DE1228728B - Regelstab fuer einen Wasserbecken-Kernreaktor - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G21d

Deutsche KL: 21g-21/31

Nummer: 1228 728

Aktenzeichen: C 35821 VIII c/21 g

Anmeldetag: 11. Mai 1965

Auslegetag: 17. November 1966

Die Erfindung bezieht sich auf einen Regelstab für einen Wasserbecken-Kernreaktor, in dem der aktive Teil des Reaktors eine Gruppierung von einzelnen Brennelementzellen darstellt, die je aus einem quaderförmigen Behälter, dessen Material Neutronen wenig absorbiert, und einer Reihe von im Innern des Behälters angeordneten parallelen Platten des Brennstoffs besteht.

Es ist bekannt, daß bei Reaktoren der oben geschilderten Art die Regelstäbe im allgemeinen die Form absorbierender Platten haben, die insbesondere aus mit nichtoxydierendem Stahl überzogenem Kadmium oder aus boriertem Stahl bestehen und im Innern gewisser Zellenbehälter, die geeignet angeordnet sind, gleiten bzw. sich verschieben können, wobei ihre Bewegung parallel zu den Brennelementplatten erfolgt. Zur Einstellung der Regelstäbe benutzt man üblicherweise eine Winde oder irgendeine andere Hebevorrichtung ähnlicher Art. Außerdem müssen die Regelstäbe notfalls auch als »Sicherheitsstäbe« wirken können, wenn sich plötzlich die Reaktivität im aktiven Kern des Reaktors stark erhöht; zu diesem Zweck weisen sie ein Kupplungssystem auf, insbesondere mit einem Elektromagneten, das durch plötzliches Unterbrechen des Stroms ein schnelles und praktisch augenblickliches Herabfallen des Regelstabes unter der Wirkung seines eigenen Gewichts gewährleistet, wobei gegebenenfalls noch die Wirkung irgendeiner Beschleunigungsvorrichtung, wie einer Feder od. dig., zusätzlich ausgenutzt wird.

Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, eine erhebliche Erhöhung der Leistung eines Wasserbecken-Kernreaktors der oben geschilderten Art dadurch möglich zu machen, daß die bei den üblichen Regelstäben auftretenden großen Spitzen des Neutronenflusses verringert werden, obwohl jedoch die Sicherheit der Ausnutzung dieser Stäbe durch Verringerung der Ansprechzeit beim Einsetzen der Stäbe als Sicherheitsstäbe erhöht wird.

Um diesen Zweck zu erreichen, weist der Regelstab erfindungsgemäß zwei ebene, parallele Absorberplatten auf, die an ihrem oberen Ende durch einen Bügel verbunden sind und im Innern des Behälters einer Brennelementzelle in der Nähe zweier einander gegenüberliegender Seitenwände des Behälters parallel zu den Brennstoffplatten verschiebbar geführt sind.

Die Führung der beiden Absorberplatten des Regelstabes erfolgt durch Längsnuten, die in entsprechenden Seitenwänden des Zellenbehälters vorgesehen sind. Eine Dämpfungsvorrichtung ist fest

Regelstab für einen Wasserbecken-Kernreaktor

Anmelder:

Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris

Vertreter:

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

Als Erfinder benannt:

Roger Guicherd,

Saint-Egreve, Isere (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 12. Mai 1964 (974211)

mit dem Bügel des Regelstabes verbunden, um am Schluß der Fallbewegung des Stabes innerhalb des Zellenbehälters die Fallgeschwindigkeit zu verringern. Eine Reihe von den Bügel durchdringenden Bohrungen ist vorgesehen, um den beim Fallen des Stabes durch die Bügelfläche bedingten bremsenden Widerstand zu verringern.

In der einzigen Figur der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Brennelementzelle 9 mit Regelstab zum Teil geschnitten veranschaulicht.

Wie man aus der Zeichnung ersieht, besteht der Regelstab im wesentlichen aus zwei parallelen Platten 1 und 2 aus einem Material, das stark Neutronen absorbiert, beispielsweise aus Kadmium oder boriertem Stahl. Diese beiden Platten sind an ihrem oberen Teil durch einen flachen Bügel 3 verbunden. Dieser Bügel weist ein zentrales Loch 4 für das Hindurchführen des unteren Endes eines Kopfes S auf, der das magnetische Kuppeln des Stabes mit einer nicht dargestellten Handhabungsvorrichtung gestattet. Außerdem ist in dem flachen Bügel 3 eine große Anzahl von Bohrungen 6 vorgesehen, welche — wie dies nachher noch genauer erläutert wird — eine Verringerung der Abbremsung ergeben, die beim freien Fall des Stabes infolge des Widerstandes der relativ breiten Bügelfläche auftritt. Der untere Teil 7 des Kuppelkopfes 5 weist eine dem Durchmesser des zentralen Loches 4 des Bügels 3 angepaßte Verlängerung auf und endet in einem (in der Zeichnung nicht sichtbaren) Gewindezapfen, auf den ein Kolben 8 einer hydraulischen Dämpfungsvorrichtung

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aufgeschraubt werden kann; das Zusammenschrauben des Kopfes 5 und des Kolbens 8 ergibt die feste Verbindung dieser beiden Teile mit dem Bügel. Vorzugsweise besteht der Kolben aus nichtoxydierendem Stahl, während der Kuppelkopf S aus einem besonders weichen Eisen besteht.

Die Absorberplatten 1 und 2 des Regelstabes sind im Innern einer Brennelementzelle 9 verschiebbar geführt; die Brennelementzelle besteht --aus einem quaderförmigen Behälter 10 mit zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden 11 und 12, die durch zwei Verbindungsplatten 13 und 14 miteinander verbunden sind. In diesen Verbindungsplatten sind Nuten, wie 15 und 16, für die Führung der Absorberplatten 1 und 2 vorgesehen, ferner eine Reihe von anderen, wesentlich schmaleren Nuten 17, die zur Aufnahme von Platten 18 aus Brennstoff- oder spaltbarem Material dienen und parallel zueinander im Innern des Behälters 10 angeordnet sind. Der obere Teil dieses Behälters ist durch Schrauben 19 oder durch Schweißen oder schließlich durch irgendeine andere analoge Maßnahme an einem Zylinder 20 befestigt, der dazu dient, den Kolben 8 der hydraulischen Dämpfungsvorrichtung aufzunehmen. Zweckmäßigerweise hat dieser Zylinder einen äußeren rechtwinkligen Querschnitt, der den oberen Teil des Behälters vollkommen abschließt; der Durchfluß des Wassers aus dem Wasserbecken, das als Kühlmittel dient, geschieht durch Löcher 21, die in den Verbindungsplatten 13 und 14 des Behälters in dem oberen Teil dieses Behälters zwischen den Brennstoffplatten 18 und dem Zylinder 20 der hydraulischen Dämpfungsvorrichtung vorgesehen sind.

Die Wirkungsweise des soeben beschriebenen Regelstabes ergibt sich bereits im wesentlichen aus der Beschreibung: Man erkennt, daß die seitlich angeordneten Absorberplatten 1 und 2 frei im Innern des Behälters gleiten oder verschoben werden können, ihr mehr oder weniger tiefes Einführen in den Zellenbehälter 10 bestimmt die größere oder weniger große Absorption der Neutronen, die für die Steuerung der Arbeitsweise des Reaktors notwendig ist. Im Fall einer plötzlichen Erhöhung der Reaktivität des Reaktors jedoch kann der Kuppelkopf 5 freigegeben werden, so daß der Regelstab schnell und frei herabfallen kann, wobei seine Fallbewegung im Ende seines Fallweges durch Eindringen des Kolbens 8 in den Zylinder 6 verzögert wird.

Von den Vorteilen, die der vorliegende Regelstab bringt, ist insbesondere zu erwärmen, daß an Stelle des klassischen Systems der Einplatten-Regelstäbe ein Doppelplatten-Regelstab tritt, bei dessen Verwendung der Brennelementzellenbehälter einer mit dem Regelstab zu versehenen Zelle nur geringfügig geändert werden muß. Die Neutronenflußspitzen, die infolge des zwischen den Brennstoffplatten im Innern des Behälters frei bleibenden Raumes auftreten, wenn der Regelstab sich in seiner oberen Stellung befindet, können ganz wesentlich verringert werden,

ίο während die Wirksamkeit des Regelstabes wesentlich erhöht wird. Schließlich ist wegen des höheren Stabgewichtes die Fallzeit im statischen Bereich etwas kleiner als die eines üblichen Einplattenstabes; dieser Vorteil macht sich um so mehr bemerkbar, je größer der Durchsatz an Kühlwasser wird, das der Fallrichtung des Stabes entgegenströmt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Regelstab für einen Wasserbecken-Kernreaktor mit einem Kern aus einzelnen Brennelementzellen, die jeweils einem quaderförmigen Behälter, dessen Material Neutronen wenig absorbiert, und einer Reihe von im Innern des Behälters mit Abstand voneinander angeordneten parallelen Brennelementplatten bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelstab zwei ebene, parallele Absorberplatten (1, 2) aufweist, die an ihrem oberen Ende durch einen Bügel (3) verbunden sind und im Innern des Be-

hälters (10) einer Brennelementzelle (9) in der Nähe zweier einander gegenüberliegender Seitenwände (11, 12) des Behälters parallel zu den Brennstoffplatten (18) verschiebbar geführt sind.

2. Regelstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung der beiden Absorberplatten (1, 2) in entsprechenden Seitenwänden (13, 14) des Behälters (10) Längsnuten (15, 16) vorgesehen sind.

3. Regelstab nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Bügel (3) des Regelstabes ein Dämpfungsorgan (8) fest verbunden ist, das am Ende der Fallbewegung des Regelstabes innerhalb des Zellenbehälters (10) die Fallgeschwindigkeit verringert.

4. Regelstab nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Absorberplatten (1, 2) verbindende flache Bügel (3) zur Verringerung des durch seine Fläche bedingten Widerstandes beim Fallen des Regelstabes mit einer Reihe von Bohrungen (6) versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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