DE1227575B - Regelstabvorrichtung fuer einen Kernreaktor - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G21d

Deutsche Kl.: 21g-21/31

Nummer: 1227 575

Aktenzeichen: U 8431 VIII c/21 g

Anmeldetag: 31. Oktober 1961

Auslegetag: 27. Oktober 1966

Die Erfindung betrifft eine Regelstabvorrichtung, bestehend aus einem unterhalb des Reaktordruckgefäßes angeordneten Antriebsmotor, der einen Spindelantrieb betätigt, der eine Schubstange in axialer Richtung verschiebt, an welcher der Regelstab lösbar befestigt ist.

Reaktoren mit von ihrer Unterseite her einschiebbaren Regelstäben sind bekannt. Diese Anordnungen haben verschiedene Vorteile, von denen der wichtigste die Raumausnutzung des Raumes über dem Reaktor ist. Die Anordnung der Regelstäbe unter dem Reaktor ist jedoch mit Schwierigkeiten verbunden. Eine dieser Schwierigkeiten ist die auswechselbare Anordnung dieser Regelstäbe für Reparatur- und Wartungszwecke. Eine solche Anordnung ist wesentlich einfacher im oberen Teil des Reaktors zu bewerkstelligen.

Bei bekannten Anordnungen, in denen die Regelstäbe von unten in den Kern eingeschoben wurden, ist ein beträchtlicher Aufwand erforderlich, um die Regelstäbe an den Antriebsmechanismus an- und von diesem abzukoppeln. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß die Regelstäbe in den Kern von unten aus eingeschoben, jedoch von oben entnommen werden können, was durch eine besondere Kupplung zwischen Antriebsmechanismus und Regelstab bewerkstelligt wird.

Ein weiteres Problem bekannter Regelstabvorrichtungen, bei denen die Regelstäbe von unten in den Kern eingeschoben werden, besteht darin, daß die Schwerkraft beim Einschießen der Regelstäbe für das plötzliche Abschalten des Reaktors nicht für diesen Zweck mit herangezogen werden kann. Bei bekannten Anordnungen sind der Antriebsmechanismus oder die Antriebsmechanismen so ausgebildet, daß sie sowohl die Feineinstellung der Regelstäbe in dem Reaktor als auch das schnelle Einschießen dieser Regelstäbe in den Reaktorkern bewirken.

Zu diesem Zweck bedient sich eine bekannte Anordnung eines zweigeteilten Regelmechanismus. Der Feineinstellmechanismus hat bei dieser Anordnung eine Leitspindel, die von einem Elektromotor angetrieben wird und die mit dem Regelstab gekoppelt ist. Der zweite Notabschaltmechanismus hat einen hydraulischen Motor, der unabhängig von dem ersten Mechanismus den Regelstab schnell in den Kern einschießt.

Die Erfindung löst beide oben aufgeführten Schwierigkeiten mit nur einem einzigen Regelmechanismus für jeden Regelstab, indem das Führungsrohr für den Regelstab an einer im unteren Teil des Reaktordruckgefäßes angeordneten Gitterplatte ange-

Regelstabvorrichtung für einen Kernreaktor

Anmelder:

United States Atomic Energy Commission,

Germantown, Md. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,
München 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:

Arthur Marshall Harris, San Diego, CaHf.;

Eric Ledin, La Jolla, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 31. Oktober 1960 (66 258)

as lenkt ist und die lösbare Kupplung zwischen der Schubstange und dem Regelstab so ausgebildet ist, daß sie durch axiales Verschieben der Leitspindel von außerhalb des Reaktordruckgefäßes betätigbar ist. Der Antrieb ist ein hydraulischer Motor. Dadurch ist es möglich, nur einen einzigen Motorantrieb sowohl zum Regulieren als auch für das Einschießen des Regelstabes im Fall einer Notabschaltung zu verwenden. Der einzige hydraulische Motor bewirkt die Drehbewegung der Leitspindel in beiden Richtungen während des Regulierens, jedoch während der Notabschaltung wird vorzugsweise ein Druckmedium von einem Sammelraum dem Motor zugeführt und dadurch die Leitspindel mit einer sehr hohen Geschwindigkeit in einer Richtung gedreht, die die Notabschaltbewegung des Regelstabes bewirkt.

An Hand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den oberen Teil der Regelstabvorrichtung;

Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie2-2 in i

F i g. 3 zeigt einen Längsschnitt durch die Antriebsvorrichtung, wobei der hydraulische Kreis für das hydraulische Arbeitsmedium schematisch angedeutet ist.

Die dargestellte Anordnung besteht aus einem in Fig.l gezeigten Regelstab 10 und aus einer in

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F i g. 3 dargestellten Antriebseinrichtung 12 für den Regelstab. Die Anordnung ist besonders für die Verwendung in gasgekühlten Kernreaktoren geeignet, in denen der Reaktorbehälter in vertikaler Richtung und die Regelstäbe so angeordnet sind, daß sie in und aus dem Reaktorkern von einer Stellung unterhalb des Kerns her hinein- und herausgeschoben werden können.

Bei der dargestellten Anordnung weist der Kernreaktor einen Druckbehälter mit einem Boden 14 (F i g. 3) auf, und zwischen dem Boden 14 und dem Reaktorkern (nicht dargestellt), der die Spaltstoffelemente enthält, befindet sich eine geeignete thermische Abschirmung (nicht dargestellt) sowie eine untere Gitterplatte 18, die die Führungsrohre für die Regelstäbe stützt.

Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß die Regelstabanordnung 10 ein Führungsrohr 20 aufweist, das sich von der unteren Gitterplatte 18 bis zu einer Stelle in der Nähe des Deckels des Reaktorkerns erstrecken kann. Der untere Teil des Führungsrohres 20 ist auswechselbar mit einem Stützlager oder einem Verbindungsteil 22 verbunden, das von der Gitterplatte getragen wird. Das das Führungsrohr haltende Verbindungsglied 22 hat die Form eines Kugellagers 24, das am unteren Ende des Führungsrohres 20 befestigt ist. Die Befestigung erfolgt mittels eines Bajonettverschlusses, der Zapfen 26 aufweist. Das Lager wird von einer Halterung 28 aufgenommen, die in der Gitterplatte befestigt ist, so daß eine Winkelverstellung des Führungsrohres relativ zu einer vertikalen Achse möglich ist. Der obere Teil der Lagerhalterung 28 weist eine kreisförmige Öffnung 30 auf, die eine genügende Weite besitzt, um eine Kippbewegung des Führungsrohres 20 um einen bestimmten Betrag zuzulassen. Der Betrag dieser Kippbewegung wird durch den Eingriff einer Reihe von Ansätzen 32 od. dgl. auf der Lagerhalterung 28 bestimmt, die in eine unterbrochene Nut 34 auf der äußeren Oberfläche des Kugellagers 24 eingreifen. Diese Art der Befestigung des Führungsrohres ist besonders deswegen von Bedeutung, weil es dem Führungsrohr 20 und dem darin enthaltenen Regelstab ermöglicht, etwas den seitlichen Drücken nachzugeben, die auf die Regelstabanordnung 10 durch die benachbarten Spaltstoffelemente ausgeübt werden, welche gewöhnlich innerhalb des Reaktorkerns um den Regelstab herum angeordnet sind.

Der Regelstab innerhalb des Führungsrohres 20 besitzt einen oberen Reflektorteil 36 aus Graphit od. dgl., der einen reduzierten Halsteil 38 aufweist, welcher über das obere Ende des Führungsrohres 20 hinaussteht, um von einem Greifmechanismus (nicht dargestellt) ergriffen werden zu können, so daß die Regelstabanordnung 10 aus dem Reaktorkern entfernt werden kann. Der obere Reflektorteil 36 ist beispielsweise mit einer Schraubenkupplung 40 in geeigneter Weise mit dem obersten einer Vielzahl von Regelstababschnitten 42 verbunden. Die Regelstababschnitte 42 sind über die Länge des Führungsrohres 20 verteilt angeordnet, und jeder dieser Abschnitte besitzt einen inneren Trägerstab 44, vorzugsweise aus Metall, der ein Paar von verbreiterten Kappenteilen 46 und 48 an beiden Enden aufweist, zwischen denen ein Neutronen absorbierendes oder ein Neutronen einfangendes Material 50, wie z. B. Graphit mit Borcarbid od. dgl., gehalten wird. Darüber hinaus können die Neutronenfängerabschnitfe 50 durch ein oder mehrere Querzapfen 51 an Ort und Stelle gehalten werden, die sich durch den Abschnitt 50 und den Trägerstab 44 erstrecken. Die Neutronenfängerabschnitte 50 besitzen eine zylindrisehe Form und sind mit ihrer inneren Wandung im Abstand von dem Trägerstab 44 und mit ihrer äußeren Wandung im Abstand von der inneren Wandung des Führungsrohres 20 angeordnet. Diese Anordnung des Neutronen absorbierenden Materials hat zur

ίο Folge, daß zwei parallele Durchgänge für ein gasförmiges Kühlmittel durch das Innere des Regelstabes in einer Weise, die später im einzelnen beschrieben wird, geschaffen werden.

Die nebeneinanderliegenden Enden von angrenzenden Paaren der Regelabschnitte 42 sind mittels einer Gelenkverbindung 52 miteinander verbunden, die eine Relativbewegung der Stababschnitte um zwei horizontale Achsen, die im allgemeinen im rechten Winkel zueinander angeordnet sind, erlaubt. Insbesondere besitzt die dargestellte Form der Verbindung 52 einen gabelkopf ähnlichen Teil 54, der am unteren Ende jeder Trägerstange 40 befestigt ist und der im allgemeinen eine sphärische Lageroberfläche aufweist, die mit der inneren Wandung des Führungsrohres 20 im Eingriff ist. Ein im allgemeinen zylindrisches Element 56 ist mit dem oberen Ende des nächsten Stabes 40 verbunden, und ein Zapfen 58 ist durch den Gabelkopf 54 geführt sowie ein gewölbtes Lager 60 in dem zylindrischen Element 56 angeordnet, um

dadurch eine Relatiwerschiebung um einen Winkel der miteinander verbundenen Regelstababschnitte um zwei horizontale Achsen zu ermöglichen. Mit der beschriebenen Ausbildung der Konstruktion sind die einzelnen Regelstababschnitte 42 in der Lage, ReIativbewegungen in Stellungen auszuführen, in denen sie nicht hintereinander genau in Flucht liegen. Dies kann, bedingt durch die mechanischen Unterschiedlichkeiten oder Toleranzen der Teile der Regelstabanordnung, erforderlich sein. Ebenfalls ist damit für ein unabhängiges Ansprechen auf verschiedene thermische Ausdehnung u. dgl. Vorsorge getroffen. Darüber hinaus ermöglicht die beschriebene gelenkige Verschiebung der Regelstababschnitte gegeneinander die bereits obenerwähnte Kippbewegung des gesamten Rohres 20 infolge der seitlich durch gewichtsmäßige Belastungen und/oder thermische Ausdehnungen der benachbarten Brennstoffelemente ausgeübten Drücke.

Wie bereits oben angedeutet wurde, ist das Neutronenf ängermaterial 50 jedes einzelnen Regelstababschnittes 42 im Abstand von der inneren Wand des Führungsrohres 20 angeordnet. Die Verbindungen 52 zwischen den Regelabschnitten gleiten jedoch auf der inneren Wand des Führungsrohres. Auf diese Weise existieren keine Reibungskräfte zwischen dem Führungsrohr 20 und dem Neutronenf ängermaterial 50, so daß dieses sich frei ausdehnen kann, und nur die Lagerfläche an den Gelenkverbindungen, die durch die Vertikalverschiebung der Regelstababschnitte innerhalb des Rohres zur Wirkung kommt, ist mit der Rohrinnenwand in reibendem Eingriff.

Der unterste Regelabschnitt 42 (F i g. 1) ist auswechselbar mit dem oberen Ende einer Schubstange 70 über einem Kugeln und Kugelrinne enthaltenden Klinkmechanismus verbunden, wie in F i g. 1 dargestellt ist. Diese Schubstange überträgt die Bewegung von dem Regelstabantriebsmechanismus 12 auf die gelenkig miteinander verbundenen Regelstabab-

schnitte 42. Insbesondere ist das obere Ende der Schubstange 70 mit mehreren Queröffnungen 72 versehen, in denen Lagerkugeln 74 od. dgl. angeordnet sind. Eine äußere Hülse 76 auf der Schubstange hält normalerweise die Lagerkugeln 74 in der in F i g. 1 dargestellten inneren Stellung, wobei sie eine feste Verbindung zwischen der Schubstange 70 und dem unteren Ende des unteren Regelstababschnitts 42 bewirken. Um die Regelstabanordnung von der Schubstange abzuhängen, wird die Schubstange 70 mittels weiter unten beschriebenen Einrichtungen angehoben, bis die Kugeln 160 in die Rille 162 ausweichen können, wodurch die Hülse 76 herabfallen und die Kugeln 74 in eine Ringnut 78 in der Innenwand des oberen Endes der Hülse 76 nach einer darauffolgenden Abwärtsbewegung der Schubstange 70 eintreten können. In diesem Zustand ist der Regelstab ausgeklinkt und kann nach oben von der Schubstange abgezogen werden. Das Führungsrohr 20 kann dann um seine Achse gedreht werden, um die Bajonettverbindung 26 mit dem Kugelstützlager 24 zu lösen, und die ganze Regelstabanordnung 10 kann nach oben durch den Reaktorkern hindurch in den Reaktorbehälter verschoben werden.

Wie in F i g. 1 durch die Pfeile dargestellt ist, wird ein Teil des Primärkühlmittels für den gasgekühlten Reaktor verwendet, um ebenfalls die Regelstabanordnung 10 zu kühlen. Zu diesem Zweck tritt das Gaskühlmittel, welches von unten in die untere Gitterplatte 18 einströmt, in die Öffnung 80 in diese Gitterplatte ein, die so ausgebildet ist, daß sie das Regelstabstützlager und das obere Ende des Schubstangengehäuses 82 aufnimmt. Hierauf fließt das gasförmige Kühlmittel durch Durchgänge oder öffnungen 84 in dem Schubstangengehäuse 82 in das Innere des Lagers 28. Wenn das Kühlmittel nach oben strömt, trifft es auf die Kardangelenkverbindung 85, die im allgemeinen den Verbindungen 52 gleicht und die die Schubstange 70 mit dem untersten Regelstababschnitt 42 verbindet. An dieser Verbindungsstelle strömt das gasförmige Kühlmittel längs den Längsrillen 86, die entlang dem inneren Teil dieser Verbindung ausgespart sind. Im oberen Teil der Verbindung 85 strömt das Kühlmittel in die Mitte des Trägerstabes 42. Kurz nachdem das Kühlmittel in den axialen Teil des Trägerstabes 42 einströmt, verteilt es sich auf zwei Wege, wobei ein Teil des Kühlmittels in axialer Richtung und innerhalb des Trägerstabes weiterströmt und ein anderer Teil des Kühmittels durch öffnungen 88 in den Raum zwischen dem Trägerstab 44 und der Innenwand des Neutronenfängerabschnitts 50 eintritt. Auf diese Weise werden zwei parallele Strömungswege durch den Regelstababschnitt für den Kühlmittelstrom geschaffen, nämlich der Raum innerhalb und außerhalb der Trägerstabwandungen. Wenn das gasförmige Kühlmittel wieder auf die einzelnen Gelenkverbindungen 52 auftrifft, strömt es durch das Innere jeder Verbindung in genau derselben Weise, wie es vorhin beschrieben wurde, und dann teilt es sich von neuem in zwei parallele Strömungswege auf, wie gerade ausgeführt wurde. Auf diese Weise strömt das Kühlmittel, welches sich nach oben durch die Mitte eines Trägerstabes 44 bewegt, durch die Öffnungen 90 an dem oberen Ende desselben, um sich mit dem Kühlmittel, das rund um die Außenseite des Trägerstabes strömt, zu vermischen und seinen Weg durch das Innere des nächsten Kardangelenks 52 fortzusetzen. Darüber hinaus wird festgestellt, daß der zweite Neutronenfängerabschnitt 50 von unten mit öffnungen 89 an beiden Seiten versehen ist. Hierdurch wird dem Kühlmittel ermöglicht, in das Äußere des Neutronenfängerabschnitts zu strömen. Diese Öffnungen sind jedoch hauptsächlich deshalb vorgesehen, um den Eintritt des gasförmigen Kühlmittels aus dem Durchgang 80 in die Regelstabanordnung zu ermöglichen, wenn sich der Regelstab in seiner untersten Stellung befindet.

Wenn das Kühlmittel im Inneren der Regelstabanordnung 10 das obere Ende erreicht, strömt das gasförmige Kühlmittel durch Öffnungen 94 in dem Trägerstab 44 in das Innere desselben und setzt von da aus seinen Strom nach oben durch die axiale Passage 96 in dem oberen Reflektorabteil 36 fort, um in den Druckbehälter an einer Stelle überhalb des Regelstabs einzutreten.

Mit der beschriebenen Anordnung werden zwei parallele Strömungswege innerhalb sowie außerhalb der Trägerstäbe für das Neutronenfängermaterial geschaffen. Wenn der Regelstab ganz eingeschoben ist, wie in F i g. 1 dargestellt, strömt der Hauptteil des Kühlmittels durch die Metallträgerstäbe 44 und ein etwas kleinerer Strömungsanteil außerhalb dieser Stäbe. Im Fall daß eine Verminderung des Primärkühlmittelstroms durch den Kern eintritt, wird der Reaktor natürlich unmittelbar abgeschaltet.

Wenn der Regelstab teilweise oder ganz aus seiner völlig eingeschossenen Stellung herausgezogen wird, strömt das Kühlmittel in die Öffnungen 84 a (Fig. 3), die sich in dem Schubstangengehäuse 82 befinden, und von da aus durch die Öffnungen 89 (F i g. 1) in das Innere der Regelstabanordnung. In diesem Fall fließt natürlich der Hauptteil des Kühlmittels nach oben, und deshalb werden die Abschnitte des Regelstabes, die einer größeren Erwärmung ausgesetzt sind, besser gekühlt.

Wie in F i g. 1 dargestellt ist, besteht der untere Teil des den Regelstab halternden Gehäuses 28 und das Schubstangengehäuse 82 aus einem Stück, wobei das letztere die Verlängerung des ersteren bildet. Das Schubstangengehäuse erstreckt sich durch den Boden 14 des Druckkessels (F i g. 3), und das untere Ende des Gehäuses 82 ist innerhalb eines im allgemeinen zylindrischen Gehäuseabschnitts 100 angeordnet, der sich durch die biologische Abschirmung 102 des Reaktors erstreckt.

Die vorzugsweise massive Schubstange 70, die oben erwähnt wurde und die mit ihrem oberen Ende an den Regelstab angekoppelt ist, ist andererseits mit ihrem unteren Ende mit einer hohlen Schubstange 104 (F i g. 3), die eine Leitspindel 106 eines Spindelantriebs in ihrer Mittelbohrung 108 aufnimmt, gekoppelt. Die hohle Schubstange 104 und die massive Schubstange 70 sind mittels eines Klinkenmechanismus 110 der oben beschriebenen Art miteinander verbunden. Dieser Klinkenmechanismus ermöglicht die Trennung der zwei Schubstangen bei einer relativen, axialen Verschiebung dieser beiden Schubstangen gegeneinander. Die hohle Schubstange 104 ist mittels einer Feder 112 (F i g. 3) mit dem Gehäuseabschnitt 136 verkeilt. Der Abschnitt 136 ist seinerseits wiederum mit dem Abschnitt 100 verkeilt, um dadurch eine Relativdrehung zwischen der Schubstange und dem Gehäuseteil derselben zu verhindern und auf diese Weise die axiale Verschiebung der Schubstange 104 zu begrenzen. Die Weitspindel 106 erstreckt sich unterhalb der hohlen Schubstange 104,

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und eine Kugemut 114 ist am unteren Ende der daß die Kugeln 150 (F i g. 3) in die Nuten 152 sowie

Schubstange angeordnet. Deshalb führt eine Drehung die Kugeln 154 in die Rille 156 geschoben werden,

der Leit- oder Führungsspindel zu einer axialen Ver- wird das Abtrennen der hohlen Schubstange 104 von

Schiebung der beiden Schubstangenabschnitte 104 der festen Schubstange 70 ermöglicht,

und 70 sowie der Regelstababschnitte 42, die damit 5 Um das obere Ende der festen Schubstange 70 von

verbunden sind. Neben dem unteren Teil des Ge- dem Regelstab selbst zu lösen, wird die Mutter 138

häuseabschnittes 100 ist für den Schraubenantrieb gedreht, um eine Verschiebung des Spindelmechanis-

eine Queröffnung 116 vorgesehen, die mit einer mus und der unteren Schubstange 104 nach oben zu

Druckgasquelle, wie z.B. Helium, verbunden ist, bewirken. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, verursacht

welche im Inneren des Gehäuses 100 einen Druck io diese Verschiebung der Schubstange 104 nach oben,

aufrechterhält, der etwas größer als der des Kühlmit- daß sich der Schubstangenabschnitt 70 ebenfalls nach

tels in dem Reaktorbehälter ist. Dadurch wird eine oben über seine oberste Normalstellung hinaus ver-

Pufferströmung in den Behälter hinein erzeugt, die schiebt, bis die Kugeln 160 in Flucht .mit der Rille

gewährleistet, daß keine Spaltprodukte den Regel- 162 in dem Gehäuse 82 kommen und eine weitere

stabantrieb erreichen. Es wird bemerkt, daß für diese 15 Verschiebung der Schubstange 70 relativ zu der

Pufferströmung geeignete Kanäle vorgesehen sind, Hülse 76 nach oben bewirkt, daß die Kugeln 74 sich

beispielsweise durch genügende Toleranz zwischen in die Rille oder Nut 78 hinein verschieben, wodurch

der Schubstange und den Gehäuseabschnitten der- die Schubstange und der Regelstab voneinander ge-

selben. trennt werden.

Das Gehäuse des Regelstabantriebs besitzt zwei 20 Die Antriebswelle 128 (Fig. 3), die von dem Abschnitte. Der obere Abschnitt besteht aus dem hydraulischen Motor angetrieben wird, ist ebenfalls obenerwähnten Gehäuse 100 und nimmt den Spindel- mit einem Zahnrad 180 verbunden, das eine Überantrieb sowie den unteren Teil der hohlen Schub- tragungseinrichtung 182 antreibt, welche eine Inforstange 104 auf. Der untere Gehäuseabschnitt 118 ent- mation nach dem Äußeren des Reaktors und entfernt hält einen hydraulischen Motor und Steuerventile 25 von diesem in Abhängigkeit von der relativen Stelzur Steuerung des Stromes zwischen einer geeigneten lung des Regelstabs in dem Behälter gibt. Das Zahn-Versorgungsquelle für das Druckmedium und dem rad 180 auf der Motorantriebswelle 128 treibt eben-Motor. Der hydraulische Motor 120 der dargestellten falls einen Schraubenspindelmechanismus 184 für ein Vorrichtung ist ein Axialkolbenmotor. Er besteht aus Bremsventil an, der geeignet ist, die Bremsgeschwineinem Motorblock 122 mit mehreren parallel zuein- 30 digkeit des Regelstabes in noch zu beschreibender ander verlaufenden Kammern 124, von denen jede Weise zu steuern.

einen Kolben 126 enthält. Der Motor 120 besitzt Für den Betrieb des hydraulischen Motors 120 ist

ebenfalls eine Mittelantriebswelle 128, die eine Tau- vorzugsweise außerhalb des Motorgehäuses 12 eine

melscheibe 130 trägt, die mit den Kolben 126 im Druckflüssigkeitspumpe 186 sowie ein Behälter für

Eingriff steht, um die Axialbewegung der Kolben in 35 die Druckflüssigkeiten vorgesehen. Die verschiedenen

eine Drehbewegung der Pumpenantriebswelle 128 zu Steuerventile zwischen der Pumpe und dem hydrau-

übersetzen. Da diese Form des Motors bekannt ist lischen Motor 120 und ebenso die Leitungen und

und keinen wesentlichen Teil der. Erfindung bildet, Durchführungen zwischen der Pumpe und dem hy-

unterbleibt eine weitere Beschreibung desselben. draulischen Motor sind schematisch in Fig. 3 darge-

Das obere Ende der Antriebswelle 128 ist mit dem 40 stellt. Es wird bemerkt, daß die Pumpenauslaßleitung

unteren Ende der Leitspindel 106 mittels einer Rück- ein von Hand bedienbares Absperrventil 188 und

anschlagkupplung 132 gekoppelt. Diese Form der ebenfalls ein durch eine Magnetspule betätigtes

Kupplung ermöglicht ein Drehmoment auf die Leit- Trennventil 190 aufweist.

spindel 106 nur über die Antriebswelle 128 zu über- Das Trennventil 190 wird normalerweise in offener tragen, und deshalb wird ein Zurückkriechen oder 45 Stellung gehalten und ist vorgesehen, um die Pumpe eine Drehumkehr der Regelstäbe infolge Bedingun- von dem Motor zu trennen. Stromabwärts von dem gen, die in dem Spindelantrieb oder in der Regelstab- Trennventil 190 teilt sich die Auslaßleitung der anordnung 10 auftreten, verhindert. Die Rück- Pumpe in zwei Äste auf, von denen jeder ein Rückanschlagkupplung 132 und ebenso eine sich drehende schlagventil aufweist, um ein Zurückströmen der hy-Differentialdruckdichtung 134 an dem unteren Ende 50 dra.ulischen Flüssigkeit zu vermeiden, im Fall daß die der Leitspindel 106 sind in dem unteren Ende eines Pumpe 186 versagt. Eine dieser verzweigten Leitun-Trägerrohres 136 angeordnet, das in dem äußeren gen, nämlich die Leitung 192, führt zu einem Steuer-Behälter oder Gehäuse 100 gleiten kann, jedoch des- ventil 194, welches die Strömungsrichtung zu- und sen Stellung in axialer Richtung wahlweise in dem von dem Block 122 des hydraulischen Motors Mn-Gehäuse 100 mittels eines in vertikaler Richtung ein- 55 beziehungsweise wegsteuert. Das Steuerventil 194 stellbaren Paßteils in Form einer Mutter 138 fixiert wird vorzugsweise mittels einer Magnetspule gegen werden kann. Diese Mutter 138 sorgt ebenfalls für die Kraft einer Vorspannfeder betätigt. Stromabwärts die Auslösung des Klinkmechanismus an dem oberen von dem Steuerventil 194 befinden sich zwei Leitun- und dem unteren Ende der massiven Schubstange 70. gen 196 und 198, von denen eine (198) die Flüssig-Insbesondere wenn das abtrennbare Gehäuse 118 des 60 keit nach oben zu. der linken Seite des hydraulischen hydraulischen Motors entfernt wird, kann das Trä- Motors und die andere die-Druckflüssigkeit in die gerrohr 136 in axialer Richtung relativ zu der Mutter Leitung 208 zu der rechten Seite des Motors leitet.
138 infolge Verdrehung der letzteren verschoben .Das Steuerventil 194 ist wahlweise von einer entwerden, um dadurch den ganzen Spindelantriebs- fernten Regelstation aus in eine der drei Stellungen mechanismus und die Schubstange 104 zu heben oder 65 zu schalten, um dadurch die Strömungsrichtung zu zu senken. Beim Absenken dieses Schraubenmecha- dem Motor hin- oder von diesem wegzusteuern und nismus und der Schubstange 104 relativ zu der Nor- auf jdiese Weise die .Drehrichtung .der .Motorwelle 128 malsteHung des unteren Klinkmechanismus 110, so zu bestimmen. Die in das Ventil 194 zurückströ-

mende Druckflüssigkeit wird in eine Leitung 199 und von da aus zu dem Behälter des Pumpensystems 186 zurückgeleitet. Ein verstellbares Ventil 200 für die Regelung der Strömung ist in der Leitung 198 angeordnet, und wie aus der nachfolgenden Beschreibung klarer hervorgehen wird, bestimmt dieses Ventil hauptsächlich die Rückflußgeschwindigkeit des hydraulischen Flüssigkeitsstromes aus dem Motor, wenn die Regelstäbe zum plötzlichen Abschalten des Reaktors in diesen eingeschossen werden sollen.

In dem hydraulischen Stromkreis für den Antriebsmotor 120 des Regelstabes befindet sich ebenfalls ein Sammelraum 202, der einen Kolben 204 enthält. Der Sammelraum kommuniziert mit seinem unteren Ende mit einer geeigneten Quelle 206 eines Hochdruckmediums, das vorzugsweise ein Gas, beispielsweise Helium, ist. Der obere Teil der Sammelkammer steht über die Leitung 208 mit dem hydraulischen Motor 120, wenn das Ventil 210 geöffnet ist, in Verbindung und ist ebenfalls in der Lage, hydraulisches Medium aus der Pumpe 186 durch die Leitung 192 a aufzunehmen. Der Strom des Druckmediums durch die Leitung 208 wird durch ein von einer Magnetspule gesteuertes Abschaltventil 210 geregelt, das normalerweise geschlossen ist, um einen vorbestimmten Druck in der Sammelkammer und in der Leitung 192 a sowie dem Teil der Leitung 208, die sich in stromauf wärtiger Richtung dieses Ventiles befindet, aufrechtzuerhalten, wobei der Kolben 204 sich etwa in der Mitte der Länge des Sammelraumes befindet. Wenn der Reaktor plötzlich abgeschaltet werden soll, wird das Abschaltventil 210 geöffnet, und das Hochdruckmedium in dem Sammelraum 202 entlädt sich unmittelbar durch die Leitung 208, um den Motor 120 mit einer sehr großen Geschwindigkeit und in einer Riehtung zu betätigen, die das Einschießen des Regelstabes 10 in den Reaktorkern bewirkt. Darüber hinaus löst das Abschaltsignal das Steuerventil 194 aus, so daß sich dieses in eine geschlossene Stellung durch die Wirkung der dieses Ventil vorspannenden Druckfeder verstellt, was zu einer Blockierung der Leitung 196 sowie des Teils 198 a der Leitung 198 führt. Der Auslaß der Pumpe 186 wird über die Leitung 192 a in die Leitung 208 umgeleitet, von wo er sich mit dem Druckmedium aus dem Sammelbehälter 202 vereinigt, um beim Einschießen des Regelstabes in den Kern mitzuhelfen. Unter den beschriebenen Abschaltbedingungen erfolgt der Rückstrom von dem Motor 120 durch die Leitung 198 an dem Steuerventil 200, das die Abschaltgeschwindigkeit regelt, vorbei, durch eine Nebenleitung 212 und durch das Ventil 210, das die Abschaltung regelt, in den Rücklauf 199 zu der Pumpe 186.

Um den Regelstab 10 am Ende seines Hubes nach dem Einschießen in den Reaktorkern abzubremsen, ist ein Bremsventil 220 vorgesehen, welches verschiebbar ist, um den Rückstrom der Flüssigkeit durch die Leitung 198 zu bewirken. Dieses Ventil ist als ein mittels einer Feder vorgespanntes Ventil dargestellt und besitzt einen Ventilstößel und eine Laufrolle 221, die aus dem Ventilgehäuse herausstehen, um mit einem Auflaufnocken 222 am unteren Ende des Spindelmechanismus 184 in Eingriff zu kommen. Wie bereits früher angedeutet wurde, wird der Spindelmechanismus 184 von der Antriebswelle 128 angetrieben, und wenn der Regelstab das obere Ende seines Verschiebungsweges erreicht, hat der Spindelmechanismus 184 die Verlängerung 244 so weit nach unten geschoben, daß die Auflauffläche 222 mit dem Stößel 221 des Bremsventils 220 in Eingriff kommt. Eine Fortsetzung der Verschiebung des Regelstabes verursacht eine weitere Bewegung der Auflauffläche 222 nach unten, die ihrerseits bewirkt, daß das Ventil 220 nach innen verschoben wird und dadurch den Rückstrom durch die Leitung 198 drosselt.

Es kann daraus ersehen werden, daß die beschriebene Anordnung eine Betätigung des Antriebsmotors 120 für den Regelstab mit einer vorbestimmten Regelgeschwindigkeit unter dem Einfluß der Pumpe 186 und des Steuerventils 194 sowie ebenfalls die Beschleunigung der Regelstabbewegung während einer Abschaltung unter Katastrophenverhältnissen unter Verwendung des Druckmediums, welches in der Kammer 202 angesammelt ist und für das Ablassen des Antriebsmotors in Bereitschaft gehalten wird, bewirkt. Zusätzlich zu den beschriebenen Einrichtungen können verschiedene Sicherheitsvorkehrungen ebenfalls vorgesehen sein, die aus Einrichtungen bestehen, die die Stellung des Kolbens 204 in dem Sammelraum 202 anzeigen, um dessen Bereitschaft zu bestimmen. Ebenfalls können geeignete Einrichtungen an anderer Stelle für die Anzeige eventuellen Ausleckens von Druckmedium in dem System vorhanden sein.

An Stelle der gelenkigen Regelstabkonstruktion, die oben beschrieben wurde und die eine Vielzahl von Trägerstäben 44 aufweist, kann ein einziger hohler Trägerstab verwendet werden, der sich über die Länge des Regelstabes innerhalb des Führungsrohres 20 erstreckt. Bei einer solchen Modifikation muß der Trägerstab eine hinreichende Flexibilität aufweisen, um sich der begrenzten Verkantung des Führungsrohres 20, wie oben beschrieben wurde, anzupassen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Regelstabvorrichtung, bestehend aus einem unterhalb des Reaktordruckgefäßes angeordneten Antriebsmotor, der einen Spindelantrieb betätigt, der eine Schubstange in axialer Richtung verschiebt, an welcher der Regelstab lösbar befestigt ist, dadurch (gekennzeichnet, daß das Führungsrohr (20) für den Regelstab (42) an einer im unteren Teil des Reaktordruckgefäßes (14) angeordneten Gitterplatte angelenkt ist und die lösbare Kupplung zwischen der Schubstange (70) und dem Regelstab (42) so ausgebildet ist, daß sie durch axiales Verschieben der Schubstange von außerhalb des Reaktordruckgefäßes betätigbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (12) ein hydraulischer Motor (120) ist, der eine mit der Leitspindel (106) über eine Einwegkupplung (132) gekoppelte Antriebswelle (128) antreibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Motor (120) über Leitungen (198, 208) mit einer Druckquelle (186) verbunden ist und daß zur wahlweisen Steuerung der Dreheinrichtung der Antriebswelle ein Ventil (194) zwischen der Druckquelle und dem Motor angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor über ein Abschalt-

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steuerventil (210) mit einem .Sammelraum (202) kommuniziert und daß bei Betätigung dieses Ventils Druckmedium von dem Sammelraum zu dem Motor (120) mit einer hohen Geschwindigkeit in einer solchen Richtung strömt, daß der Regelstab in einer Richtung verschoben wird, die ein Abschalten des Reaktors bewirkt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschrift Nr. 1104 627;

französische Patentschriften Nr. 1188 583, 1231554, 1197 972;

USA.-Patentschrift Nr. 2 794670;

Elektrotechnik und Maschinenbau, Bd. 74, 1957, H. 13, S. 293 bis 297.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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