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Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanordnung für eine Hubstange
eines vertikal bewegten Steuer- und/oder Abschaltstabes eines Kernreaktors, die
in einem Führungsrohr geführt wird ' und mit diesem einen sich durch die Fallbewegung
der Hubstange verkleinernden, mit einem Druckmittel gefüllten Hohlraum bildet und
bei ihrer Fallbewegung axial beabstandete öffnungen im Führungsrohr für den Durchtritt
des Kühlmittels schrittweise verschließt.
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Eine derartige Bremsanordnung ist aus der deutschen Auslegeschrift
1162 006 bekannt. Die - bekannte-Anordnung bietet jedoch keine Möglichkeit, den
Absorberstab in der Spaltzone zu-verriegeln.
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Die Steuer- und/oder Abschaltstäbe von Kernreaktoren werden im Gefahrenfalle
mit hoher Geschwindigkeit in die Spaltzone geschossen. Zur Vermeidung von Schäden,
die bei einem plötzlichen Aufschlagen auf festen Anschlägen an den Steuer-und/oder
Abschaltstäben oder an deren Befestigungsteilen auftreten können, werden die in
die Spaltzone geschossenen Steuer- und/oder Abschaltstäbe durch besondere Anordnungen
gebremst. Für diesen Zweck sind mehrere Bremsanordnungen bekannt. Ferner ist durch
J. W. Chastain in »US-Research Reactors«, Reading USA., 1958, S.54, eine Bremsanordnung
bekanntgeworden, bei der die Hubstange eines Regelstabes durch eine Kompressionsfeder
gebremst wird.
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Weiterhin ist aus der Zeitschrift Nukleonik, Bd. 5, 1963, Heft 3,
S. 124 bis 133, ein Verklinkungsmechanismus eines hydraulischen Regelstabantriebes
bekanntgeworden, bei der- ein--Druckmittel- auf eine kolbenartige Verriegelungshülse
einwirkt, .,die vgn der Gegenseite mit einer Feder beäufschlagt ist, und durch einen
bestimmten Druck des Druckmittels ild einer Stellung gehalten werden kann, in der
ein oder mehrere Sperrkörper die freie Bewegung einer Hubstange gestatten und bei
der die Feder die Verriegelungshülse bei einem geringeren Druck 'im Druckmittel
in eine Stellung zurücktreibt, in der sie die Sperrkörper gegen auf der Hubstange
befindliche EinräststeIlen drückt. Nachteilig bei dieser Breni§x anordnung, bei
der eine einen koaxial angeordneten Dämpfungsraum umschließendeKolbenglocke schrittweise
arretierbar ist, ist die notwendige und aufwendige Konstruktion, da das verdrängte
Arbeitsmedium nicht in den Reaktorraum gelangt.
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Bei in Schiffen oder anderen Fahrzeugen eingebauten Kernreaktoren
.besteht die.Gefahr, daß sich in der Spaltzone befindliche- Steuer- und/öder Abschaltstäbe
bei einer Kopflage des Kernreaktors aus der Spaltzone entfernen und daß der Kernreaktor
-wieder kritisch- wird. --Durch -einen solchen -Vorgangkönnen unübersehbare Schäden
auftreten. Zur Verhinderung unbeabsichtigten Eritfeineris -von Steuer- _ und/oder
Abschaltstäben aus der Spaltzone sind schon Verriegelungen vorgesehen worden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanordnung für
eine in einem Führungsrohr geführte Hubstange eines Steuer- und/oder Abschaltstabes
eines Kernreaktors zu schaffen, die eine allzeit sichere und zuverlässige Verriegelung
des Steuer-und/oder Abschaltstabes in der Spaltzone eines Kernreaktors bei geringem
konstruktivem Aufwand gestattet, der eines aufwendigen gesonderten Drucksystems
nicht bedarf.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Druckmittel
auf die eine Stirnseite einer am unteren, verschlossenen Ende des Führungsrohres
angeordneten, axial beweglichen, kolbenartigen Verriegelungshülse einwirkt, deren
andere Stirnseite mit einer Druckfeder beaufschlagt wird und die an der Innenseite
Ausnehmungen aufweist, zwischen der Verriegelungshülse und der Hubstange axial unverschiebbare
Sperrkörper gelagert sind, die während der Fallbewegung, in die Ausnehmungen der
in diesem Zeitraum in der untersten Stellung befindlichen Verriegelungshülse einrücken,
und die Hubstange EinraststelIen aufweist, in die die Sperrkörper_am'Ende der Fallbewegung
infolge der durch die Druckfeder bewirkten Bewegung der Verriegelungshülse in die
oberste Stellung einrasten.
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Die fallende Hubstange treibt die Verriegelungshülse in eine untere
Endstellung, wobei der Fall der Hubstange durch die Federkraft bis zum Stillstand
gebremst wird. Die gespannte Feder entspannt sich nach dem Bremsen der Hubstange
wieder und treibt die Verriegelungshülse in die obere Verriegelungsstellung, in
der sie einen oder mehrere Sperrkörper in Einraststellen des in_ seiner Abschaltstellung
gebliebenen Hubkörpers hält. Diese Anordnung verbindet eine Bremsanordnung mit einer
bei Schiffsreaktoren erforderlichen Verriegelungsanordnung in sehr einfacher Weise.
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Die Hubstange ist bei dem unten beschriebenen Ausführungsbeispiel
mit einem Kolben versehen, der kurz vor dem Erreichen der Abschaltstellung -mehrere
hintereinander angeordnete, dem Entweichen des in dem Führungsrohr befindlichen
Mediums dienende öffnungeri -überfährt.- In Abschaltrichtung hinter diesen öffnungen
ist eine. wesentlich kleinere: Öffnung für den Durchlaß des Mediumrestes vorhanden.
Bei der Abschaltbewegung der Hubstange entweicht das unter dem Kolben befindliche
Medium durch die hintereinander angeordneten öffnungen, wobei deren gesamte Querschnittsfläche
' verringert und der Fall der Hubstange gebremst wird. Durch diese Anordnung-wird
der' Bremsweg- verlängert und die Abbremsung weicher. Die bereits erwähnte Federkraft
braucht nur noch eine -geringe'- Restenergie 'aufzunehmen und danach die Verriegelungshülse
in die Verriegelungsstellung treiben.
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In einer vorteilhaften`Ausgeealtung der oben beschriebenen Bremsanordnung
ist an dem Führungsrohr ein Abschlußteil befestigt, in dem ein der Führung der Hubstange
dienender und mit radial gerichteten Ausnelzmungen:-;für. die Aufnahme der Sperrkörper
'versehener Lagerkörper gehalten ist. Ferner ist die mit Dichtungsringen versehene
Verriegelungshülse zwischen dem Abschlußteil und dem Lagerkörper -angeordnet-und
gegen diese abgedichtet. Der Lagerkörper-.ist zu diesem Zweck mit, einem Rücksprung
`versehen. ' Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der oben beschriebenen.
Bremsanordnung sind die Sperrkörper beim Regelbetrieb -. durch die zylindrische
Innenfläche der Verriegelungshülse in in der Hubstange eingearbeitete Längsnuten
gehalten und bei der.-Fallbewegung der Hubstange durch unterhalb der Einraststellen
befindliche Notenunterbrechungen in die Ausnehmungen der Verriegelungshülse drückbar.
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In der Verriegelungsstellung sind die Sperrkörper durch die Wand der
durch die Druckfeder nach oben zurückgedrängten Verriegelungshülse in den Einraststellen
gehalten.
Diese Teile bewirken eine sichere Verriegelung der Hubstange
nach einer erfolgten Abschaltung. Die federnd gelagerte Verriegelungshülse wird
beim Abbremsen der Hubstange in die untere Endstellung getrieben.
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In dem Abschlußteil sind unterhalb der Verriegelungshülse eine oder
mehrere radial gerichtete Druckmittelöffnungen für den beim Bewegen der Verriegelungshülse
erforderlichen Volumenausgleich vorhanden. Die Verriegelung ist mittels einer Druckmittelbeaufschlagung
der Verriegelungshülse entgegen dem Druck der Schraubenfeder lösbar. Bei der unteren
Endlage der Verriegelungshülse läßt sich die Hubstange zurückziehen, wobei die Sperrkörper
durch die Nutenunterbrechung in die Ausnehmungen der Verriegelungshülse geschoben
werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Bremsanordnung ist in der Zeichnung dargestellt
und im folgenden näher erläutert: Das aus zwei Lagen bestehende Führungsrohr 1 ist
mit an der Trennfuge vorhandenen längsgerichteten Ausnehmungen 1 c versehen, von
der aus mehrere Öffnungen 1 a in das Innere des Führungsrohres 1 münden. Eine weitere
Öffnung 1 b befindet sich dicht oberhalb des an dem Führungsrohr 1 befestigten Abschlußteiles
2, in dem ein auf seiner äußeren Wand mit Ansätzen 3 a für die Abstützung der Schraubenfeder
5 und für die Führung der Verriegelungshülse 4 versehener Lagerkörper 3 angeordnet
ist. In diesem Lagerkörper 3 sind mehrere radial gerichtete Ausnehmungen 8 für die
Aufnahme der Sperrkörper 6 eingearbeitet. Diese ragen während des Regelbetriebes
in die Längsnuten 9 a der mit einem Kolben 10 versehenen Hubstange 9 und werden
kurz vor dem Beendigen des Abbremsens der Hubstange 9 durch die Nutenunterbrechung
9 c in die Ausnehmungen 7 der heruntergedrückten Verriegelungshülse 4 geleitet.
Nach dem Bremsen treten sie in die Einraststellen 9 b oberhalb der Nutenunterbrechung
9 c zurück, wo sie durch die Wand der Verriegelungshülse 4 gehalten sind. Die Dichtungsringe
4 a dichten die Verriegelungshülse 4 gegen den Lagerkörper 3 und den Abschlußteil
2 ab, in dem radial gerichtete Druckmittelöffnungen 2 a vorhanden sind.