DE1514396A1 - Atomreaktor - Google Patents

Description

Die .Erfindung betrifft eiaeri Atomreaktor uao. z/.ar ins- oeojLilece eiat. ./and für lua ^.ϋπι eines üolcuea äaaivtors, ia ,/eloneiu JrermstoiVrolc^atata ia be.sti^iiiiter iiaordaun^· vorgeßüaoxi sind, derai't, da., oie eiaea .uera bildea, der kritisch worden kann. D ure ti du η £eva jbröiüt ein flüssiges oder _:jiasror.uj.5eu u-'juliiiibotil. Jlti -ürancistoffeieaeate solcaer iteaktorju ijind im allgemeinen als laa_,e ötäbe ausgebildet, die parallel nöoaaeinander ia einem re^oliaüiöi^ea"^uüter" angeordnet sind, z.j3. auf dea Jc ι-..en von Quadraten oder Urei-.JC1.0U, :xivx oo du α iiüi'u uildfen» Die L.ui.'.ere ^e^renzun^· dieses i^i'aa 1:jL itu ail_oe^.eiaun eti-va kreisförmig.

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üblicherweise ist "bei Reaktoren, die durch ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel gekühlt werden "der Kern von einer undurchlässigen Wand umgeben, Vielehe das Kühlmittel einschließt, welche Sand im folgenden als Umhüllung (""baffle") "bezeichnet wird*

Eine solche [Jmhüllung muß folgenden Bedingungen genügen: Sie muß genügend fest "bzw. starr sein, um den Beanspruchungen widerstehen zu können, die auf die Differenzen der Drücke zurückgehen, die auf die beiden !flächen der umhüllung wirken und die namentlich entstanden aus dem Druckverlust, der mit der Strömung des Kühlmittels auf der Innenseite der Umhüllung verbunden ist. Es ist unerläßlich, daß der Abstand zwischen den außen, am Rande liegenden Stäben des Kerns und der äußeren Umhüllung in engen Grenzen gehalten wird, um eine ausreichende Kühlung dieser Stäbe zu erhalten. Die Umhüllung muß eine große Widerstandsfähigkeit gegen !Corrosion und eine möglichst geringeflfeutronen-Absorption haben.

Es ge'ht nämlich eine beträchtliche Zahl-von Neutronen, die in dem Kern eraeügt wird, durch die Umhüllung. Die Neutronen werden auf der Innenfläche des Reflektors verlangsamt und gehen teilweise durch die Umhüllung zum Kern zurück, jäs ist deshalb wichtig, eine Absorption der im Kern erzeugten Itfeutroaen möglichst zu vermeiden, gleichzeitig aber die Umhüllung so zu gestalten, daß sie eine ausreichende Festigkeit hat.

Die Erfindung betrifft eine umhüllung für den Reaktorkern eines

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Atomreaktors, die aus einer Anzahl zusammengebauter Elemente gebildet ist und dadurch, gekennzeichnet ist, daß sie aus SIeaeiiten von geringer Dieke besteht,. deren Kanten derart umgebogen sind, daß sie Rippen bilden. Diese Rippen dienen zum Zusammenbau der Elemente. Dadurch wird die Festigkeit des Gehäuses bzw. der Umhüllung so erhöht, daß eine Verformung -infolge der Druckdifferenzen, der die umhüllung ausgesetzt ist, praktisch verhindert wird.

Eg ist hervorzuheben, daß eine verminderte¹ Dicke der Umhüllung •ine beträchtliche Ersparnis an Spezialmaterial für Atomreak- ' toren, fc.B. für Zirkonium-Verbindungen, die zur Herstellung eoicher Umhüllungen verwendet werden, und eine entsprechende Kostensenkung bringt.

Die dünne und sehr feste Umhüllung gemäß der Erfindung kann um den Kern eines Atomreaktors angeordnet werden. Sie ist insbesondere geeignet zur Anordnung bzw. zum Zusammenbau um einen Kern, der eine Außenfläche hat, in welcher Erhöhungen mit Vertiefungen abwechseln.

Die Umhüllung gemäß der Erfindung ist bei einer Ausführungsform aus einer Anzahl von Elementen zusaiümengebaut, die das gleiche Profil haben. .

Die Kanten der Elemente sind derart umgebogen, daß Verstärkungs-

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rippen gebildet werden. Die verschiedenen-Elemente können miteinander durch Schrauben, Nieten oder mittels Schweißung verbunden werde'n, wobei die.Rippen Verstärkungen der Außenseite des Kerns bilden. Die in der geschilderten Weise ausgebildete "Umhüllung', ist vorzugsweise auch in Richtung ihrer Höhe durch'ringförmige Bänder oder Ringe verstärkt, die <■ : ebenfalls äußerhalb des &erns liegen.

Die Verstärkungsrippen können mit den Ringen Hohlräume bilden, die mit einer Flüssigkeit gefüllt sein können, die im Reflektor vorgesehen ist, wodiimch die thermische Isolation zwischen Kern und Refejlktor erhöht wird, geschützt durch die Umhüllung.

Bs ist möglich, die Profile der verschiedenen Elemente, die nebeneinander angeordnet werden, ββ abzuwandeln, und zwar je nach ihrer Lage derart, daß die Festigkeit der Umhüllung entlang ihres ganzen¹ Umfanges praktisch gleich ist. Darüberhinaus ist es auch möglich, bestimmte Elemente mittels besonderer ' Verbindungsplatten zu verstärken, die quer zu den Rippenange- ^! ordnet sind« ., : "

In. der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung I < dargestellt.. _f ; . ' ¹J

Bs zeigt:

Fig. 1 im Querschnitt eine Sektion eines Reaktorkerns j ffig.. 2 die. B¹^m und die Anordnung verschiedener Elemente der Umhüllung; ' '

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Pig. 3 "cLie Verstärkung eines gerippten iälementes mittels einer Verbindungsplatte;

Fig. 4 und > in schaubildlicher Darstellung eine Umhüllung einer anderen Ausführungsfarm.

In 3?igo1 ist der Kern eines Atomreaktors von bekannter · Bauart veranschaulicht. Die Brennstoffelemente 1 sind in Form einer Krone um die Moderator-Rohre.3 angeordnet. So

''wird ein Kern gebildet, der eine "gewellte" Außenkontur hat, die von einer Umhüllung 2 umgeben ist. Der Zylinder ist .mit seinem oberen Teil an. der oberen Platte des Kernträgers befestigt und unten ist er durch die untere Platte des Kernträgers unterstützt. Der Zylinder ist in Richtung seiner Höhe mittels eines oder mehrerer kreisförmiger Bänder oder ^uerringe verstärkt (nicht dargestellt in der Zeichnung) < >

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Umhüllung eng der äußeren Kontur des Kerns angepaßt ist.

In Fig. 2 sind Elemente 5,6 und 7 von verschiedener Form und ihre ^nordaunä' um den- -kern veranscliaulicht, An beiden Seiten jedes Elementes sind xüppen 8 vorgesehen,' die durch uiabiegen der xlanten der -lilletiiente erhalten werden. Die verschiedenen üilemente werden miteinander durch Yerschrauben, Vernieten oder Verschweißen der Rippen derart verbunden, •daii Terätärkungsrücken 9 entateiaeh.

ü. man die -Elemente in der in der Figur veranschaulichten ¹ 9098 3 5/0 581

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Anordnung anbringt, d.h. in der Reihenfolge 5^6,7^6₁5»6,7»6,

usw. erhält man eine Umhüllung von imfganzen etwa zylindrischer Form mit einer gewellten Oberfläche, die der äußeren Kontur des üerns folgt und die aus sechs profilierten Elementen 5» zwölf profilierten Elementen 6 und sechs profilierten Elementen 7 "besteht. Die Breite der verschiedenen Elemente wird gewählt, indem man in Rechnung stellt, daß durch die Biegungen der Elemente die Festigkeit bzw. Starrheit erhöht ist. So können die Elemente 6 und 7 breiter sein als die Elemente 5, während sie dieselbe Dicke haben. Man kann auch stets ein oder mehrere Elemente durch Verbindungsplatten od. dgl. verstärken.

In iiig.J ist eine Verbindungsplatte 10 zur Verstärkung des Elementes 7 einer Umhüllung veranschaulicht. Die Verbindungsplatten «erden in Querrichtung zu den Sippen der zu verstärkenden Elemente angeordnet.

In 3?ig. 4- ist eine andere Art des Zusammenbaus der Umhüllung gemäß der Erfindung dargestellt.

Die Brennstoffstäbe sind in Anordnungen von sechseckigem querschnitt gruppiert, so daß die äußere -Begrenzung des Kerns sechseckig ist. Diese Außenbegrenzung ist durch aneinanderstoßende oeitenkanten von pers-ipheren Brennstoffelement-Anordnungen gebildet, die zwischen sich einen Winkel von 12o haben. Eine passende Umhüllung für diesen ^ern besteht aus einer Anordnung von sechs vorgefertigten Zusammensetzungen 11,

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'die den sechs Seitenkanten des Kerns entsprechen.

Bine dieser Zusammensetzungen ist teilweise in J?ig.5 veranechaulicht. Jedes Element ist aus fünf Profilen zusammengesetzt, die Flächen 13 und 14- dieser Profile sind so gebogen, daß sie miteinander Winkel von 120° "bilden. Diese Flächen sind die vier Seitenflächen eines sechseckigen Hohlkörpers. Die Profile haben also einen Querschnitt, der etwa einem (breiten). V entspricht. Die Profile 12 werden durch Verschweißen der Schenkel, deren Innenflächen mit 14 bezeichnet sind, miteinander verbunden. So entstehen Yerstärkungsrippen. Die seitlichen Begrenzungen der Zusammensetzungen werden durch die Profile 15 gebildet, die eine größere Umhüllungsstärke haben Können, damit die Umhüllung verstärkt wird. Die Zusammensetzungen 11 sind oben und unten an den "Segmenten¹¹ 16 befestigt, die zusammengebaut die Flanschen der Umhüllung bilden. Die 3egmente 16 haben Langlöcher 18, die zur Befestigung der Umhüllung im Innern des Reaktors dienen und die eine Ausdehnung des Teiles 16 infolge .Erwärmung zulassen. .

Um die Festigkeit der Umhüllung zu erhöhen sind ring *J?örmige Bänder 19 um deren -Umfang angeordnet. Der Widerstand dieser Bänder 19 kann vergrößert werden, indem deren Kanten so umgebogen werden, daß sie einen Bördelrand bilden.

Eine Umhüllung gemäß der Erfindung kann so ausgeführt werden,

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daß sei eine Stärke (Dicke) hat, die im Vergleich mit einer bekannten Umhüllung am Umfang eines Kerns eines Atomreaktors (vgl. Fig.1) sehr viel geringer ist. Berechnungen haben ergeben, daß man bei Verwendung von Elementen gömäß der Erfindung die Dicke der Umhüllung auf etwa. 2mm verringern kann, während man sonst für eine Umhüllung gleicher Festigkeit, die aber wie in ]?ig.1 dargestellt ausgeführt ist, eine Stärke von 6 mm unter sonst gleichen Umständen haben müßte.

Bs ist hervorzuhebenj daß infolge der starken Verringerung der Umhüllungsstärke durch die Anwendung der Elemente gemäß der Erfindung die Absorption von Heutronen in der Umhüllung beträchtlich vermindert ist. Dies ist besonders wichtig für Kerne, die kleine Abmessungen haben; in welchen ein beträchtlicher Teil der Neutronen vom Jäeflektör zürn Kern durch die Umhüllung reflektiert werden.

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Claims (4)

1. _f 15H396

   Ansprüche

   1» Umhüllung-für den £ern eines Atomreaktors, welche Umhüllung aus einer Anzahl mit einander verbundener iClemente besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die iillemente von geringer Bicke sind und daß ihre Kanten derart umgebogen sind, daß sie Hippen bilden, die zum Zusammenbau der Elemente miteinander und zur ürhöliung der Festigkeit bzw. Starrheit der aus den Elementen zusammengebauten Umhüllung dienen.
2. 2. umhüllung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere in querrichtung verlaufende Verstärkungsringe am äußeren Umfang der Umhüllung vorgesehen sind.
3. 3· Umhüllung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungskanten oder -rippen mit den Hingen Hohlräume bilden, v/elche mit Flüssigkeit gefüllt sind, die in dem Heflektor vorgesehen ist, wodurch die wärueisolation zwischen dein ii-e-rn und dem Reflektor erhöht wird.
4. 4. Umhüllung nach Anspruch 1 bia 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß die -iJicke der «Vand der Elemente etwa 2 mm beträgt.

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