DE2058619A1 - Senkrechter Steuerstab zur schnellen und sicheren Abschaltung von Kernreaktoren - Google Patents

Senkrechter Steuerstab zur schnellen und sicheren Abschaltung von Kernreaktoren

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DE2058619A1 DE19702058619 DE2058619A DE2058619A1 DE 2058619 A1 DE2058619 A1 DE 2058619A1 DE 19702058619 DE19702058619 DE 19702058619 DE 2058619 A DE2058619 A DE 2058619A DE 2058619 A1 DE2058619 A1 DE 2058619A1
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Description

23.November 1970 Gt S4 - We/Ku - INT- 144 -
IUTERATOi-I
.Internationale Atomreatetorbau GmbH Bensberg b/ Köln
Senkrechter Steuerstab zur schnellen und siciieren Abschaltung von Kernreaktoren
Die vorliegende Erfindung betrifft einen senkrechten Steuerstab zur schnellen und sicheren Abschaltung von Kernreaktoren, der nach oben aus dem Reaktor ausbaubar angeordnet ist, bestehend aus einem, in einem Rohr geführten, flexiblen Absorber, einer Beschleunigungsfeder, einem Antrieb zum Spannen dieser Feder und einer Haltevorrichtung für die gespannte Feder. Flexible Absorber sollen, insbesondere bei sehr langen Steuerstäben, ein gefährliches Verklemmen der Absorber in ihrer Führung vermeiden und sind beispielsweise aus den Deutschen Patentschriften 1 092 572 und 1 100 831 bekannt. Bei diesen und anderen Abschalteinrichtungen hängen die flexiblen Absorber während des Reaktorbetriebes an einer Haltevorrichtung oberhalb des Reaktorkerns und fallen im Abschaltfalle, durch Schwerkraft beschleunigt, in den Reaktorkern. Abschalteinrichtungen dieser Art sind sehr zuverlässig, ihre Abschaltgeschwindigkeit und die zur Überwindung von Widerständen vorhandene Kraft ist aber begrenzt. Sine zusätzliche, von oben auf die hängenden flexiblen Absorber wirkende Kraft, die die Schwerkraft übersteigt, vergrößert aber die Gefahr dos Vericiemmens in der Führung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein senkrechter Steuerstab zur schnellen und sicheren Abschaltung von Kernreaktoren, der nach oben aus dem .Reaktor ausbaubar angeordnet ist, dessen zur Abschaltung verfügbare Kraft die Schwerkraft übersteigt, und der ein Verklemmen des Absorbers in der Führung vermeidet, auch wenn in Schadensfall eine Verformung des Führungsrohres nicht ausgeschlossen werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß der Absorber während des Reaktorbetriebs unter dem Reaktorkern an einer Zugvorrichtung hängend und die Beschleunigungsfeder sowie der Antrieb zum Spannen der Beschleunigungsfeder oberhalb des Reaktorkerns angeordnet ist. Mit dieser Lösung wird erreicht, daß der flexible Absorber nur auf Zug beansprucht wird und damit ein Verklemmen in der Führung vermieden wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, da3 der Absorber bei gleichzeitiger Verriegelung in Abschaltstellung von seiner Zugvorrichtung und dem Antrieb oberhalb des Reaktorkern abtrennbar angeordnet ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß der gesamte Steuerstab mit Ausnahme des Absorberteils ausgewechselt werden kann, ohne die Abschaltwirkung zu beeinträchtigen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Absorber mittels der für das Spannen der Beschleunigungsfeder vorhandenen Antriebsvorrichtung in die Abschaltstellung verfahrbar angeordnet ist. Mit dieser Anordnung wird bei Verzicht auf die Schnelligkeit der Abschaltung jedoch mit erhöhter Sicherheit erreicht, daß der Absorber beispielsweise beim Ausfall der Beschleunigungsfeder dennoch in die Abschalt-
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iirfip iniin^iimi 11 η „,. .,... ...
stellung gefahren wird. Es ist sicher zweckmäßigs die Antriebsvorrichtung so zu steuern» daß sie gleich nach der Auslösung der Abschaltung dem Absorber in die Abschaltstellung folgt»
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Zugvorrichtung hohl ist und ein an beiden Enden befestigtes Drahtseil enthält. Diese Anordnung stellt eine zusätzliche Sicnerheitsmaßnahme dar und gewährleistet eine zugfeste Verbindung zwischen Absorber und Antrieb, auch wenn die Zugvorrichtung selbst brechen sollte.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Absorber aus mehreren, gegeneinander beweglichen Gliedern besteht, die in einem vom Kühlmittel durchströmbaren Führungsrohr geführt sind und daß das unterste Absorberglied während des Reaktorbetriebes im unteren Endstück des Führungsrohres den Führungsspalt außen abdichtend angeordnet ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß im Abschaltfalle der Absorber durch einen Kühlmittelstrom zwischen Absorber und Führungsrohr ausreichend gekühlt wird, aber während des Reaktorbetriebes durch das Führungsrohr keine größeren Kühlmittelraengen hindurchströmen können, die nur wenig zur Kühlung des Reaktorkerns beitragen.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen ein mögliches AusfüLrungsbeispiel der Erfindung. Die Figuren 1 bis 4 zeigen fortlaufend von unten nach oben einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Steuerstab in abgeschalteter Stellung.
Die Figur 1 zeigt einen dreigliedrigen Absorber (1), der in einem Führungsrohr (.2) geführt wird, das an
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Deinem unteren Ende in der Hülse (3) gehaltert iet, die auf der Gitterplatte (4) befestigt ist. Beim Betrieb des Reaktors liegt der Absorber (1) mit seinem unteren 3nde dichtend in dem entsprechend geformten Endstück (5) des Führungsronres (2) und verhindert dadurch weitgehend den Eintritt deo Kühlmittels in das Führungsrohr (2). Dieses Rohr ist an seinem oberen Ende in dem Zerrtrierrohr (6) gehaltert. Der Absorber (1) ist über die nicht näher beschriebene Vorrichtung (7) mit der Zugstange (8) verbunden, die mit ihrem anderen Ende am unteren Teil der nicht näher beschriebenen Bajonettkupplung (9) befestigt ist. Diese wiederum ist mit ihrem oberen Teil mit der Stange (TO) verbunden. Ein Drehen dieser Stange bewirkt ein Lösen der Bajonettkupplung (9)} wonach die gesamte Vorrichtung nach oben weggezogen werden kann und nur die Teile 1 bis 5» 7 und 8 im Reaktor in Absehaltstellung verbleiben.
In Figur 2 bildet das verjüngte Zentrierrohr (6) mit dem Führungslager (11) den Dämpfungszylinder (12), in dein die Stange (10) den auf ihr sitzenden Dämpfungskolben (13) bewegt, der die Bewegung des Absorbermechaninraus beim JJochschnellen in die gezeichnete Ab-• - schaltlage vor Erreichen der Endlage abbremst. Das Zentrierrohr (6) ist in dem Rohr (14) gelagert. In dem Zwischenraum zwischen diesem Rohr und dem konzentrisch dazu gelagerten Rohr (1b) ist die Abschirmung (1.6) untexgebraicht. Das Bohr (1^>) umschließt seinerseits das Führung s-reör (ti).
In Figur 3 stützt sich das Rohr (14) mit einer Stufe in deai Reaktordeckel ab. Der auf* dein Rohr (15) sitzende Deckel (18) schließt die Abschirmung (16) nach obeu
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ab. Auf diesem Deckel liegt, mit dem Rohr (17) verbunden, die mit Außengewinde und einem Dichtungskegel (19) versehene Hülse (20). Beim Drehen des Rohres (23), in dem die Mutter (21) sitzt, schraubt sich die Hülse (20) in diese ein, bis der Dichtungskegel (19) an den entsprechend geformten Innenkegel (22) zu liegen kommt und das Entweichen von Gas aus dem Reaktor durch die Dichtung (53) verhindert wird. Gleichzeitig wird über das Rohr (17) das Zentrierrohr (6) soweit angehoben, daiB an dem Stoid zwischen diesem und dem Führungsrohr (2), siehe Figur 1, eine Lücke entsteht und somit.gestattet, den Reaktordeckel für Brenneleme-ntwecjis.elvorgänge ,zu verdrehen. Das Rohr (23) ist durch eine.Zahnkupplung (24) mit der Hülse (25) verbunden, die an ihrem ob'e'fen Ende mit einem Zahnrad (26) versehen ist, in da,s das''Ritzel (27) eingreift, das auf der Gelenkwelle (28) sitzt. Die Zahnkupplung (24) ist erforderlich, damit beim Lösen der nicht näher beschriebenen Greifkupplung
(29) das Rohr (23) von dem übergeschobenen Gehäuse
(30) getrennt werden kann. In diesem Gehäuse ist die Gelenkwelle (28) mit ihrem Ritzel (27) geführt, gleichfalls die Gelenkwelle (31) niit ä-em auf ihr befestigten Ritzel (32), das in ein Zahnrad (33) eingreift, das auf der Welle (34) befestigt ist, die über die Greifkupplung (29) mit der Stange (10) verbunden ist. Beim Losen der Greifkupplung (29) können die mit dem Kühlmittel in Berührung gekommenen Teile der Vorrichtung von den anderen Tillen getrennt werden, auch erleichtert #ie ,Kupplung die Montage der, Vorricntung. Das Gehäuse (30) ist über ein Zwischenstück. .(35-) mit dem Rohr (36) verbunden.
Die Figur 4 zeigt das Rohr (5&)j in dem eine Halteplatte (37) befestigt ist, auf 'er sich eine Schraubenfeder (30) abstützt. Beim Drehen der Schrauben-
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spindel (39), deren Drehung durch die Mutter (40) in eine axiale Bewegung umgeändert wird, gleitet die Scheibe (41), die mit der Mutter (40) fest verbunden ist und durch die Nutenführung (42) an der Innenseite des Rohres (43) am Mitdrehen verhindert wird, nach unten. Auf der Scheibe (4-1) ist ein ringförmiger Elektromagnet (44) befestigt, dessen Stromzufuhr hier nicht dargestellt ist. Dieser Elektromagnet nimmt in erregtem Zustand den anliegenden Anker (45) mit, der in den Uutenführungen (46) an der Innenseite des Rohres (36) gleitet. Dadurch wird die Schraubenfeder (38) gespannt und das Rohr (43), das mit dem Anker (45) fest verbunden ist, gleitet tiefer und senkt dadurch die in der Halterung (47) hängende V/elle (34), die durch die Schwerkraft des mit ihr durch die Teile 29, 10, 9, 8 und 7 verbundenen Absorbers (1) nach unten gezogen wird. Der Anschlag (48) begrenzt den Weg des Ankers (45) nach oben beim Abschalten. Eine Sperrgasdichtung (49) verhindert den Austritt von radioaktiv verseuchten Gasen aus dem Reaktor. Die Drehung der Schraubenspindel (39) wird durch einen Elektromotor (52) bewirkt, der über ein Untersetzungsgetriebe (50) und eine Überlastkupplung (51) arbeitet, Teile, die hier nicht näher beschrieben werden. Die Überlastkupplung verhindert, daß der Antrieb bei einem Verklemmen des Gestänges beschädigt wird. Die Gelenkwell3n (28 und 31) sind an ihrem oberen Ende so gestaltet, da.3 sie, beispielsweise mit Hilfe eines Schraubenschlüssels, gedreht werden können. Der obere Teil der gesaraten Vorrichtung ist in der Halteplatte (54) befestigt.
Das Betätigen der Vorrichtung geht so vor sich: Beim Auslösen der Schnellabschaltung wird der Elektromagnet (44) stromlos und gibt den. Anker (45) frei, der
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von eier gespannten Schraubenfeder (38) bis sum Anschlag C48) hoehgedrüekt wird und dabei das Rohr (42) raitniOTt* Me ta der Halterung (47) bangende Welle (54) wird zwangsläufig ebenfalls hochgeuogen, die ihrerseits die Greifkupplung (29), die Stange (10), die Ba3Qnettkupplung (9), die 'Zugstange (8) und die Befestiguiiga¥ori!iehtuag (7) hochzieht und damit deru Absorber (i) in den Kernbereien zieht. Gleichri-eitig wird d#r J&ektrcraiotor (52) gestartet, der über das Unter seteumgt^triebe (5Θ)> die. Überlastkupplung (51) umd die Sehrsutoenspindel (39) die Scheibe (41) fco σαzieht und dabei Kwa£g,släufig den Anker- (45) fflitaiitnint, wenn dieser nicht bis in seine obere Euh-elage hochgs— sohneilt sein sollt«.
Beseitigung der Reaktor störung, die die besehriebene Schnellabsehaltung ausgelöst hat, wird die Ee-
der Vorrichtung wie folgt wieder-
Der Sefetrowoito-r (52) wird in entgegengesetater Dreh-
b©trleb«n und bewirkt über die Sohrauben- |3§) «im Mimhsöhraitxfeeß. der ütatter (.4Q)* der {41·} uni des Blektr^iimgneteii (44)» der gleichg rragt wiiTii und dadmreh den Anker (45] entgegen Eraft der Schraulienieder (3S) nach unten mitaiana:t* Rote»: -(43'I ^»lad üe lait ihm we?h®&äem.G Halterung (47)
nach unten %ei»egt, so- daß iafolge der ter JtbsQojfoer (t), der über die ißeile 34■* 29 r S-* 8 und 1 &n dieser hängtt nach untern aus dem Be-
des Eeafet^rlEerns gleitet, his sein unterstes Ölied in dem Endstlok (5) -1^s Fa&rrmgsroh-ras ^gJ aufliegt r die Abschaltung des Reaktors
'Ium Entkuppeln der BajoötetiitoapiplttQs: (S) wird die lenfewelle (H) gedreht * die ihre Breteng über das
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Ritzel (32) dem Zahnrad (33) und mit diesem der Welle (34) mitteilt, die ihrerseits über die Greifkupplung (29) die Stange (10) in Drehung versetzt und data it den Kupplungsvorgang auslöst.
Ein Drehen der Gelenkwelle (2ä") bewirkt -ttb.e-r das Kitzel (27) und das Zahnrad (26) ein Drehen der Jlülse (2b), die über die Zahnkupplung (2A) das Rohr (2'j) und die in ihm befestigte Mutter (21) dreht, in die sich die Hülse -(2O) schraubt. Das hiermit verbundene Rohr (17) hebt sich und nimmt das Zentrierrohr (b) mit, wodurch dessen Verbindung mit Jmnrungsrohr (2) gslöst und eine Lücke zwischen diesen beiden Rohren hergestellt wird. Nunmehr kann nach dem Löven der Bajonettkupplung (9) der Reaktordeckel mit den in ihm eingebauten Teilen der Vorrichtung gedreht werden, während die -Teile 1 bis 5, 7 und 8 ortsfest ini Reaktor -verbleiben.
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Claims (2)

  1. 23«November 1970 - IMT. 144 -
    Schutzansprüche
    ( \'j Senkrechter Steuerstab zur schnellen und sicheren Abschaltung von Kernreaktoren, der nach oben aus dem Reaktor ausbaubar angeordnet ist, bestehend aus einem, in einem Rohr geführten flexiblen Absorber, einer Beschleunigungsfeder, einem Antrieb zum Spannen dieser Feder und einer Haltevorrichtung' für die gespannte Feder,
    dadurch gekennzeichnet,
    dai3 der Absorber (1) während des Reaktorbetriebes unter dem Reaktorkern an einer Zugvorrichtung (7 bis 10, 29, 34) hängend und die Beschleunigungsfeder (38) sowie der Antrieb (50 bis 52) zum Spannen dieser Feder oberhalb des Reaktorkerns angeordnet ist.
  2. 2. Steuerstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    da.i der Absorber (1) bei gleichzeitiger Verriegelung in Abschaltstellung von seiner Zugvorrichtung (7 bis 10, 291 34) und dem Antrieb (50 bis 52) oberhalb des Reaktorkerns abtrennbar angeordnet ist.
    3· Steuerstab nach Anspruch 1, dadurcsh. gekennzeichnet,
    daλ der Absorber (1) mittels der für dan Spannen der Beochleunigungsfeder (;8) vorhandenen AntrLebsvot·- ricriLung (50 bis 52) Ln die Abscaalts teilung vor fahrbar angeordnet ist.
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    4· Steuerstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da:.· die Zugvorrichtung (7 bis 10, 29» 34) hohl ist und ein an beiden Enden befestigtes Drahtseil enthält.
    5· Steuerstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dal3 der Absorber (1) aus mehreren, gegeneinander beweglichen Gliedern besteht, die in einem vom Kühlmittel durchströmbaren Führungsrohr (2) geführt sind und da3 das unterste Absorberglied während des Reaktorbotriebes im unteren Endstück (5) des Führungsrohres (2) den Führungsspalt aui3en abdichtend angeordnet ist.
    2 0 9 8 2 3 / 0 U 6 0 ßAD
    erselie
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