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Seitenreflektor für Kernreaktoranlagen
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Die Erfindung betrifft einen Seitenreflektor für Kernreaktoranlagen,
insbsondere-für gasgekühlte Kernreaktoranlagen mit einer Schüttung kugelförmiger
Brennelemente, der aus einer Vielzahl von vertikalen Säulen aus übereinandergestellten
C,raphitblcicken besteht, die einen zylinderartigen Hohlraum für die Aufnahme von
kugelförmigen Brennelementen umschließen, dessen Außenwand sich über mehrere horizontal
angeordnete Stützelemente am thermischen Schild bzw. am Liner abstützt und der von'oben
über einen Deckenreflektor und von unten über einen in den Hohlzylinder hineinragenden
Bodenreflektor abgeschlossen ist'.
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Bei gasgekühlten Xernreaktoranlagen mit kugelförmigen Brennelementen
haben die Graphiteinbauten mehrere Aufgaben zu
erfüllen, zum einen
wirken sie als Reflektor für die Neutronendie bei der Kernspaltung produzierten
Neutronen werden vom Reflektor in den Reaktorkern reflektiert -, und zum anderen
werden sie als Baumaterial für die Herstellung des für die Brennelemente dienendes
Aufnahmeraumes verwendet. Der Aufnahm£'-raum wird bekannterweise zylinderartig ausgebildet
und ist von einem Deckenreflektor, einem Seitenreflektor und einem Bodenreflektor
umgeben. Der Seitenreflektor wird gewöhnlich als ein Hohlzylinder ausgebildet, der
aus mehreren vertikalen Säulen aufgebaut ist, die jeweils aus Graphitblöcken zusammengesetzt
sind und einen inneren Zylindermantel bilden.
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Dieser innere Zylindermantel kann von einem äußeren Zylindermantel
umgeben sein, der ebenfalls aus vertikalen Säulen und Graphitblöcken aufgebaut ist.
Die Graphitblöcke des inneren Zylindermantels weisen kleinere Maße auf, als di Graphitblöcke
des äußeren Zylindermantels. Dies wird im wescXntlichen darauf zurückgeführt, daß
der große TemlJeraturgradient zwischen der Außen- und Innenwand des inneren Zylindermanteels
bei kleineren Graphitblöcken merklich besser aufgenommen werden kann als bei großen
Graphitblöcken. Eine weitere Belastung, der- die Innenwand des Seitenreflektors
ausgesetzt ist, rührt von der enormen Neutronenemission des Reaktorkerns her.
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Innerhalb der Säulen sind die Graphitblöcke, sowohl die äußeren als
auch die inneren, gegeneinander durch Dübel fixiert.
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Die Graphitblöcke des inneren Zylindermantels können zusätzlich noch
innerhalb der Ringlage durch Keile mitesin.ander vir bunden sein Die Graphitblöcke
des äußeren Zylindermantels weisen Stützbolzen auf, über die Horizontalkräfte, die.aus
dem Kugelhaufen beim direkten Einfahren von Absorberstäben in den Kugelhaufen herrühren,
auf den thermischen Schild übertragen werden. Während des Reaktorbetriebs wird im
Reaktorkern eine Temperatur von ca. 10000 erreicht, was zur Folge hat, daß sich
der Seitenreflektor radial dehnt, wodurch zwischen den
ursprünglich
eng anliegenden Säulen Spalte entstehen können.
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Das Kühlgas (Helium), das über den Deckenreflektor in den Reaktorkern
hineinströmt und durch die Brennelementeschüttung gedrückt wird, verläßt den Reaktorkern
durch den Bodenreflektor, wird nach einer im Heißgassammelraum, der' sich zwischen
dem Bodenreflektor und einer Bodenplatte- befindet, erfolgten Durchmischung über
Heißgasleitungen zu den Dampferzeugern bzw. Gasturbinen geleitet. Nach der Wärmeabgabe.
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bzw. Entspannung wird das Kühlgas über eine Kaltgasleitung wieder
in den Reaktorkern geführt, wodurch der Gaskreislauf geschlossen ist. Ein Teil der
Kaltgasleitung kann zwischen dem Sei tenreflek tor und dem thermischen Schild bzw.
Liner ausgebildet sein, was zur Kühlung des Seitenreflektors führt und gleichzeitig
verhindert, daß der Liner überhitzt wird.
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Aufgrund des Strömungswiderstandes durch die Brennelementeschüttung
besteht zwischen dem Kaltgas (im Spalt zwischen dem Seitenreflektor und dem thermischen
Schild)-und dem Heißgas (im Reaktorkern) ein Druckgefälle von ca. 0,5 bar, war zur
Folge hat, daß das Kaltgas durch die zwischen den Säulen bestehenden Spalte in den
Reaktorkern strömen kann.
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Durch die vorhandene Vielzahl der Spalte zwischen den Säulen kann
eine erhebliche Menge von Kaltgas in den Reaktorkern hineinströmen, was zur unerwünschten
Herabsetzung der Temperatur beim Heißgas führen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen an sich bekannten
Seitenreflektor für gasgekühlte Kernreaktoranlagen so auszubilden, daß keine nennenswerte
Kühlgasmenge durch ihnen den Reaktorkern hineinströmt.
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Diese Aufgabe wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in der
Außenwand des Seitenreflektors zwischen den Säulen bestehenden Spalte mit Dichtungen
versehen sind.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß ohne eine zusätzLiche
Rearbcitung der Außenwand bzw. der einzelnen
Graphitblöcke des Seitenreflektors
vor der Inbetriebnahme des Reaktors eine ausreichende Abdichtung des Seitenreflektors
erreicht wird, wodurch das Durchströmen des Kühlgases durch den Seitenreflektor
verhindert wird.
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Erfindungsgemäß wird das Abdichten der zwischen den Säulen bestehenden
Spalte durch Metallbänder erreicht, die von mehreren an der Außenwand des Seitenreflektors
angeordneten Laschen fixiert werden. Eine derartige Befestigung des Metallbandes
dessen Breite ca. 300 mm und Stärke ca. 1 mm beträgt, ermöglicht durch den vorhandenen
Spielraum zwischen den Laschen und dem Metallband, eine einfache Anpassung an die
gegebenen Veränderungen bei der Außenwand sowohl in horizontaler als auch in vertikaler
Richtung. Die Laschen können an die Außenwand angeschraubt oder angenagelt werden
und weisen eine ausreichende und gewünschte Elastizität auf, durch die das Metallband
nach der Anbringung in die Laschen an die Wand des Seitenreflektors gepreßt wird.
Bei einer radialen Dehnung des Seitenreflektors vergrößert sich der Umfang des Seitenreflektors.
und die Spalte zwischen den Säulen können bis zu 1 mm groß werden. Da die Metallbänder
wesentlich breiter sind als der Spalt zwischen den Säulen, bleiben die Spalte weiterhin
gasdicht abgedeckt.
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Außer der einfachen Montage und wirtschaftlich günstigen Herstellung
der Dichtvorrichtung, kann die erfindungsgemäße Dichtung bei wiederkehrenden Prüfungen
einfach besichtigt werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit der schematischen Zeichnung
hervor.
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Hierbei zeigen
Fig. 1 einen Reaktorkern im Längsschnitt,
Fig. 2 einen Reaktorkern im Querschnitt nach der Linie A-B der Fig. 1, Fig. 3 eine
Verbindungsstelle zwischen zwei Graphitblöcken des äußeren Seitenreflektors im Horizontalschnitt,
Fig. 4 einen Teil der Außenwand des Seitenreflektors.
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Der in der Fig. l'dargestellte Reflektor eines Reaktorkerns 1 besteht
aus. einem hohlzylinderartigen Seitenreflektor 3, einem Deckenreflektor 5 und einem
Bodenreflektor 7. Der Deckenreflektor 5 schließt den hohlzylindrischen Seitenreflektor
3 von oben und der Bodenreflektor 7 von unten ab. Der Bodenreflektor 7 stützt sich
über mehrere zylinderförmige Säulen 9 an einer Bodenplatte 11 ab. Der Seitenreflektor
3 besteht aus einem inneren Seitenreflektor 13 und einem äußeren Seitenreflektor
15 und stützt sich über mehrere Stützelemente 17 horizontal am thermischen Schild
19 ab. Der Sitenreflektr 3 ist an der Bodenplatte 11 gelagert und mit ihr gasdicht
verbunden, wodurch zwischen dem Bodenreflektor 7, der Bodenplatte 11 und dem Seitenreflektor
3 ein zylinderartiger Heißgassammelraum 21 ausgebildet ist. Die kugelförmigen Brennelemente
23, die vom Reaktorkern 1 aufgenommen, sind, werden von oben zugeschüttet und nach
unten durch Abzüg 25 für die Brennelemente wieder abgezogen. Das Kühlgas durchströmt
in Richtung der Pfeile den Reaktorkern 1 von oben nach unten, wird über die im Bodenreflektor
7 ausgebildeten Öffnungen (nicht dargestellt) in den Heißgassammelraum 21 geführt,
wo eine Durchmischung des Heißgases erfolgt und von da über HeißgasleitunUen 27
zu den Dampferzeugern bzw. Gasturbinen (nicht dargestellt) geführt, wo es nach der
Wärmeabgabe bzw.
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Entspannung über Kaltgasleitungen 29 und den im Deckenreflektor
5
vorhandenen Schlitzen (nicht dargestellt) wieder in den Reaktorkern 1 geführt wird.
Einen Teil der Kaltgasleitung 29 bildet der Spalt zwischen dem Seitenreflektor 3
und dem thermischen Schild 19. Da die kugelförmigen Brennelemente 23 ein Strömungswiderstand
fur das Kühlgas bedeuten, ergibt sich ein Druckabfall des Kühlgases im Reaktorkern
1. Die Differenz zwischen dem Gasdruck in der Kaltgasleitung 29 und dem Reaktorkern
1 beträgt ca. 0,5 bar. Der Reaktorkern 1 und der Reflektor sind vom Liner 31 umgeben.
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Fig. 2 zeigt einen Reaktorkern 1 im Querschnitt, der vom inneren Seitenreflektor
13 und dem äußeren Seitenreflektor 15 umgeben ist. Der innere und der äußere Seitenreflektor
13,15 bestehen aus mehreren Graphitsäulen 33,35, wobei die Graphitsäulen 33'des
inneren Seitenreflektors 13 im Querschnitt kleiner sind als die Graphitsäulen 35
des äußeren Seitenreflektors 15.
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Der in Fig. 3 dargestellte Spalt 37 zwischen zwei Reflektorsteinen
35 des äußeren Seitenreflektors 15, ist von einer an der Außenwand 41 des Seitenreflektors
3 angeordneten Dichtung 42, in diesem Ausführungsbeispiel Metallband, abgedeckt,
die von den Laschen 43,45 an die Außenwand 41 gepreßt wird.
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Die Laschen 43,45 sind an der Außenwand 41 angenagelt.
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Fig.'4 zeigt einen Teil der Außenwand 41 des Seitenreflektors 3. Das
Metallband 42 ist 300 mm breit, 1 mm stark und besteht aus mehreren Teilen, die
ca. 1000 mm lang sind. Das Metallband 42 hat in horizontaler Richtung ein Spiel
von 5 mm und vertikal 2 mm.