| K o r n r e a k t r |
| Die Erfindung besieht sich tut Kernreaktoren mit
einen |
| Kernaufbau /Qore etruotu»/, der mit Säulen eines festen: |
| Moderators, beispielsvoee aua Graphit, gebildet oder
susgm@- |
| bildet wird: g |
| Bei bisherigen Entwtirton bew. Ausführungen wurden diese |
| Säulen mittels eines stählernen einatückig ausgebildeten
Gitter- |
| rosten geetütat, ,welcher seinerseits als stutze
für sintlichu |
Säulen
diente. Dien hat Probleme ditterentialer thermischer
Ausdehnung zwischen
den Druckbehälter
und dem Reaktorkars
zur
Folge,: innbesondere, wenn Betondruakbehtilter verwendet
werden,
da der Beton verhältnismäßig kühl gehalten
werden maß
und
daher diaenlonel
stabil bleibt, rührend
der Gitterrost
aus Stahl
heiler wäre
und sich thermisch ausdehnen würde.
Somit
würden Standrohre,
die zum Reaktorservice vorgesehen
und in
beton verankert sind, in
ihrer ursprünglichen Position
bsw. Rase verbleiben,
während die Brennstoffkanäle, welche
sie
bedienen,
wich
mit der theraieahen Expansion
bewegen würden. Daher aUlte
die Reaktordruckbebülterhdhe genügend
freien
Raum Uber
den Kanälen
lassen, um
eine Toleranz bzW. einen Spielraum /toleration/
für eine Pehlauarichtung zu schaffen.
Um diesen freien Raum
auf ein
Miniwune zu beaohränken, wird eia Gelenk bau,
eine Gliederung /artioulation/
in den Brennstoffntrirrger bsw. Drennetotfetrang
eingebaut.
| Die Erfindung hat zum ?siel, einen Kernreaktor mit ver- |
| benaerter Ausrichtung zwischen den Brennstoffkandlen und
dem |
| Standrohr vorzusehen, und reduziert somit aas Erfordeznin |
| für freien Raue und-Gliederung der Strt auf einen
xleinst- |
| wert. |
| @ie aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungs- |
| form, die nur als Beispiel dienen roll, hervorgeht, bringt
die |
| .,rfincung eine Anzahl von vorteilhaften Merkmalen
mit sich, |
| und sie f'=hrt zu einer äußerst vorteilhaften Konstruktion, |
Die Ausführungsform
wird nunmehr
anhand der die Erfindung
beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt
| Fig. 1 eine halbgeschnittene Ansicht durch
einen |
| xernreektorkern und einen Druckbehälter, wodurch |
| die ;=teile einer famperzeugungseinheit innerhalb |
| der -"?ruckbehglterwand Teranochaulicht wird, |
| Fig. 2 eine Detail-Atnicht der Fit,. 1, welche einen |
| feil einen ßitterronten mit einem Uttitspfeiler da- |
| fftr wiedergibt, |
| feg. 3 eine Ansicht, die eine Einzelheit eines StUts- |
| pfelere in größerem Maßstab wiedergibt, |
| Fis. t einen Schnitt durch einen Pfeiler, nach oben ge- |
| dehen auf einen Teil des tiitterroeten, |
| feg. 5 eine Einzelheit der ?g. 1welche die Kanten- |
| Iielteiorrichtungen für den Kern erkennen läßt, |
| während |
| Fig. 6 eine Einzelansicht wiedergibt, welche einen Teil |
| einer oberen Trennwand /top diaphraget/ seidt. |
| In Fig. 1 ist ein Kernreaktorkern 11 in einem mit Stahl |
| ausgekleideten und thermisch isolierten Innern eines
maeeiven |
| verstärkten Betondruckbehälters 12 dargestellt. DampferzeuLende |
| ilärmeauatauecher 13 (, in Wirklichkeit deren vier, von darren |
| jedoch nur einer dari,estellt ist) sind in Durchgangeldciiern |
| 14 angeordnet, die eich durch die Wand des Druckbehälters
lot- |
| recht rech unten erstrecken. T:rei trßnsversale Lurchfuhruni#crri
15 |
| verbinden das Innere den Druckbehtiltere mit jedem der Durch- |
| gan,r;elt3cher, wobei die untersten querverlauieriden Durchführungen |
| druekreduZlerende hochplatten 15a aufweisen und kaltes Kühlgas |
| von lirkulatoren 17 her empfangen, die in den unteren '#,nd- |
| stücken der Durchgangslöcher 14 Angeordnet sind und diese Enden
eb- |
| dirhten, während die mittleren gaefF:rmigeo Kghlmittel
empfangen, |
| welchen an den Wänden der ?)urehgangelöcher 14 entlanggeetriehen |
| ist, um diese kühl zu h-ilten, und nie oberen @INrraeauatauachtr- |
| FinlK:ise 18 Rufweisen, um heißes K=:himittel durch die
Wärme- |
| auetauacher hindurch nach den Zirkulßtoren rUak$uUbermitteln. |
Der Kern wird mit Säulen
19 (Fis. 2) aus Graphitmoderatcr-Ziegeln
b-,-.w. -P1öcken /graphite moderator bricke/ 20 gebildet,
die ir:nerha 1b
üeu Druc«behältern
12 an bxw. auf
einer Stützvorrichtung in Form
einen Gitterrosten
20 gestützt
werden, das
von einem Gitter
bzw. Muster /meah/
nun sich schneidenden ehermif chen Ecpanßionefugen
bzw. -verbindunaen /expansion jointe/
21 unterbrochen wird, welcher Gitterrost
vom Flur bsw. Boden
den Druckbehälters
mittels
gentagend
Pfeiler 22 getragen wird,
die den Gitterrost ohne Zusammenbrechen
den ßitterrosten stUtsen,
und welcher Gitterrom am Hoden (d.h: am
unteren azialen Unde)
den Kernaufbaus
einen Ktihlmitteleinlaßraua
für das
kühle Kühlmittel-Von
den untersten der trannvernalen burchfUhrungen
15 her bildet bswbegrenzt. Der Gitterrost
besteht aus
einer
Anzahl.
von rechtwinkliken
Platten 23r und
die
thermischen Expansionsfugen
21 sind Spalte zwischen
den Platten.
Einige 23a
dieser
Platten werden direkt
von den-Pfeilern
22
geatUtzt, um
jedoch
cuit
den Pfeilern maßzuhalten- b$w, mit möglichst
wenig Pfeilern auscuko=:jiten,
sind andere platten 23tr zwischen Pfeiler-geatiitzten Platten verbunden f bridgeG/.
Eine Anzahl yoM Säulen
wird auf jeder Platte gentüt.st, wobei die zentralen
Säulen Brennstoffelemente aufweisen, die-in Brernatotfelement-Kanälen
angeordnet sind, wobei Jedoch die
äußeren
Säulen undurchlässig /imperforate/
sind und als- Seutronenreflektor
dienen. Bei einer alternativen Formt
kam Jod* Platte individuell ton einem Pfeiler gestützt werden# wobei eich
gegebenenfalls nur
eine Säule
auf einer platte befindet.
Die Pfeiler
22 werden In den Hoden
den Druczbehälte» eingegossen,
und in Form
von atellaohrauben
s ind.Yorkehrungen
getroffen, um
die Platten
genau in ihrer Stellung innerhalb
den Gitterrosten ausrichten
und anordnen
zu können.
Diene
Vorkehtrxng schließt Nivellier-
und seitliche
Veriohiebungsschrauben /levelling and
lateral displaoeaent sorews/ 25 zum
Grobeinstellen zwischen
oberen Teilen 22a und unteren Teilen 22b der Pfeiler
Und Befestigungsbolzen 26 zum
der oberen Teile an
die unteren Teile
mit
ein. hie
Schrauben
und Balzen
werden befestigt, wie beispielsweise
durch
Heftschweißung,
nachdem die Grobeinstellung durch£efUhrt
worden ist. Die
Vorkehrung
schließt ferner Peineinstellschrauben
27 :Wischen den
Platten und
den Köpfen
der Pfeiler
mit
ein, wobei diese
Feineinstellschrauben
außer Nivellierschrauben 27a auch Sätze
27b von
Juatierachrauben einschließen,
die mit Aussteitun.-en
bzw. Rippen
/webe/22e,
welche sich Fron
den
oberen Teilen der Pfeiler her erstrecken,
sowie mit
Trägern
/braeketa/
29 r-n
den Platten 23 zusammenwirken,
um die seitliehe Verechiebung
sowie die winkli,e Ver.,#,ehiebung
der Plattau um
die Aeheen
der Pfeiler zu
kontrollieren.
Die Platten
werden in
Ihrer letzten b$w, endgültigen Stellung
durch Beleati,@und,obalzen .31 befeetigt.
Die Kanten sämtlicher
Platten sind finit Fugen bsw. Stuten versehen /rabbetted/,
wie bei 32,
derart,
de3
die obere Oberfläche
den Gitterrostes merklich flach
/sensibl; flat/
sein kann, und die Platten
werden durch Keile
33
in Schlitzen
In benachbarten
Platten stabilisiert, welche
schlitze
sich quer
über die Spalte erstrecken und
welche Keile
Jeweils durch Anschrauben an
die eine der beiden benachbarten
Platten,
weiche sie miteinander
verbinden, zum Passen
gebracht
werden
/to render oaptire/.
In der merklich
flachen oberen,Ober-
| fläche sind geachloenene Zapfenlöcher /blind ended
sptgot |
| holen/ 34 sowie durchgehende Bohrunßen 35 vorgesehen, die
:c;it |
| den Brennatoffelement-KaUlen fluchten und oogenannte Laternen |
| /lantarne/ 36 zum Liefern bzw. ''bermitteln vcri hflhlmittiel |
| in die Kanäle hinein stützen. hie Zapfen /epicotg/ w6rtien |
| in bekannter '- eiae angeordnet, derart, daß den Ziegeln
bsw. |
| Blöcken /bricke/ ein begrenztes Maß an ?reiheit gewehrt |
| wird, um therwiacher Expansion und Bestrahlun,#;ndistortion |
| bzw. -verformung 7@echnung zu tragen, uni cienes begrenzte |
| ;. asineß an reihen ist auch dafür da, ur., die begrenzte |
| differentifcle Dehnuni des Gitterrostes in EezuL nu:e den |
| Graphit zu ko2pengieren (begrenzt weg en der
kleinen ununter- |
| brachene-i Flhct.e der Platten). |
| Egä der Kern effektiv an derXPfeilern loNaliaiert ist,
welche |
| in Pezug auf die Position relativ stabil sind, brauchen
irgend- |
| welche t-eri#;heren Kernp.nateruner. kein großes
luaßaB /great |
| latitude/ züi haben. 'ie hernhf.iterungen 3'9 (welche in
eLje He- |
| flektezone des Reaktorkerns, d.h. in Säulen von
Graphitbltfcken, |
| welche 11-,eine I-re natoffelement-Ranäle aufweisen, eingreifen) |
| werden von der -and das Druc@behnlter n gestützt; in
der rraaie |
| werden ihre Bnaisbauteile b.lwStützen /baaes/ 40(Fig. 5) mit |
| einer ==enduni- /rnambrane/ 41 aus Stahl vernccxweißt,
welche die |
| herkUemliehe' itahlauekleidung den Druckbehgltere bildet.
Die |
| thermische leolierung 42 überzieht innen /internally lines/ |
diene 1-=andung.
Die Halterungen 39 bestehen
aus auaamsengeaetatan Strukturen, ao daß nie durch eich verschiebende
Teil
relativ
zueinander eingestellt
worden können und durch
Keile
bzw. Unterlagen und mittels Holzen
in ihrer StellunZ
befestigt
werden können. Kragarne 43,
die sich aua Gien
Halterungen eretrecken, erat°ecken sich in die Reflektorblöcke hinein, an
welche
sie mit Hilfe von Stiften 44 lose
bzw. locker gesichert
werden. Die Stifte lassen ein Gleiten der Arme an
diesen
entlang au,
um thermischer Dehnung axial der Säulen Rechnur4 zu traget:.
| Hetonaruc:ehehälter sin l# anf4llii; ge"enüber Jchäden |
| durch Bestrahlung. und Fii,. 5 veranschaulicht eine tr:ermische |
| Abschirmung 45, welche d s Innere oJer .-:e;i Druckbehälter |
| einte benagter Wandung auskleidet. Diese : bachirinun,, beeteht |
| Lua eir.sia :,ininua vors sechs Zoll (ca. 152 rwa) :itärke
sieh Uber- |
| la"i-ender @tßhlplttten, welche in e r_er af.@lenen
'e@eise miteinan- |
| der vfsri.ctiraubt ei-.d, das relativem Gleiten z.@m Überwinden |
| von Wärmedehnu:baproble:.en@ it.3chritur" getragen wird.
He ist |
| dafür gesorgt, da3 fluchtende Spalte zwischen aisaen
Platten, |
| durch welche itrahluüi; h::iidurch vor sich ;@e:f@:n küri:.te,
vermieden |
| werden. |
An der Innenseite dieser Abschirmung
befindet eich
eine
Folge von dtau- bzw. Prallvorriohtungen
50, die eine
Zabyrinthartige
Anordnung /labarynth type gland/
bilden,
um den Durchgang
von Kühlmittel zwischen
den Retlektorblöcken
und der Abschirmung
auf ein t@llinimum zu reduzieren, Die mittleren
der Durchführungen
1'5 sind
bereite
erwähnt worden, welche Kühlmittel empfangen,
das an den Wänden
der Wärmeaustauscher-Durchgangelöaher entlanggeetriohen
Lot.
Diese Lurchführungen liefern bzw,
leiten verhältnismäßig
kühles Gas nach dem oberen
Teil des Kernaufbaus
zur sogenannten
Wiedereintrittekühlung
/re-entrant aooling/.
Dieses Gas
wird
durch Durchlässe /passagen/
(::loht die.I'.renn®toifelement-Kanäle)
im Kern und zwtachen
der thermiaehen
Abeohirmunj und
der
Membran bzw. Wanduni, hindurch
durch den reduzierten
Lruok untert:alb dea Kerhe (aufgrund der lochplatte)
nach unten gezogen.
| Lieses verhältnismäßi" kühle Gas muß natürlich daran ge- |
| hindert werden, die oberen Durchführungen zL, erreichen.
Aus |
| diesem Grunde ist ein Bauteil nui itehl vorgesehen,
glcher |
| bei einigen '.@''ntwirfen irt forte eines Domes bzw.
einer Kuppel |
| /dorre/ ausgebildet ist, bei-der vorliegenden Auaführungsform |
| jedoch in Form einer Trennwand /diaphragm/ 54 vorgesehen
ist, |
| welche öffnungen aufweist, die mit den Brennetcffelament-Kanälen |
| nominell /nominglly/ fluchten. Diese Trennwand bildet bzw.
be- |
| grenzt am oberen azialen Ende des xernaufbaus zwischen des |
Kernaufbau
und ihrer
Seite, die naher aas Kernaufbau
liegt,
einen weiteren KUälaitteleinlaßraum (zur @viedereintrittskUhlung
den Kernaufbaus) und
an ihrer anderen Seite zwischen
eich selbst
und den oberen Teil /top/ des :hcuenbehälters
einen Kiihlinittelauslaßraum.
Es treten Probleme differentialer
Expansion
bei dieser Trennwand
auf, und
zwar einerseits,
was ihre Abstützung im Druckbehälter
und andererueite
die Ausrichtung
der Öffnungen
mit den
Brennstoftelement-Kanälen
anbe-
langt. Diese Probleme werden durch
Verwendung
nachgiebiger
bzw,
federnder Verbindungen /resilient jointe/
gelöst. .wie
Trennwand setzt sich zusammen aus
zwei kreisförmigen
:Icheiben 54F
und 509
die durch einen yerstärkung3bttgel /reinforcing
hoop/ 540
und ein verstä,rkendee @.uadratgitter /reinforcing square mesh/
54d miteinander
verbunden sind, derart, daß
eine wabenartige
Struktur
gebildet wird, wobei entsprechend
lokalisierte Lächer
54e vorgesehen
sind, um die Kühlmitteletrömung
zu erleichtern. Ein weiterer Bügel
54f bildet einen
Mantel,
welcher mittels radiRler
Bauteile 54g mit
dem veratärkenden Bügel 540
über nur einen Teil seines axialen Ausmaßes
verstrebt
bzw. verstärkt
ist, derart, das eine unverstrebte
flexible Länge
des Mantels gelassen wird, und zwar mit "#enUgender
Zugabe /sufficiint give/,
um die Wärmedehnung
der Trenn-
wand
zu berücksichtigen. Diene unveretürkte hänge iot entsprechend --
derart,
daß Nutzen aus dieser
Zugabe gezogen
wird --
mit einem Ring
55
verbunden, der an Bier Wand
den Druck-
behälters mit Hilfe von
zwei massiven Ringen
56 verankert
ist,
| die in den Beton des Druckbehältern eingegossen sind. Die |
| Trennwand ist mit Tanohen /pockets/ 67 versehen, welche
eine |
| Iteutronenabsohirmung 58 halten, um den Otrahlungeweg
10m Kern |
| nach den oberen und mittleren DuroüiUhrungen au aperreri. |
| Eineichtlich der therfctachen Fehlauerichtung der Brenn- |
| stoffelement-ICanäle und der öffnungen in
der Trennwand |
| uni der AbdchtunL. dieser Öffnungen werden elantinohe bsw. |
| nachgiebige Abdialitungen verwendet. Pg. 1 neigt eine Methode. |
| Die Trennwand trägt eine Hülse baw. Huohne 60 um
jede Öffnung. |
| Xeutronenabsohirmungastopfen 61# die in ütandrohren
62 |
| gleiten, welche in den Beton eingegannen Bind, der den oberen |
| Teil des hruc,:behältere bildet, besitzen rbhrförnige leer- |
| längerung,==stileke 63, welche an Bullen /onto ahroude/ |
| (nicht dargestellt) der Brennstoffeler..ente abzudichten
vermögen. |
| Dient Verliini;erun,*ssttlokt end in den e,@tendrohren loxalisiert |
| und bleiben darin, wenn die Stopfen 61 entfernt werden.
Kolben- |
| artife gebilde /pieton formationn/ ö3« an den Verlänloruresttik- |
| ken Bind mit elastioohen Abdichtungen versehen, wo die
Verlänge- |
| rungen durch die Hülsen verlaufen. Hie inneren Bohrungen
dieser |
| Abdichtungen Untern die genauen Öffnungen ttir dein
Durchgang |
| der Chargier- bxw. Laderohre. De gerlängerungantücke
Bind |
| perforiert,, na dafl 1CÜhlmttel aufwärts durch die Stillen
hindurch |
| in die r.ohrtgrmigen lerlängerurigeatüef*e hinein und
durch die |
| Trennwand hindurch geletot wird, no das e4 durch die Perf.Qriarna- |
| gen hindurch nach den oberen DurehftibruUtn abntröt /to |
| ä t@o @arg*I. |
Hei
einer anderen AusführunLeform
(nicht darsestellt)
wird eine mit
dem Druckbehälter 12
einstöckige Betontrenn-
wand
verwendet
anstelle der Stahltrennwand
54. Diese Trennwand
wird als Folge der Vorspannungskräfte /prentresaing straine/. in
den Hauptwänden des .Druckbehälters 12 vorgespannt, und
somit
ist
en nicht
erforderlich, das eich 3pannvorrichturz.,en /tendona/ in
die Trennwand hinein erstrealen.
Die Trennwand wu8 'e(jooh thermisecl
isoliert sein und gekohlt
werden, um den Beton auf
einer sicheren
Betriebstemperatur
zu halten. Dies wird mittels Kühlrohre erreicht,
die in den Beton eingegossen sind, von
denen wenigstens einige cait
einer Weicheisen- b:w. Flutietahl-Auskleidung verschweißt
sind, welche
von lohiohten
aus einer itostfrei- bsw. Ed&tahlfolie
bedeckt ist
und welche sich ilber
die
ßesamte Oberfläche
See betone erstreckt.
Diese Trennwand weist
etwa die gl=iche Temi.eratur
wie der Druerbehälter
auf und dehnt
sich somit in der gleichen ::eise aus, so dH,s
starre Abnicntungen verwendet
werden können.
Natürlich
tritt
unabhängig
von der Art der Tret.nwand
differentiale *ziele Expansion
zwischen
den Laderohren
und dem Gra-hit
auf der einen Bette
und den Druckbehälter
auf
der anderen Seite auf. Das Vorsehen in
der Form von gleitenden
Verbindungen
in den Lederohren und
an der
Abdichtung zwischen
den Laderohren und
den Graphit lgßt
eine solche differentiale
axiale Expansion zu«
Ein
Vorteil der Konstruktion besteht
in der Erleichterung, mit welcher
die KUhloitteletrtimung
einen Kanal aufwärts reguliert
werden kann.
Da keine tranaversalen Wärnedehnungebeanspruahungen
oder -versohiebungen
vorhanden sind, ist es möglich,
einen Drehhülaen-Ventilbauteil /rotatable
eleeve valse member/
im dtandrohr vorzusehen, welches eich
nach unten
in das lsderohr
hinein erstreckt, um zumindest
teilweise die Perforat%önen
im Verlängerunge_stüok
abzublenden /to blank otf/.