DE1104629B

DE1104629B - Graphitmoderator-Aufbau eines Kernreaktors

Info

Publication number: DE1104629B
Application number: DEU5439A
Authority: DE
Inventors: Stanley Hackney
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1957-07-01
Filing date: 1958-06-30
Publication date: 1961-04-13
Also published as: FR1197491A; GB888602A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Graphitmoderator-Aufbau eines Kernreaktors, bestehend aus einer Moderator-Bauteilgruppe in Form einer Anzahl regelmäßig in Reihe angeordneter Graphitblöcke von rechteckigem Querschnitt, die in ineinandergreifenden Schichten zusammengebaut und die Schichten aufeinandergestapelt sind, und bei dem Kühlmittelkanäle durch die Bauteilgruppe hindurch durch die gestapelten Schichten laufen.

Bei thermischen Kernreaktoren der gasgekühlten Bauart befindet sich das Spaltmaterial in einer Moderator-Bauteilgruppe, welche Graphitblöcke aufweist. Eine derartige Moderator-Bauteilgruppe ist einem auf Grund von Strahlungs- und Wärmeeffekten auftretenden Anwachsen unterworfen, wobei das Anwachsen infolge Bestrahlung (im nachfolgenden als »Wignersches Anwachsen« bzw. »Wignerwachstum« bezeichnet) anisotropisch erfolgt und einen Kleinstwert in einer Richtung aufweist, welche parallel zur Strangpreßrichtung der Graphitblöcke verläuft, während das Anwachsen in einem Höchstausmaß in Richtungen auftritt, welche senkrecht zur Strangpreßrichtung verlaufen. Es wird angenommen, daß das Anwachsen infolge von Wärmeeffekten im allgemeinen isotropisch erfolgt.

Bekannt ist ein Moderator aus dicht gepackten Graphitblöcken mit Kühlkanälen, jedoch lassen diese starren Graphitblöcke kein Wignerwachstum zu. Das Problem des Wignerschen Anwachsens ist bei anderen Moderatorausführungen in der Weise gelöst worden, daß die Blöcke so ausgerichtet werden, daß das geringste Anwachsen in Längsrichtung der Blöcke erfolgt, und daß sie in solcher Ordnung vorgesehen werden, daß zwischen den Seitenflächen benachbarter Blöcke Zwischenräume gelassen werden, wobei das Maximalwachstum dann in diese Räume hinein erfolgen kann. Die Lage der Blockenden wird dabei durch Graphitziegel bestimmt, die in Schichten angeordnet sind, wobei aufeinanderfolgende Ziegel sich nur an zwei Seiten berühren, um ein Wignerwachstum in bzw. zwischen den Ziegeln zu ermöglichen. Diese Aufbauten arbeiten zwar bei ruhenden Reaktoren in zufriedenstellender Weise, ihre Stabilität reicht jedoch bei einem Reaktor, welcher Bewegungen ausgesetzt ist, nicht aus. Denn die Zwischenräume für das Wignerwachstum zwischen den restlichen zwei Ziegelflächen ermöglichen keinen Moderatoraufbau, welcher plötzlichen Beschleunigungskräften, mit denen bei einem ortsbeweglichen Moderator, beispielsweise bei einem in ein Schiff eingebauten Moderator, gerechnet werden muß, standhält.

Zweck der Erfindung ist daher die Schaffung einer Moderator-Bauteilgruppe mit einer verbesserten Stabilität, bei der das Wignerwachstum berücksichtigt ist.

Graphitmoderator -Aufbau
eines Kernreaktors

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority, London

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen, Oranienstr. 14

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 1. Juli 1957

Stanley Hackney, Fearnhead, Warrington, Lancashire

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

Dies wird bei dem eingangs genannten Graphitmoderator-Aufbau dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß erstens in jeder Schicht die Blöcke an ihren Seitenflächen mit Abstand voneinander angeordnet sind, derart, daß die Blöcke jeder Reihe abwechselnd einen größeren und einen kleineren Querschnitt aufweisen und die größeren Blöcke an ihren Ecken mit größeren Blöcken in benachbarten Reihen zusammenstoßen, daß zweitens die Richtung des geringsten Wignerwachstums in den Blöcken so gewählt ist, daß entlang jeder Linie, welche innerhalb einer Schicht durch die ineinandergreifenden Ecken der größeren Blöcke in der Schicht gebildet wird, die vorerwähnte Richtung zwischen den Blöcken so abwechselt, daß sie zunächst entlang der vorerwähnten Linie und dann quer zu ihr, und zwar in den kleineren Blöcken senkrecht zur Schichtebene verläuft, und daß drittens die Schichten relativ zueinander versetzt sind, derart, daß diejenigen Kräfte, welche ein Zusammenstapeln der Schichten bewirken, über die kleineren Blöcke übertragen werden, während ein Raum für das Anwachsen zwischen den Endflächen der größeren Blöcke frei bleibt.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden, und zwar zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Graphitmoderator-Bauteilgruppe, während

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie H-II der Fig. 1 veranschaulicht.

109 540/356

Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, weist eine Moderator-Bauteilgruppe 10 die Form einer Masse aus Graphitblöcken 11, 12 mit rechteckigem Querschnitt auf, wobei die Blöcke 11, 12 in ineinandergreifenden Schichten 13 zusammengebaut und die Schichten 13 aufeinandergestapelt sind, um den Aufbau 10 zu bilden, während Kühlmittelkanäle 14 durch den Aufbau 10 hindurch durch die aufgestapelten Schichten 13 hindurchlaufen.

Die Blöcke 11 haben einen größeren Querschnitt, während die Blöcke 12 einen kleineren Querschnitt aufweisen, und in jeder Schicht 13 sind die Blöcke 11., 12 mit ihren Seitenflächen mit Abstand voneinander vorgesehen, wie durch die Zwischenräume 15 angedeutet ist, und die Blöcke sind in Reihe 16 angeordnet, wobei die Blöcke 11 mit den Blöcken 12 in jeder Reihe abwechseln. Die Blöcke 11 in jeder Reihe 16 grenzen an ihren Ecken 18 an die Blöcke 11 in benachbarten Reihen 16 entlang den Haltenuten 17.

Die Richtung des geringsten Wignerschen Anwachsens in den Blöcken 11, 12 wird so gewählt, daß entlang jeder Linie (beispielsweise den gestrichelten Linien 19j, welche durch die ineinandergreifenden Ecken einer Reihe von Blöcken 11 gezogen wird, die Richtung so wechselt, daß sie zunächst entlang der vorerwähnten Linie und dann quer zur vorerwähnten Linie, wie dies durch die Pfeile 26 angedeutet ist, verläuft, und zwar so, daß in den Blöcken 12 die vorerwähnte Richtung senkrecht zur Schichtebene verläuft, wie durch Pfeile 20 angedeutet ist.

Die Schichten 13 sind relativ zueinander versetzt, so daß Kräfte, welche die Schichten 13 zusammengestapelt halten, über die Blöcke 12 übertragen werden können, wie durch die Belastungslagerfläche 21 angedeutet ist, während gleichzeitig Raum für das Anwachsen zwischen den Endflächen der Blöcke 11 frei bleibt, wie die Räume 22 zeigen.

Die Blöcke 11, 12 weisen Zapfen 23 an einer Endfläche und kreisförmige Aussparungen 24 an der gegenüberliegenden Fläche auf, um dadurch ein Ineinandergreifen der Schichten 13 zu ermöglichen, und die Kanäle 14 im Aufbau 10 werden durch Löcher 25 gebildet, welche zu den Blockmitten versetzt sind, um die Kontinuität der Kanäle 14 durch den Aufbau 10 zu ermöglichen, während gleichzeitig das Versetzen der Schichten 13 relativ zueinander zugelassen wird.

Die Bauteilgruppe 10 gestattet ein Wignersches Anwachsen während des Reaktorbetriebs, wobei durch die Anordnung der Blöcke 11, 12 mit ihren zugeordneten Richtungen des geringsten Wignerschen Anwachsens Vorsorge für eine geringstmögliche Verformung des Aufbaus 10 während seiner Betriebsdauer geschaffen wird.

Der Aufbau 10 besteht aus einem etwa lotrecht ausgerichteten festen Zylinder, auf welchen eine radiale Halterung zusammen mit einer oberen und unteren Halteeinrichtung einwirkt. Bei Betrieb des Reaktors ist das lotrechte Anwachsen des Aufbaus durch den Kleinstanwachsfaktor des Graphits bestimmt, während das radiale Anwachsen durch die Hälfte der Summe der Größt- und Kleinst-Anwachsfaktoren bestimme wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Graphitmoderator-Auf bau eines Kernreaktors, bestehend aus einer Moderator-Bauteilgruppe in Form einer Anzahl regelmäßig in Reihe angeordneter Graphitblöcke von rechteckigem Querschnitt, die in ineinandergreifenden Schichten zusammengebaut und die Schichten aufeinandergestapelt sind, und bei dem Kühlmittelkanäle durch die Bauteilgruppe hindurch durch die gestapelten Schichten laufen, dadurch gekennzeichnet, daß erstens in jeder Schicht die Blöcke an ihren Seitenflächen mit Abstand voneinander angeordnet sind, derart, daß die Blöcke jeder Reihe abwechselnd einen größeren und einen kleineren Querschnitt aufweisen und die größeren Blöcke an ihren Ecken mit größeren Blöcken in benachbarten Reihen zusammenstoßen, daß zweitens die Richtung des geringsten Wignerwachstums in den Blöcken so gewählt ist, daß entlang jeder Linie, welche innerhalb einer Schicht durch die ineinandergreifenden Ecken der größeren Blöcke in der Schicht gebildet wird, die vorerwähnte Richtung zwischen den Blöcken so abwechselt, daß sie zunächst entlang der vorerwähnten Linie und dann quer zu ihr, und zwar in den kleineren Blöcken senkrecht zur Schichtebene verläuft, und daß drittens die Schichten relativ zueinander versetzt sind, derart, daß diejenigen Kräfte, welche ein Zusammenstapeln der Schichten bewirken, über die kleineren Blöcke übertragen werden, während ein Raum für das Anwachsen zwischen den Endflächen der größeren Blöcke frei bleibt.

2. Graphitmoderator-Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke an einer Endfläche mit Zapfen versehen sind, während sie auf der gegenüberliegenden Fläche kreisförmige Aussparungen aufweisen, um dadurch ein Ineinandergreifen der Schichten zu ermöglichen, und daß die Kühlmittelkanäle durch den Aufbau hindurch durch Löcher in den Blöcken gebildet sind, und daß die Löcher in bezug auf die Blockmitten versetzt sind, um dadurch die Kontinuität der Kühlmittelkanäle durch den Aufbau hindurch sicherzustellen, während die einzelnen Schichten relativ zueinander versetzt sind.

3. Graphitmoderator-Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau die Form eines etwa lotrecht ausgerichteten festen Zylinders aufweist, auf welchen eine radiale Halterung zusammen mit einer oberen und unteren Halteeinrichtung einwirkt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 130 109.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen