DE1151885B - Vorrichtung zum Abschalten von Kernreaktoren - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Abschalten von Kernreaktoren Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abschalten von Kernreaktoren mittels Sicherheitsstäben, die zum Abschalten des Reaktors diese Stäbe aus ihrer Bereitschaftsstellung insbesondere oberhalb der Spaltzone durch eine Abstoßeinrichtung beschleunigt in ihre Abschaltstellung bewegt.
• Es ist bekannt, die Sicherheitsstäbe bei Kernreaktoren im Betrieb durch einen Elektromagneten in Bereitschaftsstellung insbesondere oberhalb der Reaktorspaltzone zu halten und zum Abschalten des Reaktors nach Ausschalten des Magnetstromes entweder durch die Schwerkraft allein oder unterstützt durch eine Abstoßvorrichtung (pneumatisch, hydraulisch, Federkraft) in die Abschaltstellung zu bringen.
• Diese Vorrichtungen sind in der Regel nicht geeignet, sehr schnelle Betriebsstörungen, wie sie bei Reaktoren vorkommen können, rechtzeitig abzufangen, da zuviel Zeit für die Beschleunigung der Abschaltstäbe aus dem Ruhezustand auf die Endgeschwindigkeit benötigt wird.
• Diese Nachteile können in einfacher Weise beseitigt werden, indem gemäß der Erfindung ein Stoßimpulsgeber als Abstoßeinrichtung verwendet wird. Derartige Stoßimpulsgeber sind als elektromagnetische Stoßimpulsgeber seit langem als Antriebe von elektrischen Schaltern und ähnlichen Einrichtungen bekannt, bei denen relativ kleine Massen zu beschleunigen sind. Es wurde nun erkannt, daß überraschenderweise diese Stoßimpulsgeber mit ausgezeichnetem Erfolg als Stoßvorrichtung für Sicherheitsstäbe von Kernreaktoren eingesetzt werden können, obwohl die zu beschleunigenden Massen relativ groß sind. Da jedoch die Elemente relativ stabil ausgebildet sind, bleiben sie auch gegen einen äußerst kurzen und hochenergetischen Stoß widerstandsfähig.
• Als Stoßimpulsgeber können sowohl die bekannten Explosions-Stoßimpulsgeber als auch - und dies mit besonderem Vorteil - elektromagnetische Stoßimpulsgeber verwendet werden. Diese bestehen aus einer Spule mit einem an dieser anliegenden Kurzschlußring. Bei entsprechender Beaufschlagung der Spule mit einem kurzen Stromstoß wird die Stoßenergie in Bruchteilen von Millisekunden frei.
• Die Vorrichtung nach der Erfindung kann noch dadurch in hervorragender Weise verbessert werden, daß für einen möglichst hohen Wirkungsgrad der Stoßübertragung Sorge getragen wird, indem zwischen dem Stößel des elektromagnetischen Impulsgebers mit kleiner Masse und dem zu bewegenden Sicherheitselement mit erheblich größerer Masse ein oder ; mehrere Stoßübertragungskörper angeordnet werden. Dabei ist es ferner sehr zweckmäßig, die Massen der Stoßübertragungskörper vom Stößel bis zum Abschaltstab so abzustufen, daß eine optimale Energieausnutzung erreicht wird.
• Die zur wirkungsvollen Stoßübertragung erforderliche Massenabstufung läßt sich in einfacher bekannter Weise rechnerisch genau ermitteln und damit im voraus den technischen Bedingungen anpassen.
• Schließlich kann man die Energieverluste bei der Stoßübertragung noch weiter verringern, wenn gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung die verwendeten Stoßübertragungskörper völlig oder nur an den gegenseitigen Berührungsflächen aus Materialien wie Kugellagerstahl, Berylliumbronze usw. bestehen. Vorteilhaft ist es auch, die Stoßübertragungskörper als dünnwandige Hohlkörper aus möglichst hartem, federndem Material auszubilden, die zur Erreichung der notwendigen Masse mit einem unelastischen Material, wie z. B. Blei, ausgefüllt sind, das an der Deformation nicht teilnimmt. Zur Verringerung der baulichen Abmessungen der vorliegenden Abstoßvorrichtung werden annähernd zylinderförmige Körper zur Stoßübertragung verwendet, die bei gleicher Masse eine geringere Breitenausdehnung haben als kugelförmige Körper.
• Der besondere Vorteil der beschriebenen Abstoßvorrichtung liegt vor allem darin, daß bei Verwendung eines elektromagnetischen Stoßimpulsgebers die Abschaltstäbe schon nach etwa einer Millisekunde die volle Geschwindigkeit erreichen, so daß auch sehr schnelle Reaktorstörungen beherrscht werden können. Außerdem erfolgt bei dem angewandten Prinzip der Abschaltvorgang mit größtmöglicher Sicherheit. Dabei sind die Abmessungen der Abschaltvorrichtung derart gering, daß sie ohne Schwierigkeit an jedem Abschaltstab eingebaut werden kann.
• Es sei noch erwähnt, .daß unter »Sicherheitselement« sowohl Abschaltstäbe aus Absorbermaterial wie aus Brennstoff zu verstehen sind. Selbstverständlich kann ein Sicherheitselement auch teilweise aus Absorbermaterial und teilweise aus Brennstoff bestehen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum Abschalten von Kernreaktoren mittels Sicherheitsstäben, die zum Abschalten des Reaktors diese Stäbe aus ihrer Bereitschaftsstellung insbesondere oberhalb der Spaltzone durch eine Abstoßeinrichtung beschleunigt in ihre Abschaltstellung bewegt, gekennzeichnet durch einen Stoßimpulsgeber als Abstoßeinrichtung.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstoßeinrichtung ein elektromagnetischer Stoßimpulsgeber ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stößel des Stoßimpulsgebers und dem eigentlichen Sicherheitselement ein oder mehrere Stoßübertragungskörper angeordnet sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßübertragungskörper an den Flächen, an denen sie sich berühren, aus Hartwerkstoffen bestehen.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Hartwerkstoffe Kugellagerstahl oder Berylliumbronze dienen.
6. 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßübertragungskörper als Hohlkörper aus möglichst hartem Material ausgeführt sind, die mit einem Werkstoff von hohem spezifischem Gewicht ausgefüllt sind.
7. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßübertragungskörper eine annähernd zylindrische Form haben. In Betracht gezogene Druckschriften: »Journ. Brit. Nucl. Energy Conf. «, Vol. 1, 1956, Juli, S. 132.