DE1564311B1

DE1564311B1 - Regelstab fuer Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1564311B1
Application number: DE19661564311
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl-Ing Woeltje-Miss
Original assignee: KERNENERGIEVERWERT GES fur
Current assignee: KERNENERGIEVERWERT GES fur
Priority date: 1966-03-02
Filing date: 1966-03-02
Publication date: 1969-09-18

Description

Die Erfindung betrifft einen Regelstab für Keinreaktoren, bestehend aus einem Mantelrohr, einem inembranumhüllten Schwellkörper und einer den Ringspalt zwischen Schwellkörper und Rohrwand ausfüllenden Absorberflüssigkeit (vgl. die britische Patentschrift 993 867).
Diese vorbekannten Regelstäbe enthalten zwei Flüssigkeiten unterschiedlicher Absorption, die durch eine Membrane voneinander getrennt sind. Die absorbierende Flüssigkeit füllt den Raum zwischen Membrane und Stabwandung, die Steuerflüssigkeit den mit einem Druckventil verbundenen Innenraum aus. Das An- und Abschwellen der Membrane erfolgt durch Regelung des Druckgefälles zwischen den beiden Räumen.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines hohlen Regelstabes der einleitend genannten Art, der emie durch eine mechanische Vorrichtung präzise regelbaren Schwellkörper und eine Absorberflüssigkeit enthält, die den Ringspalt zwischen Schwellkörper und Stabwandung ausfüllt, wobei die Breite des Ringspalts mit größter Genauigkeit einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schwellkörper aus starren, radial angeordneten Segmenten besteht, die mit ihren Umfangsflächen der Innenwand des Mantelrohres angepaßt sind und in ihrem Inneren eine radial wirkende Spreizvorrichtung enthalten.
In der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 zwei Schnitte durch einen Absorberstab mit mechanisch betätigtem Schwellkörper und F i g. 2 einen Längsschnitt durch das obere Ende eines Absorberstabes mit mechanisch betätigtem Schwellkörper.
Der in F i g. 1 durch zwei Schnitte- dargestellte Absorberstab besteht aus einem zylindrischen Gefäß 7 und aus einem zylindrischen Schwellkörper, der in radialer Richtung dehnbar ist.. Der Ringspalt 8 zwischen Gefäßwandung und Schwellkörper ist mit einer absorbierenden Flüssigkeit ausgefüllt. Der in einer mittleren Betriebsstellung abgebildete Schwellkörper ist aus metallischen Einzelteilen zusammengesetzt. Er besteht aus radial angeordneten Segmenten 9, die zusammen einen Hohlzylinder bilden und von einer flexiblen, flüssigkeitsdichten Membrane 10 umhüllt sind. Die Membrane ist abschnittsweise fest mit den Segmentaußenflächen verbunden, derart, daß sie sich in der äußeren Endstellung der Segmente 9 eng an die Gefäßwandung anschmiegt, während sie sich in der inneren Endstellung über den Segmenttrennfugen aufwölbt. In der inneren Endstellung verschwinden die Spalte zwischen den radialen Segmenten, in der äußeren Endstellung der Ringspalt 8 zwischen der Gefäßwandung und der flexiblen Membrane 10. Die flexible Membrane verhindert, daß die Absorberflüssigkeit aus dem Ringspalt 8 in die Spalte zwischen den radialen Segmenten eindringt. Die Segmente werden durch in Rezessen der Segmentaußenfläche angeordnete Ringfedem 11 mit einem axialen Stößel 12 verspannt. Da die Membrane 10 den Einbuchtungen der Segmentaußenfläche nicht folgt, werden die Ringfedern 11 von der Membrane 10 mit umschlossen. Sie werden also nicht von der Absorberflüssigkeit benetzt. Der abschnittsweise pyramidenstumpfförmig gestaltete Stößel 12 gleitet in der abschnittsweise ebenfalls pyramidenstumpfförinig gestalteten zentralen Bohrung der Segmente und regelt durch seine axiale Bewegung den Durchmesser des Schwellkörpers und damit dieBreite des Ringspaltes 8.
In einer von F i g. 1 abweichenden Ausführungsform des Schwellkörpers entfällt der Stößel 12. Die zentrale Bohrung ist an eine Preßluftleitung angeschlossen, deren Entlüftung ein ruckartiges Zu-sammen iehen des Schwellkörpers zur Folge hat. Der Entlüftung#vorgang ist, wenn er simultan an einer Mehrzahl pneumatischer Absorberstäbe vorgenommen wird, gleichbedeutend mit einem Abschaltmanöver.
F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch das . obere Ende des in F i g. 1 dargestellten Absorberstabes, das im wesentlichen aus dem Gefäßdeckel 13, der Führungshülse 14 des Stößels und dem oberen Begrenzungsstück 15 des Schwellkörpers besteht. Diese Teile können, wie durch die einheitliche Schraffar angedeutet ist, aus einem einzigen Werkstück gefertigt sein. Der obere Rand der Membrane10 ist durch eine Naht flüss#igkeitsdi#ht#nmt-der Außenfläche des oberen Begrenzungsstückes 15 verbunden. Der Hohlraum16 zwischen dem Begrenzungsstück15, der Führungshülse 14, dem Gefäßdeckel 13 und der Wandung des Gefäßes7 dient als Speicher für die aus dem Ringspalt8 verdrängte Flüssigkeit. Der Gefäßdeckel 13 und der Stößel 12 sind durch einen Faltenbalg 17 miteinander verbunden, der das Innere des Gefäßes 7 gegen das umgebende Reaktormedium abdichtet. Das Entlastungsloch 18 am oberen Ende .der Führungshülse dient dem Druckausgleich zwischen dem Ringspalt 8 und der inneren Bohrung des Schwellkörpers.
Das in F i g. 2 nicht abgebildete untere Ende des Stößels hat, wenn es durch eine zweite Faltenbalgverbindung mit dem Boden des Gefäßes 7 verbunden ist, die Wirkung eines Ausgleichskolbens, der den Antriebsmechanismus des Stößels vom Reaktorinnendruck entlastet.
Der in den Abbildungen veranschaulichte Spezialregelstab kann etwa in den gleichen Abmessungen wie ein Normalbrennstoffstab hergestellt werden. Es ist also möglich, eine Mehrzahl von Spezialregelstäben mit einer passenden Anzahl von Brennstoffstäben zu einer kompakten, fast homogenen Brennelement-Regelstabeinheit zusammen ufassen, die einbautechnisch und neutronenphysikalisch große Vorzüge bietet.

Claims

Patentansprüche: 1. Regelstab für Kernreaktoren, bestehend aus einem Mantelrohr- einem membranumhüllten Schwellkörper und einer den Ringspalt zwischen Schwellkörper und Rohrwand ausfüllenden Absorberflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellkörper aus starren, radial angeordneten Segmenten (9) besteht, die mit ihren Umfangsflächen der Innenwand des Mantelrohres (7) angepaßt sind und in ihrem Inneren eine radial wirkende Spreizvorrichtung enthalten.
2. Regelstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizvorrichtung, eine an eine Druckluftleitung änschließbare, radial aufweitbare Druckkammer ist. 3. Regelstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizvorrichtung aus einem pyramidenstumpfförmigen Stößel (12) besteht, der an entsprechend pyramidenstumpfförniig ausgebildeten inneren Führungsflächen der Segmente (9) angreift. 4. Regelstab nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellkörpersegmente (9) zusammen eine zylindrische Mantelfläche definieren. 5. Regelstab nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Membrane (10) abschnittsweise fest mit den Außenflächen der Segmente (9) derart verbunden und so dimensioniert ist, daß die Membrane (10) in der äußeren Endstellung der Segmente (9) eng an der Mantelrohrümenwand (7) anliegt und sich in der inneren Endstellung über den Trennfugen zwischen den Segmenten (9) aufwölbt. 6. Regelstab nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (9) des Schwellkörpers durch Ringfedern (11) zusammengehalten sind, die in Ausnehmungen der Segmentaußenfläche innerhalb der Membrane (10) angeordnet sind. 7. Regelstab nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die obere öffnung zwischen dem Mantelrohr (7) und dem Stößel (12) durch einen Faltenbalg (17) abgedichtet ist. 8. Regelstab nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (7) an der Bodenöffnung mit einem zwischen dem Stößel (12) und dem Mantelrohr (7) angeordneten Faltenbalg verschlossen ist.