DE1223469B - Vorrichtung zum Bewegen von Regelstaeben fuer Kernreaktoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G21d

Deutsche KL: 21g-21/31

Nummer: 1223 469

Aktenzeichen: G 39130 VIII c/21 j

Anmeldetag: 8. November 1963

Auslegetag: 25. August 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bewegen eines Regelstabes in einem Kernreaktor, welche aus einem flexiblen Bauteil besteht, an dessen einem Ende der Regelstab hängt und dessen anderes Ende an einer Vorrichtung befestigt ist, die die momentan nicht benötigten Abschnitte des flexiblen Bauteils aufnimmt und lagert, sowie aus einer Umlenkrolle, die zwischen dem Regelstab und der der Lagerung dienenden Vorrichtung angeordnet ist. ίο

Regelstäbe für Kernreaktoren bestehen bekanntlich aus einem Material, das Neutronen absorbiert und von einer Hülle umgeben ist. Die Regelstäbe haben drei Aufgaben zu erfüllen: Steuerung oder Regelung, Kompensation und Sicherheitseingriff. Mit den speziell für die Steuerung oder Regelung bestimmten Regelstäben wirkt man auf die Leistung des Reaktors ein, indem die Absorption des Neutronenflusses durch das den Regelstab bildende absorbierende Material nach einem vorher bestimmten Programm geändert wird. Die Kompensationsregelstabe überlagern ihre Wirkung mit derjenigen der eigentlichen Regelstäbe. Die an dritter Stelle genannten Sicherheitsstäbe befinden sieh während des normalen Betriebes des Reaktors außerhalb des Reaktorkernes und müssön im Gefahrfalle, d. h. wenn der im Kern des Reaktors auftretende oder entstehende Neutronenflüß über die vorher bestimmten Sicherheitsgrenzen hinausgeht, in außerordentlich kurzer Zeit in den Reaktorkern eingeführt werden, um in wirksamer und schneller Weise den Neutronenfiuß auf einen Wert zurückzuführen, der keine Gefahr mehr bedeutet.

Für die Fertigung ist es naturgemäß von Vorteil, wenn sämtliche Regelstäbe die gleichen geometrisehen Kennwörte oder Abmessungen (Form, Querschnitt usw.) haben. Man muß dann die Verschiebungen oder Bewegungen derjenigen Stäbe, welche die drei unterschiedlichen Funktionen auszuüben haben (eigentliche Steuerung, Kompensation und Sicherheitseingreifen) mit Hilfe einer einzigen Betätigungsvorrichtung je Stab durchführen, trotz der Unterschiede, die durch die unterschiedlichen Funktionen gegeben sind. Man bezeichnet eine derartige Anordnung oder Betätigungsvorrichtung als »Uni-Versalvorrichtung«, denn sie macht es möglich, daß jeweils ein Stab alle drei gewünschten Aufgaben erfüllt.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1092 572 und der britischen Patentschrift 859 811 sind zwei Betätigungsvorrichtungen für Regelstäbe bekanntgeworden, bei denen jeweils eine Kabeltrommel zur Auf-Vorrichtung zum Bewegen von Regelstäben für
Kernreaktoren

Anmelder:

Groupement Atomique Alsacienne Atiantique,

Le Plessis-Robinson, Seine (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing; R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht, Patentanwälte, München 22, Steinsdorfstr. 10

Ais Erfinder benannt:
Maurice Lechevallier,
Viry-Chatillon, Seine (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 12. November 1962 (915 120)

bewahrang eines flexiblen Bauteils dient, an dessen freiem Ende der Regeistab aufgehängt ist. Auf dem Wege zwischen der Kabeltrommel und der Einführungsöffnung in den Regelkanal des Kernreaktors ist das flexible Bauteil über eine Umlenkrolle geführt, die seine Wirkungslinie verändert. Zur Regelung der abgewickelten Länge des flexiblen Bauteils und damit der Lage des Regelstabes in bezug auf den Regelkanal dient eine Motorsteuerung für den Antrieb der Kabeltrommel. Diese sind naturgemäß groß und schwer. Zu ihrer Beeinflussung bedarf es daher auch größerer Antriebsenergien, und außerdem wird die Regelung als Ganzes infolge der großen trägen Massen, deren Bewegung verändert werden muß, langsam und schwerfällig und sogar ungenau. Dazu kommt als weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtungen der hohe Platzbedarf, den sie verlangen.

Weiterhin ist in der deutschen Auslegeschrift 1146 988 eine Vorrichtung zum Heben und Senken eines Regelstabes in einem Kernreaktor vorgeschlagen worden, bei der als Antriebselement eine Kabelwinde dient und das Kabel zwischen dem Windengehäuse und dem Regelstab über zwei Rollensätze geführt ist, deren gegenseitiger Ächsabstand sich verändern läßt. Diese Rollensätze dienen einerseits als Vorratsbehälter für das Aufhängekabel und sind andererseits mit einem Antrieb versehen, der ihren Abstand und damit die Länge des auf ihnen auf-

609 657/317

³ 4

gerollten Kabelstücks zu ändern gestattet. Auch hier rückzieht (Lage der Elemente der Verriegelungsvorbedarf es also zur Steuerung der Lage eines an dem richtung 5 in F i g. 1). Die beiden Verriegelungsvorfreien Ende des Kabels hängenden Regelstabes der richtungen 4 und 5 sind in einem beide Vorrichrun-Bewegung großer und schwerer Massen, also der gen enthaltenden Bauteil 9 eingebaut. Bei dem dar-Aufwendung erheblicher Antriebsenergien. 5 gestellten Beispiel ist dieser Bauteil 9 fest angeord-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine net — er ist in diesem Falle an dem massiven

Steuervorrichtung für die Bewegung von Regelstäben Schutzgehäuse des (nicht dargestellten) Reaktors

zu schaffen, die sich durch kleine Abmessungen und festgelegt.

geringen Energieverbrauch auszeichnet. Diese Auf- Die Umlenkrolle 3 ist um eine fest in einem Traggabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der io körper 10 angeordnete Achse drehbar; der Tragflexible Bauteil an der Umlenkrolle um 180° umge- körper 10 ist gegenüber dem fest angeordneten Baulenkt ist, zwei Verriegelungssysteme unterhalb der teil 9 beweglich. Genauer gesagt, kann der Trag-Rolle an einem gemeinsamen Rahmenbauteil ange- körper 10 vertikal gegenüber dem festen Bauteil 9 ordnet sind, von denen das eine auf den einen von verschoben werden. Diese Verschiebung des Tragder Rolle herabhängenden Strang und das andere 15 körpers 10 erfolgt mittels eines pneumatischen Beauf den anderen von der Rolle herabhängenden tätigungssystems, das einen vorzugsweise aus nichtStrang des flexiblen Bauteils einwirkt, der Abstand rostendem Stahl hergestellten Faltenbalg 11 umfaßt, von Rolle und Rahmenbauteil durch Bewegung einer dessen veränderliche Höhe oder Länge durch den dieser beiden Bauteile auf der Verbindungsgeraden Druck gesteuert wird, der über Regelventile 12, 13 zwischen diesen beiden Bauteilen verändert wird, die 20 aus einem Hochdruckbehälter 14 und einem Niederschrittweise Auf- und Abwärtsbewegung des Regel- druckbehälter 15 über eine Leitung 16 dem Faltenstabes durch geeignete Kombination der Relativ- balg zugeführt wird. Wenn der Regelstab festgehalten bewegung von Rolle und Rahmenbauteil mit der werden soll, so werden die beiden Stränge 1 und 2 Betätigung der Verriegelungssysteme erfolgt und daß der Kette gleichzeitig durch die Verriegelungsvorbei gleichzeitiger Öffnung beider Verriegelungs- 25 richtungen 4 und 5 gesperrt oder verriegelt. Die versysteme durch Ablaufen des flexiblen Bauteils über tikalen Bewegungen des Regelstabes erfolgen durch die Rolle der Regelstab frei in den Kern hinunter- eine Kombination der vertikalen Verschiebung des fällt. Tragkörpers 10 gegenüber dem festen Bauteil 9 und

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im der Betätigung der Verriegelungsvorrichtungen 4

folgenden ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das 30 und 5.

in der Zeichnung veranschaulicht ist. In der Zeich- In den Fig. 2 und 3 sind jeweils die in vier Zeit-

nung zeigt phasen a, b, c und d bzw. a', b'. c' und d' ablaufen-

Fig. 1 eine schematische Längsschnittdarstellung den Vorgänge bei Verwendung eines Kettenzuges

durch die Bewegungsvorrichtung, veranschaulicht, die jeweils für das Hochziehen und

Fig. 2 ein Diagramm, das zur näheren Erläute- 35 Absenken des Regelstabes durchgeführt werden; die

rung der Bewegungen oder Funktionen der unter- Bewegung des gleichen Stabes zwecks Durchführung

schiedlichen Bauteile der Vorrichtung beim Anheben einer Kompensation erfolgt überdies in ähnlicher

des Regelstabes dient, Weise, jedoch mit unterschiedlichen Verschiebe-

Fig. 3 ein der Fig. 2 entsprechendes Diagramm, geschwindigkeiten des Steuerstabes,

das aber die Bewegungen und Funktionen beim Ab- ₄₀ In den F i g. 2 und 3 sind die vier Zeitphasen

senken des Regelstabes in den Reaktorkern wieder- durch die vier senkrechten nebeneinander angeord-

gibt. . neten Spalten a, b, c, d bzw. «', b', c', d' veranschau-

Das für die Erläuterung der Erfindung ausgewählte licht. In diesen Bewegungsdiagrammen sind jeweils

Ausführungsbeispiei der in Fig. 1 dargestellten Be- von oben nach unten mit dicken Strichen angegeben:

tätigungsvorrichtung ist als Kettenzug ausgeführt, 45

der eine schrittweise Verschiebung oder Bewegung ^die Schließzelten der Vernegelungsvomchtun-

des ihm zugeordneten Regelstabes bewirken kann. S^en ^ ^und ^;

Die Kette ist in irgendeiner bekannten Weise mit die Öffnungszeiten der Ventile 12 und 13;
ihrem einen vertikalen Strang 1 an dem (nicht dar- die entsprechende Verschiebung der Kettengestellten) Steuerstab befestigt, und über eine Ketten- 50 rolle 3;

umlenkrolle 3 geführt, die die Kette um 180° um- _die Verschiebung des Stranges 1 der Kette, d.h. lenkt und von der auch der andere vertikale Strang 2 _die Vertikalbewegung des Steuerstabes,
der Kette herabhängt, der an einer festen (nicht dargestellten) Haltevorrichtung irgendeiner bekannten Wie man auf Grund der F i g. 2 und 3 erkennt, ist Bauart endet. 55 die Stellung der Kettenumlenkrolle 3 während der

Zwei Verriegelungssysteme 4 und 5 wirken mit je drei einleitenden Phasen α_ϋ, b₀, c₀ bzw. a₀', b_Q', c₀' einem der vertikalen Stränge 1 und 2 der Kette zu- unbestimmt; sie hängt von dem Druck ab, der jeweils sammen. Bei dem speziellen Ausführungsbeispiel innerhalb des Faltenbalges 11 vorhanden ist. Die sind diese Verriegelungssysteme identisch; sie be- Verriegelungsvorrichtung 4 ist in ihrer Verriegelungsstehen aus einem Sperrfinger 6, einem Elektro- 60 stellung und der Regelstab bleibt in seiner Einstellmagneten 7 und einer Feder 8, die der Bewegung des lage. Dann wird in der vierten Zeitphase die Ver-Sperrfingers durch den Elektromagneten entgegen- riegelungsvorrichtung 4 gelöst, gleichzeitig mit der wirkt. Die Verriegelungsstellung ergibt sich durch Öffnung des einen oder anderen der Ventile 12 und Speisung des Elektromagneten (Eingriffsstellung des 13; die dadurch erfolgende Verschiebung der Ketten-Verriegelungsfingers 6 der Vorrichtung 4 in F i g. 1), 65 rolle 3 bewirkt die Bewegung des Stranges 1 der während das Entriegeln in einfacher Weise dadurch Kette und eine entsprechende Bewegung des Regelerfolgt, daß nach dem Abschalten des Elektro- Stabes. Diese Bewegung (eine Aufwärtsbewegung d magneten7 die Feder 8 den Verriegelungsfinger zu- in Fig. 2 bzw. eine Abwärtsbewegung d' in Fig. 3)

geschieht über eine Länge, die der Länge einer oder mehrerer Glieder der Kette entspricht.

In der folgenden Bewegungsstufe fällt die »Anfahreinstellung« der Zeitphasen a₀, b_Q, c₀ aus, sie wird jedoch ersetzt durch eine Rückwärtsbewegung der Kettenrolle 3 in ihre Ausgangsstellung (Absenken b in F i g. 2 und Anheben b' in F i g. 3). Während dieser Zeitphasen b und b' ist die Verriegelungsvorrichtung 4 in ihrer Verriegelungsstellung und der Steuerstab bleibt unbeweglich; die Verriegelungsvorrichtung 5 ist jedoch gelöst, so daß der Strang 2 der Kette 1 sich verschieben kann und die mechanische Spannung in der Kette konstant bleibt. Die Zeitphasen α und c sowie a' und c' entsprechen der Zeitspanne, die das Schließen des Ventils 12 vom öffnen des Ventils 13 und umgekehrt trennt. Am Ende der Zeitphasen b oder b' hat die Betätigungsvorrichtung ihre Ausgangsstellung wieder angenommen und ist für eine neue Verschiebebewegung des Regelstabes bereit, die eine Aufwärtsbewegung d oder eine Abwärtsbewegung d' in den Diagrammen sein kann. Diese Bewegungen können so in Schritten von einer oder mehreren Kettengliedern durchgeführt werden.

Man könnte überdies leicht den Regelstab nur um einen Teil dieser Abstände oder Längen verschieben, indem man in geeigneter Weise die Öffnungsdauer der den Faltenbalg 11 steuernden Ventile regelt oder wählt.

Um mit dem Regelstab auch die Sicherheitsaufgabe zu erfüllen und diesen Stab unter der Wirkung seines Eigengewichtes schnell in den Kern des Reaktors abfallen zu lassen, genügt es, gleichzeitig die Speisung der beiden Elektromotoren 7 zu unterbrechen, um so die beiden Verriegelungsvorrichtungen 4 und 5 zu lösen.

Man kann auch eine relative Bewegung des Tragkörpers 10 und des Bauteiles 9 in der Weise vorsehen, daß der Tragkörper 10 (und infolgedessen die fest mit ihm verbundene Kettenrolle 3) fest angeordnet ist, während der die Verriegelungsvorrichtungen tragende Bauteil 9 in vertikaler Richtung derart verschiebbar ist, daß er unter der Wirkung des Druckes im Innern des Faltenbalges 11 sowohl in der einen als auch in der anderen Richtung bewegt werden kann. Bei einer solchen Anordnung verdoppelt sich die Frequenz der Schrittbewegungen, während ihre Amplitude auf die Hälfte zurückgeht und die auf den Faltenbalg ausgeübte Kraft ebenfalls nur die Hälfte ist.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Bewegen eines Regelstabes in einem Kernreaktor, welche aus einem flexiblen Bauteil besteht, an dessen einem Ende der Regelstab hängt und dessen anderes Ende an einer Vorrichtung befestigt ist, die die momentan nicht benötigten Abschnitte des flexiblen Bauteils aufnimmt und lagert, sowie aus einer Umlenkrolle, die zwischen dem Regelstab und der der Lagerung dienenden Vorrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Bauteil an der Umlenkrolle um 180° umgelenkt ist, zwei Verriegelungssysteme unterhalb der Rolle an einem gemeinsamen Rahmenbauteil angeordnet sind, von denen das eine auf den einen von der Rolle herabhängenden Strang und das andere auf den anderen von der Rolle herabhängenden Strang des flexiblen Bauteils einwirkt, der Abstand von Rolle und Rahmenbauteil durch Bewegen einer dieser beiden Bauteile auf der Verbindungsgeraden zwischen diesen beiden Bauteilen verändert wird, die schrittweise Auf- und Abwärtsbewegung des Regelstabes durch geeignete Kombination der Relativbewegung von Rolle und Rahmenbauteil mit der Betätigung der Verriegelungssysteme erfolgt und daß bei gleichzeitiger Öffnung beider Verriegelungssysteme durch Ablaufen des flexiblen Bauteils über die Rolle der Regelstab frei in den Kern hinunterfällt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Faltenbalg (11) aufweist, der unter der Wirkung einer pneumatischen Steuerung (12, 13) dehnbar ist und einerseits mit der Umlenkrolle (3) und andererseits mit dem Rahmenbauteil (9) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Bauteil, an dem der Regelstab hängt, eine Kette (1) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungssysteme (4,5) für die Kette (1) je einen Sperrfinger (6), einen Elektromagneten (7) zum Hineindrücken des Sperrfingers in seine Verriegelungsstellung und ein den Sperrfinger in seine Ruhestellung zurückführendes Rückführorgan (8) aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrolle (3) in einem beweglichen Tragkörper (10) sitzt und die Verriegelungssysteme (4, 5) in einen fest mit dem Reaktor verbundenen Bauteil (9) eingebaut sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrolle in einen festen Bauteil und die Verriegelungssysteme in einen beweglichen Bauteil eingebaut sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1092 572,
1146988;
britische Patentschrift Nr. 859 811.

Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Prioritätsbeleg ausgelegt worden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 657/317 8. 66 © Bundesdruckerei Berlin