Neutronen-Moderatoranordnung
Die Erfindung betrifft eine Neutronen-Moderatoran ordnung im Core eines Kernreaktors, wobei die Moderatoranordnung aus in Form von in Reihen angeordneten Blöcken aus einem die Neutronen bremsenden Material besteht und bei mindestens einigen Reihen die Blöcke Durchgangskanäle aufweisen, so dass durch jede dieser Reihen ein zusammenhängender Längskanal verläuft, wobei die Abstände zwischen den Blöcken von nebeneinander angeordneten Blockreihen durch in Passfedernuten sitzende Passfedern im wesentlichen gleichbleibend gehalten werden und die Passfedernuten sich auf der Aussenseite der Blöcke in Längsrichtung der Blockreihen erstrecken.
Bei z. B. gasgekühlten, graphit-moderierten Kernreaktoren weist das Core Reihen von Graphitblöcken auf, wobei die Blöcke einer Reihe mit den Blöcken einer anderen Reihe durch Passfedern miteinander verbunden sind. Die Blöcke verwerfen sich während des Reaktorbetriebes etwas und die Bewegungen der Blöcke infolge der Verwerfungen werden so überwacht, dass die in den Blöcken vorhandenen Kanäle die zum Aufnehmen von Brennstoff oder Regelstäbe dienen, miteinander fluchten, so dass die Kanäle von zwei hintereinander ange ordneten Blöcken ohne Stufe ineinander übergehen.
Es ist bekannt, in den Seitenwänden von benachbarten Blöcken verschiedener Blockreihen in Passfedernuten liegende Passfedern aus Graphit anzuordnen. Im allgemeinen erstrecken sich diese Passfedern und Passfedernuten über die gesamte Länge zweier miteinander in
Verbindung stehender Blöcke.
Diese bekannten Passfedern unterliegen folgenden
Nachteilen:
Die Passfedern unterliegen während des Reaktorbe triebes Verwerfungen von solcher Grösse, dass die
Passfedern oftmals zerbrechen.
Die an der Passfeder infolge der Verwerfungen auftretende Scherbeanspruchung ist ungleichmässig verteilt und ist am unteren Ende bei mittels Passfeder miteinander verbundenen Blöcken sehr gross.
Die Graphitblöcke einer Reihe sind Biegungen in Längsrichtung unterworfen, und deshalb müssen die entlang der Blöcke verlaufenden Passfedern ein grosses Spiel in den Passfedernuten aufweisen, damit infolge der Biegungen die Passfedern nicht brechen.
Der Längsschwund einer Blockreihe kann um soviel grösser als der der benachbarten Reihe sein, dass die Passfedern zweier hintereinander, in einer Reihe liegender Blöcke der erhöhten Gefahr eines Zerbrechens ausgesetzt sind.
Es wird bezweckt, eine Neutronen-Moderatoranordnung zu schaffen, bei der die erwähnten Nachteile vermieden werden können.
Die erfindungsgemässe Neutronen-Moderatoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich in jeder Passfedernut jedes Blockes zwei oder mehr Passfedern befinden, die in Eingriff mit benachbarten Passfedernuten nebenliegender Blöcke sind und diese miteinander verbinden.
Mit Vorteil können sich die Passfedernuten von der oberen Stirnseite der Blöcke aus erstrecken und kürzer sein als die Blöcke, so dass dann die Passfedern am unteren Nutenende nicht mehr den erwähnten hohen Scherbeanspruchungen ausgesetzt sind.
Mit Vorteil ist die Gesamtlänge der in einer Passfedernut sitzenden Passfedern kürzer als die Nut, so dass unterschiedliche Schwunde benachbarter Blockreihen aufgenommen werden können, ohne dass die eine Blockreihe die in der nebenstehenden Blockreihe sitzenden Passfedern so weit verschieben kann, dass diese vom einen Block brückenartig zum nächsten in der gleichen Reihe liegenden Block reichen können.
Jede Passfeder kann an einer Seite einer einstückigen Passfedereinheit vorhanden sein, wobei diese Einheit die Länge der Passfedern aufweist. Diese Passfedern der Einheit können dann in mehr als zwei Blöcke eingreifen oder jede Passfeder kann in benachbarte Nuten aneinander angrenzender Seiten von nebeneinander stehenden Blöcken eingreifen. Wenn gewünscht, können beide Arten von Passfedern bei einer Coreausbildung vorhanden sein. In vorteilhafter Weise werden die Passfedernuten mit parallelen Seitenwänden ausgebildet, die zur oberen Stirnfläche der Blöcke ausmünden und somit eine in dieser Stirnfläche liegende Rinne bilden.
Mit Vorteil können die gegenüberliegenden Seitenwände der Nut bei zumindest einigen Passfedernuten am unteren Nutenende mit einem Bogen ineinander übergehen. Die bei diesem Nutenende liegenden Passfedern werden in vorteilhafter Weise besonders geformt, so dass dieses z.B. abgerundete Nutenende nicht von dieser Passfeder beschädigt werden kann. Die in diesem gewölbten Nutenende liegende Passfeder kann an ihrem unteren Ende z. B. durch beidseitiges Abschrägen von einander gegenüberliegenden Seiten verjüngt werden, so dass die evtl. in Kontakt mit dem gewölbten Nutenende kommende Passfeder im wesentlichen nur an einem in Querrichtung zum Block liegenden Teil der Nutenwand anliegt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf vier aneinander angrenzende Graphitblöcke im Core eines Moderators bei einem Kernreaktor
Fig. 2 ist eine auseinandergezogene, schaubildende Teilansicht der mit Nuten versehenen Blöcke nach Fig.
1 und
Fig. 3 ist eine auseinandergezogene, schaubildliche Teilansicht einer Passfedereinheit bei zwei mit Nuten versehenen Blöcken.
Das in den Fig. 1-3 teilweise dargestellte Core weist mit Nuten versehene Blöcke 1 und zwischenliegende Passfedereinheiten 6 auf. Jeder der genuteten Blöcke 1 weist einen zur Aufnahme von nicht dargestellten Brennstoffstäben oder Regelstäben dienenden Kanal 5 auf. Die Blöcke 1 stehen mittels in ihren Nuten 2 angeordneten Passfedern 3 miteinander in Verbindung und ebenfalls mittels in den Blocknuten 4 liegenden Passfedereinheiten 6, wobei mehrere Passfedern 6a eine einstückige Passfedereinheit 6 bilden. Es soll darauf hingewiesen werden, dass das Core eine grosse Anzahl von Blöcken 1 aufweist, die in der dargestellten Weise, in einer Ebene liegend, miteinander verbunden sind, und dass auch mehrere Blöcke 1 hintereinander, also in Reihe, angeordnet sind. Die Kanäle 5 von mehreren hintereinander liegenden Blöcken 1 bilden einen sich durch die ganze Blockreihe erstreckenden Kanal.
Im jeder Nut 2 liegt eine, im Beispiel aus zwei
Passfederteilen 3a und 3b bestehende Passfeder 3. Die
Gesamtlänge der Passfederteile 3a und 3b ist kürzer als die Länge der Passfedernut 2. Die Passfederteile 3b sind ihrem unteren Ende zu verjüngt, so dass ihre unteren
Enden eine verringerte Querschnittsfläche aufweisen.
Die Nuten 2 werden mittels eines Fingerfräsers in
Längsrichtung des Blockes 1 gefräst und reichen von der oberen Stirnseite bis etwa zur halben Blocklänge. Durch
Liegen des verjüngten Passfederendes 8 im abgerundeten Ende 9 der Fräsnut 2 besteht weniger die Gefahr einer Beschädigung der Rundung 9 durch die Passfeder 3, als wenn letztere über ihre ganze Länge gleiche Breite hätte. Die Fräsnut 2 ist um einen Betrag länger als die darin liegende Passfeder 3, welcher Betrag grösser ist als der maximal mögliche relative Längsschwund zwischen zwei benachbarten durch eine Passfeder 3 miteinander verbundenen Blöcken 1. Dadurch wird erreicht, dass der relative Längsschwund benachbarter Blöcke 1 kein Überragen der Passfederteile 3a über die obere Stirnfläche beider Blöcke 1 ergeben kann.
Die Passfedern 6a nach Fig. 3 sind zu einer einstückigen Passfedereinheit 6 vereinigt. Die Nuten 4 sind in Länge und mit ihrem unteren, abgerundeten Ende gleich ausgebildet wie die Nuten 2. Jede aus zwei oder mehr aneinander angrenzenden Passfedereinheiten 6 bestehende Gruppe ist von der nächsten derartigen Gruppe durch einen Zwischenblock 10 distanziert, der die Lage benachbarter Passfedergruppen jeweils im mittleren, vertikalen Teil der Nuten 4 bestimmt. Die Gesamtlänge einer Passfedergruppe also zweier Einheiten 6, ist geringer als die Gesamtlänge der aus den Teilen 3a und 3b bestehenden Passfeder 3, da der relative Schwundunterschied zwischen einer Einheit 6 und dem Block 1 wahrscheinlich grösser ist als der zwischen zwei Blöcken 1.
Die neuartige Verwendung und Anordnung der Nuten und Passfedern ergibt folgende Vorteile:
Sollte sich ein Block 1 oder Blöcke 1 in Längsrichtung verwerfen, so können sich z. B. die Passfederteile 3a und 3b etwas zueinander schrägstellen, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass diese Passfederteile zerbrechen gegenüber einer einzigen, die Gesamtlänge beider Teile 3a und 3b aufweisenden Passfeder. Weiterhin kann das notwendige Spiel z. B. zwischen den Teilen 3a, 3b und der zugehörigen Nut 2 geringer sein, als wenn eine einzige Passfeder mit der Gesamtlänge beider Teile 3a und 3b verwendet werden würde.
In den Beispielen nach Fig. 2 und 3 liegen in jeder Passfedernut 2 oder 4 zwei Passfederteile 3a, 3b oder zwei Passfederteile 6a. Es soll darauf hingewiesen werden, dass aber auch mehr als zwei Passfederteile in jeder Nut 2 oder 4 liegen können.
Unter bestimmten Voraussetzungen kann es wünschenswert sein drei hintereinander, also in Reihe, liegende Passfederteile vorzusehen. Für einen z. B.
80 cm langen Block 1 sind zwei je 12, 5cm lange Passfederteile, mit einer Breite von 3,8 cm und 3,1 cm Tiefe, die in einer 42 cm langen Nut liegen, ausreichend.
Es soll darauf hingewiesen werden, dass die Nuten 2 und 4 nicht unbedingt mit einem Fingerfräser hergestellt sein müssen, sondern es können auch über die ganze Blocklänge durchgehende Nuten hergestellt werden, die dann mit Füll- oder Distanzstücken im jeweiligen unte ren Ende wieder gefüllt werden.
In der Zeichnung ist nur ein kleiner Teil des Cores mit den vertikal stehenden Blöcken 1 dargestellt; in Übereinstimmung mit dem üblichen Aufbau, weist das
Core aber auch noch einen nicht dargestellten Reflektor teil und einen Kanalteil für den Brennstoff auf. Die Blöcke 1 dieser erwähnten Reflektorteile und Kanalteile können gleiche Länge aufweisen, aber wenn gewünscht, können die an die aussenliegenden Blöcke der Kanalteile angrenzenden Blöcke der Reflektorteile wesentlich kür zer sein als die anderen Blöcke. Die an die Blöcke der
Brennstoffkanäle angrenzenden Blöcke des Reflektors können horizontal unterteilt werden und zwar zu zweier lei Arten, wobei diese Arten gleiche Längen untereinander aufweisen können oder auch unterschiedliche Längen, z. B. im Verhältnis von 2:1 haben können.