DE2042570A1 - Kernreaktor Moderatorblock - Google Patents

Description

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British Nuclear Design A Construction Limited» Whetstone, Leicestershire, England Kernreaktor-Moderatorblock

Die Erfindung betrifft Kernreaktor-Moderatorblöcke· Za besonderen eignet sich die Erfindung zur Anwendung in Fällen, in denen der Moderator eines Kernreaktors aus Säulen von sechseckförmigem Querschnitt besteht, die mit ihren Achsen gemäß einem aus gleichseitigen Dreiecken bestehenden Grittermuster angeordnet sind. Jede Säule ist normalerweise aus einer Anzahl von miteinander ausgerichteten Moderatorblöcken aufgebaut, wenngleich es grundsätzlich auch möglich ist, daß jede Säule aus einem einzigen Moderatorblock besteht. Wenigstens einige unter den Säulen sind mit Brennstoffkanälen für die Reaktorbrennstoffelemente versehen, und die Erfindung befaßt sich allgemein mit dem Problem der Anordnung und Unterbringung einer Vielzahl von Brenn-Stoffkanälen in einer derartigen Säule.

Bei der Konstruktion von mit Brennstoff zu beschickenden Moderatorblöcken für Hochtemperatur-Reaktoren mit niedrigem Anreicherungsgrad des Brennstoffs ("low enriched High Temperature Reactors") ergibt sich ein Problem hinsichtlich der Anordnung einer Vielzahl von Brennstoffkanalen

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innerhalb dee sechseckförmigen Querschnitts dee Blockes, derart, daß ein hinreichend niedriges Moderationsverhältnis erreicht wird. Das Problem besteht in wesentlichen in einer solchen Ausnutzung der verfügbaren Fläche, daß, für eine gegebene Abmessung des Kanals, jeweils das Moderatormaterial des Blocks je Kanal ein Minimum 1st· Für eine bestimmte Abmessung des Blocke ist offensichtlich die Ausnutzung des Moderatormaterials um so besser, je großer die Anzahl der untergebrachten Kanäle ist. Das Problem wird durch den Umstand kompliziert, daß der Zentralbereich des Blocke normalerweise nicht ftir Brennstoffkanäle verfügbar ist, da dieser Bereich für zentrale Handhabungsvorrichtungen und Zapfen und/oder Steuerstab-Löcher verwendet wird·

Vom kerntechnischen Standpunkt aus ist eine Anordnung mit nahezu konstanter "Gitterkonstante" erwünscht, d. h. eine Anordnung, bei welcher der Abstand der Achse jedes Brennstoffkanals von den Achsen der nächstbenachbarten Kanäle konstant ist. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß man die Abstände der Achsen gemäß einer aus gleichseitigen Dreiecken bestehenden Gitteranordnung wählt; die mit einer derartigen Anordnung erzielbaren Anzahlen von Kanälen entsprechen der Folge 1, 1 + n, 1 ♦ 3 n, 1 ♦ 6 n, 1+1On, 1 + 13 n, usw, wobei η » 6. Da für die meisten Anwendungen der Mittelbereich aus dem oben angegebenen Grund als nicht verfügbar außer Betracht bleiben muß, neigt man derzeit zu einem Block mit sechsunddreißig oder achtzehn Kanälen (unter Außerachtlassung der zentralen Stelle). Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei einer Anordnung mit aohtzehn Kanälen zuviel parasitärer Graphit verbleibt, während eine Anordnung mit sechsunddreißig Kanälen zu einem für bequeme Handhabung zu großen Block führt. Venn ferner bei diesen beiden Anordnungen im zentralen Bereich hinrei-

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chend Platz zur Aufnahme der eingangs erwähnten zentralen Handhabungs- oder anderweitigen Vorrichtungen ohne Schwächung des Blocks gelassen werden soll, so müssen die Kanäle möglicherweise in größeren Abständen von dem Zentrum des Blocks angeordnet werden, wodurch der Graphituberschuß noch verstärkt wird· Es wäre daher erwünscht, einen Block mit einer zwischen den beiden vorstehend genannten Grenzen liegenden Anzahl von Kanälen herzustellen, bei dem auch ein relativ größerer zentraler Bereich zur Aufnahme der erwähnten anderweitigen Vorrichtungen zur Verfügung steht.

Die Erfindung betrifft somit einen Moderatorblock mit meh- ( reren sieb, durch den Block erstreckenden, zueinander parallelen und im wesentlichen gleichartigen Kanälen. Der Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung eines Blocke zugrunde, der unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Probleme eine maximale Ausnutzung des Moderatormaterials gewährleistet und bei dem gleichzeitig ein genügend großer zentraler Bereich zur Unterbringung von Handhabungsoder Steuerstabvorrichtungen verfügbar ist.

Zu diesem Zweck ist bei einem Moderatorblock der genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Kanäle jeweils in drei Segmentbereichen des Blocks gemäß einem im wesent- liehen regelmäßigen Dreieck-Gittermuster angeordnet sind, und daß jeweils in jedem Segmentbereich diejenigen Kanäle, die benachbart Kanälen in einem anderen Segmentbereich liegen, so angeordnet sind, daß sie mit diesen Kanälen des anderen Segmentbereichs im wesentlichen ein Rechteck-Gittermuster bilden.

Zweckmäßig besitzt der Block sechseckigen Querschnitt und weist vierundzwanzig derartige Kanäle auf.

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In der Mitte dee Blocke kann wenigstens ein zusätzlicher Kanal zur Aufnahme eines Steuerstabs vorgesehen sein. Alternativ kann in der Mitte des Blocks ein zusätzlicher Kanal but Aufnahme von Moderator-Handhabungsvorrichtungen vorgesehen sein. In diesem letzterwähnten Fall kann bei sechseckigem Blockquerschnitt gemäß einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung vorgesehen sein, daß in einer Ecke des Blocks eine Längsnut bzw. -ausnehmung solcher Form vorgesehen ist» daß die Nut des Blocke zusammen mit den entsprechenden Nuten der zwei anderen an der betreffenden Ecke mit dem ersten Block zusammentroffenden Blöcke einen Raum zur Aufnahme eines Steueretabs bilden.

Des weiteren kann nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung bei sechseckigem Blockquerschnitt vorgesehen sein, daß an Jeweils Übernächsten Ecken des Blocke Verkeilungemittel vorgesehen sind, welche mit weiteren Blöcken beim Aufeinander stapeln der Blöcke zu einer Moderatorsäule zusammenwirken·

Im folgenden werden Ausftthrungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert ι in dieser zeigern

Fig. 1 in schematischer Draufsicht einen Moderatorblock gemäß der Erfindung!

Fig« 2 in entsprechender Aneicht wie Fig. 1 eine praktische Ausf Uhrungsform des erfindungsgemäßen Moderatorblocke·

Der in Fig. 1 gezeigte Moderatorblock 1 besitzt seche-

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eckigen Querschnitt, mit vierundzwanzig gleichartigen, parallelen, sich durch den Block erstreckenden Brennstoffkanälen 2; diese Kanäle sind gemäß einem aus regelmäßigen Dreiecken bestehenden Grittermuater in jedem von drei Segmentbereichen 3 angeordnet. Dabei sind ferner die Kanäle jeweils in jedem der Segmentbereiche 3 so angeordnet, daß diejenigen Kanäle, die benachbart Kanälen in einem anderen Segmentbereich liegen, mit diesen ein Rechteck-Gittermuster bilden. Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Anordnung verbleibt ein großer zentraler Bereich des Blocks verfügbar, beispielsweise für einen oder mehrere (nicht gezeigte) zusätzliche Kanäle, deren jeder einen Steuerstab aufnehmen ' kann. Eine alternative Verwendung für diesen durch die erfindungsgemäße Anordnung erzielten großen verbleibenden Mittelbereich wird nachfolgend beschrieben:

In Fig· 2 ist die Anordnung der Brennetoffkanäle 2 die gleiche wie in Fig. 1. Jedoch ist zusätzlich ein zentraler Kanal 5» welcher mit Merkmalen 6 zur Lokalisierung bzw· Zentrierung eines Hebewerkzeugs versehen ist, vorgesehen, der zur Aufnahme (nicht gezeigter) Moderator-Handhabungsvorrichtungen dient; in einer Ecke 8 des Blocke ist eine Längsnut 7 vorgesehen} an jeweils den übernächsten Ecken an den oberen Stirnseiten der Blöcke sind zur gegen- g seitigen Verkeilung der Moderatorblöcke Ausnehmungen 9 vorgesehen, und entsprechend an den zugehörigen Stellen an den unteren Stirnseiten der Blöcke mit diesen Ausnehmungen zusammenwirkende Zapfen. Auf diese Weise wird erreicht, daß beim Zusammenbau der Blöcke zu Säulen, und bei der Anordnung der Säulen in ihrer Betriebsstellung in dem Reaktor-Core, jeweils die Nut 7 jeder Säule zusammen mit den entsprechenden Nuten zweier benachbarter Säulen einen

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Raum zur Aufnahme einer Steuerstabsäule 11 bildet, und die Ausnehmungen 9 an jedem Block, im Zusammenwirken mit den entsprechenden Zapfen an dem darüber befindlichen Block, die richtige Relativzuordnung zwischen dem unteren und dem oberen Block gewährleisten. Wie ersichtlich, nimmt die Nut bzw. Ausnehmung 7 in dem Moderatorblock den Saum einer der Brennstoffkanalstellen des Blocks ein, wodurch sich die An· zahl der Brennstoffkanäle auf dreiundzwanssig verringert.

Gemäß einer AlternativausfUhrung 3ind in dem Block in axialer Ausrichtung mit den einzelnen Ausnehmungen 9 (nicht ge« zeigte) kleine zylindrische Kanals vorgesehen, die beispielsweise abbrennbare Reaktorgiftetube aufnehmen können.

Aus den vorstehenden Darlegungen ergibt sich, daß diese vorteilhafte Ausnutzung der oben erwähnten jeweils Übernächsten Ecken durch die erfindurigsgemäße geometrische Kanalanordnung bei Anwendung auf einen Hexagonalblock ermöglicht wird.

Patentansprüche t

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Claims (1)

1. 20Λ2570

   Patentansprüche

   1./ Kernreaktor-Moderatorblock mit mehreren sich durch den Block erstreckenden, zueinander parallelen und im wesentlichen gleichartigen Kanälen, dadurch gekennzeichnet , daß die Kanäle (2) jeweils in drei Segmentbereichen (3) des Blocks (i) gemäß einem im wesentlichen regelmäßigen Dreieck-Gittermaster angeordnet sind, und daß jeweils in jedem Segnentbereich (3) diejenigen Kanäle (2), die benachbart Kanälen (2) in einem anderen Segmentbereich (3) liegen, so angeordnet sind, i

   daß sie mit diesen Kanälen des anderen Segmentbereichs im wesentlichen ein Rechteck-Gittermuster bilden.

   2. Moderatorblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (1) sechseckfSrmigen Querschnitt besitzt.

   3· Moderatorblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte des Blocks (i) wenigstens ein zusätzlicher Kanal (5) (Pig· 2) zur Aufnahme eines Steueretabs vorgesehen ist.

   km Moderatorblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- f

   zeichnet, daß in der Mitte des Blocks ein zusätzlicher Kanal (5, Flg. 2) zur Aufnahme von Handhabungevorrichtungen für den Moderator vorgesehen ist*

   5* Moderatorblock nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er vierundzwanzig derartige im wesentlichen gleichartige Kanüle (2) aufweist.

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   6. Moderatorblock nach den Ansprüchen 2 und k, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ecke (B) des Blocks (i) eine Längsnut bzw. -ausnehmung (7) sol citer Form vorgesehen ist, daß die Nut (7) des Blocks (1) zusammen ini t den entsprechenden Nuten (7) «Sei* zwcj »ndoron an <ior betreffenden Ecke mit dein ersten Hlr.r.k aarjammentreffenden Blöcke einen Raum zur Ar.iuahir.e eines Steuerstabs (11) bilden.

   7. Moderatorblock noch Anspruch 2, Aiiq?ruc;h 3» dan. Anapi'U-chen 2 und k, oder Anspruch 6, dadurch {;el:enn:selchnot _P daß an jeweils Ubernüchston Ecken dee Blocks (1) Verkeilungsmi ttel (9) vorgesehen sixul, weicht: mit weiteren Blucken beim Aufoliiandcrsvape.ln der li.löcke zu einer Moderatorsäule zugammonwirkim.

   8. Modo7"aiorblock nach Anoprucl:. 7t dadurch ^elcennzolchnet, daß in dem Block in axialer Ausrichtung mit einem der Verkeilungsrai ttel (9) ein Kcn.»l τ;χτ AufiMhme oinos abbrennbaren Heaktorgiftstaboß vorf.enoho':« .lsi*.

   9. Kernreaktor-Core mit mehreren sic'i dui'ch den Core oretrockexidon, zueinander pornl.lolo!i und im vrenoittlichen gleichartigen Kanal on, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der KanUle vü.'Ü\ eJf.oci in wesentlichan regelmäßigen Dreieok-Glll&rnu^ter in einum von drei benachbarten Bereichern den Coigc an^eoi'dnttt sind, und daß jeweils dio Kanüle jedes D«;itichs, di» benachbart zu Kanälen in einem anderen Box eich liegen_E so angeordnet sind, daß sie mit diesen Kmiü cn des antloren Bereichs im wesentlichen ein Rechtcokmuster bilikiii.

   BAD ORIGINAL

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