DE1639361B2 - Coreaufbau fuer kernreaktoren - Google Patents

Description

ίο Die Erfindung betrifft einen massiven, neutronenmoderierenden Coreaufbau für Kernreaktoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Corekonstruktionen werden üblicherweise aus Blöcken neutronenmoderierenden Materials, wie

z. B. Graphit, aufgebaut, wobei die Blöcke innerhalb einer den Zusammenhalt bewirkenden Rahmenkonstruktion zu vertikalen Säulen aufeinandergesetzt sind. Die Kanäle für den Kernbrennstoff sind dabei entweder als Bohrungen, die sich durch die Säulen hindurch erstrecken, in die Blöcke eingeformt oder entstehen zwischen benachbarten Säulen durch entsprechend geformte Seitenflächen der Blöcke.

Dimensionsänderungen des Graphits, als Folge der im Betrieb auftretenden Temperatur und Strahlungen.

können differentielle Schrumpfungen und Dehnungen hervorrufen. Hierdurch wird der Coreaufbau unstabil und insbesondere die vertikale Ausrichtung der Säulen und der in oder zwischen ihnen gebildeten Brennstoff- und Steuerkanäle, kann dabei so stark in Mitleidenschaft gezogen werden, daß die Betriebssicherheit beeinträchtigt wird.

Um die Ausrichtung aus aufeinandergesetzten Graphitblöcken gebildeter, vertikaler Säulen auch bei Verbiegungen der einzelnen Blöcke infolge der vorerwähnten Temperatur- und Strahlungseinwirkungen zu gewährleisten, ohne daß hierzu unzulässig große horizontale Ausgleichskräfte benötigt werden, ist es bekannt (FR-PS 14 59 488), die Stirnflächen der Blöcke abwechselnd mit Vorsprüngen und diesen Vorsprüngen angepaßten Vertiefungen zu versehen, die beim Übereinanderstapeln der Blöcke ineinandergreifen und die seitliche Verschiebbarkeit der Blöcke begrenzen. Dabei weisen die Vertiefungen ebene Böden auf, während die Vorsprünge einen mittleren Flächenbereich mit geradlinigen Flächenbegrenzungen haben, an die sich symmetrisch zur Mittelebene äußere gewölbte Bereiche anschließen.

Hierdurch wird bezweckt, die Kante, um die ein Block bezüglich des in der Säule vorausgehenden oder nachfolgenden kippt, wenn er infolge der Betriebsbedingungen einer Verbiegung unterworfen ist, sich möglichst nahe bei der vertikalen Mittelebene des Blocks befindet, um hierdurch das Kippmoment und die zu seiner Aufhebung erforderlichen Rückstellkräfte, die von der Stützkonstruktion des Cores aufgebracht werden müssen, in tragbaren Grenzen zu halten. Die geradlinigen Begrenzungen der planen, mittlerer Flächen der Vorsprünge müssen bei diesem Vorschlag senkrecht zur Zentrumsrichtung des Cores verlaufer und damit auch senkrecht zu den radial auf der Coreaufbau einwirkenden Reaktionskräften der Stütz konstruktion.

Der Erfindung liegt nun im Hinblick auf die vorstehend umrissenen Probleme bezüglich der Dirnen sionsänderungen der Graphitblöcke unter Betriebs bedingungen die Aufgabe zugrunde, die durch unver meid'iiciie Dehnungen und Schrumpfungen verformba ren Graphitblöcke bezüglich ihrer Form und Anord

nung so zu gestalten, daß der stabile Aufbau und die vertikale Ausrichtung der aus den Blöcken gebildeten Säulen nicht über die zulässige Toleranz hinaus gestört -verden, speziell, die von der Stützkonstruktion des Cores aufzunehmenden Kräfte weiter zu verringern.

Der Lösung dieser Aufgabe liegt cer Gedanke zugrunde, die für die Aufrechterhaltuag der vertikalen Ausrichtung der Blöcke, innerhalb der Säulen erforderlichen Rückstellkräfte durch die wechselseitige Abstützung der Blöcke benachbarter Säulen und unter Ausnutzung der Gravitationskraft systemimmanent zu erzeugen, so daß die äußere Stützkonstruktion für das Core im wesentlichen nur die in der Peripherie auftretenden Kräfte einzelner Blocksäulen ausgleichen muß, wobei in diesem Bereich die Verformungen der Blöcke infolge der dort geringeren thermischen und Strahlungsbelastung sowieso geringer sind.

Die gestellte Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Coreaufbau für Kernreaktoren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede der Beruhrungslinien der Stirnflächen benachbarter Blöcke von der durch den Schwerpunkt des aufliegenden Blockes gehenden Vertikalebene einen Abstand aufweist, wodurch ein auf jeden Block einwirkendes Kippmoment erzeugt wird, wobei die Berührungslinien in den verschiedenen Säulen so verteilt sind, daß sich die Blöcke einer Säule wechselseitig an den Blöcken benachbarter Säulen abstützen, und seitliche Verspannungseinrichtungen um den Coreaufbau herum vorgesehen sind, um seitlichen, nach außen gerichteten Kräften an der Peripherie des Cores entgegenzuwirken.

Die Blöcke können jede beliebige Querschnittsform aufweisen, welche ein Zusammenfügen der Blöcke benachbarter Säulen in der Weise gestattet, daß die Leerräume zwischen benachbarten Säulen innerhalb annehmbarer Grenzen bleiben. Bei einem typischen Reaktorcore sind die gegenüberliegenden Flächen benachbarter Blöcke einer Säule um zueinander parallele Achsen gekrümmt, um ein Abrollen zwischen den benachbarten Blöcken der Säule zu ermöglichen. Der Radius und Mittelpunkt der Krümmung der Stirnflächen werden so gewählt, daß die Berührungslinien oder -flächen zwischen benachbarten Blöcken einer Säule gegenüber einer vertikalen Ebene durch die Schwerpunkte der Blöcke der Säule versetzt sind. Die Krümmungen an entgegengesetzten Stirnflächen eines Blockes können beide konvex, oder eine kann konkav und die andere flach, oder eine kann konvex und die andere konkav, aber mit anderem Krümmungsradius sein.

Die erfindungsgemäß besonders geformten Stirnflächen benachbarter Blöcke können zusätzlich zur Krümmung in einer Richtung so geformt sein, daß sie um zwei zueinander senkrechte Achsen konvex oder konkav gekrümmt sind, so daß benachbarte Blöcke einer Säule einen sichereren Sitz aufweisen.

Die Blöcke einer gegebenen Säule können sich an gleichartige Blöcke einer oder mehrerer benachbarter Säulen anlehnen oder auch an Blöcke von Zwischensäulen. Derartige Zwischensäulen können aus Blöcken gebildet sein, deren Berührungsflächen flach sind.

Die Blöcke können einen Querschnitt aufweisen, der es gestattet, daß Blöcke benachbarter Säulen Kanäle für Kernbrennstoff oder Kontrollstäbe begrenzen, oder es können die Blöcke einzelner Säulen Bohrungen aufweisen, die Kanäle für Kernbrennstoff oder Kontrollstäbe darstellen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Blocksäulen in Vierergruppen mit einer Zwischensäule innerhalb der Gruppe vorgesehen, wobei die Blöcke der vier Säulen sich an Blöcken der Zwischensäule in wechselseitigem Stützverhältnis anlehnen und Kanäle für Kernbrennstoff zwischen benachbarten Säulengruppen gebildet werden und die Mittellinien der Kanäle auf den Schnittpunkten einer quadratischen Gitteraufteiiung liegen.

Bei einer anderen Verwirklichung des Erfindungsge-

■o dankens sind die Blocksäulen in Dreiergruppen angeordnet, wobei die Blöcke jeder Säule einer Gruppe sich an Blöcken einer anderen Säule der Gruppe in wechselseitigem Stützverhältnis anlehnen und Kanäle.

für den Kernbrennstoff zwischen benachbarten Säulengruppen so eingeformt sind, daß die Mittellinien der

Kanäle auf den Schnittpunkten einer dreieckigen Gitteraufteilung liegen.

Die Erfindung ist insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, anwendbar auf massive, neutronenmoderierende Corekonstruktionen unter Verwendung von Graphitblöcken.

Verschiedene Verwirklichungen der Erfindung sind im folgenden, an Hand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar

F i g. 1 einen Schnitt durch zwei benachbarte Blöcke einer Säule einer konventionellen Corekonstruktion, sowie die wirksamen Kräfte,

F i g. 2 einen freistehenden Block im Sinne der Erfindung,

Fig.3 den Block der Fig.2 in gegenüber der in F i g. 2 dargestellten Lage veränderter Stellung, sowie die wirksamen Kräfte,

F i g. 4 zwei Blöcke der in den F i g. 2 und 3 gezeigten •»5 Art, die sich aneinander anlehnen, sowie die wirksamen Kräfte,

F i g. 5 zwei erfindungsgemäße Blöcke in einer Anordnung mit wechselseitigem Stützverhältnis,

Fig.6 drei Blöcke gemäß der Erfindung und in wechselseitigem Stützverhältnis angeordnet, F i g. 7 eine Aufsicht auf die Blöcke der F i g. 6, F i g. 8 eine Aufsicht auf die Blöcke der F i g. 6 sowie die wirksamen Kräfte,

F i g. 9 eine Ansicht der unteren Stirnflächen der Blöcke gemäß F i g. 6 sowie der wirksamen Kräfte,

Fig. 10 und 11 andere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Blöcke,

Fig. 12 eine Aufsicht auf einen Teil eines Reaktor· cores, entsprechend einer Verwirklichungsform der Erfindung,

Fig. 13 einen Schnitt gemäß der Linie Y- Y in Fig. 12 unter Darstellung benachbarter Blocklagen im Core,

Fig. 14 einen Schnitt entsprechend dem in Fig. 13, wobei jedoch die Blöcke in der Stellung gezeigt sind, die sie nach einem Schrumpfvorgang einnehmen,

Fig. 15 eine Seitenansicht einer Blocksäule gemäß F i g. 13, gesehen in Richtung des Pfeiles Z,

Fig. 16 eine Aufsicht auf einen Teil eines Reaktorcores, entsprechend einer weiteren Verwirklichungsform der Erfindung.

3ei der Erläuterung der vorliegenden Erfindung soll zuerst auf F i g. 1 Bezug genommen werden, die eine typische Blockform einer konventionellen Kernreaktor-Moderatorcorekonstruktion zeigt. Jeder Block hat eine typische, langgestreckte Form mit regelmäßigem, beispielsweise quadratischem oder sechseckigem Querschnitt und parallele Seitenflächer. A. Die Stirnflächen ßsind eben und liegen rechtwinkelig zur vertikalen

Achse X-X durch die einzelnen Schwerpunkte G der Blöcke,

Die Gravitationskraft W, die im Schwerpunkt jedes Blockes wirksam ist, hat eine Wirkungslinie, welche die Berührungsfläche benachbarter Blocke schneidet, und die Blöcke sind, was die Schwerkraft betrifft, in stabilem Gleichgewicht. Unter der Einwirkung hoher Betriebstemperaturen und Strahlungen im Reaktor sind Graphitblöcke Dimensionsänderungen unterworfen, die auch Schrumpfungen einschließen. Während eine gleichmäßige Schrumpfung an sich das Gleichgewicht der Blöcke bezüglich der Gravitationskräfte nicht stören würde, tritt praktisch eine differentielle Schrumpfung auf, welche eine Durchbiegung der Blöcke hervorruft, und ein wahlloses Aneinanderlehnen von Blöcken benachbarter Säulen, wodurch Seitenkräfte entstehen, die ausreichen, um die Blöcke so weit zu verschieben, daß die Kernbrennstoff enthaltenden Bohrungen aufeinanderfolgender Blöcke einer Säule ihre Ausrichtung verlieren.

Um eine stabile Gitteraufteilung der Brennstoffkanäle unter allen Bedingungen des Reaktorbetriebes aufrechtzuerhalten, sind die Graphitblöcke benachbarter Säulen meist miteinander verkeilt, ebenso wie auch benachbarte Blöcke einer Säule. Die Keile verhindern die seitliche Verschiebung der Blöcke oder vermindern sie auf annehmbare Werte.

Die F i g. 2, 3 und 4 zeigen die grundlegenden Prinzipien einer Selbststabilisierung entsprechend der Erfindung.

F i g. 2 zeigt einen einzelnen Block, der auf Grund der versetzten Krümmung der Stirnflächen eine Neigung aufweist, deren Richtung bei freistehendem Block vorbestimmt ist.

Fig. 3 zeigt den gleichen Block, in Vertikal lage gehalten, wozu eine Seitenkraft Z erforderlich ist, um wegen der Versetzung des Schwerpunktes G bezüglich der Berührungslinie R diese Lage aufrechtzuerhalten.

Aus den F i g. 2 und 3 ist ersichtlich, daß, nachdem keine Horizontalkraft erforderlich ist, um den Block in der in F i g. 2 gezeigten Lage zu halten, während bei der Stellung gemäß F i g. 3 die Kraft Z nötig ist, die zur Aufrechterhaltung einer zwischen diesen Stellungen liegenden Lage erforderlichen Kräfte proportional von Null bis auf Z Krafteinheiten anwachsen, d h. die Kraft Zwächst umgekehrt zu dem Neigungswinkel.

Fig.4 zeigt zwei Blöcke, die in wechselseitigem Stützverhältnis aneinander anliegen, wobei die seitlichen Kräfte Z entsprechend dem Neigungsbestreben jedes Blockes gleich sind. Jede vorübergehende äußere Kraft, weiche eine Vergrößerung des Neigungswinkels eines der Blöcke hervorruft, bewirkt eine Verringerung des Neigungswinkels des benachbarten Blocks, und da die seitliche Kraft Z im umgekehrten Verhältnis zum Neigungswinkel wächst, entsteht eine differentielle Rückstellkraft, die die Blöcke in ihre ursprüngliche Lage zurückführt, wenn die vorübergehende äußere Kraft aufgehoben wiru.

In Fig.5 sind zwei Blöcke benachbarter Säulen in wechselseitigem Stützverhältnis gezeigt wodurch ihre Seitenflächen vertikal verlaufen.

Nimmt man aus Gründen der Erläuterung an, daß die beiden Blöcke auf einer horizontalen Fläche aufliegen, ist ersichtlich, daß die Berührungslinien oder -flächen R sswischen den Blöcken und der horizontalen Fläche H gegenüber den Wirkungslinien der Gravitationskräfte W versetzt sind, die in den Schwerpunkten G wirken. Auf diese Weise erzeugen die Gravitationskräfte in jedem Block ein Kippmoment. Bei der gezeigtei Anordnung der Blöcke in wechselseitigem Stütz verhältnis lehnt sich jeder Block gegen den anderen, um beide Blöcke sind in einer Ebene in stabilen Gleichgewicht.

Irgendwelchen vorübergehenden Seitenkräften, di< Momente erzeugen, welche die Blöcke zu kippet versuchen, wirken infolge der Gravitationskraft« Rückstellmomente entgegen, vorausgesetzt, daß die

ίο Kippmomente nicht so groß sind, daß sie die Wirkungslinien der Gravitationskraft W über die Linie S-S hinaus verschieben, welche die Berührungslinien h an jedem Ende eines Blockes verbindet. In der Praxis isi das bei den Blöcken auftretende Schrumpfen in einen· Reaktor nicht groß genug, um eine Verschiebung zwischen den Blöcken benachbarter Säulen in dieserr Ausmaß hervorzurufen oder zu gestatten.

Vorstehend wurden die der Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien in Verbindung mit einer Schichi von Blöcken behandelt Sobald mehr als eine Schicht ir Betracht zu ziehen ist, werden die Rückstellkräfte in der unteren Schichten durch das Gewicht der Blöcke in den oberen Schichten beträchtlich erhöht Dieses zusätzliche Gewicht wird auf die von der vertikalen Achse durch den Schwerpunkt des Blockes versetzte obere Berührungslinie übertragen, was wiederum eine Reaktion bezüglich der unteren Berührungslinie R hervorruft, die nach der entgegengesetzten Seite bezüglich der Vertikalachse durch den Schwerpunkt des Blockes versetzt ist Der Momentenarm hat daher die doppelte Länge des bei einer einzelnen Schicht von Blöcken vorhandenen Momentenarms.

Die F i g. 6 und 7 zeigen eine Anordnung, bei welcher Blöcke mit sechseckigem Querschnitt so vorgesehen sind, daß drei benachbarte Blöcke in wechselseitigem Stützverhältnis aneinanderlehnen.

Die Fig.8 und 9 zeigen jeweils die Richtung der Kräfte, die an der Ober- bzw. Unterseite der drei Blöcke wirksam sind; die auf der Oberseite der Blöcke wirksamen Kräfte versuchen, diese zu trennen. Derartigen Kräften wird durch gleichartige, nach außen gerichtete Kräfte, ausgeübt von Blöcken benachbarter Säulen und durch die Seitenkräfte an der Peripherie des Reaktorcores entgegengewirkt die von einer den Zusammenhalt bewirkenden Konstruktion entweder in Form verkeilter Blöcke, die einen Reflektor für den Core oder einen thermischen Schild bilden, oder durch die Wand eines den Core aufnehmenden Druckgefäßes oder durch eine den Core umgebende Rahmenkonstruk- tion oder schließlich durch eine Kombination einer oder mehrerer dieser Möglichkeiten hervorgerufen werden.

Die Fig. 10 zeigt einen Block, bei dem jede Stirnfläche um eine Achse gekrümmt ist, wobei der Krümmungsmittelpunkt außerhalb des Blockes und gegenüber einer vertikalen Achse X-X durch den Schwerpunkt versetzt ist Der Krümmungsmittelpunkt der Stirnfläche B, hegt bei Q und der für die Stirnfläche 8 bei C Die Größe der Versetzung von der Achse X-X wird im jeweiligen Fall den Umständen entsprechend

gewählt Je größer die Versetzung, umso größer ist das RücksteUmoment, das versucht, die Blöcke in stabilem Gleichgewicht zu halten. Auch die Größe des Radius wird den Umständen entsprechend gewählt, wobei die mögliche Abrollbewegung zwischen benachbarten

Blöcken umso kleiner ist, je größer der Radius gewählt wird.

Die erfindungsgemäßen Auswirkungen sind nicht davon abhängig, daß beide Stirnflächen der Blocke

gekrümmt sind. Falls erwünscht, kann eine Stirnfläche, wie in F i g. 11 gezeigt, eben sein, doch werden in diesem Falle die Blöcke beim Zusammensetzen einer Säule so zusammengefügt, daß eine gekrümmte Fläche eines Blockes mit einer ebenen Fläche des benachbarten Blockes in Berührung steht.

Bei einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform, kann jeder Block an einem Ende eine konvexe und am anderen eine konkave Stirnfläche aufweisen. In diesem Fall müßten die Krümmungsradien der konvexen Flächen kleiner sein als die der konkaven, so daß eine konvexe Fläche eines Blockes auf einer konkaven Fläche des benachbarten Blockes einer Säule abrollen kann.

Die Fig. 12 zeigt in einer Aufsicht einen Teil der Graphitmoderator-Corekonstruktion eines Kernreaktors unter Verwendung von Blöcken, die einer Ausführungsform der Erfindung entsprechend ausgebildet und angeordnet sind.

Der Querschnitt der verwendeten Blöcke ist etwa sechseckig, wobei zwei einander gegenüberliegende Seitenflächen jedes Blockes konkav sind, so daß nach dem Aufeinanderschichten in Form von Säulen die Blöcke benachbarter Säulen Brennstoffkanäle F umschließen. Diese Kanäle können Blöcke aufnehmen, in welche Bohrungen zur Unterbringung des Kernbrennstoffes eingeformt sind, oder der Brennstoff kann direkt in die Kanäle ^ceingebracht werden.

Die Stöße zwischen den Blöcken in den jeweiligen Säulen liegen im gesamten Core auf der gleichen Höhe, so daß der Core durch eine Anzahl getrennter Schichten von Blöcken gebildet wird. Fig. 13 zeigt als Schnitt entlang der Linie Y-yin F i g. 12 die Blockschichten und den Blockaufbau in zwei benachbarter Säulen.

Wie aus Fig 12 ersichtlich, sind die Blöcke innerhalb einer Schicht in Vierergruppen angeordnet, wobei die Blöcke 1 bis 4 (im Uhrzeigersinn gesehen) jeder Gruppe mit ihrem oberen Ende an einem Zwischenblock I anliegen. Die Blöcke 1 sind mit Vertiefungen versehen, welche die Blöcke 1 bis 4 jeder Gruppe aufnehmen, und dienen als Abstands-Blöcke und als Keilblöcke, obwohl sie auf Grund ihrer Form leicht aus dem Coregefüge herausgenommen werden können und das Entfernen der Blöcke jeder Gruppe nicht verhindern. Manchmal kann es allerdings vorteilhaft sein, die Blöcke gruppenweise einschließlich der innerhalb der Gruppe vorhandenen Zwischenblöcke I zu entfernen.

Die ausgezogenen Pfeile in F i g. 12 deuten in Richtung der am oberen Ende der Blöcke wirksamen, and die gestrichelten Pfeile die am unteren Ende der Blöcke wirksamen Kräfte aa

Wie aus Fig. 13 ersichtlich, sind die Endflächen der Blöcke in der in F i g. 10 gezeigten Art geformt, wobei die aneinandergereihten, gestrichelten Linien 5 die Berührungslinien der Blöcke verbinden, entlang derer die Last von Block zu Block über, die Paare aufeinanderliegender Stirnflächen übertragen wird. Die Blöcke 1 jeder Säule von Zwischenblöcken sind miteinander durch Keile K verkeilt Dabei können die Stöße der Zwischenblöcke I₁ wie ersichtlich, abgestuft sein.

Fig. 14 zeigt die Stellung der Blöcke in den Säulen nach dem Auftreten von Schrumpfungen.

Aus der in Fig. 15 dargestellten Seitenansicht der Blöcke ist ersichtlich, daß die Oberflächen der Stirnflächen auch um zwei zueinander senkrechte Achsen konvex oder konkav gekrümmt sein können, so daß benachbarte Blöcke einer Säule sicherer ineinandergesetzt sind.

Fig. 16 zeigt eine Aufsicht auf einen Teil einer Graphitmoderator-Corekonstruktion entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Der Core schließt ein Gefüge vertikaler Säulen aus Blöcken von sechseckigem Querschnitt ein, wobei die Stöße zwischen den Blöcken der Säulen in gleicher Höhe verlaufen und eine Vielzahl von Blockschichten bilden.

Die Blöcke jeder Schicht sind in Dreiergruppen angeordnet, wobei die Blöcke 6 bis 8 in wechselseitigem Stützverhältnis aneinander anliegen. Dieses Muster der Dreiergruppen erstreckt sich über den gesamten Core bis zu einem Reflektorteil an der Peripherie des Cores bzw. bis zu den Core umschließenden Einrichtungen, wie z. B. einem thermischen Schild, oder der Wand des den Reaktor aufnehmenden Gefäßes bzw. einer den Zusammenhalt bewirkenden Konstruktion. Auf Grund der Anordnung der Blöcke in Dreiergruppen entstehen, über den Coreaufbau verteilt sechseckige Zwischenräume zwischen den Blorkgruppen, wobei die Mittellinien dieser Zwischenräume auf einer dreieckigen Gitteraufteilung liegen. Diese Zwischenräume können als Brennstoffkanäle F verwendet werden, indem sechseckige, mit Brennstoff gefüllte Blöcke eingesetzt werden, die den im übrigen Core verwendeten ähnlich sind, aber ebene oder zentrisch gewölbte Stirnflächen aufweisen, d.h. Stirnflächen, deren Krümmungsradius auf der Mittellinie des Blockes liegt.

Die oben an den Blöcken wirksamen Kräfte innerhalb der Lage sind durch Pfeile angedeutet

Während in den F i g. 12 und 16 die Zwischenräume F als Brennstoffkanäle beschrieben sind, können sie natürlich auch anderen Zwecken dienen. So können beispielsweise einige der Kanäle F Kernbrennstoff enthalten, während andere Kontrollstäbe oder Sicherheitsstäbe bzw. Teile der Reaktorinstrumentierung aufnehmen können.

Obwohl vorstehend die Anordnung der Blöcke ir Dreier- und Vierergruppen beschrieben ist sind andere Kombinationen möglich.

Der Kernbrennstoff kann, wie beschrieben, ir Behältern enthalten sein, die in den Räumen zwischei den Säulen oder in in die Blöcke eingeformten Kanal« untergebracht sind. Er kann aber auch innerhalb dei Blöcke selbst verteilt sein, insbesondere bei Anwendung der Erfindung auf Hochtemperaturreaktoren, und ii diesen Fällen entfällt die Notwendigkeit, zwischen dei Säulen oder innerhalb der Blöcke selbst Brennstoff kanäle vorzusehen.

Hierzu S Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Massiver, neutronenmoderierender Coreaufbau für Kernreaktoren, bestehend aus einer Anzahl von nebeneinandergesetzten vertikalen Säulen, die jeweils aus einer Anzahl von übereinanderstehenden prismatischen Blöcken aufgebaut sind, wobei einander gegenüberliegende Stirnflächen aufeinanderfolgender Blöcke einer Säule sich berühren, und so geformt sind, daß die eine dieser Flächen auf der anderen abrollen kann, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Berührungslinien (R) der Stirnflächen (B, Bi) benachbarter Blöcke von der durch den Schwerpunkt (G) des aufliegenden Blocks gehenden Vertikalebene einen Abstand aufweist, wodurch ein auf jeden Block einwirkende/s Kippmoment erzeugt wird, wobei die Berührungslinien (R) in den verschiedenen Säulen so verteilt sind, daß sich die Blöcke einer Säule wechselseitig an den Blöcken benachbarter Säulen abstützen, und seitliche Verspannungseinrichtungen um den Coreaufbau herum vorgesehen sind, um seitlichen, nach außen gerichteten Kräften an der Peripherie des Cores entgegenzuwirken.

2. Coreaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Stirnflächen (B, Bi) der Blöcke um zueinander parallele Achsen gekrümmt sind.

3. Coreaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Paar aufeinanderliegender Blöcke einer Säule, einer der sich gegenüberliegenden Stirnflächen konvex und die anliegende Fläche des benachbarten Blocks konkav gekrümmt ist, wobei der Krümmungsradius der konvexen Fläche kleiner ist als der der konkaven, so daß die letztere auf der ersten abrollen kann.

4. Coreaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke (1, 2, 3, 4) in Gruppen angeordnet sind, wobei die Blöcke jeder Gruppe sich an Säulen von Blöcken (I) anlehnen, die innerhalb der und zwischen den übrigen Säulengruppen eingefügt sind.

5. Coreaufbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke (1,2,3,4) in Vierergruppen um einen zentralen Zwischenblock (I) herum angeordnet sind, wobei die Blöcke (1, 2, 3, 4) Säulengruppen bilden, die sich im wechselseitigen Stützverhältnis an den Blöcken (I) einer Zwischensäule anlehnen.

6. Coreaufbau nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke (6, 7, 8) in Dreiergruppen mit wechselseitigem Stützverhältnis angeordnet sind.

7. Coreaufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 mit 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke (1,2,3,4,6,7,8) so geformt sind, daß in oder zwischen den aus den Blöcken gebildeten Säulen Brennstoffkanäle (fj entstehen.

8. Coreaufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 mit 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernbrennstoff innerhalb der Blöcke verteilt ist.

9. Moderatorblock zur Verwendung in einer Corekonstruktion gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Stirnflächen (B\, B\) des Blockes um eine Achse gekrümmt ist, wobei der Krümmungsmittelpur.kt (Q, Q) dieser Stirnfläche (Bu Bi) gegenüber einer vertikalen, durch den Schwerpunkt (G) des Blockes

gehenden Achse (X-X) versetzt ist

10. Moderatorblock nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Oberflächen um zwei zueinander senkrechte Achsen konvex oder konkav gekrümmt ist.