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JPS6249943B2 - - Google Patents
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JPS6249943B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6249943B2
JPS6249943B2 JP54146356A JP14635679A JPS6249943B2 JP S6249943 B2 JPS6249943 B2 JP S6249943B2 JP 54146356 A JP54146356 A JP 54146356A JP 14635679 A JP14635679 A JP 14635679A JP S6249943 B2 JPS6249943 B2 JP S6249943B2
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JP
Japan
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graphite
side reflector
cylindrical side
graphite block
wear
Prior art date
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Application number
JP54146356A
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Japanese (ja)
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JPS5589795A (en
Inventor
Furitsutsu Rorufu
Shooningu Yosefu
Erutaa Kurausu
Teiman Barutaa
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HOTSUHOTENPERATOORU REAKUTOORUBAU GmbH
Original Assignee
HOTSUHOTENPERATOORU REAKUTOORUBAU GmbH
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Publication date
Application filed by HOTSUHOTENPERATOORU REAKUTOORUBAU GmbH filed Critical HOTSUHOTENPERATOORU REAKUTOORUBAU GmbH
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Publication of JPS6249943B2 publication Critical patent/JPS6249943B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C11/00Shielding structurally associated with the reactor
    • G21C11/06Reflecting shields, i.e. for minimising loss of neutrons
    • 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
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半径方向の全壁厚が黒鉛ブロツクで
形成されるとともに、それら黒鉛ブロツクが上下
に重なり合つて円環状に構成され、特に、球状燃
料体を充填したガス冷却式高温原子炉用の円筒形
側部反射材に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is characterized in that the entire wall thickness in the radial direction is formed by graphite blocks, and the graphite blocks are stacked one on top of the other to form an annular structure. This invention relates to a cylindrical side reflector for a cooled high temperature nuclear reactor.

黒鉛から成る側部反射材を備えたすべての原子
炉で、長期の運転の後に、あるいは又、出力密度
が高い時は比較的短期間の後でも、黒鉛に放射線
損傷が起こり、炉心に面する反射材部分の崩壊
や、場合によつては、炉の運転中止を招くことが
ある。とりわけ、出力密度に関連した高速中性子
束は、ウイグナー効果により黒鉛の寸法変化を引
き起こす。まず収縮が起こり、しばらくして再び
膨脹がそれに続くとともに、当初の状態を越えて
膨脹が持続するのである。その時発生する応力が
黒鉛に亀裂をもたらすことがある。ところが、側
部反射材は全負荷状態で35年に及ぶ稼働寿命に達
しなければならない。球状燃料体を使用し、これ
が炉心を1回だけ通過する原子炉では、側部反射
材の放射線負荷が特に高い。
In all reactors with side reflectors made of graphite, radiation damage can occur in the graphite facing the core after long periods of operation, or even after relatively short periods at high power densities. This may lead to the collapse of the reflective material and, in some cases, the shutdown of the furnace. In particular, the fast neutron flux associated with the power density causes dimensional changes in graphite due to the Wigner effect. First, contraction occurs, followed after a while by expansion again, and expansion continues beyond the initial state. The stress generated at that time can cause cracks in the graphite. However, side reflectors must reach an operational life of 35 years under full load conditions. In nuclear reactors using spherical fuel bodies, which pass through the core only once, the radiation load on the side reflectors is particularly high.

この種の原子炉では、球状燃料体が1回の通過
の後に、所望の最終燃焼率に到達している。この
場合、上部から下部へと低下する出力密度分布の
勾配が生じ、それに伴なつて、原子炉の上部3分
の1で高速中性子の線量が高い。
In this type of reactor, the desired final combustion rate is reached after one pass of the spherical fuel bodies. In this case, a gradient of the power density distribution decreases from top to bottom, with a concomitant high dose of fast neutrons in the upper third of the reactor.

側部反射材の特別な構造によつて原子炉運転の
早期の停止を回避するようにした球状燃料体使用
の原子炉、すなわちペブルベツド形原子炉、がす
でに開発されている。反射材外被が燃料体と大体
同じ形状を有し、均一に形成された中性子反射体
の堆積から成る原子炉は、西ドイツ特許公報第
1034784号により公知である。又、側部反射材が
球形黒鉛要素の堆積から成る原子炉がオーストリ
ア特許出願A9582/63号にも記載されている。こ
の球形黒鉛要素は連続的に炉心を流れて行き、絶
えず新しい黒鉛球が補充されるから、側部反射材
の被害部分が常に交換される。
Reactors with spherical fuel bodies, ie pebble bed reactors, have already been developed in which a special design of the side reflectors avoids premature shutdown of reactor operation. A nuclear reactor consisting of a deposit of uniformly formed neutron reflectors, the reflector envelope having approximately the same shape as the fuel body, is described in West German Patent Publication no.
It is known from No. 1034784. A nuclear reactor in which the side reflectors consist of a deposit of spherical graphite elements is also described in Austrian patent application A9582/63. These spherical graphite elements flow continuously into the core and are constantly replenished with new graphite spheres, so that damaged portions of the side reflectors are constantly replaced.

固定側部反射材を過大な高速中性子線量から守
るために、側部反射材に直接隣接する燃料体堆積
の周縁帯に、堆積内部帯よりも核分裂性物質含量
の低い燃料体を上記の周縁帯に充填するように構
成したものは西ドイツ特許公開公報第2352691号
により公知である。固定側部反射材と燃料体堆積
の間の周縁帯を極めて狭く構成し、ここに純黒鉛
球を充填することも提案された。
In order to protect the stationary side reflectors from excessive fast neutron doses, in the peripheral zone of the fuel body stack directly adjacent to the side reflectors, fuel bodies with a lower content of fissile material than the inner zone of the pile are placed in the peripheral zone. German Patent Application No. 2 352 691 discloses a device which is designed to be filled with water. It has also been proposed to configure the peripheral zone between the fixed side reflector and the fuel body pile to be very narrow and to fill it with pure graphite spheres.

側部反射材の最大負荷部分の別の保護対策が西
ドイツ特許公開公報第2347817号に記載されてい
る。この対策は、天井反射材と固定側部反射材の
上部とに中性子吸収材または中性子減速材を設け
ることである。それによつて反射材の放射線損傷
区域で高速中性子束を大幅に減少することができ
る。上記の材料は棒状であつて、適当な空胴の中
に納めることができる。この公知の原子炉では、
燃料体が炉心を1回しか通過しない。
Another protection measure for the most loaded parts of the side reflectors is described in German Patent Application No. 23 47 817. A countermeasure for this is to provide a neutron absorber or a neutron moderator on the ceiling reflector and the upper part of the fixed side reflector. This makes it possible to significantly reduce the fast neutron flux in radiation-damaged areas of the reflector. The above materials are rod-shaped and can be placed in a suitable cavity. In this known reactor,
The fuel body passes through the core only once.

西ドイツ特許公報第2612178号に記載されてい
る球状燃料体1回通過式の別の原子炉では、遮
断・制御系統の特別な構成によつて側部反射材の
損傷が回避される。この遮断・制御系統は、とり
わけ、側部反射材の中に送り込まれるとともに、
この中を移動しうる複数個の吸収棒を具備する。
吸収棒は常に側部反射材の中に70%の深さまで入
つていて、この反射材の中性子束を減少する。
In another nuclear reactor with a single-pass spherical fuel body, which is described in German Patent Publication No. 26 12 178, damage to the side reflectors is avoided by a special configuration of the shutoff and control system. This cut-off and control system is inter alia fed into the side reflectors and
It is equipped with a plurality of absorbent rods that can be moved inside the absorbent rod.
Absorber rods are always inserted 70% deep into the side reflector and reduce the neutron flux of this reflector.

直方体状のブロツクを組合わせた側部反射材の
一部を交換する方法も公知である。個々の反射ブ
ロツクを炉心から取外すためのマニピユレータの
機能が西ドイツ特許公開公報第2509025号で説明
されている。黒鉛取付物の予測しがたい損傷によ
つて原子炉を早期に停止しなければならないこと
がこうして回避されるが、しかし損傷した反射材
部分の交換や修理は大変時間がかかり、多額の費
用を伴なう。
A method is also known in which a part of the side reflector, which is a combination of rectangular parallelepiped blocks, is replaced. The function of a manipulator for removing individual reflector blocks from the core is described in DE 25 09 025 A1. This avoids having to shut down the reactor prematurely due to unpredictable damage to graphite fittings, but replacing or repairing damaged reflector sections is very time consuming and costly. Accompany.

こうした欠点を避けるために、反射材ブロツク
の補充または交換を原子炉の全寿命中不要にする
ブロツク構造の黒鉛側部反射材が西ドイツ公告公
報第2643275号で提案されている。ここにおいて
は、半径方向に連続的に反射材の全壁厚にわたつ
て伸張する個々のブロツクが内側壁面に多数の溝
から成る凹陥部を有することによつて、上記のこ
とが達成される。この措置は、中性子照射と熱の
作用によつて特に高い応力にさらされるブロツク
区域で、あたかも小さな寸法のブロツクのような
体裁をとるという考えに基づくものである。これ
は、内側壁面が、ごく小さいブロツクのときは、
あまり応力割れが起こらないからである。しかし
小さなブロツクでは製造が割高で、組立がめんど
うという問題がある。ところが、このように凹陥
部を設ける側部反射材では、ブロツクの内側表面
の加工を行なわねばならず、このことが欠点とし
て残つている。
To avoid these drawbacks, a graphite side reflector of block construction is proposed in DE 26 43 275, which makes replenishment or replacement of the reflector block unnecessary during the entire life of the reactor. Here, this is achieved in that the individual blocks, which extend continuously in the radial direction over the entire wall thickness of the reflector, have recesses consisting of a number of grooves in the inner wall surface. This measure is based on the idea that areas of the block, which are exposed to particularly high stresses due to neutron radiation and thermal effects, appear as if they were blocks of small dimensions. This means that when the inner wall surface is a very small block,
This is because stress cracking does not occur much. However, small blocks are expensive to manufacture and difficult to assemble. However, in the side reflector provided with such a concave portion, the inner surface of the block must be processed, which remains a drawback.

従つて、本発明の目的とするところは、高価な
補助装置や、部分的な交換または修理といつた時
間のかかる措置なしで、高温原子炉の全耐用期間
中、確実な原子炉運転を保証し、特に、出力密度
の高い原子炉に使用することができ、高い切欠応
力の発生が回避される側部反射材を提供すること
にある。
It is therefore an object of the present invention to ensure reliable reactor operation during the entire life of a high-temperature nuclear reactor without expensive auxiliary equipment or time-consuming measures such as partial replacement or repair. In particular, it is an object of the present invention to provide a side reflector that can be used in nuclear reactors with high power density and avoids generating high notch stress.

この本発明の目的は、次のようにして達成され
る。すなわち、少くとも炉心上部区域の黒鉛ブロ
ツクの炉心に面する特定の帯域に、放射線による
摩耗を許容する摩耗帯を設け、この摩耗帯を側部
反射材の支持構造に関与させず、かつ側部反射材
の構造設計の際に、この摩耗の分だけ壁厚を増す
形で考慮するのである。
This object of the present invention is achieved as follows. That is, at least in a specific zone of the graphite block facing the core in the upper core area, a wear zone is provided that allows wear due to radiation, and this wear zone is not involved in the support structure of the side reflector, and the side When designing the structure of the reflective material, this wear is taken into account by increasing the wall thickness.

本発明は、側部反射材のうち、極めて高い線量
にさらされる区域を、側部反射材の機能領域から
おおむね除外し、この区域の損傷が反射材の機能
に影響しないようにする、という思想に基づくも
のである。予想される黒鉛粉塵または黒鉛破片の
量は、公知のペブルベツド形原子炉(例えば、
THTR―300形原子炉)で発生する黒鉛粉塵や球
状体の破片と区別しがたいのが普通である。従つ
て高温原子炉の安全性と運転性能が摩耗生成物に
よつて影響される恐れはない。
The present invention is based on the idea that the area of the side reflector that is exposed to extremely high doses is largely excluded from the functional area of the side reflector so that damage to this area does not affect the function of the reflector. It is based on The expected amount of graphite dust or graphite debris is similar to that of known pebble bed reactors (e.g.
It is usually difficult to distinguish from graphite dust and spheroidal fragments generated by THTR-300 nuclear reactors). Therefore, there is no risk that the safety and operational performance of the high temperature reactor will be affected by wear products.

このようにして、異なる機能を持つ2つの区域
が各黒鉛ブロツクに設けられる。すなわち、支持
および容器構造の役割をする部分、すなわち、支
持機能領域と、側部反射材の密閉性または形状安
定性並びに運転性能に何ら関与しないでよい摩耗
帯とである。研究の結果によれば、材料強度がほ
とんどゼロに低落する摩耗帯は、反射材の局部の
狭い区域に限られている。摩耗帯は、原子炉運転
約20年目の厚さ5mmから毎年反射材内部に移動
し、運転期間終了時(35年後)に深さ70mmに達す
る。軸方向には約2mmの幅で現れる。
In this way, two zones with different functions are provided in each graphite block. That is to say, the parts that play the role of support and container structure, ie the support functional area, and the wear zones, which do not have any influence on the sealing or dimensional stability of the side reflector and on the operational performance. The results of the study show that the wear zone, where the material strength drops to almost zero, is confined to a small local area of the reflector. The wear zone starts to move inside the reflector every year from a thickness of 5 mm after about 20 years of reactor operation, reaching a depth of 70 mm at the end of the reactor's operation (35 years later). It appears with a width of about 2 mm in the axial direction.

従つて、ブロツクの寸法を適当に設計すれば、
個々の黒鉛ブロツクの摩耗を特定の前部区域に制
限することが保証される。更にこの場合、強度が
黒鉛ブロツクの内側壁面又は端面寄りに減少する
ことによつて、ブロツク内部への割れの拡がりが
阻止されるという効果が利用される。摩耗帯の外
の黒鉛ブロツクのすべての負荷は、従来からの基
準で許容し得る応力をもたらすに過ぎない。
Therefore, if the dimensions of the block are appropriately designed,
It is ensured that the wear of the individual graphite blocks is limited to a specific front area. Furthermore, in this case, the effect is utilized that the strength decreases toward the inner wall surface or end surface of the graphite block, thereby preventing the spread of cracks into the interior of the block. All loading of the graphite block outside the wear zone only results in stresses that are acceptable by conventional standards.

摩耗帯の進入深さが70mmの場合、この帯域が運
転期間終了時までに全黒鉛ブロツクに及ぼす影響
は約100mmに限られる見込であるから、限子炉の
構造設計の時に側部反射材の摩耗を考慮すること
は容易である。その場合、更に、安全係数2ない
し3を推算することができる。
If the penetration depth of the wear zone is 70 mm, the effect of this zone on the entire graphite block by the end of the operating period is expected to be limited to about 100 mm. It is easy to consider wear. In that case, a further safety factor of 2 or 3 can be estimated.

ペブルベツド形原子炉で、ペブルベツドを通る
球状燃料体の自由な流動を保証するために、本発
明では、万一発生する黒鉛破片の最大寸法を適当
な措置によつて調節することが提案される。この
措置は、例えば、発生する摩耗生成物の大きさを
限定する予定破断部を個々の黒鉛ブロツクの摩耗
帯に設けることである。摩耗帯の内部にあつて高
い応力を受ける黒鉛の大部分は球状体の通常の流
動によつて摩滅するということが出発点となる
が、万一砕けた大きな黒鉛片がある場合は、予定
破断部によつて大きさの最大が限定される。
In order to ensure a free flow of spherical fuel bodies through the pebble bed in a pebble bed reactor, it is proposed in the present invention to adjust the maximum size of graphite fragments that should occur by appropriate measures. This measure consists, for example, in providing the wear zones of the individual graphite blocks with predetermined breaks that limit the size of the wear products that occur. The starting point is that most of the graphite inside the wear zone, which is highly stressed, is worn away by the normal flow of the spheres, but if there are large pieces of graphite that have broken off, it is likely that the expected rupture will occur. The maximum size is limited depending on the part.

摩耗生成物は、極めて激しく照射された材料か
ら成る。ペブルベツドを貫流しない場合は、球状
燃料体と共に、温度が次第に上昇する、極めて強
い中性子束の区域を移動してゆく。数メートルの
行程を過ぎると、摩耗生成物の残留強度は初期強
度の数%に低下する。このことは、球状体の流れ
の粉砕効果と相まつて、大きな摩耗生成物の徹底
的な破砕をもたらす。こうしてペブルベツドの負
担が軽減され、破片の大きさが不十分なときに生
ずるようなペブルベツドの堆積密度の増加を防ぐ
ことができる。
Wear products consist of extremely heavily irradiated materials. If it does not flow through the pebble bed, it moves along with the spherical fuel through an area of extremely strong neutron flux where the temperature gradually increases. After a few meters of travel, the residual strength of the wear products drops to a few percent of the initial strength. This, combined with the crushing effect of the spheroid flow, results in a thorough crushing of large wear products. This reduces the load on the pebble bed and prevents an increase in pebble bed density that would otherwise occur if the debris was of insufficient size.

黒鉛ブロツクの予定破断部は孔によつて実現す
ることが好ましい。この孔は各黒鉛ブロツクの前
側の、すなわちペブルベツドに面する区域に設け
られる。黒鉛ブロツクの高応力区域に孔を適当に
配分して設けることによつて、2次応力による割
れ発生の場合に、球状燃料体の大きさ以下の破片
しか生じないことが保証される。これを球状燃料
体と共に原子炉から引出すのは問題なくできる。
小さな黒鉛破片は原子炉のガス清浄装置によつて
濾別される。
Preferably, the planned break in the graphite block is realized by a hole. The holes are located on the front side of each graphite block, ie in the area facing the pebble bed. A suitable distribution of the holes in the highly stressed areas of the graphite block ensures that in the event of cracking due to secondary stresses, only fragments smaller than the size of the spherical fuel bodies are produced. This can be pulled out of the reactor together with the spherical fuel body without any problem.
Small graphite fragments are filtered out by the reactor's gas cleaning system.

黒鉛ブロツクの摩耗帯に孔を設けることは、ウ
イグナー変形の効果が一層小さな区域に縮小され
るという好ましい副次的効果もある。つまり、寸
法がより小さく、より剛性のある黒鉛ブロツクで
あるかのような形をとる訳である。
Providing holes in the wear zone of the graphite block also has the desirable side effect that the effects of Wigner deformation are reduced to a smaller area. In other words, it resembles a graphite block with smaller dimensions and more rigidity.

少なくとも原子炉上部区域の各黒鉛ブロツク
に、黒鉛ブロツクの内側壁面と平行の、少なくと
も1個の大きな孔を設けることが望ましい。内側
壁面自体は、未加工のままである。この孔は黒鉛
の栓で閉鎖することができる。このことは、黒鉛
ブロツクの残余の部分に影響しない。
Preferably, each graphite block, at least in the upper reactor area, is provided with at least one large hole parallel to the inner wall of the graphite block. The inner wall itself remains unfinished. This hole can be closed with a graphite plug. This does not affect the remaining parts of the graphite block.

少なくとも原子炉上部区域の各黒鉛ブロツクに
多数の小さな孔を設け、これを黒鉛ブロツクの内
側壁面と平行な平面に配列することも可能であ
る。孔は上記の平面において水平または垂直方向
もしくは両方向に伸張することができる。
It is also possible to provide each graphite block, at least in the upper reactor area, with a large number of small holes arranged in a plane parallel to the inner wall of the graphite block. The holes can extend horizontally or vertically or both in the plane mentioned above.

本発明の望ましい具体的構成において、黒鉛ブ
ロツクの内側壁面には直線状スリツトを設けるこ
とができ、その場合、各スリツトの端部にスリツ
ト底部をなす孔があつて、孔の直径はスリツト幅
の数倍である。
In a preferred embodiment of the invention, the inner wall of the graphite block can be provided with linear slits, in which case each slit has a hole at its end, which forms the bottom of the slit, and the diameter of the hole is equal to the width of the slit. It is several times as large.

スリツトと孔は、側部反射材の密閉性や形状の
安定性に関与しないでよい側部反射材区域、すな
わち摩耗帯の内部にある。これらによつても同様
に予定破断部を実現することができる。このよう
に形成された側部反射材においては、ブロツクの
支持区域の応力集中が一層緩和されスリツトの末
端に設けられた孔が割れストツパのような働きを
なす、すなわち、損傷の場合に現れる亀裂がブロ
ツクの内奥区域に進行しないのである。
The slits and holes are within the side reflector area, ie the wear zone, which may not contribute to the sealing or shape stability of the side reflector. With these, it is also possible to realize a planned breaking section. In the side reflectors formed in this way, the stress concentration in the support area of the block is further relieved and the holes provided at the ends of the slits act like crack stops, i.e. the cracks that appear in the case of damage are prevented. does not advance to the innermost area of the block.

また、スリツトと孔を具備する側部反射材は、
内側壁面にスリツトと孔の組合せを有する黒鉛ブ
ロツクの製造を容易にするという長所がある。
In addition, the side reflective material with slits and holes is
It has the advantage of facilitating the manufacture of graphite blocks having a combination of slits and holes in the inner wall.

すでに述べたように、生じる黒鉛破片の最大寸
法を孔によつて調節することができる。ブロツク
の端面に、のこ引きによつて入れたスリツトと、
スリツト底部のそれぞれ1個の孔との組合せによ
つて、黒鉛破片の大きさの調節が一層改善され
る。すなわち摩耗生成物の最大の大きさを一定範
囲に限定することができる。またスリツトと孔の
組合せによつて、ウイグナー効果が更に小さな区
域に縮小される。すなわち、一層小さな寸法と良
好な剛性を有する黒鉛ブロツクの体裁をとる。
As already mentioned, the maximum dimensions of the resulting graphite fragments can be adjusted by means of the holes. A slit made by sawing on the end face of the block,
In combination with one hole in each case at the bottom of the slit, the control of the size of the graphite fragments is further improved. That is, the maximum size of wear products can be limited to a certain range. The combination of slits and holes also reduces the Wigner effect to a smaller area. That is, it takes the form of a graphite block with smaller dimensions and good stiffness.

孔と黒鉛ブロツクの内側端面との間隔は、摩耗
帯の厚さにほぼ相当するように選定することが好
ましい。孔によつてきまる平面が、いわば摩耗帯
の境界面をなすのである。
The distance between the hole and the inner end face of the graphite block is preferably selected to approximately correspond to the thickness of the wear zone. The plane bounded by the holes forms the boundary surface of the wear zone.

しかし、条件によつては、孔と黒鉛ブロツク内
側壁面との間隔が摩耗帯の厚さの数分の1であつ
て、孔が摩耗帯の内部にあるように、上記の間隔
を定めるのも好都合である。
However, depending on the conditions, it may be possible to set the above distance so that the distance between the hole and the inner wall of the graphite block is a fraction of the thickness of the wear zone, and the hole is located inside the wear zone. It's convenient.

スリツトの末端の孔は、スリツト幅の約3倍の
直径を有することが好ましい。
Preferably, the hole at the end of the slit has a diameter about three times the width of the slit.

本発明による側部反射材の望ましい具体的構成
では、黒鉛ブロツクの内側壁面は水平および垂直
に通つたスリツトから成る格子を有する。この格
子状のスリツトは両方向ともに互いに等しい間隔
を有する。
In a preferred embodiment of the side reflector according to the invention, the inner wall surface of the graphite block has a grid of horizontal and vertical slits. The grid-like slits have equal spacing from each other in both directions.

スリツトを具備する側部反射材の特定の温度域
と応力に対して、黒鉛ブロツクの更に内奥部に水
平又は垂直方向あるいはその両方向共に更に孔を
設けることが好ましい。この孔は個々の黒鉛ブロ
ツクの温度勾配を平滑化すると共に、応力を均等
化する。
For specific temperature ranges and stresses of the side reflector with slits, it is preferable to provide further holes in the graphite block in the horizontal or vertical direction or both directions. The pores smooth the temperature gradients of the individual graphite blocks and equalize the stresses.

本発明により孔だけ、または、スリツトと孔を
備えた側部反射材のとりわけ垂直方向に通つた孔
を、側部反射材の冷却のために利用することが好
ましい。摩耗現象の発生時期を先へ延ばすことが
可能である。この孔は側部反射材を通る冷い冷却
ガスのバイパス流を可能にする。冷却ガスは後で
再び炉心に入り、高温のガスと混合される。スリ
ツト底部の孔の直径は、側部反射材の十分な冷却
のために必要と思われる冷却ガス流の容量に従つ
て決められる。
According to the invention, it is preferred to use holes alone or especially vertical holes of the side reflector with slits and holes for cooling the side reflector. It is possible to postpone the occurrence of wear phenomena. This hole allows bypass flow of cold cooling gas through the side reflectors. The cooling gas later reenters the core and is mixed with the hot gases. The diameter of the hole at the bottom of the slit is determined according to the capacity of the cooling gas flow that will be required for sufficient cooling of the side reflector.

本発明による側部反射材を構成する黒鉛ブロツ
クの4つの実施例を、以下図面に示す概略図に従
つて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Four embodiments of graphite blocks constituting side reflectors according to the present invention will be described below with reference to the schematic diagrams shown in the drawings.

これら多数のブロツクが集まつて円環を形成す
る。図では、便宜上、黒鉛ブロツクを直方体とし
て示してある。重ねて置かれた数個の円環が円筒
形側部反射材を構成する。この側部反射材は高温
原子炉の燃料体の堆積を取囲むようにおかれる。
These many blocks come together to form a ring. In the figure, the graphite block is shown as a rectangular parallelepiped for convenience. Several rings placed one on top of the other constitute a cylindrical side reflector. This side reflector is placed to surround the fuel body stack of the high temperature reactor.

第1図は黒鉛ブロツク1を示す。その内側、す
なわち炉心に面した端面2は未加工である。黒鉛
ブロツク1は垂直の孔3を有する。孔3は黒鉛の
栓4で閉鎖されている。ブロツクの支持区域の、
放射線に原因する変形による応力集中を、この孔
によつて大幅に減少することができる。孔3は支
持機能を果さない特定の帯域、いわゆる摩耗帯
5、の内部にある。黒鉛ブロツク1の長さが500
mmの場合、孔3は、例えば120mmの直径を有し、
内側端面2から100mmの間隔に配設することがで
きる。
FIG. 1 shows a graphite block 1. Its inner side, ie the end face 2 facing the core, is unprocessed. The graphite block 1 has vertical holes 3. The hole 3 is closed with a graphite plug 4. of the support area of the block,
These holes can significantly reduce stress concentrations due to radiation-induced deformations. The holes 3 are located inside a particular zone that does not perform a supporting function, the so-called wear zone 5. The length of graphite block 1 is 500
mm, the hole 3 has a diameter of, for example, 120 mm,
It can be arranged at an interval of 100 mm from the inner end surface 2.

第2図はやはり内側端面7が未加工の黒鉛ブロ
ツク6を示す。この場合も黒鉛ブロツク6の前側
区域に特定の摩耗帯8がある。その大きさは側部
反射材の構造設計の時に考慮されている。摩耗帯
8の内部には内側端面7と平行した幾つかの平面
に多数の小さな孔9,10が設けてあり、予定破
断部の役割をすると共に、応力の減少にも役立
つ。孔9は垂直に配設されているが、孔10は水
平に通つている。冷い冷却ガスがバイパス流とし
て孔9を経て堆積した球状燃料体の方へ流れ、黒
鉛ブロツク6を冷却することができる。
FIG. 2 shows a graphite block 6 whose inner end face 7 is also unprocessed. In this case too, there is a specific wear zone 8 in the front area of the graphite block 6. Its size is taken into account when designing the structure of the side reflector. Inside the wear zone 8, a number of small holes 9, 10 are provided in several planes parallel to the inner end face 7, which serve as predetermined break points and also serve to reduce stresses. The holes 9 are arranged vertically, while the holes 10 run horizontally. Cold cooling gas can flow as a bypass flow through the holes 9 towards the deposited spherical fuel bodies to cool the graphite blocks 6.

ブロツクの長さが500mmの場合、孔9および1
0の直径は6mmとすることができる。孔の間隔お
よび最前列の孔と内側端面7との間隔は、それぞ
れ40mmとすることができる。
If the length of the block is 500mm, holes 9 and 1
The diameter of 0 may be 6 mm. The distance between the holes and the distance between the holes in the front row and the inner end surface 7 can each be 40 mm.

第3図に示す黒鉛ブロツク11は幅a=250
mm、高さb=250mm、長さc=500mmである。黒鉛
ブロツク1の前側区域に特定の摩耗帯12があ
る。その大きさは側部反射材の構造設計の際に考
慮されている。この特定の場合には例えば約70mm
である。摩耗帯12は支持機能を果さない。
The graphite block 11 shown in FIG. 3 has a width a=250
mm, height b = 250 mm, and length c = 500 mm. In the front area of the graphite block 1 there is a specific wear zone 12. Its size is taken into account when designing the structure of the side reflector. In this particular case for example about 70mm
It is. The wear band 12 serves no supporting function.

第3図の黒鉛ブロツク11の内側端面13に、
のこ引きによつて、垂直スリツト14bと水平ス
リツト14aから成る格子14が設けられてい
る。スリツト14a並びにスリツト14bは相互
の間隔が約40mmであつて、黒鉛ブロツク11に約
40mmの深さにのこ引きされているから、黒鉛ブロ
ツク11の上の表面に立方体状の小さい個別ブロ
ツク15が生じる。すべてのスリツト14a,1
4bの幅は約2mmである。反射材の一部が砕けた
場合、その大きさの最大は格子14によつて制限
される。
On the inner end surface 13 of the graphite block 11 in FIG.
By sawing, a grid 14 is provided which consists of vertical slits 14b and horizontal slits 14a. The slits 14a and 14b are spaced apart from each other by approximately 40 mm, and are approximately 40 mm apart from each other in the graphite block 11.
Since it is sawed to a depth of 40 mm, small cube-shaped individual blocks 15 are produced on the upper surface of the graphite block 11. All slits 14a, 1
The width of 4b is approximately 2 mm. If a portion of the reflective material breaks, the maximum size thereof is limited by the grating 14.

各スリツト14a,14bの末端に孔16が設
けてあり、それぞれスリツトの底部をなす。すべ
ての孔16の直径は、スリツト幅の3倍、すなわ
ち6mmである。冷い冷却ガスがバイパス流として
孔16を経て高温原子炉の堆積する球状燃料体の
方へ流れ、それによつて、側部反射材の十分な冷
却が可能になる。
A hole 16 is provided at the end of each slit 14a, 14b, forming the bottom of each slit. The diameter of all holes 16 is three times the slit width, or 6 mm. Cold cooling gas flows as a bypass flow through the holes 16 towards the accumulating spherical fuel bodies of the high temperature reactor, thereby allowing sufficient cooling of the side reflectors.

孔を設けたことによつて、反射材の冷却と共
に、別の望ましい効果が得られる。すなわち、ブ
ロツクの支持区域の、放射線に原因する変形によ
つてひき起こされる応力集中が大幅に減少される
のである。また破損の場合に、孔が割れストツパ
の働きをする。
In addition to cooling the reflector, the presence of the holes provides another desirable effect. This means that stress concentrations caused by radiation-induced deformations in the support area of the block are significantly reduced. Also, in case of breakage, the hole breaks and acts as a stopper.

第4図にも水平スリツト24aと垂直スリツト
24bから成る格子24を備えた黒鉛ブロツク2
1を示す。黒鉛ブロツク21は第3図に示した黒
鉛ブロツクと同様の寸法を有する。特定の摩耗帯
22も前側区域に設けられている。各スリツト底
部に孔26がある。格子24によつて黒鉛ブロツ
ク21の端面23に立方体状の小さい個別ブロツ
ク25が生じる。
FIG. 4 also shows a graphite block 2 equipped with a grid 24 consisting of horizontal slits 24a and vertical slits 24b.
1 is shown. Graphite block 21 has similar dimensions to the graphite block shown in FIG. A specific wear zone 22 is also provided in the front area. There is a hole 26 at the bottom of each slit. The grating 24 produces small cubic individual blocks 25 on the end face 23 of the graphite block 21.

黒鉛ブロツク21は、別の孔27を有する。孔
27は側部反射材において更に内奥部にあつて、
垂直方向に通つている。第4図に示すように、こ
の孔を互い違いに配設することができる。このよ
うに形成された黒鉛ブロツクは、側部反射材の特
定の温度域で、特定の応力に対して使用される。
孔27によつて個々の黒鉛ブロツクの温度勾配の
平滑化が得られ、それが更に応力の均等化をもた
らす。
Graphite block 21 has further holes 27. The hole 27 is located further inside the side reflector,
It runs vertically. As shown in FIG. 4, the holes can be arranged in a staggered manner. Graphite blocks formed in this way are used in specific temperature ranges and for specific stresses in the side reflector.
The holes 27 provide a smoothing of the temperature gradient of the individual graphite blocks, which in turn leads to stress equalization.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は摩耗帯に唯一つの孔を有する第1の黒
鉛ブロツクの斜視図、第2図は多数の小さな穴を
有する第2の黒鉛ブロツクの斜視図、第3図はス
リツトと孔の組合せを有する別の黒鉛ブロツクの
斜視図、第4図は第3図と同様の組合せに加え、
更に別の孔を有する他の黒鉛ブロツクの斜視図を
示す。 1…黒鉛ブロツク、5…摩耗帯、6…黒鉛ブロ
ツク、8…摩耗帯、11…黒鉛ブロツク、12…
摩耗帯、14…格子、21…黒鉛ブロツク、22
…摩耗帯、24…格子。
FIG. 1 is a perspective view of a first graphite block with a single hole in the wear zone, FIG. 2 is a perspective view of a second graphite block with a number of small holes, and FIG. 3 shows a combination of slits and holes. FIG. 4 is a perspective view of another graphite block having the same combination as in FIG.
Figure 3 shows a perspective view of another graphite block with additional holes. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...graphite block, 5...wear zone, 6...graphite block, 8...wear zone, 11...graphite block, 12...
Wear zone, 14... Grid, 21... Graphite block, 22
...wear zone, 24...grid.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半径方向に沿う反射材の全壁厚が黒鉛ブロツ
クで形成されるとともに、それら黒鉛ブロツクが
上下に重なり合つて円環状に構成され、球状燃料
体を充填したガス冷却式高温原子炉用の円筒形側
部反射材において、少なくとも炉心上部区域の黒
鉛ブロツクの炉心に面する側に放射線による摩耗
を許容する摩耗帯を設け、この摩耗帯を側部反射
材の支持機能に関与させず、かつ側部反射材の構
造設計の際にこの摩耗帯の分だけ壁厚を増すよう
にしたことを特徴とする円筒形側部反射材。 2 個々の黒鉛ブロツクの摩耗帯に予定破断部を
設け、これによつて、発生する摩耗生成物の大き
さを限定することを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載の円筒形側部反射材。 3 予定破断部として孔を黒鉛ブロツクに設けて
なる特許請求の範囲第2項に記載の円筒形側部反
射材。 4 少なくとも原子炉上部区域の各黒鉛ブロツク
に、黒鉛ブロツクの内側端面と平行する、少なく
とも1個の前記の孔が設けられてなる特許請求の
範囲第3項に記載の円筒形側部反射材。 5 前記の孔が黒鉛の栓で閉鎖されてなる特許請
求の範囲第4項に記載の円筒形側部反射材。 6 少なくとも原子炉上部区域の各黒鉛ブロツク
に前記の孔が多数設けられ、これらの孔が黒鉛ブ
ロツクの内側端面と平行の平面に配列されている
特許請求の範囲第3項に記載の円筒形側部反射
材。 7 黒鉛ブロツクの内側端面に直線状スリツトを
設け、スリツトの底部をなす孔を各スリツトの端
部に設け、当該孔の直径をスリツトの幅の数倍と
した特許請求の範囲第1項または第2項に記載の
円筒形側部反射材。 8 前記の孔と黒鉛ブロツク内側端面との間隔
が、おおむね摩耗帯の厚さに相当する特許請求の
範囲第7項に記載の円筒形側部反射体。 9 前記の孔と黒鉛ブロツクの内側端面との間隔
が、摩耗帯の厚さの数分の1である特許請求の範
囲第7項に記載の円筒形側部反射材。 10 前記の孔の直径が、スリツトの幅の、約3
倍である特許請求の範囲第7項、第8項または第
9項に記載の円筒形側部反射材。 11 黒鉛ブロツクの内側端面において、前記の
スリツトが水平および垂直に通つた格子状に設け
られてなる特許請求の範囲第7項に記載の円筒形
側部反射材。 12 前記のスリツトが水平方向及び垂直方向と
もに互いに等しい間隔で設けられてなる特許請求
の範囲第11項に記載の円筒形側部反射材。 13 黒鉛ブロツク21の摩耗帯内において、そ
の内奥部に、水平ないし垂直方向に他の孔を設け
てなる特許請求の範囲第7項に記載の円筒形側部
反射材。 14 黒鉛ブロツクの摩耗帯に設けた孔が冷却ガ
スによる側部反射材の冷却のために利用される特
許請求の範囲第3項、第7項または第13項に記
載の円筒形側部反射材。
[Claims] 1. A gas-cooled reflector in which the entire wall thickness of the reflective material along the radial direction is formed of graphite blocks, and the graphite blocks are stacked vertically to form an annular shape, and filled with a spherical fuel body. In the cylindrical side reflector for high-temperature reactors, a wear zone is provided at least on the side facing the core of the graphite block in the upper core area to allow wear due to radiation, and this wear band serves as a support for the side reflector. A cylindrical side reflector characterized in that the wall thickness is increased by an amount corresponding to this wear zone when designing the structure of the side reflector without involving the wear band. 2. Cylindrical side part according to claim 1, characterized in that the wear zones of the individual graphite blocks are provided with predetermined breaks, thereby limiting the size of the wear products that occur. Reflective material. 3. The cylindrical side reflector according to claim 2, wherein a hole is provided in the graphite block as a predetermined breaking point. 4. Cylindrical side reflector according to claim 3, wherein each graphite block of at least the upper reactor area is provided with at least one such hole parallel to the inner end face of the graphite block. 5. The cylindrical side reflector according to claim 4, wherein the holes are closed with graphite plugs. 6. The cylindrical side according to claim 3, wherein each graphite block in at least the upper reactor area is provided with a large number of said holes, and these holes are arranged in a plane parallel to the inner end surface of the graphite block. Reflective material. 7. Linear slits are provided on the inner end surface of the graphite block, and a hole forming the bottom of the slit is provided at the end of each slit, and the diameter of the hole is several times the width of the slit. The cylindrical side reflective material according to item 2. 8. Cylindrical side reflector according to claim 7, wherein the distance between the hole and the inner end face of the graphite block corresponds approximately to the thickness of the wear zone. 9. The cylindrical side reflector according to claim 7, wherein the distance between the hole and the inner end face of the graphite block is a fraction of the thickness of the wear zone. 10 The diameter of the hole is approximately 3 times the width of the slit.
The cylindrical side reflector according to claim 7, 8 or 9, which is twice as large. 11. The cylindrical side reflector according to claim 7, wherein the slits are provided in a grid pattern running horizontally and vertically on the inner end surface of the graphite block. 12. The cylindrical side reflector according to claim 11, wherein the slits are provided at equal intervals in both the horizontal and vertical directions. 13. The cylindrical side reflector according to claim 7, wherein another hole is provided in the inner depth of the wear zone of the graphite block 21 in a horizontal or vertical direction. 14. The cylindrical side reflector according to claim 3, 7 or 13, wherein the holes provided in the wear zone of the graphite block are used for cooling the side reflector with cooling gas. .
JP14635679A 1978-11-30 1979-11-12 Cylindrical side reflecting material composed of graphite block Granted JPS5589795A (en)

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DE19782851724 DE2851724A1 (en) 1978-11-30 1978-11-30 Graphite reflector block for nuclear reactors - has bores in wear zone sepd. from support zone

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JPS5589795A JPS5589795A (en) 1980-07-07
JPS6249943B2 true JPS6249943B2 (en) 1987-10-22

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2643275C2 (en) * 1976-09-25 1978-09-28 Hochtemperatur-Kernkraftwerk Gmbh (Hkg) Gemeinsames Europaeisches Unternehmen, 4701 Uentrop SIDE REFLECTOR FOR HIGH TEMPERATURE CORE REACTORS

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