DE1280428B - Nuclear reactor moderator setup - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Inta.:Inta .:

G21cG21c

Deutsche Kl.: 21g-21/20 German class: 21g-21/20

Nummer: 1280 428Number: 1280 428

Aktenzeichen: P 12 80 428.3-33 (C 28259)File number: P 12 80 428.3-33 (C 28259)

Anmeldetag: 24. Oktober 1962 Filing date: October 24, 1962

Auslegetag: 17. Oktober 1968Opening day: October 17, 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kernreaktor-Moderatoraufbau, bestehend aus zu einzelnen miteinander verbundenen Säulen zusammengefaßten Blöcken aus Moderatormaterial mit von einem Kühlmittel durchströmten zylindrischen Längskanälen, in deren Wandung durchlaufende Nuten eingearbeitet sind, wobei in die Kanäle Brennstoffelemente, deren Oberfläche mit Kühlrippen besetzt sind, unter Anlage der Kühlrippen an die Kanalwand, eingesetzt sind. ίοThe invention relates to a nuclear reactor moderator structure, consisting of to each other connected columns combined blocks of moderator material with a coolant flow through cylindrical longitudinal channels, in the wall of which grooves are incorporated are, with fuel elements in the channels, the surface of which is covered with cooling fins, under plant the cooling fins on the duct wall are used. ίο

Kernreaktoren mit einem Moderatoraufbau dieser Art sind in der britischen Patentschrift 791 011 sowie in dem »Directory of Nuclear Reactors« in Band 1 auf den Seiten 114, 134 und 164 beschrieben. Dabei dienen die in die Längskanäle der einzelnen Moderatorblöcke eingearbeiteten Nuten der Führung der in die Kanäle eingesetzten Brennstoffelemente, wozu diese Brennstoffelemente Ansätze aufweisen, die in die Nuten eingreifen und diese vollständig ausfüllen. Ähnliche Führungsnuten gibt es ao auch bei den in den britischen Patentschriften 844 884 und 858 247 beschriebenen Moderatorblöcken; auch in diesen Fällen werden also die Nuten in den Moderatorblockkanälen von Ansätzen an den in den Kanälen befindlichen Brennstoffelementen ausgefüllt, so daß für den Durchtritt des Kühlmittels durch die Reaktorkanäle nur der jeweils zwischen den Brennstoffelementen bzw. ihren Rippen einerseits und den Kanalwänden andererseits eingeschlossene freie Raum verbleibt.Nuclear reactors with a moderator structure of this type are disclosed in British Patent 791 011 as well Described in the "Directory of Nuclear Reactors" in Volume 1 on pages 114, 134 and 164. The grooves incorporated into the longitudinal channels of the individual moderator blocks serve as guides the fuel elements inserted into the channels, for which these fuel elements have approaches, which engage in the grooves and fill them completely. There are similar guide grooves ao also with the moderator blocks described in British Patents 844,884 and 858,247; In these cases, too, the grooves in the moderator block channels are projections filled in on the fuel elements located in the channels, so that for the passage of the Coolant through the reactor channels only between the fuel elements or their ribs on the one hand and the channel walls on the other hand, enclosed free space remains.

Moderatorblöcke, die auf einem Teil ihrer Länge zusätzlich zu einem Längskanal mit an diesen angrenzenden Nuten versehen sind, sind auch in der deutschen Patentschrift 1031439, der britischen Patentschrift 790 688 und der USA.-Patentschrift 2 782158 beschrieben. In diesen Fällen sind die Nuten jedoch als Einlasse bzw. Auslässe für das Kühlmittel gedacht, wobei sie diesem im Falle der deutschen Patentschrift 1031439 außerdem eine Zirkularströmung aufprägen sollen, die ihrerseits zu einer entsprechenden Drehbewegung der in Kugelform vorliegenden Brennstoffelemente führen soll. Gemäß der USA.-Patentschrift 2 782158 dient der Kühlmittelstrom gleichzeitig dem Transport des Brennstoffs, der in Form einer in dem Kühlmittel mitströmenden Suspension vorliegt. In allen drei Fällen dienen die Nuten in den Kanälen der Moderatorblöcke lediglich der Einspeisung bzw. der Ableitung des Kühlmediums, ohne auf die gesamte Länge des Kanals den für den Durchtritt dieses Kühlmediums zur Verfügung stehenden freien Querschnitt zu vergrößern.Moderator blocks, which on part of their length in addition to a longitudinal channel with adjoining them Grooves are provided, are also in the German patent 1031439, the British U.S. Patent 790,688 and U.S. Patent 2,782,158. In these cases the Grooves, however, are intended as inlets or outlets for the coolant, with this in the case of the German patent 1031439 should also impose a circular flow, which in turn should a corresponding rotary movement of the fuel elements present in spherical shape. According to US Pat. No. 2,782,158, the coolant flow also serves to transport the Fuel, which is in the form of a suspension flowing along with the coolant. In all three In some cases, the grooves in the channels of the moderator blocks are only used for feeding or discharging of the cooling medium, without the passage of this cooling medium over the entire length of the channel to enlarge the available free cross-section.

Kernreaktor-ModeratoraufbauNuclear reactor moderator setup

Anmelder:Applicant:

Commissariat ä !'Energie Atomique, ParisCommissariat ä! 'Energie Atomique, Paris

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht,Dipl.-Ing R. Beetz and Dipl.-Ing. K. Lamprecht,

Patentanwälte,Patent attorneys,

8000 München 22, Steinsdorfstr. 108000 Munich 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

lean Forestier, Montrouge, Seine (Frankreich)lean Forestier, Montrouge, Seine (France)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 10. November 1961 (878 622)France of November 10, 1961 (878 622)

Allen oben beschriebenen Bauweisen für den Moderator eines Kernreaktors ist also der eine Umstand gemeinsam, daß der Querschnitt für den Durchtritt des Kühlmittels über den gesamten Reaktorkanal im wesentlichen gleich ist und sich nicht verändern läßt. Steht man daher vor der Aufgabe, eine Steigerung der Reaktorleistung durch Erhöhung des Kühlmitteldurchsatzes durch die einzelnen Reaktorkanäle zu erzielen, so bleibt nur der Weg, die Leistung der die Kühlmittelströmung bewirkenden Gebläse oder Pumpen entsprechend zu erhöhen, um eine entsprechende Steigerung der Kühlmittelgeschwindigkeit und einen Ausgleich der Druckverluste beim Durchtritt des Kühlmittels durch die freien Räume im Kanalinneren zu erhalten.All of the construction methods described above for the moderator of a nuclear reactor is therefore the one circumstance in common that the cross section for the passage of the coolant is essentially the same over the entire reactor channel and does not change leaves. If you are faced with the task of increasing the reactor output by increasing the coolant throughput to achieve through the individual reactor channels, the only way left is the performance of the to increase the coolant flow causing fan or pumps accordingly to a corresponding Increase in the coolant speed and a compensation of the pressure losses during To get the coolant to pass through the free spaces inside the duct.

Diese Lösung für die Leistungssteigerung bei einem bereits bestehenden Reaktor ist jedoch äußerst unbequem, da sie einerseits einen Austausch der Gebläse und Pumpen, d. h. also sehr umfangreicher Aggregate, voraussetzt und außerdem auch Umbauten an den mit dem Kühlmittelstrom in Berührung kommenden Wärmeaustauschern verlangt. Der Erfindung liegt daher ausgehend von dem oben genannten Stande der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Moderatoraufbau für einen Kernreaktor anzugeben, bei dem ein erhöhter KühlmitteldurchsatzHowever, this solution to increasing the performance of an existing reactor is extreme inconvenient because, on the one hand, they require replacement of the fans and pumps, i. H. so very extensive Assemblies, presupposes and also modifications to those with the coolant flow in contact upcoming heat exchangers required. The invention is therefore based on the above The prior art is based on the task of specifying a moderator structure for a nuclear reactor, in which an increased coolant throughput

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durch die Reaktorkanäle möglich ist, ohne daß es dazu einer Leistungssteigerung der den Kühlmittelstrom bewirkenden Gebläse oder Pumpen bedarf.is possible through the reactor channels without there being an increase in the performance of the coolant flow causing blowers or pumps.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Moderatoraufbau der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kühlrippen der Brennstoffelemente zwischen den Nuten, also an den stehengebliebenen Teilen der Kanalwand, zur Anlage kommen.This task is carried out according to the invention on the basis of a moderator structure of the type mentioned at the beginning solved in that the cooling fins of the fuel elements between the grooves, ie on the remaining parts of the sewer wall come to rest.

Das Grundprinzip der Erfindung liegt also in einer Steigerung des für den Durchtritt des Kühlmittels durch die Reaktorkanäle zur Verfugung stehenden Querschnitts durch die zusätzlich vorgesehenen, in die Längskanäle eingearbeiteten Nuten. Dabei wird diese Vergrößerung des Durchtrittsquerschnitts erreicht, ohne daß man eine Beeinträchtigung der Führung und Halterung der Brennstoffelemente in den Längskanälen der Moderatorblöcke befürchten müßte.The basic principle of the invention is therefore an increase in the coolant for the passage through the reactor channels available cross-section through the additionally provided, in the longitudinal channels incorporated grooves. This enlargement of the passage cross-section is achieved, without impairing the guidance and holding of the fuel elements in would have to fear the longitudinal channels of the moderator blocks.

Die Fom der Nuten in den Längskanälen hängt selbstverständlich von der Gestalt der in diese Kanäle einzusetzenden Brennstoffelemente bzw. der Anbringung ihrer Kühlrippen ab. So empfiehlt es sich beispielsweise bei Brennstoffelementen mit in Richtung ihrer Längsachse verlaufenden Kühlrippen, die Nuten schraubenlinienförmig auszubilden. Bei Brennstoffelementen mit quer zur Längsachse verlaufenden Rippen sind dagegen Nuten, die in Richtung der Längsachse verlaufen, bevorzugt, wobei diese auch noch herstellungstechnische Vorteile bieten. Schließlich besteht noch die Möglichkeit, auch die Tiefe und/oder die Breite der Nuten von einem Ende des Kanals bis zu dessen anderem Ende zu ändern, beispielsweise um durch die Änderung des Nutenquerschnittes eine Sicherung gegen das Ausstoßen der Brennstoffelemente durch den Druck des Kühlmediums zu verhindern.The shape of the grooves in the longitudinal channels depends of course on the shape of the channels in these channels to be used fuel elements or the attachment of their cooling fins. So it is recommended, for example in the case of fuel elements with cooling fins running in the direction of their longitudinal axis, which Forming grooves helically. For fuel elements with transverse to the longitudinal axis Ribs, however, are grooves that run in the direction of the longitudinal axis, preferred, wherein these also offer manufacturing advantages. Finally there is the option, too the depth and / or the width of the grooves from one end of the channel to the other end thereof change, for example to secure against ejection by changing the groove cross-section to prevent the fuel elements by the pressure of the cooling medium.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden nunmehr zwei Ausführungsspiele beschrieben, die in der Zeichnung veranschaulicht und einer bekannten Ausführung gegenübergestellt sind; es zeigtTo explain the invention in more detail, two execution games will now be described, which are shown in the drawing illustrated and contrasted with a known embodiment; it shows

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines bekannten Moderatorblockes der üblichen Art mit regelmäßigem Sechseck-Querschnitt, der einen zylindrischen Längskanal zur Aufnahme der Brennstoffelemente aufweist,F i g. 1 shows a perspective view of a known moderator block of the usual type regular hexagonal cross-section, which has a cylindrical longitudinal channel for receiving the fuel elements having,

Fig. 2 eine der Darstellung in Fig. 1 entsprechende Darstellung eines Moderatorblockes mit einem zentralen Kanal, der gemäß der Erfindung in seiner Innenwand eine schraubenlinienförmige Nut aufweist,FIG. 2 shows a representation of a moderator block corresponding to the representation in FIG. 1 a central channel which, according to the invention, has a helical groove in its inner wall having,

F i g. 3 eine entsprechende Darstellung eines Moderatprblockes, der eine gerade Längsnut an der Innenwand des Kanals enthält.F i g. 3 shows a corresponding representation of a Moderatprblockes, which has a straight longitudinal groove on the Contains inner wall of the channel.

Der bekannte Moderatorblock 10 mit sechseckigem Querschnitt, wie er in der Fig. 1 dargestellt ist, wird mit anderen nicht dargestellten Blöcken gleicher Form zur Bildung einer Moderatorsäule benutzt. Bei den heute üblichen Reaktoren mit festem Moderator bestehen die Blöcke im allgemeinen aus Graphit; die Erfindung läßt sich aber ebensogut bei Blöcken aus einem anderen Material verwenden, beispielsweise aus Beryllium. Die Erfindung kann bei Blöcken mit irgendeinem geraden prismatischen Querschnitt angewendet werden, die gegebenenfalls mit seitlichen Verbindungsfedern oder -nuten versehen sind, die zur gegenseitigen Sicherung der Lage der eng aneinandergesetzten Blöcke der Moderatorsäulen bestimmt sind. Die Säulen können innerhalb des Reaktors sowohl vertikal als auch horizontal angeordnet sein.The known moderator block 10 with a hexagonal cross-section, as shown in FIG. 1, is used with other blocks of the same shape, not shown, to form a moderator column. In today's standard reactors with a fixed moderator, the blocks generally consist of Graphite; however, the invention can just as well be used with blocks made of a different material, for example made of beryllium. The invention can be applied to blocks having any straight prismatic Cross-section are used, which may be provided with lateral connecting keys or grooves are used to secure the position of the closely spaced blocks of the moderator columns are determined. The columns can be used both vertically and horizontally inside the reactor be arranged.

Der Block 10 enthält eine Längskanalbohrung 12, die zur Aufnahme der Brennstoffelemente oder -patronen 14 dient, deren Hülle in der Fig. 1 mit strichpunktierten Linien angedeutet ist. Durch das koaxiale Aneinandersetzen der Bohrungen der Blöcke der gleichen Säule entsteht ein Brennstoffkanal, derThe block 10 contains a longitudinal channel bore 12, which for receiving the fuel elements or cartridges 14 is used, the shell of which is indicated in Fig. 1 with dot-dash lines. By the coaxial juxtaposition of the bores of the blocks of the same column creates a fuel channel, which

ίο durch den Moderatoraufbau von einerbis zur anderen Seite hindurchführt und von einem Strömungsmedium durchströmt wird, das die in den Brennstoffelementen 14 entstehende Wärme abführt. Die Brennstoffelemente werden in axialer Richtung gegenüber den Blöcken durch übliche Haltevorrichtungen abgestützt, deren Beschreibung nicht erforderlich ist, da sie keine Beziehung zum Gegenstand der Erfindung haben. Bei der dargestellten Ausführungsform des Moderatorblockes stützen sich die Elemente 14 durch Rippen 16 ihrer Hülle auf die Innenwand der Längskanalbohrung 12 ab.ίο by building up the moderator from one to the other Page passes through and is traversed by a flow medium that is in the fuel elements 14 dissipates resulting heat. The fuel elements are in the axial direction with respect to the blocks by conventional holding devices the description of which is not necessary since it has no relation to the object of the invention. In the illustrated embodiment of the moderator block, the support Elements 14 by ribs 16 of their shell on the inner wall of the longitudinal channel bore 12 from.

Die oben geschilderte Anordnung wird im allgemeinen bei Reaktoren verwendet, in denen Strangpreß-Graphit als Material der Blöcke benutzt ist.The above arrangement is generally used in reactors in which extruded graphite is used as the material of the blocks.

as Diese Anordnung hat einen Nachteil: Der Durchtrittsquerschnitt des Kühlmediums ist durch die Form des Brennstoffelementes bzw. der Brennstoffpatrone bestimmt. Wenn man Brennstoffelemente einer gegebenen Gestalt in einem neu projektierten Reaktor verwenden will und der Kühlmittel-Durchtrittsquerschnitt festgelegt ist, kann man die aus dem Generator abzuführende Wärmeleistung nur durch Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums erhöhen, was angesichts des dabei wachsenden Strömungswiderstandes nur durch eine Vergrößerung der Leistung der Gebläse oder Pumpen möglich ist. In gleicher Weise bedingt die Erhöhung der Reaktorleistung während des Betriebes eine Vergrößerung des Kühlmitteldurchsatzes und damit ebenfalls eine Steigerung der Gebläse- oder Pumpenleistung. This arrangement has one disadvantage: the passage cross-section of the cooling medium is due to the shape of the fuel element or the fuel cartridge certainly. When you put fuel elements of a given shape in a newly designed reactor want to use and the coolant passage cross-section is fixed, you can get that from the generator heat output to be dissipated only by increasing the flow rate of the cooling medium increase, which in view of the increasing flow resistance only through an enlargement the performance of the blowers or pumps is possible. In the same way, the increase in Reactor performance during operation, an increase in the coolant throughput and thus also an increase in fan or pump output.

Die Erfindung macht es im Gegensatz hierzu möglich, den Durchtrittsquerschnitt des Kühlmediums in einem Kanal und damit den Strömungsdruckverlust zu ändern.In contrast to this, the invention makes it possible to reduce the passage cross section of the cooling medium in a channel and thus to change the flow pressure loss.

Die Fig. 2 zeigt einen Moderatorblock eines ersten Ausfuhrungsbeispiels der Erfindung; einander entsprechende Teile sind in den F i g. 1 und 2 mit jeweils gleichen Bezugszeichen versehen worden; die entsprechenden Bezugszeichen in F i g. 2 sind mit einem Strich-Index versehen. Der prismatische Moderatorblock 10' enthält eine Bohrung 12', in deren Wand eine oder mehrere schraubenlinienförmige Nuten 18 vorgesehen sind, die sich von einem bis zum anderen Ende der Bohrung 12 erstrecken und den Querschnitt für den Durchtritt des Kühlmediums vergrößern. Um die Darstellung genügend klar zu halten, ist nur eine Nut mit sehr großer Steigung dargestellt. Tatsächlich werden im allgemeinen mehrere Nuten 18 vorgesehen. Diese Nuten können entweder sämtlich den gleichen Windungssinn und die gleiche Ganghöhe aufweisen, es können aber auch jeweils zwei Nuten einen einander entgegengesetzten Windungssinn haben. Die Ganghöhe und der Umfangsabstand der Nuten müssen natürlich so gewählt sein, daß die stehenbleibenden Wandteile oder Felder der Bohrungs-Innenwand eine einwandfreie Abstützung der Brennstoffelemente 14' gewährleisten.2 shows a moderator block of a first exemplary embodiment of the invention; each other Corresponding parts are shown in FIGS. 1 and 2 have been provided with the same reference numerals; the corresponding reference numerals in FIG. 2 are provided with a dash index. The prismatic moderator's block 10 'contains a bore 12', in the wall of which one or more helical lines Grooves 18 are provided which extend from one to the other end of the bore 12 and the Enlarge the cross-section for the coolant to pass through. To make the presentation clear enough hold, only one groove with a very large slope is shown. In fact, there will generally be several Grooves 18 are provided. These grooves can either all have the same direction of winding and the have the same pitch, but there can also be two grooves opposite one another Have a sense of twist. The pitch and the circumferential spacing of the grooves must of course be selected in this way be that the remaining wall parts or fields of the inner wall of the bore are flawless Ensure support of the fuel elements 14 '.

Das soeben beschriebene Ausführungsbeispiel ist vor allem bei der Verwendung von Brennstoffelementen geeignet, die gerade Längsrippen 16' aufweisen. The exemplary embodiment just described is mainly when using fuel elements suitable, which have straight longitudinal ribs 16 '.

Die Ausführungsform, wie sie die F i g. 3 zeigt, ist anderseits geeignet für Brennstoffelemente mit Queroder Umfangsrippen in Schraubenlinienform oder abgewinkelten Rippen, im allgemeinen also für Rippen, die sich zumindest teilweise in Umfangsrichtung erstrecken.The embodiment as shown in FIG. 3 shows, is on the other hand suitable for fuel elements with cross or Circumferential ribs in helical form or angled ribs, i.e. generally for ribs, which extend at least partially in the circumferential direction.

In der F i g. 3 sind die einzelnen Teile wiederum mit den sinngemäß gleichen Bezugszeichen bezeichnet, die aber einen Doppelstrich-Index tragen.In FIG. 3 the individual parts are again denoted by the same reference numerals, but they have a double-bar index.

Der Moderatorblock 10" hat eine Längsbohrung 12", in der eine oder mehrere gerade Längsnuten 18" vorgesehen sind. Die Nuten erstrecken sich von einem bis zum anderen Ende der gesamten Säule und ergeben einen zusätzlichen Querschnitt zu dem innerhalb der Bohrung vorhandenen Durchtrittsquerschnitt. Die Nuten, wie sie in den F i g. 2 und 3 dargestellt sind, können entweder in der bereits zusammengebauten Moderatorsäule des Moderatoraufbaues hergestellt werden, oder in den einzelnen Blöcken vor ihrem Zusammensetzen. Im zweiten Fall ist es natürlich notwendig, daß die Ganghöhe der Schraubenliniennuten so gewählt wird, daß die Nutenmündungen an den Stirnseiten der Blöcke zweier benachbarter Blöcke einander genau oder fluchtend gegenüberliegen. Da bei Blöcken mit sechseckigem Querschnitt die Umfangs-Symmetriezahl der Blöcke 6 ist, muß man entweder eine entsprechende Anzahl von Nuten in den Blöcken vorsehen oder beim Zusammensetzen der Blöcke auf deren winkelmäßige Ausrichtung innerhalb der gleichen Säule achten, damit die Nuten an den Berührungsstellen der Blöcke miteinander fluchten.The moderator block 10 "has a longitudinal bore 12" in which one or more straight longitudinal grooves 18 " are provided. The grooves extend from one end to the other of the entire column and result in an additional cross-section to the passage cross-section present within the bore. The grooves as shown in FIGS. 2 and 3 shown can either be in the already assembled moderator column of the moderator structure are made, or in the individual Blocks before putting them together. In the second case it is of course necessary that the pitch of the helical grooves is chosen so that the groove mouths on the end faces of the blocks two adjacent blocks are exactly opposite each other or in alignment. As with blocks with hexagonal Cross-section is the circumferential symmetry number of the blocks 6, one must either have a corresponding Provide number of grooves in the blocks or when assembling the blocks on their angular Ensure alignment within the same column so that the grooves are at the points of contact of the blocks are aligned.

Die Anzahl und der Querschnitt der Nuten werden unter Berücksichtigung der Festigkeit des Materials und der Strömungseigenschaften der Kühlmedien bestimmt. Einerseits soll der Block durch die Nuten nicht übermäßig geschwächt werden, und die Brennstoffelemente müssen durch ihr Abstützen über die Rippen in den stehenbleidenden Teilen der Bohrung genau zentriert sein. Anderseits nimmt bei dem Einarbeiten von Nuten, die den Durchtrittsquerschnitt erhöhen, die von dem Strömungsmedium »benetzte« Umfangsfiäche zu, deren Einfluß auf den Druckverlust entgegengesetzt der Querschnittsvergrößerung ist.The number and cross-section of the grooves are made taking into account the strength of the material and the flow properties of the cooling media are determined. On the one hand, the block should go through the Grooves are not unduly weakened, and the fuel elements must be supported by them the ribs must be exactly centered in the remaining parts of the hole. On the other hand, it takes Incorporation of grooves that increase the cross-section of the passage through which the flow medium flows "Wetted" circumferential surface closed, its influence on the pressure loss opposite to the cross-sectional enlargement is.

Beispielsweise läßt sich die Erfindung zur nachträglichen Verbesserung der Wärmeabfuhr eines Reaktors verwenden, dessen zylindrische Kanäle nach dem Einsetzen der Elemente dem als Kühlmedium verwendeten Gas einen Durchschnittsquerschnitt von 28 cm² bei einer »benetzten« Umfangslinie von 67 cm darbieten. Das nachträgliche Einarbeiten von acht Schraubenliniennuten von 1 cm Breite und Tiefe, deren Steigung zweckmäßigerweise 45° beträgt, erhöht den Durchtrittsquerschnitt um 20 °/o und vermindert den linearen Druckverlust oder Druckabfall um etwa 28°/o bei dem gleichen Kühlmedium-Durchsatz, wobei bereits die Verringerung des hydraulischen Durchmessers berücksichtigt ist.For example, the invention can be used to subsequently improve the heat dissipation of a reactor whose cylindrical channels, after the elements have been inserted, provide the gas used as the cooling medium with an average cross-section of 28 cm ² with a "wetted" circumference of 67 cm. The subsequent incorporation of eight helical grooves 1 cm wide and deep, the incline of which is expediently 45 °, increases the passage cross-section by 20% and reduces the linear pressure loss or pressure drop by about 28% with the same coolant throughput, whereby already the reduction of the hydraulic diameter is taken into account.

Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, daß eine sorgfältige Bestimmung des Verlaufes der Nuten eine Verbesserung des Wärmeaustausches zwischen dem Kühlmedium und den Rippen der Brennstoffelemente möglich macht. Diese Verbesserung läßt sich beurteilen, wenn man eine grundsätzliche Analogie zwischen dem mit Nuten versehenen Kanal und Brennstoffelementen mit polyzonaler Hülle berücksichtigt. Bei einer solchen polyzonalen Brennstoffhülle strömt das Kühlmedium längs der Hülle in schraubenlinienförmigen Teilkanälen, die von denIt should also be pointed out that a careful determination of the course of the grooves is a Improvement of the heat exchange between the cooling medium and the ribs of the fuel elements makes possible. This improvement can be judged by making a fundamental analogy taken into account between the grooved channel and fuel elements with a polyzonal shell. In the case of such a polyzonal fuel shell, the cooling medium flows into the shell along the length of the shell helical sub-channels, which are of the

ίο Rippen der Hülle begrenzt sind. In Längsrichtung angeordnete Abweisflächen stören absatzweise die Stetigkeit dieser Teilkanäle und zwingen das erwärmte Kühlmedium, in längsgerichtete Teilkanäle von größerem Querschnitt zu fließen, in denen der Durchflußwiderstand kleiner ist.ίο ribs of the shell are limited. Longitudinal arranged deflection surfaces intermittently disturb the continuity of these sub-channels and force the heated Cooling medium to flow in longitudinal sub-channels of larger cross-section, in which the Flow resistance is smaller.

Bei der Verwendung der erfindungsgemäß vorgesehenen Nuten ist entlang der Hülle der Brennstoffelemente zwischen zwei Längsrippen ein Teilkanal vorhanden, zu dessen Durchflußquerschnitt sich ab-When using the grooves provided according to the invention, the fuel elements are along the envelope there is a partial channel between two longitudinal ribs, the flow cross-section of which is

ao satzweise der des Teilkanals addiert, der durch die in die Wand der Bohrung eingearbeitete Nut hinzukommt. Diese abwechselnde Querschnittsänderung der für den Durchtritt des Kühlmediums zur Verfügung stehenden Teilkanäle begünstigt den Aus-ao that of the partial channel added by the groove machined into the wall of the bore. This alternating change in cross section is available for the passage of the cooling medium standing sub-channels favors the exit

S5 tausch des im Kontakt mit der Hülle und dem tieferen Teil der Rippen erhitzten Kühlmediums durch kälteres Kühlmedium, das in den Nuten des Moderatorblockes strömt.
Obgleich nur zwei unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, dürfte klar sein, daß die Erfindung auch solche Maßnahmen und Anordnungen umfaßt, die im Rahmen der für den Fachmann naheliegenden Äquivalente bleiben.S5 exchange of the cooling medium heated in contact with the shell and the deeper part of the ribs with colder cooling medium flowing in the grooves of the moderator block.
Although only two different embodiments of the invention have been described, it should be clear that the invention also includes such measures and arrangements which remain within the scope of the equivalents obvious to a person skilled in the art.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Kernreaktor-Moderatoraufbau, bestehend aus zu einzelnen miteinander verbundenen Säulen zusammengefaßten Blöcken aus Moderatormaterial mit von einem Kühlmittel durchströmten zylindrischen Längskanälen, in deren Wandung durchlaufende Nuten eingearbeitet sind, wobei in die Kanäle Brennstoffelemente, deren Oberflächen mit Kühlrippen besetzt sind, unter Anlage der Kühlrippen an die Kanalwand, eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (16', 16") der Brennstoffelemente (14', 14") nur zwischen den Nuten (18, 18"), also an den stehengebliebenen Teilen der Kanalwand (12', 12"), zur Anlage kommen.1. Nuclear reactor moderator structure, consisting of individual columns connected to one another combined blocks of moderator material with a coolant flowing through it cylindrical longitudinal channels with continuous grooves in the wall, wherein in the channels fuel elements, the surfaces of which are occupied with cooling fins, under The cooling fins are placed against the duct wall, characterized in that that the cooling fins (16 ', 16 ") of the fuel elements (14', 14") only between the grooves (18, 18 "), so come to rest on the remaining parts of the duct wall (12 ', 12"). 2. Moderatoraufbau nach Anspruch 1, bei dem die Brennstoffelemente in Richtung der Längsachse verlaufende Rippen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (18) schraubenlinienförmig ausgebildet sind.2. moderator assembly according to claim 1, wherein the fuel elements in the direction of the longitudinal axis have running ribs, characterized in that the grooves (18) are helical are trained. 3. Moderatoraufbau nach Anspruch 1, bei dem die Brennstoffelemente quer zur Längsachse verlaufende Rippen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (18") in Richtung der Längsachse verlaufen.3. Moderator assembly according to claim 1, wherein the fuel elements extend transversely to the longitudinal axis Have ribs, characterized in that the grooves (18 ") run in the direction of the longitudinal axis. In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 790 688, 791011,
844 884, 858 247;Considered publications:
British Patent Nos. 790 688, 791011,
844 884, 858 247; USA.-Patentschrift Nr. 2 782158;
Directory of Nuclear Reactors, Vol. I, »Power Reactors«, 1959, S. 114, 134, 164.U.S. Patent No. 2,782,158;
Directory of Nuclear Reactors, Vol. I, "Power Reactors", 1959, pp. 114, 134, 164. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 809 627/1150 10.68 Bundesdruckerei Berlin809 627/1150 10.68 Bundesdruckerei Berlin