DE1903210A1

DE1903210A1 - Steuereinrichtung fuer heterogene Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1903210A1
Application number: DE19691903210
Authority: DE
Inventors: Thorp Arthur G; Thorp Ruth S
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1968-01-24
Filing date: 1969-01-23
Publication date: 1969-09-04
Also published as: US3576717A; BE727297A; JPS4827359B1

Description

■fVSSTINGHOüSE Electric Corporation Erlangen, * 2. JßJJ ing« Pittsburgh, Pennsylvania ■ Werner-von-Siemens-S&r. 50 V.St.v.A.

Mein Zeichen: PLA 68/8304 Mü/Hü

Steuereinrichtung für heterogene Kernreaktoren

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für einen heterogenen Kernreaktor, bei der die einzelnen, neutronenabsorbierendes Material enthaltenden Steuerstäbe an Brennstabpositionen der Brennelemente in ihrer Höhenlage durch au3erhalb des Reaktorkesseis vorgesehene Verstelleinrichtungen veränderbar angeordnet sind. Sie geht von dem bekannten Stand der Technik aus, daß heterogene Kernreaktoren mit Hilfe von Steuerstäben, die neutronenabsorbierendes Material enthalten, und in ihrer Höhenlage bzw. Eintauchtiefe im Reaktorkern einstellbar sind, gesteuert werden. In dissem Zusammenhang sind die verschiedensten Ausbildungsformen verwendet worden. Zwei Grundtypen sind dabei hauptsächlich zu nennen, nämlich Kernreaktorregelstäbe, z.B. von kreuzförmigem Querschnitt, die in Zwischenräumen zwischen den einzelnen Brennelementen hin- und herbewegbar sind. Sie werden innerhalb des Reaktorkerns gleichzeitig vom Kühlmittel, das auch Koderatoreigenschaften aufweist, umströmt, was zu NeutronenfluiSspitzen bei der Zurücknahme derartiger Regelstäbe aus dem Reaktorkern führt. Durch sogen. Folgestäbe wird diese Erscheinung zwar gemildert, jedoch mit dem Nachteil der größeren Baulänge der Kernreaktorkessel erkauft, deren Herstellung dadurch schwieriger und auch vor allen Dingen wesentlich teuerer wird. Ein anderer Typ von Kernreaktorregelstäben wurde in Brenn3tabpositionen der Brennelemente in .Führungsröhren eingesetzt. Je Brennelement werden mehrere dieser sogen. Fingerregelstäbe in einem Halteorgan zusammengefaßt und gleichzeitig bewegt. Bei dieser Konstruktion konnte auf sogen. Folgestäbe verzichtet werden,jedoch bewegen sich diese Fingerregelstäbe ebenfalls in direkten; Kontakt mit dem Reaktorkühlmittel, Sie mußten deshalb aus einem besonders korrosionsfesten Material

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hergesteilt werden, so daß ein Kompromiß zwischen ihrer Absorptionsfähigkeit und ihrer Korrosionsfestigkeit notwendig war.

Es stellte sich daher die Aufgabe, eine Steuereinrichtung zu finden, mit der die geschilderten Nachteile mit Sicherheit vermieden werden können, die zudem mechanisch sicher und einfach aufgebaut ist und deren Antriebseinrichtung vor allen Dingen nicht dem Reaktorinnendruck und der Reaktortemperatur ausge-¹ setzt ist. Dieses Ziel wird er-findungsgemäß dadurch erreicht, daß die einzelnen Steuerstäbe flexibel ausgebildet "und in gegenüber dem Reaktorkühlmittel abgeschlossenen Führungsröhren, die * abgedichtet durch den Deckel des Reaktorkernes nach außen geführt sind, durch eine für die Steuerstäbe eines Brennelementes gemeinsame Antriebseinrichtung frei von Temperatur- und Druckbelastung betätigbar sind. Die in den Führungsröhren bewegbaren Steuerstäbe sind somit nicht direkt miteinander verbunden sondern erst außerhalb des Reaktorgefäßes über ihre Betätigungselemente, die als Drahtseilzüge ausgebildet sind.

Zur weiteren Erläuterung dieser Erfindung sei auf die Pig. 1 bis 11 Bezug genommen, in denen ein mögliches Ausführungsbeispiel dargestellt ist und aus denen weitere Grundzüge der vorliegenden Erfindung zu entnehmen sind.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt einen Kernreaktor, der mit dieser Steuereinrichtung ausgerüstet ist.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen aneinandergereiht eine Seitenansicht - teilweise auch im Schnitt - der SteuerStabanordnung innerhalb eines Brennelementes dieses Kernreaktors.

Fig. 5 zeigt eine Ansicht, ebenfalls teilweise im Schnitt, einer Griffkappe, die auf die zusammengefaßten Drahtseilzüge eines Brennelementes aufgesetzt ist.

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch die Anordnung der Fig. 4

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entlang der Linie IV-IV.

Fig. 7 zeigt an einem Querschnitt eines Brennelementes die Anordnung von Brennstäben und Steuerstäben.

Fig. 8 veranschaulicht in einem Querschnitt die Anordnung der Brennelemente im Kernreaktor selbst.. ·

Fig. 9 veranschaulicht die Verteilung der Führungsrohre für die Steuerstäbe. ' '

Fig. 10 zeigt die Zuordnung der einzelnen Drahtseilzüge der Steuereinrichtung eines Brennelementes in ihrem Verbindungsstück.

Fig. 11 schließlich zeigt den unteren Abschluß der Führungsrohre für die einzelnen Steuerstäbe.

Bei dem in diesen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Kernreaktor aus einem Kessel 10, einem Reaktorkern 11, einer Kernhalteplatte 12, einem Kerntragzylinder 13, der mit dieser Tragplatte 12 verbunden ist, einem Leitrohr 14, das zwischen dem Tragzylinder 13 und dem Kern 11 angeordnet ist, einem thermischen Schild 15 zwischen diesem Tragzylinder 13 und dem Reaktorkessel 10 sowie einer Vielzahl von im allgemeinen zylindrischen Führungsrohren 16, in denen die Steuerelemente 17 (siehe Fig. 4) bewegbar sind und einer Tragkonstruktion 18, für die Halterung der Brennelemente 19 im Kernreaktor 11. Der Kernreaktor ist flüssigkeitsgekühlt, z.B. mit Druckwasser. Der Kern 11 ist im Kühlmittel eingetaucht. Dementsprechend hat der Druckkessel 10 einen Einlaßstutzen 21 und einen Auslaßstutzen 22, damit das Kühlmittel durch den Kessel bei einem relativ hohen Innendruck zirkulieren kann. Der Kessel 10 hat einen abnehmbaren Deckel 23» der durch eine Vielzahl von Bolzen 24 befestigt und mit einer Vielzahl von Öffnungen 25 versehen ist, von denen wenigstens eine jedem Brennelement 19 zugeordnet ist.

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Wie auch in Fig. 3 dargestellt, ist in jeder Öffnung 25 ein Deckelstutzen 26 eingeschweißt. In das obere Ende dieses Stutzens 26 ist eine Dichtungshülse 27 eingeschraubt und mit einer Ringschweißnaht 28 gegenüber dem Stutzen 26 abgedichtet.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist zwischen dieser Hülse 27 und einem Kopfstück 33» das einen Teil einer Tragstruktur 18 für das Brennelement sowie die Fassung für die Steuerstabführungsrohre 16 bildet, ein Dichtsitz 29 auf einer Schulter 32 des im allgemeinen zylindrischen Kopfstückes 33 vorgesehen. Der Dichtungsdruck wird dabei durch die Schraubbolzen 57 erzeugt, die in Gewindebohrungen des auf das Kopfstück 33 aufgeschraubten Ringes 55 geführt sind. Zur Einjustierung und Führung der Führungsrohre 16 im Kopfstück 33 sind Abstandskörper 34 zwischen diesen vorgesehen. Die Abdichtung der Rohre 16 im Kopfstück 33 kann dabei z.B. durch Lötung vorgenommen werden. Auf diese Weise ist das Innere des Reaktorbehälters an den Durchbrechungen des Deckels bzw. an den Durchführungen der Führungsrohre 16, die an ihrem unteren Ende durch Stopfen 35 abgedichtet sind - siehe Fig. 11 - druckfest verschlossen.

Die Führungsrohre 16 sind also nach außen hin offen, ihr Ende befindet sich außerhalb des Reaktorkessels 10. Die in ihnen geführten Steuerelemente 17 arbeiten somit in Luft oder auch z.B. in einem Gas, wie z.B. Helium, das in dieselben eingeführt werden kann, um die Kühlung dieser Elemente zu unterstützen. Auf diese Weise sind sie vom flüssigen Kühlmittel getrennt und nicht dem relativ hohen Innendruck im Reaktorkessel ausgesetzt. In gleicher Weise ist auch der nichtdargestellte -Steuerstabantriebsmechanismus keinen erhöhten Beanspruchungen unterworfen-Er benötigt daher kein hermetisch abgedichtetes Gehäuse oder eine Wellendichtung und kann daher auch durch normale konventionelle Mittel geschmiert werden. Sein Aufbauprinzip ist für die vorliegende Erfindung unwesentlich,· es kann sich also z.E. um ein magnetisches Schrittschaltwerk oder ein Zahnstangengetriebe handeln.

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Wie auch aus den Fig. 4 und 7 zu ersehen, besteht jedes Brennelement 19 aus einer Vielzahl von parallel angeordneten Brennstäben, die in vertikaler Lage innerhalb einer gitterartigen Haltestruktur oder eines im allgemeinen rechtwinkeligen Gehäuses 37 befestigt sind. Dieses besitzt eine obere Deckplatte 38 und eine untere Abschlußplatte 39, die, wie in Fig. 1 dargestellt, jeweils in eine entsprechende öffnung der Kernhai teplatte 12 eingreift. Die Konstruktion der Brennstäbe-36 ist für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung, sie kann von einem an sich bekannten Typ sein.

V/ie bereits erwähnt, greifen die Steuerelemente zur Vermeidung von Flu3spitzen direkt, in die Brennelemente ein und zwar innerhalb von Führungsröhren 16, die sich in gleichförmiger Verteilung, siehe Fig. 7, an Brennstabpositionen durch das Brennelement 19 erstrecken. In dem vorliegenden Beispiel sind je Brennelement 16 S teuere! era ent e vorgesehen, die in vier Reihen zu je vier Elementen angeordnet sind. Beim Zurückziehen der Steuerelemente und damit des absorbierenden Materials tritt kein Moderator mehr an die Stelle der Steuerelemente, da deren Führungsrohre entsprechend Fig. 11 gegenüber dem übrigen ReaktorraU-T₁ abgeschlossen sind. Liese Konstruktion ermöglicht auch die Verwendung von unterschiedlich absorbierenden Steuerelementen in aen verschiedenen Kernbereichen, womit eine Fiußabflachung erreicht werden kann. La weiterhin keine Rücksicht auf Korrosionsfestigkeit genommen werden muß, kann auch weniger kostspieliges .^.bsorbermaterial, wie z.h. borierter Stahl, verwendet werden. Auch die Verwendung von spröden ilateriai ist möglich, da die Steuerelemente von Stahlseilen 4 1 getragen werden, also keine eigene Festigkeit besitzen müssen.

In Fig. 4 ist dieser Aufbau näher dargestellt. Jedes Steuerelement 17 besteht aus einer Vielzahl von verhältnismäßig kurzen zylindrischen Abschnitten 42, die auf das Stahlseil 41 aufgeschraubt sind. Dieses trägt somit das gesamte Steuerelement. Die Herstellung der einzelnen Steuerelementabschnitte 42 bereitet

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keine Schwierigkeiten, hierfür können auch Verfahren aus der Massenproduktion, wie Pressen und Sintern, angewendet werden. Diese Steuerelemente 17 weisen aufgrund dieses Aufbaus auch eine große Flexibilität auf, so daß ein Verklemmen in den PnIirungsrohren 16, die außerhalb des Reaktorkerns auch auf le?.~-:t gekrümmten Bahnen verlaufen können, praktisch ausgeschlossen werden kann.

Zur Sicherung des Drahtseiles gegen Verdrehung ist dieses entsprechend Fig. 4 und 10 von der Oberkante des Steuerelementes 17 bis zum oberen Ende desselben, das mit einem Endstück 44 versehen ist, von einem flexiblen Rohr 43 umgeben. Die Sieuerseile

fc 41 jedes Erennelementes 19 sind im Verbindungsstück 45 '.n der in den Fig. 2 und 10 dargestellten Weise gefaßt. Über ein Kupplungsteil 46 ist dieses Verbindungsstück 45 mit dem nicht dargestellten Steuerstabantriebsmechanismus verbunden und kann somit in vertikaler Richtung hin- und herbewegt werden. Jedes Stahlseil 41 und die zugehörige. Röhre 43 passen leicht gleitend durch ein jeweils eine Öffnung 47 im Verbindungsstück 45» die Endstücke 44 verhindern ein Durchschlüpfen der Stahlseile durch diese Öffnungen nach unten. Auf diese V/eise ist sichergestellt, daß ein Steuerelement 17» das in einer angehobenen Stellung steckengeblieben ist, in derselben verbleibt, wenn das Verbindungsstück 45 abgesenkt wird, um die anderen Steuerelemente 17, die mit diesem verbunden sind, in das jeweilige Brennelement

) abzusenken. Der hier angenommene Ausfall der Funktion eines Steuerelementes 17 ist unerheblich, da die übrigen Steuerelemente 17 eines Brennelementes 19 dadurch in ihrer Bewegungsfreiheit nicht gehemmt sind. Es soll an dieser Stelle auch erwähnt werden, daß die Stahlseile 41 entsprechend den an sie gestellten Festigkeitsanforderungen gewählt werden und so dünn als möglich gehalten sind. Sie sind dann auch in der Lage, die Energie bei Schnellabschaltvorgängen zu absorbieren, so daß auf spezielle Stoßdämpfer verzichtet werden kann oder wesentlich einfachere Konstruktionen als bisher üblich für diesen Zweck verwendet werden können.

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Die Führungεrohre 16 sind so dimensioniert, daß sie dem Druck des Realctorkühlniittels standhalten können. Sollte jedoch einmal ein Zusammendrücken eines solchen Rohres durch den äußeren Kühlmitteldruck stattfinden, so ist damit noch kein Kühlmittelverlust verbunden, da das Rohrmaterial so duktil ist» daß bei einem derartigen Vorgang keine Risse auftreten. Sollte ein derartiges Zusammendrücken einmal passieren, wenn ein Steuerelement teilweise eingefahren ist, so würde wohl ein Pestklemmen desselben möglich sein, was aber praktisch keinen Einfluß auf die weitere Regelbarkeit des Kernreaktors hat.

Wie bereits erwähnt, ist die Verteilung der Führungsrohre 16 für ein Brennelement 19 in Fig. 9 dargestellt. Außerhalb des Brennelementes werden diese Führungsröhre, siehe Fig. 1, nach oben zusammengeführt und gehen durch eine einzige öffnung 25 des Kernreaktordeckels 23, wo sie in der beschriebenen V/eise - siehe Fig. 2 - gehaltert und abgedichtet sind. In der ?i£. sind neunsehn Führungsrohre eingezeichnet. Sechzehn davon sind als Führungsrohre für die Steuerelemente 17 vorgesehen, die verbleibenden drei Rohre sind für andere Zwecke verfügbar, z.B. für die Reaktorinstrumentierung. Durch darin eingebrachte Meßsonden können beispielsweise die Temperaturverhältnisse im Innern des Reaktorkerns, die Neutronenfiußdichten sowie auch die Kühlmittelströmung kontrolliert werden.

Durch diese Art der Führung der Steuerelemente ergibt sich somit zwanglos auch eine einfache und unkomplizierte Anbringung der in einem Reaktor benötigten Meßeinrichtungen, die bisher in besonderen Konstruktionselementen innerhalb des Reaktorkernes untergebracht werden mußten.

Wie bereits erwähnt, ist das Kopfstück 33 nicht nur zur Halterung der Steuerelementführungsrohre 16 vorgesehen, es trägt auch mit Hilfe der Tragstruktur 18 das zugehörige Brennelement 19· Damit aber auch die Führungsrohre 16 in ihrer Gesamtheit aus den Brennelementen 19 entfernt werden können, i3t die Tragstruktur 18 rr.it einer lösbaren Kupplung 61 versehen. Dies hat

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den Vorteil, daß möglichst viele dieser Führungsrohre 16 bei neuen Kernbeladungen wieder verwendet werden können.

Die Tragstruktur 18 besteht - siehe auch Fig. 2, 3 und 3 zunächst aus einer_; zylindrischen Tragröhre 51, die in das Kopfstück 33 eingeschraubt und dort mit einem Stift 54 gesichert ist. An ihrem unteren Ende ist sie durch Stifte 53 mit einem Ring 52 innerhalb des Reaktordruckkessels verbunden. Das Gewicht des an dem Tragrohr 51 in nachstehender Weise befestigten Brenn- ~x3mentes wird durch die Schraubbolzen 57 auf die mit dem Kesseldecke fest verbundene Hülse 27 übertragen. Der die Bolzen 57 aufnehmende Tragring 55 ist dabei auf das obere Ende des Kopfstückes 33 aufgeschraubt und durch eine Abstandshülse 56 gegenüber der Schulter 32 dieses Teiles auf Abstand gehalten.

Der am unteren Ende des Tragrohres 51 befestigte Ring 52 ist mit der bereits erwähnten Kupplungseinrichtung 61 durch vier Traghülsen 62 verbunden, von denen jede einen Stab 63 umgibt, der bis zu einer Rohrführungsplatte 64 - für die Führung der Führungsrohre 16 - reicht und mit dieser z.B. durch Schraubung fest verbunden ist. Die Rohrführungsplatte 64 liegt durch ihr Eigengewicht über Abstandshülsen 65 auf der Deckplatte 38 des Brennelementes auf. Das obere Ende jeder Traghülse 62 ist mit dem Ring 52 durch Stifte 53 verbunden, die auch in das Tragrohr 51 eingreifen. Das untere Ende der Röhren 62 ist mit einem Flanschrohr 66 der Einrichtung 61 fest verbunden. Im Inneren des Flanschrohres 66, das die eigentliche Kupplung umgibt, sind federnde Kupplungsarme 67 vorgesehen, die an ihrem oberen Ende ein gemeinsames Kopfstück 75 bilden, das in das Teil 66 eingeschraubt ist. An ihrem unteren Teil sind sie mit einem äußeren Zahnstangenprofil 68 versehen. Dieses greift in ein gleichartiges Profil des rohrförmigen Bauteiles 69 ein, das über seitliche Stützarme 71, die in der in Fig. 6 dargestellten Weise durch die" Rohrführungsplatte 64 hindurchgreifen, .mit der Brennelementdeckplatte 38 verbunden ist. Zur Verriegelung und für die Lösung dieser Kupplungseinrichtung ist im Inneren derselben ein Sperrstab 76 vorgesehen, der innerhalb des in das Kopf-

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stück 75 eingeschraubten Federgehäuses 77 geführt ist. Er ist an seinem unteren Ende mit einem Sperrkörper 81 versehen, der auf diese z.B. aufgeschraubt ist und besitzt einen auf ihm gleitenden, durch eine Feder 79 belasteten Spreizkopf 78, der stets für einen Eingriff der Verzahnung 68 zu sorgen hat. An seinem oberen Ende hat der Sperrstab 76 ein Griffstück 80, das in beliebiger Weise für den Ansatz eines Betätigungswerkzeuges ausgebildet sein kann.

Für die Trennung der Baueinheit der Führungsrohre 16 vom Brennelement. 19» die z.B. bei einem Brennelementwechselvorgang stattfindet, werden zunächst die Bolzen 57 gelöst und der Tragring 55 abgeschraubt. Nach Lösung der Kesselverschraubung 24 w.ird der Kesseldeckel 23 abgenommen, wobei selbstverständlich vorher die Verbindung zum Steuerstabantriebsmechanismus demontiert wurde. Anschließend wird die Verriegelung der Kupplungseinrichtung 61 durch Anheben des Sperrstabes 76 mit Hilfe eines nicht dargestellten Spezialwerkzeuges gelöst. Entsprechend Fig. 5 wird auf das Kopfstück 33 ein Griffstück 85 geschraubt und dieses z.B. mit Hilfe einer Krananlage angehoben. Damit werden zunächst auch die Tragröhre 51 zusammen mit dem Ring 52 und den Traghülsen 62 gehoben und die Führungsrohre 16 mit den darin enthaltenden Steuerelementen 17 aus dem Brennelement 19 herausgezogen, ohne die Führungsplatte 64 anzuheben. Diese ist nc>ch durch die Stäbe 63, die innerhalb der Traghülse 62 gleiten, mit der Trageinrichtung 18 verbunden. Erst wenn die Führungsrohre 16 das Brennelement 19 verlassen haben, kommt ein verstärktes Endstück 87 am oberen Ende jedes Stabes 63 mit einer Schulter 86 auf der Hülse 66 in Eingriff,, so daß auch die Führungsplatte 64 bei einer weiteren Auswärtsbewegung der Führungsrohrbauelnheit nach oben mitgenommen wird. Auf diese Weise bleiben die unteren Enden der Führungsrohre 16 ausgerichtet für den Wiedereintritt in ein anderes oder neues Brennelement 19. Anschließend kann das Brennelement selbst aus dem Reaktorkessel 10 entnommen werden.

Beim Wiedereintritt dieser Baueinheit der Führungsrohre 16 in

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ein anderes Brennelement 19 werden die Röhren 16 in die vorgesehenen Plätze des Brennelementes mit Hilfe der Führungsplatte 64 eingeführt, welche durch die Abstandshülsen 64 von der Endplatte 38 des Brennelementes auf Abstand gehalten bleibt«, Wemi sich die Röhren 16 in das Brennelement 19 absenken, schieben sich die Führungshülsen 62 über die Führungsstäbe 63. Auf -liese Weise bleibt die Führung und Ausrichtung der Führungsrohre 16 in jeder Phase dieser Vorgänge erhalten. Beim weiteren Absenken greift die Kupplungseinrichtung 61 wieder ineinander, wobei sich die Zentrierhülse 66 über die Außenseite der innen gezahnten Hülse 69» die mit dem Brennelement 19 verbunden ist," schiebt. Der Sperrstab 76 wird zu diesem Zweck wieder durch das nicht dargestellte Werkzeug zurückgezogen. Anschließend wird der Stab 76 wieder losgelassen und der Spreizkopf 78 wird durch die Feder 79 nach abwärts gedrückt und schließt damit die Zahnkupplung vollständig. Der aus der Zeichnung ersichtliche Abstand zwischen dem Sperrkörper 81 und dem Spreizkopf 78 erlaubt eine Wärmeausdehnung zwischen diesen, ohne daß die Lage des Spreizkopfes 78 verändert wird. Nach dem Einsetzen der Baueinheit der Führungsrohre 16 wird das Griffstück 85 wieder abgeschraubt und der Kesseldeckel 23 geschlossen. Anschließend wird nach Einsetzen des Abstandshalteringes 56 der Tragring 55 aufgeschraubt und die Schraubbolzen angezogen und damit der Dichtsitz 29 erreicht. Damit wird auch das am Kopfstück 33 hängende Brennelement 19 leicht nach oben bewegt und somit die untere Kerntragplatte 12 entlastet. Sie dient nunmehr hauptsächlich als Führungseinrichtung für dieses - siehe auch Fig. 1.

Die dargestellte Konstruktion dieser neuartigen Reaktorsteuerungseinrichtung ermöglicht nicht nur einen einfacheren Aufbau der eigentlichen Antriebseinrichtung sowie eine Verkürzung des Reaktordruckkessels sondern führt auch zu erheblichen Vorteilen in sicherheitstechnischer Hinsicht. Bei einer Beschädigung der Stoßdämpfer innerhalb der Regelstabführungsrohre 16 liefern die Stahlseile 43» die bei Schnellabschaltungen, also beim schnellen Einfallen der Steuerelemente benötigte Dämpfungsenergie. Die

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Steuerelemente bleiben beim Abheben des Reaktordeckels 23, stets vollständig in. jedes Brennelement 19 eingetaucht. Auch im Falle eines Klemmens während der Abnahme des Drehdeckels in einem . Deckelstutzen kann in Anbetracht der Vielzahl der Regelstabbaueinheiten kein Reaktivitätsunfall erfolgen. Auch die Beschädigung oder der Bruch eines Führungsrohres 16 würde lediglich ein Steuerelement betreffen, was aber nicht ausreicht, um die Reaktivität des Reaktorkernes ernsthaft nachteilig zu beeinflussen. Weiterhin sind aufgrund der gleichmäßigen Verteilung der Steuerelemente keine thermischen Gradienten möglich, so daß ein Ausbiegen oder Verdrehen und damit Klemmen der Steuerelemente ausgeschlossen wird.

Im Vergleich zu Kernreaktoren mit kreuzförmigen Steuerstäben sind höhere Leistungen aus dem Reaktorkern zu entnehmen, da keine dejf Kühlung der Steuerstäbe dienende Nebenströmung des Kühlmittels erforderlich ist. Damit können auch die Heißkanalfaktoren wesentlich besser beherrscht werden, ganz abgesehen von der schon erwähnten und damit erzielbaren Flußabflachung über des gesamten Reaktorkern gesehen.

Abschließend kann hier gesagt werden, daß ein mit einem derartigen Steuersystem ausgerüsteter Kernreaktor einfacher, kostengünstiger und sicherheitstechnisch besser gebaut werden kann. Kostspielige Hochtemperaturgehäuse für Antriebsmechanismen und komplizierte Dichtungen kommen in Wegfall.

Die Anwendung dieser Steuereinrichtung ist daher nicht auf wassergekühlte Kernreaktoren beschränkt. Auch bei gasgekühlten und flüssigmetallgekühlten Reaktoren ergeben sich ähnliche, wenn nicht noch' gröiaere Vorteile.

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Claims

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1. Steuereinrichtung für einen heterogenen Kernreaktor, bei der die einzelnen, neutronenabsorbierendes Material enthaltenden Steuerstäbe an Brennstabpositionen der Brennelemente in ihrer Höhenlage durch außerhalb des Reaktorkessels vorgesehene Verstelleinrichtungen veränderbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Steuerstäbe in an sich bekannter Weise flexibel ausgebildet sind und in gegenüber Reaktorkühlmittel abgeschlossenen Führungsröhren, die abgedichtet durch den Deckel des Reaktorkessels nach außen geführt sind, durch eine für die Steuerstäbe eines Brennelementes gemeinsamen Antriebseinrichtung frei von Temperatur und Druckbelastung betätigbar sind.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Steuerstäbe über in biegsamen Metalirohren gefaßte Drahtseile mit der Antriebseinrichtung verbunden sind,

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstäbe aus auf die Drahtseile aufgezogenen länglichen Absorberelementen besteht.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtseile eines Brennelementes außerhalb des Reaktorkessels nur für die Bewegung aus dem Reaktorkern heraus durch ein Verbindungsstück kraftschlüssig gefaßt sind, für die umgekehrte Bewegungsrichtung jedoch an diesem hängen, so daß auch bei einem Verklemmen eines Steuers'tabes die übrigen in ihrer Abwärtsbewegung - der Schwerkraft folgend nicht behindert sind.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlseile in Bohrungen des Verbindungsstückes längsverschiebbar angeordnet und außerhalb desselben zur Herstellung der kraftschlüssen Verbindung mit einem End_

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stück (44) versehen sind.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstabführungsröhren über eine lösbare Kupplung mit der Brennelementhalterung verbunden sind und als geschlossene Baueinheit aus dem Brennelement entfernbar sind.

7. Verwendung der Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 6 bei Kernreaktoren vom Druckwassertyp.

8. Verwendung der Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 6 für flüssigmetallgekühlte Kernreaktoren.

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