DE1456442C - Vorrichtung zum Betatigen von Steuer stäben eines Kernreaktors - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beta- ein vertikales Bewegen der Steuerstäbe ohne Schwentigen von Steuerstäben eines Kernreaktors, dessen ken oder Versetzen derselben ermöglicht. Hinzu-Reaktorkern von einer Strahlenschutzwand umgeben kommt noch, daß durch den geringen Materialaufist, bestehend aus einer Betätigungsstange, die trans- wand der Elektroneneinfang durch die Betätigungslatorisch beweglich durch die Schutzwand hindurch- 5 vorrichtung sehr gering ist.

geführt und mit einer Kraftübertragungsstange ge- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich

lenkig verbunden ist, die einen Greifer zum Erfassen aus den Unteransprüchen. In der Zeichnung zeigt:

der Steuerstäbe trägt und an einer ebenfalls durch F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer

die Strahlenschutzwand hindurchgreifenden während Steuerstab-Betätigungsvorrichtung, die in einen

der Betätigung des Greifers stationären Tragstange io Kernreaktor eingebaut ist;

gelenkig befestigt ist. F i g. 2 eine perspektivische Darstellung des

Bei einer Betätigungsvorrichtung dieser Art (USA.- Zwischenelements der Vorrichtung und seiner AnPatentschrift 2771199) ist der Greifer unmittelbar Schlußelemente;

starr an einer in Längsrichtung gegenüber der F i g. 3 eine schematische Schnittdarstellung des

Kraftübertragungsstange teleskopartig verschiebbaren 15 Greifers zum Halten eines Steuerstabes;

Stange angeordnet, wodurch eine Schwenkbewegung F i g. 4, 5 und 6 drei schematische Darstellungen,

der Kraftübertragungsstange bei einer translato- in denen unterschiedliche Lagen der Vorrichtung

rischen Bewegung der Betätigungsstange zu einem wiedergegeben sind, die diese bei ihrem Entfernen

Schrägstellen und einer seitlichen Versetzung des aus dem Reaktor einnimmt.

durch den Greifer erfaßten Steuerstabes gegenüber 20 In F i g. 1 erkennt man das Reaktorgefäß 1 und der Vertikalen führt. Zwar kann das seitliche Ver- einen Teil der oberen Strahlenschutzwand 2 eines setzen gegenüber der Vertikalen in gewissen Gren- Kernreaktors. Die Strahlenschutzwand 2 ist eine zen durch Längsverschiebung der den Greifer tra- Betondeckenplatte 3, in der normalerweise durch genden Stange ausgeglichen werden, jedoch erfordert Stopfen, wie 4 und 5, verschlossene Zugangsöffnundiese Maßnahme eine zusätzliche Einrichtung in 25 gen zum Reaktorgefäß 1 vorgesehen sind. Das Re-Form eines Seilzuges mit Umlenkrollen. Die Schräg- aktorgefäß ist bis zu dem Niveau 6 mit einer Flüssigstellung des Steuerstabes kann jedoch hierdurch nicht keit gefüllt, die bei dem insbesondere ins Auge gebeseitigt werden, da der Greifer starr an der teleskop- faßten Ausführungsbeispiel ein flüssiges, im Umlauf artig verschiebbaren Stange angeordnet ist. Eine gehaltenes Metall ist. Der Kern 7 des Reaktors ist solche Betätigungsvorrichtung ist für einen Kern- 30 vollständig von der Flüssigkeit umgeben, er besteht reaktor, bei dem die Steuerstäbe in vertikaler Rieh- aus aneinander gesetzten Brennstoffelementen (nicht tung bewegt werden müssen, ungeeignet. dargestellt), zwischen die Regelorgane eingeführt

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, werden können, die im allgemeinen Steuerstäbe geeine Vorrichtung zum Betätigen von Steuerstäben nannt werden. Einer dieser Steuerstäbe ist in der eines Kernreaktors mit vertikal bewegbaren Steuer- 35 F i g. 1 mit strichpunktierten Linien angedeutet und stäben zu schaffen, die bei einem geringen Stellweg mit 8 bezeichnet.

der Betätigungsstange und einfacher Abdichtung an Die Handhabung eines solchen Steuerstabes, d. h. der Durchführungsstelle durch die Strahlenschutz- sein Einführen zwischen die Brennstoffelemente des wand außerhalb des Bereichs des Reaktorkerns eine Reaktorkerns 7 oder sein Herausziehen aus diesem von Versetzungen weitgehend freie vertikale Bewe- 4° Kern, entsprechend dem jeweiligen Betrieb oder gung der Steuerstäbe ermöglichen soll. Außerdem einem Stillsetzen des Reaktors, erfolgt mittels eines soll die Möglichkeit bestehen, die Betätigungsvor- Greifers 9, der am Ende einer vertikalen Halterichtung für die Steuerstäbe durch eine kleine öff- stange 10 sitzt, der eine vertikale Bewegung zwischen nung in der Strahlenschutzwand in den Kernreaktor zwei Endstellungen mitgeteilt werden kann, in denen hinein_r und aus diesen herausbringen zu können. 45 der Greifer 9 sich in der unteren bzw. der oberen,

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der ein- mit strichpunktierten Linien dargestellten Lage be-

gangs erläuterten Art erfindungsgemäß dadurch ge- findet. Die vertikale Bewegung der Haltestange 10

löst, daß der Greifer an einer vertikalen Haltestange bestimmt somit das Einsenken oder Herausheben des

befestigt ist, die mit der horizontalen Kraftübertra- Steuerstabes 8.

gungsstange gelenkig verbunden ist und daß die ver- 50 Wie in der F i g. 1 gezeigt, setzt sich diese Vortikale Tragstange zur Herausnahme der Betätigungs- richtung im wesentlichen — abgesehen von der ersten vorrichtung aus dem von der Strahlenschutzwand bereits oben erwähnten vertikalen Stange 10 — aus umschlossenen Raum in ihrer Eindringtiefe in den einem mit der Stange 10 über das Gelenk 11 gekup-Reaktorkern verstellbar ist. Durch diese Ausgestal- pelten Kraftübertragungsstange 12 und einer zweiten tung wird bei einer kleinen Bewegung der Betäti- 55 vertikalen Stange 14 zusammen, die an einem dem gungsstange an der Abdichtstelle eine große Bewe- Schwenkgelenk 11 gegenüberliegenden Schwenkgung des Greifers auf Grund der großen Hebelüber- gelenk 13 am anderen Ende der Kraftübertragungssetzung erreicht. Hieraus ergeben sich Vorteile bei stange 12 angelenkt ist. Die Kraftübertragungsstange der Ausgestaltung der Abdichtung der Durch- ist als ein doppelarmiger Hebel um eine Achse 15 führungsstelle durch die Strahlenschutzwand, wobei 60 an einer vertikalen Tragstange 16 schwenkbar, welche einfache Faltenbalge verwendet werden können. ihrerseits während des normalen Betriebes gegen-Weiterhin besteht auf Grund der erfindungsgemäßen über dem Reaktorgefäß 1 unbeweglich bleibt. Die Ausgestaltung die Möglichkeit des Ausbaues der Be- oberen Enden der vertikalen Stangen 14 und 16 tätigungsvorrichtung durch eine kleine Öffnung, wo- führen abgedichtet durch den Stopfen 5 in der durch die bei großen Öffnungen erforderlichen 65 Strahlenschutzwand 3 hindurch und ragen über die Randverstärkungen wegen der herrschenden Druck- Oberseite des Stopfens hinaus. Die vertikalen Stanvcrhältnisse vermieden werden. Außerdem wird bei gen 14 und 16 liegen seitlich außerhalb des Raumes einem einfachen Aufbau der Betätigungsvorrichtung oberhalb des Reaktorkerns 7.

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Die F i g. 2 zeigt konstruktive Einzelheiten der der oberen Strahlenschutzwand 3 liegt, wobei die Vorrichtung. Die als Hebel wirkende Kraftübertra- Stange 14 in vertikaler Richtung aufwärts- bzw. abgungsstange 12 besteht in dem vorliegenden Fall aus wärts verschoben wird. Es sei darauf aufmerksam zwei parallelen Stangen 12 a und 12 b, die über gemacht, daß es in irgendeiner beliebigen Stellung einen Querstift 17 fest miteinander verbunden sind; 5 des Greifers 9 ohne weiteres möglich ist, den schneleinander entsprechende Gelenke lla und Ub an den len Fall des dann als Sicherheitsstab wirkenden inneren Enden der beiden Stangen 12a und 12b stel- Steuerstab 8 auszulösen; hierzu wird der Steuerstab len die Verbindung zwischen diesen Stangen und durch eine schnelle Aufwärtsbewegung der Stange 14 einer Platte 18 her, die starr am oberen Ende der in den Reaktorkern hineingestoßen, die man durch den Greifer 9 tragenden vertikalen Haltestange 10 io Entspannen einer vorher gespannten Speicherfeder sitzt. Am anderen Ende des Zwischenelements 12 oder durch irgendeine andere gleichartig wirkende enden die Stangen 12 a und 12 b in je einer Gabel Kraftvorrichtung erzielen kann.
19 a und 196 mit parallelen oberen und unteren Nach einem vollständigen Stillsetzen des Reaktor-

Schenkeln, zwischen denen ein Gelenkstück 13 glei- betriebes kann es sich als notwendig erweisen, ten kann, dessen Gelenkzapfen 20 in einem Halte- 15 Brennstoffelemente auszuwechseln oder zwecks stück 21 sitzt, das seinerseits am unteren Ende der Überwachung aus dem Reaktorkern herauszuheben. Betätigungsstange 14 befestigt ist. An jeder der Stan- Um derartige Arbeiten leicht möglich zu machen, gen 12 a und 12 b ist schließlich ein Schwenkzapfen läßt sich die Bewegungsvorrichtung zurückziehen, 15a bzw. 15b befestigt (von denen in der Fig. 2 nur um den Rahmen über der gesamten Oberfläche des der Zapfen 15α sichtbar ist). Diese beiden Schwenk- 20 Reaktorkerns 7 freizumachen. Die Fig. 4 zeigt zapfen sind gleichachsig zueinander und greifen je in schematisch wie ein derartiges Zurückziehen durchein Langloch 22 a bzw. 22 δ ein, das am Ende eines geführt wird. Bei geöffnetem Greifer 9 wird die geauskragenden Ansatzes 23 α oder 23 b vorgesehen samte Vorrichtung durch entsprechendes Anheben ist; die beiden Ansätze sind symmetrisch mit einer der beiden Stangen 14 und 16 um ein ausreichendes vertikalen Zwischenplatte 24 fest verbunden, die 25 Maß angehoben, bis die Vorrichtung die in F i g. 4 zwischen die beiden parallelen Stangen 12 a und 12 b dargestellte Lage erreicht, in der der Greifer bereits greift. Die Platte 24 ist starr mit dem unteren Ende außerhalb der senkrechten Verlängerung des Reakder vertikalen Tragstange 16 verbunden, welche die torkerns 7 liegt. Während dieser Bewegung verschiegesamte Vorrichtung trägt. Die Lage der Schwenk- ben sich die Stangen 16 und 14 senkrecht um einen zapfen der beiden Hebelstangen 12 a und 12 b relativ 30 bestimmten Weg gemeinsam, dann setzt lediglich die zu der Platte 24 wird mit Hilfe des Querstiftes 17 ein- Stange 14 ihre Aufwärtsbewegung fort, was wegen gestellt, der mit einem in der Platte 24 befindlichen der Gabeln 19 a und 19 b möglich ist, die ein Gleiten Führungsschlitz 25 zusammenwirkt. Der Führungs- der Gelenkachse 20 zwischen ihren Schenkeln erschlitz 25 hat zwei Abschnitte, die ineinander über- möglichen. Die Rückziehbewegung kann dann fortgehen, und von denen der mit 26 bezeichnete erste 35 gesetzt werden, wie dies in den F i g. 5 und 6 verAbschnitt die Form eines Ellipsen-Scheitelbogens anschaulicht ist, um die Bewegungsvorrichtung vollhat, während der mit 27 bezeichnete zweite Ab- ständig aus dem Reaktorgefäß 1 herauszuziehen, schnitt die Form eines Kreisbogens aufweist. bevor die untere vertikale Stange 10 mit der Innen-

Die bisher beschriebene Bewegungsvorrichtung für wand des Gefäßes 1 in Berührung kommt oder späeinen Steuerstab oder mehrere Steuerstäbe ist durch 40 testens, wenn dieser Fall eintritt. Die Stange 14 tritt einen Mechanismus vervollständigt, der zur Betäti- aus den offenen Enden der Gabeln heraus und wird gung der Öffnungs- oder Schließbewegung des Grei- damit vollständig frei (s. F i g. 5). In dieser Stellung fers in irgendeiner beliebigen Stellung der Vorrich- kann die gesamte Vorrichtung zusammen mit dem tung dient. Dieser Mechanimus umfaßt eine Stopfen 5 in das Innere einer Strahlenschutzhaube 39 Zwischen-Übertragungsstange 28, an deren eines 45 hineingezogen werden, die über den Stopfen 5 auf Ende um die Achse 29 schwenkbar eine vertikale die Abschirmplatte 3 aufgesetzt wird (s. F i g. 6), und Antriebsstange 30 angelenkt ist, die infolgedessen so aus dem Reaktor herausgebracht werden,
parallel zu den Stangen 14 und 16 liegt. Die Auf- Die F i g. 2 zeigt weiterhin einige Ausführungs-

wärts- oder Abwärtsbewegung dieser Stange 30 einzelheiten der Vorrichtung, die insbesondere dazu bewirkt eine Schwenkung der als Doppelarmhebel 50 dienen, die Vorrichtung anpassungsfähig und ihr wirkenden Ubertragungsstange 28 um eine Schwenk- Arbeiten genau zu machen. Der Stab 8 muß sich achse 31, die mit ihren Enden in zwei Schwenklagern unbedingt auf einer gleichen Vertikalen bewegen, 32 a und 32 b gelagert ist, die ihrerseits fest an den wenn er in den Reaktorkern eingebohrt oder aus ihm Stangen 12 a und 12 b sitzen. An dem anderen Ende herausgezogen wird. Um diese vertikale Bewegung der Hebel-Übertragungsstange 28 ist um eine 55 trotz der Schwenkung des als Hebel wirkenden Schwenkachse 33 eine zweite vertikale Haltestange Zwischengliedes 12 zu erreichen, sind die Schwenk-34 angelenkt, deren unteres Ende 35 in einem kol- zapfen 15 α und 15 b der Stangen 12 a und 12 b in ben artigen Scheibenteil 36 innerhalb des Greifers 9 der Lage, sich in den Langlöchern 22 a und 22 b (s. F i g. 3) endet, der einen Druck auf eine Feder 37 horizontal zu verschieben, wofür die Länge dieser ausübt und über ein Nocken- und Stößelstangen- 60 Langlöcher bemessen wird. Während einer Schwenksystem (nicht dargestellt) das Öffnen der Backen 38 bewegung des Zwischengliedes 12 bewegt sich der des Greifers 9 bewirkt. Querstift 17 auf einer elliptischen Führungsbahn des

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet in folgender Führungsschlitzes 25, wodurch die horizontale Ver-Weise: Schiebung der Zapfen 25 α und 25 b in den Lang-

Die Bewegung des einen Steuer- oder Sicherheits- 65 löchern 22 a und 22 b sowie die genau vertikale stab 8 tragenden Greifers 9 oberhalb des Reaktor- Bewegung des Greifers 9 zustandekommt. Dies gilt kerns 7 wird von einer Stelle außerhalb des Reaktors für den Ellipsenbogenabschnitt 26 der Führungsnut gesteuert, insbesondere von einem Antrieb, der über 25. Beim Herausziehen der Vorrichtung jedoch

kommt der Kreisbogenabschnitt 27 im oberen Teil des Schlitzes 25 zur Wirkung, der den Stift 17 während der Bewegungen führt, die in den Fig.4 bis 6 dargestellt sind, und mit denen die Vorrichtung über den äußeren Umfang des Reaktorkerns hinaus an die Seite gezogen und dann aus dem Reaktor herausgehoben werden kann.

Von den Vorteilen, die durch die Vorrichtung zum Betätigen von Steuerstäben erreichbar ist, sei insbesondere hervorgehoben, daß sich durch geeignete Anordnung der Schwenkachse des Zwischenelementes 12 ein größeres Hebelübersetzungsverhältnis und damit eine kleine Verschiebung der Betätigungsstange 14 erzielen läßt. Die Abdichtung in der Wanddurchführung dieser Stange kann leicht und durch unterschiedliche Vorrichtungen, insbesondere durch einen mechanischen Balgen erzielt werden, der angesichts der kleinen Bewegungsweite nur eine geringe Dehnung gestatten muß. Außerdem liegen die einzelnen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung stets verhältnismäßig weit von dem Reaktorkern 7 entfernt, sie können infolgedessen ausgelegt und eingebaut werden, ohne hinsichtlich ihrer Abmessungen besonderen Beschränkungen zu unterliegen, was bei einer unmittelbaren vertikal arbeitenden Bewegungsvorrichtung nicht zutrifft. Schließlich läßt sich durch eine in ihrer Größe beschränkte Verschiebebewegung der vertikalen Stangen der Vorrichtung die gesamte Oberfläche des Reaktorkerns freimachen, was die Durchführung von Auswechsel- und Überwachungsarbeiten der Brennstoffelemente ganz wesentlich ver-^ einfacht.

Selbstverständlich kann die Betätigungsvorrichtung sowohl für einen Regelstab als auch für einen Sicherheitsstab eines Reaktors Verwendung finden, d. h. zur Kompensation oder zur Steuerung des Reaktors. Im letzteren Fall wird die Schwenkachse des Zwischengliedes nur derart verlegt, daß die Betätigungsstange einen längeren Weg machen kann, so daß die Einstellung genauer wird. Es ist auch nicht unbedingt notwendig, daß der Schwenkpunkt des Zwischengliedes 12 unbedingt zwischen den Anlenkpunkten der beiden vertikalen Stangen 10 und 14 liegt; es wäre auch möglich, das Zwischenglied 12 als einarmigen Hebel auszuführen, dessen Quer-Schwenkachse außerhalb des Gelenkes 13 liegt.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Betätigen von Steuerstäben eines Kernreaktors, dessen Reaktorkern von einer Strahlenschutzwand umgeben ist, bestehend aus einer Betätigungsstange, die translatorisch beweglich durch die Schutzwand hindurchgeführt und mit einer Kraftübertragungsstange gelenkig verbunden ist, die einen Greifer zum Erfassen der Steuerstäbe trägt und an einer ebenfalls durch die Strahlenschutzwand hindurchgreifenden während der Betätigung des Greifers stationären Tragstange gelenkig befestigt ist, dadurch gekennzeichnet; daß der Greifer (9) an einer vertikalen Haltestange (10) befestigt ist, die mit der horizontalen Kraftübertragungsstange (12) gelenkig verbunden ist und daß die vertikale Tragstange (16) zur Herausnahme der Betätigungsvorrichtung aus dem von der Strahlenschutzwand umschlossenen Raum in ihrer Eindringtiefe in den Reaktorkern verstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager für die Schwenkachse (15) der Kraftübertragungsstange (12) als Langloch (22 a) ausgebildet und die Kraftübertragungsstange mit einem Führungsstift (17) fest verbunden ist, der in einen Führungsschlitz (25) eingreift, der in einer mit der Tragstange (16) fest verbundenen Platte (24) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlitz (25) in der vertikalen, an der Tragstange (16) sitzenden Platte (24) zwei Abschnitte (26, 27) aufweist, von denen der eine (26) einen Ellipsen- und der andere (27) einen Kreisbogen bildet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragungsstange (12) an ihrem einen Ende eine Gabel (19 a) aufweist, in die ein Gelenkstück (20,21) der Betätigungsstange (14) eingreift.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragungsstange (12) aus zwei parallelen Stangen (12 a, 12 b) besteht, die gleichachsige Schwenkachsen (15 a, 15 b) aufweisen, die in Langlöcher (22 a, 22 b) eingreifen, welche in parallel zueinander angeordneten Haltebügeln (23 a, 23 b) angeordnet sind, die am Ende der Tragstange (16) sitzen, und daß jede der Stangen (12 a, 12 b) eine Gabel (19 a, 19 b) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung der durch die Schutzwand (5) hindurchgeführten Stangen (14, 16).je eine elastische Dichtung in Form eines Faltenbalges dient.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Greiferbetätigungsvorrichtung, die drei gelenkig miteinander verbundene und parallel zu den Stangen (14, 12, 10) angeordnete Stangen (30, 28, 34) aufweist, von denen die Zwischenübertragungsstange (28) in einer an den Übertragungsstangen (12 a, 126) angeordnete Schwenklagerung (32 a, 32 ft) gelagert ist und die Antriebsstange (34) auf den Greifer (9) einwirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen