DE2459048A1

DE2459048A1 - Steuerstab-fuehrung in einem kernreaktor

Info

Publication number: DE2459048A1
Application number: DE19742459048
Authority: DE
Inventors: Gilles Aubert
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1973-12-14
Filing date: 1974-12-13
Publication date: 1975-06-26
Also published as: SE7415420L; IT1027032B; CA1023879A; JPS50116897A; FR2254859A1; NL7415732A; FR2254859B1; BE823258A; SE414681B; CH585455A5; GB1473009A; ES432765A1

Description

Patentanwälte Dipl.-lng. R. B E ETZ sen. Dipl.-lng. K. LAMPRECHT Dr.-Ing. R. B E E T Z jr. München 22; steinsdorfstr. ι ο

Ttil. (089) 2272O1 /227244/295910

Telegr. Allpatent München Telex 5 22Ο48

410-23.536P

13. 12. 1974

COMMISSARIATA L¹ENERGIEATOMIQUE, Paris (Frankreich)

Steuerstab-Führung in einem Kernreaktor

Die Erfindung betrifft eine Steuerstab-Führung in einem Kernreaktor, insbesondere eine, bei der die Steuerstäbe aus einer Stiftgruppe bestehen. Derartige Steuerstäbe werden insbesondere bei Druckwasserreaktoren (PVR-Reaktoren) verwendet.

In Fig. 1 ist perspektivisch ein Stiftgruppen-Steuerstab dargestellt. Der Steuer stab besteht aus mehreren Absorberstiften 2, die untereinander parallel sind und eine sehr genaue Anordnung aufweisen.

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Die Stifte bestehen selbstverständlich aus einem Absorber der bei der Kernreaktion auftretenden Neutronen. Die Absorberstifte 2 sind fest mit einer Führstange 4 mittels eines Gieds verbunden, das im allgemeinen Spinne genannt wird und aus mehreren Radialrippen 6 besteht. Die Rippen 6 sind einerseits fest mit der Führstange 4 und anderer- . seits fest mit den oberen Enden jedes Stifts 2 verbunden. Um die Reaktivität des Reaktors zu steuern, d. h. den Neutronenfluß im Reaktorkern festzulegen, werden die Stufte 2 mehr oder weniger in in den Brennelementbündeln des Reaktorkerns vorgesehenen Kanäle eingeführt. Diese Bewegung wird durch Einwirken auf die Führstange 4 erreicht.

Die Absorber stifte 2 haben selbstverständlich eine Länge, die im wesentlichen der Höhe des Reaktorkerns entspricht. Darüber hinaus sind sie an der Führstange 4 lediglich an ihrem oberen Ende befestigt, und, um die maximale Reaktivität zu erhalten, müssen die Absorberstifte 2 vollständig aus den Kanälen der Brennelementbündel herausgeführt sein. Daraus folgt, daß die Absorberstifte 2 außerhalb der Brennelementbündel geführt werden müssen, damit sie in die Kanäle leicht einführbar sind. Darüber hinaus unterliegen die Absorberstifte 2 einer Einwirkung des Druck-Kühlmittels, das am oberen Teil des Reaktors umgewälzt wird, d. h. in dem Bereich, in dem sich die Absorberstifte 2 befinden, wenn sie aus den Brennelementbündeln herausgeführt sind. Es ist daher ebenfalls notwendig, die Stifte gegen die Einflüsse des strömenden Kühlmittels zu schützen.

Die allgemein verwendete Maßnahme für die Führung jedes Steuerstabs besteht im Anordnen der Gesamtanordnung aus den Absorberstiften und der Führstange im Inneren von viereckigen Vertikalrohren,

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die innen mit perforierten Führplatten versehen sind, die an ihren unteren Enden von geschlitzten versteiften Führrohren verlängert sind. Die Führrohre, in gleicher Zahl wie die Absorberstifte im Steuerstab, sind gleitend in der unteren Platte befestigt, die zum Abstützen auf den Brennelementbündeln dient. Die untere Platte ist mit der oberen Platte mittels Quersäulen fest verbunden, die von seitlichen Öffnungen durchsetzt sind, damit das Kühlmittel strömen kann.

Diese Lösung erfordert eine sehr genaue Lage der geschlitzten Führ rohre, um die Stifte in einer genauen Lage zu halten. Darüber hinaus ist der Aufbau sehr empfindlich gegenüber Erschütterungen oder Schwingungen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Führung für Steuerstäbe vorzugehen, die diese Nachteile überwindet und insbesondere geschützte Führrohre vermeidet.

Die Aufgabe wird bei einer Steuerstab-Führung für Stiftgruppen-Steuerstäbe in einem Kernreaktor, der einen mit Kühlmittel-Eintrittsund Austritts-Rohrabzweigen versehenen Behälter aufweist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Führung im Reaktor-Behälter und über dem Reaktor-Kern angeordnet ist und enthält:

eine am Umfang am Reaktor-Behälter abgestützte obere steife Platte,

mehrere lange Vertikal-Rohre ausreichenden Querschnitts zum Durchtritt der Steuerstab-Anordnung, wobei die Vertikal-Rohre am Oberteil an der oberen Platte gegenüber in der oberen Platte vorgesehenen öffnungen und am Unterteil an einer Zwischenplatte befestigt sind, die

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auf einem Pegel unterhalb der Austritts-Rohrabzweige angeordnet und gegenüber jedem hohlen Vertikal-Rohr mit Öffnungen eines im wesentlichen dem der Steuerstab-Stifte gleichen Durchmessers und in gleicher Anzahl versehen ist,

eine mechanisch an der Zwischenplatte befestigte untere Platte, und

an der Zwischenplatte gegenüber jeder Öffnung der Zwischenplatte befestigte kurze Rohre, die am Unterabschnitt in entsprechende Öffnungen der unteren Platte münden, wobei die Zwischenplatte und die untere Platte von Öffnungen zum Durchtritt des Kühlmittels durchsetzt sind.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, daß die kurzen Rohre am Unterende an der unteren Platte befestigt und ausreichend dickwandig zur mechanischen Verbindung der Zwischenplatte mit der unteren Platte sind.

Bei einer anderen, ersten Weiterbildung ist es vorzuziehen, daß die kurzen Rohre dünnwandig sind und ihre Unterenden frei in den Öffnungen in der unteren Platte gleiten, und daß die untere Platte und die Zwischenplatte durch Verbindungsstücke mechanisch miteinander verbunden sind.

Bei einer zweiten Weiterbildung bringt es Vorteile, wenn die Verbindung zwischen der Zwischenplatte und der unteren Platte durch kräftige Tragteile erreicht ist, die mit beiden Platten verbunden und mit öffnungen versehen sind, die als die kurzen Rohre wirken.

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Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführ ungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 perspektivisch einen bereits beschriebenen Stiftgruppen-Steuerstab ,

Fig. 2 in Seitenansicht den oberen Teil eines Druckwasserreaktors, der die Einführung der erfindungsgemäßen Führung zeigt,

Fig. 3 in Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 4 im Horizontal schnitt eine Steuerstab-Führung mit einer Führungsplatte, ■

Fig. 5 in Draufsicht den Schnitt A-A gemäß Fig. 3 eines Steuerstab-Führungsteils . . ■ .

Die Fig. 1 wurde bereits weiter oben näher erläutert.

In Fig. 2 ist, teilweise qeschnitten, in Seitenansicht der Oberteil des Behälters 1 eines Druckwasserreaktors dargestellt, um den Einbau der Führung gemäß der Erfindung zu zeigen. Der Behälter 1 ist am oberen Teil durch einen Deckel 3 verschlossen. Der Behälter 1 ist mit Austrittsabzweigen 5 versehen, die die Abfuhr des Kühlmittels nach dessen Durchtritt durch den Reaktorkern ermöglichen. Der Reaktorkern ist im Inneren eines Zylinderkessels oder einer Trommel 8 angeordnet, die am Behälter 1 über einen Bundring 10 der Trommel 8 und einem im Behälter 1 des Reaktors vorgesehenen Ab-

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satz 12 abgestützt ist. Der eigentliche Kern oder das Kerninnere des Reaktors besteht aus mehreren Brennelementbündeln 14, die aus mehreren Brennstäben zusammengesetzt sind,zwischen denen Kanäle vorgesehen sind zum Durchtritt der Absorberstifte 2 der Steuerstäbe.

In der Fig. 2 sind die wesentlichen Teile der erfindungsgemäßen Führung dargestellt. Es ist eine obere Platte 16 vorgesehen, die im allgemeinen obere Tragplatte genannt wird, und die über einen Umfangsringbund auf den Bundring 10 der Trommel 8 abgestützt ist. Demzufolge ist die obere Tragplatte 16 vollständig an ihrem Umfang am Behälter 1 des Reaktors abgestützt. Die Führung enthält auch eine Zwischenplatte 20, die etwas unterhalb der. Abtritts-Rohrabzweige oder -abzweigungen für das Kühlmittel angeordnet ist. Die Zwischenplatte 20 ist mit der oberen Platte 16 über lange Hohlrohre 22 verbunden, in denen die Steuerstäbe verschiebbar sind. Die Rohre münden in Öffnungen 24 in der oberen Tragplatte 16. Diese Rohre 22 verlängern sich um Steuereinrichtungen 26 der Steuerstäbe, die den Dekkel 3 des Reaktors durchsetzen. Die Führung enthält schließlich eine untere Platte 27, die im allgemeinen auch obere Platte des Kerns genannt wird. Diese untere Platte 27, die zum Versperren der Brennelementbündel 14 an ihrem oberen Teil dient, ist mit der Zwischenplatte 20 mittels kurzen Rohren 28 verbunden.

Aus Fig.' 3 ist der Aufbau der Steuerstab-Führung besser erkennbar. Die obere Tragplatte 17 ist wie ausgeführt an ihrem Umfang am Behälter 1 abgestützt und trägt die gesamte Führung. Sie muß daher sehr steif oder kräftig sein, weshalb sie mit Rippen 30 versehen ist. Die langen Rohre 22, in denen die Gesamtanordnung des Steuerstabs unter-

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gebracht ist, haben vorzugsweise einen viereckigen Querschnitt. Sie sind mit an sich bekannten Mitteln am Oberende an der oberen Tragplatte 16 und am Unterende an der Zwischenplatte 20 befestigt. Am Oberteil münden die langen Rohre 22 in eine in der oberenTragplatte 16 vorgesehene Öffnung 24. Die Zwischenplatte 20 ist in Richtung oder Verlängerung jedes langen Rohrs 22 mit mit Öffnungen 32 versehen, deren Anzahl gleich der Anzahl der Absorberstifte 2 des Steuerstabs ist. Diese Öffnungen 32 haben selbstverständlich einen Durchmesser, der den Durchtritt der Stifte ermöglicht. Die Zwischenplatte 20 enthält ebenso öffnungen 34 zum Durchtritt des Kühlwassers oder allgemein des Kühlmittels vom Bereich 36 zwischen der Zwischenplatte 20 und der unteren Platte 27 zum oberen Bereich 38 zur Verbindung mit den Austritts-Rohrabzweigen 6 des Kühlmittels. Die kurzen Rohre 28, die sowohl zur, Führung der Absorber stifte 2 als auch zur mechanischen Verbindung der Zwischenplatte 20 mit der unteren Platte 27 dienen, sind an ihrem Oberteil an der Zwischenplatte 20 und an ihrem Unterteil an der unteren Platte 27 befestigt. Sie münden selbstverständlich an ihrem Oberteil an den Öffnungen 32 der Zwischenplatte 20 und an ihrem Unterteil an den entsprechenden Öffnungen 40 der unteren Platte 27. Die Öffnungen 40 haben den gleichen Durchmesser und die gleiche Lage wie die Öffnungen 32 in der Zwischenplatte Die untere Platte 27 ist den Brennstoffelementbündeln 14 sehr nahe, für die sie als Anschlag wirkt. Inder unteren Platte 27 vorgesehene Löcher 42 dienen dem Durchtritt des Kühlmittels. Diese müssen daher regelmäßig verteilt sein, um nicht die Kühlmittelaustritte gegenüber bestimmten Brennstoffelementbündeln 14 zu versperren.

Die langen Rohre 22 .enthalten entlang ihrer Höhe mehrere Führ-

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platten 44, deren Form in Draufsicht in der Fig. 4 dargestellt ist.

Die Führplatte 44 ist an ihrem äußeren Umfang an der Wand des langen Rohres 22 befestigt. Die Führplatte 44 ist von Öffnungen 46 durchsetzt, deren Durchmesser etwas größer als der der Absorberstifte 2 ist, die in Strichlinien dargestellt sind. Die Führplatte 44 weist in der Mitte eine öffnung 48 sehr großen Durchmessers auf, die den Durchtritt der Führstange i ermöglicht, die ebenfalls in Strichlinien dargestellt ist. Die Öffnung 48 ist mit den Öffnungen 46 über Radialschlitze 50 verbunden, die den Durchtritt der Radialrippen 6 der Spinne erlauben.

In der vorstehenden Beschreibung ist gezeigt, daß die kurzen Rohre 28 einerseits zur Führung der Absorberstifte 2 und andererseits zum festen Verbinden der Zwischenplatte 20 und der unteren Platte 27 dient. Bei einem Ausführungsbeispiel werden die Rohre 28 durch Bohrungen in Längsrichtung in verschieden geformten Teilen wie Rippen, Zylindern od. dgl. erhalten, die an der Zwischenplatte 20 und der unteren Platte 27 befestigt sind.

Gemäß einer anderen Weiterbildung sind die Führungen der Absorberstifte 2 und die Verbindung der Zwischenplatte 20 und der unteren Platte 27 getrennt. Die Führung ist durch dünnwandige Rohre erreicht, die an ihren Oberenden an der Zwischenplatte 20 befestigt sind und an ihren Unterenden in den zu diesem Zweck in der unteren Platte 27 vorgesehenen Öffnungen gleiten können. Die Verbindung zwischen den beiden Platten 20, 24 wird durch beliebige Teile wie Rippen, vollständige oder gelochte Rohre, Verstrebungen od. dgl. erreicht, die an der

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Zwischenplatte 20 und der unteren Platte 27 durch Verschweißen oder mechanische Verbindung befestigt sind.

Die Fig. 5, die in Draufsicht einen Schnitt gemäß der Ebene A-A in Fig. 3 wiedergibt, zeigt das erste Ausführungsbeispiel, bei der sowohl dicke Rohre 52 als auch mit Bohrlöchern versehene Rippen 54 vorgesehen sind.

Vorzugsweise ist der Raum h zwischen der Zwischenplatte 20 und der unteren Platte 27 minimal, um die Steife und die Festigkeit der Verbindung zwischen den Platten zu erhöhen und um die verlorene oder Tothöhe über dem Reaktorkern zu verringern. Der Wert des Raums h ist bedingt durch den notwendigen Abstand, damit das Wasser, das aus der unteren Platte 27 tritt, die Bereiche an der Zwischenplatte 20 umgehen kann, die der Einführung der langen Rohre 22 dienen. Eine Höhe des Raumes h von etwa 10 - 20 cm erscheint ausreichend. Einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung ergibt sich insbesondere aus diesem geringen Wert der Höhe des Raumes h zwischen der Zwischenplatte 20 und der unteren Platte 27. Die geringe Dicke der mechanisch geschweißten, von den Bauteilen untere Platte 27, Zwischenplatte 20 und Rohren 28 gebildeten Anordnung erlaubt nach dem Schweißen die 'leichte und genaue Bildung von Stiftführungen mittels Formgebung durch die Versteifungen oder Verbindungen 28.

Es ist möglich, mehrere Absorberstiftgruppen, die in benachbarte Brennelementbündel mit einer einzigen Spinne eingeführt sind, durch demzufolge Erhöhen des Querschnitts der Rohre 22 zu verbinden.

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Claims

Patentansprüche

1.) Steuerstab-Führung für Stiftgruppen-Steuer stäbe in einem Kern- -/
reaktor, der einen mit Kühlmittel-Eintritts- und Austritts-Rohrabzwei-

gen versehenen Behälter aufweist,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Führung im Reaktor-Behälter (l) und über dem Reaktor-Kern angeordnet ist und enthält:

eine am Umfang am Reaktor-Behälter (1) abgestützte steife obere Platte (16),

mehrere lange Vertikal-Rohre (22) ausreichenden Querschnitts zum Durchtritt der St euer stab-Anordnung, wobei die Vertikal-Rohre (22) am Oberteil an der oberen Platte (16) gegenüber in der oberen Platte (16) vorgesehenen Öffnungen (24) und am Unterteil an einer Zwischenplatte (20) befestigt sind, die auf einem Pegel unterhalb der Austritts-Rohrabzweige (5) angeordnet und gegenüber jedem hohlen Vertikal-Rohr (22) mit Öffnungen (32) eines im wesentlichen dem der Steuerstab-Stifte (2) gleichen Durchmessers und in gleicher Anzahl versehen ist,

eine mechanisch an der Zwischenplatte (20) befestigte untere Platte (27), und

an der Zwischenplatte (20) gegenüber jeder Öffnung (32) der Zwischenplatte (20) befestigte kurze Rohre (28), die am Unterabschnitt in ent-

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sprechende Öffnungen (40) der unteren Platte (27) münden, wobei die Zwischenplatte (20) und die untere Platte (27) von Öffnungen (34, 42) zum Durchtritt des Kühlmittels durchsetzt sind.

2. Führung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Bohre (28) am Unterende an der unteren Platte (27) befestigt und ausreichend dickwandig zur mechanischen Verbindung der Zwischenplatte (20) mit der unteren Platte (27) sind.

3. Führung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Rohre (28) dünnwandig sind und ihre Unterenden frei in den Öffnungen (40) in der unteren Platte (27) gleiten, und daß die untere Platte (27) und die Zwischenplatte (20) durch Verbindungsstücke (52, 54) mechanisch miteinander verbunden sind.

4. Führung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Zwischenplatte (20) und der unteren Platte (27) durch kräftige Tragteile (54) erreicht ist, die mit beiden Platten (20, 27) verbunden und mit öffnungen (56) versehen sind, die als die kurzen Bohre wirken.

5. Führung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die langen Vertikal-Rohre (28) entlang ihrer Höhe innen mehrere Führplatten (44) enthalten, die am Umfang an der Wand des Vertikal-Rohrs (22) befestigt und mit Öffnungen (46, 48, 50) versehen sind zum Durchtritt der Absorber stifte (2) der Führstange (4) und deren Verbindungsteilen (6) mit den Absorber stiften (2), die den Steuerst ab bilden .

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