DE1177751B - Stuetzkonstruktion fuer einen vertikalen Moderatoraufbau eines Kernreaktors - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G 21

Deutsche Kl.: 21g-21/20

Nummer: 1177751

Aktenzeichen: C 30013 VIII c / 21 g

Anmeldetag: 22. Mai 1963

Auslegetag: 10. September 1964

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stützkonstruktion für einen vertikalen Moderatoraufbau eines insbesondere heterogenen, durch ein Druckgas gekühlten Kernreaktors, der aus vertikalen, nebeneinander angeordneten Moderatorsäulen besteht, welche nebeneinander durch ein System von in Längsrichtung verlaufenden Paßfedern verbunden sind, die in radiale, in diese Säulen eingelassene Nuten eingreifen, wobei sowohl zwischen den benachbarten Säulen als auch zwischen den Paßfedern ίο und dem Grund der zugeordneten Nuten genügend Spiel vorgesehen ist, um die Konstanz der Teilung des durch die Säulen gebildeten Gitters während des Betriebes zu gewährleisten, bestehend aus einer Anzahl mit seitlichem Spiel nebeneinander in einer Ebene angeordneter Stützplatten mit vieleckigem Umriß, welche eine vertikale Symmetrieachse aufweisen, von denen jede eine aus einer Anzahl der Moderatorsäulen gebildete Gruppe trägt.

Es ist schon bekannt, bei dieser Reaktorart den Moderator aus vertikalen, nebeneinander angeordneten Säulen aufzubauen, wobei jede Säule aus aufeinandergeschichteten prismatischen Klötzen identischen Querschnittes besteht. Die Verbindung zwischen den verschiedenen Säulen des Moderators geschieht durch Paßfedern, welche die Form eines Parallelepipedes aufweisen. Diese Federn greifen in radiale und longitudinale Nuten ein, die vorzugsweise in der Mitte derjenigen Stabflächen angeordnet sind, welche benachbarten Säulen gegenüberstehen. Eine solche Anordnung bietet zahlreiche Vorteile, besonders, was die mechanische Stabilität des Moderators anbelangt. Dank eines geringen Spieles, welches einerseits zwischen benachbarten Säulen, anderseits zwischen den Paßfedern und dem Grund der zügeordneten Nuten vorgesehen ist, kann sich jede Säule frei um ihre Achse ausdehnen oder zusammenziehen. Die Weite des durch diese Säulen gebildeten Gitters bleibt auf diese Weise im Verlauf des Reaktorbetriebes konstant.

Die Konstanz der Gitterweite ist jedoch bei den bekannten Reaktoren trotzdem nicht vollkommen gewährleistet; denn der Moderator ruht auf einer Grundplatte, welche im allgemeinen aus einer zusammenhängenden Metallplatte besteht, die sich mit Hilfe von Querbalken oder Pfeilern auf den Boden des Reaktorgefäßes abstützt. Die Pfeiler können im Verlauf des Betriebes ihre Lage ändern, besonders infolge von Temperaturdifferenzen zwischen verschiedenen Punkten der Grundplatte. Dies führt zu einer leichten Wölbung der Grundplatte, die eine geringe Deformation des Moderatorstapels zur Folge Stützkonstruktion für einen vertikalen Moderatoraufbau: "fines Kernreaktors

Anmelder:

Commissariat ä !'Energie Atomique, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht, Patentanwälte, München 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:
Gerard Dupuy, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 25. Mai 1962 (898 823)

hat, welche eine nicht vernachlässigbare Veränderung des Achsabstandes der Säulen bewirkt.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Teilung des von den Moderatorsäulen gebildeten Gitters streng konstant zu halten, unabhängig von der Deformation der Tragkonstruktion.

Auch führt die Erfindung zu einer Vereinfachung der Be- und Entladung, weil die Öffnungen der axial durch die Moderatorklötze geführten Kanäle infolge der konstanten Gitterweite immer am Ort der Öffnungen bleiben, die im Reaktorgefäß vorgesehen sind, um Brennelemente in das Innere dieser Kanäle einführen zu können.

Erfindungsgemäß wird dies bei der eingangs genannten Stützkonstruktion dadurch erreicht, daß jede Stützplatte nur mit der zentralen, in ihrer Symmetrieachse verlaufenden Moderatorsäule der betreffenden, von ihr getragenen Gruppe verbunden ist und sich mittels symmetrisch um diese Achse angeordneter Pfeiler, welche am unteren Ende in bezug auf die besagte Sützplatte thermisch isoliert sind, auf ein festes Auflager abstützt.

Von dieser grundsätzlichen Anordnung abgesehen finden bei dieser Tragkonstruktion verschiedene sekundäre Vorrichtungen Verwendung, die später eingehender behandelt werden. Einerseits betreffen sie die Art, in welcher die Platten zueinander und zu den Moderatorklötzen, aus denen die Säulen bestehen, angeordnet sind, anderseits betreffen sie die Mittel, mit welchen die horizontale Ausrichtung einer jeden Platte bewirkt wird.

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Zum besseren Verständnis wird eine besondere Ausführungsart beschrieben, die zur Erklärung, nicht aber zur Begrenzung des Erfindungsgedankens gedacht ist. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Stützplatte, auf der eine Gruppe von Moderatorsäulen ruht,

F i g. 2 eine Aufsicht auf eine Stützplatte, Fig. 3 eine Teilansicht in kleinerem Maßstab,

Moderatormaterial, wie z.B. Graphit, zusammengesetzt ist. Jede Säule besteht hier aus vier übereinanderliegenden Moderatorklötzen mit hexagonalem

verbunden, welche in die Nuten 4 eingreifen, die längs der Seitenflächen der Klötze 2 angeordnet sind. Die verschiedenen Säulen sind mit einem seitlichen

kann. Der Achsabstand der beiden mittleren Säulen zweier benachbarter Stützplatten ist also konstant, und da alle anderen Säulen untereinander durch Paßfedern verbunden sind, wird eine konstante Git-5 terweite gewährleistet. Die Ausdehnung der Stützplatten führt lediglich zu einem geringen Gleiten derselben in bezug auf die unteren Stirnflächen der äußeren, von ihnen getragenen Säulen. Der geringe Reibungsbeiwert von Graphit auf dem Metall der die darstellt, wie die Platten der Fig. 1 nebenein- io Stützplatten ermöglicht ein sehr leichtes Gleiten, ander angeordnet sind, ohne schädliche Kräfte in den Moderatorsäulen her-

Fi g. 4 eine schematische Teilansicht des Schnittes vorzurufen.

nach der Linie VI-VI der Fig. 2. LJm die Ausrichtung der verschiedenen benach-

Wie man aus F i g. 1 ersieht, besteht der Mode- harten Stützplatten in einer waagerechten Ebene zu ratoraufbau aus einer Anzahl Säulen 1, von denen 15 ermöglichen und zu gewährleisten, ist jede von ihnen jede aus aufeinandergeschichteten Klötzen aus einem auf ihren drei Pfeilern 7 mit Hilfe einer in der Höhe

regulierbaren Anordnung gelagert. Diese besteht aus einem Bolzen 11, der mit einem Außengewinde versehen ist, so daß er in ein Gewindeloch 12 geschraubt

Querschnitt. Die Moderatorsäulen 1 sind unterein- 20 werden kann, welches durch die Stützplatte 6 am Ort ander durch in Längsrichtung verlaufende Paßfedern 3 eines jeden der Pfeiler 7 gebohrt ist. Jeder Bolzen

enthält zwei Bohrungen 13, damit er mit Hilfe eines geeigneten Schlüssels verdreht werden kann. Im Zentrum des Bolzens ist eine Einstellschraube 14 ange-Spiel 5 nebeneinander angeordnet, dessen Größe sich 25 ordnet, die in den oberen Teil 15 des Pfeilers 7 einim Verlauf des Betriebes infolge der Ausdehnung greift, so daß die Höhe der Stützplatte 6 durch Ver- oder Zusammenziehung der Moderatorsäulen ver- drehen des Bolzens und der Einstellschraube 14 reguändern kann, welche durch die Bestrahlung und liert werden kann.

durch Temperaturdifferenzen bewirkt wird. Jeder Pfeiler besteht aus einem zentralen Teil 16

Die Säulen ruhen auf Stützplatten 6, wobei jede 30 aus Stahl, der von einer Hülle 17 umgeben ist. Der Stützplatte nur eine beschränkte Anzahl von Säulen Raum zwischen der Oberfläche des zentralen Teiles trägt (bei der durch die Zeichnungen dargestellten 16 und der Hülle 17 enthält eine dem Wärmeschutz Ausführung ist diese Zahl gleich sieben). Diese Sau dienende Isolierschicht 18. Unten stützt sich jeder len haben einen vieleckigen Umriß (bei dem hier Pfeiler auf ein Auflager 19 ab, das seinerseits auf gewählten Beispiel ist er hexagonal) und stützen sich 35 dem Boden des Reaktorbehälters unter Zwischenlage über drei Pfeiler 7, deren konstruktive Einzelheiten einer in der Verlängerung der Pfeiler angeordneten später erläutert werden, auf den Boden des (nicht Asbestschicht, z. B. 20, aufliegt. Um das Auflager 19 eingezeichneten) Reaktorgefäßes ab. auf möglichst konstanter Temperatur zu halten, kann

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, bilden die sieben von es mit einer Schicht 22 aus einem wärmedämmenden der Stützplatte 6 getragenen, strichpunktiert einge- 40 Material gegen den Reaktorkern, d. h. in Richtung zeichneten Säulen eine Gruppe, deren Querschnitt der Stützplatten 6, isoliert und von unten mittels kein regelmäßiges Vieleck ist. Um für den Moderatoraufbau identische Stützplatten verwenden zu können, verschiebt man diese gegeneinander in der in

Fig. 3 angegebenen Weise um ein Drittel ihrer 45 ren Teil der Pfeiler auf eine Fläche abzustützen, die Seitenlänge. Zwischen zwei benachbarten Stütz- kühl oder wenigstens auf einer konstanten Temperaplatten, wie z. B. 6 a und 6 b, ist ein geringes seit- tür bleibt. Hierbei verhindert eine Isolation eine kon-

vektive Wärmeübertragung zwischen dem Auflager und dem Wärmeträger, welcher die in die Moderabetriebes unabhängig voneinander auszudehnen. 50 torklötze eingelassenen Kanäle durchströmt. Die Pfei-Durch die Verschiebung wird zwischen drei Stütz- ler selbst werden vorzugsweise aus einem die Wärme platten, wie z.B. 6a, 6b und 6c, ein freier Raum 8a schlecht leitenden Metall gefertigt, wie z. B. nichtgebildet, der jedoch genügend klein ist, um die rostendem Stahl.

Unterstützung der Säulen in keiner Weise zu behin- Die Wärmedehnung der Stützplatten 6 ist infolge

dem. Jede der Stützplatten 6 enthält sieben vertikale 55 ihrer geringen Abmessung sehr klein, sie erfolgt Bohrungen 9, die den in den Achsen der Moderator- wegen der symmetrischen Anordnung der Pfeiler säulen angebrachten Kanälen zugeordnet sind, welche immer isotrop bezüglich ihrer Achse, d. h. bezüglich dazu dienen, Brennstoffelemente aufzunehmen und der mittleren von ihr getragenen Moderatorsäule. Die Kühlmittel hindurchströmen zu lassen. auf die Pfeiler 7 übertragene Verschiebung ist daher

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht 60 sehr gering und beeinträchtigt den Betrieb des Reakdarin, daß allein der Säule 2 a, welche sich in der tors in keiner Weise.

Mitte der durch die Stützplatte 6 (Fig. 2) getrage- Auf diese Weise erzielt man eine völlig stabile

nen Gruppe aus sieben Säulen befindet, mit der Stützkonstruktion, die besonders für solche Reakto-Stützplatte verbunden ist. Dies geschieht durch einen ren geeignet ist, bei denen sich zwischen den Enden Kragen 10, welcher leichtgängig ins Innere des durch 65 der Moderatorsäulen erhebliche Temperaturdifferendiese Säule geführten Kanals paßt. Die Achse der zen einstellen, da die Ausdehnung der Stützplatten betrachteten Säule ist auf diese Weise festgelegt, wo- zu keiner Beanspruchung der Moderatorsäulen führt, bei sich die Stützplatte um diese Achse ausdehnen ganz gleich, welches die Betriebsweise sei, und auch

eines in den Zwischenräumen 21 fließenden Gasstromes gekühlt werden.
Diese Anordnung ermöglicht es somit, den unte-

liches Spiel 8 vorgesehen, das diesen Stützplatten die Möglichkeit gibt, sich im Verlauf des Reaktor-

die Weite des durch die Moderatorsäulen gebildeten Gitters nicht verändert.

Die Erfindung ist keineswegs auf das beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, das nur zur Veranschaulichung angegeben wurde.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Stützkonstruktion für einen vertikalen Moderatoraufbau eines insbesondere heterogenen, durch ein Druckgas gekühlten Kernreaktors, der aus vertikalen, nebeneinander angeordneten Moderatorsäulen besteht, welche untereinander durch ein System von in Längsrichtung verlaufenden Paßfedern verbunden sind, die in radiale, in diese Säulen eingelassene Nuten eingreifen, wobei sowohl zwischen den benachbarten Säulen als auch zwischen den Paßfedern und dem Grund der zugeordneten Nuten genügend Spiel vorgesehen ist, um die Konstanz der Teilung des durch die Säulen gebildeten Gitters während des Betriebes zu gewährleisten, bestehend aus einer Anzahl mit seitlichem Spiel nebeneinander in einer Ebene angeordneter Stützplatten mit vieleckigem Umriß, welche eine vertikale Symmetrieachse aufweisen, von denen jede eine aus einer Anzahl der Moderatorsäulen gebildete Gruppe trägt, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stützplatte nur mit der zentralen, in ihrer Symmetrieachse verlaufenden Moderatorsäule der betreffenden, von ihr getragenen Gruppe verbunden ist und sich mittels symmetrisch um diese Achse angeordneter Pfeiler, welche am unteren Ende in bezug auf die besagte Stützplatte thermisch isoliert sind, auf ein festes Auflager abstützt.

2. Stützkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil der Stützpfeiler in eine Schicht aus wärmedämmendem Material eintaucht, welches die Oberseite des festen Auflagers bedeckt, während die Unterseite des Auflagers durch einen Gasstrom gekühlt ist.

3. Stützkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatten einen hexagonalen, regelmäßigen Umriß aufweisen und gegeneinander um ein Drittel ihrer Seitenlänge versetzt sind.

4. Stützkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Pfeilern und den Stützplatten mittels einer mit einer Schraube in der Höhe verstellbaren Anordnung geschieht, welche die waagerechte Ausrichtung der Stützplatten ermöglicht und gewährleistet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 1 260 603,
270,1163170.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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