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Bodenauflagerung für Kernreaktoren
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Die Er-findung betrifft eine Bodenaufiagerlng für Kernreaktoren, insbesondere
für gasgekühlte kernreaktoren mit einer Schüttung kugelförmiger Brennelemente, die
aus mindestens zwei horizontal getrennten und auf einer get allplatte gelagerten
Bodelagem die aus zusammengefügten Blöcken besteht, ausgebildet ist und auf der
sich ein Bodelreflektor über vertikal angeordnete Graphitsäulen abstüt7t.
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Bei qasgekühlten Kernreaktoren, insbesondzre bei Kernreaktoren mit
einer Schüttung kugelförmiges Brennelemente, ist der Aufnahm raum rür die Brennelemente
aus keramischen Materiallen, vorzuswelse aus Graphit ausgebildet. Der Aufnahmeraum,
der vorwiegend als ein Hohlzylinder ausgebildet ist, kann von oben durch einen Deckenreflektor,
seitlich durch einen Seitenreflektor und von unten durch einen in d. n Hohlzylinder
hinein-
ragenden Bodenreflektor definiert sein. Die einzelnen Reflektorbereiche
können aus Graphitblöcken bestehen, die miteinander durch Dübel und keile verbunden
sind. Kernphysikalisch wirken die keramischen Materialien als Reflektor für die
Neutronen.
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Der Seiten- und der Bodenreflektor, können sich über Graphitsäulen
an einer Bodenauflagfrung, die bekanntlich aus Grapllitbl(cken bestehen kann, abstützen.
Hierdurch ergibt sich zwlichen der Bodenaflagerung und dem Bodenreflektor ein Heißgasnamme;-raum,
an den seitlich Heìßgasleitung.n angeschlossen sein können. Der Heißgassarnmlraum
dient zur Durchmischung und zlim Sammeln des vom Core zuströmenden Kühlgases. Die
Bodenauflagerung kann auf einer Metallplatte (Grauguß, Stahl) gelagert sein, die
sich über Stützelemente am Liner abstützen kann. Die Bodenauflagerung kann in Form
eines Kreises ausgebildet, horizontal gelagert und aus mehreren horizontal getrennten
Bodenlagen ausgebildet sein.
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Die aufgrund des Eigengewichts des Boden- und Seitenreflektors und
der Brennelemente sich ergebenden Kräfte werden über Stützsäulen vertikal in die
Bodenauflagerung eingeleitet. Beim Anfahren und beim Abschalten des Reaktors erfolgen
maximale radiale Dehnungen der Bodenauflagerung, bei denen die ursprüncliche Anordnung
der Bauteile verändert wird.
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Durch die Aufheizung der Deckfläche der Bodenauflagerung und durch
die Kühlung der Grundfläche der Bodenplatte ergibt sich ein beträchtlicher Temperaturgradient,
der zu Spannungen innerhalb der Bodenauflagerung führen kann. Die besagten Kräfteeinwirkungen
können bekannterweise z.B. dadurch minimiert werden, daß die Bodenauflagerung dicker
gebaut wird und die Graphitblöcke kleiner dimensioniert werden. Diese Möglichkeit
hängt zwangsläufig mit einem größeren finanziellen und technischen Aufwand zusammen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bodenauflagerung für
Kernreaktoren vorzuschlage, bei der die besagten
Krafteeinwirkungen
auf vbest @mmte Bereiche der Bodenauflagerung beschränkt bleiben und die wirtschaftlich
herzustellen ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Bodenauflagerung eingangs genannter Art
dadurch gelöst, daß die Bodenlacen aus voneinander verschiedenen Isoliermaterialien
bestehen.
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Di" Erfindung besteht im we;sentlichen darin daß die verschiedenen
Funktionen der Bodenauflagerung voneinander getrennt werden.
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Die obere, erste Bodenlage der Bodenauflageung muß eine hönere Festigkeit
aufweisen und aus einem hochwarmfesten Materiai ausyebildet sein, um den gestellte
Forderungen gerecht zu sein. Von den zur Zeit vorhandenen Materialien hat sich Graphit,
der bei einer erfindungsgEmäßen Anordnung die zweite Bodenlage (Isollerlage) vor
Überlitzung schützt, gut bewehrt. Die zweite oder auch dritte Bo ienlage der Bodenauflage@unfg
ist als Isolierschicght ausgebilkdet, deren Dicke großer jewählt wird, als die Dicke
der ersten Bodenlage und die eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist, um eine
ausreichende Wärmeisolierung zu garantic-ren. Hierbei kann vorteilhaft Kohlematerial
oder ein Festkeramikstoff z.E. SiO2 verwendet werden. Bei leistungsfähigeren Kernrealtornanlagen
wird die Bodenauflagerung entsprechend größer dimensioniert, wobei die erste, aus
relativ teuerem Graphit hergestellte Bodenlage keine merkliche Veränderungen erwährt.
Die erforcerliche Festigkeit und thermische Isolierung cler Bodenauflagerung kann
durch die weitere, aus Kohlematerial oder Festkeramikstoff bestehende Bodenlage
erreicht werden. Die zweite Boderlage, deren Herstellung im Vergleich mit der oberen
Bocenlage wesentlich wirtschaftlich durchgeführt werden kann, weist eine größere
Dicke auf.
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Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonder' darin,
daß für den Aufbau der Bodenauflagerung billigere Werkstoffe vorgesehen und die
Aufgaben einzelner Bodenlayen
der Bodenauflagerung voneinander getrennt
werden können.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen
hervor.
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Es zeLgen Fig. 1 Teil eine; Reflektors, der sich auf einer Bodenaufl
igerung abstützt, im Längsschnitt, Fig. 2 einen Teil der Bodenauflagerung im Längsschnitt,
Fig. 3 einen TeiL der Bodenauflayerung in Draufsicht.
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Aus der Fig. 1 ist in Teil der Reflektors 1 zu entnehmen, der aus
einem SeitenrefLektor 2 und aus einem Bodenreflektor 3 besteht und der einen Aufnahmeraum
füi- die Brennelem"nte ; definiert. Die BrennSlenente 4 werden v()m Kühlgas 5 von
obet nach unten durchströmt. Das Kühlgas 5 wird weiter durch die lt Bodenreflektor
3 ausgebildeten Kühlgasöffnungen (nicht dargestellt) in den Heißgassammelraum 6
geleitet, wo es zu seiner Durchmischung kommt und von da wird es über Heißgasleitungen
7 zu den Dampferzeugern bzw. Gasturbinen (nicht dargestellt) geführt. Der Seiten-
und Bodenreflektor 2,3 stützen sich über Graphitsäulen 8 an einer Bodenauflagerung
9 ab. Die Bodenauflagerung 9 besteht aus drei Bodenlagen 10,11,12 und ist auf einer
Stahiplatte 13 horizontal gelagert. Die Stahlplatte 13 -stützt sich über Stahlsäulen
14 am Liner 15 ab und wird von unten mit Kühlgas beaufschlagt. Die erste, obere
Bodenlage 10 ist aus Graphitblöcken 16 ausgebild(-t, die miteinander über Dübel
(nicht dargestellt) verbunden sind. In der Motte for Graphitblöcke 16 sind Ausnehmungen
i7 für die GralJhitsåulen 8 ausgebildet. Die zweite Bodenlage 11 besteht aus Kohlematerial
und ist aus zusammengefügten Blöcken 18 ausgebildet, die eine gleichgroße Schlüsselweite
haben, wie die Graphitblöcke
16 der ersten Bodenlage 10. Die dritte
Bodellage 12 besteht aus einem Festkeramikstoff z.B. SiO2 und ist ebenfalls aus
Blocken 19 ausgebildet. Di Brennelemente 4 werden vom Core durch die Kuqelabzugsrohre
20 abgezogen.
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In Fig. 2 ist der Aufbau der Bodenauflagerung 9 verdeutlizht.
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Der Heißgassammelraum 6, der vertikal durch den Bodenreflektor 3 und
die Bodenauflagerung 9 begrenzt ist, ist ca. 140 cm hoch.
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Die Graphitsäulen 8 sind vertikal angeordnet und ragen in die im Bodenreflektor
3 in der Bodenauflagerung 9 ausgebildete Ausnehmungen 17 hinein. Die die Bodenauflagerung
9 bildenden drei Bodenlngen 10, 11 12 sind aus Blöcken 15, 18, 19 mit sechseckigem
Prolil ausgebildet. Die Blöcke 16, 18, 19 liegen aufelnani-r unt die Blöcke eimer
Bodenlage sind miteinander durch Dübel bzw. Pfeile (nicht dargeslellt) verbunden.
Die Bodenauflager ung 9 Ist auf einer gasdicchten Stahlplatte 13 gelagert. Die Stahlplatte
13 ist auf den Säulen 14 gelagert, die sie vom Liner 20 trennen.
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In der Fig. 3 ist ein Teil der Draufsicht auf die Bodenauflagerung
9 dargestellt. Hierbei ist zu entnehmen, daß die obere Bodenlage 10 der Bodenauflagerung
9 aus zusammengerigten Graphitblöcken 16, die ein sechseckiges Prctll @aufwelsen,
ausgebildet ist und in deren Mitte jeweils eine Graphitsaule 8 ang@@rdnet ist. Die
kugelabzugsrohre 20 curehqueren die Bodenauflagerung 9. Im Seiten@@llektor 2, der
s@ch an der Bodenauflagerung 9 abstützt, sind Heißgasleitungen 7 ausgebilcet, durch
die das aufgeheizte Kühlgas 5 zu den Wärmeabnehmern (nicht dargestellt) geleitet
wird.