DE1814314A1

DE1814314A1 - Drive and rapid actuation device for the fuel and safety elements of nuclear reactors

Info

Publication number: DE1814314A1
Application number: DE19681814314
Authority: DE
Inventors: Strong Keith Thomas
Original assignee: Fairey Engineering Ltd
Current assignee: WFEL Ltd
Priority date: 1967-12-13
Filing date: 1968-12-12
Publication date: 1969-07-24
Also published as: GB1234190A; FR1601357A

Description

Antriebs- und Schnellbetätigungsvorriohtung für die Brennstoff- bzw. Sicherheitselemente von Kernreaktoren. Drive and quick actuation device for the fuel and safety elements of nuclear reactors.

Die Erfindung bezieht sich auf Kernreaktoren und betrifft insbesondere sogenannte Schnell- oder Notabstellvorrichtungen, die es ermöglichen, einen Kernreaktor in Notfällen schnell außer Betrieb zu setzen. Wenn ein Kernreaktor im Notfall außer Betrieb gesetzt werden soll, ist es gewöhnlich erforderlich, Brennstoffelemente sehr schnell aus ihrer Betriebsstellung im Kern des Reaktors zu entfernen und außerdem Neutronen absorbierende Sicherheits- bzw«, Regelelemente sehr schnell in den Reaktorkern einzuführen.The invention relates to nuclear reactors and in particular relates to so-called rapid or emergency shutdown devices, which make it possible to quickly shut down a nuclear reactor in an emergency. When a nuclear reactor in an emergency is to be taken out of service, it is usually necessary to To remove fuel elements very quickly from their operating position in the core of the reactor and also to remove neutrons absorbing safety or control elements to be introduced quickly into the reactor core.

Zu diesem Zweck sieht die Erfindung eine standardisierte Antriebsvorrichtung für Steuer- oder Regelelemente vor, die so ausgebildet ist, daß sie im Notfall eine Schnellbetätigung ermöglicht« Die Vorrichtung kann so eingestellt werden, daß sie als normale, zur Regelung dienende Antriebsvorrichtung für ein zur Regelung dienendes Brennstoffelement benutzt werden und auch dazu dienen kann, das betreffende Element im Notfall schnell zurückzuziehen; nach einer einfachen Abänderung kann die Vorrichtung ferner so eingestellt werden, daß sie als normale, zur Regelung dienende Antriebsvorrichtung für ein Regelelement aus einem Neutronen absorbierenden Material benutzt werden kann, wobei die Vorrichtung in diesem Fall die Möglichkeit bietet, -To this end, the invention provides a standardized one Drive device for control or regulating elements, which is designed in such a way that it enables quick actuation in an emergency « The device can be set so that it serves as a normal, for control drive device for a can be used to regulate the fuel element and can also serve the element in question quickly in an emergency to withdraw; with a simple modification, the device can also be set to work as normal, drive device serving for control can be used for a control element made of a neutron absorbing material, whereby the device in this case offers the possibility -

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das Sicherungselement im !Notfall sehr schnell in den Reaktorkern einzuführen«the safety element very quickly in the reactor core in an emergency to introduce «

Jede dieser Antriebsvorrichtungen kann nach dem Einstellen der Betriebsweise und der Herstellung einer Verbindung zu dem gewählten Regelelement, d_eh. einem Brennstoffelement oder einem Sicherungselement, in der üblichen Weise benutzt werden, um das Regelelement mit einer niedrigen Geschwindigkeit anzutreiben und es in den Reaktorkern einzuführen bzw» es herauszuziehen, wobei während des normalen Betriebs des Reaktors eine genaue Lagebestimmung des Regelelements und eine genaue Reproduzierbarkeit der gewünschten Stellung gewährleistet ist; in Notfällen ermöglicht es die Vorrichtung jedoch, ein Regelelement schnell in den Reaktorkern einzuführen bzw* es schnell herauszuziehen, was sich jeweils danach richtet, ob es sich um ein Neutronen absorbierendes Element oder um ein Brennstoffelement handelt«Each of these drive devices can h a connection to the selected control element, _e after setting the mode of operation and manufacture. a fuel element or a fuse element, can be used in the usual manner to drive the control element at a low speed and to insert it into the reactor core or to withdraw it, whereby during normal operation of the reactor an exact position of the control element and an exact reproducibility of the desired Position is guaranteed; In emergencies, however, the device allows a control element to be quickly inserted into the reactor core or pulled out quickly, depending on whether it is a neutron-absorbing element or a fuel element «

Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Antriebsvorrichtung einen langgestreckten Rahmen, der eine sich in der Längsrichtung erstreckende Führung bildet und mit einer um 180° drehbaren bzw, umschlagbaren haltevorrichtung versehen ist, die es ermöglicht, den Rahmen so zu befestigen, daß entweder das eine oder das andere Ende des Rahmens dem Reaktorkern benachbart ist; ferner umfaßt die Vorrichtung eine lange, in dem Rahmen drehbar gelagerte und sich parallel zu der Führung erstreckende Gewindespindel, eine Motorbaugruppe, die lösbar jeweils mit demjenigen Ende des Rahmens verbunden werden kann, das von dem Reaktorkern abgewandt ist, und die mit dem entsprechenden Ende der Gewindespindel gekuppelt werden kann, damit diese gedreht werden kann, sowie zwei auf dem Kahmen verschiebbar gelagerte Schlitten, die sich längs der Führung bewegen können, wobei zwischen ihnen eine Druckfederanordnung zur Wirkung kommt, wobei einer der beiden Schlitten, der im folgenden als angetriebener Schlitten bezeichnet wird, eine fest damit verbundene, nicht drehbare Antriebsmutter trägt, die mit der Gewindespindel zusammenarbeitet, so daß eine Drehung der Gewindespindel in der einen oder anderen Richtung bewirkt, daii die kutter zusammen mit dem angetriebenen Schlitten längs der Führung in der entsprechenden Richtung bewegt wird, sowie eine fern-In one embodiment of the invention, the drive device comprises an elongated frame defining a longitudinally extending guide and having a 180 ° rotatable or reversible holding device provided which makes it possible to fix the frame so that either one or the other end of the frame is the reactor core is adjacent; Furthermore, the device comprises a long, rotatably mounted in the frame and extending parallel to the guide Screw spindle, a motor assembly that is releasably each can be connected to that end of the frame facing away from the reactor core, and to the corresponding one The end of the threaded spindle can be coupled so that it can be rotated, as well as two slidable on the frame mounted carriages which can move along the guide, with a compression spring arrangement acting between them comes, whereby one of the two carriages, which is referred to below as the driven carriage, is a firmly connected, carries non-rotatable drive nut which cooperates with the lead screw, so that a rotation of the lead screw in one direction or the other causes the cutter together with the driven slide along the guide is moved in the corresponding direction, as well as a remote

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steuerbare Verriegelungsvorrichtung, die es ermöglicht, den angetriebenen ochlitten lösbar mit dem nachstehend als Folgeschlitten "bezeichneten zweiten Schlitten zu verbinden, und zwar entgegen der Kraft der zusammengedrückten Druckfederanordnung, die bestrebt ist, die Schlitten auseinander zu bewegen, und schließlich eine Verbindungsstangenanordnung zum Verbinden des !Folgeschlittens mit einem anzutreibenden Regelelement_o controllable locking device, which makes it possible to releasably connect the driven ochlitten to the second slide, hereinafter referred to as "follower slide", against the force of the compressed compression spring arrangement which tends to move the slide apart, and finally a connecting rod arrangement for connecting the! sequence carriage with a driven control member _o

Zum normalen Gebrauch wird somit die Antriebsvorrichtung montiert und an der Reaktorkonstruktion so befestigt, daß ihr Rahmen die eine oder andere der beiden möglichen Stellungen einnimmt; der Folgeschlitten ist dem Reaktorkern näher benachbart,For normal use, the drive device is thus mounted and attached to the reactor structure so that you Frame takes one or the other of the two possible positions; the following slide is closer to the reactor core,

.--.-, £i_e Vorrichtung dazu dient, ein Neutronen absorbierendes »Sicherheitselement anzutreiben; jedoch ist der Folgeschlitten dann von dem Reaktorkern weiter entfernt, wenn er dazu dient, ein zur Regelung verwendetes Brennstoffelement anzutreiben· Der Folgeschlitten ist mit dem Regelelement durch eine oder mehrere Verbindungsstangen von dazu passender Länge verbunden, und die Motorbaugruppe ist jeweils am äußeren Ende des Rahmens befestigt. Wenn die beiden Schlitten aneinander verankert sind, wobei die dazwischen angeordnete Federanordnung zusammengedrückt ist, kann die Motorbaugruppe betätigt werden, um die Gewindespindel zu drehen und sie zu veranlassen, die beiden miteinander verriegelten Schlitten längs der Führung zu bewegen, so daß das an dem Folgeschlitten befestigte Regelelement entsprechend bewegt wird. Wenn ein Notfall eintritt, wird die Verriegelungsvorrichtung ausgelöst, woraufhin sich die Druckfederanordnung ungehindert ausdehnen kann; hierbei wird der Folgeschlitten längs der Führung schnell von dem angetriebenen Schlitten weg bewegt, so daß entweder ein Sicherheitselement schnell in den Kernreaktor eingeführt oder ein Regelelement schnell aus dem Reaktorkern herausgezogen wird·. - .-, £ i _e device serves to drive a neutron-absorbing "safety element; however, the follower slide is farther away from the reactor core if it is used to drive a fuel element used for control.The follower slide is connected to the control element by one or more connecting rods of suitable length, and the motor assembly is in each case at the outer end of the frame attached. When the two carriages are anchored together with the spring assembly therebetween compressed, the motor assembly can be actuated to rotate the lead screw and cause it to move the two interlocked carriages along the guide so that it is attached to the follower carriage Control element is moved accordingly. If an emergency occurs, the locking device is triggered, whereupon the compression spring arrangement can expand freely; Here, the following slide is quickly moved away from the driven slide along the guide, so that either a safety element is quickly inserted into the nuclear reactor or a control element is quickly pulled out of the reactor core.

V/enn die Antriebsvorrichtung nach ihrer Verwendung zur Steuerung eines Brennstoffelements so umgebaut werden soll, daßWhen the drive device is used after its use Control of a fuel element is to be rebuilt so that

sie zurSteuerung eines Neutronen absorbierenden Sicherheitselements benutzt werden kann, ist es nur erforderlich, die Lage des langgestreckten Rahmens zusammen mit den beiden Schlitten gegen-they are used to control a neutron absorbing security element can be used, it is only necessary to compare the position of the elongated frame together with the two carriages.

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über der Haltevorrichtung umzukehren, die Motorbaugruppe an demjenigen Ende des Rahmens zu befestigen, das jetzt das äußere, vom Reaktorkern weiter entfernte Ende bildet, den Folgeschlitten mit Hilfe einer Verbindungsstangenanordnung von geeigneter Länge mit dem zugehörigen Regelelement zu verbinden und die beiden Schlitten aufeinander zu zu bewegen, wobei die Federanordnung zusammengedrückt wird, bis die Schlitten durch die Verriegelungsvorrichtung miteinander verbunden werden, woraufhin die Vorrichtung betriebsbereit ist.Reverse the motor assembly on the one above the fixture To fasten the end of the frame, which now forms the outer end further away from the reactor core, the follower slide with the aid of a connecting rod arrangement of suitable length to connect to the associated control element and the two To move the carriages towards each other, compressing the spring assembly, until the carriages are connected to one another by the locking device, whereupon the device is ready for use.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert·The invention and advantageous details of the invention are shown below with reference to schematic drawings on a Embodiment explained in more detail

Figo 1 ist eine verkürzte, teilweise als Längsschnitt gezeichnete Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Antreiben eines einzelnen Regelelements eines Kernreaktors^Figo 1 is a shortened, partially drawn as a longitudinal section side view of a device according to the invention for Driving a single control element of a nuclear reactor ^

Figo 2 ist ein Schnitt längs der Linie II-II in Fig» IoFIG. 2 is a section along the line II-II in FIG

Figo 3 zeigt die Antriebsvorrichtung bei Betrachtung derselben in Richtung des Pfeils III in Fig„ 2.FIG. 3 shows the drive device when viewed in the direction of arrow III in FIG.

Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung eines Kernreaktors, der mit mehreren Antriebsvorrichtungen nach Fig, I bis 3 versehen ist, die mit den zugehörigen Regelelementen verbunden sind οFig. 4 is a perspective view of a nuclear reactor; with several drive devices according to FIG to 3, which are connected to the associated control elements ο

In Figo 1 bis 3 erkennt man eine insgesamt mit 10 bezeichnete erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung zur Verwendung bei einem Kernreaktor, dessen Kern waagerechte Kanäle zum Aufnehmen waagerecht bewegbarer, zur Regelung dienender Brennstoffelemente und Neutronen absorbierender Sicherheitselemente aufweist»In Fig. 1 to 3 one recognizes a total of 10 designated Drive device according to the invention for use in a nuclear reactor, the core of which has horizontal channels for receiving has horizontally movable, regulating fuel elements and neutron absorbing safety elements »

Die Antriebsvorrichtung 10 umfaßt einen umschlagbaren Rahmen 11 mit zwei quadratischen, an seinen Enden angeordneten Platten 12 und 13, die mit Hilfe von Muttern 14 an mit Gewinde versehenen Endabschnitten von vier die Führung bildenden parallelen Stangen 15 befestigt sind« Jede Stirnplatte 12 und 13 istThe drive device 10 comprises a foldable frame 11 with two square, arranged at its ends Plates 12 and 13 attached by nuts 14 to threaded end portions of four parallel ones forming the guide Rods 15 are attached «Each faceplate 12 and 13 is

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so ausgebildet, daß sie "befestigt werden kann} beispielsweise sind die Platten mit nicht dargestellten Löchern zum Aufnehmen von Schrauben oder einem mit Bohrungen versehenen Flansch oder Befestigungsaugen versehen, so daß der Rahmen 11 fest mit einer geeigneten Tragplatte so verbunden werden kann, daß ein Ende des Rahmens dem Reaktorkern benachbart ist, und daß der Rahmen gleichachsig mit einem ein Brennstoff- oder Regelelement enthaltenden Kanal angeordnet ist_o so designed that it can be "attached" for example, the plates are provided with holes (not shown) for receiving screws or a drilled flange or fastening eyes so that the frame 11 can be firmly connected to a suitable support plate so that one end of the frame is adjacent to the reactor core, and that the frame is arranged coaxially with a channel containing a fuel or control element _o

Auf den vier die Führung bildenden Stangen 15 sind ein angetriebener Schlitten 20 und ein Folgeschlitten 21 verschiebbar gelagert; die beiden Schlitten werden durch zwischen ihnen zur Wirkung kommende Druckfedern 22 voneinander weg vorgespannt. Die Schlitten 20 und 21 können sich in der Längsrichtung über eine Strecke bewegen, die der erforderlichen Bewegungsstrecke des zugehörigen Regelelements zwischen der vollständig eingeschobenen und der vollständig herausgezogenen Stellung entspricht; im vorliegenden Fall hat diese Strecke eine Länge von etwa 900 m« Eine Gewindespindel 23 erstreckt sich zwischen den Enden des Rahmens 11 parallel zu den vier Stangen 155 sie ist in der Mitte zwischen den Stangen angeordnet und an ihren Enden in den beiden Platten in Lagern 24 und 25 gelagerte Eine mit der Gewindespindel zusammenarbeitende Mutter 27 ist drehfest in einem an dem angetriebenen Schlitten 20 befestigten Gehäuse 28 angeordnete On the four rods 15 forming the guide are a driven slide 20 and a follow-up slide 21 mounted displaceably; the two sleds are going through between them acting compression springs 22 are biased away from each other. The carriages 20 and 21 can overlap in the longitudinal direction move a distance that corresponds to the required distance of movement of the associated control element between the fully inserted and corresponds to the fully extended position; in the present case, this route has a length of approximately 900 m «A threaded spindle 23 extends between the ends of the frame 11 parallel to the four rods 155 it is in the Arranged in the middle between the rods and one with the threaded spindle supported at their ends in the two plates in bearings 24 and 25 Cooperating nut 27 is non-rotatably arranged in a housing 28 fastened to the driven slide 20

Das Gehäuse 28 des angetriebenen Schlittens 20 trägt ferner einen zur Betätigung dienenden Elektromagneten 29 und bewegliche, auf ihrer Außenseite Jeweils mit einem Zahn versehene Verriegelungsteile 30 einer elektromagnetischen Verriegelungsvorrichtung 31 j die Verriegelungsteile 30 sind bei 32 auf einem ortsfesten Ansatz 33 des Gehäuses 28 drehbar gelagert, und ihre über die Lagerachsen nach hinten hinausragenden Enden 34- sind durch Gestängeglieder 35 mit einer auf dem Gehäuse 28 gleitend gelagerten Ankerbuchse 36 gelenkig verbunden. Wenn der zur Verriegelung dienende Elektromagnet 29 erregt wird, zieht er die Ankerbuchse 36 gegen den Kern 37 des Elektromagneten, wobei die Ankerbuchse längs ihrer Achse in einer solchen Richtung bewegtThe housing 28 of the driven slide 20 also carries an electromagnet 29 serving for actuation and movable, locking parts 30 of an electromagnetic locking device each provided with a tooth on their outside 31 j the locking parts 30 are at 32 on one stationary extension 33 of the housing 28 is rotatably mounted, and their ends 34- projecting to the rear beyond the bearing axles are by means of linkages 35 with a sliding on the housing 28 mounted anchor bushing 36 articulated. When the to lock Serving electromagnet 29 is energized, it pulls the armature bushing 36 against the core 37 of the electromagnet, wherein the Anchor bushing moved along its axis in such a direction

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wird, daß sie die Verriegelungsteile 30 veranlaßt, sich so zu drehen, daß ihre Zähne hinter damit zusammenarbeitende Widerlager 38 greifen, die an dem Folgeschlitten 21 ausgebildet sind, wenn der Folgeschlitten dem angetriebenen Schlitten unmittelbar benachbart ist, so daß die beiden Schlitten 20 und 21 miteinander verriegelt werden. Wenn der Elektromagnet 29 stromlos gemacht wird, bewegt eine Rückführfeder 39 die Ankerbuchse 36 vom kern 37 des Elektromagneten weg, um die Verriegelungsvorrichtung 31 zu lösen.is that it causes the locking parts 30 to so rotate so that their teeth engage behind cooperating abutments 38 which are formed on the follower slide 21, when the following slide is directly adjacent to the driven slide, so that the two carriages 20 and 21 with one another be locked. When the electromagnet 29 is de-energized, a return spring 39 moves the armature sleeve 36 away core 37 of the electromagnet away to release the locking device 31.

In den Rahmen 11 ist an einem Ende ein Dämpfungszylinder 40 in Form eines Dämpfungstopfes eingebaut, der einen Kolben 41 aufnimmt, welcher an der Außenfläche des Eolgeschlittens 21 befestigt ist, wenn dieser das von dem angetriebenen Schlitten 20 entfernte Ende seiner Bewegungsstrecke erreicht, damit die Bewegung des Schlittens 21 abgepuffert wird.A damping cylinder 40 in the form of a damping pot is built into the frame 11 at one end, which has a piston 41 receives, which is attached to the outer surface of the Eolschlittens 21, when this is from the driven carriage 20 reached the distant end of its movement path so that the movement of the carriage 21 is buffered.

Ferner ist eine Antriebsmotorbaugruppe 44 vorgesehen, die lösbar an der äußeren Stirnfläche der Platte 12 oder der tlatte 13 des Hahmens 11 befestigt werden kann und dazu dient, die Gewindespindel 23 anzutreiben. Die kotorbaugruppe 44 umfaßt einen Elektromotor 45 mit einem Untersetzungsgetriebe 46, dessen Abtriebswelle eine Antriebsbuchse 47 oder ein Ritzel trägt; die Antriebsbuchse 47 nimmt einen dazu passenden ündabschnitt 48 der Gewindespindel 23 auf, die auch an ihrem anderen Ende mit einem solchen Abschnitt versehen ist, so daß sie auch dann durch die Motorbaugruppe 44 angetrieben werden kann, wenn diese am anderen Ende des Hahmens 11 befestigt ist. Die Motorbaugruppe 44 umfaßt ferner einen mit Bürsten arbeitenden digitalen Kodierer 49» dessen Scheibe mit der Abtriebswelle des Untersetzungsgetriebes 46 gekuppelt ist, damit die Drehung der Gewindespindel 23 und damit auch die Stellung, in die die Antriebsvorrichtung das zugehörige Regelelement gebracht hat, in jedem gewünschten Zeitpunkt genau gemessen werden kann» Weiterhin ist die Antriebsvorrichtung 10 mit nicht dargestellten Endschaltern ausgerüstet, so daß die GrenzStellungen der Schlitten 20 und 21 und des zugehörigen Regelelements optisch angezeigt werden können; diese Schalter zeigen jeweils an, daß das betreffende Regelelement vollständig herausgezogen oder vollständig eingeführt worden ist·Furthermore, a drive motor assembly 44 is provided, which is releasably attached to the outer end face of the plate 12 or the plate 13 of the frame 11 can be attached and serves the threaded spindle 23 to drive. The kotor assembly 44 includes a Electric motor 45 with a reduction gear 46, the output shaft of which carries a drive sleeve 47 or a pinion; the drive bushing 47 takes a matching end section 48 the threaded spindle 23, which is also provided at its other end with such a section, so that it also then through the motor assembly 44 can be driven when it is attached to the other end of the frame 11. The engine assembly 44 also includes a brushed digital encoder 49 'whose disk is connected to the output shaft of the reduction gear 46 is coupled so that the rotation of the threaded spindle 23 and thus also the position in which the drive device the associated control element has brought, can be measured precisely at any desired point in time »Furthermore, the drive device 10 equipped with limit switches, not shown, so that the limit positions of the carriages 20 and 21 and the associated Control element can be visually displayed; these switches each indicate that the relevant control element has been fully withdrawn or fully inserted

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Ein weiterer ebenfalls nicht dargestellter Mikroschalter zeigt an, ob die elektromagnetische Verriegelungsvorrichtung 31 verriegelt und für Notfälle auslösebereit ist.Another microswitch, also not shown, is shown whether the electromagnetic locking device 31 locks and is ready for emergencies.

Der Folgesohlitten 21 weist zwei Gewindebohrungen 50 auf, in die die benachbarten, mit Gewinde versehenen Enden von zwei Verbindungsstangen 51 eingeschraubt werden können, deren anderer Enden an einem Querstück 52 befestigt sind. Die beiden Verbindungsstangen 51 können sowohl in die eine als auch in die andere Seite des Folgeschlittens 21 eingeschraubt werden, so daß es Je nach der Anordnung des Rahmens 11 möglich ist, die Stangen 51 so anzuordnen, daß sie sich in der einen oder anderen Richtung von dem Schlitten 21 weg und parallel zu den Stangen I5 erstrecken. Die Verbindungsstangen 5I übertragen die Antriebskraft der Vorrichtung 10 auf das <^uerstück 52, mit dem das zugehörige Regelelement durch eine Verlängerungsstange 53 verbunden ist.The follower base 21 has two threaded bores 50 into which the adjacent, threaded ends of two Connecting rods 51 can be screwed, the other Ends are attached to a crosspiece 52. The two connecting rods 51 can be in one as well as in the other Side of the follower slide 21 are screwed, so that it is possible depending on the arrangement of the frame 11, the rods 51 so that they face in one direction or the other away from the carriage 21 and parallel to the rods I5 extend. The connecting rods 5I transmit the driving force of the device 10 on the <^ uerstück 52, with which the associated Control element connected by an extension rod 53 is.

Bei der Antriebsvorrichtung 10 wird die Kraft der Druckfedern 22 ausgenutzt, um die gewünschte schnelle Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung des Regelelements herbeizuführen, sobald die Verriegelung 31 gelöst wird? normalerweise wird Jedoch das Regelelement mit Hilfe der Gewindespindel 23 und der Mutter 27 angetrieben. Die Verriegelungsvorrichtung 3I wird normalerweise dadurch in ihrer Verriegelungsstellung gehalten, daß der Elektromagnet 29 eingeschaltet ist, so daß eine schnelle Freigabe des Regelelements auch dann gewährleistet ist, daß der Elektromagnet in einem Notfall stromlos wird©In the drive device 10, the force of the compression springs 22 is used to the desired fast forward or Bring back movement of the control element as soon as the lock 31 is released? Normally, however, the control element is driven with the aid of the threaded spindle 23 and the nut 27. The locking device 3I is normally thereby held in its locked position that the electromagnet 29 is switched on, so that a quick release of the Control element ensures that the electromagnet is de-energized in an emergency ©

Die gleiche Antriebsvorrichtung 10 kann sowohl dazu dienen, ein Regelelement schnell in den Reaktorkern einzuführen, als auch dazu, ein Regelelement schnell aus dem Reaktorkern herauszuziehen; zu diesem Zweck kann die Vorrichtung auf einfache Weise umgebaut werden, wobei der Rahmen 11 so geschwenkt wird, daß seine Enden miteinander vertauscht werden·The same drive device 10 can serve both to introduce a control element quickly into the reactor core, and also to quickly withdraw a control element from the reactor core; for this purpose the device can be converted in a simple manner the frame 11 is pivoted so that its ends are interchanged

Fig. 1 und 2 zeigen den Rahmen 11 für den Fall, daß die Vorrichtung dazu dienen soll, ein zur Regelung dienendes Brennstoffelement im Notfall schnell aus dem Reaktorkern herauszuziehen«1 and 2 show the frame 11 in the event that the device is intended to be used, a fuel element used for regulation can be pulled out of the reactor core quickly in an emergency "

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Hierbei wird der Hahmen 11 durch die Stirnplatte 12 so unterstützt, daß der angetriebene Schlitten 20 dem Reaktorkern am nächsten benachbart ist, während der Folgeschlitten 21 der auf der Stirnplatte 13 angeordneten Motorbaugruppe 44 benachbart ist. Das Querstück 52 ist mit dem !Folgeschlitten 21 durch mehrere Verbindungsstangen 51 von geeigneter Länge verbunden· Um die Antriebsvorrichtung 10 betriebsbereit zu machen, wird die Motorbaugruppe 44 betätigt, um die Gewindespindel 23 so zu drehen, daß der angetriebene Schlitten 20 von dem Eeaktorkern weg nach außen bewegt wird. Wenn der Folgeschlitten 21 seine äußerste Stellung erreicht, bewirkt die weitere Auswärtsbewegung des angetriebenen Schlittens 20, daß die Federn 22 zwischen den Schlitten 20 und 21 zusammengedrückt werden, bis die zusammenarbeitenden Teile 30 und 38 der Verriegelungsvorrichtung 31 in Eingriff miteinander kommen; hierbei ist der Elektromagnet 29 eingeschaltete Somit werden die beiden Schlitten 20 und 21 fest aneinander verankert, und sie behalten ihre Lage bei, solange der Elektromagnet 29 erregt ist.Here, the frame 11 is supported by the face plate 12 so that that the driven slide 20 is closest to the reactor core, while the follower slide 21 of the the end plate 13 arranged motor assembly 44 adjacent is. The crosspiece 52 is connected to the following slide 21 by several Connecting rods 51 of suitable length connected · To the To make the drive device 10 operational, the motor assembly 44 is actuated to rotate the threaded spindle 23 so that that the driven slide 20 is moved away from the Eeaktorkernern. When the following slide 21 is its outermost Position reached, the further outward movement of the driven carriage 20 causes the springs 22 between the carriages 20 and 21 are pressed together until the cooperating parts 30 and 38 of the locking device 31 are engaged come together; here the electromagnet 29 is switched on Thus, the two carriages 20 and 21 are firmly anchored to one another, and they maintain their position as long as the Electromagnet 29 is energized.

Jetzt kann die Motorbaugruppe 44 nach Wunsch betätigt werden, um die beiden miteinander verriegelten Schlitten 20 und längs der Führungsstangen 15 zu bewegen und das zur Regelung dienende Brennstoffelement in den zugehörigen Kanal des Reaktorkerns einzuführen, wobei die Stellung des Elements während des normalen Betriebs des Reaktors stets genau bekannt ist·The motor assembly 44 can now be operated as desired to move the two interlocked carriages 20 and to move along the guide rods 15 and to regulate To introduce serving fuel element into the associated channel of the reactor core, the position of the element during the normal operation of the reactor is always precisely known

Wenn ein Notfall eintritt, bewirkt eine äußere Sicherheitsvorrichtung, daß der Verriegelungs-Elektromagnet 29 stromlos -gemacht wird, um die Verriegelung 31 zu lösen. Hierdurch werden die zusammengedrückten Federn 22 freigegeben, so daß sie den Folgeschlitten 21 schnell von dem angetriebenen Schlitten 20 weg bewegen, der durch die Mutter 27 fest mit der Gewindespindel verbunden ist; auf diese Weise ist es möglich, das Regelelement schnell zurückzuziehen. Die beim Zurückziehen des Elements auftretende überschüssige Energie wird durch die Dämpfungskopfanordnung 40, 41 vernichtet.When an emergency occurs, an external safety device that the locking electromagnet 29 is de-energized in order to release the lock 31. This will be the compressed springs 22 are released so that they move the follower slide 21 away from the driven slide 20 quickly move, which is firmly connected to the threaded spindle by the nut 27; in this way it is possible to control the element to withdraw quickly. The excess energy that occurs when the element is withdrawn is absorbed by the cushioning head assembly 40, 41 destroyed.

Wenn die Antriebsvorrichtung 10 umgebaut werden soll, so daß sie in Verbindung mit einem Neutronen absorbierenden Sicher-If the drive device 10 is to be rebuilt so that it can be used in conjunction with a neutron absorbing safety

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heitselement benutzt werden kann, wird der Hahmen 11 von seiner Halterung getrennt, um 180° geschwenkt, und mit Hilfe der Stirnplatte 13 gegenüber dem das Sicherheitselement enthaltenden Kanal eingebaut«. Die Motorbaugruppe 44 wird am äußeren Ende des Rahmens, d_ch„ jetzt an der Stirnplatte 12 befestigt, und der Folgeschlitten 21 wird mit dem Querstück 52 des Sicherheitsregelelements mit Hilfe eines anderen Satzes von kürzeren Verbindungsstangen 51 verbundene Schließlich wird der Kodierer 49 erneut auf WuIl gestellt, um die Vorrichtung erneut dem normalen Betrieb anzupassen· Die Antriebsvorrichtung 10 arbeitet Jetzt wie zuvor, d*h. das Regelelement wird in der normalen Weise mit Hilfe der Gewindespindel 23 und der Mutter 27 angetriebene Sobald Jedoch beim Auftreten eines Dehlers bzwe im Notfall die Verriegelung 31 gelöst wird, bewirken die Federn 22, daß der Folge schütten 21 schnell nach innen bewegt wird, um das Sicherheitsregelelement schnell in den Reaktorkern einzuführen*element can be used, the frame 11 is separated from its holder, pivoted by 180 °, and installed with the help of the face plate 13 opposite the channel containing the security element «. The motor assembly 44 is at the outer end of the frame, d _c h "now attached to the end plate 12, and the follower carriage 21 with the crosspiece 52 of the safety control member by means of another set of shorter connecting rods 51 connected Finally, the encoder 49 is again WuIl in order to adapt the device to normal operation again. The drive device 10 now operates as before, i.e.. the control element is driven in the normal way with the help of the threaded spindle 23 and the nut 27 Safety control element can be quickly introduced into the reactor core *

Aus Sicherheitsgründen sind die Enden der eine unterschiedliche Länge aufweisenden Verbindungsstangen zum Einführen bzw« zum Zurückziehen eines Regelelements auf verschiedene Weise ausgebildet, so daß ein Satz von Stangen 51 von größerer Länge, wie er zum Zurückziehen eines Regelelements benötigt wird, nur mit dem Querstück 52 eines zur Regelung dienenden Brennstoffelements verbunden werden kann, während ein anderer Satz von kürzeren Stangen zum Einführen eines Regelelements nur an dem Querstück eines Neutronen absorbierenden Regelelements angebracht werden kann.For safety reasons, the ends of the connecting rods, which have different lengths, are for insertion or designed to retract a control element in various ways, so that a set of rods 51 of greater length, as is required for withdrawing a regulating element, only with the crosspiece 52 of a fuel element serving for regulating can be connected, while another set of shorter rods for inserting a control element only on that Cross piece of a neutron absorbing control element can be attached.

Figo 4 zeigt einen Versuchsreaktor der Bauart mit einem unterteilten Tisch oder mit zwei Hälften, der dazu dient, nicht moderierte oder mit einem festen Moderator arbeitende Reaktoren nachzuahmen» Diese Reaktoranordnung umfaßt allgemein zwei Tische 60 und 61, von denen einer ortsfest und der andere verschiebbar auf einem Bett 62 angeordnet ist. Auf jedem der Tische 60 und 61 sind jeweils in Form eines Stapels quadratische Rohre aus nichtrostendem Stahl angeordnet, die eine sich aus quadratischen Elementen zusammengesetzte vi/abenkonstruktion 63 bilden, bei der die Rohre auf beiden Seiten durch Stützen 64 in ihrer Lage gehalten werden. Eine Anordnung 63 aus 45 waagerechten Reihen und 45 senk-Fig. 4 shows an experimental reactor of the type with a divided table or with two halves which is used for this purpose Mimicking moderated reactors or reactors operating with a fixed moderator »This reactor arrangement generally comprises two tables 60 and 61, one of which is fixed on a bed 62 and the other is slidable. On each of tables 60 and 61 are each in the form of a stack of square tubes made of stainless steel Steel arranged, which form a composite of square elements vi / abenkonstruktion 63, in which the Pipes are held in place on both sides by supports 64. An arrangement 63 of 45 horizontal rows and 45 vertical rows

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-ΙΟ-re cht en Reihen quadratischer Rohre auf jedem lisch bildet jeweils eine Hälfte des Reaktors. Lange üinschübe, die verschiedene Stoffe enthalten können, Z₀B. angereichteres Uran, erschöpftes Uran, nichtrostenden Stahl, Aluminium und Zirkon, stehen zur Verfügung, um in die Rohre der Stapel 63 eingeführt zu werden, um zahlreiche verschiedene Reaktoranordnungen nachzuahmen₀ ,- Right rows of square tubes on each table form one half of the reactor. Lange üinschübe, the different substances may include, Z ₀ as the enriched teres uranium, depleted uranium, stainless steel, aluminum and zirconium, are available to be introduced into the tubes of the stack 63 to a number of different reactor configurations mimic _0,

Jede Hälfte 63 des Versuchsreaktors umfaßt fünf Brennstoff stäbe, die so ausgebildet sind, daß sie in einen Reaktorkern eingeführt werden können» Jeder Brennstoffstab umfaßt im wesentlichen einen langen Einschub, der sowohl Brennstoff als auch ein den Brennstoff umgebendes Material aufnehmen kann und waagerecht in ein beliebiges der Rohre der Stapel 63 einführbar istc An seinem äußeren Ende ist der Einschub mit einer Verlängerungsstange 53 versehen, die gegenüber dem Einschub nach außen ragt und mit dem Querstück 52 einer der Antriebsvorrichtungen 10 verbunden werden kann. Diese Brennstoffstäbe werden bei Jeder Hälfte des Reaktors als Regelelemente verwendet, und sie werden langsam in den Reaktor hinein und aus ihm heraus bewegt, wie es erforderlich ist, um die Kernreaktion zu steuern· Gegebenenfalls kann jedoch einer dieser Brennstoffstäbe während des normalen Betriebs vollständig in den Reaktor eingeführt bleiben und nur als Sicherungsstab verwendet werden. Alle fünf Brennstoffstäbe in jeder Hälfte des Reaktors sind mit Antriebsvorrichtungen 10 verbunden, die in der aus Fig· 1 und 2 ersichtlichen Weise zusammengebaut und angeordnet sind, so daß dann, wenn ein eine Gefahr anzeigendes Signal erzeugt wird, alle zehn Brennstoffstäbe mit Hilfe der Federn 22 schnell aus dem Reaktor herausgezogen werden können.Each half 63 of the experimental reactor contains five fuels rods designed to be inserted into a reactor core. Each fuel rod includes im essentially a long slot that can accommodate both fuel and a material surrounding the fuel and The stack 63 can be inserted horizontally into any of the tubes. At its outer end is the insert with an extension rod 53, which protrudes outwardly with respect to the insert, and with the crosspiece 52 of one of the drive devices 10 can be connected. These fuel rods are used by everyone Half of the reactor is used as control elements, and they are slowly moved in and out of the reactor, like it is necessary to control the nuclear reaction · If necessary, however, one of these fuel rods can be used during normal During operation, remain fully inserted into the reactor and only be used as a safety rod. All five fuel rods in each half of the reactor are connected to drive devices 10, which in the manner shown in Figs assembled and arranged so that when a signal indicative of danger is generated, all ten fuel rods can be quickly withdrawn from the reactor by means of the springs 22.

Zusätzlich, zu den Brennstoff stäben enthält jede Hälfte des Reaktors bis zu sechs Neutronen absorbierende Sicherheitsstäbe, die zur Verfügung stehen, um schnell in den Reaktor eingeführt zu werden, wenn die Brennstoffstäbe allein mit ihrer Reaktionsfähigkeit nicht ausreichen, um den Reaktor außer Betrieb zu setzen; dies kann z.B. vorkommen, wenn große "verdünnte" Systeme untersucht werden. Grundsätzlich umfaßt jeder Sicherheitsstab einen langen Einschub mit ähnlichen Abmessungen wie die Brennstoffstabeinschübe, und es ist entsprechend eine VerlängerungsstangeIn addition to the fuel rods, each half contains the The reactor has up to six neutron absorbing safety rods that are available to be quickly inserted into the reactor to become when the fuel rods alone with their reactivity are not sufficient to put the reactor out of operation; this can happen, for example, when examining large "dilute" systems. Basically, every security staff includes one long drawer with similar dimensions to the fuel rod drawers, and it is accordingly an extension rod

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55 vorgesehen, die mit dem Querstück 52 einer Antriebsvorrichtung 10 verbunden werden kann» Die Einschöbe für die Sicherheitsstäbe sind mit einem geeigneten B -Material gefüllt, das Neutronen absorbiert und als Gift für den Kernreaktor wirkt, so daß diese Stäbe durch die Vorrichtungen 10 normalerweise in ihrer zurückgezogenen Stellung gehalten werden, jedoch beim Auftreten eines Gefahrensignals mit hoher Geschwindigkeit in den Reaktor eingeführt werden. Zu diesem Zweck sind bei den zugehörigen Antriebsvorrichtungen 10 die Rahmen 11 im Vergleich zu der Darstellung in Figo 1 und 2 umgekehrt angeordnet. Die Zahl der verwendeten Sicherheitsstäbe richtet sich nach der Größe und Zusammensetzung des zu untersuchenden Reaktors· 3?ig· 4· zeigt sechs Antriebsvorrichtungen 10, die an der Tragplatte befestigt und mit einer entsprechenden Zahl von zur Regelung dienenden BrennstoffStäben und/oder Sicherheitsstäben verbunden sind.55 is provided, which is connected to the crosspiece 52 of a drive device 10 can be connected »The inserts for the security bars are filled with a suitable B material that absorbs neutrons and acts as a poison for the nuclear reactor, so that these rods will normally be held in their retracted position by the devices 10, but as they occur of a hazard signal can be introduced into the reactor at high speed. For this purpose, the associated Drive devices 10 compared to the frame 11 the representation in Figo 1 and 2 arranged reversed. The number the safety bars used depend on the size and composition of the reactor to be investigated · 3? ig · 4 · shows six drive devices 10 attached to the support plate and are connected to a corresponding number of regulating fuel rods and / or safety rods.

Patentansprüche:Patent claims: 909830/0915909830/0915

Claims

P A Ϊ E I T A if S P fi il GHE

Ie For use in conjunction with a Hegel element of a Nuclear reactor suitable device for driving the control element along a channel in the core of a reactor for the purpose of regulating the heater operation, the drive device also is designed so that it enables the associated control element moving at high speed in one direction or the other, characterized by that the drive device comprises a device for generating a rapid movement, which in the drive device either can be installed in such a way that it causes the associated Hegel element to be pulled out quickly in an emergency, or so that in an emergency it causes the regulating element to be inserted quickly, the drive device being designed in such a way that that it normally allows a Hegel element to move in one direction or another at a slow rate to drive, and wherein the device for generating the rapid movement in an emergency either in the mentioned one way or can be cultivated in the mentioned other way »

2 · Drive device according to claim 1, characterized

draws

that the device for generating a

rapid movement can be incorporated into the drive device in reverse position to the drive device that it previously made it possible to quickly pull a Hegel element out of the reactor core so that it could be converted into a The control element can be quickly introduced into the reactor core.

3 «drive device according to claim 1, characterized by an elongated frame forming a sliding guide extending in the longitudinal direction (11) further comprises a reversible fastening device for the frame, which makes it possible to fasten the frame so

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—Sr

that either one end or the other end of the frame is adjacent to the reactor core, one rotatably mounted in the frame, elongated threaded spindle (25) parallel to the sliding guide and cooperating with a nut (27), a motor assembly (44), which is releasably attached to that end of the frame that is to be further away from the reactor core, and with is coupled to its adjacent end of the lead screw so that the lead screw rotates during normal operation can be to move the locking element in one direction or the other, two on the frame along the sliding guide (15) slidably mounted carriages (20, 21), between which a tensioned spring arrangement (22) is provided, which between the carriage comes into effect, one of the two carriages (20) which forms the driven carriage, one non-rotatable, cooperating with the threaded spindle drive nut (27) is attached, so that a rotation of the threaded spindle in one direction or the other causes the drive nut together with the driven slide longitudinally the sliding guide is moved in the corresponding direction, a remotely controllable locking device (31) »by means of it the driven slide can be releasably locked with the other slide (21) designated as the following slide, so that the two carriages are not moved apart by the force of the spring arrangement, as well as connecting rods (51) » to connect the following slide with a driven control element.

4 «Drive device according to claim 2 or 3», characterized in that the locking device by Springs (39) biased towards their release position and is provided with a remotely controllable electromagnetic actuator (29 »37» 36) through which the locking device is held in the locking position against the force of the preload springs.

5. Drive device according to claim. 4 ·, characterized in that the movable locking parts (30) of the locking device (31) and the electromagnetic actuating device associated therewith by a

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1 8 H 3 H1 8 H 3 H.

^ ehUuse (.28) arranged on the driven och slide (20) are supported, which contains the * mtrie.bsmutter (27), and that the threaded spindle (23) through a central tube electromagnetic device for actuating the locking device extended

6. Nuclear reactor, characterized in that the nuclear reactor has at least one cone element and a drive device according to any one of claims 1 to 5, and that the drive device is coupled to the control element, so that it enables the Hegel element to be driven in order to move it in the longitudinal direction and that it is the drive device in an emergency enables the control element to be quickly removed from the Pulling out the reactor core or inserting it into the reactor core,

7. Nuclear reactor, the core of which has several elongated channels, with certain channels for regulating fuel elements and certain other channels for safety regulating elements included, characterized in that each of the control elements and the safety elements with a drive device according to any one of claims 1 to 5, so that each element is coupled during normal operation along the associated Channel can be moved that the drive devices coupled to the control fuel elements are mounted in such a way that they enable the associated To quickly pull elements out of the reactor core, and that the drive devices coupled with the safety elements are mounted in such a way that they enable the associated safety elements to be quickly inserted into the reactor core in an emergency to introduce.

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