DE1211344B

DE1211344B - Kupplungsvorrichtung zum Ankuppeln einer Verschiebungsstange an einen Regelstab eines Kernreaktors

Info

Publication number: DE1211344B
Application number: DEJ24116A
Authority: DE
Inventors: Helmut Rothfuss
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1963-07-22
Filing date: 1963-07-22
Publication date: 1966-02-24

Description

Kupplungsvorrichtung zum Ankuppeln einer Verschiebungsstange an einen Regelstab eines Kernreaktors Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsvorrichtung zum Ankuppeln einer durch einen Antrieb bewegten Verschiebungsstange an einen Regelstab, welcher sich in einem vertikalen Führungsrohr in Längsrichtung bewegt, bei der an der Verschiebungsstange um senkrecht zur Längsrichtung der Vorrichtung angeordnete Achsen bewegbare Klauen angebracht sind, die das eine pilzartig erweiterte Ende (Greifpilz) des Regelstabs ergreifen. Eine derartige Vorrichtung soll in einem flüssigmetallgekühlten, vorzugsweise natriumgekühlten Kernreaktor, bei dem die Brennelemente von kreisrunder Form dicht an dicht gepackt sind, verwendet werden.
Bei der Verwendung von bekannten Kupplungen in natriumgekühlten Reaktoren tritt die Schwierigkeit auf, daß die mechanischen Bauelemente unter dem Einfluß des auf hoher Temperatur befindlichen Natriums miteinander verschweißen, wenn sie dicht aneinander anliegen. Um sich daraus ergebende Störungen auszuschließen, ist man daher dazu übergegangen, Kupplungen dieser Art nicht unmittelbar im Natriumkühlmittel selbst anzuordnen, sondern sie samt den Absorberelementen in abgeschlossenen Rohren unterzubringen, die nicht vom Kühlmittel durchflossen werden. Abgesehen von dem hierdurch verursachten erheblichen technischen Aufwand kann die Umhüllung der Absorberelemente durch besonders nicht vom Kühlmittel durchflossene Rohre neutronenökonomische Nachteile mit sich bringen.
Die bekannten Kupplungsvorrichtungen, wie sie eingangs angeführt wurden, sind zwar mit Klauen als Eingriffsmittel versehen, sie benötigen jedoch einen Fremdantrieb, um die Klauen in Eingriff zu bringen und sie in eingerücktem Zustand zu verriegeln.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine in einem Führungsrohr zur Aufnahme von unmittelbar in das Kühlmittel eintauchenden Absorberelementen im Kern eines flüssigmetall-, insbesondere natriumgekühlten Kernreaktors untergebrachte Kupplung zu schaffen, die besonders einfach herstellbar ist und wenig bewegte Teile aufweist, so daß sie an nur wenigen Stellen mit nicht verschweißbarem Material gepanzert werden muß, um in ihrer Funktion auch nach längerer Betriebsdauer durch das auf hoher Temperatur befindliche Natrium nicht beeinträchtigt zu werden. Dazu gehört die weitere Forderung, daß die Kupplungsvorrichtung keinen Fremdantrieb zur Betätigung erfordert, sondern völlig selbsttätig arbeitet.
Die Erfindung besteht darin, daß das Führungsrohr in Höhe des Greifpilzes des in den Kern eingefahrenen Absorberstabes nach oben konisch erweitert ist und daß die an der von unten in das Führungsrohr eingefahrenen Verschiebungsstange befestigten Klauen in diese konische Erweiterung hinein nach außen klappen.
Diese Vorrichtung bringt zahlreiche Vorteile mit sich. Einmal ist nur eine geringfügige Erweiterung des unmittelbar vom Kühlmittel durchflossenen Führungsrohres erforderlich, da die Kupplung einen äußerst geringen Platzbedarf aufweist. Weiterhin sind lediglich die Klauen als einzige bewegliche Teile vorhanden. Zu ihrer Betätigung bedarf es keines Fremdantriebes, der bei gebräuchlichen Kupplungen erforderlich ist und zusätzlichen technischen Aufwand mit sich bringt. Infolge der Verminderung der Zahl der bewegten Teile ist es ohne unverhältnismäßig großen Aufwand möglich, die Lagerstellen mit einem nicht verschweißbaren Material zu belegen, z. B. Stellit oder Molybdän. Ferner kann zur Führung der Verschiebungsstange innerhalb des Führungsrohres an einigen Stellen eine ebenfalls aus Stellit oder Molybdän hergestellte Führungsbüchse zur Aufrechterhaltung der dauernden Funktionsfähigkeit völlig ausreichend sein.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung weist die beim Entkuppeln mit den den Greifpilz des Absorberelementes hintergreifenden Ansätzen an den Kupplungsklauen zusammenwirkende Fläche am Greiferpilz gegenüber der Bewegungsachse einen Winkel auf, der eine Selbsthemmung in Querrichtung zur Bewegungsachse ausschließt. Damit ist sichergestellt, daß beim Entkupplungsvorgang durch den nach oben bewegten Greifpilz die Ansätze der Kupplungsklauen auseinandergespreizt werden, so daß sie sich in die konische Erweiterung des Führunasrohres einlegen können. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigt F i g.1 einen Teilschnitt des Führungsrohrs mit der Kupplung ohne eingeführten Absorberstab, F i g. 2 das Führungsrohr nach F i g.1 mit aufgesetztem Absorberstab, F i g. 3 das Führungsrohr nach F i g. 1- beim Einkuppeln durch Bewegen der Betätigungsstange, F i g. 4 das Führungsrohr nach F i g.1 in gekuppelter Verbindung mit dem Absorberstab.
Das Führungsrohr 1 weist in dem Bereich, in welchem sich der untere Greifpilz 2 des Absorberelementes 3 befindet, wenn es in seiner obersten Funktionsstellung im Kern eingefahren ist, eine nach oben sich konisch erweiternde Stelle 1 a auf. Von unten ist die Betätigungsstange 4 in das Führungsrohr 1 eingefahren. Die Betätigungsstange 4 ist mit zwei kippbaren Klauen 5 versehen, die in ihren Abmessungen mit der konischen Erweiterung la des Führungsrohres 1 so abgestimmt sind, daß sie in den erweiterten Raum ausweichen können und ein Hindurchtreten des unteren Greifpilzes 2 des Absorberstabes 3 ermöglichen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wird die Kippbarkeit der Klauen 5 durch Verwendung von scharnierartigen Lagern 5 a bewirkt.
Der untere Greifpilz 2 des Absorberelementes 3 ist mit zwei Konen versehen. Der Einführkonus 2a ist so gewählt, daß er beim Einsetzen in das Führungsrohr 1 und möglicherweise nicht aufgespreizten Klauen 5 der Betätigungsstangen 4 diese abweist und sie ausspreizend in den sich konisch erweiternden Raum 1 a führt. Dadurch wird der Weg freigelegt, um den Greifpilz in den Bereich der Ansätze 5 b der Klauen 5 zu bringen. Beim Nachuntenbewegen der Betätigungsstange 4 gelangen die Klauen 5 in den zylindrischen Bereich des Führungsrohres 1, bevor sie sich so weit verschoben haben, daß sie den Greifpilz 2 hinter,-reifen müssen, um die Kupplung herzustellen. Durch das Entlanggleiten im Bereich des Zylinderteiles des Führungsrohres 1 wird die Spreizstellung der Klauen 5 beendet; sie werden in ihre Schließstellung gedrückt und hintergreifen somit den Greifpilz 2, an dem sie (F i g. 4) an der Konusfläche 2 b anliegen.
Die Konusfläche 2 b einerseits und die entsprechenden Gegenflächen an den Absätzen 5 b der Klauen 5 sind mit einer solchen Winkelneigung versehen, daß in bezug auf die Bewegungsachse eine Selbsthemmung in Querrichtung ausgeschlossen wird. Dies hat zur Folge, daß in der in F i g. 3 dargestellten Lage beim Nachobenziehen des Absorberstabes 3 die Klauen 5 nur so lange nach oben mitgenommen werden, bis sie von der Fläche 2b des Greifpilzes 2 nach außen abgewiesen und gespreizt werden, so daß sie sich in die konische Erweiterung 1 a einlegen. Damit ist die Kupplung gelöst und das Absorberelement, welches ein Regel-, Abschalt- oder Trimmstab sein kann, ist mittels eines Manipulators nach oben aus dem Kern herausziehbar.

Claims

Patentansprüche: 1. Kupplungsvorrichtung zum Ankuppeln einer durch einen Antrieb bewegten Verschiebungsstange an einen Regelstab, welcher sich in einem vertikalen Führungsrohr in Längsrichtung bewegt, bei der an der Verschiebungsstange um senkrecht zur Längsrichtung der Vorrichtung angeordnete Achsen bewegbare Klauen angebracht sind, die das eine pilzartig erweiterte Ende (Greifpilz) des Regelstabes ergreifen, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Führungsrohr (1) in Höhe des Greifpilzes (2) des in den Kern eingefahrenen Absorberstabes nach oben konisch (1 a) erweitert ist und daß .die an der von unten in das Führungsrohr eingefahrenen Verschiebungsstange befestigten Klauen (5) in diese konische Erweiterung (1 a) hinein nach außen klappen.
2. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Entkuppeln mit den den Greifpilz (2) des Regelstabes (3) hintergreifenden Ansätzen (5 b) an den Klauen (5) zusammenwirkende Konusfläche (2 b) am Greifpilz (2) einen die Selbsthemmung in Querrichtung zur Bewegungsachse ausschließenden Winkel aufweist.
3. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifpilz (2) einen die Klauen (5) beim Einführen des Absorberstabes (3) in .das Führungsrohr (2) nusspreizend abweisenden Einführkonus (2a) aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1065103; USA.-Patentschrift Nr. 2 794 670.