DE1230508B

DE1230508B - Kernreaktor-Steuerelement

Info

Publication number: DE1230508B
Application number: DEU8950A
Authority: DE
Inventors: Keith Guy Eickhoff; William Paul White
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1961-05-17
Filing date: 1962-05-12
Publication date: 1966-12-15
Also published as: GB940586A; FR1322620A; US3212976A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G21d

Deutsche Kl.: 21g-21/31

Nummer: 1230 508

Aktenzeichen: U 8950 VIII c/21 g

Anmeldetag: 12. Mai 1962

Auslegetag: 15. Dezember 1966

Die Erfindung betrifft ein Kernreaktor-Steuerelement, insbesondere für einen gasgekühlten Kernreaktor, das völlig innerhalb eines lotrechten Kanals eines Kernreaktors angeordnet ist und das einen Behälter aufweist, in dem sich eine Vielzahl von einzelnen, miteinander verbundenen Gliedern aus neutronenabsorbierendem Material befinden, welche aus einer kompakten Anordnung, in der das von ihnen eingenommene Gesamtvolumen ein Minimum ist, in eine gelockerte Anordnung gebracht werden können, in der das von ihnen eingenommene Volumen ein Maximum ist.

In der Kernreaktortechnik werden allgemein zwei Steuerungsformen verwendet, nämlich die normale Betriebssteuerung und die Notsteuerung. Die Normal-Betriebssteuerung kann durch diejenige Steuerelementart — gewöhnlich in Form eines Stabes — erzielt werden, welche aus hochgradig neutronenabsorbierendem Material hergestellt ist und in den Reaktorkern eingebracht und .aus diesem herausgenommen werden kann. Diese Elementart erfordert Raum (außen) um den Kern herum, damit die Steuerstäbe darin untergebracht werden können, wenn sie aus dem Reaktorkern herausgenommen sind. Weitere Entwicklungen führten zu Steuerelementen mit zwei oder mehr Stäben oder Rohren aus stark neutronenabsorbierendem Material, die im Reaktorkern angeordnet sind, wobei die Stäbe oder Rohre eine geregelte Relativbewegung auszuführen vermögen, und zwar mittels eines Betätigungsmechanismus außerhalb des Kerns, und die Anordnung so getroffen ist, daß die geregelte bzw. Einregel-Relativbewegung der Stäbe oder Rohre durch den Betätigungsmechanismus das Außmaß der Überlappung zwischen den Stäben oder Rohren und somit die durch das Element ausgeübte Steuerung verändert. Somit ist, wenn die Stäbe oder Rohre sich in einer Stellung mit maximaler Überlappung befinden, die durch das Element ausgeübte Steuerung infolge der gegenseitigen Überschattung der Bauteile am geringsten, während dann, wenn die Stäbe oder Rohre in eine Stellung bewegt werden, wo zwischen ihnen keine Überlappung besteht, die durch das Element ausgeübte Steuerung ,am größten ist. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, ein Steuerelement in Form einer aufgerollten Feder auszubilden, die in einem waagerechten Kanal im Reaktorkern untergebracht ist, wobei Betätigungsbauteile mit den Enden der Feder verbunden sind und an gegenüberliegenden Seiten des Reaktorkerns aus diesem herausführen. Ein Zusammendrücken der Feder durch die Betätigungsbauteile verringert die Effektivlänge des Neutronenabsorbers, während Kernreaktor-Steuerelement

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority,

London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,

Siegen, Eiserner Str. 227

Als Erfinder benannt:

William Paul White,

Keith Guy Eickhoff, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 17. Mai 1961 (18 056)

durch ein Verlängern oder Auseinanderziehen der Feder durch die Betätigungsbauteile die Effektivlänge des Neutronenabsorbers vergrößert wird.

Eine Notsteuerung kann dadurch erzielt werden, daß Abschaltstäbe von hochgradig neutronenabsorbierendem Material verwendet werden, welche aus einer Stellung außerhalb des Reaktorkerns gelöst werden können, um in den Reaktorkern hineinzufallen oder in diesem hineinzuragen, damit das Abschalten des Reaktors erfolgt. Hieraus entwickelt sich die Idee oder Lösung, Kugelabschaltsysteme zu verwenden, bei welchen Kugeln aus hochgradig neutronenabsorbierendem Material, die normalerweise in einem Trichter außerhalb des Kerns gespeichert sind, losgelassen oder freigegeben werden können, um dann in den Reaktorkern hineinzufallen und somit ein Abschalten zu bewirken.

Während diese Formen der Notsteuerung im allgemeinen zufriedenstellend sind, besteht im Falle eines druckgasgekühlten Kernreaktors die Möglichkeit, daß ein Bruch oder Zusammenbruch des Kühlmittelkreises dazu führt, daß zerstörerische Kräfte entstehen, die eine Umgruppierung oder eine fehlerhafte Zuordnung (der einzelnen Teile) im Reaktorkern zu Folge haben, wodurch ein Einführen der Abschaltstäbe oder -kugeln in den Kern be- oder verso hindert werden kann.

Andere Vorschläge zur Notsteuerung bedienen sich eines Behälters, der in einem Kernreaktor ünterge-

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bracht werden kann und einen dehnbaren Balgen enthält, welcher mit einem neutronenabsorbierenden Material überzogen ist. Der" Balgen ist ausgedehnt, um so eine vergrößerte neutronenabsorbierende Fläche zu bilden, und zwar durch die Wirkung eines komprimierten Gases, das durch das Schmelzen eines Lötmittelstopfens bei einem gegebenen verstärkten Neutronenflußniveau durch ein uranbetätigtes Heizgerät freigelassen wird. Alternativ kann der Behälter konzentrische teleskopische Rohre enthalten, die in der zusammengedrückten Stellung entgegen der Kraft einer Spiralfeder durch Lötstellen gehalten sind. Bei einem gegebenen oder festgesetzten verstärkten Neutronenflußniveau bringt der Erhitzer die Lötstellen zum Schmelzen, und die Feder dehnt die Rohre aus.

Bei dem eingangs - bezeichneten Kernreaktor-Steuerelement haben die Glieder aus einem Material mit hohem Neutroneneinfangsquerschnitt die Form von hohlen, ineinandergeschachtelten, abgestumpften Kegeln. Diese Kegel sind innerhalb eines Führungsrohres mittels eines Stabes beweglich geführt, welcher mit den Kegeln im Reibungseingriff steht. Dabei ist das Führungsrohr mit Führungsnuten versehen, in welche an den Kegeln angebrachte Vorsprünge eingreifen, wobei die Nuten Ansätze aufweisen, um die Bewegung der Kegel zu begrenzen. Bei dieser bekannten Anordnung sind die neutronenabsorbierenden Kegelglieder aus einer weniger Neutronen absorbierenden Stellung in eine stark absorbierende Stellung bewegbar, wobei das Steuerelement im wesentlichen innerhalb des aktiven Teils des Reaktors untergebracht ist. Diese bekannte Anordnung ist jedoch insoweit nachteilig, als für die Bewegung der neutronenabsorbierenden Kegelglieder ein von außen zu betätigender Betätigungsmechanismus notwendig ist, so daß nicht immer ein zuverlässiges Funktionieren gewährleistet ist. Außerdem besteht zwischen den Kegelgliedern und dem Führungsrohr eine Gleitberührung, so daß die .Gefahr einer Verklemmung infolge Wärmeexpansion oder Strahlungswachstum besteht.

Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, ein Kernreaktor-Steuerelement zu schaffen, welches die Nachteile der bekannten Anordnung nicht aufweist.

Zu diesem Zweck ist das eingangs bezeichnete Kernreaktor-Steuerelement dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder Lochscheiben sind, die zu einer Kette aneinandergelenkt sind und die in der kompakten Anordnung in horizontaler Lage übereinanderliegen, und daß ein Rückhaltebauteil durch die in der kompakten Anordnung miteinander fluchtenden Öffnungen der Lochscheiben von oben hindurchgeführt ist, auf den eine Freigabeeinrichtung mechanisch einwirkt, die ihn im Fall anormaler Betriebsbedingungen im Kern so verformt, daß die Lochscheiben infolge der Schwerkraft in die aufgelockerte Anordnung herabfallen.

Dieses Kernreaktor-Steuerelement funktioniert gegenüber den bekannten Anordnungen außerordentlieh zuverlässig, da einmal kein von außen zu betätigender Betätigungsmechanismus vorhanden ist und außerdem die Lochscheiben lose .angelenkt sind, so daß wenig Reibung entsteht und die Lochscheiben annähernd mit der Schwerkraftbeschleunigung, die dem Gesetz des freien Falls entspricht, in die wirksamste Neutronenabsorptionsstellung fallen können. Weiterhin besteht nicht die Gefahr einer Verklemmung der Neutronenabsorptionsglieder infolge von Wärmeexpansion oder Strahlungswachstum.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform können die Lochscheiben an zwei diametral gegenüberliegenden Punkten an benachbarten Scheiben angelenkt sein, wobei weiterhin ein brechbarer Bauteil zum Fixieren des Rückhaltebauteils und ein Stoßbauteil zum Zerbrechen des brechbaren Bauteils vorgesehen sein können.

Wenn es sich um ein Steuerelement für einen gasgekühlten Kernreaktor handelt, kann weiterhin der Innenraum des Behälters mit der umgebenden Gasatmosphäre Verbindung haben, wobei der Stoßbauteil einen mit ihm zusammenwirkenden Faltenbalgen mit einer Drossel für den in ihn eintretenden Gasstrom aufweist, so daß durch einen plötzlichen Druckabfall im Kanal der Faltenbalgen sich ausdehnt und dadurch der brechbare Bauteil zerbrochen wird.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert werden, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt, während

F i g. 2 eine Perspektivansicht wiedergibt.

In F i g. 1 ist ein Kernreaktor-Steuerelement 1 in einem lotrechten Kanal 2 in einem graphitmoderierten Kern 3 eines druckgasgekühlten Kernreaktors eingebaut. Das Element 1 weist einen rohrförmigen Behälter 4 auf, der eine Anzahl von frei miteinander verbundenen getrennten Gliedern aus neutronenabsorbierendem Material in Form von Lochscheiben 5 aus Borstahl mit einem großen Absorptionsquerschnitt für thermische Neutronen aufnimmt. Die Lochscheiben 5 sind frei aneinandergereiht, und zwar dadurch, daß sie mittels kleiner Ringe 6 lose eineinandergelenkt sind, wobei jede: Ring 6 zwei Bolzen 7 umgibt. Wenn also die Verkettung von zwei benachbarten Lochscheiben 5 betrachtet wird, ist der eine der beiden Bolzen 7, der von dem Ring 6 umgeben ist, in einem Loch 8 untergebracht und führt quer über einen Schlitz 9 in der einen Lochscheibe 5. In ähnlicher Weise ist der andere Bolzen 7, der von dem Ring 6 umgeben ist, in einem gleichartigen Loch 8 vorgesehen und führt quer über einen ähnlichen Schlitz 9 in der anderen Lochscheibe 5. Die Lochscheiben S sind somit aneinandergereiht oder -gekettet, um eine frei flexible Kette zu bilden, und abwechselnd an diametral gegenüberliegenden Punkten .aneinandergelenkt. Auf diese Weise können die Lochscheiben 5 in einer kompakten Anordnung zusammengehalten werden, wobei immer eine Lochscheibe 5 flach über der anderen liegt. Die oberste Lochscheibe 5 ist halbringförmig und an zwei diametral gegenüberliegenden Punkten mittels Ringen 6 und Bolzen 7 an eine ringförmige Bodenendplatte 10 angelenkt, welche an ein Rohr 11 geschweißt ist. Ein brechbarer Bauteil in Form eines keramischen Rohrs 12 (aus gesintertem Aluminiumoxyd) ist waagerecht in der oberen Endzone des Behälters 4 untergebracht, wobei die Enden des Rohrs 12 in diametral gegenüberliegenden Auslegern 13 ruhen, welche an der oberen (Stirn-)Fläche der Platte 10 befestigt sind. Das Rohr 12 führt durch ein Loch 14 im oberen Ende eines Rückhaltebauteils in Form eines lotrechten Stabes 15, welcher durch ein Mittelloch 16 führt, das durch die einzelnen Öffnungen der Lochscheiben 5 gebildet ist. Eine Spiralfeder 17 im zusammengedrückten Zustand ist zwi-

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sehen der untersten Lochscheibe 5 und einer waage- liehen es, daß das Element 1 mit anderen gleichrechten Flanschplatte 18 untergebracht, die an das artigen Elementen in einem Kanal 2 übereinanderuntere Ende des Stabes 15 geschweißt ist. gestapelt werden kann, wobei als typisches Beispiel

Der Behälter 4 hat eine obere und eine untere sechs Elemente auf einen Kanal kommen.
Endkappe 19, die mittels Bolzen 20 an dem Be- 5 Beim Normalbetrieb des Reaktors ist der Druck in hälter 4 und dem Rohr 11 befestigt sind. Die Kappe dem Faltenbalgen 24 der gleiche wie der Kühlungs-19 hat einen mittleren, nach oben gerichteten Ab- druck im Kanal 2, wobei die Gasverbindung zwischen schnitt 21 mit einer konischen Aussparung 22, und dem Kanal 2 und dem Inneren des Faltenbalgens 24 die Endkappe 19 hat außerdem einen sich nach unten durch die Öffnungen 31, die Öffnungen 29 und die erstreckenden ringförmigen Flansch 23. Eine druck- io Stopfen 27, die Öffnungen 30 und das offene obere empfindliche Vorrichtung in Form eines zylindrischen Ende des Rohrs 28 erfolgt. Der Faltenbalgen 24 wird dehnbaren Faltenbalgens 24 ist am oberen Ende mit von langsamen Änderungen im Kühlmitteldruck im dem Flansch 23 und am unteren Ende mit einem Kanal 2 nicht beeinflußt, da der Druck in dem Falten-Flansch 25 an einer ringförmigen Platte 26 dicht ver- balgen 24 durch Gasaustausch bzw. -diffusion durch bunden. Die Platte 26 trägt zwei poröse Stopfen 27 15 die porösen Stopfen 27 hindurch ausgeglichen wird, und ein Rohr 28, das an seinem unteren Ende dicht Wenn ein plötzlicher Druckabfall im Kanal 2 stattmit der Platte 26 verbunden ist. Das obere Ende des findet (wie beispielsweise im Falle eines Zusammen-Rohrs 28 erstreckt sich frei in die von dem Flansch bruchs im Kühlmittelkreislauf), entsteht an dem 23 gebildete Aussparung. Das Rohr 11 hat vier gleich Faltenbalgen 24 ein bedeutender Druckunterschied, weit voneinander entfernte Öffnungen 29 im Bereich 20 da der Gasstrom durch die als Drosseln wirkenden der Stopfen 27, und das Rohr 28 hat gleich weit von- Stopfen 27 eingeschränkt wird. Der Faltenbalgen 24 einander entfernte Öffnungen 30. Der Behälter 4 hat dehnt sich dann aus und übt eine Stoßkraft auf den einen Ring von gleich weit voneinander entfernten als Stoßbauteil wirkenden Stab 15 aus, wodurch das Öffnungen 31 und eine untere konische geschweißte Rohr 12 zum Zerbrechen gebracht wird, worauf die Endkappe 32. Die Lochscheiben 5 haben erhöhte 25 Kraft der Feder 17 den Stab 15 auf den Boden des Fixierungshöcker 33, und die Platte 10 hat einen Behälters 4 wirft und die Lochscheiben 5 unmittelbar Fixierungsanschlag 34. Das Rohr 11 hat einen Fixie- darauf auf Grund der Schwerkraft in eine auseinrungsflansch 35 und die Endkappe 19 einen Fixie- andergezogene gelockerte Anordnung fallen und rungsflansch 36. so ein verstärktes Neutronenabsorptionsvermögen

Beim Zusammenbauen des Elements 1 werden die 30 haben. Die gelockerte Anordnung der Lochscheiben 5

Lochscheiben 5 und Ringe 6 zusammen angeordnet, entspricht derjenigen, die in Fig. 2 gezeigt ist, und

wobei die Platte 10 an das Rohr 11 geschweißt wird, die Stellung der untersten Lochscheibe 5 in der ge-

wie in F i g. 2 gezeigt. Die Bolzen 7 werden dann in lockerten Anordnung ist im gestrichelten Umriß in

die Löcher 8 eingeführt und die Lochscheiben 5 an Fig. 1 gezeigt.

den Enden der Löcher 8 umgeschlagen, um die 35 Es sind genügend viele Kanäle 2 im Reaktor mit

Bolzen 7 in ihrer Stellung festzuhalten, wobei die den Elementen 1 ausgestattet, so daß das verstärkte

oberste Lochscheibe 5 in ähnlicher Weise an die Neutronenabsorptionsvermögen der Lochscheiben 5

Platte 10 angelenkt ist. Angefangen bei der Grund- in ihrer gelockerten Anordnung die Abschaltung des

lochscheibe 5 werden die Lochscheiben 5 dann von Reaktors zur Folge hat, wobei als typisches Beispiel

abwechselnden Seiten her in die kompakte Anord- 40 zwölf bis achtzehn Platten pro Element vorgesehen

nung zusammengelegt, die in F i g. 1 gezeigt ist, wo- sind.

bei die Hocker 33 sich stets an der oberen Seite der im folgenden werden typische Betriebszahlen gezusammengelegten Lochscheiben 5 befinden. Die geben:
Feder 17 und der Stab 15 mit seiner geschweißten Voreingestellte Belastung
Endplatte 18 werden dann durch das Loch 16 von 45 oder Spannung der Druckder Unterseite der zusammengelegten Lochscheiben 5 feder 17 3 4 kg

her eingeführt, und das keramische Rohr 12 wird ~ τ> u 11 u · u* <■

j .η.· j L j· j f\a in jj u Das Rohr 12 bricht unter

daraufhin durch die eine der Öffnungen 29 und durch . _D , , 111^12«^

j τ λ- -t λ · ί,_λ<_<Γ ■ c-ί. * u · j· T-j einer Belastung von 11,3 bis 13,6 kg

das Loch 14 im Stab 15 eingeführt, wobei die Enden ⁵ ' ' ⁶

des Rohrs 12 in den Auslegern 13 ruhen. Das Rohr 50 ^{Somlt lst der} Kraftaufwand,
12 hat eine mittlere Umfangsnut von V-förmigem ^{der durch den} Faltenbai-Querschnitt, die in seiner Außenwand geformt ist, §^{en M zum} Zerbrechen
und die angrenzende Wand des Loches 14 im Stab 15 ^{des Rohrs 12} aufgebracht

ist in V-förmigem Querschnitt ausgebildet, so daß der werden muß 7,9 bis 10,2 kg

Stab 15 zentral in der Nut im Rohr 12 sitzt. Die Bau- 55 Voreingestellte Spannung des

teilgruppe, bestehend aus den Teilen 5, 6, 7, 10, 11, Faltenbalgens 24 1,1 kg

12, 13, 15, 17 und 18, wird dann in das obere Ende Somit ist die zum Zerbrechen

des Behälters 4 eingeführt, bis der Flansch 35 an der des Rohrs 12 erforderliche

oberen Endkante des Behälters 4 anliegt. Die End- Druckbelastung 6,8 bis 9,1 kg

kappe 19, die den Faltenbalgen 24, die Platte 26, die 60 _Die Effektivfläche des FaI-

Stopfen 27 und die Platte 28 trägt, wird dann einge- tenbalgens 24 ist 21 3 cm²

berührt, wobei der Faltenbalgen 24 leicht zusammengedrückt ist, und die Bolzen 20 werden dann eingeführt und angezogen.

Die Endplatte 19 mit ihren konischen Aussparungen 22 und die konische Endkappe 32 ermög-

65 rl ^, ^?^^ η η u- η λ ι / *

liehe Druckunterschied Q 0,3 bis 0,4 kg/cm*

Das Element 1 hat den besonderen Vorteil, daß es einen hohen »Verstärkungsfaktor«, eine schnelle Be-

triebszeit und ein hohes Zuverlässigkeitsniveau schafft. Der Verstärkungsfaktor (d. h. das Verhältnis der effektiven Neutronenabsorptionsfläche in der auseinandergezogenen gelockerten Anordnung zu derjenigen in der kompakten Anordnung) hängt von der Anzahl und den Abmessungen der Lochscheiben 5 ab. Bei dreizehn Lochscheiben, die 80 mm Durchmesser und 3,1 mm Dicke haben, wird ein Verstärkungsfaktor von über 5:1 erzielt. Die schnelle Betriebs- oder Arbeitszeit zeigt sich deutlich, wenn man beobachtet, daß die Zeit, die die Lochscheiben 5 zu Herunterfallen aus der zusammengelegten kompakten Anordnung in die auseinandergezogene gelockerte Anordnung benötigen, unter einer halben Sekunde liegt. Das hohe Zuverlässigkeitsniveau ist zum Teil eine Folge davon, daß das Element 1 ganz im Kern 3 untergebracht ist und keinen Betätigungsmechanismus von außen her braucht. Dadurch, daß die Lochscheiben 5 lose angelenkt sind, entsteht wenig Reibung, und die Lochscheiben 5 können annähernd mit der Schwerkraftbeschleunigung, die dem Gesetz des freien Falls entspricht, fallen.

Das Rohr 12, die Feder 17, der Faltenbalgen 24, die Platte 26 und der untere Stopfen 27 bilden Mittel zum Auswerfen oder -schleudern des Stabes 15 durch das Loch 16, wodurch die Lochscheiben 5 unter der Schwerkraft in die auseinandergezogene gelockerte Anordnung mit dem verstärkten Neutronenabsorptionsvermögen fallen. Es hat sich herausgestellt, daß durch Ausnutzen der niedrigen Reibungscharakteristiken der frei angelenkten Lochscheiben 5 und die annähernde Schwerkraftbeschleunigung der Lochscheiben 5 von der kompakten Anordnung in die gelockerte Anordnung das Element 1 einen hohen Grad an Zuverlässigkeit für Notsteuerungszwecke erhält, ohne daß ein positiver Antriebsmechanismus, wie beispielsweise eine Feder oder ein Druckgasfreigabesystem, für das Auseinanderziehen oder -klappen erforderlich ist. Darüber hinaus sind die Lochscheiben 5 nicht auf eine Gleitberührung zum Auseinanderziehen oder -bewegen angewiesen, und daher ist die Gefahr einer Verklemmung infolge von Wärmeexpansion oder Strahlungswachstum aus dem Wege geräumt.

Die Feder 17 trägt zu einem raschen Auswerfen des Stabes 15 bei, wenn das Keramikrohr 12 zerbrochen ist, und begrenzt außerdem die Belastung auf das Rohr.12, wenn die Lochscheiben 5 sich in der kompakten Anordnung befinden, so daß die Gefahr eines Fehlbetriebs, z. B. infolge von Vibrationen, verringert ist.

Der Faltenbalgen 24 kann durch eine Scheibe aus Graphit oder einem anderen geeigneten Material ersetzt werden, so daß der Mittelpunkt der Scheibe bei einem bestimmten Druckunterschied ausschert und herunterfällt, um den Zurückhaltestab zu treffen und somit das Keramikrohr zu zerbrechen.

Alternativ kann der Faltenbalgen 24 durch temperaturempfindliche Mittel ersetzt werden, wie z. B. ein Spaltmaterial-Heizgerät in Verbindung mit einem schmelzbaren Sicherungsstreifen, der ein Gewicht hält, so daß bei einem übermäßigen Temperaturanstieg, wie er z. B. als Folge eines Bruchs im Kühlmittelkreislauf auftreten kann, der spaltbare Erhitzer die Sicherung schmelzt und das Gewicht dann hinunterfällt, um den Zurückhaltestab 15 zu treffen und das Keramikrohr 12 zu zerbrechen.

Die Bildung oder das Vorsehen einer Nut mit V-förmigem Querschnitt in der Außenwand des Rohrs 12 erleichtert die Fixierung der Stelle des anfänglichen Zubruchgehens und das ungehinderte Auswerfen des Zurückhaltestabes 15.

Eine Anzeige des Betriebs des Elements 1 kann durch Verwendung eines eingeschobenen Bauteils, z. B. einer Silberfolie, im Inneren des Rohrs 12 erhalten werden. Von jedem Ende der Folie werden elektrische Leitungen nach einem Detektorstromkreis abgenommen, derart, daß, wenn das Rohr 12 zerbrochen und der Stab 15 ausgeworfen ist, die Folie ebenfalls zerreißt, so daß der Stromkreis unterbrochen ist und somit eine Anzeige des Betriebs des Elements 1 erhalten wird.

Bei dem im vorstehenden beschriebenen Element 1 bestehen die Lochscheiben 5 aus Borstahl, während die anderen Komponenten (abgesehen von dem Keramikrohr 12) aus rostfreiem Stahl sind (die Stopfen 27 sind aus gesintertem rostfreiem Stahlpulver). Die Konstruktionsmaterialien oder Bauwerkstoffe spielen insofern eine bedeutsame Rolle, als zwar ein hoher Vergrößerungsfaktor für Abschaltzwecke erwünscht ist, jedoch keine unnötig starke Neutronenflußverzerrung infolge des Vorhandenseins des Elements 1 während des normalen Reaktorbetriebs erfolgen soll. Somit ergibt ein Element 1 mit Lochscheiben 5 aus rostfreiem Stahl und mit den anderen Komponenten (außer dem Keramikrohr 12) ebenfalls aus rostfreiem Stahl eine geringere Neutronenflußverzerrung, aber einen kleineren Vergrößerungsfaktor als ein Element 1 mit Lochscheiben 5 aus Borstahl und mit den anderen Komponenten (außer dem Keramikrohr 12) aus Zirkonium, während die Kombination von Borstahllochscheiben 5 mit den anderen Komponenten im allgemeinen aus rostfreiem Stahl, wie es für das Element 1 der Zeichnung beschrieben ist, einen Mittelweg darstellt.

An Stelle der Lochscheiben 5 können die aneinandergeketteten Glieder die Form von getrennten Hohlkegeln haben, die mit nicht drehbaren Verbindungsstellen, wie beispielsweise flexiblen Drähten, miteinander verbunden sind, wobei die Kegel in dei kompakten Anordnung ineinandersitzen.

Claims

Patentansprüche:

1. Kernreaktor-Steuerelement, das völlig innerhalb eines lotrechten Kanals eines Reaktorkerns angeordnet ist und das einen Behälter aufweist, in dem sich eine Vielzahl von einzelnen, miteinander verbundenen Gliedern aus neutronenabsorbierendem Material befinden, welche aus einer kompakten Anordnung, in der das von ihnen eingenommene Gesamtvolumen ein Minimum ist, in eine gelockerte Anordnung gebracht werden können, in der das von ihnen eingenommene Volumen ein Maximum ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder (5) Lochscheiben sind, die zu einer Kette aneinandergelenkt sind und die in der kompakten Anordnung in horizontaler Lage übereinanderliegen, und daß ein Rückhaltebauteil durch die in der kompakten Anordnung miteinander fluchtenden Öffnungen der Lochscheiben von oben hindurchgeführt ist, auf den eine Freigabeeinrichtung mechanisch einwirkt, die ihn im Fall anormaler Betriebsbedingungen im Kern so verformt, daß die Lochscheiben infolge der Schwerkraft in die aufgelockerte Anordnung herabfallen."

2. Steuerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheiben an zwei diametral gegenüberliegenden Punkten an benachbarten Scheiben angelenkt sind.

3. Steuerelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein brechbarer Bauteil zum Fixieren des Rückhaltebauteils und ein Stoßbauteil zum Zerbrechen des brechbaren Bauteils vorgesehen ist.

4. Steuerelement für einen gasgekühlten Kernreaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Behälters mit der um-

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gebenden Gasatmosphäre Verbindung hat und der Stoßbauteil einen mit ihm zusammenwirkenden Faltenbalgen mit einer Drossel für den in ihn eintretenden Gasstrom aufweist, so daß durch einen plötzlichen Druckabfall im Kanal der Faltenbalgen sich ausdehnt und dadurch der brechbare Bauteil zerbrochen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Schweizerische Patentschrift Nr. 353 094;
USA.-Patentscb.rift Nr. 2 900 316.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen