DE2328885A1

DE2328885A1 - Hydraulically assisted control rod insertion - for pressurised water reactor

Info

Publication number: DE2328885A1
Application number: DE2328885A
Authority: DE
Inventors: Helmut Landgraf; Robert Weber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-06-06
Filing date: 1973-06-06
Publication date: 1975-01-02

Abstract

Pressurised water reactor control rod actuation system in whic accelerated insertion of the rod is effected by a hydraulic loop linked in a parallel circuit off the main primary coolant circuit. The loop may be either manifolded or run in separate lines to each control rod actuator containment to minimise the consequences of loop failure. Pressure within the loop is maintained consistently above primary circuit pressure by a separate pump and thermal and particulate factors are accommodated by a cooler and filter. Isolating valves are provided for control and maintenance and a non-return valve locates in each line at each containment. The pressure drop through the containment is realised by the narrow annulus formed by the actuator and reactor stand-pipe and sleeve. The actuator is of the electro-mechanical type with a ratchet type actuator rod.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kernrealetor mit einem Reaktordruckbehälter mit Rohrstutzen für elektromagnetisch betätigte Steuerstäbe und mit einem äußeren Kühlmittelkreis. Die Rohrstutzen sind üblicherweise an ihrem freien, dem Reaktordruckbehälter abgekehrten Ende durch Schweißverbindungen dicht abgeschlossen, denn sie haben den Zweck, daß der Reaktordruckbehälter auch im Bereich der Steuerstäbe keine Durchbrechungen mit beweglichen Dichtungselementen aufweist, sondern vollständig metallisch geschlossen ist. Die für diese Ausbildung maßgeblichen Anforderungen lassen sich zum Beispiel daraus ersehen, daß der aufzunehmende Druck bei Druckwasserreaktoren 150 Atmosphären und mehr beträgt. Der gleiche Druck herrscht auch im äußeren, d.h. außerhalb des Reaktordruckbehälters liegenden Kühlmittelkreis.The invention relates to a nuclear reactor with a reactor pressure vessel with pipe socket for electromagnetically operated control rods and with an external coolant circuit. The pipe socket are usually sealed by welded joints at their free end facing away from the reactor pressure vessel completed, because their purpose is that the reactor pressure vessel does not have any breakthroughs in the area of the control rods having movable sealing elements, but is completely closed in metal. The ones for this training Relevant requirements can be seen, for example, from the fact that the pressure to be absorbed in pressurized water reactors 150 atmospheres and more. The same pressure also prevails in the outer, i.e. outside of the reactor pressure vessel lying coolant circuit.

Die elektromagnetisch betätigten Steuerstäbe in den geschlossenen Rohrstutzen haben sich in der Praxis durchaus bewährt. Dennoch hat sich die Erfindung eine weitere Verbesserung zur Aufgabe gestellt und zwar soll die Geschwindigkeit der Einfahrbewegung der Steuerstäbe vergrößert werden, ohne daß dazu stärkere Antriebe benötigt werden.The electromagnetically operated control rods in the closed pipe socket have proven themselves in practice. Nevertheless, the invention has set itself a further improvement, namely the speed of the retraction movement the control rods can be enlarged without the need for more powerful drives.

Bei dem erfindungsgemäßen Kernreaktor sind die Rohrstutzen an ihrem freien Ende mit dem äußeren Kühlmittelkreis verbunden.In the nuclear reactor according to the invention, the pipe sockets are connected at their free end to the external coolant circuit.

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Dadurch wird ein Totraum am freien Ende der Rohrstutzen vermieden, der durch Unterdruckbildung das Einfahren der Steuerstäbe, insbesondere das Einfallen unter der Wirkung der Schwerkraft behindert. Man erhält also bei gleichen Antriebskräften die gewünschte Erhöhung der Einfahrgeschwindigkeit. Die dafür erforderlichen äußeren Rohrleitungen stellen wegen der kleinen erforderlichen Querschnitt einen durchaus tragbaren Mehraufwand dar.This avoids a dead space at the free end of the pipe socket, which hampers the retraction of the control rods, in particular the collapse under the action of gravity, due to the formation of negative pressure. So you get with the same driving forces the desired increase in the retraction speed. The external pipelines required for this are due to the small size required cross-section represents an acceptable additional effort.

Die Rohrstutzen können mit Vorteil an die Druckseite der im KUhlmittelkreis liegenden Pumpe angeschlossen sein. In diesem Fall herrscht auf der dem Reaktor abgekehrten Seite der Steuerstäbe ein höherer Druck als im Reaktorinneren, so daß eine hydraulische Beschleunigungswirkung zu erwarten ist. Vorzugsweise sind die Rohrstutzen über eine Rückschlagarmatur angeschlossen. Hierdurch kann erreicht werden, daß bei einer Beschädigung der zur Verbindung dienenden Leitung nur in geringem Umfang Kühlmittel aus dem Reaktordruckbehälter entweicht.The pipe sockets can advantageously be connected to the pressure side of the pump located in the coolant circuit. In this In this case, the pressure on the side of the control rods facing away from the reactor is higher than in the interior of the reactor, so that a hydraulic acceleration effect can be expected. Preferably the pipe sockets are connected via a non-return valve. In this way it can be achieved that if the for the connection serving line only a small amount of coolant escapes from the reactor pressure vessel.

Die Verbindungleitung zwischen Kühlmittelkreis und Rohrstutzen kann vorteilhaft ein Filter enthalten. Mit diesem Filter kann vermieden werden, daß gegebenenfalls auftretende Verunreinigungen die engen Spalten zwischen dem Steuerstab und dem Rohrstutzen verstopfen und dadurch die Beweglichkeit des Steuerstabes behindern. Die Verbindungsleitung kann ferner vorteilhaft mit einem Kühler versehen werden, mit dem die Wärmeabfuhr im Bereich der Rohrstutzen wesentlich verbessert werden kann. Schließlich ist es auch denkbar, in der Verbindungsleitung eine Pumpe anzuordnen, mit der ein gewünschter erhöhter Druck zum hydraulischen Beschleunigen der Steuerstäbe in Einfahrrichtung aufgebracht wird.The connection line between the coolant circuit and the pipe socket can advantageously contain a filter. With this filter you can be avoided that possibly occurring impurities clog the narrow gaps between the control rod and the pipe socket and thereby impede the mobility of the control rod. The connecting line can also be advantageous be provided with a cooler, with which the heat dissipation in the area of the pipe socket can be significantly improved. Finally, it is also conceivable to arrange a pump in the connecting line with which a desired increased pressure is applied to the hydraulic acceleration of the control rods in the retraction direction.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung ein AusfUhrungsbeispiel beschrieben. Die Figur zeigt in schematischer Darstellung den Reaktordruckbehälter 1 eines Bruckwasserleistungpreaktors vom zum Beispiel 1000 MWe. Der Kern 2 des Reaktoi3 wird vonTo explain the invention in more detail, an exemplary embodiment is described below with reference to the accompanying drawing. The figure shows the schematic representation Reactor pressure vessel 1 of a pressure water capacity reactor of for example 1000 MWe. The core 2 of the Reaktoi3 is from

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Wasser durchströmt, das in einem äußeren Kühlmittelkreis 3 seine Wärme an einen Dampferzeuger 4 abgibt. Der Umlauf durch den Kühlmittelkreis 3 wird durch eine Pumpe 5 angetrieben.Water flows through it, which gives off its heat to a steam generator 4 in an external coolant circuit 3. The circulation through the coolant circuit 3 is driven by a pump 5.

Zur Steuerung der Leistung des Reaktors sind Steuerstäbe 8 in den Kern hinein verstellbar angeordnet, die im Inneren des ReaktordruckbehMlters in Führungseinsätzen9 geführt sind. Die Steuerstäbe 8 können gruppenweise zu einer gemeinsamen Antriebsstange 10 geführt sein (Fingersteuerstäbe), die in Rohrstutzen 12 hineinragt. Die Rohrstutzen 12 sind mit dem Deckel 13 des Reaktordruckbehälters 1 dicht verbunden. Sie tragen einen elektromagnetischen Steuerstabantrieb 14, der insbesondere in bekannter Weise als Klinkenschrittheber ausgebildet ist.To control the power of the reactor control rods 8 are arranged adjustable into the core, which are inside the Reactor pressure vessels are guided in guide inserts9. the Control rods 8 can be guided in groups to a common drive rod 10 (finger control rods) which are inserted into pipe sockets 12 protrudes. The pipe sockets 12 are tightly connected to the cover 13 of the reactor pressure vessel 1. They wear one electromagnetic control rod drive 14, which is designed in particular in a known manner as a ratchet step lifter.

Bei dem erfindungsgemäßen Reaktor ist an das freie Ende 16 der Rohrstutzen 12 über ein Rückschlagventil 17 eine Verbindungsleitung 20 angeschlossen, die zum äußeren Kühlmittelkreis 3 führt. Die Leitung 20 mündet bei 21 auf der Druckseite der Hauptkühlmittelpumpe 5. Dort ist ein Ventil 22 vorgesehen, das eine Absperrung der Leitung 20 ermöglicht.In the reactor according to the invention, a connecting line is connected to the free end 16 of the pipe socket 12 via a check valve 17 20 connected, which leads to the external coolant circuit 3. The line 20 opens at 21 on the pressure side the main coolant pump 5. A valve 22 is provided there, which enables the line 20 to be shut off.

Die Leitung 20 kann einen Kühler enthalten, wie bei 24 gestrichelt angedeutet ist. Außerdem kann vorteilhaft ein Filter 25 vorgesehen sein, wie ebenfalls gestrichelt gezeichnet ist. Eine weitere Ausgestaltungmöglichkeit liegt in einer Pumpe 26, die unabhängig von der Hauptkühlmittelpumpe 5 eine gewünschte Druckerhöhung ergibt. Mit dem Ventil 27 können Kühler 24, Filter 25 und Pumpe 26 abgesperrt werden, so daß Reparaturen möglich sind. Bei 28 ist eine Entlüftung der Leitung 20 vorgesehen, die auch für die Rohrstutzen 12 wirksam wird.The conduit 20 may contain a cooler, as shown in phantom at 24 is indicated. In addition, a filter 25 can advantageously be provided, as also shown in dashed lines is. Another possible configuration is a pump 26, which is independent of the main coolant pump 5 desired pressure increase results. With the valve 27 cooler 24, filter 25 and pump 26 can be shut off so that Repairs are possible. At 28 a venting of the line 20 is provided, which is also effective for the pipe socket 12 will.

Die Leitung 20 hat einen erhöhten Druck auf der dem Reaktorkern 2 abgekehrten Seite der Antriebsstangen 10 zur Folge. Daraus ergibt sich eine in Einfahrrichtung wirkende Kraft, die die Einfahrgeschwindigkeit der Steuerstäbe 8 vergrößert und damit Schnellabschaltungen erleichtert. Der erhöhte DruckThe line 20 results in an increased pressure on the side of the drive rods 10 facing away from the reactor core 2. This results in a force acting in the retraction direction, which increases the retraction speed of the control rods 8 and thus facilitates quick shutdowns. The increased pressure

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ist durch die Strömungsverluste gegeben, die die aus der Leitung 20 in die Rohrstutzen eintretende Kühlmittelteilströmung beim Passieren der engenSpalten zwischen Antriebsstab 10 und Rohrstutzen 12 erfährt.is given by the flow losses caused by the pipe 20 partial coolant flow entering the pipe socket when passing through the narrow gaps between drive rod 10 and pipe socket 12 experiences.

Beim Ausführungsbeispiel sind zwei Steuerstäbe 8 dargestellt. Normale Leistungsreaktoren der genannten Größe besitzen jedoch weit mehr, zum Beispiel 20 bis 40 Steuerstäbe. Diese können alle an eine gemeinsame Leitung 20 angeschlossen sein. Man kann aber auch mehrere Leitungen 20 für verschiedene Gruppen von Steuerstäben oder bestimmte Bereiche des Reaktorkerns vorsehen, um die Gefahr von Folgeschäden bei Unfällen zu verringern. Es ist auch denkbar, jeden Steuerstab 8 einzeln mit einer eigenen Leitung 20 an den Kühlmittelkreis 3 anzuschließen. Ferner kann es in besonderen Fällen schon ausreichen, wenn nur einzelne Steuerstäbe, zum Beispiel die in der Mitte des Reaktorkerns, mit der erfindungsgemäßen Leitung 20 an den äußeren Kühlmittelkreis 3 angeschlossen sind.In the exemplary embodiment, two control rods 8 are shown. Have normal power reactors of the size mentioned but far more, for example 20 to 40 control rods. These can all be connected to a common line 20. But you can also have several lines 20 for different groups of control rods or specific areas of the reactor core provided in order to reduce the risk of consequential damage in the event of an accident. It is also conceivable to use each control rod 8 individually to be connected to the coolant circuit 3 with its own line 20. Furthermore, in special cases it may be sufficient if only individual control rods, for example the one in the middle of the reactor core, with the inventive Line 20 are connected to the external coolant circuit 3.

6 Patentansprüche
1 Figur6 claims
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Claims

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- 5 - VPA 73/9432 patent claims:

(1.) Nuclear reactor, especially pressurized water reactor, with a Reactor pressure vessel with pipe socket for electromagnetically operated control rods and with an external coolant circuit, characterized in that the pipe socket (12) is connected at its free end (16) to the external coolant circuit (3) are.

2. Nuclear reactor according to claim 1, characterized in that the pipe socket (12) on the pressure side of one in the coolant circuit (3) lying pump (5) are connected.

3. Nuclear reactor according to claim 1 or 2, characterized in that the pipe socket (12) via a non-return valve (17) are connected.

4. Nuclear reactor according to claim 1, 2 or 3 »characterized in that the connecting line (20) between Coolant circuit (3) and pipe socket (12) contains a filter (25).

5. Nuclear reactor according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the connecting line (20) between the coolant circuit (3) and pipe socket (12) has a cooler (24) contains.

6. Nuclear reactor according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the connecting line (20) between the coolant circuit (3) and pipe socket (12) has a pump (26) contains.

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