen, welche den Moderatoraufbau tragen. Wegen der regelmä- ssigen Anordnung der Moderatorsäulen 1 haben diese Ringrahmen ihrerseits in Draufsicht innen und aussen eine   Umrandung. derenForm   ungefähr einem Sechseck entspricht ; die Seiten jedes SechsecKes sind sägezahnartig eingeschnitten, so dass sie sich sehr genau der Querschnitts-Kontur der prismatischen Graphit-   Säulen   1 anpassen. Die Ringrahmen sind mit dem Mittelteil und miteinander durch eine Reihe von Feder- 

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 keilen 16 verbunden, die vorzugsweise an den Ecken des Sechseck-Querschnittes angeordnet sind.

   Diese
Federkeile 16 greifen in radiale Nuten der Ringrahmen ein und gestatten somit geringfügige gegenseitige
Verlagerungen oder Verschiebungen des einen Rahmens gegenüber den ihm benachbarten Rahmen, wobei aber jede Winkelverdrehung des einen gegenüber den andern Rahmen unterbunden ist. 



   Durch diese Anordnung wird es möglich, die durch das Gewicht des Moderatoraufbaues gegebene me- chanische Beanspruchung jedes der Ringrahmen und des Mittelteiles 11 etwa gleich zu halten ; die Biege- beanspruchung jedes der Rahmen bleibt unbeeinflusst, ganz unabhängig davon, welche Verformungen sich beim Betrieb des Reaktors ergeben können. Die Abdichtung zwischen zwei konzentrischen Ringrahmen wird unter Zwischenschaltung von an die Unterseite der Rahmenplatten angeschweissten, im Zickzack angeord- neten Winkelleisten 17   (Fig. 3,   4) ausgeführt, die eine Verbindung des elastischen Dichtungsgliedes selbst längs einer gebrochenen Grenzlinie möglich machen.

   An jeder der beiden Winkelleisten ist ein Dich- tungsbalg 18 angeschweisst, der eine vertikale Verschiebung - die auf Unterschiede der Ausdehnung zu- rückzuführen ist-erleichtert und ein Entweichen des Kühlmediums durch die Spalten a verhindert, wie sie gegebenenfalls beim Aufbau zwischen benachbarten Ringrahmen vorgesehen werden. 



   In Fig. 5 ist eine abweichende Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, bei der das Anord- nungsnetz der Moderatorsäulen nicht mehr dreieckig, sondern quadratisch ist. Auch in diesem Falle ist die ebene Unterstützungsfläche gleichfalls aus zu einem Mittelteil 22 konzentrischen Ringrahmen mit polygonaler Randkontur aufgebaut, beispielsweise den Rahmen 19,20 und 21. 



   Gemäss der Erfindung ist das mit dem Gelenk 13 versehene Ende der die Ringrahmen tragenden Stütz- pfosten 12 so ausgelegt, dass der Zusammenhalt der gesamten'ebenen Stützfläche gewahrt wird, jedoch eine freie Dehnung der einzelnen Teile mit entsprechender gegenseitiger Bewegung möglich ist. Zu die- sem Zweck sind die Achsen der Gelenke dieser Stützpfosten in eine Richtung gelegt, die senkrecht auf der durch die Mittelachse des Moderatoraufbaues und die Längsachse des jeweiligen Stützpfostens gehenden
Ebene liegt,   d. h.   senkrecht zu dem Radius des Ringrahmens, der durch die Verbindungsstelle mit dem
Stützpfosten geht (vgl. Fig. 6).

   In dem besonderen Fall, in dem die Dichtungshülle 3 des Reaktors durch ein starkwandiges dichtes Gefäss aus vorgespanntem Beton ersetzt ist, wird es notwendig, dieses Gefäss ge- gen Wärmeeinwirkung zu isolieren, um ein unerwünscht hohes Ansteigen der Temperatur des Gefässes zu vermeiden, wenn der Reaktor im Betrieb ist. Zu diesem Zweck stützen sich die Stützpfosten 12 mit ihrem unteren Ende über kugelige Lagerungen 23 auf wärmeisolierende Stützglieder 15 ab, u. zw. in der Höhe der wärmeisolierenden Auskleidung 4 ; dadurch wird die Übertragung der Wärme von der ebenen Unter- stützungsfläche auf das druckdichte Gefäss vermieden   (Fig.   7). 



   Vorzugsweise werden die Stützpfosten unmittelbar senkrecht unterhalb solcher Kanäle des Modera- toraufbaues vorgesehen, die zur Aufnahme von Sicherheitsstäben des Reaktors dienen, oder auch senk- recht unterhalb eines zur Aufnahme von atomarem Brennstoff bestimmten Kanals, wie beispielsweise des
Kanals 24 (Fig. 7). In diesem Falle haben die   Stützpfosten - zumindest   an ihrem oberen Ende - die Ge- stalt eines Rohres, dessen Mantel mit   einer grösseren   Zahl von radialen Löchern versehen ist (25 in Fig. 7), durch die das die Brennstoffpatronen kühlende Madium hindurchströmen kann, um in den betreffenden
Kanal zu gelangen. 



   Bei einer andern Ausführungsform könnte man die mit Gelenken versehenen Pfosten durch starre
Pfosten ersetzen, die mit dem Druckbehälter des Reaktors verbunden sind und die konzentrischen Ringrahmen über Rollen tragen, deren Rollachsen senkrecht zum Radius der Rahmen in horizontalen Ebenen liegen, um auf diese Weise ebenfalls die seitliche Stabilität der gesamten Unterstützungsfläche zu si- chern. 



   Die Erfindung ist nicht nur bei einem Moderatoraufbau anwendbar, der durch besondere Federn und Nuten zusammengehalten wird, wie bei dem speziellen Ausführungsbeispiel, das soeben beschrieben wurde ; sie lässt sich auch bei allen andern Aufbauweisen benutzen, bei denen die Säulen aus dem festen Moderator jeweils voneinander unabhängig sind und kleine vertikale Lagenänderungen vorkommen können. 

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Claims (1)

  1. PATENT ANSPRÜCHE : 1. Ebene aus mehreren, starren voneinander unabhängigen Teilen zusammengesetzte Unterstützungfläche für einen aus festem Material bestehenden vertikalen Moderatoraufbau eines Kernreaktors, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterstützungsfläche (7) aus einer mittleren Stützfläche (11, 22) und jeweils nahe aneinander konzentrisch zu der mittleren Stützfläche angeordneten ringähnlichen Rahmen (8,9, 10,19, 20,21) zusammengesetzt ist. <Desc/Clms Page number 4> EMI4.1 durch in radiale Nuten der Ringrahmen eingreifende Federkeile (16) verbunden sind, die leichte relative Verlagerungen oder Verformungen eines Ringrahmens gegenüber den ihm benachbarten Ringrahmen zulassen (Fig. 2).
    4. Unterstützungsfläche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Unterstützungspfosten (12) an seinem mit einem starren Ringrahmen verbundenen Ende ein Gelenk (13) aufweist, dessenGelenk- achse senkrecht zu einer durch die Mittelachse des Moderators und die Längsachse des Pfostens gehenden Ebene liegt, so dass die seitliche Steifigkeit der gesamten Ringrahmen gesichert ist (Fig. 1).
    5. Unterstützungsfläche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stützpfosten (12) an seinem auf das Reaktor-Gefäss abgestützten Ende mit einer thermisch gegen das Gefäss isolierten kugeligen Lagerung (23) versehen ist (Fig. 7).
    6. Unterstützungsfläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen je zwei konzentrischen Ringrahmen an deren unteren Seiten eine elastische Dichtungsverbindung (17, 18) vorgesehen ist, die die einander benachbarten Ränder der beiden Ringrahmen verbindet (Fig. 3,4).
    7. Unterstützungsfläche nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsverbindung ein metallischer Balg ist.
AT251562A 1961-04-14 1962-03-28 Ebene Unterstützungsfläche für einen aus festem Material zusammengesetzten vertikalen Moderatoraufbau eines Kernreaktors AT229443B (de)

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