DE1210497B - Moderatorkonstruktion fuer Kernreaktoren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

210497 Deutsche KL: 21g -21/20

Nummer: 1210497

Aktenzeichen: U 8502 VIII c/21 g

Aümeldetag: 28, November 1961

Auslegetag: 10. Februar 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kernreaktor-Moderatorkonstruktion mit festem Moderatormaterial in Form von gestapelten Blöcken, die auf einer-Plattenschicht ruht, welche ihrerseits auf einem Traggitter liegt. Bei dieser Reaktorbauart wird Moderatormaterial zum Vermindern der Neutronenenergie auf thermischen Bereich vorgesehen, und wenn dieses Material aus einem festen Stoff wie Graphit besteht, wird aus ihm eine Moderatorkonstruktion gebildet, die vom einen Ende des Kernes bis zum anderen von einer Anzahl paralleler Kanäle, die Brennelemente enthalten, durchgezogen wird. Ein flüssiges Kühlmittel wird durch die Kanäle und damit über die Brennelemente geleitet, um die Warme, die durch die Kernspaltung erzeugt wird, abzuführen.

Eine bekannte Bauart einer Moderatorkonstruktion, bei der die Kanäle senkrecht liegen, weist ein Gitter auf, das als tragendes Fundament wirkt, und zwischen diesem Gitter und dichtgepackten Graphitsäulen als Moderatormaterial ist ein Boden augeordnet, der aus dicken quadratischen Metallplatten zusammengesetzt ist, die Löcher aufweisen, die mit den benachbarten Kanalöffnungen übereinstimmen und die in einem quadratischen Schachbrettmuster wie eine Lage Kacheln auf dem Gitter liegen. Wenn auch entsprechend einer wohlbekannten Praxis Verbindungen, beispielsweise durch Verwendung von Keilen, die in Keilnuten gleiten, zwischen den Graphitsäulen vorgesehen werden können, um zu ermöglichen, daß der Moderatoraufbau sich in geregelter Weise ausdehnt und zusammenzieht, so ist es doch üblich, daß die Platten, welche den Boden bilden, durch Schrauben im Eingriff miteinander stehen, so daß der Boden in der Plattenebene starr ist. Eine solche Moderatorkonstruktion ist groß genug für die thermische Ausdehnung des tragenden Gerüstes, um bedeutende Werte über dem Temperaturbereich bis zur normalen Betriebstemperatur anzunehmen. Wenn auch der Abstand zwischen dem Gitter und den darüberliegenden Platten so klein scheint, daß in beiden die gleichen Temperaturbedingungen herrschen müßten, so wurde doch jetzt festgestellt, daß die Möglichkeit unterschiedlicher thermischer Ausdehnungsbewegungen als Ergebnis einer plötzlichen Änderung der Umgebungstemperatur nicht ausgeschlossen werden kann, selbst wenn das Gitter und die Platten den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben.

Wenn die Platten relativ zum Gitter gemeinsam durch eine Umrandung gehalten werden, die am Umfang des Gitters befestigt ist, kann die Umrandung durch die verschiedenen Bewegungen überbean-Moderatorkonstruktion für Kernreaktoren

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority,

London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E, Schubert, Patentanwalt,

Siegen, Eiserner Str. 227

Als Erfinder benannt:
Kenneth Prince,
Norman Prince, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 30. November 1960 (41154)

sprucht werden. Wenn weiterhin die Graphitsäulen mit ihren untersten Blöcken starr, etwa durch Zapfen, an den Platten befestigt sind und wenn die äußeren Blöcke der Moderatormasse ebenfalls durch einen begrenzenden Käfig oder eine am Gitter befestigte Halterung gehalten werden, wird ein starkes Verbiegen des untersten Blockes als Folge der unterschiedlichen Ausdehnung zwischen Gitter und tragenden Platten eintreten und ernstliche Spannungen in den Blöcken hervorrufen und die Träger und vielleicht auch den Begrenzungskäfig und die Befestigung zwischen den Blöcken stark belasten.

Bei der eingangs genannten Kernreaktor-Moderatorkonstruktion mit festem Maderatormaterial in Form von gestapelten Blöcken, die auf einer Plattenschicht ruht, welche ihrerseits auf einem Traggitter liegt, werden diese Belastungen dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß die Platten mit dem Gitter über in Keilnuten gleitbare Keile verbunden sind, welche radial in bezug auf die Plattenmitten gerichtet sind und die Platten mit Abstand zwischen ihren Kanten in ihren Stellungen festhalten, so daß die Platten relativ zum Gitter bei Wärmeausdehnung frei beweglich sind, wobei diejenigen der Moderatorblöcke in

609 507/273

der untersten Schicht, welche sich an den Spalten zwischen den Platten gegenüberstehen, frei von Zwischenverbindungen und Zwischenbefestigungen sind.

Die Erfindung wird im nachfolgenden an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert, und zwar zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf den Moderatorboden,

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt der in F i g. 1 benutzten Befestigung,

Fig. 3 eine Draufsicht ähnlich derjenigen nach F i g. 1, aber von einer zweiten Ausführungsform, während

F i g. 4 in einer teilweise aufgeschnittenen Ansicht die Befestigung, die in F i g. 3 benutzt wird, wiedergibt.

Wie aus den F i g. 1 und 3 ersichtlich, werden quadratische Metallplatten von mehreren Zentimetern Dicke in einem quadratischen Schachbrettmuster auf ein Gitter gelegt, so daß sie durch Vorsprünge der äußeren Ränder an den Trägern, wie bei .11 ersichtlich, die das Gitter bilden, gehalten werden. Diese Platten weisen Löcher auf (nur in F i g. 4 gezeigt, wo sie mit 12 bezeichnet sind), die so angeordnet sind, daß sie mit Kanälen übereinstimmen, die den Moderatoraufbau, welcher von dem aus den Platten gebildeten Boden gehalten wird, von oben bis unten durchdringen. Wenn auch dieser Aufbau in der Zeichnung zwecks Vereinfachung nicht dargestellt ist, so soll doch darauf hingewiesen werden, daß er aus in Säulen gestapelten Graphitblöcken bestehen, die dicht an dicht gepackt und untereinander verbunden sind, wobei sich auf jeder Platte beispielsweise 32 solcher Blöcke befinden.

Verschiebbare Befestigungsmittel, die zwischen dem Gitter und den Platten wirksam werden, sind in einem äußeren Vorsprung der Platten, im Fall der F i g. 1 an den Mittelpunkten aller vier Seiten jeder Platte und im Fall der Fig. 3 an allen vier Ecken jeder Platte, angeordnet. Solche Befestigungsmittel bestehen aus einem geraden Keil, der in einer Nut verschiebbar festgehalten wird, wobei sich das eine dieser Teile oben auf dem Gitter und das andere an der Unterseite der entsprechenden Platte befindet,- und in allen Fällen sind der Keil und die Nut in bezug auf den Mittelpunkt der betreffenden Platte radial gerichtet. Das Vorhandensein von Befestigungsmitteln in verschiedenen Wirikelrichtungen sichert eine feste Lage der Platten an ihren richtigen Stellen, wobei die Seitenabmessungen so sind, daß die Kanten der Platten durch einen Spalt von gleichförmiger Breite getrennt werden. In den Fig. 1 und 3 ist die Breite dieses Trennspalts vergrößert; die Befestigungsmittel sind durch starke Linien, wie die mit 13 bezeichneten, schematisch dargestellt.

Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß die in der Ausführungsfonn der F i g. 1 verwendeten Befestigungsmittel aus einem aufrecht stehenden Keil 14 bestehen, der auf dem Gitterträger 11 dicht angrenzend an einen ähnlichen benachbarten Keil aufgeschweißt ist, und eine Nut 15, die in die Unterseite der entsprechenden Platte gearbeitet ist. Die beiden aneinandergrenzenden Keile werden zweckmäßig in Form einer Einheit hergestellt mit einem zwischen ihnen liegenden Verbindungsstück von verminderter Dicke. Die Schweißnaht wird an dem Verbindungsstück angebracht, und da das letztere eine verminderte Dicke aufweist, liegt die Schweißnaht innerhalb der Grenzen der Keildicke, so daß sie die Verschiebbarkeit der Platten nicht beeinträchtigen kann. Da die Keile und Nuten an den Mittelpunkten der Plattenseiten sind bzw. beginnen, verläuft ihre Richtung senkrecht zu den Plättenkanten.

Jetzt sei auf F i g. 4 verwiesen, wo die aufrecht stehenden Keile 16 für die Ausführungsform der Fig. 3 kreuzförmig in Bündeln von vier Stück auf

ίο eine sechseckige Platte 17 geschweißt gezeigt sind, wobei die vier Keile in den entsprechenden Nuten 18 an den benachbarten Ecken von vier Platten laufen. Die Keile und Nuten erstrecken sich in Richtung der Diagonalen der Platten.

Wenn unterschiedliche thermische Ausdehnungsbewegungen zwischen dem Gitter und den Platten eintreten, werden die letzteren sich in bezug auf das Gitter einzeln ausdehnen oder zusammenziehen, aber durch die Wirkung der Keile wird diese Ausdehnung oder Zusammenziehung so gesteuert, daß sie von den Plattenmitten in radialen Richtungen verläuft und als Folge davon die Lagen dieser Plattenmitten in bezug auf das Gitter unverändert bleiben und große Unterschiede am Umfang vermieden werden. Wenn die Graphitsäulen starr mit den Platten verbunden sind — etwa durch Zapfen an ihren untersten Blöcken —, werden benachbarte Blöcke, die einander, durch einen Spalt zwischen zwei Platten getrennt, gegenüberstehen, relativ zueinander durch thermische Ausdehnung der Patten in einem viel größeren Ausmaß bewegt als Blöcke, die sich auf der gleichen Platte befinden. In bezug auf diese benachbarten Blöcke wird die Zwischenverbindung entweder vollständig oder, besser, nur bis zum Ausmaß derjenigen Teile der Zwischenverbindung fortgelassen, die sich der stärkeren thermischen Bewegung nicht anpassen können. Dieses Fortlassen kann auf die den Zwischenraum überbrückenden Paare von benachbarten Blöcken in der untersten Schicht allein begrenzt sein, da man annehmen kann, daß die Verbindung der Blöcke zwischen den Schichten die auftretenden Bewegungen verträgt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kernreaktor-Moderatorkonstruktion mit festem Moderatormaterial in Form von gestapelten Blöcken, die ■ auf einer Plattenschicht, ruht, welche ihrerseits auf einem Traggitter liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten mit dem Gitter über in Keilnuten gleitbare Keile verbunden sind, welche radial in bezug auf die Plattenmitten gerichtet sind und die Platten mit Abstand zwischen ihren Kanten in ihren Stellungen festhalten, so daß die Platten relativ zum Gitter bei Wärmeausdehnung frei beweglich-sind, wobei diejenigen der Moderatorblöcke in der untersten Schicht, welche sich an den Spalten zwischen den Platten gegenüberstehen, frei von Zwischenverbindungen und Zwischenbefestigungen sind.

2.Kernreaktor-Moderatorkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keile und Keilnuten sich im Bereich der Plattenkanten befinden, wobei die Keilnuten sich auf der Unterseite der Platten befinden und die Keile an der Oberseite des Gitters befestigt sind und gegebe-

nenfalls benachbarte Keile von benachbarten Platten in Paaren miteinander verbunden sind, oder umgekehrt die Keilnuten sich an der Oberseite des Gitters befinden und die Keile getrennt an der Unterseite der Platten befestigt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1059 582; belgische Patentschrift Nr. 561181; französische Patentschriften Nr. 1214 246, 1222477.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 507/273 2.66 © Bundesdruckerei Berlin