DE1489093A1 - Absorber rod for nuclear reactors - Google Patents
Absorber rod for nuclear reactorsInfo
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Description
Frankfurt/Main, Theodor-^ er η-Kai 1Frankfurt / Main, Theodor- ^ er η-Kai 1
U89093U89093
Lr 64/105 Linser/chrLr 64/105 Linser / chr
Dr. Expl.Dr. Expl.
Absorberstab für KernreaktorenAbsorber rod for nuclear reactors
flle Krttndune ».trifft einen Absorberstab »r «ogelune *« ßeaktivität eines Kernreaktors, fll e Krttndune ".trifft an absorber rod" r "ogelune *" ßeaktivität a nuclear reactor,
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anderen Zwecken una werben 0—.other purposes una advertise 0—.
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tung uee Kernreaktors verwendet. Die »echanisCe Bean-ω1β soxoer ,tabe ist bei einer BcnneUabscnaXtu»« .eSon- tung uee nuclear reactor used. The »echanisCe Bean- ω1β soxoer, tabe is in a BcnneUabscnaXtu» «.e S on-
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BADBATH
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ders groß. Aus tfertisungsgründen ist es besonders vorteilhaft, die Absorberstabe, soweit nicht reaktorkinetische Bedingungen dem entgegenstehen, gleichmäßig auszubilden. Eines der sich bei der Verwendung von AbsorberstUben ergebenden Probleme besteht darin, daß Materialien mit einem großen Absorptionsquerschnitt für thermische neutronen im allgemeinen für Reaktoren allein nicht verwendbar sind und, wenn diese mit anderen Materialien Legiert werden» das erzielte Endprodukt nicht die erforderlichen JPestigkeitnwerte für die Verwendung in Kernreaktoren aufweist, üo wird beispielsweise borhaltiger korrosionsbeständiger Stahl in einer für die Anwendung der bei Kernreaktoren erforderlichen Legierung während des Betriebes brüchig. Bei der Verwendung von Borstahl wird der Umstand ausgenutzt, daß einerseits das dem *3tahl zulegierte Bor als Neutronenabsorber wirkt und andererseits der Stahl, der dabei Verwendung findet, durch seinen Chrom- und Nickelgehalt so korrosionsfest ist, daß er mit dem Kühl* bzw. Moderatorwasser in direkte Berührung kommen darf. Zur Erhöhung der »ifirksamkeit eines Absorberstabes ist man bestrebt, den Gehalt an Absorbermaterial möglichst groß zu halten. Erhöht man aber beispielsweise den Borgehalt eines Borstahles auf mehr als 2 %, so wird das Material so spröde, daß die Festigkeit eines Kegelstabes in Frage gestellt wird ujad die Schweißnähte leicht zur Hißbildung neigen. Oa Borstahl mit mehr als 2 % Borgehalt sich nicht mehr warm verformen läßt, war man gezwungen, den Borgehalt von 2 % maximal nicht zu überschreiten. that big. For reasons of manufacture, it is particularly advantageous to design the absorber rods uniformly, unless these conditions are opposed by reactor kinetic conditions. One of the problems that arises with the use of absorber rods is that materials with a large absorption cross-section for thermal neutrons are generally not suitable for reactors alone and, when these are alloyed with other materials, the end product obtained does not have the required strength values for use in nuclear reactors, for example, boron-containing corrosion-resistant steel in an alloy required for use in nuclear reactors becomes brittle during operation. When using boron steel, use is made of the fact that, on the one hand, the boron added to the steel acts as a neutron absorber and, on the other hand, the steel that is used is so corrosion-resistant due to its chromium and nickel content that it can be mixed with the cooling or moderator water may come into direct contact. In order to increase the effectiveness of an absorber rod, efforts are made to keep the content of absorber material as large as possible. If, for example, the boron content of a boron steel is increased to more than 2%, the material becomes so brittle that the strength of a tapered bar is questioned and the weld seams tend to crack easily. Oa boron steel with a boron content of more than 2% can no longer be deformed when hot, one was forced not to exceed the boron content of 2% at most.
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H89093H89093
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem eigentlichen Abeorbermaterial keine tragenden Punktionen aufzugeben« Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß plattenförmige neutronenabsorbierende Mittel derart innerhalb eines Traggerüstes gelagert sind, daß das Traggerüst die auftretenden mechanischen Spannungen aufnimmt. Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist das plattenförmige neutronenabsorbierende Mittel derart gelagert, daß bei seiner Auedehnung nur geringe mechanische Spannungen auf das Traggerüst übertragen werden. Es kann ferner vorteilhaft sein, die Lagerung federnd auszuführen und als Neutronen absorbierende Mittel Bor zu wählen»The invention is based on the object of the actual Abeorbermaterial not to give up load-bearing punctures " The solution to this problem is that plate-shaped neutron absorbing means within a supporting structure are stored so that the supporting structure absorbs the mechanical stresses that occur. According to an advantageous Embodiment of the invention, the plate-shaped neutron absorbing means is stored in such a way that when it expands only low mechanical stresses are transmitted to the supporting structure. It can also be beneficial to storage to be resilient and to choose boron as the neutron absorbing agent »
Die Erfindung ermöglicht insbesondere die Wahl dee Borgehaltes von mehr als 2 %. Mach der Erfindung ist jeder plattenförmige Absorberkörper innerhalb des Traggerüstes an mindestens einer seiner äußeren Kanten federnd gelagert. Als .Federkörper werden vorzugsweise längsgeschlitzte Rohrfedern oder normale Schraubenfedern verwendet«. In vorteilhafter Weise lassen sich aber Z- oder C-förmige oder auch wellenförmig ausgebildete Federbleche einzeln oder in Kombination als Federkörper verwenden. Gemäß der Erfindung ist das Traggerüst mit den plattenförmigen Absorberkörpern durch rostfreie Stahlplatten nach tußen hermetisch abgeschlossen. Um den Neutronen eine möglichst ;;.-c.;"·,- Oberfläche zu bieten, ist es vorteilhaft, dem Traggern-'.: ?inen kreuzförmigen Querschnitt zu geben« Gemäß der Eri'iiK'uug ist das Traggerüst eines solchen Absorberstabea durch vier gleiche Winkelbleche hermetisch abgeschlossen. DieseIn particular, the invention enables the boron content to be selected from more than 2%. According to the invention, each plate-shaped absorber body is resiliently mounted on at least one of its outer edges within the supporting frame. As a .spring body are preferably used longitudinally slotted Bourdon tube or normal coil springs ". In an advantageous manner, however, Z-shaped or C-shaped or also wave-shaped spring steel sheets can be used individually or in combination as spring bodies. According to the invention, the support structure with the plate-shaped absorber bodies is hermetically sealed by stainless steel plates. To the neutrons one as possible ; ; .- c. ; According to the Eri'iiK'uug, the supporting structure of such an absorber rod is hermetically sealed by four equal angle plates
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Winkelbleche können auch in Längsrichtung wellenförmig ausgeführt sein, wodurch die Federglieder für die Kompensation der Ausdehnung an den äußeren Kanten völlig eingespart werden können. Das Traggerüst hat bei dieser Ausführungsform noch den Vorteil größerer Knicksteifigkeit. Da nach der Erfindung dae Gerüst die tragenden Funktionen des Absorberstabes übernimmt, spielen die Festigkeitseigenschaften der Borstahlplatten nunmehr praktisch keine Rolle. Durch die Erfindung ist *»s möglich, den Borstahl bis zu 5 oder mehr Gewichtsprozenten zu legieren* Hierdurch wird er allerdings so spröde, daß man die Platten nur durch Gießen herstellen kann. Die äußere tragende Stahlkonstruktion umkleidet die eingelegten Platten und schließt sie hermetisch ab, so daß das Kühlwasser vom Borstahl ferngehalten wird und seine Korrosionsfestigkeit somit nur von untergeordneter Bedeutung ist. Durch die wellige Ausführungsform wird die evtl. auftretende Kontaktkorrosion auf ein Minimum reduziert. Da der ütahl nach längerer Bestrahlung rissig werden kann und somit seine ursprünglich an sich vorhandene gute Korrosionsfestigkeit teilweise einbüßt, ist die genannte Umkleidung besonders vorteilhaft. tVie eingangs beschrieben wurde, unterliegen die Materialien innerhalb eines Leistungsreaktorkernes besondere hohen Strahlungsbeanspruchungen, wodurch eine Volumenänderung der Borstahlplatten bewirkt wird. Durch die Erfindung wird den Absorberplatten die Möglichkeit gegeben, sich in Richtung ihrer größten Dimension auszudehnen, ohne das Gerüst zu sprengen. Dadurch ist gleichzeitig in jeder Abteilung ein freies Volumen gegeben, das zur Aufnahme des evtl. entweichenden Heliums, dasAngle plates can also be made wave-shaped in the longitudinal direction, whereby the spring members for the compensation of Expansion at the outer edges can be completely saved. In this embodiment, the supporting structure still has the Advantage of greater resistance to buckling. Since according to the invention dae Scaffolding takes on the load-bearing functions of the absorber rod, the strength properties of the boron steel plates now play practically no role. The invention makes it possible to alloy the boron steel up to 5 or more percent by weight * However, this makes it so brittle that the plates can only be produced by casting. The outer load-bearing steel structure covers the inserted plates and hermetically seals them so that the cooling water is kept away from the boron steel and its corrosion resistance is therefore only of minor importance. Due to the wavy design, the possibly Contact corrosion that occurs is reduced to a minimum. Since the ütahl can become cracked after prolonged exposure and thus If it partially loses its originally good corrosion resistance, the above-mentioned cladding is particularly advantageous. As described at the beginning, the materials within a power reactor core are subject to particularly high levels Radiation stresses, causing a change in volume of the boron steel plates. The invention gives the absorber plates the opportunity to move in the direction of their to expand the largest dimension without breaking the framework. This means that there is a free volume in each department at the same time, that to absorb any escaping helium, that
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durch die Kernumwandlung entsteht, zur Verfügung steht, wodurch sich kein störender innerer JOruck der einhüllenden Stahlkonstruktion aufbauen kann. Zur Erläuterung des Gegenstandes der Erfindung sind in den nachfolgenden Figuren einige Ausführungsbeispiele wiedergegeben. Es zeigtis created by the core transformation, so that there is no disturbing inner jolt of the enveloping steel structure can build. To explain the subject matter of the invention, some exemplary embodiments are shown in the following figures reproduced. It shows
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen kreuzförmigen Absorberstab mit eingebauten Federgliedern;1 shows a cross section through a cross-shaped absorber rod with built-in spring links;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Absorberstab;2 shows a longitudinal section through an absorber rod;
Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Absorberstab mit wellenförmig geformten Blechen und3 shows a cross section through an absorber rod with an undulating shape shaped sheets and
Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Absorberstab mit einem Federglied in der Kreuzungsachse«Fig. 4 shows a cross section through an absorber rod with a Spring link in the intersection axis "
In Fig» I9 die einen Schnitt H-G durch Figo 2 darstellt, sind die Borplatten 1 durch die Bleche 2 nach außen hermetisch abgeschlossen. An mindestens einer Seitenkante einer Platte 1 befindet sich ein Federkörper 3» der in dem hier wiedergegebenen Fall aus einem längsgeschlitzten Rohr besteht, «i/ie aus der Fig« 2 ersichtlich wird, kann auch an der unteren Kante einer Bohrstahlplatte 1 ein elastisches Glied, beispielsweise ein Rohrfederelement 4, angeordnet werden. Um einen hermetischen Abschluß zu erreichen, sind die Außenbleche 2 mit den Stegen 5 des Gerüstes verschweißt, wie durch Punkt 6 angedeutet. Um die Außenbleche auch mit den Mittelstegen 7 des Traggerüstes zu verbinden, ist es vorteilhaft, eine Punkt- oder Rollnahtschweißung durchzuführen, .de Mittelstege 7 sind wegen der Ausdehnung äer PlattenIn FIG. 9, which shows a section HG through FIG. 2, the boron plates 1 are hermetically sealed from the outside by the metal sheets 2. On at least one side edge of a plate 1 there is a spring body 3, which in the case shown here consists of a longitudinally slotted tube, as can be seen from FIG. for example a Bourdon tube element 4 can be arranged. In order to achieve a hermetic seal, the outer sheets 2 are welded to the webs 5 of the framework, as indicated by point 6. In order to also connect the outer sheets to the central webs 7 of the supporting structure, it is advantageous to carry out a spot or roller seam welding. The central webs 7 are outer plates because of the expansion
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vorteilhaft in Z-Form ausgebildet, um die Schweißstelle weniger auf Zug zu beanspruchen. Die Mittelstege 7 können aber auch vorteilhaft durch punkt- oder längsförmige Sikken befestigt sein, wenn jeweils zwei der vier rfinkelbleche durch das ßtabzentrum diagonal verbunden werden. Die Längsschweißnaht der Winkelbleche liegt in der Symmetrieebene des kreuzförmigen Stabes und ist mit 8 bezeichnet, In Fig. 3 sind die Winkelbleche in Längsrichtung wellig ausgeführt, so daß diese die Funktion der Federglieder mit übernehmen. Ein weiteres Nachgeben des Traggerüstes in Höhe der Platten kann durch eine Schweißnahtanordnung, wie bei 9 gezeigt, dadurch erreicht werden, daß die tfaht 8 eine Aufweitung des Traggerüstes um den Weg 9 «uläßt Fig. 4 zeigt eine Weiterbildung des Erfindungsgegenstandee. Hierbei ist jeweils eine Bo-rstahlplattβ diagonal in awei Hälften geteiltο Im Zentrum des kreuzförmigen Absorberstabes befindet sich ein Federglied 3. Hierdurch ist es möglich, die eich in einer Zelle des Absorberstabes jeweils gegenüberliegenden Bo-rstahlplatten gemeinsam von der Mitte des Stabes aus elastisch zu lagernοadvantageously designed in Z-shape in order to stress the welding point less on tension. The central webs 7 can, however, also advantageously be fastened by point-shaped or longitudinal creases if two of the four angular sheets are connected diagonally by the center of the bar. The longitudinal weld of the angle plates lies in the plane of symmetry of the cross-shaped rod and is denoted by 8. In Fig. 3, the angle plates are designed to be wavy in the longitudinal direction, so that they take over the function of the spring members. Further yielding of the supporting structure at the level of the plates can be achieved by a weld seam arrangement, as shown at 9, in that the tfaht 8 allows the supporting structure to be widened by the path 9. FIG. 4 shows a further development of the subject matter of the invention. In each case, a borehole steel plate is divided diagonally into two halves o In the center of the cross-shaped absorber rod there is a spring member 3
6 Seiten Beschreibung 16 Patentansprüche 2 Blatt Zeichnungen6 pages description 16 claims 2 sheets of drawings
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
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Claims (1)
des Traggerüstes an mindestens einer seiner schmalen Flächen federnd gelagert ist.6. absorber rod according to claim 1 or the following, characterized in that each plate-shaped Abeorberkörper within
of the supporting structure is resiliently mounted on at least one of its narrow surfaces.
zentrales Federglied in der Stabachse sind.7. absorber rod according to claim 1 or the following, characterized in that the plate-shaped Abeorberkörper has a triangular shape and at least eight such bodies by one
are central spring member in the rod axis.
verwendet werden.8 »Absorber rod according to claim 1 or the following, characterized in that longitudinally slotted drilling springs as spring bodies
be used.
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1965
- 1965-12-03 GB GB51389/65A patent/GB1126218A/en not_active Expired
- 1965-12-07 FR FR41271A patent/FR1456399A/en not_active Expired
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