DE1181333B - Betaetigungsvorrichtung fuer Steuer- und Sicherheitsstaebe in Kernreaktoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: G 21

Deutsche KL: 21g-21/ßl

Nummer: 1181333

Aktenzeichen: C 23308 VIII c / 21 g

Anmeldetag: 1. Februar 1961

Auslegetag: 12. November 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungsvorrichtung für Steuer- und Sicherheitsstäbe in Kernreaktoren mit einer in Längsrichtung der Stäbe ausgerichteten, drehbaren und in axialer Richtung nicht verschiebbaren Stange, die teleskopartig mit einer sie umgebenden hohlen Schraube zusammenwirkt, welche in axialer Richtung verschiebbar ist und ihrerseits mit einer Mutter zwecks Feineinstellung der Steuer- und Sicherheitsstäbe zusammenwirkt, und mit Mitteln für die plötzliche Verstellung der Steuer- und Sicherheitsstäbe zwecks Abschaltung des Reaktors.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist die drehfest, jedoch axial verschiebbar angeordnete Mutter mit dem Steuer- und Sicherheitsstab verbunden und wird durch die drehbar gelagerte hohle Schraube zwecks Feineinstellung des Steuer- und Sicherheitsstabes in axialer Richtung verstellt. Die hohle Schraube wird normalerweise durch einen Magneten in einer oberen Lage festgehalten. Soll der Reaktor abgeschaltet werden, so wird die Schraube vom Magneten freigegeben und fällt unter der Wirkung ihres Eigengewichts zusammen mit der von ihr getragenen Mutter nach unten, so daß der Steuer- und Sicherheitsstab in seine untere Endstellung gelangt.

Da sich die Schraube beim Abschaltvorgang mit nach unten bewegt, müssen bei der bekannten Betätigungsvorrichtung verhältnismäßig große Massen beschleunigt werden. Dies ist insbesondere bei horizontaler Anordnung der Reaktorkanäle nachteilig, da hier die Bewegung der Steuer- und Sicherheitsstäbe nicht durch das Eigengewicht unterstützt, sondern lediglich durch Federkraft bewirkt werden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art unter Vermeidung dieses Mangels so auszubilden, daß bei einer plötzlichen Verstellung der Steuer- und Sicherheitsstäbe zwecks Abschaltung des Reaktors nur geringe Massen beschleunigt werden müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in axialer Richtung fixierte, drehbar gelagerte Mutter zwecks Verschiebung der Schraube in axialer Richtung und damit zur Feineinstellung der Stäbe von einem ersten Motor zu drehen ist und daß ein zweiter Motor vorgesehen ist, der zusammen mit einer Rückholfeder die Stange und damit die diese umgebende Schraube in eine von zwei Drehstellungen bringt, in denen das dem Reaktor zugewandet Schraubenende entweder über einen Bajonett-Verschluß unter Zusammenpressung einer zwischengeschalteten Vorschubfeder für die Stäbe mit diesen Betätigungsvorrichtung für Steuer- und
Sicherheitsstäbe in Kernreaktoren

Anmelder:

Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,

München 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:

Marc Alfred, Levallois-Perret, Seine

(Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 5. Februar 1960 (817 710)

gekuppelt oder unter Entspannung der Vorschubfeder von diesen entkuppelt ist.

Bei dieser Betätigungsvorrichtung ist somit zwischen der Schraube und dem Steuer- oder Sicherheitsstab eine mechanische Kupplung vorgesehen, die zum Zwecke einer plötzlichen Abschaltung des Reaktors gelöst wird, so daß der Steuerstab unter der Wirkung einer im Bereich der Kupplung angeordneten, gespannten Vorschubfeder schlagartig in die gewünschte Lage im Reaktorkanal geführt wird. Da die hohle Schraube hierbei nicht mitbewegt wird, sind die zu beschleunigenden Massen verhältnismäßig gering.

Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels hervor. ;

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt die Gesamtanordnung der Translations- und Sicherheitsmotore für eine Steuerstange;

F i g. 2 ist ein Längsschnitt eines Translationsmotors in vergrößertem Maßstab;

F i g. 3 ist ein Schnitt durch diesen Motor nach der Linie A-A in F i g· 2;

F i g. 4 zeigt das Speiseschema der Statorwicklung des Translationsmotors;

F i g. 5 zeigt die. elektrische Schaltung des drehbaren , Kommutators für die Speisung des Translationsmotors;

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F i g. 6 a zeigt den schematischen Aufbau des dreh- Metallhülle 17 von der gleichen Stärke umgeben,

baren Kommutators für die Speisung des Trans- Der Rotor ist an einer Muffe 18 befestigt, an deren

lationsmotors; unterem Ende eine drehbare Mutter 5 (Fig. 14) an-

F ig. 6 b zeigt den schematischen Aufbau des dreh- gebracht ist, die unter der Wand 9 des Reaktorbaren Kommutators für das Anlassen des Trans- 5 behälters liegt. Der Rotor ist durch zwei Kugellager lationsmotors; 19 und zwei Druckkugellager 20 gehalten, die durch

F i g. 7 zeigt das Steuerschema für den Motor; den Kühlkreis 21 gekühlt sind. Die beiden Druck-

F i g. 8 zeigt die elektrische Schaltung des Kollek- kugellager sind aneinandergrenzend angeordnet, um

tors des Anlaßkommutators des Translationsmotors; schädliche Ausdehnungswirkungen zu vermeiden.

F i g. 9 zeigt die elektromechanische Steuerung des io Der Stator 22 umfaßt einen magnetischen Kreis aus

Anlaßkommutators des Translationsmotors; Blechen mit sechsunddreißig Spulen 23, die in sechs-

Fig. 10 zeigt die grundsätzliche Schaltung des unddreißig Nuten untergebracht sind. Jede Spule

Anlaßelektromagneten für die Steuerung gemäß füllt die Hälfte einer Nut aus, und die gesamten

Fig. 9; Spulenzähne verhalten sich wie ein kleiner Elektro-

Fig. 11 zeigt die grundsätzliche Schaltung des 15 magnet. Der Stator ist mittels einer Metallhülse24

Elektromagneten der Betätigungsvorrichtung gemäß von 0,5 mm Stärke abgedichtet. Die Luftspaltstärke

F i g. 9 für normalen Gang; beträgt 1 mm. Die Statorbleche sind von Kühlrohren

Fig. 12 ist ein Längsschnitt des Sicherheitsmotors; 21 aus nichtrostendem Stahl mit einem äußeren

F i g. 13 ist ein Längsschnitt des Stromzuführungs- Durchmesser von 10 mm und einem inneren Durchabschnittes der Vorrichtung; 20 messer von 6 mm umgeben, die untereinander durch

F i g. 14 ist eine Teilansicht im Längsschnitt des miteinander verschweißte Querstücke verbunden

Abschnittes der Vorrichtung, der die Wärmeisolie- sind, nachdem die Statorbleche durch Asbest ge-

rung und die Steuermutter für die Translationsbewe- schützt sind, um die mechanische Festigkeit zu ver-

gung enthält; stärken. Die Zwischenräume25 zwischen den Rohren

Fig. 15 zeigt im Längsschnitt das Beschleuni- 25 sind als Durchtritte für die Motorstromversorgungs-

gungssystem für die Steuerstange mit Feder und leitungen und für die mit den Kontrollorganen für

drehbarem Zapfen; die Stellung der Steuerorgane verbundenen Leitungen

Fig. 16 zeigt die Schaltung für die optische Kon- verwendet. Die Leiter, die z. B. durch siliziumbehantrolle der oberen und unteren Endstellung der deltes Asbest isoliert sind, sind durch einen Blech-Steuerstange. 30 schirm 26 geschützt. Der durch die Rohre 21 ge-

Man erkennt in F i g. 1 die Gesamtanordnung des bildete Kühlkreislauf gehört zu dem Translations-

Translationsmotors und des Sicherheitsmotors für motor, zum Sicherheitsmotor und zu den Meß- und

eine Steuerstange, aufgebaut auf einem Reaktor- optischen Kontrolleinrichtungen für die Stellung der

behälter. Steuerstange. Die Statorbleche sind zu Paketen zu-

Der Translationsmotor ist mit 1, der Sicherheits- 35 sammengesetzt, die durch Kühlringe 27 getrennt motor mit 2 bezeichnet. Alle elektrischen Verbin- sind. Das Kühlwasser durchläuft nacheinander die düngen sind mittels eines Steckers 3 hergestellt. Rohre 21 und wechselt dabei in jedem Rohr den Unterhalb der Motore ist eine Wärmeisolierung 4 Lauf sinn, und der Umlauf des Wassers in den Ringen angebracht. Die Bezugsziffer 5 bezeichnet ein dreh- 27 geschieht durch Ausnutzung des Druckverlustes bares Mutternsystem, das die Längsverschiebungen 40 zwischen zwei Stellen des Leitungskreises, wobei die der Steuerstange 7 steuert, und mit 6 ist ein Be- eine an dem Zuführungsrohr und die andere an dem schleunigungssystem mit Feder und drehbarem Ableitungsrohr für das Wasser vorgesehen ist.
Zapfen bezeichnet. Die Motore sind in ein luftdichtes Die Statorwicklung des Translationsmotors 1 beGehäuse 8 eingeschlossen, das fest mit dem Behäl- steht aus vorgefertigten, in Reihe geschalteten ter 9 des Reaktors verbunden ist. Bei 10 befindet sich 45 Spulen. F i g. 4 zeigt das Wicklungsschema und die der Meßwandler für die Meßeinrichtung zum Fest- Stromeinspeisung. Die sechsunddreißig Einzelspulen, stellen der Lage der Steuerstange. die die Wicklung bilden, sind über Bürsten mit den

Der Translationsmotor für die Steuerstange ist in sechsunddreißig Schleifkontakten 28 des in Fig. 6 F i g. 2 im Längsschnitt und in F i g. 3 im Querschnitt dargestellten drehbaren Kommutators 29 verbunden, nach der Linie A-A in Fig. 2 dargestellt. Es handelt 50 Jeder Schleifkontakt 28 ist mit einer Lamelle des sich um einen Gleichstrom-Reluktanzmotor. Die Kollektors 30 verbunden. Sechs Bürsten 31, 32,33, Leistung beträgt etwa 1 kW und das Drehmoment 34, 35 und 36 mit gleichem Winkelabstand stehen in 1,5 m-kg. Das Anlaßmoment liegt bei etwa 10m-kg. Reibungsberührung mit dem Kollektor 30. Man kann Die normale Drehgeschwindigkeit beträgt 300 Um- es z. B. so einrichten, daß die Bürsten 31, 33 und 35 drehungen pro Minute, entsprechend einer Geschwin- 55 positiv und die Bürsten 32, 34 und 36 negativ gepolt digkeit der Steuerstange von 5 cm/sec. Die Dreh- sind. Diese Bürsten sind mit Bürsten 37, 38, 39,40, geschwindigkeit kann jedoch 3000 Umdrehungen pro 41 bzw. 42 verbunden, die mit den Lamellen eines Minute, entsprechend einer Geschwindigkeit der zweiten Kollektors 43 zusammenwirken, der in Stange von 50 cm/sec, erreichen, wenn es notwendig F i g. 5 zur besseren Übersicht in zwei Teilen darist, die Steuerstange schnell hinabzubringen. Der 60 gestellt ist und der eine zweite Gruppe von Bürsten Rotor ist von einem Magneten 11 mit sechs Polen 44, 45, 46, 47, 48 und 49 umfaßt, die mit denen der gebildet. Er ist hohl, um den Durchtritt der Steuer- ersten Gruppe axial in Fluchtung liegen und durch schraube 12 für die Steuerstange zu ermöglichen. die die Stromzufuhr geschieht. Der Kollektor 43 hat Der Magnet ist zwischen zwei Flansche 13 und 14 zweiundsiebzig Lamellen. Seine Aufgabe besteht mittels sechs Zugstangen 15 aus unmagnetischem, 65 darin, die Stromversorgung der Statorwicklung abnichtrostendem Stahl eingespannt. Er ist innen von zuschalten, wenn die Bürsten 31 bis 36 sich jeweils einer Hülse 16 aus antimagnetischem, niohtrosten- in Berührung mit einer einzigen Lamelle des Kollekdem Stahl von 0,5 mm Stärke und außen von einer tors 30 befinden. Die Bürsten 37 bis 42 sind dann in

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Berührung mit den isolierten Lamellen des Kollek- eines Widerstandes 66 in den Motorkreis. Die Steltors 43. Die Sperrvorrichtung51 (Fig. 6) verhindert lung normaler Betrieb U entspricht der. Motorspeidas Anhalten des Kommutators 29 in Stellungen, die sung mit voller Spannung. Die Haltestellung S enteiner unterbrochenen Stromversorgung der Stator- spricht der Speisung bei verringerter Spannung, die wicklung entsprechen. Man erkennt aus Fig. 4 5 ausreichend ist, um den Rotor des Motors unbeweg- und 5, daß die Speisung des Stators des Translations- Hch zu halten. In dieser letzten Stellung sind alle entmotors von den Bürsten 44 bis 49 aus über den ge- sprechenden Motore der Anlage in Serie geschaltet, samten Kommutator 29 geschieht. Die Bürsten 31 Fig. 9 zeigt das Betätigungssystem des Anlaßbis 36 schließen jeweils eine Spule der Statorwicklung kommutators 56; Die Achse 67 des Kollektors 65 ist kurz, und der Stromfluß geschieht in der in F i g. 4 io an dem Hebelarm 57 befestigt. Dieser dreht sich, gezeigten Weise. Der Rotor stellt sich derart ein, daß sobald der Tauchkern eines der beiden Elektrodie Richtung der Achsen der sechs Pole des Rotors magneten 68 und 69 angezogen wird. Wenn diese mit der mittleren Richtung der Felder, die durch die Elektromagneten nicht erregt sind, ist der Hebelarm Statorspulen erzeugt sind, zusammenfällt. Der Strom- 57 durch ein Rückholsystem mit vier Federn 70, 71, Versorgungskommutator 29 des Translationsmotors 15 72 und 73, die jede Abweichung der Nullstellung wird von einem Zweiphasenmotor 50 angetrieben, infolge von Temperaturänderungen vermeiden, in z. B. mit 110 V Spannung bei 50Hz. Eine Sperrvor- der mittleren Stellung gehalten. Auf Grund eines richtung 51 verhindert das Anhalten des Motors in herkömmlichen Verriegelungskreises ist die Stellung einer Stellung, die der Anlaßstellung des Anlaß- der Kerne der Elektromagneten, d. h. diejenige des kommutators entspricht. Diese Sperrvorrichtung be- ao Hebelarmes 57, durch eine Sperreinrichtung 74, die tätigt zwei Mikroschalter 52, die die Speisung der mit Nuten 75 zusammenwirkt und drei Elektro-Elektromagneten des drehbaren Anlaßkommutators magnete 76,77 und 78 umfaßt, gehalten. Der Belenken. Der gesamte Stromversorgungskreis dieser tätigungskreis des Elektromagneten 69 ist in F i g. 10 Elektromagneten mit den Mikroschaltern 52 ist von dargestellt und derjenge des Elektromagneten 68- in herkömmlicher Bauart und bildet einen Verriege- 25 Fig. 11.
lungskreis. Es handelt sich um Leitungskreise mit jeweils

Der Motor50 kann z.B. in einen Steuerkreis ein- einem Schütz88 mit seinem System zum Einfügen geschaltet sein, wie er z. B. in Fig. 7 dargestellt ist. eines Sparwiderstandes 89. Wenn der Elektromagnet Das von der Reaktivität abgeleitete Signal wird bei 69 erregt ist, wirkt sein Tauchkern_v am Ende des 53 auf den Eingang eines Ringkern-Potentiometer- 30 Hubes auf ein entsprechendes System 190 zum Eintransformators 54 gelegt, dessen Schieberstellung schalten eines Sparwiderständes. Der Stromversoreine Funktion der Ableitung des Signals nach der gungskreis des Elektromagneten 68 umfaßt ein Zeit ist, d. h. der Änderungsgeschwindigkeit dieses Selbsthaltesystem 91 mit einer Kapazität 92 und Signals. Hinter dem Potentiometer ist eine veränder- Zeitschaltern 93. Dieses System ermöglicht die Aufbare Kapazität 55 eingeschaltet, deren Größe eine 35 rechterhaltung der Stromspeisung des Elektromaghe-Funktion der Beschleunigung, der Änderung des ten 68, wenn der Mikroschalter 52 α sich durch die Signals und des Richtungssinnes dieser Änderung Drehung des Anlaßsystems 51 nacheinander öffnet ist. Das an den Motor 50 geführte Signal ist daher und schließt (vgl. Fig. 6), und zwar durch die in vorher als Funktion des Richtungssinnes der Ge- dem Kondensator 92 gespeicherte Ladungsmenge, schwindigkeit und der Beschleunigung der Reaktivi- 40 Zur Vereinfachung sind die Mikroschalter 52 und tätsänderung abgeändert. Diese grundsätzliche Steue- 52 α in F i g. 6 mit 52 bezeichnet,
rung kann natürlich durch irgendwelche geeignete Bei fehlendem Strom neigt die Steuerstange 7 zum Einrichtungen vervollständigt sein, z. B. zum Regeln Herabfallen infolge Schwerewirkung wegen der des Betriebsbereiches des Reaktors. Bewegungsumkehrbarkeit des Schrauben-Muttern-

F i g. 8 zeigt den drehbaren Anlaßkommutator, 45 Systems 5. Dieses sehr empfindliche System kann der in F i g. 6 mit 56 bezeichnet ist und mittels eines z. B. von einer Bauart sein, bei der das Mutternteil Hebelarmes 57 durch das Elektromagnetsystem ge- von einer Reihe mit Gewinde versehener Rollen gemäß Fig. 9 und gemäß der Prinzipdarstellung in bildet ist, die in einer Muffe angeordnet sind und mit F i g. 6 betätigbar ist. Die Speisung des Translations- dem Gewinde der Schraube im Eingriff stehen,
motors 1 geschieht von einer geeigneten Gleich- 50 Der Betätigungsmotor der Sicherheitsvorrichtung Spannungsquelle, die an den Leitungskreis 58 ange- — Sicherheitsmotor — ist in einem axialen Schnitt schlossen ist. Alle Translationsmotore der Anlage in F i g. 12 dargestellt. Er ist von ähnlicher Bauart entsprechend dem Motor 1 sind in dem Leitungskreis wie der Translationsmotor. Insbesondere umfaßt sein 58 hintereinandergeschaltet, wie in Fig. 8 für den Stator sechsunddreißig Spulen, und sein Rotor ist als Motor 1 dargestellt ist. 55 Magnet mit sechs Polen ausgebildet. Die Leistung

Von der Leitung 58 aus geschieht die Stromver- beträgt etwa 1 kW und das Drehmoment 1,5 m · kg.

sorgung mittels eines Anlaßkommutators 56 über Das Anlaßmoment liegt bei etwa 10 m · kg. Der

Leitungen 59, 60 und 61, die mit den Bürsten 44,46 Rotor dreht sich in etwa einer Hundertstelsekunde

bzw. 48 des in F i g. 5 dargestellten Kommutators 29 um 25°. Der Rotor 79 treibt eine verschweißte Muffe

verbunden sind, sowie über Leitungen 62, 63 und 64, 60 80 an, an der das Ende einer Feder 81 befestigt ist.

die mit den Bürsten 45, 47 bzw. 49 des Kollektors 43 Das andere Ende ist an einem Deckel 82 befestigt,

verbunden sind. Der Kollektor 65 des Kommutators der das Einregem der Federspannung ermöglicht.

56, der in bezug auf Drehungen fest mit dem Hebel- Der Deckel wird nach dem Einregeln auf einem

arm 57 verbunden ist, kann drei Stellungen ein- Flansch 83 verschweißt. Die Muffe 80 ist an einer

nehmen. Diese drei Stellungen sind in F i g. 8 durch 65 Welle 84 mit quadratischem Querschnitt befestigt,

die drei Pfeile S, T und U gekennzeichnet, die auf die in dem eine quadratische öffnung aufweisenden

den festen Pfeil R einstellbar sind. Die Stellung T ist Kopf 85 der Schraube 12 gleitet: Wenn der Motor 2

die Anlaßstellung. Sie entspricht der Einführung unter Spannung steht, dreht siöh der Rotor um 25°

und spannt die Feder 81. Sobald die Stromversorgung stellung ist der Stator des betrachteten Sicherheitsunterbrochen wird, entspannt sich die Feder und motors während einer Übergangsperiode über einen dreht den Rotor in entgegengesetzter Richtung. Widerstand gespeist, und in der Normalbetriebs-Dieser versetzt die Welle 84 und also die Schraube stellung liegt er an der vollen Spannung. 12 in Drehung, die das im unteren Bereich der Ge- 5 Fig. 13 zeigt den gesamten Stromanschluß am samtanordnung vorgesehene Triebsystem für die oberen Ende der Vorrichtung. Diese Stromzufuhr Steuerstange auslöst, und stößt die Stange ins Innere umfaßt ein Kabel 94 mit zweiundsiebzig Adern, das des Reaktors. Der Rotor ist durch zwei Radialkugel- an den Enden durch zwei Vielfachstecker 95 und 96 lager 86 und ein Axialkugellager 87 unterstützt, die abgeschlossen ist, wobei der Stecker 96 es ermöglicht, durch den Kühlkreis 21 gekühlt sind. Der Stator hat io die Stifte in die richtige Verbindungsstellung zu brinden gleichen Aufbau wie bei dem Translations- gen. Das Einstecken des Steckers 96 geschieht durch motor 1. Die ähnlich wie bei diesem ausgebildete Drehen mittels eines Spezialschlüssels 97. Ein Deckel Spulenwicklung, die sich in einem Bereich geringer 98, der mit einer Bleihülle versehen ist, hält den Temperatur befindet, ist nicht mit Kühlringen ver- Stecker 96 in seiner Lage und wird auf dem oberen sehen. Bei 188 ist ein optisches Kontrollsystem an- 15 Teil der Vorrichtung verschraubt. Der Deckel ist abgeordnet, das weiter unten noch näher beschrieben nehmbar, so daß sich eventuelle Reparaturen der ist. Bei der beschriebenen Ausführungsart ist nur gesamten Stromzuführung ausführen lassen. Der eine Feder 81 vorgesehen. In Abänderung kann man Stecker 96 kommt in Eingriff mit einer Steckdose 99 zwei Federn vorsehen, falls es nötig ist, zwei Dreh- mit zweiundsiebzig Kontakten, richtungen zum Entkuppeln des Servomechanismus 20 Der Wärmeschutz4 ist im einzelnen in Fig. 14 in drei Bereichen bereit zu haben, nämlich für die dargestellt, die einen Längsschnitt des der Wand 9 Entkupplung der gesamten Motoranordnung, das des Reaktorbehälters benachbarten Bereiches dar-Beschleunigungssystem für die Stange und die stellt. Dieser Wärmeschutz ist ein Wärmeaustauscher Steuerstange. In diesem Fall bringt man zwischen im Parallel- und Gegenstromverfahren. Die Rohre die Steuerstange und das mechanische Beschleuni- 35 100, die etwa aus nichtrostendem Stahl bestehen und gungssystem eine bekannte Vorrichtung mit einem einen inneren Durchmesser von 6 mm sowie einen Drehzapfen. Die Kühlflüssigkeit tritt an der Stelle äußeren Durchmesser von 10 mm aufweisen, sind 189 ein und tritt bei 290 aus. Am oberen Ende des durch Blenden 101 gehalten, die getrieben und mit Mechanismus mündet eine Reinigungsleitung 191. den Rohren verschweißt sind. Um Wärmespannun-Sie gewährleistet das Entweichen von Luft bei der 30 gen des Deckels zu vermeiden, wird der Wärmeersten Füllung und eventuell das Evakuieren radio- schutz am Ende des generellen Kühlkreislaufs der lytischer Gasprodukte, die beim Betrieb des Reaktors Anordnung mit Wasser beschickt. In F i g. 14 ist das auftreten. Am Kühlwassereingang ist ein Thermo- Schrauben-Muttern-System zum Ausführen der element 192 angeordnet, ein weiteres Thermoelement Längsverschiebung der Steuerstange mit 5 bezeich- 193 liegt am Ausgang. Diese beiden Thermoelemente 35 net. Die mit dem Rotor des Translationsmotors fest sind an Anzeige- und Registriergeräte irgendeiner verbundene Muffe 18 treibt durch Drehung in den geeigneten Bauart angeschlossen und können aku- Kugellagern 102 die Mutter 103, die wiederum die stische oder optische Einrichtungen auslösen, z. B. Längsverschiebung der Schraube 12 bewirkt. Bei wenn die Auslaßtemperatur des Wassers zu hoch ist. einer bevorzugten Ausführungsart hat die Schraube Wegen der Homogenität und zum Verringern der 40 12 eine Ganghöhe von 10 mm und fünf Gänge von Anzahl der verschiedenen abnehmbaren Teile des 2 mm, und die Mutter ist von der oben beschriebenen Systems ist das Stromzuführungssystem des Sicher- Bauart.

heitsmotors gleich dem des Translationsrhotors. Ins- F i g. 15 zeigt im Längsschnitt den Beschleuni-

besondere umfaßt das System eine Baugruppe, wie gungsmechanismus mit Feder und Zapfen. Durch sie in F i g. 6 für den Translationsmotor vorgesehen 45 irgendeine geeignete Einrichtung ist ein Führungsrohr ist. Für den Sicherheitsmotor sind jedoch der Motor 104 in fester Stellung in bezug auf die Wand des 50 und die Sperrvorrichtung 51 fortgelassen. Der Reaktorbehälters gehalten. Es umschließt eine Füh-Motor 50 ist durch ein Betätigungssystem mit zwei rung 105, in die Ansätze 106 und 107 einer fest mit Elektromagneten ersetzt, die dem Rotor des Korn- dem Teil 109 verbundenen Muffe 108 eingreifen. Die mutators 29 eine Winkelverstellung von 25° erteilen, 50 Schraube 12 ist fest mit einem Zapfen 110 verbunentsprechend einer gleich großen Winkel verschiebung den, der in eine Bajonettöffnung 111 im oberen Bedes Rotors 79 des Sicherheitsmotors. Ein Anlaß- reich des Teiles 109 eingreift. Zur Erleichterung der kommutator, der ähnlich gebaut ist wie der Kommu- Bewegung zwischen dem Zapfen und dem Teil 109, tator56, dient zum Kuppeln und zum Speisen des der die durch die Feder 114 ausgeübte Kraft entKommutators, der dem Kommutator 29 ähnlich ist. 55 gegenwirkt, können auf Kugellagern und in Achsen Er ist in gleicher Weise durch zwei Elektromagnete 112 und 113 gelagerte Rädchen vorgesehen sein. und 69 betätigbar. Bei einem Drehsinn stehen Diese Feder, die zusammengedrückt ist, wenn der lediglich eine Spule von sechs und bei beiden Dreh- Zapfen 110 in die Bajonettöffnung 111 eingreift, richtungen zwei Spulen von sechs des Stators des kommt einerseits gegen ein Schulterstück 115 der mit Sicherheitsmotors in Verbindung mit einer Lamelle 60 dem Zapfen 110 und der Schraube 12 fest Verbundes Kommutators. Dieser weist sechsunddreißig denen Muffe 116 und andererseits gegen eine Lamellen auf, die also zu dritt oder zu zweit parallel Schulter 117 der Muffe 108. Wenn die Feder 81 die geschaltet sind. Die Arbeitsweise ist vergleichbar mit Stange 84 antreibt (vgl. F i g. 12), so teilt diese ihre der des Translationsmotors. In der Haltestellung sind Drehbewegung der Schraube 12 und der Muffe 116 sämtliche Sicherheitsmotore der Anlage in Serie ge- 65 mit. Der Zapfen 110 verläßt den Bajonettgang 111 schaltet und werden mit verminderter Spannung be- und läßt das Teil 109 damit frei. Die Feder 114 enttrieben. Eine Unterbrechung der Versorgung bewirkt spannt sich und schnellt das Teil 109, an dem die das Herabfallen der Steuerstangen. In der Anlaß- Steuerstange 7 befestigt ist, nach unten. Am Ende

des Hubes gelangt die Muffe 108 über den Ringflansch 118, der fest mit dem Rohr 104 verbunden ist, wodurch der Fall der Steuerstange gedämpft wird, da die Muffe 108 mit öffnungen 119 versehen ist, welche mit dem Flansch 118 einen Stoßfänger bilden.

Das Messen der Stellung der Steuerstange geschieht durch zwei verschiedene Einrichtungen, die zugleich oder getrennt verwendet werden. Eines dieser Mittel besteht in einem Umdrehungszähler 127, der auf der Welle des Kommutators 29 angebracht ist (vgl. Fig. 6), welcher den Translationsmotor der Steuerstange betätigt. Die andere Einrichtung stellt ein Transformatorsystem mit veränderlichem Kopplungsgrad dar, dessen Detektor 10 unterhalb des Wärmeschutzes 4 angeordnet ist.

Die Stellung der Stange in der obersten oder untersten Stellung wird durch ein optisches Kontronsystem angezeigt, das in gleicher Weise mit einem Transformator mit veränderlichem Kopplungsgrad arbeitet, dessen Detektorseite für die obere Stellung oberhalb des Sicherheitsmotors und für die untere Stellung unterhalb des Translationsmotors angeordnet ist. Fig. 16 zeigt ein Schaltbild des optischen Kontrollsystems für das obere Ende. Es umfaßt eine Primärspule 120 (vgl. auch Fig. 12) und eine Sekundärspule 121, die auf zwei Kerne aufgewickelt sind, welche fest mit einem ringförmigen Joch 122 verbunden sind. Eine aus nichtmagnetischem Material, z. B. Bronze, hergestellte ringförmige Muffe 123 schützt die Spulen 120 und 121 gegen Druckwirkungen. Der Kopf 85 der Schraube 12 trägt ein ferromagnetisches Teil 124, dessen mit der Stellung der Steuerstange gekuppelte Stellung den Widerstand des magnetischen Kreises des Transformators mit den Spulen 120 und 121 beeinflußt. Die Sekundärspule 121 speist einen Konstantspannungstransformator 125, der an eine Glimmlampe 126 angeschlossen ist. Diese Lampe leuchtet bei einem bestimmten angemessenen Spannungswert auf, der einem bestimmten Wert des magnetischen Widerstandes des Transformators mit veränderbarem Kopplungsgrad entspricht.

Die Vorrichtung zur Betätigung der Steuerstange gemäß der Erfindung bildet eine Gesamtanordnung, deren in Fig. 1 dargestellter mechanischer Teil durch Übereinanderlegen der Zeichnungen 13,12, 2, 14 und 15 in abnehmender Reihenfolge als Ganzes dargestellt werden kann. Die gesamte Vorrichtung ist länglich und zeichnet sich durch große Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und Erschütterungen aus. Die drehbaren Teile, die Rotoren der Translations- und Sicherheitsmotore haben den gleichen länglichen Charakter und sind relativ leicht. Sie weisen also ein geringes Trägheitsmoment auf und haben folglich eine große Ansprechgeschwindigkeit. Die Gesamtanordnung weist einen wesentlich verringerten Raumbedarf auf, und zwar sowohl im Durchmesser als auch in Längsrichtung.

Claims (9)

60 Patentansprüche:

1. Betätigungsvorrichtung für Steuer- und Sicherheitsstäbe in Kernreaktoren mit einer in Längsrichtung der Stäbe ausgerichteten, drehbaren und in axialer Richtung nicht verschiebbaren Stange* die teleskopartig mit einer sie umgebenden hohlen Schraube zusammenwirkt, welche in axialer Richtung verschiebbar ist und ihrerseits mit einer Mutter zwecks Feineinstellung der Steuer- und Sicherheitsstäbe zusammenwirkt, und mit Mitteln für die plötzliche Verstellung der Steuer- und Sicherheitsstäbe zwecks Abschaltung des Reaktors, dadurch gekennzeichnet, daß die in axialer Richtung fixierte, drehbar gelagerte Mutter (103) zwecks Verschiebung der Schraube (12) in axialer Richtung und damit zur Feineinstellung der Stäbe (7) von einem ersten Motor (1) zu drehen ist und daß ein zweiter Motor (2) vorgesehen ist, der zusammen mit einer Rückholfeder (81) die Stange (84) und damit die diese umgebende Schraube (12) in eine von zwei Drehstellungen bringt, in denen das dem Reaktor zugewandte Schraubenende entweder über einen Bajonettverschluß (110,111) unter Zusammenpressung einer zwischengeschalteten Vorschubfeder (114) für die Stäbe (7) mit diesen gekuppelt oder unter Entspannung der Vorschubfeder (114) von diesen entkuppelt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Motor (2), der das Abschaltsystem betätigt, über einen drehbaren Kommutator gespeist wird, der über ein System von Elektromagneten und Tauchkernen gesteuert wird, wobei drehbare Anlaßkommutatoren (56) die Kupplungsstellung, die Haltestellung (S), die Anlaßstellung (T) und die Normalbetriebsstellung (U) des ersten und zweiten Motors (1, 2) gewährleisten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Reluktanzmotoren (1, 2) zur Anwendung kommen, deren Rotoren (11) aus einem Magneten mit einer Anzahl Polen bestehen und deren Statoren (22) mit Spulen (23) versehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Reaktorbehälters Kühlvorrichtungen (21, 27) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (103) als Muffe ausgebildet ist, die mehrere mit Gewindegängen versehene Rädchen zusammenhalt, welche im Eingriff mit der Schraube (12) stehen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbaren Kommutatoren (29) zur Speisung des ersten und zweiten Motors (1, 2) auf derselben Welle eine der Zahl der Statorspulen (23) entsprechende Zahl von Lamellen aufweisen, wobei ein erster Kollektor (30) eine der Zahl der Spulen entsprechende Zahl von Lamellen und ein zweiter Kollektor (43) die doppelte Anzahl von Lamellen aufweist und jede zweite Lamelle isoliert.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbaren Anlaßkommutatoren (56) durch Elektromagnete (68, 69) mit drei verschiedenen Schaltstellungen steuerbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Kommutator (29) des ersten Motors (1) von einem Zweiphasenmotor (50) beeinflußt ist, der in Abhängigkeit von Größe und Richtung von Änderungsgeschwindigkeit und Änderungs-

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beschleunigung der Reaktivität des Reaktors steuerbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige der beiden Extremstellungen des Steuer- und Sicherheitsstabes (7) zwei optische Kontrollsysteme vorgesehen sind, die jeweils einen Trans-

formator (120,121) mit veränderbarem Kopplungskoeffizienten enthalten.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 046 209; britische Patentschrift Nr. 786 486.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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