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Hohlzylinderartiger Seitenreflektor für Kernreaktoren
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Die Erfindung betrifft einen hohl zylinder artigen Seitenreflektor
für Kernreaktoren, insbesondere für gasgekühlte Kernreaktoren mit einer Schüttung
kugelförmiger Brennelemente, der aus zusammengefügten und durch Dübel und Keile
verbundenen Graphitblöcken ausgebildet ist, die einen inneren und einen äußeren
Hohlzylinder ergeben, wobei der äußere Hohlzylinder den inneren umgibt, der weiter
auf einer Bodenplatte vertikal gelagert ist und der einen Bodenreflektor, der sich
über Stützsäulen auf einer Bodenlage abstützt, umgibt, wobei zwischen der Bodenlage
und dem Bodenreflektor ein Heißgassammelraum, der vom Seitenreflektor seitlich begrenzt
ist, ausgebildet ist und der sich über horizontal angeordnete Stützelemente am thermischen
Schild oder am Liner abstützt.
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Der Seitenreflektor eines Hochtemperaturreaktors muß aus
hochwarmfestem
Material, wie Graphit hergestellt sein, dessen Eigenschaften jedoch vergleicsweisc
nur geringe Zug- und Biegebeanspruchungen zulassen. Die horizontalen Kräfte des
Reaktors müssen daher radial nach außen auf den thermischen Schild bzw. auf den
Liner übertragen werden, von dem sie in den Reaktordruckbehälter eingeleitet werden.
Neben den stationären Kräften des Reaktorkerns muß der thermische Schild auch noch
die durch die Gasströmung verursachten nstationären Kräfte aufnehmen, zu denen im
Falle eines Kernreaktors mit einer Schüttung kugelförmiger Brennelemente und direkt
in die Schüttung einfahrbaren Absorberstäben noch weitere Kräfte kommen. Es wurde
bereits vorgeschlagen, den Seitenreflektor in Form eines Hohlzylinders auszubilden,
der aus zusammengefügten Graphitblöcken, die durch Keile und Dübel verbunden sein
können, bestehen kann. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Seitenreflektor
aus zwei Hohlzylindern auszubilden, wobei der äußere Hohlzylinder den inneren umgibt.
Der Seitenrefektor kann auf einer horizontal angeordneten Bodenplatte gelagert sein.
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Von oben kann der Seitenreflektor durch einen Deckenreflektor und
im unteren Bereich durch einen Bodenreflektor abgeschlossen sein. Der Bodenreflektor
kann sich ebenfalls über Stützsäulen auf einer auf der Bodenplatte gelagerten Auflage
abstützen, wodurch zwischen dem Bodenreflektor und der Bodenlage ein Heißgassammelraüm
definiert wirdj der seitlich durch den Seitenreflektor begrenzt sein kann. An den
Heißgassammelraum können mehrere Heißgasleitungen für das Kühlgas angeschlossen
sein. Wenn der Bodenreflektor, der von dem unteren Teil des Seitenreflektors umschlossen
ist, aus einer Vielzahl von nebeneinanderaufgestellten, unabhängigen Einzelsäulen
aus Graphit aufgebaut ist, so kann es zudem erforderlich sein, den Seitenreflektor
in diesem Bereich durch radial nach innen wirkenden Kräfte zusammenzuspannen, um
die Entstehung von Spalten im Bodenreflektor möglichst zU verhindern. Bei Anfahren
des Reaktors wird der Bodenreflektor in kürzester Zeit auf eine hohe Temperatur
aufgeheizt, wodurch der Seiten-
reflektor aufgrund thermischer Dehnung
des Bodenreflektors an den Bodenreflektor seitlich gepreßt werden kann. Von außen
kann der Seitenreflektor mit Kühlgas, das eine wesentlich geringere Temperatur haben
kann als das Kühl gas im Core, beaufschlagt werden, Während des Reaktorbetriebes
kann es auch zu einer vertikalen Dehnung der Stützsäulen kommen, auf denen der Bodenreflektor
gelagert ist, was zur vertikalen Verschiebung nach oben des Bodenreflektors führen
kann. Im Bereich des Heißgassammelraumes, der vom Seitenreflektor seitlich begrenzt
sein kann, kann der Seitenreflektor aus mehreren neben- und iibereinander gelagerten
Graphitblöcken ausgebildet sein. Das Kühlgas, das den Seitenreflektor von außen
beaufschlagen und kühlen kann und das durch die zwischen dem Seitenreflektor und
dem thermischen Schild bestehenden Ringraum in das Core geleitet werden kann, durchströmt
das Core von oben nach unten, wo es aufgeheizt wird und in den Heißgassammelraum
gedrückt wird. Zwischen dem Heißgassammelraum und dem Ringraum kann ein Druckgefälle
von mehreren bar bestehen, wodurch der Seitenreflektor erheblich belastet werden
kann. Die im Bereich des Bodenreflektors auf den Seitenreflektor wirkenden Krafteinwirkungen
können vom Bodenreflektor ohne weiteres aufgenommen werden, ohne daß dem Seitenreflektor
Beschädigungen zugeführt werden. Oberhalb des Bodenreflektors, zwischen dem Ringraum
und dem Core, ist die Druckdifferenz beim Kühlgas wesentlich geringer und aufgrund
dessen, daß in diesem Bereich der Seitenreflektor als ein Druckring aufgebaut sein
kann, kann eine Überbeanspruchung dcs Seitenreflektors in diesem Bereich auseschlossen
werden. Im Bereich des Heißgassammelraumes, dessen Mohe ein Mehrfachcs der Höhe
der Graphitblocke überschreiten kann, ist der S«itenreflektor nelastungen ausgesetzt,
die lc-diglich von Dübeln und Keilen aufgenommen werden. Diese Tatsache stellt eine
unerwünschte Betriebseinschränkung dar, indem die Druckdifferenzen zwischen dem
Heißgassammelraum und dem Ringraum möglichst gering gehalten werden müssen. Bei
Überbeanspruchung des Seitenreflektors, wenn also die Druckdifferenz
bei
möglichen Betriebsbedingungen einen gewlsse-n Wert über schreitet, kann es zur AbScherung
der K<?)le bzw. c3(r Dübel kommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Seitenreflektor für
gasgekühlte Kernreaktbren vorzuschlagen, der die betrieblich bedingten Druckdifferenzeh
im Primärkreislauf, insbesondere im Bereich des Heißgassammelraumes, aufnimmt.
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Diese Aufgabe wird bei einem Seitenreflektor eingangs genannter Art
dadurch gelöst, daß die Graphitblöcke des inneren und/oder des äußeren Hohlzylinders
im Bereich des Heißgassammelraumes eine größere Höhe haben als der HeißgassamMelraum.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß der Seitenreflektor,
insbesondere der äußere Seitenreflektor im Bereich des Heißgassammelraumes nur vertikal
unterteilt ist, wodurch die aufgrund des Druckunterschiedes radial nach innen wirkenden
Belastungen des Seitenreflektors auf den Bodenreflektor und auf die Bodenlage übertragen
werden können.
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Bei Kernreaktoranlagen, die so ausgelegt sind, daß während des Betriebes
mit größeren Druckdifferenzen gerechnet werden muß, kann auch der innere Seitenreflektor
im Bereich des Heißgassammelraumes aus Graphitblöcken ausgebildet sein, die höher
als der Heißgassammelraum sind. Es ist vorteilhaft, die den Heißgassammelraum umgebenden
Graphitblöcke äls Biegeträger auszubilden und die zwischen den Graphitblöcken bestehenden
und vertikal verlaufenden Spalte von auen abzudichten.
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Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß durch eine einfache Weiterbildung eines begrenzten Bereiches beim Seitenreflektor,
bei dem andere Teile und Komponenten nicht verändert werden müssen, Druckdifferenzen
im hochbelasteten Bereich des Seitenreflektors aufgenommen werden können.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung hervor.
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Hierbei zeigen Fig. 1 einen Teil des erfindungsgemäßen Seitenreflektors
im Bereich des eingassammelraumes, im Längsschnitt, Fig. 2 Einzelheit X gemäß Fig.
1, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A-A gemäß Fig. 2.
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Der in Figur 1 dargestellte Längsschnitt durch einen-Reaktor läßt
einen Seitenreflektor 1 erkennen, der iis einem inneren und aus einem äußeren Seitenreflektor
3 und 2 besteht. Der Seitenreflektor 1 stützt sich radial über mehrere Stützelemente
4 am thermischen Schild 5 ab, der ebenfalls, wie der Seitenreflektor 1 auf einer
vertikal angeordneten Bodenplatte 6 angeordnet ist. Die Bodenplatte 6 stützt sich
über mehrere Stützelemente 7 am Liner 8, der den Betonbehälter 9 auskleidet, ab.
In seinem unteren Bereich umschließt der Seitenreflektor 1 einen Bodenreflektor
10, der sich über Stützsäulen 11 auf 6 einer auf der Bodenplatte gelagerten Bodenlage
12 abstützt.
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Der Bodenreflektor 10 weist ein Kugelabzugsrohr 13 auf.
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Zwischen dem Bodenreflektor 10 und der Bodenlage 12 ist ein Heißgassammelraum
14 ausgebildet, der seitlich vom Seitenreflektor 1 begrenzt ist. An den Heißgassaramelraum
14 sind mehrere Heißgasleitungen (nicht dargestellt) angeschlossen.
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Im Bereich des Heißgassammelraumes 14 ist der äußere Seitenreflektor
2 aus Graphitblöcken 15 ausgebildet, deren Höhe größer ist als die Höhe des Heißgassammelraumes
14. Die Graphitblöcke 16 des inneren Seitenreflektors j sind kleiner und miteinander
durch
Diibel 17 verbunden. Das abgekühlte Kühlgas strömt durch den zwischen dem thermischen
Schild 5 und dem Seitenreflektor 1 ausgebildeten Ringraum lg nach oben und durch
das Core 20 in Richtung der Pfeile 21 vertikal nach unten. Im Bodenreflektor 10
sind für das Kühlgas 21 Bohrungen (nicht dcTgestellt) vorgesehen, durch die das
Kühlgas 21 in den Heißgassammelraum 14 geleitet wird. Vom Heißgassammelraum 14 wird
das aufgeheizte Kühlgas 21 über die Heißgasleitungen (nicht dargeStellt) zu den
Wärmeverbrauchern geleitet. Die Druckdifferenz zwischen dem Ringraum 19 und dem
Heißgassammelraum 14 kann je nach Ausbildung und Leistung der Kernreaktoranlage
mehtere bar betragen. Die aufgrund der Druckdifferenz auf den Seitenreflektor 1
wirkende Kraft wird von den Graphitblöcken 15des äußeren Seitenreflektors 2, die
sich an den Graphitblöckeh 16 des inneren eitenreflektors 3 abstützen, aufgenommen.
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In Fig. 2 wird die Einzelheit X aus der Fig. 1 vergrößert dargestellt.
Es ist zu erkennen, daß im Bereich des Heißgassammelraumes 14 der äußere Seitenreflektor
2 aus vertikal angeordneten Graphitblöcken 15 ausgebildet ist, deren Höhe größer
ist als die Höhe des Heißgassammelraumes 14. Oberhalb des Heißgassammelraumes 14
ist der äußere Seitenreflektor 2 aus Blöcken 22 ausgebildet, die eine kleinere Höhe
aufweisen und die miteinander durch die Dübel 23 Verbunden sind. Der äußere Seitenreflektor
2 ist mit der Bodenplatte 6 durch die Dübel 24 verbunden. Der innere Seitenreflektor
3 ist ih seinem gesamten Bereich aus Blöcken 16 ausgebildet, die eine gleichgroße
Höhe aufweisen. Die Blöcke 16 sind miteinander durch Dübel 17 verbunden. Die aufgrund
des Überdruckes auf den Seitenreflektor 1 wirkende Kraft ist mit den Pfeilen 25
dargestellt. Bei solcher Belastung stützen sich die Blöcke 15 des äußeren Seitenreflektors
2 über die Blöcke 16 des inneren Seitenreflektors 3 an der Bodenlage 12 und am Bodenreflektor
10 ab.
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In Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A gemäß Fig. 2 gezeigt,
wobei ersichtlich ist, daß die Blöcke 15 und 16 des äußeren und des inneren Seitenreflektors
2 und 3 einen viereckigen Querschnitt aufweisen, zusammengefügt sind und über Dübel
23, 17 miteinander verbunden sind. Die zwischen den Blöcken 15 des äußeren Seitenreflektors
2 bestehenden und vertikal verlaufenden Spalte 26 sind mit Dichtleisten 27 abgedeckt.