DE1911400C3 - Absorberstab für Kernreaktoren mit einer Schüttung kugelförmiger Betriebselemente - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Absorberstab für Kernreaktoren mit einer Schütt.ing kugelförmiger Bctriebsclemente, in die der Absorberstab von oben eindringt, wobei das in die .Schüttung eintauchende Stabende eine Öffnung zur Aufnahme von Betriebselementen in einen innerhalb des Absorberstabs angebrachten Kanal aufweist. Ein derartiger Absorberstab ist aus dem DT-GM 19 77 488 bekannt.

Bei einer Kernreaktor-Konzeption, die ein freies Einfahren des Absorberstabes in einen Kugelhaufen vorsieht, sind sowohl die Betriebselemente als auch der Absorberstab hohen Belastungen ausgesetzt, und es muß bei den Betriebselementen mit einer hohen Bruchrate gerechnet weruen. Die dabei auftretenden Kräfte werden insbesondere von der Größe des zu verdrängenden Stabvolumens bestimmt.

Bei dem aus dem DT-Gbm 19 77 488 bekannten Absorberstab werden die an dem Stabende und an den Betriebselementen auftretenden Kräfte bereits dadurch herabgesetzt, daß der Absorberstab hohl ausgebildet und an seinem unteren Ende mit einer Anzahl von Öffnungen versehen ist, die der Aufnahme von Betriebselementen dienen und in einen oder mehrere definierte Kanäle führen. Der Durchmesser der öffnungen und Kanäle ist dabei nicht wesentlich größer als der der Betriebselemente. Durch die hohle Ausbildung des Absorberstabes wird das beim Einfahren in der Schüttung zu verdrängende Stabvolumen bedeutend reduziert, da die Betriebselemente durch die öffnung in dem Absorberstabende in das Innere des Stabes eintreten können.

Aus der GB-PS 7 98 466 sind Absorberstäbe bekannt, die aus einer Vielzahl von röhrenartigen Gliedern bestehen, deren Enden je durch ein Kugelgelenk miteinander verbunden sind. Diese Absorberstabe werden vor Inbetriebnahme des Reaktors jeweils in einen im Graphitaufbau des Reaktorkerns befindlichen Kanal eingebracht und verbleiben dort während des Reaktorbetriebes. Sie müssen von Zeit zu Zeit ausgewechselt werden. Um für diesen Zweck bereits vorhandene Öffnungen im Reaktorbehälter, die nicht mit den Kanälen fluchten, benutzen zu können, sind die Absorberstäbe in der angegebenen Weise gelenkig ausgebildet.

Die GB-PS 9 16 201 zeigt einen Absomerstab für

ίο einen Kernreaktor, der ebenfalls in einem im Graphituufbau des Kernreaktors befindlichen Kanal bewegbar ist.

Muß der Kernreaktor schnell abgeschaltet werden, so wird der Absorberstab aus seiner Arretierung gelöst und fällt in den Kanal ein. LJm das Einfallen des Absorberstabes auch dann sicherzustellen, wenn die Kernstruktur aus irgendwelchen Gründen zerstört oder gegenüber der Absorberstab-Aufhängevorrichtung verschoben sein sollte, is! der mittlere Teil des Absorberstabes flexibel ausgestaltet. Er besteht aus einer Anzahl ineinandergehakler Ketienglieder. wobei jedes Kettenglied von zwei halbzylinderartigen Schalen aus Absorbermaterial umgeben ist. Die beiden hallbzylinderartigen Schalen jedes Kettenglieds werden von einem Stahlzylinder zusammengehalten, und zwischen den einzelnen Stahlzylindern ist in longitudinaler Richtung ein gewisser Abstand vorgesehen, der ein Ausbiegen der Kette bis zu einem vorherbestimmten Betrag zuläßt.

In der FR-PS 14 20 588 wird ein Absorberstab für einen Kernreaktor beschrieben, der aus einer Vielzahl von zylinderartigen Elementen zusammengesetzt ist, deren Enden gelenkig miteinander verbunden sind. Anders als bei den Gliedern einer Kette, deren Gelenkpunkte sich zueinander verschieben können, bleiben die Gelenkpunkte der zylinderartigen Elemente in Ruhe, und die Elemente können nur in seitlicher Richtung ausgelenkt werden. |edes Element bestellt aus einem Dorn, auf den Scheiben aus Borkarbid aufgesteckt sind. Die flexible Ausbildung des Kontrollstabes ermöglicht es, den aus dem Reaktorkern ausgefahrenen Stab in einem relativ kleinen Raum unterzubringen, da sich die zylinderartigen Elemente nebeneinander aufreihen lassen.

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik stellt sich die Aufgabe, die beim freien Einfahren eines Absorberstabes der eingangs beschriebenen Art in eine Kugelschüttung auftretende Belastung noch mehr zu vermindern.

Die Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, daß das Stabende mit dem restlichen Teil des Absorberstabes über ein Gelenk verbunden ist, das einen vorherbestimmten Winkelausschlag des Stabendes gegenüber dem restlichen Teil des Absorberstabes gestattet.

Durch die Auslenkbarkeit des Stabendes kann der Stab ausweichen und sich in die Kugelzwischenräume schieben. Der Absorberstab sucht sich den Weg des geringstell Widerstandes, wodurch die Kugelbruchquote wesentlich herabgesetzt wird. Fs können deshalb Betriebselemente mit geringer Festigkeit verwendet werden.

Ein weiterei Vorteil der auslenkbaren Stabspitze besteht darin, daß da beim Bewegungsvorgang des Stabes durch die Kugelschüttung keine Belastungsspitzen auftreten, /um Einbringen des Absorberstabes bedeutend geringere Kräfte erforderlich sind.

Vorteilhafterweise ist das die beiden Stabteile

verbindende Gelenk als Kardangelenk ausgebildet.

Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung weisen das Stabende und der restliche Teil des Stabes je zwei sich gegenüberliegende Haltelaschen auf, in die je ein Zylinderstift derart eingesetzt ist, dal er in eine entsprechende Bohrung eines im Stabinnern befindlichen Halteringes hieinrugt, und das S'abende und der restliche Teil des Stabes sind durch einen den Winkelausschlag des Stabendes begrenzenden Spalt getrennt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Absorbcrsiabes schematisch dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den unteren Teil des Absorberslabes,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie H-Il der F i g. 1 und

Fi g. 3 einen Schnitt nach der Linie Ill-ill der F i g. 2.

Die Figuren lassen den unteren Teil eines hohlen Absorberstabes I erkennen, der in einem Ringraum 2 Absorbermaterial enthält. Der hohle Slab I weist an gegenüberliegenden Stellen seines Umfanges zwei Haltelaschen 3 auf, in die je ein Langloch 4 eingearbeitet ist. Im Bereich dieser Haltelaschen ist innerhalb des Absorberstabes 1 ein Hallering 5 angeordnet, der — um 90" gegeneinander versetzt — vier Bohrungen aufweist, in die vier Zylinder ifte 6, 7 und 8 sowie 9 eingesetzt sind. Die Zylinderstifte 6 und 7 sind in den Langl· ehern 4 der Haltelaschen 3 gelagert.

Das untere Stabende 10 ist als selbständiges Teil ausgebildet und weist ebenfalls zwei diametral gegenüberliegende Haltelaschen Il auf. Seine Spitze wird durch zwei verschiedene Abschrägungen 14 und 15 gebildet, wie der F i g. 3 zu entnehmen ist. Die Haltelaschen 11 besitzen zwei Bohiungen. in denen die Zylinderstifte 8 und 9 gelagert sind. Sie sind mit den Haltclaschen 11 verschweißt. Zwischen -Jem Haltering 5 und den Haltelaschen J einerseits sowie den Haltela-

s sehen 11 andererseits ist auf die Zyünderstifte 6,7,8 und 9 je eine Dislan/scheibe 12 geschoben, die mit den jeweils anliegenden Laschen verschweißt ist. Die mit den Haltelaschen } verbundenen Distanzscheiben weisen wie diese zur Aufnahme der Zvlinderstifle ein

ίο Langloch 13 auf. Die Zyünderstifte und der Haltering sind so angeordnet, daß zwischen dem Stab I und dem Stabende 10 ein freier Zwischenraum verbleibt. Die Breite dieses Zwischenraumes ist maßgebend für die Größe des Winkelausschlages, den das Stabende 10

ii auszuführen vermag. Es ist ratsam, den Zwischenraum nicht zu groß zu wählen. Bei dem dargestellten Auslührungsbeispiel ist nur ein kleiner Zwischenraum vorgesehen, verkörpert durch den Spalt 16. Die Breite des Spaltes 16 bestimmt auch die Cirolle des Langloches

ίο 4 in den Hallelaschen i und des Langloches 11 in zwei der Distanzscheibert 12, denn diese ist so festgelegt. daiJ der von den Zylinderstiften 6 und 7 nicht ausgefüllte Teil der Langlöcher großer ist als der Spalt 16.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die

if, Zylinderstifte 6 und 7 von den am Stabende 10 auftretenden Druckkräften entlastet werden.

Das bewegliche Stabende 10 verfügt über zwei Freiheitsgrade. Einerseits kann es sich um die durch die Zyünderstifte 8 und 9 gegebene Achse bewegen, wobei

jo der Haltering 5 ir, Ruhe bleibt; andererseits kann der Haltering 5 um die durch die Zylinderstifle 6 und 7 dargestellte Achse schwenken, wobei er das bewegliche Stabende 10 mitnimmt. Diese beiden Schwenkbewegungen können sich überlagern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Absorberstab für Kernreaktoren mit einer Schüttung kugelförmiger Betriebselenientc, in die der Absorberstab von oben eindringt, wobei das in die Schüttung eintauchende Stabende eine Öffnung zur Aufnahme von Betriebselementen in einen innerhalb des Absorberstabs angebrachten Kanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabende (10) mit dem restlichen Teil des Absorberstabs (1) über ein Gelenk verbunden ist, das einen vorherbestimmten Winkelausschlag des Stabendes (10) gegenüber dem restlichen Teil des Absorber stabs (1) gestattet.

2. Absorberstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk ein Kardangelenk ist.

3. Absorberstab nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabende (10) und der restliche Teil des Absorberstabs (1) je zwei sich gegenüberliegende Haltelaschen (11 bzw. 3) aufweisen, daü in die 1 (altelaschen (M bzw. 3) je ein Zylinderstift (6,7,8,9) derart eingesetzt ist, daß er in eine entsprechende Bohrung eines im Stabinnern befindlichen Halteringes (5) hineinragt, und daß das Stabende (10) und der restliche Teil des Absorberstabs (1) durch einen den Winkelausschlag des Stabendes (10) begrenzenden Spalt (16) getrennt sind.