DE1205205B - Pneumatischer Antrieb fuer Kernreaktorregelstaebe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

G21d

Deutschem.: 21g-21/31

Nummer: 1205 205

Aktenzeichen: G 35200 VIII c/21 g

Anmeldetag: 14. Juni 1962

Auslegetag: 18. November 1965

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Antrieb für Kernreaktorregelstäbe, bestehend aus einem Antriebszylinder mit Gasein- und -auslaß am oberen bzw. unteren Ende, in dem ein über eine hohle Stange mit dem Regelstab verbundener Antriebskolben gleitet, und mit einer pneumatischen Abbremsvorrichtung.

Bekanntlich haben die Regelstäbe die Aufgabe, den Reaktor im Alarmfall zum Stillstand zu bringen. Sie müssen daher mit einer möglichst großen Geschwindigkeit in den Reaktorkern eingefahren werden können. Zu diesem Zweck ist jeder der Regelstäbe mit dem Kolben eines hydraulischen oder pneumatischen Antriebs fest verbunden. Der Kolben wird gewöhnlich durch einen an demselben befestigten Elektromagneten in der angehobenen Stellung gehalten und für die Bewegung des Regelstabes in die aktive Stellung freigegeben, sobald die Erregung des Elektromagneten aufhört. Im gleichen Augenblick läßt ein Elektroventil unter Druck stehendes Hydraulikmittel in den Hydraulikzylinder eintreten und die Einführung des Regelstabes in den Reaktor wird dadurch beschleunigt erfolgen. Wenn jedoch die aus dem Kolben, dem Elektromagneten und dem Regelstab bestehende Einheit sich selbst überlassen wäre, würde sie beim Erreichen der Grenzpunkte ihrer Bewegung einer sicheren Zerstörung ausgesetzt sein.

Um dies zu vermeiden, sind bereits verschiedene Dämpfungssysteme erprobt worden. Die auf der Elastizität von Federn basierenden Systeme konnten jedoch nicht zufriedenstellen, weil sie die gespeicherte Energie zurückgeben und eine schwingende Bewegung erzeugen, die für den Kernreaktor schädlich und für das gute mechanische Verhalten der Einheit nachteilig ist.

Es ist auch bereits ein pneumatischer oder hydraulischer Antrieb zum schnellen Einfahren der Regelstäbe eines Kernreaktors bekannt, der mit einer hydraulischen Abbremsvorrichtung ausgerüstet ist. Der Zylinder dieser Vorrichtung weist am Ende des Weges des Antriebskolbens Ringkammern mit abnehmendem Querschnitt auf, in die die Austrittsleitung des Hydraulikmittels mündet. Die bekannte Vorrichtung weist jedoch eine sehr abrupte Wirkungsweise auf.

Die Erfindung bezweckt, einen pneumatischen Antrieb zu schaffen, welcher die Bewegung des Regelstabes möglichst schwingungsfrei bremst, indem die dem Regelstab bei seinem Fall innewohnende kinetische Energie durch die Kompression des Antriebsmittels im unteren Teil des Zylinders und in einem äußeren Behälter vernichtet wird.

Pneumatischer Antrieb für Kernreaktorregelstäbe

Anmelder:

Groupement Atomique Alsacienne Atiantique

(G. A. A. A.),

Le Plessis-Robinson, Seine (Frankreich)

Vertreter:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,

Dr.-Ing. Th. Meyer

und Dipl.-Chem. Dr. J. F. Fues, Patentanwälte,

Köln 1, Deichmannhaus

Als Erfinder benannt:
Victor Jean Gerard, Cachan;
Jean Antoine Martin,
Chatillon-sur-Bagneux, Seine (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 15. Juni 1961 (864 984)

Der pneumatische Antrieb der eingangs beschriebenen Art ist daher gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Stange, die abgedichtet durch die untere Begrenzungswand des Antriebszylinders gleitet und fest mit dem Regelstab verbunden ist, mit in axialem Abstand voneinander angebrachten radialen Bohrungen versehen ist und der Gasauslaß am unteren Ende des Antriebszylinders über ein Rückschlagventil mit einem Behälter verbunden ist, der über eine kalibrierte Bohrung mit der Außenluft in Verbindung steht.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieses Antriebs ist zwischen der Unterseite des Kolbens und der unteren Begrenzungswand des Zylinders konzentrisch zur hohlen Stange eine Spiralfeder angeordnet.
Die gekennzeichnete Ausbildung des pneumatisehen Antriebs ermöglicht eine anfänglich schnelle Bewegung des Regelstabes mit abschließender schwingungsfreier Bremsung.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des pneumatischen Antriebs nach der Erfindung dargestellt.

F i g. 1 zeigt schematisch die Anordnung eines Regelstabes in einem Reaktor;

509 738/309

Claims (1)

1. 3 4

   F i g. 2 zeigt schematisch den pneumatischen An- triebsmittels ermöglicht, das in dem unterhalb des

   trieb mit der Abbrems vorrichtung im Längsschnitt; Kolbens liegenden toten Raum 22 verbleibt. Eine im

   F i g. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie III-III toten Raum 22 zwischen der Unterseite des KoI-

   der F i g. 2. bens 9 und der unteren Begrenzungswand 12 des

   Jeder der Regelstäbe eines Reaktors ist in einem 5 Zylinders 8 konzentrisch zur hohlen Stange 11 ander Kanäle desselben angeordnet und man verwendet geordnete Spiralfeder 23 verringert den Stoß am zu diesem Zweck eine der Manschetten des röhr- Ende der Bewegung.

   förmigen Blocks, die normalerweise für. die Zellen Die Wirkungsweise des Antriebs ist äußerst ein- und die Versuchskanäle benutzt werden. Der Regel- fach: Wie F i g. 2 zeigt, wirkt die Abbremsvorrichstab 1 (Fig. 1) ist jedoch nicht in einem am unteren io tung wie ein Stoßdämpfer, welcher während des be-Ende offenen Tauchrohr angeordnet, das gewöhnlich schleunigten Teils der Bewegung des Kolbens den für eine Zelle verwendet wird, sondern in einem Austritt des Antriebsmittels, das durch die Bewegung Tauchrohr 2, das am unteren Ende geschlossen ist des Kolbens aus seiner (mit unterbrochenen Linien Und das sich auf der Grundplatte 3 der Wanne ab- angegebenen) oberen Ruhestellung verdrängt wird, stützt. Das Tauchrohr 2 ist daher am unteren Ende 15 durch die Bohrungen 13 und 14 der Kolbenstange 11 an der Manschette 4 einer Zelle des rohrförmigen und durch den Auslaß 17 ermöglicht. Dieser freie Blocks 5 befestigt, und sein oberes Ende geht durch Austritt ist jedoch am. Ende der Bewegung des KoI-eine Hülse 6 hindurch, die mit dem rohrförmigen bens nicht mehr möglich,, und das Antriebsmittel Block 7 fest verbunden 1st. Das Tauchrohr 2 bildet kann aus dem Behälter 16 nur durch die kalibrierte einen Antriebszylinder 8 (Fig. 2), in welchem ein 20 Bohrung 19 entweichen. Unterhalb des Kolbens erKolben 9 verschiebbar ist. Der Zylinder 8 ist unten folgt daher eine Kompression und eine Verlangan einer außerhalb 3es rohrförmigen Blocks 7 lie- samung der Bewegung. Das sich komprimierende Gas genden Stelle 10 verschlossen. Der Kolben 9 ist mit absorbiert die kinetische Energie des Stabes, und das einer Stange 11 verbunden, welche durch den Boden Rückschlagventil 18 ermöglicht den Durchgang in des Zylinders hindurchgeht, der durch ein selbst- 25 den äußeren Behälter 16, so daß jede Möglichkeit zentrierendes Lager 12 aus Bronze gebildet wird. Am einer Entspannung; nach dem Durchgang mit der Ende der Stange 11, d. h. am Ende des Zylinders 8, Geschwindigkeit Null vermieden ist. In diesem ist der Regelstab 1 starr befestigt. Dieser Regelstab Augenblick entweicht das in dem toten Raum 22 besteht aus zwei konzentrischen Rohren aus nicht noch enthaltene restliche Gas durch die Längsnut rostendem Stahl, zwischen welchen Borkarbid an- 30 21, die in der Wand des Zylinders 8 vorgesehen ist, geordnet ist. Der Regelstab bewegt sich daher außer- wodurch Rückstöße am Ende der. Bewegung behalb des Zylinders 8, aber innerhalb des Tauch- trächtlich vermindert werden. Durch eine Längsnut rohres 2. Die Stange 11 des Kolbens 9 ist rohrförmig von 65 mm Länge wird die Amplitude von 3 bis 4 cm, und in der Nähe ihrer Verbindungsstelle mit dem die beim Fehlen der Längsnut festgestellt wurde, auf Regelstab mit einer oder mehreren radialen Bohren- 35 1 bis 3 mm verringert. Es wurde ferner durch Vergenl3 versehen, sowie in einem der möglichen Be- suche festgestellt, daß durch eine Änderung des Anwegung des Kolbens 9 entsprechenden Abstand mit triebsdruckes die Betriebsbedingungen nicht wesenteiner oder mehreren weiteren Bohrungen 14, die in lieh verändert werden.

   gleicher Weise wie die ersten Bohrungen ausgebildet Um die pneumatische Bremsung wirksamer zu gesind. Der Abstand zwischen den Bohrungen ist genau 40 stalten, muß selbstverständlich versucht werden, die bestimmt. Er beträgt beispielsweise 1,90 m für eine Leckverluste zu .verringern. Zu diesem Zweck muß Kolbenstange, deren Gesamtlänge mit dem Kolben der Zylinder 8 einer besonderen Behandlung unter-2,85 m ist, und für eine Länge der Gesamtbewegung worfen werden, um einen sehr guten Zustand der von 2,56 m. Der Kolben 9 besteht aus zwei Teilen. Oberfläche und eine sehr große Genauigkeit seines Der obere Teil bildet das Bodenstück des Elektro- 45 Innendurchmessers zu erhalten. Das den Zylinder 8 magneten und ist relativ zum zweiten Teil mittels ' bildende Rohr besteht praktisch aus zwei Teilen, die eines Kugellagers frei drehbar. Der untere Teil ent- durch Bundringe und dazwischenliegende Dichhält ringförmige Nuten 9 α und bewirkt die Ab- tungsverbindungen miteinander verbunden sind. Das dichtung. Er trägt die Stange 11, an deren Ende der Rohr wird zuerst ausgeschliffen, dann mit einer Hart-Regelstab 1 befestigt ist. Die Stange kann sich daher 50 verchromung von geringer Dicke versehen und neuernicht drehen. Es wird vermieden, Elemente zu ver- lieh ausgeschliffen,
   wenden, welche den Fall des Regelstabes 1 behindern .. ,
   könnten, wenn im Zylinder 8 zufälligerweise kein Fatentanspructte:
   Druck vorhanden ist. Das unter Druck stehende An- 1. Pneumatischer Antrieb für Kernreaktortriebsmittel, z. B. Stickstoff, Helium oder Kohlen- 55 regelstäbe, bestehend aus einem Antriebszylinder säuregas, wird aus einem kleinen Behälter, der neben mit Gasein- und -auslaß am oberen bzw. unteren dem Zylinder 8 angeordnet ist und der aus äußeren Ende, in dem ein über eine hohle Stange mit Flaschen gespeist wird, unter der Steuerung durch dem Regelstab verbundener Antriebskolben gleiein Elektroventil durch einen Einlaß 15 in den Zy- tet, und mit einer pneumatischen Abbremslinder 8 eingeführt. Neben dem Zylinder 8 ist ein 60 vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, Behälter 16 angeordnet, der einerseits mit dem daß die hohle Stange (11), die abgedichtet durch unteren Ende des Zylinders durch einen Auslaß 17 die untere Begrenzungswand (12) des Antriebsverbunden ist, in welchem ein Rückschlagventil 18 Zylinders (8) gleitet und fest mit dem Regelstab angeordnet ist, und der andererseits durch eine kali- (1) verbunden ist, mit in axialem Abstand vonbrierte Bohrung 19 und eine Leitung 20 mit der 65 einander angebrachten radialen Bohrungen (13, Außenluft verbunden ist. Am unteren Ende des Zy- 14) versehen ist und der Gasauslaß (17) am linders8 ist ferner eine Längsnut21 (Fig.2 und 3) unteren Ende des Antriebszylinders (8) über ein vorgesehen, welche den Austritt des restlichen An- Rückschlagventil (18) mit einem Behälter (16)

   verbunden ist, der über eine kalibrierte Bohrung (19) mit der Außenluft in Verbindung steht.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Unterseite des Kolbens (9) und der unteren Begrenzungswand

   (12) des Zylinders (8) konzentrisch zur hohlen Stange (11) eine Spiralfeder (23) angeordnet ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1171822.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   509 738/309 11.65 © Bundesdruckerei Berlin