<Desc/Clms Page number 1>
Abschalteinrichtung für Kernreaktoren
Die Erfindung betrifft eine Abschalteinrichtung für Kernreaktoren, bei der Absorptionsmaterial in
Form von Kugeln od. dgl. freibeweglichen, wenigstens teilweise aus Magnetmaterial bestehenden Körpern, gegen ein Abfallen durch die Einrichtung unter der Wirkung seiner Schwerkraft unter Magnetwirkung ge- halten wird.
In den österr. Patentschriften Nr. 212948 und Nr. 217132 sind Vorrichtungen zum Abschalten von
Kernreaktoren beschrieben und dargestellt. Die Ausführungsformün gemäss dieser Patentschriften beziehen sich auf eine die Freigabe ermöglichende Einrichtung zum Halten omer Vielzahl von Kugeln, die aus neu- tronenabsorbierendem Material bestehen oder ein solches enthalten, in einer Stellung ausserhalb des Be- reiches des Reaktorkernes. Die Kugeln können bei Wirksamwerden der Vorrichtung durch Aufgabe der
Haltewirkung in. den Reaktorkern fallen, wenn die Abschaltung gewünscht wird.
Die Halteeinrichtung ge- mäss der erstgenannten Patentschrift besitzt ein von elektromagnetischen Elementen aufgebautes Magnetfeld und wirkt uber einen oder mehrere Durchlässe für die aus magnetischem Material aufgebauten Kugeln derart, dass diese bei Aufrechterhaltung des Magnetfeldes gegen ihren Abfall in den Reaktorkern gehalten werden. Die Durchlässe sind jedoch gegen die Vertikale geneigt, so dass ein plötzlicher Richtungswechsel in der Bewegung der zum Fall in den Reaktorkern freigegebenen Kugeln notwendig wird.
Die in der zweitgenannten Patentschrift beschriebene Ausführungsform ist der oben beschriebenen in gewissem Sinne ähnlich, unterscheidet sich von dieser jedoch dadurch, dass die Halteeinrichtung mit Freigabemöglichkeit ein Sperrventil aufweist, das die Abgabe der Kugeln in den Reaktorkern bis zu seiner Aufgabe der Schliessstellung bei Wirksamwerden der Vorrichtung verhindert, wobei das Ventil von einer entfernten Stelle aus elektromagnetisch über ein Gestänge betätigt wird. Es liegt auf der Hand, dass die Anordnung eines Gestänges zwischen Ventil und Betätigungseinrichtung eine Defektquelle darstellt, welche möglicherweise die Vorrichtung von ihrem etwa gewünschten Wirksamwerden abhält.
Ferner sind auch Systeme bekannt, bei denen der Absorber selbst durch Magnete gehalten wird, wobei an den Absorberstäben magnetisches Haltematerial zusätzlich angebracht ist. Die entsprechenden Einrichtungen sind allerdings relativ kompliziert gebaut.
Die Erfindung vermeidet diese Mängel und Schwierigkeiten. Zur Erreichung dieses Zieles ist die eingangs klassifiziert Abschalteinrichtung für Kernreaktoren dadurch gekennzeichnet, dass zum Halten der Kugeln gegen ihr Abfallen ein in einem Rohr ausgebildetes Magnetfeld vorgesehen ist, die Wand des Rohres Polschuhe mit abwechselnder Polarität aufweist und der Zutritts- und der Austrittsbereich des Rohres frei von plötzlichen Richtungsänderungen ist.
Die erfindungsgemässe Abschalteinrichtung hat also keinen plötzlichen Richtungswechsel der freigegebenen Einzelkörper. zur Folge, und es ist auch kein fehleranfälliges Gelenk vorgesehen. Auch ist die Bauweise denkbar einfach.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist innerhalb des Rohres ein zentraler Füllkörper angeordnet. Vorzugsweise sind wenigstens drei unabhängig voneinander erregbare Polpaare vorgesehen, derart, dass bei Entregung nur eines Polpaares die Kugeln am Abfallen gehindert werden.
Gemäss einer besonderen Variante der Erfindung ist die Abschalteinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des aus Polschuhen, Kugeln und gegebenenfalls einem Füllkörper bestehenden
<Desc/Clms Page number 2>
Magnetkreises, insbesondere die Polschuhe, ein Material enthält, das einen Curiepunkt besitzt, der beim
Ansteigen der Umgebungstemperatur über einen der maximalen Arbeits-Sicherheitstemperatur des Reaktors zugeordneten Wert überschritten wird, wodurch Freigabe der Kugeln erfolgt.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Einrichtung werden nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 ist ein unterbrochener Schnitt (Aufriss) durch eine Abschalt- bzw. Halteeinrichtung längs der
Linie I-I in Fig. 2, Fig. 2 ein Grundriss, im Schnitt, längs der Linie II-II in Fig. 1. Fig. 3 stellt ebenso wie Fig. 1 einen unterbrochenen Aufriss im Schnitt, längs der Linie III-III in Fig. 4 einer andern Aus- bildungsform der Halteeinrichtung und Fig. 4 einen Grundriss längs der Linie IV-IV in Fig. 3 dar.
Die Halteeinrichtung nach Fig. 1 dient zum Abschalten eines Kernreaktors und besitzt ein Rohr 1 mit sechs segmentförmigen Polschuhen 2 an seiner Innenseite, die mit dem Rohr unter Freilassung von seg- mentförmigen Räumen 4 mittels Stegen 3 verbunden sind. In den Räumen 4 sind, um die Stege 3 herum,
Wicklungen 5 untergebracht. Die Polschuhe 2 sind symmetrisch angeordnet, und es besitzen benachbarte Polschuhe dem Wicklungssinn entsprechend, entgegengesetzte Polaritäten. Zwischen den Rändern be- nachbarter Polschuhe 2 liegen Leisten 6 aus nichtmagnetischem Material, welche die Gleichförmigkeit der Oberfläche sichern und zusammen mit den Polschuhen eine glatte zylindrische Innenfläche liefern.
Die erfindungsgemässe Einrichtung wird in einer Stellung verwendet, bei der neutronenabsorbierende
Kugeln gegen ihren Abfall in den Reaktorkern gehalten werden sollen. Bei der Vorrichtung nach der ge- nannten Patentschrift Nr. 217132 befindet sich die Halteeinrichtung in einer ebensolchen vertikalen Lage, doch ist dort ein Ventilverschluss 11 mit Sitz 12 (Fig. lb) angeordnet, der vorsieht, dass, wenn die Kugeln in Abfallbereitschaft gehalten sind, sie sich in Kanälen befinden, die den Neutronenschirm des Reaktors in dessen Bereich durchsetzten derart, dass dadurch effektiv ein Teil des Neutronenschirmes gebildet wird.
Gemäss den Zeichnungen zur vorliegenden Erfindung bildet ein oberer strichpunktiert in Fig. 1 angedeuteter Rohrteil 7 jenen Teil der Vorrichtung, in dem die Kugeln in Bereitschaft gehalten sind, und es stellt ein unterer Rohrteil 8 - gleichfalls in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet-den Teil der Vorrichtung dar, in den die Kugeln bei Wirksamwerden der Vorrichtung abfallen. Die Halteeinrichtung ist mit ihrem Rohr 1 hinsichtlich der Teile 7 und 8 so angeordnet, dass ein glatter Durchgang für die Kugeln gebildet wird.
In Fig. 2 ist eine Anzahl von neutronenabsorbierenden. Kugeln 9 dargestellt. Beispielsweise angedeutete Kraftlinien L für drei der Polschuhe 2 schneiden die Kugeln 9 und man erkennt, dass das Magnetfeld wenigstens jene Kugeln sperrt, die in einem Ringraum liegen, dessen äussere Grenze von der aus den Polschuhen 2 und den Leisten 6 gebildeten zylindrischen Wand gebildet ist und dessen innere Begrenzung in Abhängigkeit vom Durchmesser des Durchtrittsweges zwischen den Polschuhen 2 und der Stärke des Ma- gnetfeldes steht. Bei geeigneter Wahl dieser Parameter und der Kugeldurchmesser ist es möglich, alle im Bereich der Halteeinrichtung befindlichen Kugeln zu verriegeln und sie damit gegen ein Abfallen zu sichern, und darüber hinaus eine Kugelsäule zu stützen, die sich in dem Rohrteil 7 oder der Halteeinrichtung befindet.
Es kann jedoch auch eine mittig angeordnete Schikane 10, die in den Fig. 1 und 2 strichpunktiert angedeutet ist, vorgesehen sein, deren zylindrische Aussenfläche bei geeigneter Wahl der Parameter mit der inneren zylindrischen Grenzfläche des genannten Ringraumes zusammenfällt, wodurch erreicht wird, dass das Magnetfeld alle im Bereich der Halteeinrichtung befindlichen Kugeln verriegelt.
Man erkennt, dass in der Achse des Rohres 1 ein neutraler Punkt hinsichtlich dieser Kraftwirkung liegt.
Eine Unterbrechung der Leitung zwischen der Stromquelle und den Wicklungen 5 hat zur Folge, dass das magnetische Feld erlischt und die Säule aus Kugeln 9 unter ihrem Eigengewicht zwecks Abschaltens des Reaktors in den Kern desselben abfällt. Die Wicklungen benachbarter oder gegenüberliegender Paare von Polschuhen 2 einander entgegengesetzter Polarität werden, wie üblich, unabhängig voneinander mit Strom versorgt und es kann jeder einzelne der drei sich ergebenden Stromkreise bei Empfang eines das Vorhandensein eines Fehlers anzeigenden Signals unterbrochen werden.
Der Empfang eines Fehlersignals, welcher ungewollt und statt durch einen Fehler des Reaktors eher aus mechanischen oder elektrischen Gründen eintreten kann, schaltet ein Paar von Polschuhen heraus, aber die Anordnung ist so getroffen, dass das magnetische Restfeld noch ausreicht, die Kugeln von einem Abfallen in den Reaktorkern zurückzuhalten. Werden zwei vondreiPolpaaren abgeschaltet. ermässigt sich jedoch das Magnetfeld bereits so stark, dass die Kugeln 9 freigegeben werden und in den Kern des Reaktors, unter gleichzeitigem Abschalten desselben, abfallen.
Die neutronenabsorbierenden Kugeln bestehen, wie üblich, aus rostfreiem Stahl mit einem Gehalt von ungefähr 1 Ufo Bor und besitzen einen Durchmesser von 6 mm. Demgegenüber hat der Durchgang inner-
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1