DE2242951B2

DE2242951B2 - Stellungsanzeige fuer einen in einem kernreaktor verfahrbaren steuerstab

Info

Publication number: DE2242951B2
Application number: DE19722242951
Authority: DE
Inventors: Günther Dipl.-Ing. 8520 Erlangen; Waldmann Hermann Dipl.-Ing. 8521 Weiher; Werner Franz; Wolf Josef; 8520 Erlangen Jahn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-08-31
Filing date: 1972-08-31
Publication date: 1976-09-16
Also published as: FR2198222A1; FR2198222B1; GB1426211A; CH552872A; IT993036B; JPS4967094A; DE2242951A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stellungsanzeige für einen in einem Kernreaktor verfahrbaren Steuerstab, der in einem am Reaktordruckbehälter befestigten Rohr gleitet, dem zwei Spulen zugeordnet sind, deren induktive Kopplung von der Stellung des Steuerstabes abhängt, wobei die eine Spule mit einer Wechselspannung gespeist wird und die Spannung der anderen Spule als Maß für die Stellung des Steuerstabes dient. Eine derartige Stellungsanzeige ist aus »IRE-Transactions on Nudear Science« Vol. NS-9 (1962) S. 193-203 bekannt. Die Erfindung hat sich eine Verbesserung der Genauigkeit der Messung der Steuerstabstellung mit den eingangs genannten Mitteln zum Ziel gesetzt.

Zur Lösung der genannten Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die auf die Länge bezogene Windungszahl der ersten und/oder der zweiten Spule an einem Ende des Rohres größer ist als im mittleren Bereich. Dies ist besonders für die exakte Steuerung von Endschaltern wichtig, die zum Beispiel den Antrieben der Steuerstäbe zugeordnet sind.

Aus der britischen Patentschrift 8 83 781 ist es zwar bekannt, daß man für die Meldung der Stellung des Steuerstabes in einem Kernraktor außer einer Grobmessung mit Hilfe von zwei miteinander gekoppelten Spulen noch eine Feinmessung vorsieht. Für die Feinmessung wird jedoch ein besonderes Magnetsystem mit metallischer Führung des Magnetflusses benutzt, das eigene Auswertungsmittel erfordert. Die bekannte Anordnung beruht nämlich im Gegensatz zur Erfindung nicht auf einer einfachen Erhöhung der Windungszahl, sondern auf einer bestimmten räumlichen Anordnung der Metallteile zur Führung des magnetischen Flusses. Dabei sind den einzelnen Schenkeln des Magnetsystems Sekundärwicklungen zugeordnet, die mit den drei Statorwicklungen eines Synchronmotors verbunden sind. Dieser Synchronmotor wird zur Anzeige verwendet, so daß. wie schon gesagt, ein wesentlich größerer Aufwand als bei der Erfindung erforderlich ist.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung (Fig. 1 bis 3) ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei ist der Einfachheit halber von einem Druckwasser-Leistungsreaktor nur ein Ausschnitt des Reaktordruckbehälters 1 zu sehen, an dem ein Rohr 2 angeschweißt ist. Das Rohr 2 besteht aus nichtrostendem Stahl, also einem paramagnetischen Material. Es umschließt die aus ferromagnetischem Material bestehende Hubstange 3 eines Steuerstabes 4 aus neutronenabsorbierendem Material.

Der Steuerstab 4 wird je nach der gewünschten Leistung des Kernreaktors mehr oder weniger tief in den vom Reaktordruckbehälter 1 umschlossenen, nicht dargestellten Reaktorkern eingefahren. Er führt dabei eine Relativbewegung gegenüber dem Reaktordruckbehälter 1 aus. Seine jeweilige Stellung gegenüber diesem Behälter, die somit im Zusammenhang mit der Leistung des Reaktors steht, wird mit Hilfe von zwei Spulen 5 und 6 festgestellt

Die Spulen 5,6 sitzen als Röhrenspulen konzentrisch auf dem Rohr 2, das, wie erwähnt, aus nichtmagnetischem Material besteht. Sie sind daher durch die Hubstange 3 entsprechend der Stellung des Steuerstabes 4 induktiv gekoppelt. Die Spule 5 ist die Anzeigeoder Meldespule. Die andere Spule (Erregerspule) 6 wird mit einer Wechselspannung gespeist, die von einer Wechselspannungsquelie 8 geliefert wird.

Die Spannungsquelle 8 ist ein Oszillator für 6 Hz, der vor einer Gleichspannungsquelle 10 gespeist wird. Die Spannung beträgt +24 V und -24 V gegenüber einem Mittelpunl-itsleiter 11. Der positive Außenleiter speist einen Stromregler 12, dem der Istwert bei 13 eingegeben wird. Mit einer Temperaturkompensation 15 kann man dafür sorgen, daß die Spannung und die Frequenz des Oszillators 16 auch in dem großen Temperaturbereich eines Kernreaktors unabhängig von der Temperatur konstant ist. Unter Umständen kann die Spannung auch so mit der Temperatur geändert we "den. daß andere Temperatureinflüsse, z. B. eine Erhöhung des Widerstandes der Spule mit steigender Temperatur, ausgeglichen werden.

Die Sekundärspule 5 des Röhrentransformators kann mit z. B. 1500 Windungen ebenso viele Windungen wie die Primärspule 6 haben. Sie ist über eine Zuleitung 19 mit paaiweise verdrillten Adern zu einer Auswerteschaltung 20 geführt. Die Spannung kommt über einen Vollweggleichrichter 22, dem ein aktiver Tiefpaß dritter Ordnung 23 nachgeschaltet ist zu einem Meßverstärker 24. der den Maßstab bestimmt. Der Mißverstärker 24 erhält über eine Leitung 25 einen Bezugswert und liefert über die Leitung 26 eine Analoganzeige, die die Stellung de. Steuerstabes 4 in bezug auf den Reaktordruckbehäl ter 1 angibt. Dabei wird zum Vergleich über einen zweiten Vollweggleichnchter 27, dem ebenfalls ein ak iver Tiefpaß 28 dritter Ordnung nachgeschaltet ist, die temperaturkompensierte Primärspannung aufgeschaltet.

Vom Meßverstärker 24 werden ein oberer Grenzwertmelder 29 und ein unterer Grenzwertmelder 30 gespeist, die unter anderem Endschalter für den nicht da-gestellten Steuerstabantrieb betätigen können und diesen außer Betrieb setzen, wenn der Steuerstab 4 gernäß dem Stellungsmeldesignal seine höchste oder tiefste Lage erreicht hat.

In F 1 g. 2 ist genauer zu sehen, daß die röhrenförmige Primärspule 6, die das Rohr 2 umgibt, an den Enden über einen kurzen Bereich, zum Beispiel über V200 bis'/(, ihrer Länge mit einer vergrößerten Windungszahl pro Längeneinheit ausgeführt ist. Die zusätzliche Windungszahl kann vorteilhafterweise 20 bis 100% der ursprünglichen Gesamtwindungszahl betragen. Man erhält dadurch die in Fig. 3 dargestellte Abhängigkeit der Sekundärspannung i/vom Hub .'-/des Steuerstabes.

Wie man in F i β 3 sieht, ist die Sekiindnrsmnnung in

weiten Grenzen linear mit dem Hub verknüpft. Dabei ist ein gewisser z. B. temperaturbedingter Spielraum vorhanden, der durch die Grenzlinie» 35 und 36 angedeutet ist. Im Bereich der Enden des Rohres 2 erhält man jedoch durch die erfindungsgemäße Erhöhung der Windungszahlen pro Länge steilere Kurvenbereiche 37 und 38 mit dem Vorteil, daß die vergrößerte Spannungsänderung pro Länge besser zur Aussteuerung von Endschaltern od. dgl. verwendet werden kann als bei einer flachen Kurve, bei der sich temperaturabhängige Schwankungen stärker auswirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stellungsanzeige für einen in einem Kernreaktor verfahrbaren Steuerstab, der in einem am Reaktordruckbehälter befestigten Rohr gleitet, dem iwei Spulen zugeordnet sind, deren induktive Kopplung von der Stellung des Steuerstabes abhängt, wobei die eine Spule mit einer sinusförmigen Wechselspannung gespeist wird und die Spannung der anderen Spule als Maß für die Stellung des Steuerstabes dient, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Länge bezogene Windungszahl der ersten und/'oder der zweiten Spule (5,6) an einem Ende oder an beiden Enden des Rohres (2) größer ist als im mittleren Bereich.

2. Stellungsanzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Spule (5) einen Grenzwertmelder (29, 30) zur Betätigung eines Endschalters speist.