DE2459871A1 - Schrittweise arbeitender steuerstabantrieb fuer kernreaktoren - Google Patents

Schrittweise arbeitender steuerstabantrieb fuer kernreaktoren

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Description

PATBJiTAN-VTAIjT
Dipl. ing. K. HOLZEB
AUGSBUKG
PHILIPPINE-VVEIiS£R-äXIlAS8B U
TULKFOVi 11*75
W.713
Augsburg, dan 16. Dezember I974
Westinghouse Electric Corporation, Westinghouse Building, Gateway Center, Pittsburgh, Allegheny County, -■-" Pennsylvania 15222, V.St.A.
Schrittweise arbeitender Steuerstabantrieb für Kernreaktoren
Die Erfindung betrifft einen schrittweise arbeitenden Steuerstabantrieb für Kernreaktoren, mit mindestens zwei mit gegenseitigem Axialabstand schwenkbar angeordneten Greifvorrichtungen zum Erfassen der Steuerstabantriebsstange,
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weiter mit Elektromagneten zur Betätigung dieser Greifvorrichtungen und zur schrittweisen Bewegung der Steuerstabantriebs stange, und mit einer Verriegelungsvorrichtung, welche bei mindestens einer Greifvorrichtung ein Loslassen der Steuerstabantriebsstange im Falle eines Stromausfalls im zugehörigen Elektromagneten verhindert.
Diese Bauart eines Steuerstabantriebs j die eine der bei den heutigen großen kommerziellen Kernreaktoranlagen häufiger verwendeten Steuerstabantriebsmechanismen darstellt, wird auch als "Magnetheberbauart" bezeichnet. Bei dieser Bauart des Antriebsmechanismus werden die Steuerstäbe in einer Anzahl einzelner Bewegungsschritte in den Reaktorkern abgesenkt oder aus diesem herausgezogen, wobei der Steuerstab bei jedem Bewegungsschritt um eine kleine Strecke bewegt wird. Die Hub- bzw, Absenkbewegung wird durch zwei Gruppen von mit axialem Abstand angeordneten Magnetspulen und damit zusammenwirkenden Magnetankern erzeugt. An den Magnetankern sind Greifarme angeordnet, welche abwechselnd und jeweils nacheinander den Steuerstab ergreifen, bewegen und freigeben. Ein derartiger Steuerstabantrieb ist in der US-PS 3 158 766 beschrieben.
Bei dieser bekannten Anordnung bewirken zwei Magnet-
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•V
spulen, wenn sie erregt werden, das Ergreifen der Steuerstabantriebsstange durch zwei Gruppen von mit Axialabstand angeordnete Greif vorrichtungen. "Eine dritte Magnetspule dient dem Anheben des Steuerstabes. Ein Lastübergabevorgang, bei welchem die, die Steuerstabantriebsstange gerade haltende Greifvorrichtung vor dem Loslassen derselben diese an die andere Greifvorrichtung übergibt, und ein Abwärtsziehen des Steuerstabes erfolgen jeweils mittels federelastischer Mittel, beispielsweise mittels Federn« Diese federelastischen Mittel dienen der Vorspannung der Greifvorrichtung in einer bestimmten Richtung, um die Lastübergabe und das Abwärtsziehen des Steuerstabes ausführen zu können, was bei früheren bekannten Anordnungen mit Hilfe von zwei zusätzlichen Magnetspulen erreicht wurde.
Bei der hier in Rede stehenden Kernreaktorbauart muß der Kernbrennstoff im Reaktorkern etwa einmal jährlich erneuert werden. Dazu werden die verbrauchten Brennelemente aus dem Reaktorkern herausgenommen und durch neue Brennelemente ersetzt. Während der Brennstofferneuerung ist der Reaktor selbstverständlich abgeschaltet und das Druckgefäß ist offen, so daß der Reaktorkern freiliegt. Es sind bereits Verfahren zur schnellen Brennstofferneuerung im Reaktorkern bekanntgeworden, um die Absehaltzeit des Reaktors auf ein
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Mindestmaß zu verkleinern.
Bei der schnellen Brennstofferneuerung werden alle Steuerstäbe aus dem Reaktorkern herausgezogen und in am Behälterdeckel des Reaktordruckgefässes befindlichen Elementen, die in der Reaktortechnik gewöhnlich als oberes Kerntraggerüst bezeichnet werden, untergebracht, Die Steuerstabantriebsstangen befinden sich dann vollständig innerhalb des Druckgehäuses der Steuerstabantriebe. Aufgrund dieser Anordnung werden also durch einfaches Abnehmen des Behälterdeckels des Reaktordruckgefässes sowohl das obere Kerntraggerüst als auch die Steuerstäbe abgenommen.
Im Falle des Ausfalls des elektrischen Stromes würden selbstverständlich die Steuerstäbe freigeben, wobei beträchtlicher Schaden entstehen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Steuerstabantrieb der eingangs dargelegten Art eine einfache Einrichtung zum sicheren Festhalten des Steuerstabes in seiner vollständig aus dem Reaktorkern herausgezogenen Stellung während der Brennstofferneuerung des Reaktors und zum lösbaren Festhalten des Steuerstabes
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während des Reaktorbetriebs vorzusehen.
Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist ein solcher schrittweise arbeitender Steuerstabantrieb für Kernreaktoren gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsvorrichtung eine elektrisch betätigbare mechanische Vorrichtung ist, die mittels eines Elektroantriebs in eine Verriegelungsstellung und eine Freigabestellung bringbar ist, und daß die Stromquelle dieses Elektroantriebs von der Stromquelle der Elektromagneten unabhängig ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeicnnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:
Fig» 1 einen halb in Ansicht und halb
im Schnitt gezeichneten Steuerstabantrieb nacn der Erfindung,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung
der Verriegelungsvorrichtung dieses Steuerstabantriebs in Freigabestellung,
Fig. 3 die Verriegelungsvorricntung
in Verriegelungsstellung, und
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Pig, 4 einen Schnitt entlang der
Ebene IV-IV in Fig. 3«
Gemäß Fig. 1 weist der Steuers tab an trieb ein gasdichtes, aus im wesentlichen nichtmagnetisehern Material hergestelltes GeMuse 10 auf, dessen Wandstärke so groß ist, daß es den im Bereich von 140 kp/em liegenden Innendrücken widerstehen kann. An seinem unteren Ende 11 ist das Gehäuse mit einem Innengewinde 12 versehen, damit es auf den nicht gezeichneten Deckel eines Reaktordruckbehälters aufgeschraubt werden kann» Außerdem ist das untere Gehäuseende 11 mit einem zum Schweißen vorbereiteten Rand 13 versehen, damit das Gehäuse zwecks Herstellung eines gasdichten Verschlusses an den Deckel des Druckbehälters angeschweißt werden kann. In das obere Gehäuseende 14 ist in ähnlicher Weise eine Verschlußkappe 15 eingeschraubt und zur Vervollständigung des abgeschlossenen Systems mit dem Gehäuse verschweißt. Drei Magnetspulen 21, 31 und 41 sind gemäß der Darstellung mittels üblicher Mittel am Gehäuse 10 befestigt,,
Eine aufeinanderfolgende Erregung der Mägnetspulen und 21 in dieser Reihenfolge führt zum Ergreifen der Steuerstab an triebsstange 50 durch einen Greifer 32 und anschließend
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zu einer Axialverschiebung der Steuers tab antriebsstange 50 des Greiferhubankers 23, des Greiferverriegelungsankers 33 und des Greifers 32 als eine Einheit. Die Magnetspule 31 dient als Greifermagnetspule, welche, wenn sie erregt ist, den Greiferverriegelungsanker 33 so bewegt, daß der Greifer zur Antriebsstange 50 hin schwenkt und diese ergreift. Die Magnetspule 21 dient als Hubspule zur Bewegung des Hubankers 23, an welchem der Greifer 32 befestigt ist.
Der Magnetspule 41 ist ein Greifermagnetpol 42 und ein Verrie ge lungs anker 43 zugeordnet. Der Greifermagnetpol 42 und ein Hubmagnetpol 22 sind mit Bezug auf das Gehäuse 10 feststehend angeordnet. Der Greiferverriegelungsanker 43 ist axial mit Bezug auf das Gehäuse 10 beweglich. Bei Erregung der Magnetspule 41 wird der Ve rrie ge lungs anker 43 axial so weit bewegt, bis er gegen den Greifermagnetpol 42 stößt. Diese Bewegung hat eine Drehung eines Greifers 44 zur Folge, so daß dieser in die Antriebsstange 50 eingreift.
Gemäß der obigen Beschreibung arbeitet der in Pig. I dargestellte Steuerstabantrieb aufgrund einer in bestimmter Weise aufeinanderfolgenden Erregung und Entregung der Magnetspulen 21, 31 und 41. Wird beispielsweise eine fortschreitende Aufwärtsbewegung der Antriebsstange 50 verlangt,
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und befindet sich der Antrieb in der in Fig. 1 dargestellten Stellung, so erfolgt die Aufwärtsbewegung folgendermaßen:
Die Greiferverriege.lungsspule 31 wird erregt, wodurch der Greifer 32 schwenkt und in die Antriebsstange 50 eingreift. In diesem Zeitpunkt wird die Antriebsstange 50 sowohl vom Greifer 32 als auch vom Greifer 44 gehalten. Die Greiferverriegelungsspule 4l wird sodann entregt, wodurch sich der Greiferverriegelungsanker 43 axial abwärts bewegen kann und der Greifer 44 von der Antriebsstange 50 wegschwenkt und diese freigibt. Danach wird die Hubspule 21 erregt, wodurch der Anker 2 3 axial nach oben bewegt wird, was ein Anheben der Antriebsstange 50 bedeutet. Die Greiferverriegelungsspule 4l wird nun erneut erregt, so daß der Greifer 44 nunmehr an einer anderen Stelle wieder in die Antriebsstange 50 eingreift,. Diese neue Stelle liegt genau um eine Bewe gun gs schritt lan ge tiefer und die Bewegungsschrittlänge ist gleich dem Aostand zweier benachbarter Zähne der Antriebsstange 50. Nachdem sich die Antriebsstange 50 mit dem Greifer 44 in Eingriff befindet, kann-der obere Greifer 32 durch Entregung der Ve rrie ge lungs spule 31 außer Eingriff gebracht werden. Eine Entregung der Hubspule 21 ergibt dann eine Absenkung des Greifers 32 um eine Bewe gungsschritt-
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länge, wie oben erläutert. Dieser Vorgang wird kontinuierlich so lange wiederholt, bis der Steuerstab um das jeweils gewünschte Stück angehoben worden ist.
Das Absenken des Steuerstabes durch aufeinanderfolgende Erregung der oben erwähnten Magnetspulen erfolgt im wesentlichen in umgekehrter Reihenfolge wie oben beschrieben und ist für den Fachmann leicht ersichtlich.
Ss muß bemerkt werden, daß die obige Beschreibung eine etwas vereinfachte Erläuterung eines Steuerstabantriebs der Magnethubbauart darstellt» Bei dem Steuerstabantrieb sind auch Maßnahmen zur Verringerung des Verschleißes der Zähne der Antriebsstange 50 und der Greifer 32 und 44 getroffen. Das kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der übergang der Steuerstablast vom Greifer 32 zum Greifer 44 stattfindet, bevor der Greifer 32 außer Eingriff mit der Antriebsstange gebracht wird,-
Es kann beobachtet werden, daß der Steuers tab antrieb die Steuers tabantriebsstange 50 im Falle eines plötzlichen Stromausfalls freigibt* Ohne elektrischen Strom werden die Magnetspulen 21, 31 und 41 entregt, wobei die Greifer und 44 außer Eingriff mit der Antriebsstange 50 kommen.
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•το-
Bei axialer Ausrichtung der Antriebsstange fällt diese, wenn keine Arretierung mehr vorhanden ist, aufgrund der Schwerkraft nach unten. Die nachstehend beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung ist so ausgebildet, daß sie den Steuerstab in vollständig herausgezogener Stellung", beispielsweise bei der Brennstofferneuerung des Reaktors, auch dann noch hält, x^enn die gesamte elektrische Stromversorgung ausfällt.
Wie weiter aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist der Steuers tab antrieb eine zusätzliche Magnetspule 6l auf. Ein feststehender, zylindrisch ausgebildeter Magnetpol ist im unteren Ende 11 des Gehäuses 10 angeordnet und befindet sich axial unterhalb des Greifers 44. Ein beweglicher Tauchkolben 64 ist in einem Ringraum angeordnet, der durch einen Ausschnitt der Zylinderfläche des Magnetpols 63 gebildet ist. Der Tauchkolben 64 ist konzentrisch und axial mit Bezug auf den Magnetpol 63 angeordnet. Die axiale Länge des Tauchkolbens 6 4 ist kleiner als diejenige des ihm zugeordneten Ringraumes. Der Längenunterschied entspricht dem Hub des Tauchkolbens 64. Eine Feder 65 spannt den Tauchkolben 64 in Richtung seiner in Fig, I dargestellten unteren Stellung vor, wenn die Magnetspule 6l nicht erregt ist.
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An einer der Lage des Greifers 44 entsprechenden .Stelle des Umfangs des Tauchkolbens 64 ist ein Verriegelungsstift 66 befestigt. Da bei dem dargestellten Antrieb drei Greifer 44 verwendet !«/erden, sind drei Greiferverriegelungsstifte 66 vorgesehen. Es ist jedoch nicht notwendig, daß die Anzahl der Verriegelungsstifte 66 oder deren Anordnungsstellen unbedingt auf die Anzahl und die Anordnungsstellen der Greifer beschränkt sind. Der Fachmann kann vielmehr leicht eine oder mehrere Verriegelungsstifte-Greifer-Anordnungen vorsehen, die in der nachstehend beschriebenen Welse arbeiten. Eine Möglichkeit der Befestigung der Verriegelungsstifte 66 an dem Tauchkolben 64 ist in den Zeichnungen dargestellt, wobei ein mit Kopf versehenes Ende des Verriegelungsstiftes 66 zwischen dem Tauchkolben und einem daran angeschraubten Teil 61J angeordnet ist. Im. Magnetpol 63 sind Axialkanäle angeordnet, durch welche die Verriegelungsstifte 66 in Richtung zu den Greifern 44 hin hindurchragen.
An den Enden der Verriegelungsstifte 66 ist beispielsweise mittels Schraubverbindungen ein Ring 68 befestigt. Dies ist. in den Fig. 2 bis 4 deutlicher dargestellt. Am Innenumfang des Ringes 68 ist ein Arretierungselement mit einer Nut 69 und einem dadurch gebildeten
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vorstehenden Rand 70 vorgesehen. In ähnlicher Weise sind die Greifer 44 jeweils mit einer Arretierungsnut 6l und einem Vorsprung 72 versehen, wobei diese Elemente entgegengesetzt zu denjenigen des Ringes 68 ausgerichtet sind.
Befindet sich der Greifer 44 in Eingriff mit der Antriebsstange 50 des Steuerstabes, so bewirkt eine Erregung der Magnetspule 6l eine axiale Aufwärtsbewegung des Tauchkolbens 64, der Verriegelungsstifte 66 und des Ringes 68, bis der Tauchkolben 64 den Magnetpol 6j> berührt. In diesem Zeitpunkt stehen die Arretierungselemente, nämlich die Nuten und Vorsprünge am Ring 68 und den Greifer 44, in der in Pig, 3 dargestellten Stellung, Eine andere Ansicht dieser Axialstellung ist in Fig, 4 gezeichnet. Sollte aus irgendeinem Grund in diesem Zeitpunkt die Magnetspule 4l entregt werden, so versuchen die Greifer 44 aus dem Eingriffs zustand mit der Antriebsstange 50 herauszuschwenken, woran sie jedoch durch den Ring 68 gehindert werden. Die Greifer 44 und der Ring 68 stehen gemäß Fig» 3 miteinander in Eingriff, Der Steuerstab wird durch an einer weiteren Axialbewegung gehindert. Auch wenn nunmehr die Stromzufuhr zur Magnetspule 6l unterbrochen werden sollte, bleiben die Greifer
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und der Ring 68 wegen der an ihnen gebildeten Arretierungsmittel miteinander verriegelt. Der Steuerstab wird also auch in diesem Falle an einer weiteren Axialbewegung gehindert.
Es ist zu beobachten, daß vor der Entregung der Magnetspule 41 die Greifer 44 tiefer in die Antriebs stan ge 50 eingreifen, als in Fig. 3 dargestellt ist. Das bedeutet , daß sich der Vorsprung 71 bei normalem Eingriff der Greifer mit der Antriebsstange 50 radial einwärts vom vorspringenden Rand 70 des Ringes 68 befindet. Diese Differenz der Radiallage ist erforderlich, damit der Ring 68 axial nach oben und hinter den Greifern 44 vorbeibewegt werden kann. Der in Fig, 3 dargestellte Verriegelungszustand ergibt sich nach einer Unterbrechung des elektrischen Stromes zur Magnetspule 41, nachdem sich die Greifer um ein kleines Stück von der Antriebsstange 50 weggedreht haben,, Um den normalen Betrieb des Steuerstabes wieder aufzunehmen, ist es daher zunächst erforderlich, die Greifer 44 aus dem Ring 68 auszuklinken. Dies erfolgt durch Erregung der Magnetspule 6l und anschließende Wiedererregung der Magnetspule 4l„ Die Greifer 44 haben sich dann aus der Verriegelungsstellung mit dem Ring 68 herausgedreht. Bei Entregung der Magnetspule 6l kann dann die Feder 65 den
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Tauchkolben 64 mit dem Ring 68 axial abwärts zurückbewegen. Die Greifer 44 können dann normal weiterarbeiten.
Da die oben beschriebene Vorrichtung nicht wirksam werden darf, sofern dies nicht tatsächlich gewünscht ist, sind Vorkehrungen zum Ausschließen einer zufälligen oder unbeabsichtigten Erregung der Magnetspule 6l getroffen,, Zur Sicherstellung der Verhinderung des unerwünschten Wirksamwerdens dieser Vorrichtung sind eine Anzahl von Möglichkeiten gegeben.
Beispielsweise kann das elektrische Ans ehalt element für die Magnetspule 61 unzugänglich gemacht werden, bis der Reaktorschutzschild abgenommen ist.
Die Stromversorgung für die Magnetspule 61 soll eher in einem den Reaktorbehälter enthaltenden Gebäude als im Reaktorsteuerraum angeordnet sein. Dies erfordert, daß das Personal zum Auslösen der elektrischen Verriegelung das Reaktorbehältergebäude betritt. Ein Zutritt zu diesem Gebäude ist aber nur möglich, wenn der Reaktor abgeschaltet ist, was beispielsweise bei der Brennst of ferne uerung der Fall ist.
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• fg.
Bei der Stromversorgung kann es sich um eine Gleichstromquelle handeln, die nur eine Aus gangs leitung besitzt. Folglich kann gleichzeitig nur jeweils eine Magnetspule 6l. erregt werden. Da der Be tat i gun gs strom ein Gleichstrom ist, kann ein zufälliger Kurzschluß einer Wechselstromquelle die Magnetspule 6l nicht erregen«
Die Magnetspule 61 kann hinsichtlich ihres Tragdurchmessers so ausgelegt sein, daß die sich ergebende Anzahl von Amperewindungen der Magnetspule 61 nicht zur Betätigung des Tauchkolbens 64 ausreicht, wenn die Speisespannung der Magnetspulen 21, 31 oder Hl unbeabsichtigt an die Magnetspule 61 angelegt wird. Wenn die Speisespannung zu den Magnetspulen 21, 31 und 41 beispielsweise 125 V Gleichspannung beträgt, muß der Drahtdurchmesser der Spule 61 so gewählt sein, daß eine Spannung von I70 V Gleichspannung bei 20 C oder mehr an die Spule 6l angelegt werden muß, damit der Tauchkolben 64 bewegt wird. Die Spannung an der Spule 6l zur Betätigung des Tauchkolbens kann auf etwa 250 V Gleichspannung festgelegt werden. Der Widerstand der Magnetspule 61 ändert sich mit der Temperatur, weshalb auch die Anzahl der Amperewindungen mit der Temperatur veränderlich ist. Die Anzahl der Amperewindungen der Magnetspule 61 kann so ausgelegt sein, daß der Tauch-
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kolben 64 bei einer Nenntemperatur von 1200C betätigt wird» Polglich sind bei einer Temperatur von 1440C nicht genügend Amperewindungen vorhanden, um den Tauchkolben zu bewegen. Es ist daher notwendig, die Magnetspule 6l thermisch so zu isolieren, daß sie Temperaturen von beispielsweise oberhalb 150°C erreicht, damit ein geeigneter Sicherheitsabstand gegeben ist.
Die obige Beschreibung beinhaltet also einen Steuerstabantrieb für Kernreaktoren, welche den Steuerstab in seiner voll herausgezogenen Stellung beispielsweise während der Brennstofferneuerung des Reaktors sicher festhält, selbst wenn die elektrische Stromzufuhr zum Steuerstabantrieb unterbrochen ist. Während des normalen Reaktorbetriebs sind Vorkehrungen getroffen, um eine Betätigung der Verriegelungsvorrichtung wirksam zu verhindern, so daß diese den normalen Betrieb des Steuerst ab ant rieb s nicht stören kann.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    JU/ Schrittweise arbeitender Steuerstab antrieb für Kernreaktoren, mit mindestens zwei mit gegenseitigem Axialabstand schwenkbar angeordneten Greif vorrichtungen zum Erfassen der Steuerstabäntriebsstange, weiter mit Elektromagneten zur Betätigung dieser Greifvorrichtungen .und zur schrittweisen Bewegung der Steuerstab äntriebsstange, und mit einer Verriegelungsvorrichtung, welche bei mindestens einer Greifvorrichtung ein Loslassen der Steuerstabantriebsstange im Falle eines Stromausfalls im zugehörigen Elektromagneten verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsvorrichtung (66, 68) eine elektrisch betätigbare mechanische Vorrichtung ist, die mittels eines Elektroantriebs (61, 64) in eine Verriegelungs stellung (Fig. 3) und eine Freigabestellung (Fig. 2) bringbar ist, und daß die Stromquelle dieses Elektroantriebs von der Stromquelle der Elektromagneten (21j 31» unabhängig ist.
    2ο Steuerstabantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Elektroantrieb eine elektromagnetische Vorrichtung mit einer konzentrisch zur Steuer-
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    stabantriebsstange (50) am Steuerstabantriebsgehäuse (10) angeordneten Verriegelungsmagnetspule (61), einem Magnetpol (63) und einem Tauchkolben (6 4) ist, daß weiter dieser Tauchkolben konzentrisch zwischen der Steuerstabantriebsstange und der Verriegelungsmagnetspule angeordnet und die genannte Verriegelungsvorrichtung (68) starr mit dem Tauchkolben verbunden ist, so daß bei Erregung der Verriegelungsmagnetspule der Tauchkolben sich mit der daran befestigten Verriegelungsvorrichtung hinter die zugeordnete Greifvorrichtung (44) bewegt und dadurch ein Ausklinken der Greifvorrichtung aus der Steuers tab antriebsstange verhindert wird,
    3. Steuerstabantrieb nach Anspruch 2, wobei die Steuerstab antriebsstange eine Vielzahl von jeweils mit Axialabständen angeordneten Zähnen und die verriegelbare Greifvorrichtung einen Greifer aufweist, der einen mit den Zähnen der Steuerstab antriebsstange in Eingriff bringbaren Vorsprung besitzt und schwenkbar an einem Halteelement befestigt ist, so daß er mittels der genannten Elektromagnete in und außer Eingriff mit der Steuerstabantriebsstange schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsvorrichtung einen mit dem genannten Tauchkolben (67) verbundenen Ring (68) aufweist, welcher
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    mit Bezug auf den genannten Greifer (4*0 eine derartige Axialstellung einnimmt, daß in der Verriegelungsstellung ein Teil des Greifers in den Ring hineinragt und diesen in seiner Verriegelungsstellung arretiert, und daß der Ring bei Erregung des zugehörigen Greiferelektromagneten (41) wieder lösbar ist.
    4. Steuerstabantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Greiferelektromagnet (41) durch Anlegen einer ersten Gleichspannung erregbar ist und daß die Verriegelungsmagnet spule (61) durch Anlegen einer zweiten, beträchtlich höheren Gleichspannung erregbar und so ausgelegt ist, daß ihre Erregung im Falle des Anlegens der ersten Gleichspannung nicht zur Betätigung des Elektroantriebs (öl, 64) ausreicht,
    5. Steuerstabantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsmagnetspule (61) für eine Erregung im kalten Zustand mittels eines Gleichstromes bestimmter Stromstärke ausgelegt und thermisch so isoliert ist, daß sie während des Reaktorbetriebs eine Temperatur von mehr als 1500C einnimmt, und daß diese Spule so bemessen ist, daß bei dieser Temperatur der elektrische Widerstand der Spule so stark vergrößert ist,
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    «fco ·
    daß die für den kalten Spulenzustand gemessene Erregungsspannung nicht mehr zur Betätigung des Elektroantriebs
    ausreicht.
    6 β Steuerstab ant rieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei oberhalb des Antriebs ein Schutzschild angeordnet ist, der zum öffnen des Reaktorbehälters zwecks Freilegung des Reaktorkerns abgenommen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verrie gelungs magnet spule (61) ein elektrisches Schaltelement zum Anlegen der Speisespannung an die Spule angeordnet ist, welches erst nach Abnehmen des Schutzschildes zugänglich ist, so daß ein Anschluß der Verriegelungsmagnetspule an die elektrische Speisespannung nur möglich ist, wenn der Schutzschild abgenommen ist„
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DE2459871A 1974-01-18 1974-12-18 Schrittweise arbeitender elektromagnetischer Steuerstabantrieb für Kernreaktoren Expired DE2459871C2 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/434,722 US3992255A (en) 1974-01-18 1974-01-18 Control rod drive mechanism for a nuclear reactor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2459871A1 true DE2459871A1 (de) 1975-07-24
DE2459871C2 DE2459871C2 (de) 1987-05-07

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Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2459871A Expired DE2459871C2 (de) 1974-01-18 1974-12-18 Schrittweise arbeitender elektromagnetischer Steuerstabantrieb für Kernreaktoren

Country Status (12)

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US (1) US3992255A (de)
JP (1) JPS5634077B2 (de)
BE (1) BE824458A (de)
BR (1) BR7500040A (de)
CA (1) CA1016278A (de)
CH (1) CH589913A5 (de)
DE (1) DE2459871C2 (de)
ES (1) ES433931A1 (de)
FR (1) FR2273347B1 (de)
GB (1) GB1464821A (de)
IT (1) IT1028445B (de)
SE (1) SE7500531L (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4181569A (en) * 1976-04-13 1980-01-01 United Kingdom Atomic Energy Authority Nuclear reactor control
US4640811A (en) * 1979-12-21 1987-02-03 Framatome Apparatus with linear movement

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4134789A (en) * 1974-03-01 1979-01-16 Commissariat A L'energie Atomique Method for refuelling a nuclear reactor and device for carrying out said method
US4125432A (en) * 1977-01-24 1978-11-14 Combustion Engineering, Inc. Drive mechanism nuclear reactor control rod
US4238288A (en) * 1978-05-24 1980-12-09 Anikin Alexandr A Drive of nuclear reactor S control element
US4714583A (en) * 1981-08-10 1987-12-22 U.S. Tool & Die, Inc. Method and apparatus for compacting spent nuclear reactor fuel rods
US4597934A (en) * 1983-10-06 1986-07-01 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Multi-function magnetic jack control drive mechanism
US4762664A (en) * 1985-12-30 1988-08-09 U.S. Tool & Die, Inc. Method and apparatus for compacting spent nuclear reactor fuel rods
US5066451A (en) * 1990-08-14 1991-11-19 Westinghouse Electric Corp. Single-step multiple repositionings of control rod cluster assembly during each nuclear reactor fuel cycle
US5841824A (en) * 1997-05-13 1998-11-24 Westinghouse Electric Corporation System and method for testing the free fall time of nuclear reactor control rods
US6275556B1 (en) 1999-11-19 2001-08-14 Westinghouse Electric Company Llc Method and apparatus for preventing relative rotation of tube members in a control rod drive mechanism
DE102005013983B3 (de) * 2005-02-04 2006-07-27 Framatome Anp Gmbh Halteelement zum Greifen und Transportieren eines Einbauteiles eines Kernreaktors
US8670515B2 (en) * 2009-07-29 2014-03-11 Westinghouse Electric Company Llc Digital nuclear control rod control system
US9025720B2 (en) 2010-06-08 2015-05-05 Westinghouse Electric Company Llc Control rod drive shaft unlatching tool
WO2012082264A1 (en) * 2010-12-14 2012-06-21 Westinghouse Electric Company Llc Nuclear reactor control rod drive mechanism
US20120148006A1 (en) * 2010-12-14 2012-06-14 Westinghouse Electric Company Llc Nuclear reactor control rod drive mechanism
DE102011115513B4 (de) * 2011-10-11 2015-04-16 Areva Gmbh Sicherungsvorrichtung für einen Steuerstab in einer kerntechnischen Anlage
US9865364B2 (en) 2013-03-15 2018-01-09 Bwxt Mpower, Inc. CRDM with separate SCRAM latch engagement and locking
US10229760B2 (en) 2013-03-15 2019-03-12 Bwxt Mpower, Inc. CRDM with separate scram latch engagement and locking
FR3050309B1 (fr) * 2016-04-15 2019-06-14 Societe Technique Pour L'energie Atomique Mecanisme d'entrainement d'absorbants de controle de reacteur nucleaire, procede de surveillance et reacteur nucleaire correspondants
CA3029845C (en) 2016-07-13 2022-08-09 Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc Moveable isolated rod couplings for use in a nuclear reactor control rod drive
US10872702B2 (en) 2016-07-13 2020-12-22 Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc Stationary isolated rod couplings for use in a nuclear reactor control rod drive
JP6773882B2 (ja) 2016-07-13 2020-10-21 ジーイー−ヒタチ・ニュークリア・エナジー・アメリカズ・エルエルシーGe−Hitachi Nuclear Energy Americas, Llc 原子炉制御棒駆動装置で使用するための磁気作動の隔離された棒結合
CN110114837B (zh) * 2016-12-30 2023-10-10 纽斯高动力有限责任公司 具有远程断开机构的控制棒驱动机构(crdm)
US11355252B2 (en) * 2016-12-30 2022-06-07 Nuscale Power, Llc Control rod drive mechanism with heat pipe cooling
US11024433B2 (en) 2016-12-30 2021-06-01 Nuscale Power, Llc Control rod damping system
CN110860863A (zh) * 2019-12-20 2020-03-06 李文娟 可提高加工效率和产品质量的钩爪制造用材料及制造方法
KR102292257B1 (ko) * 2020-01-03 2021-08-23 두산중공업 주식회사 제어봉 구동장치(crdm)의 이물질을 제거하는 방법 및 상기 방법을 실행 시키기 위한 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3158766A (en) * 1962-04-30 1964-11-24 Westinghouse Electric Corp Gripper type linear motion device
DE2259585A1 (de) * 1971-12-23 1973-07-05 Combustion Eng Verriegelungsvorrichtung fuer einen steuerstab

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3572161A (en) * 1969-07-08 1971-03-23 Combustion Eng Control rod antiejection latch
US3765585A (en) * 1971-12-23 1973-10-16 Combustion Eng Control arrangement for self-closing control rod latches

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3158766A (en) * 1962-04-30 1964-11-24 Westinghouse Electric Corp Gripper type linear motion device
DE2259585A1 (de) * 1971-12-23 1973-07-05 Combustion Eng Verriegelungsvorrichtung fuer einen steuerstab

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4181569A (en) * 1976-04-13 1980-01-01 United Kingdom Atomic Energy Authority Nuclear reactor control
US4640811A (en) * 1979-12-21 1987-02-03 Framatome Apparatus with linear movement

Also Published As

Publication number Publication date
ES433931A1 (es) 1977-04-16
SE7500531L (sv) 1975-10-02
FR2273347A1 (de) 1975-12-26
US3992255A (en) 1976-11-16
CA1016278A (en) 1977-08-23
IT1028445B (it) 1979-01-30
JPS50101797A (de) 1975-08-12
JPS5634077B2 (de) 1981-08-07
CH589913A5 (de) 1977-07-29
FR2273347B1 (de) 1978-08-18
BR7500040A (pt) 1975-11-04
BE824458A (fr) 1975-07-16
DE2459871C2 (de) 1987-05-07
GB1464821A (en) 1977-02-16

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