DE1242769B - Regelstab fuer einen Kernreaktor - Google Patents

Regelstab fuer einen Kernreaktor

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DE1242769B
DE1242769B DEC34467A DEC0034467A DE1242769B DE 1242769 B DE1242769 B DE 1242769B DE C34467 A DEC34467 A DE C34467A DE C0034467 A DEC0034467 A DE C0034467A DE 1242769 B DE1242769 B DE 1242769B
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DE
Germany
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section
control rod
cross
nuclear reactor
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Pending
Application number
DEC34467A
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English (en)
Inventor
Andrew James Anthony
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Combustion Engineering Inc
Original Assignee
Combustion Engineering Inc
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C7/00Control of nuclear reaction
    • G21C7/06Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section
    • G21C7/08Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section by displacement of solid control elements, e.g. control rods
    • G21C7/10Construction of control elements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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Description

  • Regelstab für einen Kernreaktor Die Erfindung betrifft einen Regelstab für einen Kernreaktor, der aus einem sogenannten Gift- oder Steuerglied und einem Folgeglied besteht.
  • Bei Kernreaktoren, die mit einem guten flüssigen Moderator gekühlt werden, z. B. bei wasser- oder dampfgekühlten Reaktoren vom heterogenen Typ, und wenigstens teilweise durch in den Kern einführbare Regelstäbe gesteuert werden, sind Regelstäbe bekannt, die aus einem Gift- oder Steuerglied und aus einem Folgeglied bestehen. Das Giftglied enthält ein Material mit hohem Neutronenabsorptionsquerschnitt und senkt die Reaktivität des Kernes, wenn es in ihn eingefahren wird. Dagegen ist das Folgeglied aus einem Material mit sehr geringem Neutronenabsorptionsquerschnitt hergestellt, und es hat die Aufgabe, das Volumen einzunehmen, welches das Steuerglied einnahm, bevor es aus dem Kern ausgefahren wurde, so daß dieses Volumen nicht durch die Kühlbremssubstanz erfüllt wird und dadurch keine falsche Verteilung des Moderators im Kern auftritt, die sich in Reaktoren mit Kühlbremssubstanz in einer »Aufheizung im Wasserspalt« äußert.
  • Die beiden Abschnitte dieses zusammengesetzten Regelstabs bestehen demgemäß aus verschiedenen Materialien, die erheblich verschiedene Ausdehnungskoeffizienten haben. Da der Stab als Einheit hergestellt werden muß, die sich im Reaktor bewegt, müssen seine beiden Teile miteinander so verbunden werden, :daß die Einheit währenddes Betriebes vollständig bleibt und befriedigend arbeitet. Ein Versagen des Regelstabes kann außerordentlich ernste, sogar katastrophale Folgen haben, wenn deswegen der Reaktor stillgelegt und sein Kern zugänglich gemacht werden muß. Die Erfindung geht aus von einem aus der britischen Patentschrift 940 522 bekannten Regelstab, der aus einem längsgestreckten ebenflächig begrenzten Glied kreuzförmigen Querschnitts und aus einem Material mit hohem Neutronenabsarptionsquerschnitt besteht, das mit einem in seiner Verlängerung angeordneten und mit ihm fluchtenden Folgeglied mit gleicher Querschnittsform und aus einem Material mit sehr niedrigem Neutronenabsorptionsquerschnitt dadurch verbunden ist, daß die zu verbindenden Enden der beiden Glieder mit Vorsprüngen versehen sind und die Vorsprünge des einen Gliedes mit Spiel unter Verwendung von die Verbindung sichernden Elementen in entsprechenden Ausnehmungen des anderen Gliedes eingesetzt sind.
  • Die Erfindung besteht darin, daß an jedem der beiden zu verbindenden Enden eine Vielzahl von geradlinig nebeneinander angeordneten Vorsprüngen und entsprechenden sie aufnehmenden Vertiefungen vorgesehen sind, deren Seitenflächen parallel zur Längsachse der Glieder sind, und daß Bolzen in miteinander fluchtenden Öffnungen in den Vorsprüngen zur Sicherung der Verbindung stecken.
  • Gegenüber den bekannten Ausführungen ergibt sich nach der Erfindung also der Vorteil einer sehr einfachen Kopplung von Regelstab und Folgeglied. Da zu dieser Kopplung keine Drehbewegung notwendig ist, wird die Aufhängung- und Bewegungsvorrichtung des Regelstabes sehr vereinfacht. Trotzdem ist die Verbindung zwischen Steuerglied und Folgeglied sehr fest, und es werden thermische Spannungen vermieden, weil für die unterschiedliche Ausdehnung genügend Raum bleibt.
  • Zum besseren Verständnis wird die Erfindung jetzt an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es stellt dar F i g. 1 eine perspektivische Ansicht des Regelstabes nach der Erfindung, F i g. 2 eine Teilansicht eines senkrecht zur Ebene eines Flügels des Regelstabes geführten Schnittes und die Verbindung des Giftgliedes mit dem Folgeglied, F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der F i g. 2, F i g. 4 einen der F i g. 3 ähnlichen Schnitt, der aber durch einen anderen Flügel der Regelstabanordnung der F i g. 1 geführt ist.
  • Das dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht aus einem Rezelstab 10 mit kreuzförmigern Querschnitt, der ein Paar rechtwinklig zueinander angeordneter Flügel 12 und 14 aufweist. Jeder dieser Flügel besteht aus einem Steuer- oder Giftabschnitt 16 und einem Folgeglied 18, das an dem Steuerglied 16 befestigt ist und seine Verlängerung bildet.
  • Der Giftabschnitt 16 besteht aus einer Vielzahl rohrförmiger Glieder 20 verhältnismäßig kleinen Durchmessers, die parallel und koplanar, wie in den F i g. 2, 3 und 4 dargestellt, angeordnet sind. An ihren oberen Enden sind diese Rohre mit der Kopfplatte 22 und an ihren unteren mit der Kopfplatte 24 versehen. Die Rohre und Kopfplatten 22 und 24 sind vorzugsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt. In den Rohren ist ein Material angeordnet, das ein sogenanntes Neutronengift, wie z. B. Bor, Hafnium oder Cadmium enthält, also einen großen Neutronenabsorptionsquerschnitt hat.
  • Das Folgeglied ist aus einem Material mit niedrigem Neutronenabsorptionsquerschnitt, z. B. Zirkonium, hergestellt und im wesentlichen genau so breit und dick wie die Kopfplatte 24, mit der es durch eine sehr feste Verbindung verbunden ist. Diese ermöglicht die unterschiedliche thermische Ausdehnung der Kopfplatte 24 und des Folgegliedes 18 während des Betriebes. Da Kopfplatte und Folgeglied aus verschiedenem Material hergestellt sind, haben sie verschiedene Ausdehnungskoeffizienten. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ausdehnungskoeffizient des rostfreien Stahles wesentlich größer als der des Zirkoniums. Da die Temperatur der Steuerflügel zwischen Zimmertemperatur und sehr hohen Temperaturen während des Betriebes des Reaktors sich ändert, muß die auftretende thermische Ausdehnung so aufgenommen werden, daß keine übermäßigen- Spannungen an der Verbindung zwischen Steuer- und Folgeglied auftreten.
  • Dies wird dadurch erreicht, daß am Rand oder unteren Ende der Kopfplatte 24 im Abstand voneinander über die ganze Breite eine Vielzahl abwärts gerichteter Vorsprünge 26 angeordnet ist. Das obere Ende des Folgegliedes 18 ist mit ähnlichen Vorsprüngen 28 versehen, die aufwärts gerichtet sind, so daß die Vorsprünge 26 und 28 ineinandergreifen. Die Breite der Vorsprünge 26 ist, wie in den F i g. 3 und 4. dargestellt, geringer als die des Einschnittes 30 zwischen den Vorsprüngen 28, von denen sie aufgenommen werden. Der Abstand der Mittellinien benachbarter Vorsprünge 26 und der der Einschnitte 30, von denen sie aufgenommen werden, ist aber der gleiche: Diese Differenz der Breite der Vorsprünge 26 und der Einschnitte 30 reicht aus, um die unterschiedliche Ausdehnung der Breite des Folgegliedes 18 und der Kopfplatte 24 aufzunehmen, die während des Betriebes des Regelstabes auftritt. Das Folgeglied 18 und die Kopfplatte 24 sind durch einen Bolzen 27 verbunden, der durch fluchtende Bohrungen in den Vorsprüngen 28 und 26 geführt ist. Der Bolzen erstreckt sich über die gesamte Breite des Flügels 12 und ist an seinem einen Ende mit einem vergrößerten Kopfstück und an seinem anderen Ende mit einem angeschweißten Ring 32 versehen. Je ein solcher Bolzen wird an jedem Ende der Kopfplatte 24 eingeführt. Die inneren Endren dieser zwei Bolzen halten Abstand voneinander und sind durch Heftschweißung bei 38 befestigt, um sie in ihrer Lage zu halten.
  • Zwischen den unteren Enden der Vorsprünge 26 und dem Boden des Einschnittes 30 ist ein Abstand 34 zur Aufnahme der thermischen Ausdehnung vorgesehen, die zwischen der Kopfplatte 24 und dem Folgeglied 18 über die Länge 36, d. h. in senkrechter Richtung, auftritt.
  • Es wird also durch die Erfindung eine Regelstabanordnung des in Rede stehenden Typs geschaffen, deren Folgeglied mit dem Steuerglied mit hoher Festigkeit verbunden ist und welche die notwendige veränderliche Ausdehnung zwischen diesen beiden miteinander verbundenen Teilen möglich macht, so daß hohe thermische Spannungen vermieden werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1878 879; britische Patentschrift Nr. 940 522.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Regelstab für einen Kernreaktor, bestehend aus einem längsgestreckten ebenflächig begrenzten Glied kreuzförmigen Querschnitts aus einem Material mit hohem Neutronenabsorptionsquerschnitt, das mit einem in seiner Verlängerung angeordneten und mit ihm fluchtenden Folgeglied mit gleicher Querschnittsform und aus einem Material mit sehr niedrigem Neutronenabsorptionsquerschnitt dadurch verbunden ist, daß die zu verbindenden Enden der beiden Glieder mit Vorsprüngen versehen sind und die Vorsprünge des einen Gliedes mit Spiel unter Verwendung von die Verbindung sichernden Elementen in entsprechende Ausdehnungen des anderen Gliedes eingesetzt sind, dadurch gekennzeichn e t, daß an jedem der beiden zu verbindenden Enden eine Vielzahl von geradlinig nebeneinander angeordneten Vorsprüngen (26, 28) und entsprechenden sie aufnehmenden Vertiefungen (30) vorgesehen sind, deren Seitenflächen parallel zur Längsachse der Glieder sind, und daß Bolzen (27, 27) in miteinander fluchtenden öffnungen in den Vorsprüngen zur Sicherung der Verbindung stecken.
DEC34467A 1963-12-30 1964-11-25 Regelstab fuer einen Kernreaktor Pending DE1242769B (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1878879U (de) * 1960-09-06 1963-09-05 Westinghouse Electric Corp Folgekoerper fuer regelstaebe heterogener atomreaktoren.
GB940522A (en) * 1961-05-24 1963-10-30 Atomic Energy Commission Cruciform control rod joint

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1878879U (de) * 1960-09-06 1963-09-05 Westinghouse Electric Corp Folgekoerper fuer regelstaebe heterogener atomreaktoren.
GB940522A (en) * 1961-05-24 1963-10-30 Atomic Energy Commission Cruciform control rod joint

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