Neutronen-Moderatoranordnung
Die Erfindung betrifft eine Neutronen-Moderatoran ordnung im Core eines Kernreaktors, wobei die Moderatoranordnung aus in Form von in Reihen angeordneten Blöcken aus einem die Neutronen bremsenden Material besteht und bei mindestens einigen Reihen die Blöcke Durchgangskanäle aufweisen, so dass durch jede dieser Reihen ein zusammenhängender Längskanal verläuft, wobei die Abstände zwischen den Blöcken von nebeneinander angeordneten Blockreihen durch in Passfedernuten sitzende Passfedern im wesentlichen gleichbleibend gehalten werden und die Passfedernuten sich auf der Aussenseite der Blöcke in Längsrichtung der Blockreihen erstrecken.
Bei z. B. gasgekühlten, graphit-moderierten Kernreaktoren weist das Core Reihen von Graphitblöcken auf, wobei die Blöcke einer Reihe mit den Blöcken einer anderen Reihe durch Passfedern miteinander verbunden sind. Die Blöcke verwerfen sich während des Reaktorbetriebes etwas und die Bewegungen der Blöcke infolge der Verwerfungen werden so überwacht, dass die in den Blöcken vorhandenen Kanäle die zum Aufnehmen von Brennstoff oder Regelstäbe dienen, miteinander fluchten, so dass die Kanäle von zwei hintereinander ange ordneten Blöcken ohne Stufe ineinander übergehen.
Es ist bekannt, in den Seitenwänden von benachbarten Blöcken verschiedener Blockreihen in Passfedernuten liegende Passfedern aus Graphit anzuordnen. Im allgemeinen erstrecken sich diese Passfedern und Passfedernuten über die gesamte Länge zweier miteinander in
Verbindung stehender Blöcke.
Diese bekannten Passfedern unterliegen folgenden
Nachteilen:
Die Passfedern unterliegen während des Reaktorbe triebes Verwerfungen von solcher Grösse, dass die
Passfedern oftmals zerbrechen.
Die an der Passfeder infolge der Verwerfungen auftretende Scherbeanspruchung ist ungleichmässig verteilt und ist am unteren Ende bei mittels Passfeder miteinander verbundenen Blöcken sehr gross.
Die Graphitblöcke einer Reihe sind Biegungen in Längsrichtung unterworfen, und deshalb müssen die entlang der Blöcke verlaufenden Passfedern ein grosses Spiel in den Passfedernuten aufweisen, damit infolge der Biegungen die Passfedern nicht brechen.
Der Längsschwund einer Blockreihe kann um soviel grösser als der der benachbarten Reihe sein, dass die Passfedern zweier hintereinander, in einer Reihe liegender Blöcke der erhöhten Gefahr eines Zerbrechens ausgesetzt sind.
Es wird bezweckt, eine Neutronen-Moderatoranordnung zu schaffen, bei der die erwähnten Nachteile vermieden werden können.
Die erfindungsgemässe Neutronen-Moderatoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich in jeder Passfedernut jedes Blockes zwei oder mehr Passfedern befinden, die in Eingriff mit benachbarten Passfedernuten nebenliegender Blöcke sind und diese miteinander verbinden.
Mit Vorteil können sich die Passfedernuten von der oberen Stirnseite der Blöcke aus erstrecken und kürzer sein als die Blöcke, so dass dann die Passfedern am unteren Nutenende nicht mehr den erwähnten hohen Scherbeanspruchungen ausgesetzt sind.
Mit Vorteil ist die Gesamtlänge der in einer Passfedernut sitzenden Passfedern kürzer als die Nut, so dass unterschiedliche Schwunde benachbarter Blockreihen aufgenommen werden können, ohne dass die eine Blockreihe die in der nebenstehenden Blockreihe sitzenden Passfedern so weit verschieben kann, dass diese vom einen Block brückenartig zum nächsten in der gleichen Reihe liegenden Block reichen können.
Jede Passfeder kann an einer Seite einer einstückigen Passfedereinheit vorhanden sein, wobei diese Einheit die Länge der Passfedern aufweist. Diese Passfedern der Einheit können dann in mehr als zwei Blöcke eingreifen oder jede Passfeder kann in benachbarte Nuten aneinander angrenzender Seiten von nebeneinander stehenden Blöcken eingreifen. Wenn gewünscht, können beide Arten von Passfedern bei einer Coreausbildung vorhanden sein. In vorteilhafter Weise werden die Passfedernuten mit parallelen Seitenwänden ausgebildet, die zur oberen Stirnfläche der Blöcke ausmünden und somit eine in dieser Stirnfläche liegende Rinne bilden.
Mit Vorteil können die gegenüberliegenden Seitenwände der Nut bei zumindest einigen Passfedernuten am unteren Nutenende mit einem Bogen ineinander übergehen. Die bei diesem Nutenende liegenden Passfedern werden in vorteilhafter Weise besonders geformt, so dass dieses z.B. abgerundete Nutenende nicht von dieser Passfeder beschädigt werden kann. Die in diesem gewölbten Nutenende liegende Passfeder kann an ihrem unteren Ende z. B. durch beidseitiges Abschrägen von einander gegenüberliegenden Seiten verjüngt werden, so dass die evtl. in Kontakt mit dem gewölbten Nutenende kommende Passfeder im wesentlichen nur an einem in Querrichtung zum Block liegenden Teil der Nutenwand anliegt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf vier aneinander angrenzende Graphitblöcke im Core eines Moderators bei einem Kernreaktor
Fig. 2 ist eine auseinandergezogene, schaubildende Teilansicht der mit Nuten versehenen Blöcke nach Fig.
1 und
Fig. 3 ist eine auseinandergezogene, schaubildliche Teilansicht einer Passfedereinheit bei zwei mit Nuten versehenen Blöcken.
Das in den Fig. 1-3 teilweise dargestellte Core weist mit Nuten versehene Blöcke 1 und zwischenliegende Passfedereinheiten 6 auf. Jeder der genuteten Blöcke 1 weist einen zur Aufnahme von nicht dargestellten Brennstoffstäben oder Regelstäben dienenden Kanal 5 auf. Die Blöcke 1 stehen mittels in ihren Nuten 2 angeordneten Passfedern 3 miteinander in Verbindung und ebenfalls mittels in den Blocknuten 4 liegenden Passfedereinheiten 6, wobei mehrere Passfedern 6a eine einstückige Passfedereinheit 6 bilden. Es soll darauf hingewiesen werden, dass das Core eine grosse Anzahl von Blöcken 1 aufweist, die in der dargestellten Weise, in einer Ebene liegend, miteinander verbunden sind, und dass auch mehrere Blöcke 1 hintereinander, also in Reihe, angeordnet sind. Die Kanäle 5 von mehreren hintereinander liegenden Blöcken 1 bilden einen sich durch die ganze Blockreihe erstreckenden Kanal.
Im jeder Nut 2 liegt eine, im Beispiel aus zwei
Passfederteilen 3a und 3b bestehende Passfeder 3. Die
Gesamtlänge der Passfederteile 3a und 3b ist kürzer als die Länge der Passfedernut 2. Die Passfederteile 3b sind ihrem unteren Ende zu verjüngt, so dass ihre unteren
Enden eine verringerte Querschnittsfläche aufweisen.
Die Nuten 2 werden mittels eines Fingerfräsers in
Längsrichtung des Blockes 1 gefräst und reichen von der oberen Stirnseite bis etwa zur halben Blocklänge. Durch
Liegen des verjüngten Passfederendes 8 im abgerundeten Ende 9 der Fräsnut 2 besteht weniger die Gefahr einer Beschädigung der Rundung 9 durch die Passfeder 3, als wenn letztere über ihre ganze Länge gleiche Breite hätte. Die Fräsnut 2 ist um einen Betrag länger als die darin liegende Passfeder 3, welcher Betrag grösser ist als der maximal mögliche relative Längsschwund zwischen zwei benachbarten durch eine Passfeder 3 miteinander verbundenen Blöcken 1. Dadurch wird erreicht, dass der relative Längsschwund benachbarter Blöcke 1 kein Überragen der Passfederteile 3a über die obere Stirnfläche beider Blöcke 1 ergeben kann.
Die Passfedern 6a nach Fig. 3 sind zu einer einstückigen Passfedereinheit 6 vereinigt. Die Nuten 4 sind in Länge und mit ihrem unteren, abgerundeten Ende gleich ausgebildet wie die Nuten 2. Jede aus zwei oder mehr aneinander angrenzenden Passfedereinheiten 6 bestehende Gruppe ist von der nächsten derartigen Gruppe durch einen Zwischenblock 10 distanziert, der die Lage benachbarter Passfedergruppen jeweils im mittleren, vertikalen Teil der Nuten 4 bestimmt. Die Gesamtlänge einer Passfedergruppe also zweier Einheiten 6, ist geringer als die Gesamtlänge der aus den Teilen 3a und 3b bestehenden Passfeder 3, da der relative Schwundunterschied zwischen einer Einheit 6 und dem Block 1 wahrscheinlich grösser ist als der zwischen zwei Blöcken 1.
Die neuartige Verwendung und Anordnung der Nuten und Passfedern ergibt folgende Vorteile:
Sollte sich ein Block 1 oder Blöcke 1 in Längsrichtung verwerfen, so können sich z. B. die Passfederteile 3a und 3b etwas zueinander schrägstellen, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass diese Passfederteile zerbrechen gegenüber einer einzigen, die Gesamtlänge beider Teile 3a und 3b aufweisenden Passfeder. Weiterhin kann das notwendige Spiel z. B. zwischen den Teilen 3a, 3b und der zugehörigen Nut 2 geringer sein, als wenn eine einzige Passfeder mit der Gesamtlänge beider Teile 3a und 3b verwendet werden würde.
In den Beispielen nach Fig. 2 und 3 liegen in jeder Passfedernut 2 oder 4 zwei Passfederteile 3a, 3b oder zwei Passfederteile 6a. Es soll darauf hingewiesen werden, dass aber auch mehr als zwei Passfederteile in jeder Nut 2 oder 4 liegen können.
Unter bestimmten Voraussetzungen kann es wünschenswert sein drei hintereinander, also in Reihe, liegende Passfederteile vorzusehen. Für einen z. B.
80 cm langen Block 1 sind zwei je 12, 5cm lange Passfederteile, mit einer Breite von 3,8 cm und 3,1 cm Tiefe, die in einer 42 cm langen Nut liegen, ausreichend.
Es soll darauf hingewiesen werden, dass die Nuten 2 und 4 nicht unbedingt mit einem Fingerfräser hergestellt sein müssen, sondern es können auch über die ganze Blocklänge durchgehende Nuten hergestellt werden, die dann mit Füll- oder Distanzstücken im jeweiligen unte ren Ende wieder gefüllt werden.
In der Zeichnung ist nur ein kleiner Teil des Cores mit den vertikal stehenden Blöcken 1 dargestellt; in Übereinstimmung mit dem üblichen Aufbau, weist das
Core aber auch noch einen nicht dargestellten Reflektor teil und einen Kanalteil für den Brennstoff auf. Die Blöcke 1 dieser erwähnten Reflektorteile und Kanalteile können gleiche Länge aufweisen, aber wenn gewünscht, können die an die aussenliegenden Blöcke der Kanalteile angrenzenden Blöcke der Reflektorteile wesentlich kür zer sein als die anderen Blöcke. Die an die Blöcke der
Brennstoffkanäle angrenzenden Blöcke des Reflektors können horizontal unterteilt werden und zwar zu zweier lei Arten, wobei diese Arten gleiche Längen untereinander aufweisen können oder auch unterschiedliche Längen, z. B. im Verhältnis von 2:1 haben können.
Neutron moderator arrangement
The invention relates to a neutron Moderatoran arrangement in the core of a nuclear reactor, wherein the moderator arrangement consists of blocks arranged in rows and made of a material that slows the neutrons, and in at least some rows the blocks have passage channels so that a continuous longitudinal channel through each of these rows runs, the distances between the blocks of juxtaposed rows of blocks being kept essentially constant by feather keys seated in feather key grooves and the feather key grooves extending on the outside of the blocks in the longitudinal direction of the block rows.
At z. B. gas-cooled, graphite-moderated nuclear reactors, the core has rows of graphite blocks, wherein the blocks of one row are connected to the blocks of another row by feather keys. The blocks warp somewhat during reactor operation and the movements of the blocks as a result of the warps are monitored in such a way that the channels in the blocks, which are used for receiving fuel or control rods, are aligned with one another, so that the channels of two blocks arranged one behind the other without Level into one another.
It is known to arrange feather keys made of graphite lying in feather key grooves in the side walls of adjacent blocks of different block rows. In general, these keys and keyways extend the entire length of two in
Connecting blocks.
These known keys are subject to the following
Disadvantages:
The feather keys are subject to distortions during operation of the reactor of such magnitude that the
Keys often break.
The shear stress that occurs on the feather key as a result of the warping is unevenly distributed and is very large at the lower end when blocks are connected to one another by a feather key.
The graphite blocks of a row are subject to bending in the longitudinal direction, and therefore the feather keys running along the blocks must have a large amount of play in the feather key grooves so that the feather keys do not break as a result of the bends.
The longitudinal shrinkage of a row of blocks can be so much greater than that of the adjacent row that the feather keys of two blocks lying one behind the other in a row are exposed to the increased risk of breaking.
The aim is to create a neutron moderator arrangement in which the disadvantages mentioned can be avoided.
The neutron moderator arrangement according to the invention is characterized in that there are two or more keys in each keyway of each block, which are in engagement with adjacent keyways of adjacent blocks and connect them to one another.
The feather key grooves can advantageously extend from the upper face of the blocks and be shorter than the blocks, so that the feather keys at the lower end of the groove are no longer exposed to the high shear stresses mentioned.
Advantageously, the total length of the feather keys sitting in a feather key groove is shorter than the groove, so that different shrinkages of adjacent block rows can be accommodated without one block row being able to move the feather keys in the adjacent block row so far that they move from one block to the next block in the same row.
Each feather key can be present on one side of a one-piece feather key unit, this unit being the length of the feather keys. These keys of the unit can then engage in more than two blocks, or each key can engage in adjacent grooves on adjacent sides of blocks standing next to one another. If desired, both types of keys can be included in a core design. Advantageously, the feather key grooves are formed with parallel side walls which open out to the upper end face of the blocks and thus form a channel located in this end face.
The opposite side walls of the groove can advantageously merge into one another with an arc in the case of at least some feather key grooves at the lower end of the groove. The feather keys located at this end of the groove are advantageously specially shaped so that this e.g. rounded end of the groove cannot be damaged by this feather key. The key located in this arched end of the groove can at its lower end z. B. be tapered by bevelling on both sides from opposite sides, so that the key that may come into contact with the curved end of the groove is essentially only applied to a part of the groove wall lying in the transverse direction to the block.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing. Show it:
Fig. 1 is a plan view of four adjacent graphite blocks in the core of a moderator in a nuclear reactor
Fig. 2 is an exploded partial diagrammatic view of the grooved blocks of Fig.
1 and
Figure 3 is an exploded partial perspective view of a key assembly with two grooved blocks.
The core, which is partially shown in FIGS. 1-3, has blocks 1 provided with grooves and feather key units 6 between them. Each of the grooved blocks 1 has a channel 5 which is used to hold fuel rods or control rods (not shown). The blocks 1 are connected to one another by means of feather keys 3 arranged in their grooves 2 and also by means of feather key units 6 located in the block grooves 4, several feather keys 6a forming a one-piece feather key unit 6. It should be pointed out that the core has a large number of blocks 1, which are connected to one another in the manner shown, lying in one plane, and that several blocks 1 are also arranged one behind the other, that is, in a row. The channels 5 of several blocks 1 lying one behind the other form a channel extending through the entire row of blocks.
In each groove 2 there is one, in the example two
Feather key parts 3a and 3b existing key 3. The
The total length of the key parts 3a and 3b is shorter than the length of the keyway 2. The key parts 3b are tapered at their lower end so that their lower
Ends have a reduced cross-sectional area.
The grooves 2 are made in
Milled in the longitudinal direction of the block 1 and extend from the upper face to about half the block length. By
If the tapered feather key end 8 lies in the rounded end 9 of the milling groove 2, there is less risk of damage to the rounded portion 9 by the feather key 3 than if the feather key 3 had the same width over its entire length. The milling groove 2 is longer by an amount than the feather key 3 located in it, which is greater than the maximum possible relative longitudinal shrinkage between two adjacent blocks 1 connected to one another by a feather key 3. This ensures that the relative longitudinal shrinkage of adjacent blocks 1 does not protrude the feather key parts 3a can result over the upper face of both blocks 1.
The keys 6a according to FIG. 3 are combined to form a one-piece key unit 6. The grooves 4 have the same length and their lower, rounded end as the grooves 2. Each group consisting of two or more adjoining key units 6 is separated from the next such group by an intermediate block 10 that defines the position of adjacent key groups middle, vertical part of the grooves 4 is determined. The total length of a key group, i.e. two units 6, is less than the total length of the key 3 consisting of parts 3a and 3b, since the relative shrinkage difference between a unit 6 and the block 1 is probably greater than that between two blocks 1.
The novel use and arrangement of the grooves and keys results in the following advantages:
Should a block 1 or blocks 1 reject in the longitudinal direction, z. B. the key parts 3a and 3b slightly inclined to each other, so that it is less likely that these key parts break compared to a single key, the total length of both parts 3a and 3b having. Furthermore, the necessary game z. B. be smaller between the parts 3a, 3b and the associated groove 2 than if a single key with the total length of both parts 3a and 3b would be used.
In the examples according to FIGS. 2 and 3 there are two feather key parts 3a, 3b or two feather key parts 6a in each feather key groove 2 or 4. It should be pointed out that there can also be more than two feather key parts in each groove 2 or 4.
Under certain conditions, it may be desirable to provide three parallel key parts, one behind the other. For a z. B.
80 cm long block 1, two feather key parts each 12.5 cm long, 3.8 cm wide and 3.1 cm deep and located in a 42 cm long groove are sufficient.
It should be noted that the grooves 2 and 4 do not necessarily have to be made with an end mill, but continuous grooves can also be made over the entire length of the block, which are then filled again with fillers or spacers in the respective lower end.
In the drawing, only a small part of the core is shown with the vertically standing blocks 1; in accordance with the usual structure, the
Core but also part of a reflector, not shown, and a channel part for the fuel. The blocks 1 of these mentioned reflector parts and channel parts can have the same length, but if desired, the blocks of the reflector parts adjoining the outer blocks of the channel parts can be considerably shorter than the other blocks. Those attached to the blocks of the
Fuel channels adjoining blocks of the reflector can be divided horizontally into two lei types, these types can have the same lengths among each other or different lengths, e.g. B. in the ratio of 2: 1 can have.