DE1162004B

DE1162004B - Moderatorblock-Stapelaufbau eines Kernreaktors

Info

Publication number: DE1162004B
Application number: DEC19950A
Authority: DE
Inventors: Rene Babule; Georges Lemesle; Roger Martin; Pierre Rouge
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1958-10-18
Filing date: 1959-10-12
Publication date: 1964-01-30
Also published as: GB913818A; LU37791A1; NL113043C; BE583537A; US3157582A; CH376587A; FR1214246A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G 21

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche KL: 21g-21/20

C 19950 VIII c/21,
12. Oktober 1959
30. Januar 1964

Die Erfindung bezieht sich auf einen Moderatorblock-Stapelaufbau eines Kernreaktors, bestehend aus mehreren mit Zwischenräumen parallel nebeneinander angeordneten Säulen, die durch einen Stapel gleichachsig übereinandergeschichteter, mit Kanälen versehener prismatischer Blöcke gebildet werden, bei dem ferner in Nuten der Blöcke mit Gleitpassung eingreifende keilartige Verbindungselemente vorgesehen sind, die jeweils zwei übereinanderliegende Blöcke der gleichen Säule sowie we- ίο nigstens einen Block einer benachbarten Säule miteinander verbinden, und bei dem weiterhin zwischen den keilartigen Verbindungselementen und dem Nutengrund ein Spiel vorhanden ist.

Ein Moderatorblock-Stapelaufbau muß einerseits eine hinreichende mechanische Festigkeit aufweisen und andererseits im Hinblick auf die im Betrieb auftretende thermische Ausdehnung sowie die sogenannten »Wigner-Verformungen« ein »Atmen« der einzelnen Säulen und Blöcke des Stapelaufbaues ermöglichen.

Um eine Ausdehnung der einzelnen Säulen des Moderatorblock-Stapelaufbaues in Querrichtung zu ermöglichen, ist es bekannt, zwischen den keilartigen Verbindungselementen und dem Nutengrund der Blöcke ein Spiel vorzusehen. Bei einer bekannten Ausführung dieser Art sind die zur Aufnahme der keilartigen Verbindungselemente dienenden Nuten an zwei Prismenstirnseiten der Moderatorblöcke vorgesehen. Diese Ausführung hat jedoch den wesentliehen Nachteil, daß sich benachbarte Säulen nicht unabhängig voneinander in Längsrichtung ausdehnen können. Gerade eine derartige Ausdehnungsmöglichkeit ist jedoch besonders erwünscht, da sich im Betrieb des Reaktors die im Innern des Moderatorblock-Stapelaufbaues angeordneten Säulen stärker als die im äußeren Bereich vorgesehenen Säulen auszudehnen versuchen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieses Mangels der bekannten Ausführungen einen Moderatorblock-Stapelaufbau der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem sich die nebeneinander angeordneten Säulen unabhängig voneinander in Längsrichtung ausdehnen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die einzelnen Moderatorblöcke an wenigstens drei Prismenlängsseiten je eine Nut aufweisen, deren Seitenwände parallel und symmetrisch zu einer die Prismenlängsachse des betreffenden Blökkes enthaltenden Ebene liegen.

Auf diese Weise ist erreicht, daß sich die einzel-Moderatorblock-Stapelaufbau eines Kernreaktors

Anmelder:

Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,

München 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:

Rene Babule, Gif-sur-Yvette, Seine-et-Oiee,

jeorges Lemesle,

Roger Martin, Paris,

Pierre Rouge, Gif-sur-Yvette, Seine-et-Oise

(Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 18. Oktober 1958 (Nr. 776 971)

nen Säulen des Moderatorblock-Stapelaufbaues unabhängig voneinander sowohl in Querrichtung als auch in Längsrichtung ausdehnen können. Die zur Aufnahme der Brennstoffelemente dienenden Kanäle behalten deshalb auch im Betrieb eine genau senkrechte Lage bei, so daß keine Leckstellen entstehen.

Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung einiger in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele hervor. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einzelner Moderatorblöcke einer Stapelebene, bei der die Blöcke durch gesonderte Keile zusammengehalten werden,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Moderatorblock-Stapelaufbaues, aus dem zur besseren Darstellung ein Stück herausgebrochen ist,

F i g. 3 eine Schnittdarstellung (im vergrößerten Maßstab), die die Verbindung des Moderatorblock-Stapelaufbaues mit dem am Umfang angeordneten Stützmantel zeigt,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Teiles des äußeren Umfanges des erfindungsgemäßen Moderators in einer weiteren Ausführungsform, ,

Fig. 5 einen senkrechten Schnitt durch die am unteren Ende des Stapelaufbaues vorgesehene Verbindung mit dem Boden des Stützmantels,

309 807/317

Claims

3 4

Fig. 6 einen senkrechten Schnitt durch die obere halben Blöcken auf, die an der Außenseite somit

Verbindung des Stapelaufbaues mit dem Stützmantel, eine ebene Fläche 13 tragen. Die Blöcke 12 sind mit

F i g. 7 eine perspektivische Ansicht auf einzelne dem äußeren Stützmantel 7 über Verbindungsteile

Moderatorblöcke eines weiteren Ausführungsbei- 14 verbunden, die ein T-förmiges Profil aufweisen.

spiels, bei dem die Keile einstückig mit den Blöcken 5 Die in Fig. 4 dargestellte Ausführung weist den

ausgebildet sind, Vorzug auf, daß für die Verankerung des Stapel-

Fig. 8 eine schematische Aufsicht auf die Mo- aufbaues am äußeren Stützmantel nur wenig Raum

deratorblöcke gemäß Fig. 7. verlorengeht, so daß praktisch der Außendurchmes-

Der Moderatorblock-Stapelaufbau gemäß F i g. 1 ser des Stapelaufbaues gleich dem Nutzquerschnitt

besteht aus einzelnen Graphitblöcken 1, 2, die den io des Moderators ist.

Querschnitt eines regelmäßigen Sechsecks aufweisen. Die Verbindung des Moderatorblock-Stapelauf-

Die Blöcke sind derart nebeneinander angeordnet, baues mit dem Boden des Stützmantels 7 ist in den

daß sich ein Zwischenraum / ergibt, der eine unter- F i g. 2 und 5 veranschaulicht; die Keile 5, 6 ragen

schiedliche Ausdehnung der einzelnen Blöcke er- nach unten über den Stapelaufbau hinaus und greifen möglicht. 15 in Ausnehmungen ein, die zu diesem Zweck in der

Jeder dieser Blöcke, die so hergestellt sind, daß Bodenplatte 15 vorgesehen sind, ihre Längsachse parallel zu der durch den kleinsten Auf der Oberseite jeder Säule des Moderatorblock- »Wigner-Effekt« gekennzeichneten Richtung verläuft Stapelaufbaues ist ein Metallblock 16 vorgesehen (die im allgemeinen mit der Preßrichtung zusammen- (vgl. F i g. 2 und 6), der den gleichen Querschnitt fällt), ist an seinen Außenseiten mit in Längsrichtung 20 wie die Blöcke 1 und 2 aufweist, seine Seitenwände verlaufenden Nuten 3, 4 versehen. Diese Nuten sind 17, 18 sind ebenso wie die der Blöcke 1, 2 mit in derart angeordnet, daß ihre Symmetrieebenen durch Längsrichtung verlaufenden Nuten versehen. In die Längsachse der Moderatorblöcke verlaufen. diese Nuten greifen die Keile 19 ein, die über die Diese Achsen sind gleichzeitig die einzelnen Eck- Oberfläche der obersten Stapelebene des Moderatorpunkte des hexagonalen Netzwerkes des Modera- 25 körpers hinausragen.

tors. Die Metallblöcke 16 tragen an ihrer Oberseite

In den Nuten 3, 4 der einzelnen Moderatorblöcke einen Hohlzylinderansatz 20, der durch eine Boh-

sind keilartige Zwischenglieder 5, 6 vorgesehen, die rung 21 in der Deckfläche 22 des Stützmantels 7 hin-

jeweils zwei übereinanderliegende Stapelebenen ver- durchgreift.

binden. Der Keil 6, der mit seinem oberen Teil in 30 Die zur Verbindung der einzelnen Moderatoreiner Nut eines Moderatorblockes in der in Fig. 1 blöcke dienenden Keile können auch einstückig mit dargestellten Stapelebene liegt, greift mit seinem den Blöcken ausgebildet sein. Bei einer derartigen unteren Teil in die entsprechende Nut eines Modera- Anordnung, wie sie in Fig. 7 veranschaulicht ist, torblockes ein, der der unteren (nicht dargestellten) weisen je drei in gleichem gegenseitigem Abstand Stapelebene zugehört. Es ist jedoch auch möglich, 35 liegende Seiten der sechseckigen Moderatorblöcke daß jeder dieser Keile 5, 6 eine Länge aufweist, die 23, 30, 31 vorspringende Ansätze 24, 25, 26 auf, der gesamten Höhe des Stapelaufbaues entspricht, so während die drei zwischen diesen genannten Seiten daß die Keile auf diese Weise durch den ganzen liegenden Flächen mit in Längsrichtung verlaufen-Stapelaufbau des Moderators hindurchgreifen. den Nuten 27, 28 und 29 versehen sind. Die Ver-F i g. 2 zeigt die Verbindung des Moderatorblock- 40 bindung zweier übereinanderliegender Stapelebenen Stapelaufbaues gemäß der Erfindung mit dem am erfolgt durch senkrechtes Ineinanderschieben be-Umfang angeordneten Stützmantel 7. Die einzelnen nachbarter Blöcke, beispielsweise der Blöcke 23, 30 Moderatorblöcke 1, 2 sind mit je einem zentralen und 31.

Kanal8 versehen; die Verbindung benachbarter In Fig. 8 ist dieses Ineinandergreifen der einzel-Blöcke erfolgt, wie vorstehend beschrieben, durch 45 nen Moderatorblöcke für einen Teilausschnitt des Keile 5, 6. ganzen Stapelaufbaues näher veranschaulicht: Die Die seitliche Festlegung des Stapelaufbaues ist in Blöcke 23 (Querschnitt weiß) befinden sich in der folgender Weise durchgeführt: In die Kanäle der am höchsten Ebene, die Blöcke 31 (helle Strichelung des äußeren Umfang des Moderators liegenden Säulen 9 Querschnittes) sind in der niedrigsten Ebene angesind kurze Stangen 10 eingeführt, die über Verbin- 50 ordnet, und die Moderatorblöcke 30 (dunkle Querdungsstücke 11 mit dem äußeren Stützmantel 7 starr schnittsstrichelung) liegen in einer Zwischenebene, verbunden sind. Die Verbindungsstücke 11 sind Bei allen erläuterten Ausführungsbeispielen köndabei jeweils zwischen zwei übereinanderliegenden nen sich die einzelnen Säulen des Moderatorblock-Stapelebenen vorgesehen. Um eine unterschiedliche Stapelaufbaues infolge der erfindungsgemäßen Anthermische Ausdehnung des Stützmantels und des 55 Ordnung der keilartigen Verbindungselemente un-Moderatorblock-Stapelaufbaues in vertikaler Rieh- abhängig voneinander in Längsrichtung ausdehnen, tung zu ermöglichen, sind im Bereich der horizontal

liegenden Verbindungsstücke 11 in den äußeren Mo- Patentansprüche: deratorblöcken Zwischenräume i vorgesehen (vgl. 1. Moderatorblock-Stapelaufbau eines Kern-F i g. 3), die ein »Wandern« der Verbindungsstücke 60 reaktors, bestehend aus mehreren mit Zwischen-11 und damit des äußeren Stützmantels 7 gegenüber räumen parallel nebeneinander angeordneten dem Stapelaufbau ermöglichen. Ebenso ist auch zwi- Säulen, die durch einen Stapel gleichachsig übersehen den einzelnen Stangen 10 ein kleines Spiel vor- einandergeschichteter, mit Kanälen versehener gesehen. prismatischer Blöcke gebildet werden, bei dem Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 sind 65 ferner in Nuten der Blöcke mit Gleitpassung eindie am äußeren Umfang des Moderators vorge- greifende keilartige Verbindungselemente vorgesehenen Blöcke 12 nicht als vollständig hexagonale sehen sind, die jeweils zwei übereinanderliegende Prismen ausgebildet, sondern weisen die Form von Blöcke der gleichen Säule sowie wenigstens einen

Block einer benachbarten Säule miteinander verbinden, und bei dem weiterhin zwischen den keilartigen Verbindungselementen und dem Nutengrund ein Spiel vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Moderatorblöcke (1) an wenigstens drei Prismenlängsseiten je eine Nut (3) aufweisen, deren Seitenwände parallel und symmetrisch zu einer die Prismenlängsachse des betreffenden Blockes enthaltenden Ebene liegen.

2. Aufbau nach Anspruch 1, bei dem die Verbindungselemente aus Profilstäben mit rechteckigem Querschnitt bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilstäbe in jeweils etwa in der Mitte der Längsseitenflächen der prismatischen Blöcke liegende, mit ihrer Mittelebene etwa radial zur Blocklängsachse ausgerichtete Längsnuten der Blöcke eingreifen, wobei jeder Profilstab in miteinander fluchtende Längsnuten zweier aufeinandergesetzter Blöcke der gleichen Säule sowie in die gegenüberliegenden Nuten zweier Blöcke einer benachbarten Säule eingreift.

3. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die keilartigen Verbindungselemente aus am Umfang der prismatischen Blöcke angeformten, mit ihrer Mittenebene etwa radial zur Blockachse ausgerichteten Längsrippen bestehen und jeder der Blöcke jeweils etwa in der Mitte seiner Seitenflächen in den am Umfang aufeinanderfolgenden Seitenflächen abwechselnd eine Rippe bzw. eine Nut aufweist und jede Rippe durch ihr Eingreifen in miteinander fluchtende Nuten zweier aufeinandergesetzter Blöcke diese Blöcke mit dem Block verbindet, an den die Rippe angeformt ist.

4. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Rand des Aufbaues angeordnete Blöcke derart bearbeitet sind, daß sie eine ebene, parallel zur Innenfläche des Stützmantels liegende Fläche aufweisen und zur Verbindung dieser Blöcke mit dem Stützmantel an diesem befestigte T-förmige Halterungen dienen, welche in der T-Form angepaßte, an den Seitenflächen der Blöcke vorgesehene, an die T-Form angepaßte Haltenuten mit Spiel am Boden der Nut eingreifen.

5. Aufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an einem Ende jeder Säule liegenden Blöcke durch auf den obersten Block jeder Säule aufgesetzte Metallaufsätze geführt sind, die eine zentrale Bohrung und den gleichen Querschnitt wie die Blöcke aufweisen sowie mit Längsnuten versehen sind, in welche die äußeren Enden derjenigen Keilstabprofile eingreifen, die auch in den Nuten der Blöcke stecken.

6. Aufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke und die Keile aus Graphit bestehen und ihre Längsachsen parallel zur Strangpreßrichtung des Graphits verlaufen.

7. Aufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke und die Keile aus Beryllium bestehen und ihre Längsachsen parallel zu der Strangpreßrichtung des Berylliums verlaufen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Belgische Patentschrift Nr. 559 090;
britische Patentschrift Nr. 785 876.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

309 807/317 1.64 © Bundesdruckerei Berlin