DE2039845A1

DE2039845A1 - Druckgefaessinterner Steuerstabantrieb

Info

Publication number: DE2039845A1
Application number: DE19702039845
Authority: DE
Inventors: Peter Daublebsky; Jean Mattern; Guenter Zeitzschel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1970-08-11
Filing date: 1970-08-11
Publication date: 1972-02-24
Also published as: US3728219A

Description

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

P 7oA7-Schn/ml 4.8.7o

Zur Regelung der Leistung und des gleichmäßigen Abbrands von Kernreaktoren werden bei vielen Reaktortypen Steuerstäbe, die Neutronen absorbierendes Material tragen mehr oder weniger in den Reaktorkern eingefahren* Der Antrieb solcher Steuerstäbe ist derart, daß für den Horraalbetrieb eine

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stellung möglich ist; im Gefahrenfall aber ein sehr schnelles Einfahren der Steuerstäbe in den Reaktorkern erfolgen kann.

Durch das Euch "Steuerung und Regelung von Kernreaktoren und Kernkraftwerken" von Schulz, Berliner Union, Stuttgart 1965, 2. Auflage, Seite 255 ff. ist

^ ein hydraulischer Kolbenantrieb für Steuerstäbe bekannt, der im Reaktordruckgefäß angeordnet ist und dem die Flüssigkeit des hydraulischen Systems zur Bestätigung des Hubkolbens über zwei Zuleitungen von außerhalb des Druckgefäßes zugeführt wird. Durch diese Druckgefäßinterne Anordnung des Steuerstabantriebes vereinfacht sich die Herstellung des Druckgefäßbodena oder Deckels wesentlich, da statt der im Durchmesser verhältnismäßig großen Stutzen für die extern angeordneten Antriebe

Wk nur die Leitungen aus dem Druckgefäß herausgeführt werden müssen. In der Schrift wird weiterhin vorgeschlagen, als Hydraulikmittel das Kühlmittel oder Moderatormittel des Kernreaktors zu verwenden.

Die bekannte Anordnung hat in sicherheitBtechnischer Hinsicht den liachteij, daß bei einem Ausfall des als Treibmittel dienenden Hydraulikmittels, was a.B, durch einen Bruch in der Zuleitung geschehen kann, der Steuerstab nicht mehr in den Kern einzufahren ist oder

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sogar durch den Druck, im Reaktorkern aus diesem herausgestoßen wird. Diese Gefahr ist besonders groß, wenn die Steuerstäbe unterhalb des Reaktorkerns angeordnet _;, sind, wie es heute zum Beispiel bei Siedewasser- und Druckwasserreaktoren üblich ist.

Durch die deutsche Patentschrift 121 8o 8o ist es bei externen Steuerstabantrieben, bei denen als Treibmittel zum Einfahren der Steuerstäbe in den Reaktor-

kern das Druckmedium aus dem Reaktorkern verwendet wird ' auch bekannt, im normalen Betrieb den Raum oberhalb des Hubkolbens mit einem Gegendruck zu beaufschlagen. Im Gefahrenfall wird der Gegendruck oberhalb des Hubkolbens durch öffnen eines Regelventils zu einem unter Atmosphärendruck stehenden Raum hin abgebaut. Das Druckmittel unterhalb des Hubkolbens treibt dann den Steuerstab in den Reaktorkern. Diese Ausführung hat, abgesehen von den Nachteilen externer Steuerstabantriebe genau wie der zuerst beschriebene druck- M gefäßinterne St exi er stabantrieb den sicherheitstechnischen Nachteil, daß bei einem Bruch der Zuleitung für das Hydraulikmittel die Steuerstäbe nicht mehr hydraulisch in den Kern eingefahren werden können.

Die Erfinder haben sich deshalb die Aufgabe gestellt, ein Betätigungssystem für einen druckgefäßinternen hy-

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draulischen oder pneumatischen Steuerstabantrieb zu entwickeln, das aus sicherheitstechnischen Gründen und aus Kostengründen besonders einfach im Aufbau ist, und bei dem bei einem Ausfall des von außen zugeführten Treibmittels die Steuerstäbe zwangsläufig in den Reaktorkern eingefahren werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Betätigungssystem für einen druckgefäßinternen hydraulischen oder pneumatischen Kernreaktor-Steuerstabantrieb, bei dem als Treibmittel das Druckmedium aus dem Reaktordruckgefäß verwendet wird und der einen die Steuerstäbe bewegenden Hubkolben in einem Hubzylinder hat, dadurch gelöst, daß der Hubzylinder auf der dem Reaktorkern abgewandten Seite des Hubkolbens unmittelbar mit dem Druckmedium im Reaktordruckgefäß in Verbindung steht und auf der dem Reaktorkern zugewandten Seite des Hubkolbens gegenüber dem Druckmedium im Reaktordruckgefäß abgedichtet ist und über eine Leitung mit einer einen Gegendruck erzeugenden Einrichtung außerhalb des Reaktordruckgefäßes verbunden ist.

Ein Ausführungsbeispiel-der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend erläutert· Bei diesem Beispiel handelt es sich um einen mit Wasser moderierten und gekühlten Kernreaktor. Es sei aber vorausgeeebzt, daß ein Steuerstabantrieb nach

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dem erfindungsgemäßen Prinzip beispielsweise auch bei einem gasgekühlten Kernreaktor anwendbar ist.

Die Zeichnung zeigt ein Reaktordruckgefäß 1, in dem unterhalb des nicht dargestellten Reaktorkerns ein Hubzylinder 2 mit einem Hubkolben 3» der eine Kolbenstange 4· trägt, angeordnet ist. Die Kolbenstange 4-ist dann, was ebenfalls nicht gezeichnet ist, mit dem Absorberstab verbunden. Durch die Bewegung des Hubkolbens 3 im Hubzylinder 2 wird der Steuerstab mehr oder weniger in den Reaktorkern eingefahren. Auf der dem Reaktorkern abgewandten Seite des Hubkolbens hat der Hubzylinder 2 eine öffnung 5, so daß der Druck im Reaktordruckgefäß auf die dem Reaktorkern abgewandte Seite des Hubkolbens 3 wirken kann. Der Raum im Hubzylinder auf der dem Reaktorkern zugewandten Seite des Hubkolbens 3 ist gegenüber dem Druckmedium im Reaktordruckgefäß abgedichtet und hat eine Leitung 6, die mit einer nicht dargestellten Gegendruck erzeugenden Einrichtung außerhalb dea Reaktordruckgefäßes verbunden ist. Die Leitung 6 hat eine Abzweigung 7» die zu einer Kondensationskammer 8 führt und durch ein Ventil 9» dem sogenannten Scramventil freigegeben werden kann. Die Kondensationskammer steht unter Atmosphäredruck.

Der beschriebene Steuerctabantrieb wirkt bei einer Schnell-

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abschaltung wie folgt.

Durch das erwähnte Schnellabschaltventil 9 wird der Druck

Teil aus dem dem Reaktorkern zugewandten des Hubzylinders oberhalb des Hubkolbens 3 zu der unter Atmosphärendruck stehenden Kondensationskammer 8 abgebaut. Sollte das die Steuerstäbe ausfahrende Druckmedium plötzlich ausfallen, was beispielsweise durch einen Bruch der Leitung 6 geschehen könnte, so würde sich der Druck auf der dem Reaktorkern zugewandten Seite des Hubkolbens 3 sehr rasch abbauen und der Steuerstab würde getrieben vom Druck im Reaktordruckgefäß in den Kern mit großer Beschleunigung einfahren.

Zum Herausfahren der Steuerstäbe aus dem Reaktorkern wird in dem Hubzylinder auf der dem Reaktorkern zugewandten Seite des Hubkolbens 3 über die Leitung 6 ein Druckmedium zugeführt. Hierzu ist die Leitung 6 beispielsweise mit der Primärwasserreinigungspumpe und/oder der Lagerdruckwasserpumpe des Reaktors verbunden. Da auf der dem Reaktorkern abgewandten Seite des Hubkolbens 3 der Reaktordruck wirkt, muß dieser zugeführte Druck höher sein als der Druck im Reaktordruckgefäß.

Unabhängig vom Schnellabschaltfall erfolgt die Feineinstellung der Steuerstäbe durch Druckänderung im

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Hubzylinder 2 oberhalb des Hubkolbens 3 über die Leitung Durch entsprechende Maßnahmen am Hubkolben 3 und Hubzylinder 2 ist dafür Sorge zu tragen, daß diese feineinstellung- um genau vorgegebene Werte möglich wird.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Betätigungssystems für einen dx'uckgefäßinternen, hydraulischen oder pneumatischen Steuerstabantrieb liegen in erster Linie darin, daß bei einem Bruch einer Treibmittelleitung oder sonstiger einen Ausfall des Treibmittels bedingender Fehler zwangsläufig eine Schnellabschaltung erfolgt. Hinzu kommt, daß die Kosten des Schneilabschaltsysteme trotz Erhöhung der Sicherheit gegenüber bekannten Ausführungen wesentlich niedriger sind.

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Claims

Licentia

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

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P atentansgrüche

f1_#jBetatigung6system für einen Druckgefäßinternen, hydreulisden oder pneumatischen Steuerstabantrieb, .bei dem als Treibmittel das Druckmedium aus dem Reaktordruckgefäß verwendet wird mit einem die Steuerstäbe bewegenden Hubkolben in einem Hubzylinder, d. a durch gekenn

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zeichnet, daß der Hubzylinder (2) auf der dem Reaktorkern abgewandten Seite des Hubkolbens (3) unmittelbar mit dem Druckmedium im Reaktordruckgefäß (1) in Verbindung steht und auf der dem Reaktorkern zugewandten Seite des Hubkolbens (3) gegenüber, dem.Druckmedium im Reaktordruckgefäß (1) abgedichtet ist und über·eine Leitung (6) mit einer einen Gegendruck er-• zeugenden Einrichtung außerhalb des Reaktordruckgefäßes verbunden ist.
2. Betätigungssystem für einen druckgefäßinternen, hydraulischen oder pneumatischen Kernreaktor- ßteuerstabantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (6) außerhalb des Reaktordruckgefäßes (Ό eine Abzweigung oder eine eigene Leitung (?) mit einem Schnellabschaltventil (9) hat, die zu einem unter Atmosphärendruck stehenden Raum (8) führt.

3· Betätigungssystem für einen druckgefäßinternen, hydraulischen oder pneumatischen Kernreaktor- Steuerstabantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Gegendruck erzeugende Einrichtung die Primärwasserreinigungspumpe und/oder Lagerdruckwasserpumpe des Kernreaktors ist.

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