DE1614098A1 - Hydraulischer Antrieb zur Notabschaltung von Kernreaktoren - Google Patents

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH. 6 Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

12/096 ; 26. 6, 1970

Masal/kf

"Hydraulischer Antrieb zur Notabschaltung .

von Kernreaktoren" .

Zusatz zu L 57 150 VIIIc/21g vom 2. 8. 1967

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Antrieb zur Notabschaltung von Kernreaktoren durch Regelstäbe mit einem mit dem Absorberteil verbundenen Antriebskolben, der in ein mit dem Reaktordruckgefäß fest verbundenes Führungsgehäuse eintaucht, der mit einem Stellantrieb zur Feineinstellung des Absorberteiles verbunden ist und mit dem Führungsgehäuse einen Treibraum und einen Gegendruckraum bildet, die nacheinander durch einen Spalt zwischen Führungsgehäuse und Antriebakolbeh von Druckmittel unter Reaktordruck durchströmt sind, nach Patent ....... (Patentanmeldung L 57 150 VIIIc/2ig).

Die -"bsorberteile von Regelstäben von Kernreaktoren müssen

0ÖS8U/O407

16U098

• aus Sicherheitsgründen sehr schnell in den Reaktorkern hineinbewegt werden können, um z. B. ein Durchgehen des Reaktors zu verhindern. Große Schnelligkeit der Absorberteilbewegung ist insbesondere bei schnellen dampfgekühlten Reaktoren erforderlich. Bei Rohrbruch der Hauptdampfleitung eines dampfgekühlten schnellen Reaktors, also bei einem Kühlmittelverlustunfall, ist mit sehr großem Druckabfall zu rechnen, so daß die Totzeiten der Antriebe für die Regelstäbe nur sehr gering sein dürfen, damit der Reaktor noch rechtzeitig wirksam abgeschaltet werden kann.

Es sind Regelstabantriebe kannt, bei denen ein mechanischer

be/ Antrieb und ein hydraulischer- Antrieb jeweils darfsweise auf das Absorberteil einwirkt. Die Kraftübertragung erfolgt über ein mechanisches Verstellgestänge. Bei Notabschaltung wird der hydraulische Antrieb derart zugeschaltet, daß sich ein auf das mechanische Verstellgestänge einwirkender Druck aufbaut, der dann das Absorberteil in den Reaktorkern einschießt. Der Druckaufbau erfordert eine gewisse Zeit, so daß sich die Abschaltung stark verzögert.

Nach einem nicht vorveröffentlichten Vorschlag ist ein EnergieSpeicherraum vorgesehen, der unmittelbar auf das Ende des Verstellgestänges einwirkt, während ein in Gegenrichtung auf das Verstellgestänge einwirkender Gegendruckraum das Verstellgestänge im Gleichgewicht hält, falls

— 3 —

000044/0407

beide Räume etwa mit ^eaktordruck gespeist werden. Bei Hotabschaltung wird durch ein Schnellabschaltventil der G-egendruckraum gegen Atmosphäre geöffnet, so daß das Absorberteil in den Reaktorkern getrieben wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von dem vorstehend beschriebenen, vorgeschlagenen Antrieb, einen hydraulischen Antrieb zu schaffen, der den Anforderungen bezüglich geringer Abschal-tzeit genügt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelös't, daß der Treibraum mit dem Kühlmittelraum über ein Rückschlagventil derart verbunden ist, daß bei einem,im fall der Uotabschaltung gegen Atmosphärendruck geöffneten Gegendruekraum Kühlmittel in den Treibraum strömt.

In besonders vorteilhafter '«/eise wird das dem Treibraum zuströmende Kühlmittel einem Sammelraum entnommen,, der von dem Führungsgehäuse unterhalb des Reaktordruckgefäßes gebildet ist und zwischen dem und der Außenwand des Führungsgehäuses mittels eines Abschirmzylindersrein mit Kühlmittel gefüllter Wärmeschutzraum angeordnet ist» Durch den Sammelraum wird erreicht, daß dem Treibraum stets die erforderliche Menge an Kühlmittel zuströmen kann, unabhängig davon, was innerhalb des Druckgefäßes vor sich geht, beispielsweise ist als Extremfall denkbar, daß das Führungsgehäuse vom Reaktordruckgefäß abreißt.

009844/0407

Dem Gegendruckraum entnommenes Druckmittel wird in den Sammelraum eingespeist und fließt von diesem über einen Leitspalt zwischen Antriebskolben 12 und Führungsgehäuse 14 in den Treibraum und von diesem weiter über einen Spalt zwischen dem Antriebskolben und dem Führungsgehäuse in den Gegendruckraum zurück. Dadurch wird ein Druckausgleich zwischen Kühlmittelraum und Antriebssystem erreicht, so daß Abdichtungs- und Wärmeprobleme verringert sind.

Für dampfgekühlte Reaktoren ist es besonders vorteilhaft, wenn Wasser als Druckmittel für den Regelstabantrieb benutzt wird und bis auf eine solche Höhe in den Sammelraum eingespeist ist, daß der Wasserspiegel oberhalb von Kolbenrückschlagventilen ist, Diese Kolbenrückschlagventile dienen dazu, den Sammelraum mit dem Gegendruckraum zu verbinden, falls ein Treibdruck auf den Antriebskolben ausgeübt, wird und der Gegendruckraum nicht oder nicht genügend gegen Atmosphäre geöffnet ist.

Um den Kühlmittelraum, in dem sich Dampf befindet, ausreichend exakt gegen den Sammelraum abzugrenzen, mündet etwa am Ende des Sammelraumes zum Kühlmittelraum hinein Lenzpumpenanschluß.

Der Antriebskolben ist über Verklinkungselemente mit dem Stellantrieb verbünden, welche derart vom Treibraumdruck beeinflußbar sind, daß die Verklinkung bei überwiegendem

- 5 —

009844/0407

- -5 - - '"■■■ 12/096

Treibraumdruck aufgehoben ist« Auf diese leise ist dafür gesorgt, daß bei relativem Druckunterschied zwischen Treibraum und Gegendruckraum die Verklinkung gelöst wird, so daß die ίίο tab schaltung erfolgen kann.'

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 2 zeigt die Schaltung für den hydraulischen Antrieb.

Figur 3 zeigt den zeitlichen "Verlauf von Drücken innerhalb des hydraulischen Antriebs.

Im Reaktordruckgefäß 13, welches den Kühlmittelraum TO umschließt, befindet sich der Absorberteil 11, der bei Normalbetrieb des -Reaktors von einem Antriebsmotor 40 über den Antriebskolben 12"zur Feineinstellung beaufschlagt ist. Der antriebsmotor 40 dreht eine Gewindespindel 35» auf der eine Spindelmutter 34 längsbeweglich, aber undrehbar angeordnet ist. Die Spindelmutter 34 ist mit dem Antriebskolben 12 über Verklinkungselemente verbunden, so daß beispielsweise eine Hechtsdrehung der Gewindespindel 35 ein Verschieben des Absorberteils 11 nach oben bewirkt» Bei der Feineinstellung, bei der das Absorberteil 11 in den Reaktorkern hinein oder aus diesem heraus bewegt wird, genügen verhältnismäßig geringe Stellgeschwindigkeiten von z. B. einigen cm/s. Bei der Notabschaltung hingegen muß das Absorberteil 11 zum Zwecke der Dämpfung eines unzulässig

- 6 - 12/096

• großen Reaktivitätsanstiegs im Reaktorkern zumindest auf dem ersten Teil des vieges in den Reaktorkern hinein mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden. Je nach Auslösekriterium, also je nach Art des Reaktorunfalles, steht nur eine gewisse Zeit zur Verfugung, innerhalb der das Absorberteil 11 den Reaktivitätsanstieg aufgefangen haben muß. Bei einem Kühlmittelverlustunfall eines schnellen, dampfgekühlten Kernreaktors ist diese Zeit nur sehr kurz, so daß beispielsweise die Zeit nicht mehr tragbar ist, die zum Druckaufbau eines Antriebsdruckes aus einem beson-.deren Abschalttank über Rohrleitungen zum Antriebskolben erforderlich ist. Vielmehr muß zum Unfallzeitpunkt bereits ein Antriebsdruck zur Verfügung stehen.

In Figur 1 ist mit dem Reaktordruckgefäß 13 ein etwa zylindrisch ausgebildetes Führungsgehäuse 14 fest verbunden. Dieses ist unterhalb des Reaktordruckgefäßes angeordnet, und führt den Antriebskolben 12. Die Führung erfolgt beispielsweise durch eine obere Rollenlagerung 27 und durch eine untere Rollenlagerung 31· Der Antriebskolben 12 ist als Hohlkolben ausgebildet, der in seinem inneren einen Teil der Gewindespindel 35 und die auf dieser Gewindespindel befindliche Spindelmutter $4 aufnimmt. Das Hohlkolbenende 85 bildet mit dem Inneren des Führungsgehäuses einen S&relbraum 26 und einen Gegendruckraum 25, die über einen Spalt 84 miteinander verbunden sind. Der Treibraum 26 steht mit dem Kühlmittelraum 10 über einen den Antriebs-

009Ö*U/0407

- 7— 12/096 _; .'"

16U09B

kolben 12 umgebenden Leitspalt 28 in Verbindung, so daß Druckausgleich zwischen den Räumen 10, 26, 25 herrscht. 7/ird als Druckmittel Wasser verwendet, was sich im Hinblick auf die leiehtwassermoderierten und gekühlten Reaktoren und im Hinblick auf die dampf gekühlten sehneilen Reaktoren anbietet, so kann bei Ausbildung des Antriebs mit Spaltverbindungen zwischen den Reaktor- und den Antriebsräumen und mittels Durchströmung der Räume des Antriebs ein derartiger Wärmeabbäu innerhalb des Antriebs erreicht werden, daß keine schädlichen V/ärmespannungen auftreten. Bei Notabschaltung, bei der beispielsweise der Gegendruckraum 25 schlagartig gegen Atmosphäre geöffnet wird, dient der Druckmitteldruck des Treibraumes 26, der sich über den Spalt 84 nicht so schnell ausgleichen kann, zum Antrieb des Antriebskolbens 12, der das Ahsorberteil ; 11 im vorliegenden Fall von oben nach unten in den Reaktorkern eintreibt. Eine Bewegung des Antriebskolbens nach unten kann jedoch nur dann auftreten, wenn dem Treibraum 26 weiteres Druckmittel zugeführt wird. Der Leitspalt28 kommt hierfür nicht infrage, da er so eng ausgelegt sein muß, daß ein im Treibraum 26 vorhandener Druck nicht über den lieitspalt zum Eühlmittelraum hin abgebaut werden kann« Der Treibraum 26 ist daher über ein Rückschlagventil 29 mit einem Sammelraum 18 derart verbunden, daß bei einem im !all der Ho tab schaltung gegen Atmosphärendruck geöffnetea Gegendruckraum 25 Kühlmittel in den Treibraum strömt«. Der Sammelraum 18 gewährleistet, daß auch wirklich nur dampffreies Kühlmittel in den Treibraum 26 nachströmtj, G-as- oder

- 8 - 12/096

Dampfbestandteile würden ja wegen ihrer Kompressibilität eine Beeinträchtigung der Antriebsbewegung bedeuten. Der Sammelraum 18 ist von der Außenwand 15 des oberen Teils des Führungsgehäuses 14 gebildet. Innerhalb des Führungsgehäuses befindet sich ein Abschirmzylinder 17? der mit der Außenwand 15 einen Wärme schutz raum 16 bildet. Wärme spannungen in der Außenwand 15 durch Kühlmittel im Sammelraum 18 können daher nicht auftreten und die Temperatur des Kühlmittels wird im Sammelraum von oben nach unten abgebaut. Im vorliegenden Fall ist der Antrieb zur "Verwendung eines dampfgekühlten Kernreaktors ausgebildet. Etwa am Ende des Führungsgehäuses 14 zum Kühlmittelraum 10 hin mündet in dieses ein Lenzpumpenanschluß 20. Druckmittel, im vorliegenden Fall Wasser, wird ständig über den Sammelraums tutzen 22 in den Sammelraum 18 eingespeist, und zwar derart, daß sich der Wasserspiegel 19 stets durch das Sammelraumstutzende 23 bestimmt. Im oberen Teil des Führungsgehäuses 14 wird also der Übergang vom Druckmittel Wasser zum Kühlmitteldampf vorgenommen. Oberhalb des Wasserspiegels 19 befindet sich ein Dampfwassergemxschraum 21, der dadurch begrenzt wird, daß die Lenzpumpe über den Lenzpumpen anschluß 20 stets so stark absaugt, daß eine Tremizone gegen den Kühlmittelraum 10 beschaffen wird". Die durch die Räume 18, 26 und 25 umgewälzten Druckmittelmengen sind so gering," daß sich nur ein geringer Druckabfall von Raum zu Raum ergibt.

ÖÖ06U/CUÖ7

- 3 - / 12/Q96

In den Treibraum 26 kann, über den Treibraümstutzen 3Cf Druckmittel unter hohem Druck in den Treibraum gefördert werden, ohne daß der Gegendruckraum 2$ gegen Atmosphäre geöffnet ist. In diesem Fall muß dafür gesorgt werden, daß das im Gegendruckraum befindliche Druckmittel entweichen kann. Zu diesem'Zweck sind im oberen Teil des Antriebskorbens 12 Kolbenrücksehlagventile 24 angeordnet, die bei einer ^vackerhöhnng des Gegendruckraumes diesen mit dem Sammelraum 18 verbinden. Bei einem dampfgekühlten Reaktor ist hierbei darauf zu achten, daß sich diese / Kolbenruckschlagventile 24 stets unterhalb des Wasserspiegels 19 befinden, da sonst Dampf in das Innere des Antriebs einströmen könnte. Voraussetzung für eine Abwärtsbewegung des .antrieb skolbens 12 ist stets, daß die Verklinkung zum Stellantrieb zur Feineinstellung des Absorberteiles 11 gelöst wird. Die Verklinkung erfolgt gemäß -B'igur 1 über den Mutterfortsatz 36 an der Spindelmutter 34, den ein am Antriebskolben 12 befestigter Kipphebel 31 mit einem seiner ^rme teilweise umklammert. Der Kipphebel ist jedoch drehbar gelagert, so daß er durch.einen Stößel 38 der am anderen Ende des Kipphebels angreift, außer Eingriff mit der Spindelmutter gebracht werden kann. Der Stößel 38 weist eine Stößelzuleitung39 zu® Treibraum 26 auf, so daß er bei einer druckerhöhung im; Treibraum 26 bzw. bei einem pJkfczlichen Aruckabbau im Raum 25 gegen den Kipphebel getrieben wird, so daß die Verklinkung gelöst

₁₀ BAD ORIGINAL

OOetUVJU'07

- 10 - ί2/096

wird. Da der Stößel 38 stets direkt vom Treibraumdruck beaufschlagt wird, erfolgt das Lösen der Verklinkung sehr

schnell. " ,

■Die Bewegung des Antriebskolbens 12 mit dem Absorberteil muß gegen Ende der Abschaltbewegung abgebremst werden, damit nicht_eine Bewegung des Absorberteils über die Abschal tlage hinaus möglich ist, die mit einer Zerstörung des Antriebs verbunden wäre. Zur Abbremsung trägt das Hohlkolbenende 85 ein Verschlußstück 32, welches den Gegendruckraumstutzen 42 nach einem gewissen Teil der Abschaltbewegung verschließt. Die Abfederung des Verschlußstückes erfolgt durch eine Verschlußstdckfeder 33. Die hydraulische Dämpfung geht soweit, daß die Dämpfungsfeder 41 die Restdämpfung der Abschaltbewegung übernehmen kann; Voraussetzung für die ordnungsgemäße Funktion der hydraulischen Abbremsung ist es, daß der Gegendruckraum 25 nicht durch ein Kolbenrückschlagventil 24 druckentlastet werden kann. Die Höhe eines Kolbenrückschlagventiles 24 muß also so bemessen sein, daß die Ventilöffnung rechtzeitig geschlossen wird, beispielsweise durch den Teil des Führungsgehäuses am Leitspalt'28. Erfolgt die Notabschaltung nicht durch Öffnen des Gegendruckraumes 25 gegen Atmosphäre, sondern durch Druckbeaufschlagung des ^(J-'reibraumes 26, so kann eine hydraulische Abbremsung des Antriebskolbens 12 dadurch erreicht werden, daß die Öffnung des Kolbenrückachlagventila 24 vor Ende der Abschaltbewegung abgedeckt wird.

0098U/~CU07

- 11 - ^: ; 12/096

In Figur 1 ist mit 4-3 der Trennschalter bezeichnet, der anzeigt, daß die Verklinkung zwischen Stellantrieb und Antriebskolben 12 gelöst ist. Ferner ist eine kontinuierliche Steuerstabstellungsanzeige vorhanden. Bs ist auch eine direkte' vom Antriebskolben 12 abgegebene Stellungsmeldung möglich, beispielsweise derart, daß ein Dauermagnet auf ein in einem Gestänge angeordnetes Schaltrelais oder auf einen induktiven Empfänger wirkt.

Figur 2 zeigt schematisch Kühlmittelraum 10, Reaktordruckgefäß 13 und das Führungsgehäuse 14- mit Lenzpumpenanschluß 20, Sammelraumstutzen 22, Treibraumstutzen 30 und Gegen-"druckraumstutzen 4-2. Das Druckmittel wird von der Druckmittelpumpe 53j cLie beispielsweise eine Zahnradpumpe ist, über die Gegendruckraumableitung 51.» die Druckmittelpumpenzuleitung 52j die Rückschlagklappe 56 und die Sammelraumzuleitung 54- in den Sammelraum 18 eingespeist.

Bei Notabschaltung wird der Gegendruckraum gegen Atmosphäre geöffnet, und zwar durch das Differenzdruekventil 71 in der Öffnungsleitung 86 zum Sammeltank 65 hin. Damit die Öffnung der Leitung 86, deren Querschnitt entsprechend bemessen sein muß, möglichst schnell freigegeben wird, wird das Differenzdruekventil 71 von einer DifferenzdruekzellG beaufschlagt, deren einen Zellenhälfte von dem Gastank beaufschlagt ist, während die anderen Zellenhälfte über die Meßleitung 4-7 und das MeßleitungsVerschlußventil 69 direkt

- 12 - 12/096 -

16U098

vom Kühlmitteldruck gesteuert ist. Verändert sich der Kühlmitteldruck um einen gewissen einstellbaren 7ert, oder überschreitet die Kühlmitteldruckänderung eine bestimmte Größe, so wird der Schieber des Differenzdruckventils 71 geöffnet.. Der Gegendruckraum 25 sowie alle anderen Gesendruckräume der durch die -^ruckmittelabgänge 50 dargestellten Antriebe werden gegen Atmosphäre geöffnet, so· daß die Notabschaltung erfolgt. Jiis ist dafür zu sorgen, daß wenigstens gleichzeitig das Druckmittelbehälterventil -88 geschlossen wird, wie durch ötrichelung angedeutet, damit die Füllung des" Druckmittelbehälters 45 den Querschnitt der üffnungsleitung 103 nicht noch zusätzlich belastet»

der Leckverluste an den Abdichtstellen de-s !Stellantriebes mit dem lührungsgehäuse 14 und beim dampfgekühlten Reaktor wegen der Ausdampf Verluste des Sanüaelraumes 18 ist eine Druckmittelnachspeisung notwendig, zu der der Druckbehälter 45 dient. In diesem Druckmittelbehälter befindet sich stets ausreichend Druckmittel, es ist eine Millütaiidskontrolle 49 vorgesehen, die auf einen Mindestfulistand hin überwacht. Der Druckmittelbehälter .45 ist in vorteilhafter 7/eise an den Kuhlraum 10 angeschlossen und kann aus diesem das Druckmittel beziehen. Die Begrensungsdrossel 46 sorgt dafür, daß der Druck im Druckmittelbehälter weitgehend unabhängig von plötzlichen DruckSchwankungen des Kühl mitte1-druckes ist. Das Druckmittel ist im Falle des dampfgekühl-

-■15 I4D9/844/0407

-■ ■ - 13 - -Τ 12/096

ten Reaktors Kondensat aus dem Kuhlmittelraum 10. Außerdem kann das von der Lenzpumpe 44 durch, den Lenz pump ensnscl'iluB abgelaugteDampf <-'.?asser-Gemisch in. den Druckmittelbehälter 45 eingespeist werden. Seicht die auf diese Weise .sliei'erte Druckmittelmenge nicht aus, so kann aus dem oaim.eltank 65 durch die Aüsflußpumpe 68 über, das-Auf füll- - ." Tentil 66 und die Auffülleitung72 Druckmittel .eingespeist //erden. Die .ausflußpumpe 68 wird beispielsweise über ein Ausflußpumpenventil geregelt. Damit der Druck im Druckmitcelbehälter 45 nicht zu groß werden kann, beispiels-.-v/eise durch die Lenzpumpe Ψ4 bedingt, ist ein Überdruckventil 48 vorgesehen. _:

ßeim dampfgekühlten Reaktor ist die sichere Abschaltung stets davon abhängig, daß im Sammelraum 18 genügend Wasser vorhanden ist. Zu diesem Zweck ist eine Meßstelle 89 vorgesehen, die etwa auf Höhe des Sammelraumstutzenendes 23 angeordnet ist und die sofort das übsinkeη des Wasserspiegels 19 unter die erforderliche Höhe meldet. Als Messinstrument ist beispielsweise ein Durchstrahlungsgerät vorhanden,' welches auf der Basis der unterschiedlichen' Ötrahlenabsorption von Wasser und Dampf bzw. W Dampf- Wasser-Gemisch arbeitet.

Andererseits soll der Wasserspiegel 19aberauch eine gewisse Kühe nicht überschreiten. .Eine plötzliche Auffüllung ist beispielsweise"'bei ■■Hofea.'bsdbaltting denkbar ,,bei der aus

- 1^y4 - 12/ 096

. ' 16U098

dem Gegendruckraum 25 Wasser in den oammelraum 18 einströmt, und zwar mehr als aus diesem in den Treibraum 26 übertritt. Es ist daher eine weitere Meßstelle, 90 vorhanden, die ein Ablaßventil 59 derart steuert, daß dieses die -Äblaßleitung 58 zum Sammelmeßbehälter 61 hin freigibt. Es strömt dann das lasser aus dem Sammelraum 18 in den Sammelmeßbehälter 61, wobei durch die üblaßdrossel 57 dafür gesorgt ist, daß bei vollem Kühlmitteldruck ϊ/asser aus dem Kühlmittelraum nur mit einer bestimmten Geschwindigkeit abfließen kann. Um auch bei niederem Kühlmitteldruck Wasser ablassen zu können, ist ein lärallelventil· 55 parallel zur Äblaßdrossel 57 geschaltet, vyelches den vollen Querschnitt der Sammelraumzuleitung 54 freigeben kann, da sonst wegen des geringen manometrischen Gefälles das '„'asser nicht genügend schnell durch die Äblaßdrossel 57 abfließen würde. Die ^iblaßleitung 58 ist durch ein üblaßverschlußventil 60 absperrbar. An den Sammelmeßbehälter sind sämtliche Ablaßventilabgänge 73 angeschlossen. Ein Schwimmersignalgeber 63 arbeitet mit einer I¹UlIstandsiiberwachung 6.2 derart zusammen, daß bei Überschreitung einer gewissen Füllstandshöhe das Meßbehälter-Ablaßventil 64 zum Sammeltank 65 hin geöffnet wird, bis durch Abfließen des Wassers ein Minimalfüllstand erreicht ist.

Um eine Notabschaltung unabhängig von dem Differanzdruckventil 71 zu erzielen, ist an dem ^reibraum 26 ein mit

- 15 0098U/0407

Druckmittel geladener Abschalttank 80 über ein Abschaltventil 77'» eine Abschaltleitung 76 und den Beibraumstutzen 30 angeschlossen. Im Treibraumstutzen 30 ist ein Stutzenrückschlagventil 91 angeordnet, welches einen Druckabbau des Kdhlmitteldruckes bei Bruch der .abschal tleitung 76 verhindert. Im Abschalttank 80, der mit Wasser unter Gasdruck geladen ist, befinden sich zwei aufeinanderliegende und für sich je freibewegliche Schwimmer, die an ihren .Enden Magneten 82, 83 für die «fässerStandsmeldung ' tragen. Unterhalb des untersten Schwimmers befindet sich ein Dichtkegel 81, der sich nach einer Abschaltung auf den Aufschlußrand setzt und so verhindert, daß Gas In den Antrieb gelangt. In umgekehrter Richtung wirkt ein Dichtungskegel 78, der beim Auffüllen des -AbseheIttanks die Aufgabe hot, nach iOrreichen eines bestimmten Volumens ein weiteres Auffüllen'zu verhindern. Das Auffüllen des Abschalttanks erfolgt durch die Ausflußpumpe 68 über das Füllrückschlagventil 75· Die Steuerung der au-s£lußpumpe 68 erfolgt durch das Ausflußpumpenventil 67 derart, daß die Pumpe dann abgeschaltet wird, wenn das gesamte Fördervolumen durch das Ausflußpumpenventil 67 geht, da dann von allen Abschalttanks , die einander über die FülleItungsabhänge 7^ parallel geschaltet sind, kein Wasser mehr aufgenommen werden kann« Die Gasdruckhaltung und die Gasfüllung der Abschalttanks wird durch die Überwachungsgeräte 79 kontrollierte ■

Bei Hotabschaltung wird das Abschaltventil 77 geöffnet,

■ - 16 -

00 98Λ4/0 407

- Αβ - 12/096

16U098

so daß der Abschalttank 80 Druckmittel, beispielsweise unter Überdruck in den Treibraum einspeisen kann. Das Füllrückschlagventil 75 verhindert dabei ungewolltes abfließen des Druckmittels. Zweck-mäßig ist es, wenn auch das .abschaltventil 77 von der Differenzdruckzelle 70 gesteuert wird ο Diese Steuerung des .nbschaltventils 77·, die durch Strichpunktierung angedeutet ist, ermöglicht ein zusätzliches Antreiben des Antriebskolbens 12 durch die ^ !füllung des Abschalttanks 80.

Figur 3 zeigt den zeitlichen Verlauf von Drücken im Antrieb bzw. im -Reaktor, qualitativ gesehen. Es bedeuten:

t - UnfallZeitpunkt

t- = Ventilansprechzeitpunkt

tp = Kraftüberschußbeginn

t y, = Be we gung sb e ginn

P_r = Reaktorkühlmitteldruck

p .

25 = &egendruck

Ppg = Treibdruck

k = Rraftuberschuß

Po₀ = upeicherdruck

Voraussetzung ist dabei, daß keine ^ruckunterschiede zwischen Kühlmittelraum 10, Treibraum 26 und Gegendruck-

009844/0/.07

- 17 - ■ 12/096

raum 25 bei iiormalbetrieb bestehen. Vom Unfallzeitpunkt t an wird dann der Reaktorkühlmitteldruck P abfallen. Der Druckabfall bestimmt sich nach Art des Kühlmittelverlustunfalles. Es wird bei der vorliegenden Darstellung davon ausgegangen, daß ein Platzen des Druckgefäßes ausgeschlossen ist. Die Darstellung soll beispielsweise für einen Kühlmittelverlustunfall eines dampfgekühlten, schnellen .Reaktors mit Dampfableitung durch mehrere parallelgeschaltete Leitungen gelten, wobei ein Leitungsstutzen gerissen ist, so'daß ein bestimmter, endlicher Druckabfall angenommen werden kann. Bis zum Zeitpunkt t^, dem Ventilans^irechzeitpunkt, an dem also das Differenzventil 71 Öffnet, ist der Gegendruck 25 voll vorhanden, Er sinkt dann von b,. an ab, und zwar müssen die Zuleitungen zum Gegendruckraum 25 derarb bemessen sein, daß das absinken schneller als das Absinken des Reaktorkühlmitteldruckes erfolgt. Vom Zeitpunkt ^2^ dem Zeitpunkt, von dem an vom lieaktorkühlmittelraum 10 ein Kraftüberöchuß auf den Antriebskolben 12 einzuwirken beginnt, ist mit der Be.-veg.ung des Antriebskolbens 12 nach unten zu rechnen. Es wurde" hier angenommen, daß der .Bewegungsbeginn, bei b-z liegt, daß also ein Kraftüberschuß k zum Überwinden der Kraft des Rückschlagventiles 29 und der Lieibungskräfte des üntriebskolbens 12 mit dem Führungsgehäuse 1'f· erforderlich ist, der nicht durch den im lVeibraum 26 gespeicherten Druck aufgebracht werden kann. Von diesem Zeitpunkt an, bis zu dem das Überschlagventil 29 geschlossen ist, sinkt der

BAD ORIGINAL

- 18 009044/0407

- 18 - 12/096

16U098

Treibdruck ppg nur wenig, bedingt durch den Leitspalt 28 ab. Von t^ ab v/ird p^g sehr schnell auf den Reaktorkühlmitteldruck ρ absinken.

Bs ist ersichtlich, daß zur Notabschaltung der Reaktorkühlmitteldruck dient, so daß der Abschälttank 80 eingespart werden kann. Aus Sicherheitsgründen ist es jedoch möglich, die Abschaltwirkung durch den fieaktorkühlmitteldruck dadurch zu erhöhen, daß in den Treibraum 26 mit erhöhtem Druck eingespeist wird. In Figur 3 ist das'durch-den Speicherdruck p« angedeutet. Der .anstieg des Speicher— druckes ist relativ spät zu erwarten, da erst ein ^ruckaufbau in der Abschaltieitung 76 erfolgen muß. Die Totzeit zum Acuckaufbau kanu, vorteilhafterweise dadurch kleingehalten .werden, daß, wie schon beschrieben und in Figur 2 durch Ötrichpunktierung angedeutet, das Abschaltventil 77 auch, wie das Differenzdruckventil 71» von der Differenz— druckzelle 70 gesteuert ist.

- 19 -

009844/(HO?

Claims (1)

1. -19 .-^: ■ 12/096 ·

   - Patentanspruche - - · ~. . ."

   1. Hydraulischer Intrieb zur Notabschaltung von Kernreaktoren durch Regelstäbe mit einem mit dem Absorberteil verbundenen Antriebskolben, der in ein mit dem Reaktordruckgefäß fest verbundenes Führungsgehäuse eintaucht, mit einem Stellantrieb zur Feineinstellung des übsorberteils verbunden ist und mit dem Führungsgehäuse einen Treibraum und einen .Gregendruckraum bildet, die nacheinander durch einen Spalt zwischen Führungsgehäuse und Antriebskolben von Druckmittel unter Reaktordruck durch-' strömt sind, nach Patent .V. (Patentanmeldung L 57 150 Ylllc/2ig, d ad u r c h g e k e nnz e i ohne t, daß der Treibraum (26) mit dem KühlmitteIraum (-10) über ein Rückschlagventil (29) derart verbunden ist, daß bei einem im Fall der Fotabschaltung gegen ,-xtmosphärendruck geöffneten Gegendruckraum (25) Kühlmittel in den Treibraum strömt. . .."■ .

   2. Hydraulischer antrieb nach .inopruch 1, g -e k e η η ζ e ic h η e t du r c h ein von Kühlraätt eidruck gesteuertes Differenzdruckventil (7Ό zum Öffnen des Gegendruckraumes (25).

   BAD ORIGINAL 009844/0407

   - 3β- - . ■ 12/0S6

   SlO Ί6Η098

   5. Hydrauliseller Antrieb nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t," daß an den Treibrauni (26) ein mit -druckmittel ._;jeladener Ab sch bit tank (Si. ) angeschlossen ist. "

   'A-. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 2 und n, d a d u r c Ά

   gekennzeichnet, daß das Dii'ferensdruckvöntLl (7 0

   auch zum Offnen der üb schal tie itung (76) des . b a cha Ittanks (BC) zum Treibraum (26) dient.

   5. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Tx^eibraum (26) zuströmende Kühlmittel einem oammelraum (18)

   "entnommen ist,.der von dem Eührungsgehäuse (14) unterhalb des ßeaktordruckgefäßes (13) gebildet ist und zwischen dem und der Außenwand (15) des Führungs^ehäuses mittels eines Abschirmzylinders (17) ein mit Kühlmittel gefüllter /armeschutzraum (16) angeordnet ist. ^;

   6. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß dem Gegendruckraum (25) entnommenes Druckmittel in den öamineIraum (18) eingespeist ist, der über einen Leitspalt (28) zwischen ^ntriebskolben (12) und Führungsgehäuse (14) mit dem l'reibraum (26) verbunden ist.

   0098-44/0407

   :2/096 .

   ■?;: Hydrauliseher lrLtrieb-na.ch-iirispru.cIi. 1, 3 und f>, el- a durch s e k & η η% -ei c h .n . e ;t,: daß der Anfcriebskolben (1.2)/als:.Hohlkolben mit KolbenrUcfcschiag- - -fen til (24). derart ausgebildet ist, daß: der'^; Greg endruckraum (25) bei Beaufschlagung-des ,Treibrattmes.. (26) mit -. Druckmittel aus dem geladenen Ab schalt tank -(SO) mit "■ dem Bammelraum .(.19;) verbunden ist. --\ . .; , ;.--.: - ' '"

   ':.. Hydraulischer Antrieb: für: dampf gekühlte Reaktoren,. nach Anspruch Α_Λ 5 und ¹^₁-^d ^ra d u r c h _.".' ; --g e k e η η-z eich η e t-_y daß fesser als Druckmittel für den ßeijelätabantrieb bis^attf ..eine solche. Höhe"-. in deh Sammelraum (IS) "eingespeist .Is;;^.. daß der lasserspiegel. (1:9) stets oberhalb:des Kolbenrückschlagventils-_;(24) .ist:.

   V* Hydraulischer Antrieb nach^ Anspruch-8,_; d a: du r c h 15 e Iz β η ή ze i c h η Q t_t: daß'etwa am. Shde des Führungsgehäuses (1:4) zum Kühlmittelraum -CiO-) hin in dieses: ein Lenzpumpenanschluß (20) mündet» -V

   -10« Hydraulischer Antrieb nach;;Anspruch 1_t d^:-.a d u r c h - g e k & η η ζ & i c h η e fc_v,_: daß, der Aatriebskolben (12) über ;iierklirtkungselemente mit dem Stellantrieb verbunden ist^-die derart vom^ Ireibraumdruck beeinflußbar sind, daß die- Verklinkung bei tl 5Drel.braumdruek aufgelaoben ist. .

   - 12/096

   . '11. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichne t, daß im Antriebskolben (1:2) ein Stößel (38) angeordnet ist, der einerseits vom Treibraumdruck beaufschlagt ist, und andererseits an einem Kipphebel (37) als Verklinkungselenient anliegt.

   12. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h ·η e t, daß der Antriebskolben (12) ein Verschlußstuck (p2) trägt, daß den Gegendruckfe raum (25) nach dem Zurücklegen eines bestimmten LTot-

   abschaltweges verschließt.

   13« Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem G-egendruckraum (2.0 Druckmittel von einer Pumpe (53) entnommen wird, die außerdem an einen unter neaktordruck stehenden Druckmittelbehälter (^5) angeschlossen ist.

   1Λ. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 9 und 13, da durch gekennzeichnet, daß die Lenzpumpendruckseite an den Druckmittelbehälter (45) angeschlossen ist.

   15. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 7, dadurch ge kenn ze ich net, daß die Hohe des Kolbenrückschlagventils (24)'so bemessen ist, daß dessen Öffnung vor JSnde der Abschaltbewegung abgedeckt ist.

   009844/0407

   Leerseife