DE102011115513A1

DE102011115513A1 - Sicherungsvorrichtung für einen Steuerstab in einer kerntechnischen Anlage

Info

Publication number: DE102011115513A1
Application number: DE102011115513A
Authority: DE
Inventors: Benediktus Wintermann; Alfred Gerstenhöfer; Patrick Köhler
Original assignee: Areva NP GmbH
Current assignee: Framatome GmbH
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2013-04-11
Anticipated expiration: 2031-10-12
Also published as: CZ306597B6; SE536677C2; US20130089173A1; DE102011115513B4; JP2013083642A; FI125169B; FI20126045A; SE1251155A1; CZ2012610A3; JP5497867B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherungsvorrichtung (1) für einen Steuerstab (24) in einer kerntechnischen Anlage (25), mit einem Steuerstabantrieb (6) und mit einem den Steuerstabantrieb (6) einfassenden und zur Durchführung durch eine Reaktordruckwand (3) und einen innenseitig zur Reaktordruckwand (3) angeordneten und mit der Reaktordruckwand (3) verbundenen Reaktordruckwandstutzen (7) ausgebildeten Antriebsgehäuse (5). Eine derartige Vorrichtung soll möglichst kostengünstig herstellbar sein, zuverlässig die ihr zugedachte Aufgabe erfüllen und wartungsfrei im Betrieb sein. Erfindungsgemäß ist zu diesem Zweck vorgesehen, dass zwischen dem Reaktordruckwandstutzen (7) und dem Antriebsgehäuse (5) eine Anzahl von Verbindungselementen (12) vorgesehen ist, wobei das jeweilige Verbindungselement (12) eine formschlüssige Verbindung mit dem Antriebsgehäuse (5) und eine formschlüssige Verbindung mit dem Reaktordruckwandstutzen (7) ausbildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherungsvorrichtung für einen Steuerstab in einer kerntechnischen Anlage, insbesondere in einem Siedewasserreaktor.
In einer kerntechnischen Anlage, beispielsweise in einem Kernkraftwerk, werden linear verschiebbare Steuerstäbe verwendet, um Kettenreaktionen von Kernspaltungsprozessen in einem Reaktor, bei denen Teilchenstrahlung – insbesondere Neutronenstrahlung – emittiert wird, durch Absorption der Strahlung zu kontrollieren. Je weiter solche Steuerstäbe, die typischerweise in Gruppen gebündelt angeordnet sind, zwischen die nuklearen Brennelemente geschoben werden, desto großere Anteile der die Kettenreaktion weiter antreibenden Teilchenstrahlung werden absorbiert, so dass die Kettenreaktion entsprechend langsamer abläuft und bei voller Einfahrposition der Steuerstäbe in den Reaktorkern entsprechend zum Erliegen gebracht wird. Zustand und Ablauf der Kettenreaktion sind somit von der jeweiligen Position der Steuerstäbe abhängig und durch diese bestimmt. Eine mechanische Sicherung der Steuerstäbe in der jeweils gewünschten Position ist somit für eine zuverlässige Einstellung des Betriebszustandes relevant. Insbesondere muss die Lagesicherung in der für die Abschaltung des Reaktors notwendigen Steuerstabendposition aus sicherheitstechnischer Sicht gewährleistet sein.
Bei Siedewasserreaktoren treten hohe Temperaturen und Drücke im Reaktorkreislauf auf, so dass bei einem möglichen Versagen der druckführenden Umschließung des mechanisch/hydraulischen betätigten Steuerstabantriebs die Steuerstäbe gegen ein unkontrolliertes Absenken gesichert werden müssen. Bei einem unkontrollierten Absenken der Steuerstäbe besteht das Risiko einer unzulässigen Leistungszunahme im Reaktor, was im Extremfall – bei einem zeitgleichen Versagen sämtlicher weiterer Sicherungssysteme – zu einer Kernschmelze führen kann. Zur Sicherung der Steuerstäbe gegen ein ungewolltes Absenken sind bei Siedewasserreaktoren üblicherweise Sicherungsvorrichtungen installiert, bei welchen das Antriebsgehäuse des Steuerstabantriebes beispielsweise mittels Zugankern an einer externen Abschirmplatte gehalten wird. Derartige Sicherungsvorrichtungen umfassen in der Regel massive und konstruktiv aufwendige Bauteile, welche wartungs- und kostenintensiv sind und aufgrund ihrer geometrischen Ausdehnung den Bauraum einschränken und die Zugänglichkeit zu weiteren Bauteilen der Anlage erschweren, was insbesondere im Falle von Wartungs- und Montagearbeiten nachteilhaft ist.
In einem alternativen Lösungskonzept ist eine Sicherungsvorrichtung für einen Steuerstab/Steuerstabantrieb vorgeschlagen, welche ein den Steuerstabantrieb umgreifendes Antriebsgehäuse umfasst. Das Antriebsgehäuse ist zur Durchführung durch die Druckwand des Reaktordruckbehälters vorgesehen, wobei das Antriebsgehäuse mittels einer Anzahl von Kupplungselementen in der Druckwand gesichert ist. Das bzw. die Kupplungselement(e) sind dabei in der Regel als Bestandteil einer Bajonettverbindung ausgebildet. Eine derartige Sicherungsvorrichtung ist in der von der AREVA NP GmbH am 11. Januar 2011 eingereichten Patentanmeldung DE 10 2011 008 202.6 beschrieben. Bei diesem Konzept ist ferner eine Schweißnaht zwischen dem Antriebsgehäuse und einem Stutzen des Reaktordruckbehälters vorgesehen, die im Kraftwerksbetrieb einer regelmäßigen Prüfung unterzogen werden muss.
In der dort beschriebenen Konstruktion wird im Falle eines Steuerstabauswurfes der Steuerstab mit dem Steuerstabantrieb in dem und durch das Antriebsgehäuse aufgefangen. Das Antriebsgehäuse ist über mindestens ein Kupplungselement in der Reaktordruckwand gesichert, und die bei dem Steuerstabauswurf freigesetzte Kraft wird auf den Reaktordruckbehälter übertragen und abgeleitet. Ein Vorteil dieser Konstruktion ist, dass die Haltefunktion und die Sicherungsfunktion in kombinierter Weise ausgebildet sind und für die Sicherungsfunktion somit weder eine externe Abschirmplatte erforderlich ist, noch zusätzliche Bauteile, die das Antriebsgehäuse mit der Abschirmplatte verbinden. Andererseits muss die Reaktordruckwand besonders stabil ausgeführt sein, da hohe Stoßkräfte direkt auf die Druckwand des Reaktors übertragen werden können. Insbesondere durch die Aussparungen in der Druckwand, die zur Verbindung mit dem Kupplungselement des Antriebsgehäuses vorgesehen sind, wird die Stabilität der Druckwand vermindert, so dass die Druckwand besonders dick, zumindest lokal verstärkt ausgebildet sein muss.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der genannten Art anzugeben, mit der ein unkontrolliertes Absenken des jeweiligen Steuerstabes möglichst zuverlässig verhindert werden kann, und welche zugleich möglichst kostengünstig herstellbar ist und wartungsfrei im Betrieb ist. Insbesondere sollen bei einem Bruch oder einer Abtrennung von Gehäuse- oder sonstigen Komponenten der Absenkweg des Steuerstabes sowie mögliche Leckagequerschnitte auf ein Minimum begrenzt sein.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Danach wird eine Sicherungsvorrichtung für einen Steuerstab/Steuerstabantrieb in einer kerntechnischen Anlage vorgeschlagen, die einen Steuerstabantrieb, und ein den Steuerstabantrieb einfassendes und zur Durchführung durch eine Reaktordruckwand und durch einen innenseitig zur Reaktordruckwand angeordneten und mit der Reaktordruckwand verbundenen Reaktordruckwandstutzen ausgebildetes Antriebsgehäuse aufweist, wobei zwischen dem Reaktordruckwandstutzen und dem Antriebsgehäuse eine Anzahl von als separate Bauteile hergestellten und lösbaren Verbindungselementen vorgesehen ist, und wobei das jeweilige Verbindungselement in der Montageendstellung eine formschlüssige Verbindung mit dem Antriebsgehäuse und eine formschlüssige Verbindung mit der Reaktordruckwand ausbildet.
Für das im Wesentlichen hohlzylindrische Antriebsgehäuse wird im Folgenden auch die Bezeichnung Antriebsgehäuserohr verwendet.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, das Antriebsgehäuse des Steuerstabantriebes an der Reaktordruckwand so zu sichern, dass externe Bauteile, insbesondere Zuganker und Abschirmplatten, nicht erforderlich sind, zugleich jedoch die Stabilität der Reaktordruckwand im Bereich des Antriebsgehäuses nicht durch übermäßig groß dimensionierte Aussparungen in der Druckwand zu vermindern. Zu diesem Zweck wird die kombinierte Halte- und Sicherungsfunktion auf den Reaktordruckwandstutzen übertragen, der die Reaktordruckwand in den Innenbereich des Reaktors fortsetzt und das Antriebsgehäuse konzentrisch umhüllt. Auf den Reaktordruckwandstutzen wirkende Stoßkräfte werden direkt auf die Reaktordruckwand übertragen. Die Verbindung des Reaktordruckwandstutzens mit dem Antriebsgehäuse wird durch das Verbindungselement oder durch die Verbindungselemente formschlüssig gebildet.
Vorzugsweise bildet dabei das jeweilige Verbindungselement eine form- und/oder kraftschlüssige, last(ab)tragende Verbindung zwischen dem Antriebsgehäuse und dem Reaktordruckwandstutzen aus. Auf das Antriebsgehäuse des Steuerstabantriebes wirkende Kraftstöße, deren vektorielle Komponente parallel zur Längsachse des Steuerstabes und des Antriebsgehäuses den wesentlichen Anteil bildet, werden somit durch das oder jedes Verbindungselement von dem Antriebsgehäuse auf den Reaktordruckwandstutzen übertragen. In bevorzugter Weise werden durch die Formgebung des oder jeden Verbindungselementes über das Antriebsgehäuse einwirkende Kräfte, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Antriebsgehäuses und des darin liegenden Steuerstabantriebes wirken, in unterschiedliche Richtungen um- und abgelenkt, so dass eine Pufferungswirkung erzielt wird.
Zweckmäßigerweise ist das oder jedes Verbindungselement in Form eines geteilten Einlegeringes, insbesondere eines aus zwei Halbringen zusammengesetzten zweigeteilten Ringes, ausgebildet. Eine solche Konstruktion zeichnet sich durch ein besonders hohes Maß an Kompaktheit und Stabilität, sowie durch eine einfache Installierbarkeit aus.
Weiterhin weist der Einlegering vorzugsweise einen sich verjüngenden oder erweiternden Außenquerschnitt und/oder einen sich verjüngenden oder erweiternden Innenquerschnitt auf. Dadurch können über das Antriebsgehäuse auf den Einlegering einwirkende Kräfte parallel zur Längsachse des Antriebsgehäuses und des darin liegenden Steuerstabantriebes teilweise in radiale Haltekräfte umgelenkt werden. Ein weiterer Vorteil der Anwendung eines separaten, vorzugsweise keilförmigen Einlegerings ist, dass selbst bei längsartigen Brüchen des Antriebsgehäuserohres eine übermäßige Absenkung oder gar ein Auswurf des Steuerstabes sicher verhindert wird, wie weiter unten noch näher erläutert wird.
Darüber hinaus oder alternativ ist bevorzugterweise der Einlegering in Teilbereichen auf der Außen- und/oder auf der Innenseite mit keilförmigen und/oder stutzenförmigen Halteelementen versehen. Mittels derartiger Halteelemente können die Reaktionskräfte im Fall des Versagens des Antriebsgehäuserohres maßgeblich reduziert werden. Für die Halteelemente sind in entsprechende Negativ-Aussparungen oder Nuten auf der Innenseite des Reaktordruckwandstutzens vorgesehen, so dass im Verschlusszustand des geteilten Einlegeringes der Einlegering stabil gehalten wird.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Sicherungsvorrichtung ist im Bereich oberhalb des oder jeden Verbindungselementes ein weiteres ringförmiges Endverbindungselement in Gestalt eines Sicherungsstutzens vorgesehen, welches zwischen dem Reaktordruckwandstutzen und dem Antriebsgehäuse angeordnet ist, und welches das Antriebsgehäuse endseitig übergreift. Ein solches Endverbindungselement ergänzt das bevorzugt als geteilter Einlegering ausgebildete Verbindungselement. Insbesondere durch das endseitige Übergreifen des Antriebsgehäuses und durch eine stabile Verbindung des Endverbindungselementes mit der Innenseite des Reaktordruckwandstutzens wird eine besonders effektive Stabilisierung der Gesamtanordnung erreicht.
Vorzugsweise ist für die Verbindung zwischen dem Endverbindungselement und der Innenseite des Reaktordruckwandstutzens eine Schraubverbindung vorgesehen. Eine solche Schraubverbindung zeichnet sich durch ein besonders hohes Maß an Stabilität aus sowie durch die Eigenschaft, axial einwirkende Kräfte in radiale Kraftkomponenten umzulenken und dadurch gleichmäßig nach außen hin zu verteilen. Darüber hinaus sind Schraubverbindungen industrieller Standard und mithin über einen weiten Bereich unterschiedlicher Größenvarianten kostengünstig verfügbar. Wo Schraubverbindungen eingesetzt werden können – charakteristischerweise für Verbindungs- und Adapterelemente in zylindrischen Geometrien – eignen sie sich als Ersatz für feste Verbindungen, die typischerweise durch geschweißte Verbindungen gebildet werden.
In der eingangs erwähnten Patentanmeldung DE 10 2011 008 202.6 ist die obere, endseitige Verbindung zwischen dem Reaktordruckwandstutzen und dem Antriebsgehäuse mit Hilfe einer Schweißnaht ausgebildet. Da für Schweißnähte in sicherheitskritischen Bereichen – insbesondere in einer kerntechnischen Anlage – besondere Sicherheits- und Prüfvorschriften gelten, sind zur Überwachung dieser Schweißnaht wiederkehrende Prüfungen mit einer Ultraschall-Prüfeinrichtung erforderlich, die an die zu prüfende Schweißnaht herangeführt werden muss. Durch das als geteilter Einlegering ausgebildete Verbindungselement und durch das mit einer Schraubverbindung versehene Endverbindungselement kann eine derartige Schweißverbindung substituiert werden. Dadurch ist eine Ultraschall-Prüfung nicht erforderlich, bei zugleich einer mindestens gleichbleibenden oder einer verbesserten Stabilität der Gesamtanordnung. Zudem ist die Verbindung – anders als bei einer Schweißnaht – reversibel, was insbesondere für Montagearbeiten von Vorteil ist. Da der Platz zur Aufnahme einer Ultraschall-Prüfeinrichtung nicht mehr erforderlich ist, entfallen zuvor vorhandene geometrische Randbedingungen, und es ergeben sich neuartige konstruktive Freiheiten, insbesondere für die innere Verbindung zwischen Antriebsgehäuse und Steuerstabantrieb (siehe unten).
In einer zweckdienlichen Ausbildung der Sicherungsvorrichtung weist der Steuerstabantrieb eine Mehrzahl von inneren Kupplungselementen zur Ausbildung einer kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung des Steuerstabantriebes mit dem Antriebsgehäuse auf. Bei einer Mehrzahl von Kupplungselementen sind vorzugsweise Kupplungselemente in unterschiedlichen, definierten Höhenlagen bezüglich der Längsachse des Steuerstabantriebes und des Antriebsgehäuses angeordnet.
Zweckmäßigerweise ist ein inneres Kupplungselement oder sind mehrere innere Kupplungselemente in Form einer Bajonettverbindung ausgebildet. Eine solche Bajonettverbindung ist insbesondere geeignet für eine stabile konzentrische Verbindung von zwei Bauteilen, deren Formgebung bezüglich einer charakteristischen Längsachse im Wesentlichen der Geometrie von zwei konzentrisch zueinander angeordneten Hohlzylindern entspricht. Die Funktionsweise der Bajonettverbindung ist prinzipiell aus der oben genannten Voranmeldung bekannt und braucht hier nicht noch einmal beschrieben zu werden.
Vorteilhafterweise ist zumindest ein inneres Kupplungselement bezüglich der Längsachse des Steuerstabantriebes und des Antriebsgehäuses oberhalb des oder jeden Verbindungselementes angeordnet. Dadurch werden in der Praxis alle relevanten Bruchlagen des Antriebsgehäuserohres abgedeckt. Wäre nämlich das obere innere Kupplungselement unterhalb des vorzugsweise als geteilter Einlegering ausgestalteten Verbindungselementes angeordnet, so könnte ein erhebliches Absenken des Steuerstabes beim Bruch des Antriebsgehäuserohres zwischen dem Verbindungselement und dem oberen inneren Kupplungselement nicht unter allen Umständen sicher ausgeschlossen werden. Durch die beschriebene Konstruktion hingegen wird der Betrag des Absenkweges des Steuerstabes auch bei ungünstigen Bruchlagen auf wenige Millimeter beschränkt. Dadurch werden auch die in einem solchen Fall frei werdenden Leckagequerschnitte minimiert und ein relevanter Austritt von Kühlmittel aus dem Reaktordruckbehälter verhindert.
Vorzugsweise ist ein inneres Kupplungselement oder sind mehrere innere Kupplungselemente mit Verformungselementen versehen oder verbunden, die durch plastische Verformung zur Absorption von Stoßkräften ausgebildet sind. Ein Teil der bei einem Steuerstabauswurf freigesetzten Energie kann dadurch absorbiert werden und steht bei der nachfolgenden Übertragung über das – bevorzugt als geteilter Einlegering ausgebildete – Verbindungselement nicht mehr zur Verfügung. Durch eine geeignete Formgebung und Materialwahl für die Verformungselemente und durch eine Erhöhung der Gesamtzahl der mit derartigen Verformungselementen versehenen inneren Kupplungselemente erhöht die Redundanz und somit die Zuverlässigkeit der Sicherungsvorrichtung.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch den Ersatz der bislang vorgesehenen Schweißnaht zwischen dem Reaktordruckwandstutzen und dem Antriebsgehäuse durch eine Schraubverbindung die obere innere Bajonettverbindung zwischen dem Antriebsgehäuse und dem Steuerstabantrieb geometrisch höher als bislang angeordnet werden kann, da der Platzbedarf für die Ultraschall-Prüfeinrichtung zur Prüfung der Schweißnaht entfällt. Damit ergibt sich die Möglichkeit, die bislang von einer äußeren Bajonettverbindung bewerkstelligte Kupplungs- und Haltefunktion in den Bereich des Reaktordruckwandstutzens zu verlagern und durch einen in diesem Bereich angeordneten geteilten Einlegering zu ersetzen. Dies führt weiter zu folgenden Vorteilen:

1. Reduzierung des Prüfaufwandes im Kernkraftwerk durch Entfall der wiederkehrenden Ultraschallprüfung der Schweißnaht zwischen Reaktordruckbehälter-Stutzen und Antriebsgehäuse.
2. Vermeidung der Vergrößerung der Auslegungsdicke des Reaktordruckbehälter-Bodens durch Entfall der äußeren Bajonettverbindung.
3. Fertigungsvereinfachung im Bereich des Reaktordruckbehälter-Bodens durch Entfall der äußeren Bajonettverbindung.
4. Montagevereinfachung durch Entfall der Verdrehung des Antriebsgehäuses zum Ent- oder Einkuppeln der äußeren Bajonettverbindung.
5. Absicherung gegen unterstellte längsartige Bruchlagen des Antriebsgehäuses durch die konische Form des Einlegerings.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigen in stark vereinfachter und schematisierter Form:
1 eine Sicherungsvorrichtung für einen Steuerstab in einer kerntechnischen Anlage im Längsschnitt, und
2 eine Sicherungsvorrichtung gemäß 1 in einem Reaktor einer kerntechnischen Anlage.
Einander entsprechende Teile sind in 1 und 2 mit identischen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Sicherungsvorrichtung 1 für einen nicht dargestellten Steuerstab in einer kerntechnischen Anlage in einer schematischen Längsschnittdarstellung. Die Sicherungsvorrichtung 1 umfasst ein durch eine Aussparung 2 einer Reaktordruckbehälterwand oder kurz Reaktordruckwand 3 eines Reaktordruckbehälters 4 geführtes Antriebsgehäuse 5 eines Steuerstabantriebes 6 von im Wesentlichen zylindrischer Gestalt. Das Antriebsgehäuse 5 wird im Innenbereich des Reaktordruckbehälters 4 von einem Reaktordruckwandstutzen 7 konzentrisch mit geringem Spiel umschlossen. Der Reaktordruckwandstutzen 7 ist mit der Reaktordruckwand 3 fest verbunden, insbesondere verschweißt. Der im Inneren des Antriebsgehäuses 5 angeordnete Steuerstabantrieb 6 umfasst eine motorisch angetriebene Drehwelle 8, die in einem Sockel 9 drehbar gelagert ist. Der Sockel 9 ist mittels Schrauben 10 und Klemmzangen 11 fest mit dem Antriebsgehäuse 5 verbunden.
Zur Verbindung des Antriebsgehäuses 5 mit dem Reaktordruckwandstutzen 7 und zur Absicherung gegen unterstellte Bruchlagen (auch längsseitige Bruchlagen) des Antriebsgehäuses 5 ist ein geteilter Einlegegering 12 vorgesehen, wobei der Einlegering 12 im Montageendzustand formschlüssig und im Wesentlichen spielfrei in entsprechende ringförmige Nuten 13 und 14 des Antriebsgehäuses 5 einerseits und des Reaktordruckwandstutzens 7 andererseits greift. Ein durch Versagen/Bruch der druckführenden Umschließung verursachter Kraftstoß wird über den Einlegering 12 auf den Reaktordruckwandstutzen 7 und von dort aus auf die Reaktordruckwand 3 übertragen.
Durch die spezielle Formgebung des Einlegeringes 12 kann eine derartige Reaktionskraft, welche entlang der Längsrichtung 15 des Antriebsgehäuses 5 und des Steuerstabantriebes 6 wirkt, zum Teil in radiale Kräfte umgelenkt und eine Pufferwirkung realisiert werden. Die entlang der Längsrichtung 15 wirkende Komponente der Kraft kann somit vermindert werden. Zu diesem Zweck besitzt der Einlegering 12 im Ausführungsbeispiel im unteren Teilabschnitt eine keilförmige Querschnittskontur mit einem sich von oben nach unten hin kontinuierlich vergrößernden Innenradius. Die zugehörige Nut 14 an der Außenseite des Antriebsgehäuses 5 besitzt eine passgenaue komplementäre Querschnittskontur. Der Außenradius des Einlegerings 12 und der Innenradius der entsprechenden Nut 13 an der Innenseite des Reaktordruckwandstutzens 7 sind hingegen über die gesamte Hohe des Einlegerings 12 konstant.
Im oberen endseitigen Bereich des Reaktordruckwandstutzens 7 wird das Antriebsgehäuse 5 im Montageendzustand durch einen nach Art einer Verspannmutter wirksamen Sicherungsstutzen 16 gesichert. Hierzu weist der Sicherungsstutzen 16 einen in den ringförmigen Zwischenraum 17 zwischen dem Antriebsgehäuse 5 und dem oberen Abschnitt des Reaktordruckwandstutzens 7 hineingreifenden Ringkörper 18 auf, wobei zwischen dem Ringkörper 18 und dem Reaktordruckwandstutzen 7 über entsprechende Gewindeflanken 19 eine Schraubverbindung ausgebildet ist. Am oberen Ende weist der Sicherungsstutzen 16 einen das Antriebsgehäuse 5 radial nach Innen hin übergreifenden Ringflansch 20 auf, der das Antriebsgehäuse 5 niederhält.
Zu Montagezwecken ist der Einlegering 12 geteilt ausgeführt, umfasst also mindestens zwei separate Ringsegmente, bevorzugt zwei Halbringe, die sich zu einem kompletten Ring ergänzen, wenn sie aneinander gelegt werden. Die Ringsegmente werden bei nach oben geschobenem Antriebsgehäuse 5 und noch nicht vorhandenem Sicherungsstutzen 16 in die äußere Ringnut 14 des Antriebsgehäuses 5 eingesetzt. Anschließend wird das Antriebsgehäuse 5 nach unten in die Montageendposition abgesenkt, so dass der radial nach außen vom Antriebsgehäuse 5 abstehende Teil des geteilten Einlegerings 12 an der zugehörigen unteren Anlagefläche 21 der Nut 13 des Reaktordruckwandstutzens 7 anliegt und ein weiteres Absenken des Antriebsgehäuses 5 verhindert. Abschließend wird bei der Montage der Sicherungsstutzen 16 von oben in den Zwischenraum 17 eingeschraubt, so dass über den Ringflansch 20 die Aufwärtsbewegung des Antriebsgehäuses 5 blockiert ist.
Um zum einen den erforderlichen Zwischenraum für den Ringkörper 18 des Sicherungsstutzens 16 bereitzustellen, und um zum anderen das Antriebsgehäuse 5 mit dem eingelegten Einlegering 12 problemlos von oben in die Montageendstellung absenken zu können, ist die Wandstärke des Reaktordruckwandstutzens 7 im oberen Abschnitt reduziert. An der Oberseite der nach oben hin offenen Nut 13 weist die Wand des Reaktordruckwandstutzens 7 daher einen Rücksprung mit einem horizontalen Absatz 26 auf.
Der Steuerstabantrieb 6 ist mit jeweils einem in Form einer Bajonettverbindung ausgebildeten oberen inneren Kupplungselement 22 und unteren inneren Kupplungselement 23 mit dem Antriebsgehäuse 5 verbunden, wobei die Kupplungselemente 22 und 23 jeweils radial nach außen vom zylindrischen Grundkörper des Steuerstabantriebes 6 überstehen und in eine korrespondierende Aussparung auf der Innenseite des Antriebsgehäuses 5 greifen. Das obere innere Kupplungselement 22 und das untere innere Kupplungselement 23 können in bevorzugter Weise durch einen gemeinsamen Kupplungsvorgang aus der oder in die Kupplungsposition in eine bzw. aus einer offene/n Position zur Lösung der Kupplung überführt werden. Der Kupplungsvorgang erfolgt in üblicher Weise bevorzugt über eine Translations-Dreh-Bewegung.
Das obere innere Kupplungselement 22 ist in Längsrichtung gesehen oberhalb des geteilten Einlegeringes 12 angeordnet. Wie bereits weiter oben beschrieben, wird somit bei einem unterhalb des Einlegerings 12 erfolgenden Bruch oder Abriss des Antriebgehäuses 5 der mögliche Absenkweg des Steuerstabes auf wenige Millimeter beschränkt und der mögliche Leckagequerschnitt klein gehalten.
2 zeigt in schematisch skizzierter Darstellung eine Sicherungsvorrichtung gemäß 1 mit einem Steuerstab 24 in einem Reaktordruckbehälter 4 einer kerntechnischen Anlage 25 vom Typ Siedewasserreaktor.
Bezugszeichenliste

1: Sicherungsvorrichtung
2: Aussparung
3: Reaktordruckwand
4: Reaktordruckbehälter
5: Antriebsgehäuse
6: Steuerstabantrieb
7: Reaktordruckwandstutzen
8: Drehwelle
9: Sockel
10: Schraube
11: Klemmzange
12: Einlegegering
13: Nut
14: Nut
15: Längsrichtung
16: Sicherungsstutzen
17: Zwischenraum
18: Ringkörper
19: Gewindeflanke
20: Ringflansch
21: Anlagefläche
22: oberes inneres Kupplungselement
23: unteres inneres Kupplungselement
24: Steuerstab
25: kerntechnische Anlage
26: Absatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011008202 [0004, 0017]

Claims

Sicherungsvorrichtung (1) für einen Steuerstab (24) in einer kerntechnischen Anlage (25), mit einem Steuerstabantrieb (6) und mit einem den Steuerstabantrieb (6) einfassenden und zur Durchführung durch • eine Reaktordruckwand (3) und • einen innenseitig zur Reaktordruckwand (3) angeordneten und mit der Reaktordruckwand (3) verbundenen Reaktordruckwandstutzen (7) ausgebildetem Antriebsgehäuse (5), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Reaktordruckwandstutzen (7) und dem Antriebsgehäuse (5) eine Anzahl von als separate Bauteile hergestellten und lösbaren Verbindungselementen (12) vorgesehen ist, wobei das jeweilige Verbindungselement (12) in der Montageendstellung eine formschlüssige Verbindung mit dem Antriebsgehäuse (5) und eine formschlüssige Verbindung mit dem Reaktordruckwandstutzen (7) ausbildet.
Sicherungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Verbindungselement (12) eine lastabtragende Verbindung zwischen dem Antriebsgehäuse (5) und dem Reaktordruckwandstutzen (7) ausbildet.
Sicherungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Verbindungselement (12) in Form eines geteilten Einlegeringes (12) ausgebildet ist.
Sicherungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlegering (12) einen sich in Axialrichtung verjüngenden oder erweiternden Außenquerschnitt und/oder einen sich verjüngenden oder erweiternden Innenquerschnitt aufweist.
Sicherungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlegering (12) in Teilbereichen auf der Außen- und/oder auf der Innenseite mit keilförmigen und/oder stutzenförmigen Halteelementen versehen ist.
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich oberhalb des Verbindungselementes (12) ein Sicherungsstutzen (16) vorgesehen ist, welcher zwischen dem Reaktordruckwandstutzen (7) und dem Antriebsgehäuse (5) angeordnet ist, und welcher das Antriebsgehäuse (5) endseitig übergreift.
Sicherungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verbindung zwischen dem Sicherungsstutzen (16) und der Innenseite des Reaktordruckwandstutzens (7) eine Schraubverbindung vorgesehen ist.
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstabantrieb eine Mehrzahl von inneren Kupplungselementen (16, 17) zur Ausbildung einer kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung des Steuerstabantriebes (6) mit dem Antriebsgehäuse (5) aufweist.
Sicherungsvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige innere Kupplungselement (16, 17) Bestandteil einer Bajonettverbindung ist.
Sicherungsvorrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein inneres Kupplungselement (16) in Langsrichtung (15) des Steuerstabantriebes (6) und des Antriebsgehäuses (5) gesehen oberhalb des Verbindungselementes (12) angeordnet ist.
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere innere Kupplungselemente (16, 17) mit Verformungselementen ausgestattet oder verbunden sind, die durch plastische Verformung zur Absorption von Stoßkräften ausgebildet sind.