DE2337716C3 - Steuerung für einen Kernreaktor mit ein- und ausfahrbaren Absorberstäben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung für «inen Kernreaktor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten Art Eine solche Steuerung ist bekannt. fc. B. durch die US PS 29 75 119.

Nach dem Stand der Technik wird je ein Magnet für die Umschaltung des Ventils und für die Halterung des Kolbens benötigt. Dadurch ergibt sich ein größerer Aufwand, auch ist die Sicherheit begrenzt, weil mehr itörungsanfällige Teile vorhanden sind. Die Erfindung hat die Aufgabe, solche Anordnungen bezüglich des Aufwandes und der Sicherheit zu verbessern.

Gemäß der Erfindung geschieht dies dadurch, daß der gleiche Elektromagnet die öffnung des Ventils und die Halterung des Kolbens bewirkt, wie dies im Kennzeichen des Anspruchs 1 zum Ausdruck kommt.

Als Verschlußglied kann eine vorgespannte Kugel Verwendet werden.

Man kann auch das magnetische Feld des Elektromagneten so bemessen, daß es bei Halterung des Kolbens unter dem zum Offenhalten des Ventils erforderlichen Wert liegt. Man kann weiterhin durch Verringerung der magnetischen Kraft des Elektromagneten das Ventil schließen, den Kolben aber weiterhin in der oberen Stellung halten. Auf diese Weise wird Pumpleisiung gespart.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den F i g. 1 und 2 dargestellt, das nachstehend im einzelnen beschrieben wird. Die

F i g. 1 zeigt das Schema der Steuerung für einen Reaktor, während die

F i g. 2 einen Längsschnitt durch das dabei verwendete Ventil darstellt.

In F i g. 1 ist das Druckgefäß eines Druckwasser-Reaktors mit 10 bezeichnet; er bildet das Gehäuse für die verschiedenen Baugruppen eines Kernreaktors, wie er in Kraftwerken zur Aufheizung einer Kühlflüssigkeit benutzt wird. Die Kühlflüssigkeit wird dann durch die Wärmeaustauscher und andere Baugruppen eines Dampferzeugers 12 geführt und der dabei erzeugte Dampf zum Antrieb einer Turbine und des zugeordneten Stromerzeugers benutzt Die Hauptspeisepumpe 14 speist über den kalten Zweig 16 das Druckgefäß 10. und die erhitzte Kühlflüssigkeit gelangt vom Druckgefäß 10 über den heißen Zweig 18 zum Dampferzeu-

Es ist bekannt, in dem Druckgefäß 10 einen Kernaufbau anzuordnen, der aus einer Vielzahl von Brennstoffstäben besteht Zur Steuerung des Spaltungsvorgangs sind im Druckgefäß Einheiten mit Absorberstäben, die Neutronen absorbieren, angeordnet. Eine solche Einheit ist schematisch bei 20 dargestellt und enthält den Absorberstab 21.

Der Absorber hat zwei mögliche Betriebsstellungen, nämlich »voll eingefahren« oder »voll ausgefahren«. Wie in F i g. 1 dargestellt, wird die Steuerung des Absorberstabes hydraulisch vorgenommen. Eine Anzahl von hydraulischen Steuerleitungen 22 bis 22' durchdringt das Druckgefäß und wird mit den einzelnen Einheiten 20 für die Steuerung der Absorberstäbe 21 verbunden. Je ein Ventil 24 ist jeder Steuerleifung 22 innerhalb des Druckgefäßes zugeordnet und unmittelbar auf den Kopf der Steuereinheit 20 aufgesetzt. Über Steuerleitungen 22' bis 22 wird die eine Seite jedes Ven'ils 24 mit einer Saugpumpe 26 über eine Verzweigung 28 verbunden. Zwischen der Pumpe 26 und der Verzweigung 28 ist ein Abschaltventil 30 vorgesehen.

Durch die gestrichelten Linien der F i g. 1 ist der Strömungsweg der Kühlflüssigkeit, die in das Druckgefäß 10 eintritt, angedeutet. Sie fließt durch die einzelnen Steuereinheiten, wenn beide Ventile 24 und 30 geöffnet sind, und wird durch die Saugpumpe 26 über die Rückflußleitung 32 dem Hauptströmungsweg mit der Hauptspeisepumpe 14 wieder zugeführt. Das selektive Anheben oder Einführen der Absorberstäbe geschieht durch öffnung oder Schließung der zugeordneten Ventile 24. Beim öffnen entsteht eine Saugwirkung am Kolben 34 der Steuereinheit 20. Das Wiedereinfahren eines einzelnen Absorberstabes in den Kern erfolgt ausschließlich unter dem Einfluß der Schwerkraft. Es ist jedoch auch möglich, einen zusätzlichen Druck anzuwenden.

Die Hauptaufgabe des Ventils besteht darin, das Ausfahren eines Absorberstabes zu verhindern, wenn ein äußerer Rohrbruch in der Steuerleitung auftritt. Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß sich der Kolben 34 in einem Zylinder 36 bewegt, der seinerseits eine Verlängerung des Führungsrohres darstellt, in dem sich der Absorberstab 21 bewegt. Der Zylinder 36 befindet sich in einem Bereich oberhalb der oberen, nicht dargestellten Montageplatte des Reaktors. Der Kolben 34 ist an einem Ende mit dem Absorberstab 21 verbunden und besitzt am anderen Ende eine Verlängerung, die in einen Puffer 38 endet, von dem mindestens ein Teil aus magnetischem Material besteht. In bekannter Weise arbeitet der Puffer 38 mit dem engerwerdenden Teil des Zylinders 36 zusammen, um die Aufwärtsbewegung des Ab sorberstabes zu verlangsamen, wenn er seine obere Endstellung allmählich erreicht. Dadurch wird die Aufschlagwirkung gering gehalten und jede Prellung vermieden. Der Kolben 34 besitzt zwei Scheiben, die voneinander Abstand haben und eine Nebenströmung gestatten. Die obere Scheibe ist an eine sich verengende Stelle des Zylinders 36 angepaßt, um die Strömung auf ein Minimum zu bringen, wenn der Absorberstab ganz herausgezogen ist.

Das Ventil 24 besitzt als Verschlußglied eine Kugel 40, die durch eine Feder 42 gegen den Ventilsitz gedrückt wird, in den das Ende des Steuerleitungsab-

schnittes 22' mundet, in F i g.2 ist das rechte Ventil in der offenen und das linke Ventil in der geschlossenen Stellung gezeigt. Die Ventile befinden sich in einem Gehäuse 44.

Beim Betrieb ist das Ventil 42 im Normalfall geschlossen. Die Kugel 40 wird durch die Feder 42 gegen den Ventilsitz gedrückt. Obwohl die Saugpumpe 26 arbeitet, besteht keine Druckdifferenz entlang dem Kolben 34. so daß der Absorberstab in der eingefahrenen Stellung verbleibt. Sollte in diesem Zustand eine Steuerleitung unterbrochen werden, so bleibt das Ventil 24 geschlossen und der Absorberstab bleibt in der eingefahrenen Stellung.

Wenn der Absorberstab für den Steuervorgang gehoben werden soll, so wird ein Solenoid 46 über Leitungen 48 erregt, um die Kugel 40 gegen die Wirkung der Feder 42 vom Ventilsitz hinweg zu bewegen. Dadurch wird das Ventil geöffnet und der Absorberstab nach oben bewegt. Wenn der Absorberstab vollständig herausgezogen ist. kommt der Puffer 38 in den Bereich des Magnetfeldes des Solenoids 46. Da. wie oben erwähnt, der Puffer entweder aus magnetischem Material besteht oder solches einschließt, wird die Anziehung zwi sehen diesem magnetischen Teil und dem Solenoid 46 wirksam, die ausreicht, den Absorberstab in der ausgefahrenen Stellung festzuhalten, wie es auf der rechten Seite der F i g. 2 dargestellt ist. Diese Stellung wird beibehalten, bis eine Aberregung des Solenoids 46 bewirkt, daß der Absorberstab durch die Schwerkraft wieder in die untere Stellung geführt wird.

Man kann die Anordnung so treffen, daß der Puffer 38 das magnetische Feld des Magneten 46 stört und dadurch das Ventil in der oberen Endstellung des Absorberstabes automatisch geschlossen wird. Man kann auch die magnetische Kraft des Solenoid 46 verkleinern, wenn der Absorberstab in die obere Endstellung gelangt, so daß die Federspannung die magnetischen Kräfte überwiegen und dadurch das Ventil schließen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patemansprüche:

1. Steuerung für einen Kernreaktor mit ein- und ausfahrbaren Absorberstäben, deren oberes Ende je mit einem Kolben verbunden ist, der in einem von einem fluidisch«!! Antriebsmittel beaufschlagten Zylinder angeordnet ist, an dessen oberem Ende ein Magnetventil für das Antriebsmittel und eine elektromagnetische Halterungsvorrichtung für den KoI-benangeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der gleiche Elektromagnet die öffnung des Ventils und die Halterung des Kolbens bewirkt.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil eine vorgespannte Kugel als Verschlußglied enthält.

3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Feld des Elektromagneten bei Halterung des Kolbens unter dem zum Offenhalten des Ventils erforderlichen ao Wert liegt.

4. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verringerung der magnetischen Kraft des Elektromagneten das Ventil schließt, der Kolben aber weiterhin gehalten ist.