DE1202405B - Antriebsvorrichtung fuer Kernreaktorregelstaebe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G21d

Deutsche KL: 21g-21/31

Nummer: 1202405

Aktenzeichen: G 32903 VIII c/21 g

Anmeldetag: 9. August 1961

Auslegetag: 7. Oktober 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für Kernreaktorregelsfäbe aus neutronenabsorbierendem Material, die vertikal oberhalb des Kerns eines Kernreaktors mit negativem Koeffizienten der Reaktivität angeordnet ist, bestehend aus der baulichen Vereinigung eines hydraulischen Antriebs zur raschen Bewegung des Stabes im Sinne einer sprunghaften Änderung der Reaktivität, welcher einen in einem Zylinder verschiebbaren Kolben, der fest mit einem Regelstab verbunden ist, sowie ein stationäres Traggestell für den Zylinder aufweist, mit einem mechanischen Antrieb zur Feineinstellung des Stabes, der eine Relativbewegung des Kolbens zum Traggestell herbeiführt.

Antriebsvorrichtungen dieser Art sind bekannt. Aber bei diesen bekannten Antriebsvorrichtungen dient der hydraulische Antrieb lediglich dazu, den Regelstab zum Zwecke der Schnellabschaltung plötzlich in den Reaktorkern voll einzufahren.

Es sind darüber hinaus Vorrichtungen an Kernreaktoren mit negativen Koeffizienten der Reaktivität bekannt, bei denen ein Absorberstab zur plötzlichen Erhöhung der Reaktorleistung auf Grund seines Gewichtes und mit Unterstützung einer Feder nach unten aus dem Kern herausfällt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung eingangs genannter Art derart auszubilden, daß sie einen Regelstab sprungartig bis zu einer vorbestimmten Stellung aus dem Reaktor herausziehen kann, so daß die Reaktivität des Reaktors ebenfalls sprungartig auf ein bestimmtes Niveau steigen kann. Ferner soll dafür Sorge getragen werden, daß der Regelstab nach dem sprungartigen Herausziehen aus dem Reaktor anschließend mit vorbestimmter Geschwindigkeit langsamer herausgezogen und in einer zweiten vorbestimmten Stellung angehalten werden kann.

Solche Antriebsvorrichtungen sind deswegen für Kernreaktoren, deren Kern einen negativen Temperaturkoeffizienten der Reaktivität hat, besonders geeignet, weil man diese sehr rasch anlaufen lassen kann.

Zur Lösung der genannten Aufgabe ist die Antriebsvorrichtung eingangs genannter Art dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder des hydraulischen Antriebs durch den mechanischen Antrieb in axialer Richtung relativ zu dem Traggestell verschiebbar ist und daß ein Druckmittelzu- und -abfluß am unteren Ende des Zylinders unterhalb des Kolbens vorgesehen ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Aus-

Antriebsvorrichtung für Kernreaktorregelstäbe

Anmelder:

General Dynamics Corporation, New York,

N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dr.-Ing. A. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann und Dr. K. Fincke,

Patentanwälte, München 27, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:
Harold Albert Thomas, San Diego, Calif.;
Charles Edward Clifford, Del Mar, Calif.
(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 9. August 1960 (48 419)

führungsbeispiels unter Hinweis auf die Figuren. Es stellt dar

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Antriebsvorrichtung, und zwar bei vollständig ausgefahrenem Regelstab,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 unter Weglassung verschiedener Gehäuseteile zwecks Darstellung der inneren Antriebsteile,
Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie 4-4 der Fig. 2,

Fig. 5 eine Seitenansicht nach Linie 4-4 der Fig. 1,

F i g. 6 eine elektrische Schaltungsanordnung für die Antriebsvorrichtung.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung umfaßt einen neutronenabsorbierenden Regelstab 10, der relativ zu einem Kernreaktorherz 12 beweglich ist; durch Verstellung des Regelstabes innerhalb des Reaktorkerns 12 können die Neutronenverluste verändert werden. Der Regelstab 10 ist mit einem Kolben verbunden; der Kolben 14 ist innerhalb eines vertikalen Zylinders 16 beweglich; der Zylinder 16 ist oberhalb des Reaktorkerns 12 angeordnet, und zwar mit Hilfe einer Tragkonstruktion 18. Der Kolben 14

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wird innerhalb des Zylinders 16 durch eine Druck- der Zylinder 16 reicht durch Öffnungen 56 und 57 in flüssigkeit verstellt, welche in das untere Ende des der oberen bzw. unteren Begrenzungswand 59 bzw. 60 Zylinders 16 eingeführt wird. Der Zylinder 16 selber des Getriebegehäuses 53 hindurch. Das obere Druckwird gegenüber seiner Tragkonstruktion 18 durch lager 54 ist zwischen einer Schulter 61 eines oberen einen Antrieb 20 verstellt. Ein vertikales Führungs- 5 Paßstückes 62 am oberen Ende der Führungshülse 48 rohr 22 nimmt den Regelstab 10 auf und ist von dem und einer Schulter 63 der oberen Wand 60 festgehal-Reaktorkern 12 getragen. Das Führungsrohr 22 reicht ten. Das untere Radiallager ist zwischen einer Schulso weit über den Reaktorkern 12 hinauf, daß der ter 64 auf einem unteren Paßstück 66 am unteren Regelstab 10 in eine Stellung gebracht werden kann, Ende der Führungshülse 48 und einer inneren Schulter in der er im wesentlichen vollständig aus dem io 68 am oberen Ende eines Montageringes 70 festgehal-Reaktorkern 12 ausgefahren ist, wie in Fig. 1 dar- ten. Der Montagering 70 umgibt den Zylinder 16 gestellt ist. Es empfiehlt sich, den Regelstab 10 als konzentrisch und weist einen Flansch 72 auf, mittels ein längliches, vertikal hängendes Rohr 24 von leich- dessen er an der unteren Wand 59 des Gehäuses 53 tem Gewicht und aus nichtrostendem Material aus- befestigt ist. Wie aus den F i g. 1 bis 3 ersichtlich, ist zubilden, etwa aus Aluminium. Aus Gründen ver- 15 das Getriebegehäuse 53 auf der Platte 30 mittels einfachter Herstellung kann man das Rohr 24 aus dreier Stoßdämpfer 74 befestigt, deren Zweck noch einer Vielzahl von Teleskopstücken zusammensetzen; beschrieben werden wird. Die Stoßdämpfer 74 an seinem unteren Ende ist es offen, an seinem oberen arbeiten zwischen der Unterseite der Platte 30 und Ende ist es mit einem Anschlußpfropfen 25 verschlos- horizontalen Platten 76, welche mit dem Gehäuse 53 sen. Der untere Abschnitt des Rohres 24 ist mit einem 20 vereinigt sind. Knotenbleche 78 verbinden die Platten Überzug 26 aus einem Material mit hohem Neu- 76 mit dem Gehäuse 54 und erhöhen damit die troneneinfangsquerschnitt, etwa aus Kadmium, Bor Steifigkeit der Konstruktion.

oder Borkarbid, belegt. Die Schichtstärke des Belags Wie insbesondere aus den F i g. 2 und 4 zu ersehen

26 hängt davon ab, wie stark die Reaktivität ver- ist, erfolgt der Antrieb des Schneckengetriebes über

mindert werden soll, wenn der Regelstab ganz in den 25 einen Motor 44, welches auf einer Verlängerung der

Reaktor eingefahren ist. In der dargestellten Aus- unteren Wand 59 des Gehäuses 53 befestigt ist. Die

führungsform wird der Regelstab 10 durch eine Welle 80 des Antriebsmotors 44 ist mit dem einen

Regelstabantriebsvorrichtung 28 bewegt. Diese Vor- Ende einer Welle 81 einer Schnecke 82 verbunden;

richtung 28 ist über dem Reaktorkern angebracht, die Welle 81 ist in dem Gehäuse 53 gelagert. Die

und zwar an einer horizontalen Platte 30. Die meisten 30 Schnecke 82 steht im Eingriff mit einem Schneckenrad

Teile der Antriebsvorrichtung 28 erstrecken sich von 84, welches auf dem unteren Paßstück 66 sitzt. Das

der Platte aus nach unten; allein der Zylinder 16 er- andere Ende der Welle 81 der Schnecke 82 ist im

streckt sich durch eine Bohrung 31 in der Platte 30 Eingriff mit einem Anzeigegerät, welches die Stellung

nach oben. Die Platte 30 ist an einer oberen Rahmen- des Zylinders 16 anzeigt. Dieses Anzeigegerät kann

konstruktion (nicht eingezeichnet) des Reaktors be- 35 beispielsweise ein Potentiometer 86 sein. Wie ins-

festigt. Zur Regelstabantriebsvorrichtung 28 gehört besondere aus den F i g. 2 und 4 zu ersehen ist, erfolgt

der Zylinder 16, welcher vertikal angeordnet ist und die Bewegungsübertragung nach dem Potentiometer

koaxial zum Regelstab 10 steht. Der Kolben 14 ist in über einen Schneckentrieb, bestehend aus einem

dem Zylinder 16 verschiebbar; er ist mit dem Regel- Schneckenrad 88 und einer Schnecke 90. Die

stab 10 durch eine vertikale Verbindungsstange 32 40 Schnecke 90 ist mit einer Verlängerung 92 der Welle

verbunden. Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, reicht die 81 vereinigt. Das Potentiometer 86 sitzt auf einer

Verbindungsstange durch ein Loch 34 am Boden des Verlängerung des Bodens 59 des Gehäuses 53.

Zylinders 16 hindurch und ist mit einer zentralen Der Kolben 14 wird innerhalb des Zylinders 16

Bohrung 36 des Pfropfens 25 verschraubt. Der KoI- hydraulisch oder pneumatisch verstellt, z. B. mittels

ben 14 trägt einen elastischen Dichtungsring 38, wel- 45 Druckluft. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, erfolgt die

eher ein dichtes Anliegen zwischen dem Umfang des Druckmittelzufuhr von einer Druckmittelversorgung

Kolbens 14 und der Innenwand des Zylinders 16 94 über eine Leitung 96 und ein elektromagnetisch

sicherstellt. Eine weitere elastische Dichtung 40 betätigtes Zweiwegeventil 97. Eine weitere Leitung 98

befindet sich zwischen der öffnung 34 und der Ver- verbindet das Ventil 97 mit einem Anschluß 99 am

bindungsstange 32, so daß das Austreten von Druck- 50 unteren Ende des Zylinders 16. Eine innere Schulter

mitteln aus dem Innenraum des Zylinders 16 unter- 100 in dem Zylinder 16, welche oberhalb des An-

bunden ist. Der Zylinder 16 wird in vertikaler Rieh- Schlusses 99 liegt, wirkt als unterer Anschlag für den

tung gegenüber der Platte 30 durch einen Schnecken- Kolben, so daß das Druckmittel in dem Zylinder 16

antrieb 20 verstellt; der Zylinder 16 ist in einer stets unterhalb des Kolbens 14 eintritt. Die Leitung 98

schraubenförmigen Führung mittels Kugeln gelagert; 55 zwischen dem Ventil 97 und dem Anschluß 99 ist von

ein Gleichstrommotor treibt die Führungshülse an, in einem biegsamen Schlauch gebildet, so daß sich der

welcher der Zylinder 16 gelagert ist. In der äußeren Zylinder 16 in vertikaler Richtung bewegen kann. In

Umfangsfläche des Zylinders 16 ist eine schrauben- der dargestellten Ausführungsform ist das Ventil 97

förmige Nut 46 von Halbkreisquerschnitt eingelassen, so angeordnet, daß es, wenn der mit ihm vereinigte

welche einen Teil der schraubenförmigen Führung 60 Elektromagnet erregt wird, die Druckmittelversor-

bildet. Der Zylinder 16 ist in eine konzentrische gung 94 mit der unteren Kammer des Zylinders 16 in

Führungshülse 48 eingesetzt und mittels einer Viel- Verbindung bringt und daß dann, wenn der Elektro-

zahl von Kugeln 50 in dieser Führungshülse gelagert; magnet abfällt, die untere Kammer des Zylinders mit

die Führungshülse weist eine entsprechende schrau- der Leitung 101 in Verbindung steht,

benförmige Nut 52 auf. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, 65 Die Länge der Verbindungsstange 32 ist so be-

ist die Führungshülse 48 in einem rechtwinkeligen messen, daß bei voll eingefahrenem Regelstab 10 und

Getriebegehäuse 53 gelagert und zwar durch ein bei voll abgesenktem Zylinder 16 der Kolben 14 im

oberes Drucklager 54 und ein unteres Kugellager 55; Zylinder 16 seine oberste Stellung einnimmt. Außer-

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dem ist der Zylinder 16 in seiner Länge so bemessen, Schalter 126 hat den Zweck, die Betätigung des Zydaß bei ganz obenliegendem Zylinder 16 und bei linders 16 an einer vorbestimmten Stelle abzustoppen, ganz hochgefahrenem Kolben 14 der Regelstab 10 etwa dann, wenn eine vorbestimmte Gesamtreaktivität aus dem Reaktorherz vollständig herausgeschoben ist, in den Reaktor eingeleitet worden ist. Der Schalter wie F i g. 1 zeigt. 5 126 kann auch als ein Sperrschalter dienen, der die

Der Regelstab 10 wird, wenn er in den Reaktor Einleitung von Druckmitteln in dem Zylinder 16 vereinfällt oder eingeschossen wird, durch eine Dämp- ändert, wenn dieser über eine durch den Schalter 126 fungseinrichtung 102 abgebremst, welche am unteren festgelegte Grenze hinaus hochgefahren ist. Auf solche Ende eines vertikalen Führungsrohres 104 angeordnet Weise ist es möglich, diejenige Reaktivität, welche ist. Das Führungsrohr 104 umgibt die Verbindungs- io rasch aufgebaut wird, zu begrenzen, ohne aber den stange 32 konzentrisch und ist an seinem oberen langsamen weiteren Aufbau von Reaktivität durch Ende mit dem Montagering 70 vereint. Ein vertikaler den motorischen Antrieb einzuschränken. Der Schal-Schlitz 105 des Führungsrohres 104 läßt eine ver- ter 126 wird durch den Arm 124 betätigt, und dieser tikale Bewegung des Zylinders 16 zu. In der gezeich- Arm 124 ist so lang, daß der Schalter 126 in jeder neten Ausführungsform ist die Dämpfungseinrichtung 15 Stellung des Zylinders 16 oberhalb der ersten Be-102 von einem elastischen Rohrkörper 106 gebildet, tätigung betätigt bleibt. Ein Montageflansch 128 des der konzentrisch zu dem Regelstabrohr 24 angeordnet Schalters 126 ist an einer Platte 130 befestigt, welche und von einer unteren Abschlußwand 108 des Füh- ihrerseits an dem Führungsrohr 102 in vertikaler rungsrohres 104 getragen ist. Wenn der Regelstab 10 Richtung verstellt werden kann,
in den Reaktorkern hereinfällt, so trifft die Unterseite 20 Die bis hierher beschriebene Antriebsvorrichtung eines Flansches 109 des Kolbens 25 auf der Oberseite kann zur Einrichtung verschiedener Vorgänge bei des elastischen Rohrkörpers 106 auf. Die gezeichnete einem Kernreaktor herangezogen werden; z. B. kann Dämpfungseinrichtung kann angewandt werden, sie angewandt werden, wenn durch automatische wenn die Fallhöhe des Regelstabes 10 kurz ist und kontinuierliche Verstellung des Kontrollstabes der wenn dieser verhältnismäßig geringes Gewicht besitzt. 25 ständige Betriebszustand eines Reaktors zu regeln ist. Bei größeren Fallhöhen und schwereren Regelstäben Wenn dies der Fall ist, so wird das Ventil 97 offen empfehlen sich Stoßdämpfer mit Luftpolsterung oder gehalten, so daß sich Druck in der unteren Kammer mit öldämpfung. Am oberen Ende des Zylinders 16 des Zylinders 16 aufbauen kann und der Kolben 14 ist ein Dämpfungsglied 110 vorgesehen, welches dann am oberen Ende des Zylinders 16 anliegt. Der wirksam wird, wenn der Kolben 14 plötzlich nach 30 Schneckentrieb 20 wird dann entweder im Sinne eines dem oberen Ende des Zylinders 16 hin verschoben Ausfahrens oder eines Einfahrens des Regelstabes 10 wird. Das Dämpfungsglied 110 ist von einem Stoß- in das Reaktorherz betätigt.

dämpfer gebildet, wie sie gemeinhin in Kraftfahr- Eine weitere Anwendung der erfindungsgemäßen

zeugen Verwendung finden; die bereits früher er- Regelstabeinstellvorrichtung ergibt sich dann, wenn wähnten Stoßdämpfer 74 haben die Aufgabe, den auf 35 der Regelstab plötzlich aus Sicherheitsgründen in den die Platte 30 übertragenen Stoß zu mildern, wenn der Kern hineinfallen soll. In diesem Fall wird das Ventil Kolben 14 abgebremst wird. 97 aufgemacht, so lange, bis der Regelstab herabin der gezeichneten Ausführungsform ist eine elek- gefallen ist. Der Schneckentrieb 20 erlaubt die Vertrische Schaltung für die Begrenzung der vertikalen stellung des Zylinders 16 in jede beliebige Lage. Um Bewegung des Zylinders 16 vorgesehen, um Schäden 40 den Regelstab einzuschließen, wird das Ventil 97 zu vermeiden, welche von einer übermäßigen Be- durch Aberregen seines Elektromagneten geschlossen, wegung des Zylinders 16 herrühren könnten. Diese so daß der Druck in dem Zylinder 16 abgebaut wird, elektrische Schaltung zeigt ferner auch an, wann der Besonders geeignet ist die Antriebsvorrichtung, um

Regelstab 14 voll eingefahren ist. Wie in F i g. 5 er- einen Reaktor mit schnellem negativem Temperatursichtlich, sind drei Schalter 112,114, 116 auf dem 45 koeffizienten zu pulsen. Wenn ein solcher Pulsbetrieb Führungsrohr 104 angeordnet. Der untere Schalter durchgeführt werden soll, so wird mittels des 112 ist dazu bestimmt, anzuzeigen, wenn der Regelstab Schneckentriebs 20 der Zylinder 16 in eine Stellung 10 voll eingefahren ist; er ist am unteren Ende des gebracht, von der aus die Einführung eines bestimm-Führungsrohres 104 montiert. Ein Betätigungshebel ten Maßes an Reaktivität in den Reaktor möglich ist. 118 steht von ihm durch einen Schlitz 120 des Füh- 5° Die Stellung des Zylinders 16 läßt sich durch das Anrungsrohres 104 ab. Der Betätigungshebel 118 wird zeigegerät 86 leicht ermitteln. Sodann wird das Ventil durch den Flansch 109 am oberen Ende des Regel- 97 geöffnet, und der auftretende Druck im unteren Stabes 10 betätigt. Der Schalter 112 ist in eine übliche Teil des Zylinders 16 schiebt den Kolben 14 rasch Anzeigeschaltung eingeschaltet, welche etwa eine nach oben zum oberen Ende des Zylinders 16, so daß Signallampe aufleuchten läßt, wenn der Schalter 112 55 ein bestimmtes Maß zusätzlicher Reaktivität auftritt, betätigt wird. Die Schalter 114 und 116 sind für die Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Regelstab 10

Begrenzung der Auf- und Abwärtsbewegung des ist deshalb besonders für Pulsbetrieb des Reaktors Zylinders 16 bestimmt; sie sind auf dem Führungs- geeignet, da er rohrförmig ist, also eine geringe Masse rohr 104 befestigt und werden durch einen Nocken und geringe Wasserverdrängung besitzt.
I22 eines nach unten hängenden Arms 124 betätigt; 60 In einem Reaktor mit schnellem negativem Temder Arm 124 greift durch einen Längsschlitz 125 des peraturkoeffizienten kann die Antriebsvorrichtung Führungsrohres 104 hindurch und ist mit dem unteren auch in Verbindung mit einer üblichen Regelstab-Ende des Zylinders 14 vereinigt. Die Schalter 114 einstellung angewandt werden, um einen raschen und 116 liegen in üblichen Schaltstromkreisen, welche Leistungsanstieg des Reaktors auf ein bestimmtes den Antriebsmotor 44 stillsetzen, wenn der eine oder 65 Niveau zu erhalten, wobei nur ein geringes oder gar andere Schalter betätigt wird. Ein vierter Schalter 126 kein Überschwingen auftritt. Man kann so z. B. ist auf dem Führungsrohr 102 unterhalb des oberen Rechteckimpulse der Leistung oder auch ein rasches Begrenzungsschalters 114 angebracht. Dieser vierte automatisches Anlaufen des Reaktors einleiten. Bei

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einem Reaktor führt ein Ansteigen der Reaktivität zu 136 und das Ventil 97 erregt. Der Kolben 14 wird einem Ansteigen der Leistungsausbeute, und ein An- augenblicklich nach dem oberen Ende des Zylinders steigen der Leistungsausbeute wieder veranlaßt ein 16 verschoben unter gleichzeitiger Verschiebung des Ansteigen der Temperatur der Brennstoffelemente. Regelstabes 10 in eine Stellung, in der in dem Re-Das Ansteigen der Temperatur der Brennstoff- 5 aktor das gewünschte Maß an Reaktivität auftritt, elemente in einem Reaktor mit schnellem negativem Der Motor 44 zieht anschließend den Regelstab 10 Temperaturkoeffizienten hat ein Absinken der Re- noch weiter aus dem Reaktorkern heraus mit einer aktivität zur Folge. Um die Leistung in einem Reaktor Geschwindigkeit, welche von der Einstellung des nach einer Stufenfunktion zu verändern, ist eine ruck- Potentiometers 160 abhängig ist. Das Potentiometer artige Reaktivitätserhöhung erforderlich, durch wel- io 160 ist auf einen solchen Widerstandswert eingestellt, ehe der Reaktor nahe an den promtkritischen Zu- daß die zusätzlich auftretende Reaktivität den durch stand hinkommt. Es ist aber dann auch noch eine die Temperaturerhöhung des Brennstoffes bedingten weitere Reaktivitätszunahme erforderlich, um die Reaktivitätsverlust kompensiert.
Reaktivitätsabnahme zu kompensieren, welche durch Wie bereits früher festgestellt, hängt die notwendige den Temperaturanstieg der Brennstoffelemente her- 15 Geschwindigkeit der Reaktivitätserhöhung von dem vorgerufen wird. Das Ausmaß der notwendigen Re- jeweiligen Temperaturniveau ab, und deshalb wird aktivitätszuführung hängt aber von der Temperatur diese Geschwindigkeit dann in Abhängigkeit von der der Brennstoffelemente, dem Reaktoraufbau und dem Temperatur verändert. Zu diesem Zweck ist das Ausmaß des Leistungsanstiegs ab. Thermoelement 168 so bemessen, daß es das Relais In F i g. 6 ist eine Regelschaltung dargestellt, mit- 20 164 erregt, wenn die Brenstofftemperatur einen vortels welcher die Stellung des Regelstabes 10 und die bestimmten Wert erreicht. Der Kontakt 162 wird dann Stellung einer zusätzlichen Feinregelstabstange 132 geöffnet und das Potentiometer 158 in Serie zu der annähernd so geregelt wird, daß eine Veränderung Läuferwicldung 152 geschaltet. Das Potentiometer der Leistung nach einer vollkommenen Stufenfunktion 158 ist so eingestellt, daß die Geschwindigkeit der eintritt. Die Feinregelstange 132 wird gegenüber dem 25 Reaktivitätsveränderung genau an die Abnahme der Reaktorkern mittels eines Motors von veränderlicher Reaktivität in dem jeweiligen Temperaturbereich anGeschwindigkeit eingestellt. Der Motor 134 ist an gepaßt ist.

dem Ausgang eines üblichen Servoverstärkers 136 an- Wenn die Brennstofftemperatur einen weiteren gelegt, in dem die Signale eines Leistungsniveau-Meß- vorbestimmten Wert erreicht, einen Wert, der ungerätes 138 und eines Penodenanzeigegerätes 140 mit 30 gefähr bei dem vorgegebenen Betriebswert des Redem Signal des Leistungssollwertgebers 142 ver- aktors liegt, so erreicht das Thermoelement 166 eine glichen werden, so daß ein Fehlersignal für die Steue- Spannung, welche zur Erregung des Relais 156 ausrung des Servosystems 136 zur Verfügung steht. Der reicht; es wird dann der Kontakt 154 geöffnet. Wie Servoverstärker 136 ist über einen Ausschalter 144 an aus F i g. 6 ersichtlich, öffnet sich dann der Stromeine Wechselstromquelle angeschlossen. Für den An- 35 kreis der Läuferwicklung 152, so daß der Motor 44 triebsmotor 44 des Regelstabes 10 steht über einen zum Stillstand kommt.

Gleichrichter 146 ein Gleichstrom zur Verfügung. In Da nun aber die Reaktivitätsänderung unter Umder Gleichstromversorgung liegt ein Ausschalter 148. ständen nach einer flachen Kurve verlaufen sollte, ist Die Feldwicklung 150 des Motorständes 44 liegt am mit dem bis hierher beschriebenen Regelungsverlauf Ausgang des Gleichrichters 146. Die Läuferwicklung 40 nur eine annähernde Erfüllung der für raschen 152 des Motors 44 liegt in Serie zu einem normaler- Leistungsanstieg geltenden Forderungen möglich. Die weise geschlossenen Kontakt 154 eines Relais 156 und Feinregelstange 132, welche durch das Servosystem zu zwei Potentiometern 158 und 160; diese ganze 136 geregelt wird, dient dazu, die notwendigen Fein-Serienschaltung liegt ebenfalls am Ausgang des korrekturen auszuführen. Es könnte natürlich aber Gleichrichters 146. Ein normalerweise geschlossener 45 auch der Regelstab 10 durch ein geeignetes Servo-Kontakt 162 eines Relais 164 ist in Parallelschaltung system so verstellt werden, daß er selbst diese Feinmit dem Potentiometer 158 verbunden. Die Relais korrekturen übernimmt. Die Temperatureinstellungen 156 und 164 sind an Thermoelemente 166 und 168 der Thermoelemente 166 und 168 hängen von der angeschlossen, welche in thermischer Berührung mit Veränderung des negativen Temperaturkoeffizienten einem der Brennstoffelemente 170 des Kernreaktor- 50 des jeweiligen Reaktorbrennstoffs in den verschiedekerns stehen. Die Thermoelemente 166 und 168 be- nen Temperaturbereichen ab. Die Einstellungen der tätigen die zugehörigen Relais 156 und 164 bei vor- Potentiometer 158 und 160 hängen von der Größe bestimmten Temperaturen der Brennstoffelemente. des Leistungsanstiegs ab. Die Potentiometer 158 und Der Elektromagnet des Ventils 97 ist über einen Aus- 160 können somit mechanisch mit dem Sollwertgeber schalter 172 an die Stromversorgung angeschlossen. 55 142 verbunden werden, so daß gleichzeitig mit einer Zunächst wird der Zylinder 16 in eine Stellung ge- Veränderung des Leistungssollwertes auch die Potenbracht, von der aus der Reaktor durch Einführung tiometer 158 und 164 verändert werden. Der Widerzusätzlicher Reaktivität in die Nähe des promtkriti- standswert der Potentiometer 158 und 164 und die sehen Zustandes gebracht werden kann, wenn das Temperatureinstellungen der Thermoelemente 166 Ventil 97 geöffnet wird. Die Verstellung des Zylinders 60 und 168 lassen sich technisch ermitteln, wenn man 16 erfolgt, ohne daß der Regelstab 10 und die Fein- von der Reaktorzeitkonstante und der Reaktivitätsregelstange 132 durch Öffnung der Schalter 144 und erhöhung ausgeht, die notwendig ist, um eine Lei-172 und Schließung des Schalters 148 bewegt werden. stungsveränderung annähernd nach einer Stufenfunk-Die Leistungsänderung nach einer Stufenfunktion er- tion zu erhalten.

hält man dann dadurch, daß man den Sollwertgeber 65 Das vorstehend beschriebene Regelsystem ist in der 142 auf das gewünschte Leistungsniveau einstellt und Lage, rasches, selbsttätiges Anfahren des Reaktors sämtliche Schalter 144,148 und 172 schließt; es wer- auf vorbestimmte Leistungsniveaus in wenigen Sekunden dann der Gleichrichter 146, der Servoverstärker den durchzuführen. Um einen Rechteckimpuls der

Leistung zu erzeugen, läßt man den Druck aus dem unteren Teil des Zylinders 16 nach einer bestimmten Zeit wieder heraus. Der Regelstab 10 fällt dann in den Reaktor hinein, und dieser kommt zum Stillstand.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Antriebsvorrichtung für Kernreaktorregelstäbe aus neutronenabsorbierendem Material, die vertikal oberhalb des Kerns eines Kernreaktors mit negativem Koeffizienten der Reaktivität angeordnet ist, bestehend aus der baulichen Vereinigung eines hydraulischen Antriebs zur raschen Bewegung des Stabes im Sinne einer sprunghaften Änderung der Reaktivität, welcher einen in einem Zylinder verschiebbaren Kolben, der fest mit dem Regelstab verbunden ist, sowie ein stationäres Traggestell für den Zylinder aufweist, mit einem mechanischen Antrieb zur Feineinstellung des Stabes, der eine Relativbewegung des Kolbens zum Traggestell herbeiführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder des hydraulischen Antriebs durch den mechanischen Antrieb in axialer Richtung relativ zu dem Traggestell verschiebbar ist und daß ein Druckmittelzu- und -abfluß am unteren Ende des Zylinders unterhalb des Kolbens vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelstab (10) die Form eines Rohres (24) mit unten offenem Ende hat.

3. Verfahren zum Betrieb der Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 zur Erhöhung des Leistungspegels des Kernreaktors, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst der mechanische Antrieb (20) derart betätigt wird, daß sich der Zylinder in eine Stellung bewegt, in der, wenn das Druckmittel dem Zylinder zugeführt worden ist, der Reaktor mit einer vorgegebenen Leistung läuft, daß dann das Druckmittel dem Zylinder zugeführt wird, wodurch die Reaktivität auf die vorgegebene Leistung sprunghaft ansteigt, und daß schließlich wiederum der mechanische Antrieb im Sinne einer Reaktivitätserhöhung betätigt wird, um die negative Reaktivität zu kompensieren, die durch den Temperaturanstieg im Reaktorkern (12) hervorgerufen wurde.

4. Verfahren zum Regeln mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die nach Anspruch 3 betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach Betätigung der Vorrichtung entsprechend Anspruch 3 eine weitere, mit einem Feinregelstab zusammenwirkende Antriebsvorrichtung in dem Sinne betätigt wird, daß die Reaktivität in Abhängigkeit von der Temperatur im Kern weiter erhöht wird, bis die Solleistung erreicht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 937 984;
französische Patentschrift Nr. 1231554;
A. W. Kramer, »Boiling Water Reactors«, 1958, Reeding, U. S. Α., S. 54, 55 bis 61, 84, 85 und 469.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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