DE1138170B

DE1138170B - Control device for the loading machine of a nuclear reactor

Info

Publication number: DE1138170B
Application number: DES71815A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Kuno Ditterich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-12-24
Filing date: 1960-12-24
Publication date: 1962-10-18

Description

Steuereinrichtung für die Belademaschine eines Kernreaktors Für die Beschickung von Kernreaktoren mit neuen Brennelementen sind Belademaschinen mit besonderen Steuereinrichtungen vorgesehen. Dabei sind oftmals Fahrwege bis zu einigen Metern nach zwei Koordinatenrichtungen erforderlich, wobei die Belademaschine mit größter Präzision über der jeweiligen Arbeitsposition, die nach der Inbetriebnahme des Reaktors wegen der starken Strahlung nicht mehr zu-,oränglich ist, zum Stillstand kommen muß. Durch 3 Temperatureinwirkungen, Bestrahlung und andere Einflüsse, ist es dabei möglich, daß die Beladem aschine von den Elementen der Programmsteuerung nur ungenau an ihre jeweilige Arbeitsposition geführt wird.Control device for the loading machine of a nuclear reactor Loading machines with special control devices are provided for loading nuclear reactors with new fuel elements. Travel distances of up to a few meters in two coordinate directions are often required, with the loading machine having to come to a standstill with the greatest precision over the respective working position, which is no longer accessible after the reactor has been started up due to the strong radiation. Due to 3 temperature effects, irradiation and other influences, it is possible that the loading machine is guided only imprecisely by the elements of the program control to its respective working position.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für die Belademaschine eines Kernreaktors. Erfindungsgemäß sind die verschiedenen Arbeitspositionen und die Belademaschine zur genauen Festlegung ihrer gegenseitigen Lage mit kontaktlosen Meßanordnungen versehen, die aus Marken und entsprechenden Erkennungseinrichtungen bestehen.The present invention relates to a control device for the Loading machine of a nuclear reactor. The various working positions are in accordance with the invention and the loading machine to precisely determine their mutual position with contactless Measuring arrangements provided, which consist of marks and corresponding recognition devices exist.

Die Fig. 1 bis 5 dienen der näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Zuordnung von Lademaschine und Ladeposition eines Kernreaktors; Fig. 2 und 3 zeigen eine schematische Darstellung der an Arbeitsposition und Lademaschine angebrachten kontaktlosen Meßanordnung, und Fig. 4 zeigt eine Kurzdarstellung der elektrischen Schaltung dieser Meßanordnung; gegenüber diesen konzentrisch angeordneten Einrichtungen zeigen die Fig. 5 und 6 erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele mit seitlich an der Lademaschine angebrachten Erkennungseinrichtungen.FIGS. 1 to 5 serve to explain the present invention in more detail. 1 shows a schematic representation of the assignment of the loading machine and loading position of a nuclear reactor; 2 and 3 show a schematic representation of the contactless measuring arrangement attached to the working position and the loading machine, and FIG. 4 shows a brief illustration of the electrical circuit of this measuring arrangement; opposite these concentrically arranged devices, FIGS. 5 and 6 show exemplary embodiments according to the invention with detection devices attached to the side of the loading machine.

In Fig. 1 ist das Reaktorgefäß mit 2, die Arbeitspositionen bzw. Beschickungskanäle mit 3 bezeichnet. Darüber befindet sich die Lademaschine 4, die an der Laufkatze 5 eines Deckenkranes mit den Laufwerken 6 befestigt ist. Am vorderen Ende der Lademaschine befinden sich in nächster Nähe der Deckelplatte 21 des Reaktorgefäßes 2 vier Erkennungseinrichtungen 7. In FIG. 1 , the reactor vessel is denoted by 2, and the working positions or feed channels are denoted by 3. Above is the loading machine 4, which is attached to the trolley 5 of an overhead crane with the drives 6 . At the front end of the loading machine, in the immediate vicinity of the cover plate 21 of the reactor vessel 2, there are four detection devices 7.

Fig. 2 zeigt in einem Querschnitt die Lage dieser vier, jeweils um 901 versetzt angeordneten Erkennungseinrichtungen 71 bis 74 am Umfang des vorderen Endes der Belademaschine 4. Diese Lage entspricht der Anordnung der Meßmarken 81 bis 84 am Kanal 3, wie sie aus Fig. 3 schematisch hervorgeht. Die beiden Pfeile geben dabei die Komponenten der Bewegung der Lademaschine an.Fig. 2 shows in cross section the location of these four click 901 arranged offset detection means 71 to 74 on the periphery of the front end of the stacker 4. This situation corresponds to the arrangement of the reference marks 81 to 84 on channel 3, as shown in Fig. 3 is shown schematically. The two arrows indicate the components of the movement of the loading machine.

Die Wirkungsweise der kontaktlosen Meßanordnung beruht dabei darauf, daß bei genauer Stellung der Lademaschine über der Arbeitsposition in sämtlichen vier Erkennungseinrichtungen 71 bis 74 gleiche Widerstands- oder gleiche Spannungsverhältnisse herrschen. Bei einem Vergleich von aus je- weils zwei gegenüberliegenden Erkennungseinrichtungen stammenden elektrischen Größen in je einer Brückenschaltung gemäß Fig. 4 ist dann der Ausschlag des Meßinstrumentes M gleich Null. Befindet sich dagegen die Belademaschine nicht in der Endposition, so wird kein Brückengleichgewicht herrschen, und das Meßinstrument wird einen entsprechenden Ausschlag aufweisen. Dementsprechend kann entweder von Hand oder automatisch eine Nachstellung der Lademaschine erfolgen. Dieser Vorgang sei am Beispiel der induktiven Meßmethode näher erläutert.The mode of operation of the contactless measuring arrangement is based on the fact that, when the loading machine is positioned precisely above the working position, the same resistance or the same voltage conditions prevail in all four detection devices 71 to 74. A comparison of the two opposite from weils recognition means JE derived electric quantities in each of a bridge circuit of FIG. 4 is then the decisive factor of the measuring instrument M equal to zero. If, on the other hand, the loading machine is not in the end position, there will be no bridge equilibrium and the measuring instrument will show a corresponding deflection. Accordingly, the loading machine can be readjusted either manually or automatically. This process is explained in more detail using the example of the inductive measurement method.

Die Meßmarken 81 bis 84 bestehen aus ferromagnetischem Material, die, wenn die Umgebung - also die Deckelplatte 21 - ebenfalls aus ferromagnetischem Material bestehen sollte, erhaben über derselben - gemäß der Fig. 3 in symmetrischer Anordnung um die jeweilige Arbeitsposition3 - angeordnet sind.The measurement marks 81 to 84 are made of ferromagnetic material, when the environment - that is, the cover plate 21 - should likewise consist of a ferromagnetic material, beyond the same - in accordance with Figure 3 in a symmetrical arrangement around the respective Arbeitsposition3 -. Are arranged.

Die Erkennungseinrichtungen 71 bis 74 bestehen aus wechselstromgespeisten Induktionsspulen. Diese sind gemäß Fig. 4 zu einer Brückenanordnung zusammengeschaltet, in der Gl und G2 die Wechselspanungsquellen, R 71 (73) und R 72 (74) die genannten Induktionsspulen und Ro Spannungsteilerwiderstände darstellen. Bei der Annäherung der Induktionsspulen R 71 (73) und R 72 (74) an die Meßmarken verändert sich deren Wechselstromwiderstand, so daß an den Spannungsteiler-Widerständen unterschiedliche Spannungen entstehen, die über die Gleichrichter Gl 1 und Gl 2 sowie über die Glättungskondensateren Kl und K2 in einer Brückenschaltung, die außer den bereits genannten Spannungsteiler-Widerständen Ro noch die Justierwiderstände RZI(3) und RZ2(4) enthält, miteinander verglichen werden.The detection devices 71 to 74 consist of induction coils supplied with alternating current. According to FIG. 4, these are interconnected to form a bridge arrangement, in which Gl and G2 represent the AC voltage sources, R 71 (73) and R 72 (74) represent the induction coils mentioned and Ro voltage divider resistors. When the induction coils R 71 (73) and R 72 (74) approach the measuring marks, their alternating current resistance changes, so that different voltages arise at the voltage divider resistors, which are generated via the rectifiers Gl 1 and Gl 2 and the smoothing capacitors Kl and K2 in a bridge circuit which, in addition to the voltage divider resistors Ro already mentioned, also contains the adjustment resistors RZI (3) and RZ2 (4), can be compared with one another.

Im Brückenzweig befindet sich das Meßinstrument M mit den Endkontakten E 1 (3) und E 2 (4). (Die in Klammern gesetzten Indizes beziehen sich je- weils auf die zweite Brückenschaltung, der das um 900 gegenüber dem ersten Induktionsspulenpaar versetzte zweite Induktionsspulenpaar angehöft) Die Endkontakte werden dabei zweckmäßigerweise in die Verriegelungsstromkreise der Belademaschinensteuerung eingeschleift, d. h., bei Ansprechen derselben wird jede weitere Bewegung der Belademaschine blockiert, so daß damit mögliche Beschädigungen mit Sicherheit vermieden werden können. Gleichzeitig spricht eine Signaleinrichtung an, durch die das Bedienungspersonal veranlaßt wird, die genaue Einrichtung der Belademaschine von Hand durchzuführen.The measuring instrument M with the end contacts E 1 (3) and E 2 (4) is located in the bridge branch. (The bracketed indices relate in each case to the second bridge circuit, of the 900 relative to the first induction coil pair second induction coil pair offset angehöft) The end contacts are expediently connected into the latch circuits of the Belademaschinensteuerung, d. In other words, if it responds, any further movement of the loading machine is blocked, so that possible damage can be avoided with certainty. At the same time, a signaling device responds by which the operating personnel is prompted to carry out the precise setting up of the loading machine by hand.

Die erfindungsgemäße kontaktlose Meßanordnung läßt sich auch auf kapazitiver Basis ausführen. Dabei befinden sich an der Belademaschine vier jeweils um 90' versetzt nebeneinanderliegende, wechselstromgespeiste Plattenpaare eines Differentialkondensatorsystems, dessen jeweils dritte Elektrode von entsprechend erhabenen flächenartigen metallischen Meßmarken an der Arbeitsposition gebildet wird. Die elektrische Schaltung ist analog derjenigen bei der induktiven Meßmethode.The contactless measuring arrangement according to the invention can also be implemented on a capacitive basis. There are four AC-fed plate pairs of a differential capacitor system, each offset by 90 ' , next to one another on the loading machine, the third electrode of which is formed by correspondingly raised, flat metallic measuring marks at the working position. The electrical circuit is analogous to that of the inductive measuring method.

Die kontaktlose Meßanordnung kann jedoch auch so aufgebaut werden, daß an der Lademaschine elektromagnetische Strahlungsquellen angeordnet sind, deren Strahlung von vier um die Arbeitsposition herum verteilten Meßmarken reflektiert und von an der Belademaschine angebrachten vier entsprechenden Strahlungsempfängern, von denen jeweils zwei den geschilderten Brückenschaltungen angehören, aufgenommen wird. In diesem Fall werden die WechselspannungsgeneratorenG1 und G2 sowie die Bauelemente R 71 (73) bzw. R 72 (74) nicht mehr benötigt, es gelten vielmehr die in Fig. 4 gestrichelt einge7eichneten Verbindungsleitungen zu den Bauelementen X71 (73) und X72 (74), z. B. Fotozellen, die selbst als Spannungs- bzw. Stromquellen fungieren.The contactless measuring arrangement can, however, also be constructed in such a way that electromagnetic radiation sources are arranged on the loading machine, the radiation of which is reflected by four measuring marks distributed around the working position and received by four corresponding radiation receivers attached to the loading machine, two of which belong to the bridge circuits described will. In this case, the alternating voltage generators G1 and G2 as well as the components R 71 (73) and R 72 (74) are no longer required, rather the connecting lines to the components X71 (73) and X72 (74) shown in broken lines in Fig. 4 apply. , e.g. B. photocells that act as voltage or current sources themselves.

An Stelle von elektromagnetischen Strahlungsquellen können auch andere Strahlungsquellen oder auch Ultraschallquellen mit entsprechenden Reflektoren neben den Arbeitspositionen und Empfängereinrichtungen an der Lademaschine Verwendung finden.Instead of electromagnetic radiation sources, other Radiation sources or ultrasound sources with appropriate reflectors as well the working positions and receiving equipment on the loading machine Find.

Fig. 5 zeigt eine Abwandlung der bisher besprochenen Meßanordnung. Dabei sind die Erkennungseinrichtungen 71 bis 74 seitlich an der Lademaschine 4 angeordnet und starr mit derselben verbunden. Dementsprechend befinden sich in gleichem Abstand und gleicher Richtung neben den Arbeitspositionen nur je eine Meßmarke, die in ihrer Ausbildung dem jeweils angewandten Meßprinzip entspricht.Fig. 5 shows a modification of the previously discussed measuring arrangement. The detection devices 71 to 74 are arranged on the side of the loading machine 4 and are rigidly connected to the same. Accordingly are located at the same distance and the same direction next to the working positions depending only a measuring mark, which corresponds in its form to the measuring principle used in each case.

Nach Fig. 6, die eine Draufsicht darstellt, ist es weiter möglich, bei einer der Fig. 5 ähnlichen Anordnung nur zwei Erkennungseinrichtungen 76 und 77 zu verwenden. Die zugehörige Brückenschaltung gibt die Position der Lademaschine 4 in der einen Koordinatenrichtung an, eine zusätzliche Einrichtung zur Feststellung des Maximums bzw. des Minimums der Ausgangsströme einer der beiden Erkennungseinrichtungen 76 und 77 zeigt die genaue Lage der Lademaschine in der anderen, senkrecht zur ersteren, verlaufenden Koordinatenrichtung.According to FIG. 6, which illustrates a plan view, it is further possible, in one of the Fig. 5 arrangement similar to use only two detection devices 76 and 77. The associated bridge circuit indicates the position of the loading machine 4 in one coordinate direction, an additional device for determining the maximum or the minimum of the output currents of one of the two detection devices 76 and 77 shows the exact position of the loading machine in the other, perpendicular to the former Coordinate direction.

Wenn sich die Belademaschine über neutralem Gelände ohne Meßmarken, also nicht in der Nähe einer Arbeitsposition befindet, sind die beiden Brückenschaltungen ebenfalls im Gleichgewicht. Zur Vermeidung eines dadurch möglichen Mißverständnisses hinsichtlich der Position der Lademaschine 4 ist es notwendig, wenn keine z. B. optische Grobüberwachung der Lademaschinenbewegung möglich ist, zusätzlich in einem Brückenzweig eine Strommessung durchzuführen, mit der Maßgabe, daß erst mit Unterschreitung bzw. überschreitung eines bestimmten Stromwertes die Anzeigeeinrichtung eingeschaltet wird.If the loading machine is on neutral terrain without measuring marks, so not in the vicinity of a working position, the two bridge circuits are also in balance. To avoid a possible misunderstanding with regard to the position of the loading machine 4, it is necessary if no z. B. optical coarse monitoring of the loading machine movement is also possible in one Bridge branch to carry out a current measurement, with the proviso that only when the value falls below or if a certain current value is exceeded, the display device is switched on will.

Bei der induktiven Meßmethode wird in der Nähe der Meßmarke der Wechselstromwiderstand der Induktionsspule größer und damit der Strom kleiner, so daß also in diesem Fall die Unterschreitung, bei der kapazitiven Methode oder durch Strahlungsreflexion dagegen die Überschreitungr eines bestimmten Wertes desselben als Kriterium gilt.With the inductive measuring method, the alternating current resistance is close to the measuring mark the induction coil is larger and therefore the current is smaller, so that in this case the undershoot, with the capacitive method or through radiation reflection on the other hand, the exceeding of a certain value of the same counts as a criterion.

Neben der bisher erwähnten manuellen Nachjustierung der Lademaschinenposition sind natürlich auch für eine automatische Nachjustierung alle Voraussetzungen gegeben, so daß zur Durchführung derselben nur verhältnismäßig einfache, jedem Fachman geläufige, zusätzliche Maßnahmen zu treffen sind.In addition to the previously mentioned manual readjustment of the loading machine position Of course, all prerequisites are also given for an automatic readjustment, so that to carry out the same only relatively simple, additional measures must be taken.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtungen ist nicht nur bei Kemreaktoren angebracht, sondern empfiehlt sich auch überall dort, wo es darauf ankommt, die genaue Ortung empfindlicher Maschinenteile in unzugänglichen bzw. gefährlichen Betriebsbedingungen unterworfenen Räumen durchzuführen.The use of the devices according to the invention is not only at Nuclear reactors attached, but is also recommended wherever there is on it arrives, the exact location of sensitive machine parts in inaccessible or dangerous To carry out rooms subject to operating conditions.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Control device for the loading machine of a nuclear reactor, characterized in that the various working positions and the loading machine are provided with contactless measuring arrangements consisting of marks and corresponding recognition devices for the precise determination of their mutual position.

2. Control device according to spoke 1, characterized in that the measuring arrangement consists of four each offset by 901 , attached to the loading machine, AC-fed induction coils, which belong to two bridge circuits influencing the control device, and the working positions are also provided with four corresponding ferromagnetic measuring marks. 3. Control device according to claim 1, characterized in that the measuring arrangement consists of four each offset by 90 ' , attached to the loading machine, AC-powered plate pairs of a differential capacitor system and the respective third capacitor electrodes of these systems consists of four correspondingly raised, planar measuring marks, which are symmetrical to the eweiligen Working position are formed. 4. Control device according to claim 1, characterized in that the measuring arrangement consists of four radiation receivers belonging to two bridge circuits each , which receive the radiation emanating from the electromagnetic radiation sources attached to the loading machine and reflected radiation from four measuring marks distributed around the working position. 5. Control device according to claim 4, characterized in that instead of an electromagnetic radiation source, another radiation source or an ultrasonic source with corresponding reflectors and detection or receiver devices is provided. 6. A control device according to claims 1 to 4, characterized in that only one each side of the working positions arranged at always the same distance measuring mark is provided, and the system of the four detection means is therefore rigidly attached to the side of the loading machine. 7. Control device according to claim 6, characterized in that two detection devices and an associated bridge circuit and a device for determining the current maximum or current minimum are provided in one of the two detection devices. 8. Control device according to claim 1, characterized in that the measuring arrangements additionally contain members for current measurement. 9. Control device according to claim 8, characterized in that the measuring arrangements are provided only when the current value falls below or exceeds a certain value for the position indicator and C takeover of the control of the drive devices of the loading machine.