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Seitenreflektor für eine Kernreaktoranlage
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Die Erfindung betrifft einen Seitenreflektor für eine Kernreaktoranlage,
insbesondere für eine gasgekühlte Kernreaktoranlage mit einer Schüttung kugelförmiger
Brennelemente, der aus vielen miteinander verbunden Reflektorsteinen besteht und
in Form eines vertikal angeordneten Hohlzylinders ausgebildet ist, dessen Innenwand
den Reaktorkern umgibt und der in seinem unteren Bereich über einen in den Hohlzylinder
hineinragenden Bodenreflektor abgeschlossen ist und sich radial über mehrere Stützelemente
am thermischen Schild bzw. am Liner abstützt.
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Bei Kernreaktoranlagen, insbesondere bei gasgekühlten Kernreaktoranlagen
mit einer Schüttung kugelförmiger Brennelemente wird die Peflektorsubstanz (Graphit,
Berilium) zur Herstellung xion Wänden herangezogen, die den Reaktorkern umgeben
und die
zur Aufnahme von Brennelementen dienen. Hierbei wird der
Reflektor insbesondere mechanisch und thermisch beansprucht.
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Weiter muß der Reflektor die an einen Moderator gestellten Anforderungen
(geringe Neutronenabsorption und eine große Bremskraft) erfüllen.
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Der Seitenreflektor wird gewöhnlich als ein vertikal angeordneter
Hohlzylinder ausgebildet, dessen beide Endbereiche durch einen Deckenreflektor bzw.
einen Kernboden abgeschlossen sind. Die einzelnen Bereiche des Reflektors werden
entsprechend den mechanischen und thei mischen Anforderungen dimensioniert, wobei
er seine maximale Wandstärke im Kernbodenbereich erreicht.
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Der Deckenreflektor kann aus Hängesäulen ausgebildet sein, die am
thermischen Deckenschild aufgehängt sein können und die eine Vielzahl von verschieden
bemessenen Öffnungen aufweisen.
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Die Mehrzahl von Öffnungen ist in Form von Schlitzen bzw.
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Bohrungen ausgebildet, die für den Gasdurchtritt bestimmt sind. Öffnungen
für die Absorberstäbe bzw. für die Brennelemente sind im Durchmesser größer als
die Öffnungen für den Gasdurchtritt, jedoch in der Anzahl geringer. Der zylinderförmige
Seitenreflektor kann aus Säulen ausgebildet sein, die jeweils aus Graphitblöcken
zusammengesetzt sind und einen inneren- Zylindermantel bilden. Dieser innere Zylindermantel
kann von einem äußeren Zylindermantel umgeben sein, der ebenfalls aus vertikalen
Säulen und aus Graphitblöcken aufgebaut sein kann. Innerhalb der Säulen können die
Graphitblöcke gegeneinander durch Dübel fixiert sein. Die Blöcke des äußeren Zylindermantels
können Stützelemente aufweisen, über die die horizontalen Kräfte auf den thermischen
Schild bzw. Liner übertragen werden können, da der Seitenreflektor nicht ausschließlich
aufgrund seines Eigengewichts die Rückdruckkräfte auf den Kugelh2ufen beim direkten
Einfahren von Absorberstäben in den Kugelhaufen aufnehmen kann. Der Seiten-
reElektor
ktlnn auf Bodenlagen gelagert sein, die auf einem thermischen Bodenschild bz. auf
dem Bodenliner fixiert sind.
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Der Bodenreflektor wird gewöhnlich aus hexagonalen Säulen ausgebildet,
die eine Vielzahl von Öffnungen fürs aufgeheizte Gas und mindestens eine im Durchmesser
größere Öffnung für den Brennelementeabzug aufweist. Der Bodenreflektor kann sich
über mehrere zylinderförmige Säulen auf den Bodenlagen abstützen, wodurch zwischen
den Bodenlagen und dem Bodenreflektor ein Heißgassammelraum ausgebildet wird, der
seitlich vom zylindrischen Seitenreflektor umgeben ist und an den seitlich mehrere
Gasleitungen angeschlossen sein können. Der Heißgassammelraum dient zur Durchmischung
des tus dem Reaktorkern zuströmenden und unterschiedliche Temperaturen aufweisenden
Heißgases.
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Zwischen den hexagonalen Säulen des Bodenreflektors kann es durch
Kräfte aus der Brennelementeschüttung und durch auftretende thermische Dehnungen
zu Spaltbildungen kommen, deren Aufsummierung durch radiale Stützkräfte zu verhindern
ist. Diese Stützkräfte, die über den Seitenreflektor in den Bodenreflektor eingeleitet
werden, müssen bei allen Betriebszuständen wirksam sein. Das heißt der Seitenreflektor
muß sich den betriebsbedingten radialen Verschiebungen des Bodens anpassen können.
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Beim Anfahren und Abfahren des Reaktors wird der Bodenreflektor wesentlich
schneller aufgeheizt als der Seitenreflektor.
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Oberhalb des Bodenreflektors führen die radialen Seltenreflektorverschiebungen
bedingt durch Kräfte aus der Brennelementeschüttung sowie durch die äußeren Stützkräfte
und Gasdruckbelastungen zu hohen Bauteilbeanspruchungen. Diese können jedoch vermieden
werden, wnn sich der untere Seitenreflektorteil unabhängig vom oberen Seitenreflektorteil
verschieben kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Seitenreflektor 7
sch-affen, bei dem dip genannten Differenzdehnungen ohne kritische Bau'eilbeins!Drlchungen
kompensiert werden.
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Diese Aufgabe wird beim eingangs genannten Seitenreflektor dadurch
gelöst, daß der SeitenreElektor aus mindestens zwei aufeinandergestellten und über
Auflagerungen, vorzugsweise Pendelstützen, miteinander verbundenen Hohlzylinder
besteht, und daß die Auflagerungen im Bereich der oberen Kante des Bodenreflektors
angeordnet sind.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß durch eine mehrteilige
Ausbildung des Seitenreflektors in Form von aufeinandergestellten Zylindern, sich
der Seitenreflektor den auftretenden Kräfteeinwirkungen ohr,e mechanische Beschädigungen
anpassen und die Belastungel auEnehmen kann. Es wurde nachgewiesen, daß sich das
Maximum der Seitenreflektorbelastung im Bereich der oberen Kante des Bodenreflektors
befindet. Erfindungsgemäß ist in diesem Bereich der Seitenreflektor in zwei Teile
geteilt, die aufeinandergestellt sind und über Pendel stützen verbunden sind. Hierbei
sind die Pendelstützen vertikal in Lagereinsätzen angeordnet und radial beweglich.
Bei einer radialen Dehnung des Bodenreflektors kann der den Bodenreflektor umgebende
Bereich des Seitenreflektors den Dehnungen folgen. Da der Dehnungsintervall des
Bodenreflektors bzw. des unteren Bereiches des Seitenreflektors mit dem Auslenkungsintervall
der P(endelstutzen abgestimmt ist, kommt es vom unteren Teil des Seitenreflektors
auf seinen oberen Teil zu keiner Kräfteübertragung, die von der Dehnung des Bodenreflektors
herrührt.
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Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß der höchstbelastete Bereich beim Seitenreflektor weitgehend entlastet wird,
in dem sich der Seitenreflektor den gegebenen Belastungen durch seine Ausbildung
anpassen kann. Alle Außendruckbelastungen des unteren Seitenreflektorteils werden
in den Bodenreflektor eingeleitet, während oberhalb des Bodens diese Belastungen
durch Druckringtragwirkung der äußeren Zylinderwand oder durch di lf-- Brenneleente-
schüttung
aufgenommen werden. Die Innendruckbelastungen des Seitenreflektos werden durch die
radial angeordneten Stützelemente aufgenommen.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der schematischen Zeichnung
hervor.
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Hierbei zeigen Fig. 1 einen Reaktorkern mit einem Reflektor, Fig.
2 eine Verbindungsstelle mit Pendelstützen, Fig. 3 eine Verbindungsstelle im Querschnitt.
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In Fig. 1 ist ein Reaktorkern 1 dargestellt, der durch einen Seitenreflektor
2, einer Reflektordecke 3 und einem ßodenreflektor 4 abgeschlossen ist. Der Seitenreflektor
2 besteht aus einer inneren Zylinderwand 5 und aus einer äußeren Zylinderwand 6
und ist aus vielen miteinander verbundenen Reflektorsteinen 7,8 ausgebildet. Im
Bereich der oberen Kante 9 des Bodenreflektors 4 ist der Seitenreflektor 2 horizontal
trennt, die Teile des Seitenreflektors 10,11 sind über mehrere Pendelstützen 12
verbunden und auf einer Bodenlaqe 15 gelagert. Der Bodenreflektor 4 besteht aus
mehreren hexagonalen Säulen 16, 17 und stützt sich über Tragsäulen 18,19 auf der
Bodenlage 15 ab. Für die Brennelemente 20 sind vier Kugelabzugsrohr 21 vorgesehen.
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In Fig. 2 ist eine Verbindungsstelle 22 im Bereich der oberen Kante
9 des Bodenreflektors 4 dargestellt. Die innere Zylinderwand 5 und die äußere Zylirderwand
6 des oberen Teiles 10 (S Si Seitenreflektors 2sindin diesen Bereich über Pendelstiztz--n
12,13,14 mit dem ur.l-eren Tel 11 des Seitenreflektors 2
verbunden,
wobei die Pendelstützen 12 in Lagereinsätzen 27,28 angeordnet sind. Jede von den
Pendelstützen 12,1.3,14 ist in einer entsprechenden Ausnehmung 25,29,30 vertikal
angeordnet und kann sich radial auslenken. Bei dieser Ausbildung d Seitenreflektors
2 kann sich der untere Teil 11 unabhängig vom oberen Teil 10 radial verschieben.
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Der Schnitt A-B in Fig. 3 zeigt einen Teil der Verbindungsstelle 22
der beiden Teile 10,11 des Seitenreflektors 2 und die Lagereinsätze 27,27a im Querschnitt.
Wie aus der Zeichnung zu entnehmen ist, haben die Reflektorsteine 26 der innerer
Zylinderwand 5 kleinere Maße als die Reflektorsteine 23,32 der äußeren Zylinderwand
6. Die in beiden Zylinderwänden 5,6 ausgebildeten Ausnehmungen 25,29,30 haben einen
ellipsoidartigen Querschnitt, wodurch die in ihnen angeordneten Pendelstützen 13,14,
12,31 radial (in bezug zur Hauptachse des Reaktorkerns 1) beweglich sind. Die im
äußeren Seitenreflektor 6 ausgebildeten Lagereinsätze 27,27a und die in ihnen angeordneten
Pendeltützen 12,31 sind entsprechend der Größe der Reflektorsteine 23,32 dimensioniert.
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Sowohl die Reflektorsteine 26 der inneren Zylinderwand 5 als auch
die Reflektorsteine 23,32 der äußeren Zylinderwand 6 sind jeweils durch Keile 33,34
miteinander verbunden.