DE3135681C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bodenreflektor für gasgekühlte Kugelhaufenreaktoren, der aus einer Vielzahl von dicht aneinandergereihten hexagonalen Graphitsäulen, die vertikal unterteilt und mit Kühlgasbohrungen versehen sind, ausgebil­ det ist und der sich über Stützelemente auf einer Bodenauf­ lagerung abstützt.

Ein solcher Bodenreflektor eines gasgefüllten Kugel­ haufenreaktors ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 29 29 741 bekannt.

Bei Kernreaktoranlagen mit einer Schüttung kugelförmiger Brennelemente ist der Reaktorkern gewöhnlich zylinderartig ausgebildet, wobei er unten durch einen Bodenreflektor seitlich von einem hohlzylinderartigen Seitenreflektor und oben von einem Deckenreflektor begrenzt sein kann. Die drei Bereiche des Reflektors können miteinander über Keile, Dübel und andere Bindevorrichtungen verbunden sein. Der Reflektor kann aus einer Vielzahl von Graphitbauteilen ausgebildet sein, die unterschiedliche Größen und Formen aufweisen. Der den Seitenreflektor von unten abschließende Bodenreflek­ tor kann aus mehreren vertikal angeordneten und horizontal unterteilten graphitischen Hexagonalsäulen ausgebildet sein, die mit axial verlaufenden Öffnungen für das Kühlgas versehen sein können. Für die Brennelemente, die sich in dem von den Reflektorteilen begrenzten Raum befinden, ist im Bodenreflek­ tor mindestens eine Brennelementeabzug vorgesehen. Die Brennelemente werden gewöhnlich von oben zugegeben und nach unten wieder abgezogen. Ein problemloses Abziehen der Brenn­ elemente aus dem Aufnahmeraum wird bekannterweise dadurch erreicht, daß die Bodenreflektoroberfläche mit trichterförmi­ gen Ausnehmungen ausgebildet ist, die in die Kugelabzugsrohre münden. Der Bodenreflektor kann sich nach unten über Trag­ säulen auf einer Bodenlage abstützen. Hierdurch kann zwischen dem Bodenreflektor und der Bodenauflagerung ein Heißgassammelraum ausgebildet werden, an den mehrere Heißgasleitungen ange­ schlossen sein können. Der Heißgassammelraum dient zur gleichmäßigen Durchmischung des den Reaktorkern durchströmen­ den und aufgeheizten Kühlgases.

Beim Einfahren der Absorberstäbe in die Brennelementeschüt­ tung, durch die die Reaktivität der Brennelementeschüttung verändert wird und beim Abrollen der Brennelemente an der Deckfläche des Bodenreflektors bzw. an der Innenwand des Seitenreflektors kann es zum Abrieb zwischen den sich berüh­ renden Elementen (Brennelemente-Brennelemente, Brennelemen­ te-Reflektor, Brennelemente-Absorberstäbe) kommen. Die hierbei entstandenen Bruch- und Staubpartikel können von dem den Reaktorkern durchströmenden Kühlgas mitgerissen und in den Heißgassammelraum transportiert werden.

Zwischen den den Bodenreflektor bildenden graphitischen Hexagonalsäulen sind Fugen, die während des Reaktorbetriebes auftretende temperaturbedingte Dehnungen kompensieren. Der Reaktorkern erfährt Temperaturen bis über 1000°C sowie Temperaturdifferenzen die mehrere 100°C betragen können. Aufgrund dieser Temperaturänderungen und Unterschiede kann sich der Bodenreflektor bei Ablagerung von Bruch- und Staubpartikeln innerhalb der Fugen nicht im vorgesehenen Maße ausdehnen. Eine Veränderung der vorgegebenen Dehntoleranzen kann bei einer Erhöhung der Temperatur des Kühlgases zu unerwünschten Spannungen innerhalb des Bodenreflektors und dadurch auch zur unerwünschten Funktionsveränderung führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bodenreflektor für gasgekühlte Kugelhaufenreaktoren derart auszubilden, daß während des ganzen Reaktorbetriebes die thermische Dehnung des Bodenreflektors in vorgesehenem Umfang erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Bodenreflektor eingangs genann­ ter Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Seitenflächen der Graphitsäulen zusätzliche Ausnehmungen, die den Bodenreflektor vertikal durchqueren, aufweisen, wodurch eine Ablagerung von korn- und staubförmigen Abriebpar­ tikeln zwischen den Säulen des Bodenreflektors vermieden wird.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß im Bereich der Berührungsflächen einzelner Graphitsäulen zusätzliche Gasströmungsöffnungen ausgebildet werden, wodurch die im Bereich der Spalte sich ansammelnden Abriebpartikel mitge­ rissen werden können.

Die zusätzlich eingearbeiteten Ausnehmungen in den Seitenflächen der einzelnen Säulen können vorteilhaft als axial verlaufende Nuten oder Mulden ausgebildet sein, die über innerhalb der Säulen geführte Kanäle mit den Kühlgasbohrungen verbunden sein können. Der hierdurch erzeugte Bypass kann alle innerhalb der Ausnehmung gelagerten Partikel mitreißen und in den Heißgassammel­ raum transportieren. Die in den Seitenflächen der Graphitsäulen zusätzlich ausgearbeitete Ausnehmungen können verschiedene Formen annehmen und auf unterschiedliche Weisen hergestellt werden. Eine weitere günstige Ausbildung der Ausnehmungen kann vorteilhaft durch eine vertikal verlaufende Querschnittsveränderung der Graphitsäu­ len hergestellt werden. Bei dieser Ausführungsform kann die Schlüsselweite der Säulen ab einer gewissen Höhe nach unten verändert werden. Dabei kann sich der vorhandene Spalt zwischen den Säulen keilförmig erweitern und die Säulen können sich in horizontaler Richtung relativ zueinander verschieben.

Bei einem Bodenreflektor, dessen Säulen aus mehreren im Querschnitt unterschiedlichen Lagen ausgebildet sind, wobei die Säulen der unteren Lage eine größere Schlüsselweite als die Säulen der oberen Lage aufweisen und bei dem sich mehrere Säulen der oberen Lage auf einer Säule der unteren Lage abstützen, kann ein durchgehender Spalt dadurch erreicht werden, daß zwischen den Säulen des Bodenreflektors eine Fuge hergestellt wird, an die sich dann Kühlgasbohrungen der untersten Lage anschließen.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammen­ hang mit den schematischen Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine Reaktorkaverne im Längsschnitt,

Fig. 2 zwei Graphitsäulen des Bodenreflektors in Draufsicht,

Fig. 3 Spalte zwischen den Graphitsäulen,

Fig. 4 Graphitsäulen mit Nuten, in Draufsicht,

Fig. 5 Graphitsäulen mit Noppen, in Draufsicht,

Fig. 6 eine Bodenreflektoreinheit, die aus zwei unter­ schiedlichen Lagen besteht.

In Fig. 1 ist ein Reflektor 1 dargestellt, der sich vertikal über mehrere Stützsäulen 2 auf einer Bodenauflagerung 3 und horizontal an einem thermischen Schild 4 über Stützelemente 5 abstützt. Der Reflektor 1 besteht aus einem Deckenreflektor 6, einem Seitenreflektor 7 und einem Bodenreflektor 8 und definiert einen Aufnahmeraum 9 für die kugelförmigen Brenn­ elemente 10. Die Brennelemente 10 werden durch im Decken­ reflektor 6 ausgebildete Öffnungen (nicht dargestellt) in den Aufnahmeraum 9 zugegeben und durch im Bodenreflektor 8 ausgebildete Kugelabzugsrohre 11 aus dem Aufnahmeraum 9 abgezogen. Der Aufnahmeraum 9 wird vom Kühlgas (mit den Pfeilen dargestellt) vertikal durchströmt, über im Boden­ reflektor 8 ausgebildete Gasleitungen (nicht dargestellt) in einen zwischen dem Bodenreflektor 8 und der Bodenauflagerung 3 ausgebildeten Heißgassammelraum 13 geleitet, wo es durchge­ mischt wird und durch an den Heißgaassammelraum 13 seitlich angeschlossene Heißgasleitungen 14 zu den Wärmeverbrauchern (nicht dargestellt) geleitet. Nach der Wärmeabgabe wird das Kühlgas in den Aufnahmeraum 9 zurückgeführt, wodurch der Gaskreislauf geschlossen ist. Der Bodenreflektor 8 ist aus einer Vielzahl vertikal angeordneter und dicht aneinanderge­ reihter Säulen 20 ausgebildet. Die Reaktorkaverne 21 ist mit einem Liner 24 ausgekleidet.

Aus der Fig. 2 ist die Draufsicht auf die Blöcke 20 zu entnehmen, zwischen denen ein Spalt 23 ausgebildet ist. Die Fuge 23 zwischen den Graphitsäulen 20 erreicht ihren maximalen Wert während einzelner Betriebs- und Störzustände des Kernreaktors. Nach der Erwärmung und Aufheizung des Bodenreflektors, der während des Reaktorbetriebs bis auf eine Temperatur von 1000°C erwärmt werden kann, verringert sich die Fuge 23 und die Blöcke 20 bzw. die Seitenflächen der Blöcke 20 liegen dicht an.

Aus der Fig. 3, die die Säulen 20 im Längsschnitt darstellt, ist zu entnehmen, daß die Fuge 23 ab einer bestimmten Höhe der Säulen 20 sich keilförmig erweitert. Die Kühlgasbohrung 25 ist über einen Kanal 26 mit der erweiterten Fuge bzw. Spalt 23 verbunden. Hierdurch kann das Kühlgas über den Kanal 26 in die Spaltaufweiterung einströmen und die im Spalt 23 sich befindenden Partikeln mitreißen und in den Heißgassammelraum (nicht dargestellt) transportieren.

Die Fig. 4 und 5 zeigen weitere Ausführungsmöglichkeiten, indem in die Seitenflächen der Graphitblöcke 20 vertikal verlaufende Nuten 27, in diesem Ausführungsbei­ spiel mit einem trapezförmigen Querschnitt, oder Mulden 28 (Fig. 5) ausgebildet sind. Die Form der Nuten 27 und der Mulden 28 bleibt während des Reaktorbetriebes im wesentlichen unverändert, wodurch ein Transport der Staubpartikeln unab­ hängig vom Reaktorbetrieb gewährleistet werden kann.

Die Fig. 6 zeigt eine Graphitsäule 20, die aus einer oberen Lage 31 und einer unteren Lage 32 besteht. Die obere Lage 31 der Graphitsäule 20 weist eine geringere Schlüsselweite als die untere Lage 32 der Säulen 20 auf. Zwischen den beiden Lagen 31 und 32 ist eine Fuge 33 ausgebildet. Die in der oberen Lage 31 ausgebildete Kühlgasbohrung 25 ist über Kanäle 26 mit der Seitenfläche der Graphitsäule 31 verbunden. Die mitgerissenen Staubpartikel können in einer Staubfalle 35 aufgefangen werden bzw. durch die in der unteren Lage 32 der Graphitsäule 20 ausgebildeten Kühlgasbohrungen 25 a in den Heißgassammelraum transportiert werden.

Claims (4)

1. Bodenreflektor für gasgekühlte Kugelhaufenreaktoren, der aus einer Vielzahl von dicht aneinandergereihten hexagona­ len Graphitsäulen, die vertikal unterteilt und mit Kühl­ gasbohrungen versehen sind und zwischen denen Dehnungsfu­ gen verlaufen, gebildet ist und der sich über Stützelemen­ te auf einer Bodenauflagerung abstützt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß einander gegenüberliegende Seitenflächen der Graphitsäulen (20) zusätzliche Ausnehmungen (23), die den Bodenreflektor (8) vertikal durchqueren, aufweisen.

2. Bodenreflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (23) über Kanäle (26) mit den Kühlgasboh­ rungen (25) verbunden sind.

3. Bodenreflektor nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ausnehmungen (23) durch in den Seitenflächen der Graphitsäulen (20) ausgebildete Nuten (27) oder Mulden (28) gebildet sind.

4. Bodenreflektor nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ausnehmungen (23) durch eine vertikal verlau­ fende Querschnittsveränderung der Graphitsäulen (20) ge­ bildet sind.