DE1079236B - Vorrichtung zur Abbremsung des Falles eines Kernreaktor-Steuer- oder Abschaltstabes - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zur Abbremsung des Falles eines Steuer- oder Abschaltstabes in einem lotrechten Kanal eines Kernreaktors. Bei einem Kernreaktor mit lotrecht aufgehängten Steuer- oder Abschaltstäben muß ein mögliches Versagen der Haltevorrichtung dieser Steuerstäbe mit dem durch das Fallen der Stäbe verursachten Schaden berücksichtigt werden.

Es ist bereits der Vorschlag bekanntgeworden, Kernreaktor-Steuerstäbe an deren oberen Enden mit elastisch federnden Stoßdämpfern auszustatten und diese bei Beendigung der Abwärtsbewegung der Stäbe wirksam werden zu lassen. Dieses Hilfsmittel stellt zwar eine ausreichende Vorsichtsmaßnahme gegenüber einer Beschädigung im Falle von kleinen Versuchsreaktoren, bei welchen es sich um leichte Steuerstäbe handelt, dar; es ist jedoch nicht ausreichend, um bei allen Kernreaktorgattungen Verwendung zu finden, insbesondere nicht bei Großleistungsreaktoren, bei welchen die Steuerstäbe eine sehr massive Ausbildung aufweisen. Es sind ferner energieverzehrende Reibungsbremsen beschrieben worden, welche in der Nähe des oberen Endes der Steuerstäbe bei Beendigung der Abwärtsbewegung dieser Stäbe zur Wirkung kommen; aber auch diese Reibungsbremsen lassen sich aus den vorerwähnten Gründen nicht allgemein verwenden.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Abbremsung des Falles eines Steuer- oder Abschaltstabes nueinem senkrechten Kanal eines Kernreaktors mit einem am oberen Stabende angeordneten, am Ende der Abwärtsbewegung wirksamen federnden Stoßdämpfer dadurch gekennzeichnet, daß dieser mit dem Stab über eine Vorrichtung in einer Verbindung steht, die bei einer bestimmten Wucht des fallenden Stabes gelöst wird, worauf eine am unteren Stabende angeordnete energieverzehrende Bremse den Fall des Stabes sanft auffängt.

Zweck der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Abbremsung des Falles eines Steuer- oder Abschalt-Stabes eines Kernreaktors in einer oder mehreren Stufen oder Etappen zu schaffen, und zwar abhängig von den jeweiligen Umständen des Falles, derart, daß starke Stoßkräfte vermieden bzw. hintangehalten werden, und eine derartige Vorrichtung kann allgemein bei allen Kernreaktorgattungen Verwendung finden.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert werden, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Aufriß eines Teiles der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung, während

Fig. 2 einen Schnitt durch einen anderen Teil der Vorrichtung wiedergibt.

Vorrichtung zur Abbremsung des Falles eines Kernreaktor-Steueroder Abschaltstabes

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority, London

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen (Westf.), Oranienstr. 14

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 14. Juni 1956

Graham Eades Lindsay, London,

und Sidney John Joslin Waldron,

Harwell, Berkshire (Großbritannien),

sind als Erfinder genannt worden

In der Zeichnung ist ein Steuer- bzw. Abschaltstab veranschaulicht, dem eine Bremsvorrichtung zugeordnet ist, die zwei Hauptbauteile aufweist, und zwar erstens am oberen Ende des Stabes 1 (Fig. 1) eine Feder 2, die zwischen einem Bremskopf oder -becher 3 und einem über Abscherbolzen 5 am Stab 1 befestigten Ring 4 und einem zylindrischen Steuerstab-Haltekopf 6 wirkt, und zweitens (Fig. 2) am unteren Ende des Stabes 1 eine Schabevorrichtung, bestehend aus einem Stoßbolzen 7, der ein Schabemesser 8 trägt, das in einer Auskleidung oder Führung aus rostfreiem Stahl 9 geführt wird, welche in einem auf dem Abschaltstab 1 aufmontierten Abstands- oder Halterohr 10 gehalten ist.

Nunmehr soll Fig. 1 ausführlicher beschrieben werden:

Der Steuer- bzw. Abschaltstab 1 ist über einen in einem Stück mit dem Haltekopf 6 ausgebildeten Schaft 11 am Haltekopf 6 befestigt. Der Schaft 11 ist in ein Gewindeloch 12 am oberen Ende des Abschaltstabes 1 eingeschraubt. Der Haltekopf 6 weist eine mit ihm in einem Stück ausgebildete, zum Anheben der Vorrichtung dienende Öse 13 auf, und durch ein konisches Flanschstück 14 wird der Haltekopf 6 vom Schaft 11 unterteilt. Der Bremskopf 3 ist mit einer konischen Stoßfläche 15 rund um seinen Fuß herum versehen. Ein Loch 16 in der Grundfläche des Brems-

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kopfes 3 und eine durch einen an. das obere Ende des Kopfes 3 geschweißten Ring 18 abgegrenzte Öffnung 17 lassen ihn auf dem Haltekopf 6 entgegen der Spannung der Feder 2 gleiten.

Fig. 2 veranschaulicht ausführlicher den Rohrmantel 10 der Schabebremsvorrichtung mit einem End-Adapter- bzw. Anschlußstück 19, welches in das untere Ende des Abschaltstabes 1 eingeschraubt ist. Die Führung aus rostfreiem Stahl 9 wird innerhalb des Rohrmantels 10 zwischen einer inneren Endfläche 20 des Anschluß Stückes 19 und einer inneren Endfläche 21 einer Lagerbuchse 22, die in das untere Ende des Rohres 10 geschraubt ist, gehalten. Die Führung 9 hat eine innere schraubenförmige Nut 30. Das Schabemesser 8 ist ringförmig und hat sechs gleichen Abstand aufweisende äußere Schneidekanten. Das Messer 8 liegt innerhalb der Führung 9 und sein Ende 23 an der Lagerbuchse; es wird in die Führung 9 dadurch eingebracht oder eingepaßt, daß die Führung 9 ein kleines Stück vom Ende 23 aus vorgeschabt wird. Das Schabemesser 8 wird von dem Stoßbolzen 7 gehalten, welcher zwei Teile aufweist, nämlich einen oberen Teil 24, der im Anschlußstück 19 gelagert ist, und einen unteren Teil 25., der in der Lagerbuchse 22 lagert oder sitzt. Das Schabemesser 8 ist auf dem Teil 24 des Stoßbolzens 7 befestigt und legt sich gegen eine Stufe oder einen Absatz 26 zwischen" den, beiden Teilen 24 und 25. Der Teil 25 des Stoßbolzens 7 ragt aus der Lagerbuchse 22 heraus. Ein Anschlag in Form einer Unterlagscheibe 28 und eine Mutter 27 befinden sich am Ende 29 des Stoßbolzens 7, wo er aus dem Anschlußstück 19 herausragt.

Die Wirkungsweise der Bremsvorrichtung soll nunmehr an Hand des Betriebsfalles beschrieben werden, daß ein Abschaltstab in einen lotrechten Abschaltstabkanal eines Kernreaktors fällt, und zwar aus einer Anfangsstellung heraus, bei welcher der Abschaltstab so aufgehängt ist, daß er mit seinem unteren Ende durch ein Loch in einer oben auf dem Kern des Reaktors befindlichen Ladeeinrichtung gleitet. Zu Beginn des Falles nehmen die Bauteile die in der Zeichnung wiedergegebene Lage ein.

Der Abschaltstab fällt so lange, bis die konische Fläche 15 des Bremskopfes 3 auf eine Ergänzungs-Gegenfläche auftrifft, die den Rand des Loches in der Ladeeinrichtung umgibt, durch welches der Abschaltstab 1 fällt. Der Bremskopf 3 wird auf diese Weise von der Ladeeinrichtung gebremst, und die kinetische Energie des fallenden Abschaltstabes 1 wird dadurch absorbiert, daß die Druckfeder 2 zwischen dem Bremskopf 3 und dem vom Haltekopf 6 getragenen Ring 4 zusammengedrückt wird. Die in der Druckfeder 2 entstehende Spannung wird von den Scherbolzen 5 aufgenommen, die den Ring 4 mit dem Haltekopf 6 verbinden. Wenn diese Spannung nun eine durch die Scherfestigkeit der Scherbolzen bestimmte Größe übersteigt, so versagen diese und werden abgeschert, und der Abschaltstab 1 sowie der mit ihm verbundene Haltekopf 6 führen eine Fallbewegung vom Bremskopf 3, der Druckfeder 2 und dem Ring 4 weg· aus. Der Abschaltstab 1 fällt dann ungehindert weiter, bis der in Abwärtsrichtung vorragende Stoßbolzen 7 der Schabevorrichtung auf ein Widerlager auftrifft, welches sich am Fuße des Abschaltstabkanals befindet. Das Widerlager bremst den Stoßbolzen 7, und das Schabemesser 8 führt infolge des Aufpralls eine Bewegung entlang der Führung 9 aus.

Die Führung 9 wird, während das Schabemesser sich an ihr entlang unter Druck bewegt, eingeritzt oder eingeschnitten, und dabei wird die kinetische Energie des fallenden Abschaltstabes 1 aufgebraucht und die Fallgeschwindigkeit des Abschaltstabes 1 schließlich auf Null verringert.

Wie ersichtlich, wird dann, wenn der Abschaltstab 1 aus einer Ausgangsstellung fällt, bei der der Bremskopf 3 nur mäßig stark auf die Ladeeinrichtung aufprallt, der Stoß des Falles in der Druckfeder 2 ohne Brechen der Scherbolzen 5 absorbiert, und der Abschaltstab 1 wird bereits in dieser Phase ohne Beschädigung aufgehalten. Wenn jedoch der Aufprall stärker ist, beschränkt sich die Beschädigung auf die Scherbolzen 5 und die Führung 9, die leicht ersetzbar sind. Die Führung 9 ist mit der inneren schraubenförmigen Nut 30 ausgestattet, damit die ausgeschnittenen Teile die Form von Schnitzeln oder Spänen haben und sich nicht in der Schabevorrichtung verklemmen.

Claims (4)

PATENTANSPEÜCHE:

1. Vorrichtung zur Abbremsung des Falles eines Steuer- oder Abschaltstabes in einem senkrechten Kanal eines Kernreaktors mit einem am oberen Stabende angeordneten, am Ende der Abwärtsbewegung wirksamen federnden Stoßdämpfer, dadurch gekennzeichnet, daß dieser mit dem Stab über eine Vorrichtung in einer Verbindung steht, die bei einer bestimmten Wucht des fallenden Stabes gelöst wird, worauf eine am unteren Stabende angeordnete energieverzehrende Bremse den Fall des Stabes sanft auffängt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der am oberen Stabende angeordnete federnde Stoßdämpfer mit dem Stab über Abscherbolzen verbunden ist, die bei einer bestimmten Wucht des fallenden Stabes abgeschert werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am unteren Stabende angeordnete energieverzehrende Bremse aus einer Schabevorrichtung besteht, die von einem Stoßstift getragen und in einem vom Stab getragenen rohrförmigen Bauteil geführt wird, um relativ zu diesem eine Schabebewegung auszuführen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der rphrförmige Bauteil in der Innenfläche seiner Wandung eine schraubenförmige Nutung trägt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Selected Reference Material on Atomic Energy,

Research Reactors«, 1955, S. 44, 101, 145, 165, 168,

173, 174, 323 und 324;
USAEC-Report AECD-3063, S. 8 und Fig. 14.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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