DE1192336B

DE1192336B - Device for driving an organ located within an elastically deformable sealing tube, which is connected to the control and shutdown rod of an atomic nuclear reactor

Info

Publication number: DE1192336B
Application number: DEC24519A
Authority: DE
Inventors: Gerard Dupuy
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1960-07-18
Filing date: 1961-07-03
Publication date: 1965-05-06
Also published as: NL267075A; LU40338A1; FR1272066A; GB911199A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

G 21G 21

Deutsche EL: 21g-21/31 German EL: 21g-21/31

Nummer: 1192336Number: 1192336

Aktenzeichen: C 24519 VIII c/21 gFile number: C 24519 VIII c / 21 g

Anmeldetag: 3. Juli 1961 Filing date: July 3, 1961

Auslegetag: 6. Mai 1965Opening day: May 6, 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, durch die ein im Inneren eines elastisch verformbaren Dichtungsrohres längsverschjebbar angeordnetes, bewegliches Organ mittels einer außerhalb des Dichtungsrohres vorgesehenen Antriebseinrichtung angetrieben werden kann. Die Antriebseinrichtung und das bewegliche Organ sind dabei kraftschlüssig; miteinander verbunden.The invention relates to a device by which an inside an elastically deformable Sealing tube arranged longitudinally displaceably movable member by means of an outside of the Sealing tube provided drive device can be driven. The drive device and the movable organ are frictional; connected with each other.

Das Anwendungsgebiet der Vorrichtung ist die Betätigung der Steuer-, Ausgleichs- (Trimm-), Regel·- und Sicherheitsstäbe eines Atomkernreaktors.The area of application of the device is the actuation of the control, compensation (trimming), regulation and safety bars of an atomic nuclear reactor.

Die in einem Atomkernreaktor verwendeten, meist stabförmigen Regelorgane müssen bekanntlich drei Funktionen erfüllen:It is well known that the mostly rod-shaped regulating organs used in an atomic nuclear reactor must have three Fulfill functions:

a) Sie dienen zur Kompensation, um langsam er- *⁵ folgende große Veränderungen der Radioaktivität auszugleichen;a) They are used for compensation, to compensate for slow ER * ⁵ the following major changes of radioactivity;

b) sie dienen zur Regulierung, um rasch erfolgende kleine Veränderungen der Reaktivität, beispiels- _ao weise infolge von Schwankungen der Kühlflüssigkeitsmenge, auszugleichen;b) they are used for regulation to rapidly taking place small changes in reactivity, beispiels- _ao as a result of fluctuations in the amount of cooling liquid to compensate;

c) sie dienen schließlich Sicherheitszwecken, indem sie durch rasches Absenken eines die Neutronen absorbierenden Elementes in Bruchteilen einer Sekunde die Reaktivität auf einen stark negativen Wert herabsetzen, um jede Tendenz zu einem überkritischen Bereich zu unterdrücken.c) Finally, they serve safety purposes by rapidly lowering one of the neutrons absorbent element in a fraction of a second reduce the reactivity to a strongly negative value to avoid any tendency to suppress a supercritical area.

Die bisher bekannten Lösungsvorschläge sehen in der Spaltzone des Atomreaktors und an ihrem äußeren Umfang drei verschiedene Gruppen von Stäben vor, die die drei vorgenannten Funktionen erfüllen; und zwar ist die Konstruktion jeder dieser drei Gruppen so gewählt, daß sie der ihr zugewiesenen Aufgabe am besten angepaßt ist. Bei sogenannten »Wasserbeckenreaktoren« vereinfachen sich einige der Probleme infolge des leichteren Zuganges zu der Spaltzone durch die biologische Abschirmung, die hier von dem Wasser des Beckens gebildet wird.The proposed solutions known up to now can be seen in the fissure zone of the nuclear reactor and at its outer one Scope of three different groups of rods that fulfill the three aforementioned functions; and indeed the construction of each of these three groups is chosen so that it corresponds to that assigned to it Task is best suited. In the case of so-called "water basin reactors", some are simplified the problems due to the easier access to the cleavage zone through the biological shielding, the is formed here by the water of the basin.

Ohne daß es erforderlich wäre, auf konstruktive Einzelheiten der bei diesen Wasserbeckenreaktoren verwendeten Stäbe einzugehen, läßt sich doch feststellen, daß diese Regelorgane im allgemeinen einen absorbierenden und einen aktiven Teil aufweisen, die beide gleichachsig hintereinander liegen. Der ganze Stab verschiebt sich in einem Führungsrohr und gestattet es, durch ein mehr oder weniger weites Eintauchen des aktiven Teiles in die Spaltzone die Regulierung oder Kompensation durchzuführen und — wenn der Stab als Sicherheitsstab dienen soll — durch Einführen des gesamten absorbierenden Teiles den Spaltvorgang vollständig zu unterbrechen.Without it being necessary to look at the structural details of these water basin reactors To enter into the rods used, it can be stated that these regulating organs generally form one absorbent and have an active part, both of which are coaxially one behind the other. The whole Rod moves in a guide tube and allows it to be immersed to a greater or lesser extent of the active part in the cleavage zone to carry out the regulation or compensation and - if the rod is to serve as a safety rod - by inserting the entire absorbent part to completely interrupt the splitting process.

Vorrichtung zum Antrieb eines innerhalb eines
elastisch verformbaren Dichtungsrohres
befindlichen Organs, das mit dem Regel- und
Abschaltstab eines Atomkernreaktors
verbunden ist.Device for driving one within a
elastically deformable sealing tube
located organ that with the rule and
Shutdown rod of an atomic nuclear reactor
connected is.

Anmelder:Applicant:

Commissariat ä l'Energie Atomique, ParisCommissariat a l'Energie Atomique, Paris

Vertreter;Representative;

Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,Dipl.-Ing. R. Beetz, patent attorney,

München 22, Steinsdorfstr. 10Munich 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:
Gerard Dupuy, ParisNamed as inventor:
Gerard Dupuy, Paris

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 18. Juli 1960 (833 194)France of July 18, 1960 (833 194)

Da diese Stäbe somit gleichzeitig zur Regulierung, Kompensation und als Sicherheitsorgane des Reaktors dienen, muß die Steuerungsvorrichtung für die Stäbe sowohl eine große Empfindlichkeit als auch eine sehr kurze Ansprechzeit besitzen, damit im Störungsfalle ein unzulässiges Ansteigen der Radioaktivität verhindert werden kann.Since these rods are used to regulate, compensate and act as safety devices for the reactor serve, the control device for the rods must have both great sensitivity and have a very short response time, so that in the event of a malfunction an inadmissible increase in radioactivity can be prevented.

Bei einer bekannten Vorrichtung zur Übertragung der Bewegung eines außerhalb eines elastisch verformbaren Dichtungsrohres angeordneten Antriebsringes auf innerhalb des Dichtungsrohres längsverschiebbar angeordnete Verschlußorgane für Flüssigkeitsleitungen sind der Ring und die Verschlußorgane durch die Dichtungswand hindurch kraftschlüssig miteinander verbunden.In a known device for transmitting the movement of an outside of an elastically deformable Sealing tube arranged drive ring on within the sealing tube longitudinally displaceable arranged closure organs for liquid lines are the ring and the closure organs frictionally connected to one another through the sealing wall.

Nachteilig ist bei dieser bekannten Vorrichtung jedoch, daß infolge der elliptischen Verformung des elastischen Dichtungsrohres die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Innengewinde des Dichtungsrohres und dem Außengewinde der Verschlußorgane sich nur auf zwei begrenzte Stellen beschränkt. Bei einer derart kleinen tragenden Berührungsfläche, die außer durch die Verformung durch die geringe Gewindetiefe bedingt ist, ist naturgemäß die Übertragung größerer Kräfte, wie sie beispielsweise das Gewicht des Steuerstabes eines Kernreaktors dar-The disadvantage of this known device, however, is that due to the elliptical deformation of the elastic sealing tube the non-positive connection between the internal thread of the sealing tube and the external thread of the closure members limited to only two limited places. With such a small load-bearing contact area that apart from the deformation caused by the shallow thread depth, the transmission is natural larger forces, such as the weight of the control rod of a nuclear reactor

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stellt, nicht mit der nötigen Sicherheit zu erreichen.poses, cannot be reached with the necessary security.

Dazu kommt weiter, daß die bekannte Vorrichtung für ihre Fertigung einen erheblichen technischen Aufwand verlangt, der sie teuer und störungsanfällig macht. Die wesentlichste Komplikation besteht dabei in der Notwendigkeit, die Innenseite des elastischen Dichtungsrohres mit einem Gewinde zu versehen, dessen Steigung in einem genau festgelegten Verhältnis zu der der Außengewinde der Verschlußorgane stehen muß.In addition, the known device requires a considerable technical for its manufacture Requires effort that makes them expensive and prone to failure. The main complication is there in the need to provide the inside of the elastic sealing tube with a thread, its pitch in a precisely defined ratio to that of the external thread of the closure members must stand.

Ganz unbrauchbar für das der Erfindung gestellte Aufgabengebiet aber wird die bekannte Vorrichtung dadurch, daß bei ihr keine Möglichkeit besteht, die Antriebsverbindung zwischen dem äußeren drehbaren Antriebsring und den Verschlußorganen schlagartig zu lösen, um letztere rasch verschieben zu können. Vielmehr muß erst der gesamte Antriebsring einschließlich seiner Lagerrollen abmontiert werden, und selbst dann ist noch keine sichere Gewähr dafür gegeben, daß sich das Innengewinde des Dichtungsrohres nicht mehr im Eingriff mit dem Außengewinde der Verschlußorgane befindet.However, the known device is completely useless for the task set by the invention in that with her there is no possibility of the drive connection between the outer rotatable To solve the drive ring and the closure members abruptly in order to move the latter quickly. Rather, the entire drive ring including its bearing rollers must first be dismantled, and even then there is still no reliable guarantee that the internal thread of the sealing tube is no longer in engagement with the external thread the closure organs is located.

Aufgabe der Erfindung war es daher, unter Vermeidung der den bekannten Konstruktionen anhaftenden Mangel eine für die Übertragung größerer Kräfte brauchbare Vorrichtung zu schaffen, die außerdem bei konstruktiv einfachem Aufbau eine absolut sichere Verschiebung relativ schwerer Bauelemente, wie der Steuer- und Sicherheitsstäbe von Kernreaktoren, und einen schlagartigen Übergang von einer langsamen Bewegung — für Steuerungszwecke — zu einer sehr raschen Verschiebung — als Sicherheitseinrichtung — ermöglicht, also den speziellen Erfordernissen der Betätigung der Steuer- und Sicherheitsstäbe von Atomkernreaktoren angepaßt ist.The object of the invention was therefore to avoid those inherent in the known constructions Deficiency to provide a device suitable for the transmission of larger forces, the In addition, with a structurally simple structure, an absolutely safe displacement of relatively heavy components, like the control and safety staff of nuclear reactors, and a sudden transition from slow movement - for control purposes - to very rapid displacement - as Safety device - enables, so the special requirements of actuation of the control and Safety bars of nuclear reactors is adapted.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Kombination nachstehender Merkmale gelöst:According to the invention, the object is achieved by the combination of the following features:

a) Das mit dem Regel- und Abschaltstab eines Atomkernreaktors verbundene bewegliche Organ ist als Laufschlitten ausgebildet und an wenigstens zwei gegenüberliegenden Außenseiten mit einer flachen Ausnehmung versehen;a) The movable organ connected to the control and shutdown rod of an atomic nuclear reactor is designed as a sliding carriage and with at least two opposite outer sides provided with a shallow recess;

b) die äußere Antriebseinrichtung enthält zumindest zwei hebelartige Antriebsglieder, die sich über je einen Rollenkörper und die elastisch verformte Wand des Dichtungsrohres in den Ausnehmungen des Laufschlittens abstützen und unter Mitnahme des Laufschlittens in Längsrichtung des Rohres verschiebbar sind;b) the outer drive device contains at least two lever-like drive members, which each via a roller body and the elastically deformed wall of the sealing tube in the Support the recesses of the carriage and take the carriage with you in the longitudinal direction of the pipe are displaceable;

c) die Rollenkörper der hebelartigen Antriebsglieder sind unter Aufhebung der elastischen Verformung des Dichtungsrohres und gleichzeitiger Freigabe des Laufschlittens in radialer Richtung nach außen schwenkbar.c) the roller bodies of the lever-like drive elements are with cancellation of the elastic deformation of the sealing tube and simultaneous release of the sliding carriage in the radial direction can be swiveled outwards.

Die Vorrichtung kann auch für die Steuerung anderer Einrichtungen verwendet werden, bei denen ähnliche Betriebsbedingungen vorliegen, und zwar ganz allgemein immer da, wo ein Bauteil auf mechanischem Wege durch eine Dichtungswand hindurchgesteuert werden muß. Die Vorrichtung eignet sich in besonderem Maß für Reaktoren, bei denen die erwähnten Regelorgane von der Unterseite des Reaktorgefäßes oder -behälters her betätigt werden. Aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles gehen weitere Einzelheiten der Vorrichtung hervor. Die Zeichnung zeigt einen Teilschnitt der Vorrichtung.The device can also be used to control other devices in which There are similar operating conditions, and in general wherever a component is mechanically Paths must be controlled through a sealing wall. The device is suitable in particular for reactors in which the mentioned control elements from the underside of the reactor vessel or container are operated. From the following description of one in the drawing Illustrated embodiment, further details of the device emerge. the Drawing shows a partial section of the device.

Mit dem Laufschlitten 1 ist eine Stange 2 fest verbunden, die den zu verschiebenden Regelstab trägt, d. h. bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Regelstab eines Wasserbeckenreaktors. Die ganze Anordnung befindet sich in einer unterhalb des Reaktorgefäßes vorgesehenen Kammer. In der Zeichnung ist lediglich der Boden 3 der aus Beton hergestellten Umhüllung des Reaktorgefäßes veranschaulicht. Der Laufschlitten 1 ist im Innern eines Führungsrohres 4 angeordnet, das vorzugsweise aus Metall, beispielsweise aus nicht oxydierendem Stahl besteht und das sich durch eine hohe elastische Verformbarkeit auszeichnet. Die Wandung des Rohres 4 kann einer ständigen starken elastischen Verformung ausgesetzt werden, ohne daß das Material unzulässig beansprucht wird. Der Laufschlitten 1 ist mit paarweise angeordneten Rollen 5 versehen, die sich an der Innenseite des Führungsrohres 4 abstützen und eine freie Verschiebung des Wagens gestatten. Außerhalb des Rohres 4 ist ein bewegliches Organ 6 vorgesehen, das als eine starre Platte ausgebildet ist, dieA rod 2, which carries the control rod to be moved, is firmly connected to the carriage 1, d. H. in the illustrated embodiment, a control rod of a water basin reactor. The whole The arrangement is located in a chamber provided below the reactor vessel. In the drawing only the bottom 3 of the casing of the reactor vessel made of concrete is illustrated. The carriage 1 is arranged inside a guide tube 4, which is preferably made of Metal, for example made of non-oxidizing steel and which is characterized by high elastic deformability excels. The wall of the tube 4 is subject to constant strong elastic deformation be exposed without the material being unduly stressed. The carriage 1 is in pairs arranged rollers 5 are provided, which are supported on the inside of the guide tube 4 and allow the carriage to move freely. Outside the tube 4 a movable member 6 is provided, which is designed as a rigid plate that

" sich in vertikaler Richtung, d. h. parallel zum Rohr 4,"extends in the vertical direction, i.e. parallel to the pipe 4,

f hinter diesem verschieben kann. Zu diesem Zweck ist eine Spindel 7 vorgesehen, die in eine an der Platte 6 vorgesehene Gewindebohrung 8 eingreift. Die Spindel 7 ist mit einem Zahnrad 9 fest verbunden, das mit einem Ritzel 10 im Eingriff steht. Die Platte 6 trägt zwei Rollen 11, 12, die symmetrisch zu beiden Seiten des Rohres 4 angeordnet sind und an der Stelle, an der sie sich an der Außenwandung des Rohres 4 abstützen, dieses elastisch verformen. Die Rollen 11, 12 sind an den freien Enden zweier Hebel 13,14 gelagert, die ihrerseits um die auf der Platte 6 angebrachten Achsen 15, 16 schwenkbar sind. Zwei Elektromagnete 17,18 wirken auf die beiden anderen Arme der Hebel 13, 14, so daß durch entsprechende Speisung des elektrischen Steuerkreises die Rollen 11, 12 an das Rohr 4 angedrückt oder von ihm abgehoben werden können.f can move behind this. For this purpose, a spindle 7 is provided, which is in one of the Plate 6 provided threaded hole 8 engages. The spindle 7 is firmly connected to a gear 9, which is in engagement with a pinion 10. The plate 6 carries two rollers 11, 12, which are symmetrical to both sides of the tube 4 are arranged and at the point where they are on the outer wall of the Support tube 4, deform it elastically. The rollers 11, 12 are at the free ends of two levers 13, 14 mounted, which in turn are pivotable about the axes 15, 16 mounted on the plate 6. Two Electromagnets 17,18 act on the other two arms of the levers 13, 14, so that by corresponding Feeding the electrical control circuit, the rollers 11, 12 are pressed against the tube 4 or lifted from it can be.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist somit folgende: Wenn die Elektromagnete 17, 18 erregt sind, so stützen sich die Rollen 11, 12 an dem Führungsrohr 4 ab, verformen dies in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise elastisch, und zwar in dem zwisehen den beiden Rollgliederpaaren 5 liegenden Bereich, in dem der Wagen 1 auf beiden Seiten eine flache Ausnehmung besitzt. Auf diese Weise ist der Wagen 1 kraftschlüssig mit der Platte 6 verbunden. Wird nun die Spindel 7 vom Ritzel 10 her angetrieben, so verschiebt sich die Platte 6 längs des Führungsrohres 4 und damit auch der Wagen 1 im Innern des Rohres; die elastische Verformung der Rohrwandung wandert hierbei mit der Platte 6 mit. Um nun bei einer unzulässigen Vergrößerung der Reaktivität den Sicherheitsstab zu betätigen, d. h. um dem Wagen 1 eine rasche Abwärtsbewegung zu erteilen, genügt es, die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Platte 6 und dem Wagen 1 zu lösen. Dies bewirkt, daß der Wagen 1 und die Stange 2 info folge des Eigengewichts sowie gegebenenfalls unter der Wirkung einer zusätzlichen Feder nach unten fällt, wobei der absorbierende Teil des Steuer- bzw. Sicherheitsstabes in die Spaltzone des Reaktors gelangt und hierbei den Spaltvorgang unterbricht. Die erwähnte Trennung der kraftschlüssigen Verbindung zwischen der Platte 6 und dem Wagen 1 erfolgt durch Unterbrechung der Speisung der Elektromagnete 17,18. Die Rollen 11,12 lösen sich infolge-The mode of operation of the device is thus as follows: When the electromagnets 17, 18 are excited, so the rollers 11, 12 are supported on the guide tube 4, deforming this in the figure shown evident way elastic, namely in the area lying between the two pairs of rolling elements 5, in which the carriage 1 has a shallow recess on both sides. In this way is the Carriage 1 is positively connected to plate 6. If the spindle 7 is now driven by the pinion 10, so the plate 6 moves along the guide tube 4 and thus also the carriage 1 in the Inside the tube; the elastic deformation of the pipe wall migrates with the plate 6. In order to actuate the safety rod in the event of an impermissible increase in reactivity, i. H. around To give the carriage 1 a rapid downward movement, it is sufficient to use the non-positive connection between the plate 6 and the carriage 1 to solve. This causes the carriage 1 and the rod 2 to info follow its own weight and, if necessary, under the action of an additional spring downwards falls, whereby the absorbent part of the control or safety rod arrives in the crevice zone of the reactor and interrupts the splitting process. The aforementioned separation of the non-positive connection between the plate 6 and the carriage 1 takes place by interrupting the supply of the electromagnets 17.18. The rollers 11, 12 loosen as a result

dessen von der Wandung des Führungsrohres 4, die elastische Verformung der Wandung wird aufgehoben, so daß der Wagen 1 frei im Führungsrohr 4 nach unten fallen kann.its from the wall of the guide tube 4, the elastic deformation of the wall is canceled, so that the carriage 1 can freely fall in the guide tube 4 down.

Claims

5 claim:

Device for driving a sealing tube which is longitudinally displaceable in the interior of an elastically deformable sealing tube arranged, movable member by means of a provided outside of the sealing tube Drive device which is frictionally engaged by the elastically deformed sealing wall associated with the movable organ, characterized by the combination of the following features:

a) The movable one connected to the control and shutdown rod of an atomic nuclear reactor Organ is designed as a sliding carriage and at least two opposite one another Provided the outer sides with a shallow recess;

b) the outer drive device contains at least two lever-like drive members, which each have a roller body and the elastically deformed wall of the sealing tube in the recesses of the carriage support and can be displaced in the longitudinal direction of the pipe with the carriage being carried along;

c) the roller bodies of the lever-like drive elements are canceling the elastic ones Deformation of the sealing tube and simultaneous release of the sliding carriage in pivotable outward in the radial direction.

Considered publications:
French patent specification No. 1206 987.

1 sheet of drawings