DE1300173B

DE1300173B - Absorberstabantrieb zur Notabschaltung von dampf- oder gasgekuehlten Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1300173B
Application number: DEL56902A
Authority: DE
Inventors: Dr Eckard; Hundhausen
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1967-04-07
Filing date: 1967-07-04
Publication date: 1969-07-31

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Absorber- eine halbe Zahnlänge versetzten Zahnreihen, aus mitstabantrieb zur Notabschaltung von dampf- oder gas- tels mehrerer Federn an die Zähne der Zahnstange gekühlten Kernreaktoren mit expandierendem Gas anpreßbarer Klauen, besteht, die beweglich am Hyals Antriebsmittel, bei dem ein Ende des Absorber- draulikkolben befestigt sind. Bei diesem Antrieb ist Stabes oder ein starr an den Absorberstab angekup- 5 eine Relativbewegung des Absorberstabes um eine peltes Betätigungsteil als Kolben mit einem bei Not- halbe Zahnlänge entgegen der Abschaltrichtung mögabschaltung ortsfesten Rohr als Zylinder zusammen- Hch, wenn die Druckbeaufschlagung des Hydraulikwirkt und einen sich bei Bewegung des Absorber- kolbens und die Steuerung der Klauen eine solche Stabes in den Kern vergrößernden Hohlraum bildet, Bewegung ermöglicht. Im übrigen kann der Absorberder strömungsmäßig mit dem im Inneren eines io stab noch durch eine zusätzliche Verklinkung in Druckgefäßes befindlichen Kühlmittelraum in Ver- seiner Abschaltlage gehalten werden,
bindung steht und in dem während des Reaktor- Es ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 091 246 betriebes eine derart große Kühlmittelmenge einge- ein elektrohydraulisch wirkender Absorberstabschlossen und dessen Verbindung zum Kühlmittel- antrieb bekannt, bei dem der Absorberstab elektroraum einen derart großen Strömungswiderstand auf- 15 magnetisch in einer bestimmten Stellung gehalten weist, daß der bei Druckabfall im Druckgefäß in- werden kann. Dieser Antrieb arbeitet bei einem Kühlfolge eines Kühlmittelverlustunfalls im Hohlraum ent- mittelverlustunfall nicht selbsttätig. Die Magnetisiestehende Überdruck den Absorberstab in seine Ab- rungswicklung wird bei normalen Stellbewegungen in schaltstellung treibt, und bei dem zur Feineinstellung Zusammenarbeit mit dem hydraulischen Heben und an dem als Kolben wirkenden Teil über ein Ver- 20 Senken des Absorberstabes gespeist,
stellgestänge ein mechanischer Antrieb angreift, nach Aus der deutschen Auslegeschrift 1169 596 ist ein Patentanmeldung P 12 82 202.5-33. mechanischer mit einem hydraulischen oder pneuma-

In der Hauptpatentanmeldung wurde vorgeschla- tischen kombinierter Absorberstabantrieb bekannt,

gen, beim Einschuß des Absorberstabes von oben bei dem nur Rückfallsicherung nach einer hydrau-

nach unten in den Kern den Absorberstab auf dem 25 lischen oder pneumatischen Schnellabschaltung eine

Verstellgestänge mit Hilfe einer Membran zu lagern. in einem ortsfesten Rohr angeordnete Klinke in ein

Die Verstellkräfte, die bei einer normalen Absorber- an dem mit dem Absorberstab verbundenen Betäti-

stabbewegung auftreten, sollen nicht zu einer Zer- gungsteil befestigtes Sägezahnprofil eingreift, das nur

Störung der Membran führen. Jedoch soll infolge eine Relativbewegung des Absorberstabes in Ab-

einer Notabschaltung, die durch einen Kühlmittel- 30 schaltrichtung zuläßt.

verlust ausgelöst wird, diese Membran durchstoßen Die Aufgabe der Erfindung ist es, den Absorberwerden. Dadurch kann sich der Absorberstab un- stabantrieb so auszubilden, daß nach erfolgter Notabhängig von der augenblicklichen Lage eines die abschaltung ein Ausbauen des Steuerstabes nicht notnormale Absorberstabbewegung übertragenden Ver- wendig wird. Der Antrieb soll auch bei Normalstellgestänges über das Verstellgestänge in den Kern 35 betrieb gegen Bewegungen des Absorberstabes enthineinbewegen. Bei dieser Ausbildung des Not- gegen der Abschaltrichtung gesichert sein,
abschaltsystems hat man zwar den Vorteil, daß die Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das BeBewegung des Absorbers, der eine Notabschaltung tätigungsteil des Absorberstabes mit dem Verstellbei Kühlmittelverlustunfällen bewirkt, unmittelbar gestänge über einen teleskopförmigen Verklinkungsohne lange Totzeiten infolge von Impulsweiterleitung 40 mechanismus verbunden ist, der nur eine Relativ- und Füllen von Hydraulikkolben ausgelöst wird; der bewegung des Absorberstabes in Abschaltrichtung zuNachteil ist jedoch, daß nach jeder Notabschaltung läßt.

ein Ausbauen des Absorberstabes notwendig ist, um In einer Weiterbildung des oben beschriebenen

eine neue Membran einzusetzen. Absorberstabantriebes gleitet das Betätigungsteil in

Durch die deutsche Auslegeschrift 1 223 070 ist 45 einem am Verstellgestänge befestigten Hohlzylinder, ein Regelstabantrieb für Kernreaktoren bekannt- und das Gewicht des Betätigungsteils und der daran geworden, bei dem am unteren Ende eines mit dem befestigten Teile ist bei Normalbetrieb des Kern-Absorberstab verbundenen Hohlkolbens vorge- reaktors mittels einer Feder am Verstellgestänge abspannte Zahnklauen angebracht sind, die im Not- gestützt. In ein Raster des Betätigungsteils greift abschaltfall, bei dem sich der Hohlkolben mit Hilfe 50 ständig eine bei Notabschaltung ortsfeste Ratsche ein, eines pneumatischen Antriebs von einem Spindel- deren Klinke nur durch einen besonderen Steuerantrieb löst, mit einer Zahnstange zusammenwirken befehl aus ihrem Eingriff in das Betätigungsteil be- und eine Abwärtsbewegung des Hohlkolbens aus der wegt werden kann.

Abschaltlage heraus in Richtung auf den Spindel- Durch diese Ausbildung ist auch bei Druckbewe-

antrieb verhindern. 55 gungen des Normalbetriebes, die Kräfte entgegen der

Bei diesem Antrieb ist jedoch kein Hohlraum vor- Abschaltriehtung verursachen können, ständig eine

handen, dessen dort eingeschlossenes expandierendes starre Verbindung zwischen Absorberstab und Ver-

Gas den Absorberstab entgegen der Wirkung einer stellgestänge gegeben.

Feder in Abschaltlage treibt. Vielmehr liegt bei Nor- Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der Er-

malbetrieb der Hohlkolben ständig auf dem Spindel- 60 findung.

antrieb auf, so daß der Hohlkolben nur der Ab- Das Verstellgestänge 20 überträgt die langsamen

schaltlage gegen Herabfallen gesichert werden muß. Stellbewegungen eines konventionellen Stellantriebs.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1 210 960 ist Fest mit diesem Verstellgestänge verbunden ist der

ein Absorberstabantrieb für Kernreaktoren bekannt, Hohlzylinder 56, an dem die Ratsche 52 mit ihrer

bei dem ein mit dem Absorberstab verbundener Hy- 65 federbeaufschlagten Klinke befestigt ist.

draulikkolben beidseitig druckmittelbeaufschlagt ist Oberhalb des Absorberstabes 10 befindet sich der

und dessen mechanische Steuervorrichtung aus einer Hohlraum 14. Dieser wird dadurch gebildet, daß ein

feststehenden Zahnstange mit zwei gegeneinander um unten offenes, ortsfestes Rohr 21, das am Absorber-

stab befestigte Führungsteil 50 gleitend aufnimmt. Das ortsfeste Rohr ist an einem festen Widerlager angebracht, welches beispielsweise ein Einbauteil des Reaktors ist.

Der Hohlraum 14 ist mit dem Kühlmittelraum 13 durch eine Öffnung 19 verbunden. Es kann beispielsweise auch ein Rückschlagventil mit einstellbarer Druckdifferenz verwendet werden.

An dem Absorberstab 10 ist das Betätigungsteil 18 befestigt, das über die Feder 51 am Verstellgestänge 20 abgestützt ist. Die Feder 51 trägt das Gewicht des Betätigungsteils 18, des Absorberstabes 20 und des mit dem Absorberstab verbundenen Führungsteils 50. Die Feder 51 wird teilweise von einem Führungsrohr

55 umschlossen, das mit seinem dem Verstellgestänge zugewandten Ende am Verstellgestänge an dem Hohlzylinder 56 befestigt ist. Im Notabschaltfall bewegt sich das Betätigungsteil nach unten und schiebt sich über das Führungsrohr.

Das Betätigungsteil 18 gleitet in dem Hohlzylinder ao

56 und weist eine nicht bezeichnete Verzahnung auf, in die die Klinke der Ratsche 52 eingreift. Diese Verklinkung ist so eingestellt, daß bei normaler Stellbewegung das Betätigungsteil und der Hohlzylinder sich nicht gegeneinander bewegen können. Fällt im Kühlmittelraum 13 der Druck plötzlich ab, so bewirkt das expandierende Gas im Hohlraum 14, daß sich das Betätigungsteil 18 in Abschaltrichtung über das Führungsrohr 55 schiebt und die Feder 51 zusammendrückt. Die Ratsche 52 sorgt dafür, daß die Feder 51 den Absorberstab 10 nicht wieder aus der Abschaltlage und damit aus dem Kern 12 hinausbewegt.

Bei der Bewegung des Betätigungsteils 18 in Abschaltrichtung entweicht das zwischen Betätigungsteil und Hohlkolben 56 befindliche Kühlmittel durch die Öffnungen 54 und 53. Die Öffnungen 53 sind als Auslaßöffnungen so groß bemessen, daß sie die Bewegungen des Betätigungsteils 18 nicht behindern. Die Öffnungen 54 können als Bremsöffnungen bemessen werden, so daß die Bewegung des Betätigungsteils kurz vor dem Verstellgestänge 20 gebremst wird. Eine Abbremsung des Betätigungsteils 18 wird auch dadurch erreicht, daß zusätzlich zur Feder 51 kurz vor der Abschaltlage des Absorberstabes eine weitere Feder auf das Betätigungsteil 18 einwirkt oder eine Feder mit nichtlinearer Charakteristik verwendet wird.

Es ist vorteilhaft, den Hohlzylinder 56 mit dem Rohr 21 starr zu verbinden, so daß das Volumen des Hohlraumes 14 bei jeder Stellung des Absorberstabes 10 konstant ist. Für diesen Fall muß ein Widerlager des ortsfesten Rohres an Reaktoreinbauten entfallen. Der Hohlzylinder kann auch als ortsfestes Rohr 21 ausgebildet werden, in das das dem Verstellgestänge 20 abgewandte Ende des Absorberstabes 10 oder ein an diesem Stab angekuppeltes Führungsteil 50, den Hohlraum 14 bildend, eintaucht.

Nach erfolgter Notabschaltung wird der Absorberstab durch die Ratsche 52 im Kern festgehalten, so daß er nicht durch die Feder 51 wieder aus dem Kern gehoben werden kann. Soll der Reaktor nun wieder angefahren werden, so kann zunächst über den Stellantrieb des Verstellgestänges 20 eine Stellung des Absorberstabes eingestellt werden, aus der der Absorberstab nach Lösen der Ratsche 52 auf einen besonderen Steuerbefehl hin die Feder 51 in eine Stellung gehoben wird, in der der Reaktor immer noch unterkritisch ist. Erst durch weiteres Entfernen des Absorberstabes aus dem Kern kann dann der Reaktor wieder langsam angefahren werden. Da es aber bei einer Notabschaltung nicht erforderlich ist, sämtliche Absorberstäbe in den Kern zu fahren, ist es zweckmäßig, nur eine bestimmte Zahl der Absorberstäbe in der oben beschriebenen Ausführung zu verwenden. Nach einer Notabschaltung werden hierbei die übrigen Absorberstäbe in eine Lage gefahren, in der der Kern auf alle Fälle nicht kritisch werden kann. Es kann nun ohne Gefahr für den Reaktor die Ratsche 52 gelöst werden, so daß die Feder 51 das Betätigungsteil wieder in seine Ausgangslage bringt.

Durch die Maßnahme, das Absorberteil an einem Führungsteil 50 zu befestigen und dieses als Zylinder auszubilden, wird das Volumen des Hohlraums 14 erhöht.

Die Vergrößerung des Volumens des Hohlraumes bewirkt, daß bei Notabschaltung eine größere Kraft auf die Feder 51 wirkt. Dadurch, daß sich der Absorberstab 10 entgegen der Kraft der Feder 51 bewegen muß, wird zwar keine Erhöhung der Totzeiten bewirkt, jedoch wird die Beschleunigung des Absoberstabes verringert, falls nicht für eine größere Antriebskraft gesorgt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Absorberstabantrieb zur Notabschaltung von dampf- oder gasgekühlten Kernreaktoren mit expandierendem Gas als Antriebsmittel, bei dem ein Ende des Absorberstabes oder ein starr an den Absorberstab angekuppeltes Betätigungsteil als Kolben mit einem bei Notabschaltung ortsfesten Rohr als Zylinder zusammenwirkt und einen sich bei Bewegung des Absorberstabes in den Kern vergrößernden Hohlraum bildet, der strömungsmäßig mit dem im Inneren eines Druckgefäßes befindlichen Kühlmittelraum in Verbindung steht und in dem während des Reaktorbetriebes eine derart große Kühlmittelmenge eingeschlossen und dessen Verbindung zum Kühlmittelraum einen derart großen Strömungswiderstand aufweist, daß der bei Druckabfall im Druckgefäß infolge eines Kühlmittelverlustunfalls im Hohlraum entstehende Überdruck der Absorberstab in seine Abschaltstellung treibt und bei dem zur Feineinstellung an dem als Kolben wirkenden Teil über ein Verstellgestänge ein mechanischer Antrieb angreift, nach Patentanmeldung P 12 82 202.5-33, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsteil (18) des Absorberstabes (10) mit dem Verstellgestänge (20) über einen teleskopförmigen Verklinkungsmechanismus verbunden ist, der nur eine Relativbewegung des Absorberstabes in Abschaltrichtung zuläßt.

2. Absorberstabantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsteil (18) in einem am Verstellgestänge (20) befestigten Hohlzylinder (56) gleitet, und daß das Gewicht des Betätigungsteils (18) und der daran befestigten Teile im Normalbetrieb des Kernraktors mittels einer Feder (15) am Verstellgestänge abgestützt ist.

3. Absorberstabantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in ein Raster des Betätigungsteils (18) ständig eine bei Notabschaltung

ortsfeste Ratsche (52) eingreift, deren Klinke nur durch einen besonderen Steuerbefehl aus ihrem Eingriff in das Betätigungsteil bewegt werden kann.

4. Absorberstabantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ratsche (52) am Hohlzylinder (56) befestigt ist und ihre Klinke federbeaufschlagt ist.

5. Absorberstabantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (56) an seinem dem Verstellgestänge (20) zugewandten Ende Auslaßöffnungen (53) aufweist.

6. Absorberstabantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (51) in einem Führungsrohr (55) geführt ist, dessen eines Ende am Verstellgestänge (20) befestigt ist und über dessen anderes Ende sich bei Notabschaltung das Betätigungsteil (18) schiebt.

7. Absorberstabantrieb nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abbremsung des Betätigungsteils (18) entweder die Feder (51) eine nichtlineare Charakteristik aufweist oder eine weitere Feder vorgesehen ist, die kurz vor der Abschaltlage des Absorberstabes auf das Betätigungsteil einwirkt, und/oder daß das Führungsrohr (55) axial voneinander beabstandete Bremsöffnungen (54) aufweist.

8. Absorberstabantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (56) mit dem bei Notabschaltung ortsfesten Rohr (21) starr verbunden ist oder selbst das Rohr (21) bildet, in das das dem Verstellgestänge (20) abgewandte Ende des Absorberstabes (10) oder ein starr an diesen Stab angekuppeltes Führungsteil (50), den Hohlraum (14) bildend, eintaucht.

9. Absorberstabantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Verstellgestänge (20) abgewandte Ende des Absorberstabes (10) mit einem rohrförmigen Führungsteil (50) verbunden ist, das, den Hohlraum (14) bei einer Abschaltbewegung vergrößernd, in dem ortsfesten Rohr (21) gleitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen