DE1153122B - Vorrichtung zur elektromagnetischen Verschiebung von neutronenabsorbierenden Regelstaeben - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

A 32137 Vnic/21g

ANMELDETAG: 30. MAI 1959

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFTs 22. AUGUST 1963

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Verschiebungsvorrichtung für neutronenabsorbierende Regelstäbe in Kernreaktoren, bestehend aus einem langgestreckten zylindrischen Eisenstator, der aus Ringen aus Weicheisen zusammengesetzt ist, welche auf ein Rohr aus unmagnetischem Werkstoff aufgeschoben sind und äquidistante Nuten und in diesen verlegte gleichstromerregte Spulen haben, die ein räumlich in mehreren Wellen sinusförmig verteiltes und in bezug auf den Stator axial verschiebbares vielpoliges Gleichstromsystem bilden, und aus einem wesentlich kürzeren konzentrischen, einen Regelstab tragenden Stabanker mit äquidistanten ringförmigen Polstücken, die abwechselnd Nord- und Südpole bilden.

In der Ausrüstung von Kernreaktoren ist immer ein Gerät zur Regelung der Reaktivität des Reaktors vorhanden. Dieses umfaßt eine Anzahl von Stäben aus neutronenabsorbierendem Werkstoff, meistens Cadmium oder Bor, die mehr oder weniger in den Reaktorkern eingeschoben werden, wobei die Einschublänge je nach der steigenden oder fallenden Reaktivität vergrößert oder verringert wird. Hier muß also eine Temperaturänderung Δ δ eine Verschiebung mit Hilfe eines Betätigungsgerätes auslösen, das in dem vorliegenden Falle ein in axialer Richtung verschiebbarer Magnetstab ist.

Es sind bereits Vorrichtungen zur elektromagnetischen Verschiebung bekannt, die diesem Zweck dienen. Bei diesen Vorrichtungen werde in einem langgestreckten zylindrischen Eisenstator, der aus einem Gehäuse aus Weicheisen mit auf dieses in äquidistanten Abständen aufgesteckten Spulen und zwischen diesen angeordneten Weicheisenringen besteht, Stabanker aus magnetisierbarem Material mit äquidistanten Stücken verschoben. Ferner sind elektromagnetische Antriebe zum ruckartigen Hin- und Herbewegen des Ankers bekannt, bei denen der Anker entweder durch Spulenwicklungen erregt wird oder aus permanenten Magneten besteht.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen besteht infolge gleicher Polteilungen von Stator und Anker die Gefahr, daß der Anker hängen bleibt. Um dies zu vermeiden, bestehen bei der Vorrichtung nach der Erfindung die Joche zwischen den Polstücken in an sich bekannter Weise aus permanenten Magneten, und die Polteilungen des Stators und des Ankers sind zur Beseitigung der Nutenharmonischen in der axialen Zugkraft der Regelvorrichtung geringfügig verschieden. Dadurch wird der Gefahr des Hängenbleibens infolge übereinstimmender Nutenteilungen, die bei permanenten Magneten noch größer ist als bei einer Vorrichtung zur elektromagnetischen

Verschiebung von neutronenabsorbierenden

Regelstäben

Anmelder:

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget, Västeräs (Schweden)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Missling, Patentanwalt, Gießen, Bismarckstr. 43

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 2. Juni 1958 und 30. April 1959 (Nr. 5248 und Nr. 4229)

Dr.-Ing. Ludwig Dreyfus und Stig Ericsson,

Västeräs (Schweden), sind als Erfinder genannt worden

nur im Betriebsfall beginnenden Erregung eines elektromagnetischen Ankers, weitgehend beseitigt. Es gelingt, auf diese Weise ohne eine Stromzuführung zu dem beweglichen Anker auszukommen, was eine beträchtliche Vereinfachung der Bauweise und erhöhte Sicherheit bedeutet.

Eine mögliche Lösung ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt, die einen Querschnitt durch ein elektromagnetisches Verschiebungsgerät darstellt. Aus einer Vielzahl von genau gleichen Eisenringen 5 ist um ein unmagnetisches Rohr 6 ein langer, rohrf örmiger Stator mit im Abstand t_Si äquidistanten Nuten 7 aufgebaut, die ringförmige Spulen 8 aufnehmen. Die Spulen haben gleiche Windungszahlen, werden aber mit verschiedenem Gleichstrom gespeist. Die verschiedenen Gleichstromkreise sind mit 1, 2, 3 und η bezeichnet. Eine Spule im Abstand χ von einem beliebig gewählten

Γ In

Nullpunkt wird mit dem Strom i_x=J sin

gespeist. Die Gleichströme müssen also die gleiche Größe haben wie die Augenblickswerte eines «-phasigen Stromsystems. Sie erzeugen dann ein in axialer

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Richtung vielpoliges Gleiehfeld mit der Polteihing T₁=^t₅₁. Außerdem muß ihre räumliche Lage φ an der ^Stromquelle regelbar sein. ,Eine, ÄnderungA.?? entspricht. dann einer axialen Verschiebung

X₁ —— des vielpoligen Gleichfeldes, ohne daß

der Stator verschoben wird. Konzentrisch zu diesem langgestreckten Stator ist ein kürzerer Stabanker angeordnet, der Pole 9 und Pollücken 9' aufweist. Die Pole bilden abwechselnd Nord- und Südpole (Fig. 1). Jeder Anker trägt einen Regelstab. Dieser Stabanker ist aus Polstücken 9,und, aus Perrnanentmagnetjochen 10 gebildet (Fig.^). Zwischen dem Stator und dem Anker wird dann eine elastische Zugkraft entwickelt, die die Pole so einzustellen: strebt, daß ihre Mitte dort zu liegen kommt, wo die magnetomotorischen Kräfte der Statorwicklungen ihre Höchstwerte .haben.

Im allgemeinen ist jedoch die Einstellgenauigkeit infolge der Nutenharmonischen in der Zugkraftkurve nicht sehr groß. Diese werden in der Weise beseitigt, daß man die Polteilungen T₁ des Stators und die Polteilungen r₂ des Stabankers etwas ungleich macht. Wenn, wie in Fig. 2 dargestellt ist, beispielsweise der Stabanker 2 p Polteilungen zur Erzielung der gewünschten Zugkraft erfordert, so kann die Polteilung

des Ankers nach der Gleichung T₂=T₁ ±~ gewählt

werden, so daß 2ρτ₂=2ρτ₁±τ_5ι wird. Es dürfte nämlich ausreichend sein, wenn der Unterschied über die ganze Länge des Stabankers eine Statornutenteilung beträgt. Das wesentliche ist, daß unter den verschiedenen Polbögen die Schlitze der Statornuten regelmäßig verschobene Lagen einnehmen.

Um die Reibung des Stabankers bei der Bewegung in dem Rohr 6 aus unmagnetischem Werkstoff zu verringern, ist es vorteilhaft, diesen an beiden Enden mit Rollen 11 zu versehen, die in Kugellagern 12 gelagert sind.

Die Verwendung von Permanentmagneten als Poljoche im Anker ergibt eine bedeutende Verstärkung der Zugkraft im Vergleich zu Weicheisenmagneten. Dieselbe Stromstärke im Stator vorausgesetzt, erhält man mindestens die doppelte Zugkraft. In Fig. 2 ist ein Kontrollstab 13 angedeutet.

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35 Die Regelung der Geschwindigkeit der Ankerbewegung kann auf verschiedene bekannte Weisen erfolgen, z. B. durch Bürstenverschiebung.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektromagnetische Verschiebungsvorrichtung für neutronenabsorbierende Regelstäbe in Kernreaktoren, bestehend aus einem langgestreckten zylindrischen Eisenstator, der aus Ringen aus Weicheisen zusammengesetzt ist, welche auf ein Rohr aus unmagnetischem Werkstoff aufgeschoben sind und äquidistante Nuten und in diesen verlegte gleichstromerregte Spulen haben, die ein räumlich in mehreren Wellen sinusförmig verteiltes und in bezug auf den Stator axial verschiebbares vielpoliges: Gleichstromsystem bilden^ und aus einem wesentlich kürzeren konzentrischteö, einen Regelstab tragenden Stabanker mit äquidistanten ringförmigen; Polsiücken, die abwechselnd Nord- und Südpole büden, dadurch gekennzeich net, daß die Joche zwischen den Polstücken in an sich bekannter Weise-aus permanenten Magneten bestehen und zur Beseitigung der Nutenharmonischen in dez.-axialen Zugkraft der Regelvorrichtung die Polteilungen des Stators und Ankers geringfügig verschieden sind. ■

2v Elektromagnetische Verschiebungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß. die Länge der gesamten Poiteilungen des Stabankers eine Statornutenteilung länger oder kürzer ist als die Gesamtlänge der gleichen Anzahl von Statornutenteilungen. ^;

3. Elektromagnetische Verschiebungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabanker an beidöü Enden mit Rollen versehen ist, die in Kugellagern- gelagert sind und an der Innenwand des= Rohres aus unmagnetischem Material gleiten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 912721;
USA.-Patentschriften Nr. 2 803 761, 2749 453;
schweizerische Patentschrift Nr. 93 413.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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