CH668851A5

CH668851A5 - CORE REACTOR.

Info

Publication number: CH668851A5
Application number: CH3284/85A
Authority: CH
Inventors: Pramod Batheja; Werner Meier; Peter Rau
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1984-09-27
Filing date: 1985-07-30
Publication date: 1989-01-31
Also published as: DE3435534A1

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor mit einem Kolben und Zylinder umfassenden hydraulischen Antrieb für einen Steuerstab, welcher Antrieb Führungsrollen aufweist. The invention relates to a nuclear reactor with a piston and cylinder comprising hydraulic drive for a control rod, which drive has guide rollers.

Solche Führungsrollen sind, wie in dem Buch «VGB-Kern-kraftwerks-Seminar 1970», Seite 93, Abbildung 10 zu sehen ist, am unteren und oberen Ende des mit einem hydraulischen Antrieb versehenen Steuerstabes angeordnet. Sie erfordern deshalb ein Steuerstabführungsrohr, sofern sie nicht an den die Brennelemente einschliessenden Kästen laufen, die als Vierergruppe einen kreuzförmigen Spalt für das kreuzförmige Brennelement bilden. Such guide roles, as can be seen in the book “VGB Nuclear Power Plant Seminar 1970”, page 93, Figure 10, are arranged at the lower and upper end of the control rod provided with a hydraulic drive. They therefore require a control rod guide tube, provided that they do not run on the boxes enclosing the fuel elements, which as a group of four form a cruciform gap for the cruciform fuel element.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Führung auch im Bereich des hydraulischen Antriebes zu verbessern. Dies ist besonders für hydraulische Antriebe wichtig, bei denen auf der Oberfläche von Kolben und Zylinder am Umfang verlaufende Vorsprünge vorgesehen sind, die mit Vertiefungen abwechseln, so dass die einander gegenüberstehenden Oberflächen von Kolben und Zylinder zerklüftet sind. The invention is based on the object of improving the guidance also in the area of the hydraulic drive. This is particularly important for hydraulic drives in which circumferential projections are provided on the surface of the piston and cylinder, which alternate with depressions, so that the opposing surfaces of the piston and cylinder are jagged.

Erfindungsgemäss ist bei einem Kernreaktor der eingangs genannten Art vorgesehen, dass der Kolben und der Zylinder mit am Umfang verlaufenden Vorsprüngen versehen sind, dass erste Führungsrollen im Zylinder angeordnet sind und dass auf dem Kolben längs Mantellinien erste Laufbahnen für die ersten Führungsrollen angeordnet sind, welche Laufbahnen die Vorsprünge schneiden. According to the invention, in a nuclear reactor of the type mentioned at the outset, it is provided that the piston and the cylinder are provided with projections running on the circumference, that first guide rollers are arranged in the cylinder and that first raceways for the first guide rollers, which raceways, are arranged on the piston along surface lines cut the tabs.

Mit der Erfindung werden die für die hydraulische Betätigung des Steuerstabs notwendigen Antriebsteile genau geführt, obwohl sie an sich keine glatte, für eine Führung geeignete Oberfläche aufweisen. Dadurch wird das auf dem Strömungswiderstand im Spalt zwischen Kolben und Zylinder beruhende Arbeiten der hydraulischen Antriebe verbessert. Die Führung an diesen mechanisch festen und genau zu bearbeitenden Teilen kann darüber hinaus unter Umständen sogar die bisher üblichen Führungen ersetzen. With the invention, the drive parts necessary for the hydraulic actuation of the control rod are precisely guided, although they do not have a smooth surface suitable for guidance. This improves the work of the hydraulic drives based on the flow resistance in the gap between the piston and the cylinder. The guidance on these mechanically firm and precisely machined parts can also possibly replace the previously usual guides.

Die Laufbahnen, die die Vorsprünge schneiden, können als gradlinige Vertiefungen durch den Bereich der Vorsprünge verlaufen. Vorzugsweise sind sie jedoch als Erhöhungen ausgebildet, wobei ihre Höhe mindestens der der Vorsprünge entspricht. Dabei kann die Oberfläche der Laufbahnen entsprechend dem Umfang von Kolben und Zylinder gekrümmt sein, so dass die Antriebsteile durch Drehen hergestellt werden können. Die Laufbahnoberfläche kann aber auch eben sein und durch Fräsen oder Hobeln hergestellt werden. The raceways that intersect the protrusions can run as straight depressions through the area of the protrusions. However, they are preferably designed as elevations, their height corresponding at least to that of the projections. The surface of the raceways can be curved in accordance with the circumference of the piston and cylinder, so that the drive parts can be produced by turning. The surface of the track can also be flat and can be produced by milling or planing.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass in dem Kolben zweite Führungsrollen angeordnet sind, die auf zweiten Laufbahnen auf der Innenseite des Zylinders laufen. Diese Ausbildung kann auch mit der vorgenannten Führung dadurch zusammengefasst werden, dass die ersten Führungsrollen im Zylinder dem einen Ende und die zweiten Führungsrollen im Kolben dem anderen Ende des Steuerstabes zugeordnet sind. A further development of the invention is that second guide rollers are arranged in the piston and run on second raceways on the inside of the cylinder. This design can also be combined with the aforementioned guide in that the first guide rollers in the cylinder are assigned to one end and the second guide rollers in the piston to the other end of the control rod.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt die Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung eine Kernzelle für einen Siedewasserreaktor kleiner Leistung von zum Beispiel 200 MW mit einem der Kernzelle zugeordneten Steuerstab und seinem Antrieb. In Fig. 2 ist in gegenüber Fig. 1 vergrössertem Massstab ein Schnitt durch das obere Ende des Steuerstabes mit Antrieb zu sehen. Die Fig. 3 zeigt den zugehörigen Querschnitt. In Fig. 4 ist das untere Ende des Steuerstabes in einem Längsschnitt zu sehen, während Fig. 5 den zugehörigen Querschnitt zeigt. Die Fig. 6 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Einzelheit des Kolbens und der Rollen. In Fig. 7 ist eine andere Ausbildung des unteren Endes des Steuerstabes zu sehen. To explain the invention in more detail, an exemplary embodiment is described with reference to the accompanying drawing. 1 shows a perspective view of a core cell for a boiling water reactor of low output, for example 200 MW, with a control rod assigned to the core cell and its drive. In FIG. 2, on a larger scale than in FIG. 1, a section through the upper end of the control rod with drive can be seen. 3 shows the associated cross section. In Fig. 4 the lower end of the control rod can be seen in a longitudinal section, while Fig. 5 shows the associated cross section. Fig. 6 shows a perspective view of a detail of the piston and the rollers. 7 shows another design of the lower end of the control rod.

Die in Fig. 1 dargestellte Kernzelle 1 umfasst einen äusseren Blechschacht 2 mit quadratischem Querschnitt, in dem durch Zwischenbleche 3, die einen rechten Winkel bilden, quadratische Kanäle 4 gebildet sind. Diese nehmen die vier Brennelemente 6 einer Kernzelle 1 auf. Gleichzeitig bilden die Zwischenbleche 3 einen kreuzförmigen Spalt 7, in dem ein kreuzförmiger Steuerstab 8 auf- und abbewegbar ist. The core cell 1 shown in FIG. 1 comprises an outer sheet metal shaft 2 with a square cross section, in which square channels 4 are formed by intermediate sheets 3 which form a right angle. These accommodate the four fuel elements 6 of a core cell 1. At the same time, the intermediate plates 3 form a cross-shaped gap 7, in which a cross-shaped control rod 8 can be moved up and down.

Der Steuerstab 8 wird hydraulisch betätigt. Zu diesem Zweck ist ein beweglicher Zylinder 10 vorgesehen, der über einen feststehenden Kolben 11 gleitet. An dem Zylinder 10 sitzen die einzelnen Flügel 12 des kreuzförmigen Steuerstabes 8. Die Stellung des Steuerstabes 8 wird durch eine Ultraschallsonde 14 festgestellt, die mit einer Abstützung 15 am oberen Ende der Kernzelle 1 befestigt ist. The control rod 8 is actuated hydraulically. For this purpose, a movable cylinder 10 is provided which slides over a fixed piston 11. The individual wings 12 of the cruciform control rod 8 are seated on the cylinder 10. The position of the control rod 8 is determined by an ultrasound probe 14, which is fastened to the upper end of the core cell 1 with a support 15.

In Fig. 2 ist zu sehen, dass die Innenwand des Zylinders 10 des Steuerstabantriebes längs Mantellinien verlaufende gerade Laufbahnen 17 für Führungsrollen 18 bildet, die mit Achsen 19 im Kolben 11 befestigt sind. Fig. 3 lässt erkennen, dass am Umfang des Zylinders 10 drei Rollen 18 verteilt angeordnet sind, die gleichmässig um 120° gegeneinander In FIG. 2 it can be seen that the inner wall of the cylinder 10 of the control rod drive forms straight raceways 17 for guide rollers 18 which run along surface lines and which are fastened with axes 19 in the piston 11. Fig. 3 shows that three rollers 18 are arranged distributed around the circumference of the cylinder 10, which are evenly at 120 ° to each other

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

versetzt sind. Die Rollen 18 sitzen im Bereich von Vertiefungen 20, die zwischen Vorsprüngen 21 an der Kolbenoberseite angebracht sind. Mit diesen Vorsprüngen 21 und Vertiefungen 20 wird die hydraulische Kraft zum Bewegen des Steuerstabes 8 ausgeübt, wie zum Beispiel in der älteren Patentanmeldung P 3 427 470.7 beschrieben ist. are offset. The rollers 18 sit in the region of depressions 20, which are provided between projections 21 on the top of the piston. With these projections 21 and depressions 20, the hydraulic force for moving the control rod 8 is exerted, as described, for example, in the earlier patent application P 3 427 470.7.

Die Fig. 4 zeigt, dass auch am unteren Ende des Steuerstabes 8 Rollen vorgesehen sind. Diese Führungsrollen 24 sitzen in dem Zylinder 10. Sie haben einen etwa doppelt so grossen Durchmesser wie die Rollen 18 und laufen auf erhöhten Laufbahnen 25, die auf dem Kolben 11 zwischen den Vorsprüngen 21 und den Vertiefungen 20 vorgesehen sind. 4 shows that 8 rollers are also provided at the lower end of the control rod. These guide rollers 24 are seated in the cylinder 10. They have an approximately twice the diameter of the rollers 18 and run on elevated raceways 25 which are provided on the piston 11 between the projections 21 and the depressions 20.

Die Fig. 5 lässt erkennen, dass vier Führungsrollen 24 entsprechend den vier Flügeln 12 des Steuerstabes 8 vorgesehen sind, um eine genaue Führung zu erreichen. Ferner zeigt die Fig. 4, dass auch der Zylinder 10 bereichsweise mit um den Umfang reichenden Vorsprüngen 26 und dazwischenliegenden Vertiefungen 27 ausgerüstet ist. Die Laufbahnen 17 5 shows that four guide rollers 24 are provided corresponding to the four wings 12 of the control rod 8 in order to achieve precise guidance. FIG. 4 also shows that the cylinder 10 is also partially equipped with protrusions 26 extending around the circumference and recesses 27 located in between. The raceways 17

3 668851 3 668851

der Rollen 18 schneiden die Vorsprünge 26 als Ausnehmungen. the rollers 18 cut the projections 26 as recesses.

Wie gefunden wurde, ist es vorteilhaft, wenn die Führung der Rollen auf den Laufbahnen durch eine Rotationsvor-5 Spannung zwischen Kolben 11 und Zylinder 10 festgelegt ist. Diese Vorspannung kann bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 dadurch erreicht werden, dass schraubenlinienförmig verlaufende Rippen 30 auf dem Zylinder angeordnet sind. Sie ergeben unter dem Einfluss der Hydraulikflüssigkeit, die io zwischen dem Kolben 11 und dem Zylinder 10 hindurchritt, einen Rotationsvorspannung, so dass auch in Umfangsrich-tung eindeutige Zentrierung des Steuerstabes 8 gegeben ist. As has been found, it is advantageous if the guidance of the rollers on the raceways is determined by a rotational pre-tension between the piston 11 and the cylinder 10. In the exemplary embodiment according to FIG. 7, this pretension can be achieved in that helical ribs 30 are arranged on the cylinder. Under the influence of the hydraulic fluid that passed between the piston 11 and the cylinder 10, they give rise to a rotational preload, so that the control rod 8 is also clearly centered in the circumferential direction.

Eine Alternative zur «hydraulischen» Rotationsvorspannung besteht darin, dass den Flügeln 12 des Steuerstabes 8 is unter Federwirkung stehende Führungsrollen zugeordnet sind, die die Flügel über fest montierte Rollen 32, die als Anschläge dienen, gegen die Zwischenbleche 3 drücken. Der dafür erforderliche Federweg braucht nur wenige Millimeter zu betragen und kann deshalb leicht von einer Blattfeder auf-20 gebracht werden. An alternative to the "hydraulic" rotational preload is that the wings 12 of the control rod 8 is assigned spring-loaded guide rollers which press the wings against the intermediate plates 3 via fixed rollers 32, which serve as stops. The spring travel required for this only needs to be a few millimeters and can therefore be easily adjusted to 20 using a leaf spring.

B B

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

668 851

1. Nuclear reactor, with a piston and cylinder comprising hydraulic drive for a control rod, which drive has guide rollers, characterized in that the piston (11) and the cylinder (10) are provided with projections (21, 26) running on the circumference that first guide rollers (24) are arranged in the cylinder (10) and that first raceways (25) for the first guide rollers (24) are arranged on the piston (11) along surface lines, which raceways intersect the projections (21).

2. Nuclear reactor according to claim 1, characterized in that the first raceways (25) have at least the height of the projections (21).

2nd

PATENT CLAIMS

3. Nuclear reactor according to claim 1 or 2, characterized in that at least three first guide rollers (24) lie in a plane transverse to the cylinder axis and that the first guide rollers (24) are assigned a corresponding number of first raceways.

4. Nuclear reactor according to one of claims 2 or 3, characterized in that in the piston (11) second guide rollers (18) are arranged which run on second raceways (17) on the inside of the cylinder (10).

5. Nuclear reactor according to claim 4, characterized in that the second raceways (17) protrude on the inside of the cylinder (10).

6. Nuclear reactor according to claims 1 and 4, characterized in that the first guide rollers (24) in the cylinder (10) one end and the second guide rollers (18) in the piston (11) are assigned to the other end of the control rod (8) .

7. Nuclear reactor according to one of claims 1 to 6,

characterized in that between the piston (11) and the cylinder (10) a rotational force is effective, which presses it against a stop (32).

8. Nuclear reactor according to claim 7, characterized in that the rotational force is applied with further guide rollers which are under spring action and act on the control rod (8).

9. Nuclear reactor according to claim 7, characterized in that the rotational force with ribs (30) inclined to the first and second raceways (17.25) is applied to the piston (11) and / or cylinder (10) to which the hydraulic drive fluid works.