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Aufnahmeraum für kugelförmige Brennelemente in einem gasge-
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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.
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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.
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Kernreaktoranlagen mit einer höheren Leistung weisen bekannterweise
einen größeren Aufnahmeraum für die Brennelemente auf.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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