DE1514991A1

DE1514991A1 - Als Moderator fuer Kernreaktoren dienender Graphitblockaufbau

Info

Publication number: DE1514991A1
Application number: DE19651514991
Authority: DE
Inventors: Triggs Geoffrey W
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1964-12-04
Filing date: 1965-12-03
Publication date: 1969-05-08
Also published as: US3342693A; ES320322A1; DE1514991B2; GB1129265A; BE673282A; DE1514991C3; FR1459488A

Description

DIPL-ING. ERICH SCHUBERT ' ' * ^ * ' T.i*».flB7i)3Mw

Telegramm-Adr.: Patschub, Siegen Postscheckkonten ι . KoInIOoS^l, E*_ten 20362 Bankkonten: Deutsche Bank AO.,

Abs.: Patentanwalt Dipl.-Ing. SCHUBERT, 59 Siegen, Eiserner Straße 227 - Filialen Siegen u. Oberhausen (RhId.) '

Postfach 325

65 125 Sr/Sohm 2. Dez. 1965

United Kingdom Atomic Energy Authority, 11 - 12, Charles II Street, London, SW1, England

.Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britisohen Patentanmeldung Nr. 49 530/64 vom 4. Dez. 1964 beansprucht.

Als Moderator für Kernreaktoren dienender ffraphitblockaufbau

Die Erfindung bezieht sich auf als Moderator für einen Kernreaktor zu verwendende Gfraphitblockaufbauteno

Während sie der Neutronenbestrahlung in einem Reaktor ausgesetzt sind, können die Graphitblöcke oder -ziegel eine Dimensions- ^:inderung erfahrene Die Größe der Kontraktion hängt insbesondere von dem von jedem Block aufgenommenen integrierten Neutronenfluß und der

909819/0724

- 2 - ■' . . 15H991

Temperaturgeschichte bzw. den zeitlichen Temperaturänderungen des Graphits ab.

Infolge von Schwankungen des Neutronenflusses und der Temperaturgradienten innerhalb eines einzelnen Blockes findet weder eine gleichmäßige Ausdehnung noch eine gleichmäßige Kontraktion des ganzen Blockes statt. Die Folge davon ist zweifaoh. Erstens treten innerhalb des Blockes innere Spannungen auf, die analog der in einem dickmanteligen Zylinderrohr auftretenden Spannungen sind, das einem quer durch den Mantel verlaufenden Temperaturgradienten unterworfen ist. Zweitens besteht die Möglichkeit, daß die eine Seite des Blockes sich mehr expandiert bzw. kontrahiert als die andere Seite, wodurch eine Krümmung des Blockes eintritt. Sofern dieser Block ein Teil einer aus mehreren Blöcken gebildeten Säule ist, wird sich dann zwischen dem gekrümmten Block und dem Nachbarblock ein keilförmiger Spalt öffnen, und die Säule wird ihre senkrechte bzw, vertikale Form verlieren. Da die erlaubte Abweichung in der senkrechten Ausrichtung gewöhnlich klein ist, müssen auf die Säule waagerecht wirkende Kräfte zur Einwirkung gebracht werden, um die Blöcke soweit wie möglich in ihrer senkrechten Ausrichtung zu halten. Man hat errechnet, daß in gewissen Fällen diese Kräfte, die durch ein System von Keilen und Keilnuten übertragen werden können, außerordritetlieh hoch sein können, wenn keine Maßnahmen getroffen sind, sie durch einen geeigneten Aufbau zu vermindern.

Erfindungsgemäß weist ein als Moderator für Kernreaktoren dienender Graphitblockaufbau gegenüberstehende bzw. nebeneinander

909819/0724

• 15H991

angeordnete Säulen von Graphitblöcken auf, wobei die Blöcke jeder Säule mit den Naohbarblöoken der gleichen Säule mittels einander entsprechender Vorspränge bzw. Aussparungen, die jeweils an benachbarten Stirnflächen der Blöoke vorgesehen sind, in Verbindung stehen, und wobei das Hauptmerkmal der Erfindung darin gesehen wird, daß die Vorsprünge eine im wesentlichen eine bogenförmige Kontur aufweisende Angriffsfläche mit einem kleineren, in der Mitte liegenden, ein Paar gerade, parallel verlaufende Kanten bildenden Teil haben, wobei die Kanten derart angeordnet .flndi daS ein senkrecht darüber liegender Block um eine der beiden geraden Kanten schwenkbar ist.

;4. ·; Bei*;einer aus erfindungsgemäß ausgestalteten Blöcken be- ;■ ' stehenden Säule fallen somit die Kontaktpunkte zwischen benachbarten Blöcken, von denen entweder einer oder beide eine Krümmung erfahren haben bzw. gekrümmt ausgebildet sind, mit der einen oder dir anderen geraden, parallel verlaufenden Kante zusammen. Derartige Kontaktpunkte werden immer nahe einer einzigen senkrechten Ebene liegen (der Abstand zwischen dem Paar parallel liegender Linien ist bei weitem geringer als die -tireitenabmessung der Blöcke), wodurch die notwendigen horizontalen Rückstellkräfte beträchtlich vermindert werden.

Der Gegenstand der Erfindung ist sowohl bei massiven Blöcken wie auch bei Blöcken anwendbar, die mit Durchflußkanälen versehen sind. . .

903819/0724

~⁴~ 15U991

Die Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise
wiedergebenden Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt
Fig. 1 einen Grundriß,
Fig. 2 einen Aufriß entsprechend der Linie II-II in

Figur 1, während
Fig. 3 einen Aufriß entsprechend der Linie III-III in

Figur 1 wiedergibt.

Die Figuren geben unterschiedlich einen Teil eines Graphitblock-Moderatoraufbaues für einen Kernreaktor, enthaltend Blöcke oder Ziegel 11 mit Bohrungen 12 als Brennstoffkanale, Zwischenblöcke 13 und Abstandsblöcke 15 wieder. Jeder Block ist in radialer Richtung mit seinem jeweiligen Nachbarblock über eine Radialkeilverbindung verbunden, etwa mittels des Keiles 16, der gleit bar in die Keilnut 17 eingreift, wobei ein Spielraum bzw. Spiel vorgesehen ist. Die Abstandsblöcke 15 machen es möglich, einen
verhältnismäßig dünnwandigen, den Brennstoffkanal enthaltenden
Block zu verwenden, auch wenn ein verhältnismäßig großer Zwischenraum innerhalb des Gitterwerks von Brennst off kanälen benötigt
wird, ohne daß ein einzelner Block mit entsprechend großer Wanddicke zur Anwendung kommen muß, der bei Gebrauch beträchtlichen
unterschiedlichen Spannungen unterworfen¹ sein würde. Der Mittelpunkt des ivoderatoraufbaus liegt in Richtung des Pfeiles 18.

Figur 2 zeigt einen Brennstoffkanalblock 11a, der mit einem Vorsprung 19 versehen ist, auf den ein Block 11b mit einer jco.s-

909819/0724 _BAo

~ ⁵ ~ " 15U991

sparung 20 aufgesetzt ist, die eine ebene Auflag erflache 21 hat. Der Vorsprung 19 ist an seiner Oberseite mit einer symmetrischer! Oberfläche versehen, die einen kleineren ebenen Teil 22 mit geraden, parallel verlaufenden Kanten 23 und einen größeren äußeren zylindrischen Teil 24 aufweist ο Die Blöcke 11a und 11b sind derart in dein G-esamtaufbau angeordnet, dai3 die Kanten 23 zur Richtung des Pfeiles 18 eine senkrechte Stellung einnehmen. Zwischen den Blöcken 11a und 11b ist ein Spielraum 50 vorgesehen.

iigur 3 gibt einen Zwischenblock 13a wieder, der mit einem zylinderförmigen Vorsprung 25 versehen ist, welcner in eine mit einem ebenen Boden versehene Aushönlung 26 des Zwischenblocks 13a eingesenkt ist₀ Auf den Vorsprung 25 ist ein Zwischenblock 13b mittels der einen ebenen Boden aufweisenden Aussparung 27 aufgesetzt. Der Vorsprung 25 hat an seiner Oberseite eine symmetrische Oberfläche, die einen kleineren ebenen Teil 28 mit geraden oaral-IeI verlaufenden Kanten 29 und einen größeren äußeren zylindrischen ■feil 30 aufweist ο Der Zwischenblock 13a ist in dem G-e samt auf bau derart angeordnet, daß die Kanten 29 zu der Richtung des Pfeiles 18 senkrecht verlaufen. Zwischen den Zwischenblöcken 13a unu 13b l.*^r, ein Zwischenraum 51 vorgesehen.

deiri Zusammenbau eines G-raohitkernaufbaus mit den oben beöunrieüemeiu Blöcken ermöglichen es die ebenen Oberflächenteile 22 b.-.-.Vo >'-λ der /orsnr.'ünge 19 bzw. 25, die Blöcke aber- bzw. aufe^: linder uu Γζ"π so nicht-:m, wobei ein verhältnismäßig stabiler Aufbau er-.ij /in vii'd. Die radiale Keilverbindung 16 iot zur Sicherst ellux.%

909819/0724

BAD ORiGiNAL

- ⁶ - . 15U991

einer Ausrichtung und Blockierung in waagerechter Richtung eingefügt. Im Betrieb können sich die Blöcke infolge der Erhitzung und Bestrahlung, der sie ausgesetzt sind, in der oben "beschriebenen Weise krümmen. Dabei wird die Krümmung gewöhnlich in einer aur Richtung des Pfeiles 18 positiven oder negativen Richtung erfolgen (entweder zum Mittelpunkt des G-raphitkernaufbaus hin oder von diesem weg), so daß ein Block 11b bzw. 13b auf einer Üante 23 bzw« 29 seines Nachbarblocks 11a bzw. 13a aufliegen wird, unabhängig davon, ob einer oder beide Blöcke eine. Krümmung erfahren» JJa der Abstand zwischen den Kanten eines Paares nicht groß ist, ist außerdem die von der Keilverbindung 16 aufzunehmende Belastung in einer Säule nicht groß, da die Auflagepunkte der Blöcke innerhalb der Säule nahe einer vertikalen linie liegen. Da weiterhin kein einzelner Block des Moderators übermäßig dick ausgebildet ist, können keine größeren Spannungen in dem Moderatorgesamtaufbau entstehen.

Die Erfindung betrifft auch Abänderrtngen der im beiliegenden Patentanspruch 1 umrissenen Ausföhrungsform rmd oezieht sich vor allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale, die im einzelnen —· oder in Kombination — in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind. ■ .- .

Patentansprüche

90 9 819/0724

BADORiGiNAU

Claims

DiPL.-tNG. ERICH SCHUBERT

Telegramm-Adr.: Patschub, Siegen

Postscheckkonten:

Köln 106931, Essen 203(52

Bankkonten: Deutsche Bank AG., ,

Abs.: Palentanwalt Dipl.-ing. SCHUBERT, 59 Siegen, Eiserner Straße 227 Filialen Siegenu. Oberhausen (RhId.)

Postfach 325

65-125 Sr/Sohm 2. Dez. 1965

Pat ent ans-prüohe

1. Als Moderator für einen Kernreaktor zu verwendender G-raphitblockaufbau, enthaltend nebeneinander angeordnete Säulen von Graphitblöcken, wobei die Blöcke jeder Säule mit den ifaohbarblocken der gleichen Säule mittels einander entsprechender Vorsprünge bzw. Aussparungen, die jeweils an benachbarten Stirnflächen der Blöcke vorgesehen sind, in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspriinge eine im wesentlichen eine bogenförmige Kontur aufweisende Angriffsfläche mit einem kleineren, in der Mitte liegenden, ein Paar gerade, parallel verlaufende Kanten bildenden Teil haben, wobei die Kanten derart angeordnet sind, daß ein senkrecht darüber liegender Block um eine der beiden besagten geraden Kanten schwenkbar ist. '-....

2„ G-raphitblockaufbau nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspringe jeder Säule derart angeordnet sind, daß die geraden, parallel verlaufenden Kanten jedes Vorsprunges senkrecht zu einer durch den Liittelpunkt des Moderat or auf b aus des Reaktors und der vertikalen Achse der Säule gelegten Sbene verlaufen.

9Q9819/0724

BAD

j.

5. Graphit bio ck für einen Kernreaktor-Moderatoraufbau nach. Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem an seinem Ende angeordneten Vorsprung versehen ist, der eine im wesentlichen eine bogenförmige Kontur aufweisende Oberfläche mit einem kleineren, in der Mitte liegenden, ein Paar gerade, parallel verlaufende Kanten bildenden Teil hat.

S09819/0724