DE2204182A1

DE2204182A1 - Regel- und abschaltvorrichtung fuer kernreaktoren

Info

Publication number: DE2204182A1
Application number: DE2204182A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Mundt; Dieter Schilling
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1972-01-29
Filing date: 1972-01-29
Publication date: 1973-08-02
Also published as: FR2169279B3; JPS4925392A; GB1387105A; FR2169279A1; ES411056A1; JPS536310B2

Description

Bensberg, den 6.12.1971

GtS4/we/Ku

24.174.6 2204182

IFTERATOM

Internationale Atomreaktorbau GmbH 506 Bensberg

Regel- und Abschaltvorrichtung für Kernreaktoren

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regel- und Abschaltvorrichtung für Kernreaktoren mit einem axial beweglichen Absorberstab, der mit einer durch Drehung lösbaren Kugelkupplung mit einem Spindeltrieb verbunden ist. Dabei erfolgt die Bewegung des Absorberstabes bei normalen Regelvorgängen durch den Spindeltrieb, wogegen zur Schnellabschaltung der Absorberstab nach Iiösen der Kugelkupplung durch Schwerkraft und/oder Federkraft beschleunigt in den Kernverband des Reaktors fällt.

Regel- und Abschaltvorrichtungen dieser Art sind an sich bekannt, beispielsweise aus der DT-OS 18 16 287, in der auch eine Lösung angegeben wird, durch die sichergestellt wird, daß die Absorberstäbe in Abschaltstellung im Kernreaktor verbleiben, wenn der Deckel desselben mit den in ihm eingebauten Steuerstabantrieben bewegt wird. Zum Lösen der Verbindung zwischen dem Absorberstab und seinem Antrieb sind hier jedoch

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mehrere ineinandergreifende Arbeitsgänge notwendig, die in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt werden müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Regel- und Abschaltvorrichtung für Kernreaktoren, bei der sichergestellt ist, daß die Absorberstäbe bei einem Anheben des Reaktordeckels im Kernverband des Reaktors verbleiben, ohne daß hierzu besondere Maßnahmen erforderlich wären. Darüberhinaus soll das die Schnellabschaltung bewirkende Auslösen der den Absorberstab haltenden Kugelkupplung in jeder Betriebslage gewährleistet sein. Eine weitere Aufgabe ist die Anordnung des Antriebes für den Absorberstab derart, daß die besonders wartungsbedürftigen Teile oberhalb des Reaktordeckels liegen und somit für Reparaturen zugänglich sind.

Zur lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Kugelkupplung axial verschiebbar und mit der Spindelmutter fest verbunden in einem vermittels eines in Betriebszustand an einem Elektromagneten anliegenden, bei abgeschaltetem Elektromagneten axial verschiebbaren und mit einer umlenkvorrichtung verbundenen Magnetankers um seine Längsachse drehbaren Schaltrohr angeordnet ist.

Dabei ist es zweckmäßig, daß der Magnetanker entgegen der Kraft einer Feder von dem Elektromagneten angezogen wird. Hierdurch wird erreicht, daß die Abschaltbewegung durch das Stromloswerden des Elektromagneten eingeleitet und durch Federkraft unterstützt schnell und sicher vonstatten geht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Umlenkvorrichtung aus am Schaltrohr angeordneten Schrägnuten besteht, in denen der Magnetanker vermittels Führungsstiften geführt ist.

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Alternativ "hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Umlenkvorrichtung aus einer am Magnetanker angebrachten Zahnstange und einem mit dieser und mit einer am Schaltrohr befindlichen Verzahnung im Eingriff stehenden Zahnradtrieb besteht.

Dies bedingt zwar gegenüber dem vorhergehenden Vorschlag einen erhöhten Aufwand, gestattet es jedoch, die zur Lösung der Kugelkupplung erforderliche Drehbewegung mit einer geringeren axialen Verschiebung des Magnetankers und somit schneller zu erreichen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Spindel des Antriebes in zwei durch eine Steckkupplung verbundene Teile geteilt, von denen einer mit dem Antriebmotor verbunden ist und der andere die Spindelmutter trägt. Dadurch wird erreicht, daß der Absorberstab selbsttätig von seinem Antrieb gelöst wird, sobald dieser oder der Deckel, in dem er eingebaut ist, angehoben werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Elektromagnet im Reaktordeckel angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, daß aufwendige und leckgefährdete Kabeldurchführungen durch den Reaktordeckel entfallen und daß der Elektromagnet/der Reaktoratmosphäre und für die Wartung zugänglich bleibt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Schaltrohr an seinen Enden in einem Führungsrohr drehbar gelagert ist, und daß das Führungsrohr durch Ausnehmungen im Schaltrohr geführte Stege aufweist, an denen Führungen befestigt sind, die in axialen Nuten in der Innenhülse der Kugelkupplung gleitend angeordnet sind. Hierdurch wird, wie

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weiter unten in der Zeichnungsbeschreibung näher ausgeführt, das Auslösen der Kugelkupplung in jeder Betriebsstellung des Absorberstabes ermöglicht.

Als weiteres Merkmal der Erfindung wird angegeben, daß das Schaltrohr axiale Nuten aufweist, in denen Stege an der
Außenhülse der Kugelkupplung gleitend angeordnet sind, die zur axialen Führung und Verdrehsicherung der Kugelkupplung dienen.

Bei Verwendung der Regel- und Absehaltvorrichtung in einem nicht ortsfesten, beispielsweise einem Schiffsreaktor, kann die Beschleunigung des Absorberstabes in den Kernverband
allein durcia Schwerkraft unzureichend sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, daß der Absorberstab bei gelöster Kugelkupplung vermittels einer Feder in den Kernverband des Reaktors beschleunigbar ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Figur 1 einen Längsaxialschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung entsprechend der Linie A-B der Figur 5»

Figur 2 die Ansicht Z entsprechend der Figur 1
Figur 3 einen Querschnitt durch die Vorrichtung entsprechend der Linie C-D der Figur 1.

Figur 4 einen Ausschnitt aus der Figur 1 mit einer alternativen Ausführung der Umlenkvorrichtung, und
Figur 5 einen Ausschnitt aus der Figur 1 mit einer zusätzlichen Feder für den Absorberstab.

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In einem angedeuteten Reaktordeekel (1) ist ein Elektromagnet (2) angeordnet, und mit diesem fest verbunden ein Antrieb, bestellend aus einem Elektromotor (3) und einem Untersetzungsgetriebe (4), das eine aus zwei Teilen (5 u.6) bestehende Scliraubenspindel antreibt, die durch eine Steckkupplung (7) miteinander verbunden sind. Auf dem mit Schraubgewinde versehenen Teil (6) der Schraubenspindel ist eine Spindelmutter (8) angeordnet und auf dieser eine Kugelkupplung, bestehend aus einer Innenhülse (9) und einer Außenhülse (10), wobei die Innenhülse (9) Bohrungen aufweist, in denen Schaltkugeln (11) gelagert sind, deren Durchmesser größer ist als die Wandstärke der Innenhülse (9)· In der gezeichneten Stellung (siehe auch Figur 3) bewirkt die Außenhülse (10), daß die Schaltkugeln (11) nach innen aus der Innenhülse (9) hervorstehen, und dadurch den an seinem oberen Ende mit einem abgeschrägten Wulst versehenen Absorberstab (12) halten. Durch Drehen der Außenhülse (10) gegenüber der Innenhülse (9) kommen, die Schaltkugeln (11) vor Ausnehmungen (13) in der Außenhülse (10) zu liegen und werden durch das Eigengewicht des Absorberstabes (12) in diese hineingedrückt, worauf der Absorberstab (12) freigegeben wird und durch Schwerkraft beschleunigt nach unten fällt. Bei Verwendung der Regel- und Abschalteinrichtung in einem nicht ortsfesten, beispielsweise einem Schiffsreaktor, bei dem Schräglagen auftreten können, wird (s.Fig.5) zweckmäßigerweise eine Feder (35), im Beispiel eine Schraubenfeder, vorgesehen, die bei normaler lage des Absorbers (12) zwischen einer mit diesem fest verbundenen Druckplatte (36) und einem am äußeren Führungsrohr (21) angebrachten weiteren Anschlag (34) gespannt wird und den Absorberstab (12) nach Lösen der Kugelkupplung (9, 10u.11) auch entgegen der Schwerkraft in den hier nicht gezeigten Kernverband des Reaktors schiebt. Bei normalen Regelvorgängen wird der in der Kugelkupplung hängende Absorberstab (12) durch die mit der innenhülse (9) fest verbundene Spindelmutter (8) bewegt, die auf der Schrau-

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benspindel (6) gleitet, sobald diese durch den Antrieb (3 u.4) in Drehung versetzt wird. Die Abschaltung wird dadurch ausgelöst, daß der Elektromagnet (2) stromlos wird, wodurch ein im Betriebszustand an ihm anliegender Magnetanker (14) freigegeben und durch eine weitere Feder (15), im Beispiel ebenfalls eine Schraubenfeder, abwärts beschleunigt wird. Die Feder (15) stützt sich dabei auf einem Anschlag in einer Federhülse (16) ab, der gleichzeitig die Abwärtsbewegung des Magnetankers (14) begrenzt. Der Magnetanker (14) ist an seinem unteren Ende mit Führungsstiften (17) versehen, die in Schrägnuten (18) geführt sind (siehe Figur 2). Alternativ hierzu (siehe Figur 4) ist der Magnetanker (14) mit Zahnstangen (29) versehen, die mit Ritzeln (30) im Eingriff stehen und dadurch eine Welle (31) in Drehung versetzen, auf der weitere Ritzel (32) befestigt sind, die in einen Zahnkranz (33) eingreifen. Die Schrägnuten (18) bzw. der Zahnkranz (33) sind Teil eines Schaltrohres (19), das an seinem oberen und unteren Ende vermittels Lagern (20) in einem äußeren Führungsrohr (21) drehbar gelagert ist, das seinerseits an einer in Bezug auf den Reaktortank festen Stützplatte (22) befestigt ist. Das äußere Führungsrohr (21) ist über Stege (23) mit einer Schiene (24) fest verbunden, wobei die Stege (23) durch Ausnehmungen (25) geführt sind, die sich über einen Teil des Umfanges des Schaltrohres (19) erstrecken. Die Innenhülse (9) der Kugelkupplung gleitet vermittels Nuten (26) auf den Schienen (24) und ist dadurch gegen Verdrehen gesichert· Das Schaltrohr (19), das bei einer axialen Bewegung des Hagnetankers (14) über die Führungsstifte (17) und die Schrägnuten (18) bzw. die Zahnstangen (29), die Ritzel (30 u.32) und den Zahnkranz (33) um den Bruchteil einer Umdrehung gedreht wird, weist an seiner Innenseite Nuten (27) auf, in denen die Außenhülse (10) vermittels an ihr angebrachter Vorsprünge (28) gleitet und gegenüber dem Schaltrohr (19) gegen Verdrehen gesichert ist. Die oben erläuterte Drehbewegung des Schaltrohres (19) bewirkt, daß die Außenhülse (10) soweit ge-

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_ 7 —

dreht wird, daß die Schaltkugeln (11) in die Ausnehmungen (13) zurücktreten und die Kugelkupplung lösen. Das Wiederankuppeln, des in die.Absehaltstellung gefallenen AbsorberStabes (12) geschieht, indem die Kugelkupplung mit Hilfe der Spindelmutter (8) soweit nach unten verfahren wird, daß sie den Absorberstab (12) ergreifen kann, sobald durch eine Erregung des Elektromagneten (2) eine gegenläufige Bewegung des Magnetankers (14) und damit des Schaltrohres (19) und der Außenhülse (10) eingeleitet wird. Ein beabsichtigtes oder unbeabsichtigtes Anheben des Seaktordeckels (1) bewirkt, daß der Elektromagnet (2), der Motor (3)» das Untersetzungsgetriebe (4), der Magnetanker (14), die Feder (15) mit ihrer Hülse (16) und der Teil (5) der Schraubenspindel bewegt werden, wobei die Steckkupplung (7) gelöst wird, während alle übrigen Teile der Vorrichtung im Reaktor verbleiben, insbesondere der Absorberstab (12).

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Claims

Schutzansprüche

ί1.JRegel- und Abschaltvorrichtung für Kernreaktoren mit einem axial beweglichen Absorberstab, der mit einer durch Drehung lösbaren Kugelkupplung mit einem Spindeltrieb verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Kugelkupplung (9, 1Ou.11) axial verschiebbar und mit der Spindelmutter (8) fest verbunden in einem vermittels eines im Betriebszustand an einem Elektromagneten (2) anliegenden, bei abgeschaltetem Elektromagneten (2) axial verschiebbaren und mit einer Umlenkvorrichtung verbundenen Magnetankers (14) um seine Längsachse drehbaren Schaltrohr (19) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Umlenkvorrichtung aus am Schaltrohr (19) angeordneten Schrägnuten (18) besteht, in denen der Magnetanker (14) vermittels Führungsstiften (17) geführt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Umlenkvorrichtung aus einer am Magnetanker (14) angebrachten Zahnstange (29) und einem mit dieser und mit einer am Schaltrohr (19) befindlichen Verzahnung (33) im Eingriff stehenden Zahnradtrieb (30, 31 u.32) besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet,

daß die Spindel des Antriebes in zwei durch eine Steckkupplung (7) verbundene Teile (5 u.6) geteilt ist, von denen einer (5) mit dem Antriebsmotor (3) verbunden ist und der andere (6) die Spindeltnutter (8) trägt.

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— Q —
5· Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektromagnet (2) im Reaktordeckel (1) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Sehaltrohr (19) an seinen Enden in einem Führungsrohr (21) drehbar gelagert ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Führungsrohr (21) durch Ausnehmungen (25) im Schaltrohr (19) geführte Stege (23) aufweist, an denen Schienen (24) befestigt sind, die in axialen Ifuten (26) in der Innenhülse (9) der Kugelkupplung (9, 10 u#11) gleitend angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Schaltrohr (19) axiale Hüten (27) aufweist, in denen Vorsprünge (28) an der Außenhülse (10) der Kugelkupplung (9» 10 u.11) gleitend angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Absorberstab (12) bei gelöster Kugelkupplung (9, 10 U.11) vermittels einer Feder (35) in den Kernverband des Reaktors beschleunigbar ist.

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