DE3114318A1 - Aufnahmeraum fuer kugelfoermige brennelemente in einem gasgekuehlten hochtemperaturreaktor - Google Patents

Aufnahmeraum fuer kugelfoermige brennelemente in einem gasgekuehlten hochtemperaturreaktor

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DE3114318A1
DE3114318A1 DE19813114318 DE3114318A DE3114318A1 DE 3114318 A1 DE3114318 A1 DE 3114318A1 DE 19813114318 DE19813114318 DE 19813114318 DE 3114318 A DE3114318 A DE 3114318A DE 3114318 A1 DE3114318 A1 DE 3114318A1
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DE19813114318
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English (en)
Inventor
Claus Dr.-Ing. 6702 Bad Dürkheim Elter
Karl.-Friedrich 6944 Hamsbach Kissel
Hans-Georg 6834 Ketsch Schwiers
Josef Dipl.-Ing. Dr. 7521 Hambrücken Schöning
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Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Original Assignee
Hochtemperatur Reaktorbau 5000 Koeln GmbH
Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C11/00Shielding structurally associated with the reactor
    • G21C11/06Reflecting shields, i.e. for minimising loss of neutrons
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00Reactor types
    • G21C1/04Thermal reactors ; Epithermal reactors
    • G21C1/06Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated
    • G21C1/07Pebble-bed reactors; Reactors with granular fuel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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Description

  • Aufnahmeraum für kugelförmige Brennelemente in einem gasge-
  • kühlten Hochtemperaturreaktor Die Erfindung betrifft einen Aufnahmeraum für kugelförmige Brennelemente in einem gasgekühlten Hochtemperaturreaktor, der von oben durch einen Deckenreflektor, seitlich durch einen Seitenreflektor und von unten durch einen Bodenreflektor, der mindestens ein Kugelabzugsrohr aufweist, begrenzt ist, wobei die einzelnen Reflektorbereiche aus zusammengefügten Graphitblöcken ausgebildet sind.
  • Es ist bekannt, daß der Kernaufbau eines gasgekühlten Hochtemperaturreaktors aus einer großen Anzahl von Graphitblöcken aufgebaut sein kann und der Reaktorkern, der von einer Schüttung kugelförmiger Brennelemente gebildet ist, kann durch einen Aufnahmeraum, der von oben durch einen Deckenreflektor, seitlich durch einen Seitenreflektor und von unten durch einen Bodenreflektor begrenzt sein kann, ausgebildet sein. Der Seitenreflektor, der gewöhnlich als ein vertikal angeordneter Hohlzylinder ausgebildet wird, kann aus zusammengefügten Graphitblöcken ausgebildet sein, die miteinander durch Dübel und Keile verbunden sein können. Der Bodenreflektor kann aus hexagonalen und dicht aneinandergereihten Blocksäulen ausgebildet sein, die vertikal angeordnet sind und in den Seitenreflektor von unten hineinragen. Im Bodenreflektor ist mindestens ein Kugelabzugsrohr ausgebildet, das zum Abzug von abgebrannten Brennelementen dient. Die Deckfläche des Bodenreflektors kann auch mehrere trichterförmige Ausnehmungen aufweisen, die in Kugelabzugsrohre übergehen. Das Fließen der kugelförmigen Brennelemente im Aufnahmeraum ergibt sich auf Grund der Schwerkraft, indem die Brennelemente auf der Deckfläche des Bodenreflektors in das Kugelabzugsrohr abrollen. Ein Bodenreflektor mit einem Kugelabzugsrohr ist wesentlich einfacher herzustellen als einer mit mehreren Kugelabzugsrohren, da in ihm nur eine kegelartige Ausnehmung auszubilden ist.
  • Kernreaktoranlagen mit einer höheren Leistung weisen bekannterweise einen größeren Aufnahmeraum für die Brennelemente auf.
  • Hierbei hat es sich als zweckdienlich erwiesen, im Bodenreflektor mehrere Kugelabzugsrohre auszubilden, die zu einem besseren Abzug der Brennelemente einerseits und zum gleichmäßigeren Abbrennen der Brennelemente andererseits führen.
  • Außer dem gleichmäßigen Abbrennen der Brennelemente während des Reaktorbetriebes ist es wünschenswert, daß das Fließen der Brennelemente im Aufnahmeraum glei-chmäßig erfolgt. Diese angestrebten Betriebseigenschaften setzen eine ganz bestimmte Ausführungsform des Aufnahmeraumes voraus. Es ist bekannt, daß ein optimaler Seitenreflektor annähernd die Form eines Hohlzylinders haben soll und daß der Bodenreflektor, insbesondere seine Deckfläche das gleichmäßige Fließen der Brennelemente nicht stören soll.
  • Ausgehend von dem genannten Stand der Technik, ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Aufnahmeraum für kugelförmige Brennelemente für einen gasgekühlten Hochtemperaturreaktor vorzuschlagen, dessen Ausbildung und Herstellung merklich vereinfacht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Aufnahmeraum eingangs genannter Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die den Aufnahmeraum begrenzenden Graphitblöcke ein Silo bilden und daß die die Deckfläche des Bodenreflektors bildenden Graphitblöcke facettenförmig zum Kugelabzugsrohr hin abfallen.
  • Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die Form der den Aufnahmeraum bildenden Graphitblöcke durch ihre Position im Verband bestimmt ist und daß die der Kugelschüttung zugewandten Seite der Graphitblöcke den Charakter eines Silos wahren.
  • Bei bekannten Reflektoren, die de,n Aufnahmeraum bestimmen, wurde die zylindrische Form des Seitenreflektors dadurch erreicht, daß die dem Kugelhaufen zugewandte Seite der Graphitblöcke eine zusätzliche Bearbeitung in Form von Abrundungen bedurfte. Auf gleiche Weise wurde die Neigung der Deckfläche des Bodenreflektors erreicht, in dem die Neigung des Bodenreflektors durch die Bearbeitung der Oberfläche der Graphitblöcke erfolgte. Bei der vorgeschlagenen Ausbildung des Aufnahmeraumes, insbesondere der Graphitblöcke die den Aufnahmeraum bestimmen, ging man davon aus, daß die ganz bestimmte Anordnung des jeweiligen Graphitblockes im Verband des Seiten-und Bodenreflektors bei gleichzeitiger ebenen Bearbeitung der Stirnfläche einfacher zu gestalten ist als eine Bearbeitung der Deckfläche des Graphitblocks. Die erwünschte Neigung bzw.
  • Abrundung des betreffenden Reflektorteils wird dadurch erreicht, daß die Maße der Graphitblöcke konstant bleiben und nicht linear mit dem Durchmesser bzw. Größe des Aufnahmeraumes sich verändern. Eine facettenförmige Ausbildung der Deckfläche des Bodenreflektors ergibt hierdurch eine ausreichende Neigung und nicht zuletzt ein erwünschtes Fließen der Brennelemente in die Kugelabzugsrohre. Eine zusätzliche Bearbeitung der Deckfläche der Graphitblöcke erfolgt lediglich im Bereich des Uberganges zwischen dem Seiten- und Bodenreflektor.
  • Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Konstruktion und Gestaltung der Siloflächen unabhängig von der Leistungsgröße des Reaktors gemacht werden kann.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen hervor.
  • Hierbei zeigen: Fig. 1 einen Kernaufbau im Längsschnitt, Fig. 2 einen Teil der Silowand und des Bodenreflektors, Fig. 3 einen Teil des Schnittes entlang der Linie A-A gemäß Fig. 2.
  • In Fig. 1 ist der Kernaufbau eines gasgekühlten Kernreaktors im Längsschnitt dargestellt. Der Reflektorteil besteht aus einem zylinderartigen Seitenreflektor 1, in dessen oberen Bereich ein Deckenreflektor 2 und in dessen unteren Bereich ein Bodenreflektor 3 hineinragt. Der durch die drei Reflektorteile 1, 2, 3 definierte Aufnahmeraum 4 dient zur Aufnahme der Brennelementschüttung 5. Die Brennelementschüttung 5 bildet den Reaktorkern 6. Der Seitenreflektor 1 ist aus einer Vielzahl von zusammengefügten Graphitblöcken 8 ausgebildet. Die Graphitblöcke 8 sind miteinander durch Keile und Dübel (nicht dargestellt) verbunden.
  • Der Seitenreflektor 1 stützt sich über die Säulen 10 auf einer Bodenlaye 11 ab. Der Bodenreflektor 3, der aus einer Vielzahl dicht aneinandergereihten Graphitsäulen 12 zusammengesetzt ist, stützt sich über die Säulen 13, auf der Bodenlage 11 ab.
  • Die Graphitsäulen 12 des Bodenreflektors 3 sind vertikal mehrmals unterteilt. Die einzelnen Graphitblöcke 15, 16, 17 der Graphitsäulen 12 sind zusammengefügt und haben eine Vielzahl von öffnungen für den Gasdurchtritt, die axial verlaufen.
  • Die Deckfläche 18 des Bodenreflektors 3 hat eine wechselnde Neigung und geht kontinuierlich in die Innenwand des Seitenreflektors 1 über. Im Bodenreflektor 3 sind vier Kugelabzugsrohre 20 ausgebildet, die als Fortsetzung der im Bodenreflektor 3 hergestellten kegelartigen Ausdehnungen ausgebildet sind. Zwischen dem Boden- und dem Seitenreflektor 3, 1 und der Bodenlage 11 ist ein Heißgassammelraum 21 ausgebildet, der für die Durchmischung des den Reaktorkern 6 durchströmenden und aufgeheizten Kühlgases, das mit den Pfeilen 22 dargestellt ist, dient. Das im Heißgassammelraum 21 durchgemischte Kühlgas wird über Heißgasleitungen (nicht dargestellt) zu den Wärmeverbrauchern geleitet.
  • In Fig. 2 ist ein Teil der Seitenansicht des Seitenreflektors 1 und der Aufbau der Deckfläche 18 des Bodenreflektors 3 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die Stirnflächen der Graphitblöcke 8, die den Seitenreflektor 1 bilden, rechteckig ausgebildet sind. Durch die verhältnismäßig kleine Breite der Graphitblöcke im Bezug zum Durchmesser des Aufnahmeraumes 4 ergibt sich eine annähernd zylindrische Form des Aufnahmeraumes. Die Deckfläche 18 des Bodenreflektors 3 weist eine konstante Neigung auf. Die Deckfläche 18 ist aus einer Vielzahl von Graphitblöcken 15 gebildet, die facettenförmig.
  • zum Kugelabzugsrohr 21 hin abfallen. Die Stirnfläche der Graphitblöcke 15 ist eben. Die Randkante 25 des Bodenreflektors 3 hat eine variable Höhe, und ein kontinuierlicher Übergang zwischen dem Seitenreflektor 1 und dem Bodenreflektor 3 ist durch eine Abrundung der Stirnfläche der die Randkante 25 bildendenGraphitblocke hergestellt. hergestellt.
  • Der in Fig. 3 dargestellte Teil der Deckfläche 18 des Bodenreflektors 3 läßt erkennen, daß der Bodenreflektor 3 aus Reflektorblöcken ausgebildet ist, die einen sechseckigen Querschnitt aufweisen. Das Kugelabzugsrohr 20 ist von sechs Graphitsäulen 12 umgeben und durchquert den Bodenreflektor 3 vertikal. Im Bereich der Randkante 25 ist ein kontinuierlicher Übergang zwischen dem Seitenreflektor 1 und dem Bodenreflektor 3 hergestellt. Die Graphitblöcke 26 des Seitenreflektors 1 sind miteinander durch Dübel 27 verbunden.
  • Bezugszeichenliste 1 Seitenreflektor 7 Deckenreflektor 3 Bodenreflektor 4 Aufnahmeraum 5 Brennelemente 6 Reaktorkern 8 Graphitblöcke 10 Säulen 11 Bodenlage 12 Graphitsäulen 13 Säulen 15 Graphitblöcke 16 6 17 " 20 Kugelabzugsrohr 21 Heißgassammelraum 22 Kühlgas 25 Randkante 26 Graphitblock

Claims (3)

  1. Ansprüche Aufnahmeraum für kugelförmige Brennelemente in einem gasgekühlten Hochtemperaturreaktor, der von oben durch einen Deckenreflektor, seitlich durch einen Seitenreflektor und von unten durch einen Bodenreflektor, der mindestens ein Kugelabzugsrohr aufweist, begrenzt ist, wobei die einzelnen Reflektorbereiche aus zusammengefügten Graphitblöcken ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die den Aufnahmeraum (4) begrenzenden Graphitblöcke (8) ein Silo bilden und daß die die Deckfläche (18) des Bodenreflektors (3) bildenden Graphitblöcke (15) facettenförmig zum Kugelabzugsrohr (20) hin abfallen.
  2. 2.,Aufnahmeraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitblöcke (15) des Bodenreflektors (3) einen hexagonalen Querschnitt aufweisen und daß deren Position im Verband des Bodenreflektors (3) vorgegeben ist.
  3. 3. Aufnahmeraum nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten- bzw. Deckflächen der Graphitblöcke (8, 15), mit denen die Brennelemente (5) tangieren, eben sind.
DE19813114318 1981-04-09 1981-04-09 Aufnahmeraum fuer kugelfoermige brennelemente in einem gasgekuehlten hochtemperaturreaktor Withdrawn DE3114318A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5051230A (en) * 1985-09-18 1991-09-24 Eberhardt Teuchert Nuclear reactor of a ball-bed type for batch-wise use of core fuel balls replaced by a new batch at relatively long intervals

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
VGB-Kernkraftwerks-Seminar 1970, S. 155-156 *

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