DE2524800A1 - Freigabevorrichtung fuer ein steuerelement - Google Patents

Description

United States Energy Research And Development Administration, Washington, D.C- 20545, U.S.A.

Freigabevorrichtung für ein Steuerelement

Die Erfindung bezieht sich auf Steuerstabantriebe für Kernreaktoren, und zwar insbesondere auf Antriebe zum "Scramming" der Steuerstäbe in einem Notfall, und ganz besonders auf eine einfache, zuverlässige und schnell wirkende Vorrichtung zur Freigabe eines Steuerelements, so daß dieses schnell in die Coreregion eines Kernreaktors eingesetzt wird, und zwar zum Zwecke des "Scramming" oder schnellen Abschaltens.

Die Verwendung von Steuer- oder Regel-Stäben und zugehörigen Antrieben zur Regulierung der Reaktivität eines Kernreaktors durch Veränderung der Lage der Steuerstäbe bezüglich des reaktiven Core ist wohlbekannt. Verschiedene Arten von Steuerstabantrxebssystemen sind bekannt, die lösbare Greif- oder Verriegelungs-Vorrichtungen verwenden, wie sich beispielsweise aus den U.S. Patenten 3 139 384 und 3 604 746 ergibt. Im allgemeinen sind derartige Antriebe

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unter normalen Bedingungen in der Lage, einen oder mehrere zusammengehörige Steuerstäbe einzusetzen und herauszuziehen, um so die Leistungsabgabe des Reaktors zu regulieren. Im Hinblick auf die Möglichkeit eines Notfalls, wie er beispielsweise durch einen unerwarteten Anstieg in der Reaktivität hervorgerufen werden kann, weisen solche Antriebe allgemein auch Anordnungen zum "Scramming" der Steuerstäbe auf, d.h. für das schnelle vollständige Einsetzen der Steuerstäbe in den reaktiven Core, um den Reaktor schnell abzuschalten. Die U.S. Patente 3 089 839 und 3 575 804 sind Beispiele für solche Steuerstab-Scram-Systeme.

Für mit flüssigem Metall arbeitende schnelle Brüterreaktoren (LMFBR) sind schnellere, weniger komplizierte und zuverlässige Steuerstab- oder Abschalt-Systeme erforderlich, mit denen die Reaktivität des Reaktors schnell durch rasches Einsetzen der Steuerstäbe in den Reaktorcore gesteuert werden kann. Darüber hinaus machen es die einzigartigen Reibungs- und Abrieb-Eigenschaften der Baumetalle in einer flüssigen Natriumumgebung von hoher Temperatur erforderlich, daß die Vorrichtungen gegenüber Änderungen des Reibungskoeffizienten unempfindlich sind und über den größtmöglichen Bereich von Reibungskoeffizienten hinweg arbeiten.

Die vorliegende Erfindung erfüllt das obige Bedürfnis durch eine einfache, zuverlässige und schnell wirkende Freigabevorrichtung für ein Steuerelement, wobei diese Vorrichtung das schnelle Einsetzen des Steuerelements in die Coreregion eines Kernreaktors zum Zwecke des Schnellabschaltens gestattet, und insbesondere zur Verwendung in einem LMFBR geeignet ist. Diese Fähigkeit zur Schnellabschaltung wird dadurch erreicht, daß die Erfindung eine Schnellfreigabe-Verriegelungsvorrichtung vorsieht, welche dadurch geschlossen ist, daß man ein Kabel (Seil) oder eine Stange mit einer Betätigungsvorrichtung spannt. Das Steuerelement wird durch Abschalten der Betätigungsvorrichtung freigegeben, wodurch sich eine ausfallssichere schnelle Freigabe des Steuerelements zur Bewirkung der Reaktorabschaltung ergibt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung

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verwendet eine Klemmringverriegelung mit kurzem Hub, wobei die Betätigungsvorrichtung in einem Vorrichtungsgehäuse oberhalb des Reaktors angeordnet ist; in einem anderen Ausführungsbeispiel wird eine zangenartige Verriegelung benutzt, wobei die Betätigungsvorrichtung innerhalb des Reaktorsgefäßes angeordnet ist.

Die Erfindung bezweckt also eine Schnellfreigabe-Verriegelungsvorrichtung für die Reaktorschnellabschaltung vorzusehen. Die Erfindung bezweckt ferner, eine Schnellabschalt-Verriegelungsvorrichtung für Steuerelemente eines Kernreaktors vorzusehen, wobei die Betätigungsvorrichtung innerhalb des Reaktorgefäßes angeordnet ist.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches eine Schnellfreigabe-Verriegelung der Klemmring-Bauart verwendet, wobei in der Zeichnung die verriegelte Stellung gezeigt ist;

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linien A-A in. Fig. 1;

Fig. 3 eine Teilansicht der Fig. 1, wobei das Ausführungsbeispiel in der nicht verriegelten Stellung gezeigt ist;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches eine zangenartige Schnellfreigabe-Verriegelung benutzt, wobei diese in der Verriegelungsstellung gezeigt ist;

Fig. 5 eine Teilseitenansicht des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4, und zwar von der Mittellinie der Fig. 4 aus, wie dies durch die Pfeile angedeutet ist.

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Die Erfindung verwendet, wie erwähnt, eine Verriegelungsvorrichtung der Schnellfreigabe-Bauart für die schnelle Abschaltung eines Reaktors, und sie ist insbesondere zur Verwendung in einem Flüssigmetall-Schnellbrüterreaktor (LMFBR) geeignet, da die Erfindung eine einfache, zuverlässige und schnell wirkende Vorrichtung zur Freigabe eines Steuerelements vorsieht und dessen schnelles Einsetzen in die Coreregion des Reaktors gestattet, um dessen Abschaltung zu bewirken. Es sind zwei Ausführungsbeispiefe der Erfindung dargestellt und beschrieben. Jedes Ausführungsbeispiel weist eine Verriegelungsvorrichtung auf, die durch Anspannen eines Kabels (Seils) oder einer Stange durch eine Betätigungsvorrichtung geschlossen wird, und die durch Abschaltung der Betätigungsvorrichtung freigegeben wird, wobei ein Steuerelement mit einer ausfallssicheren Freigabevorrichtung ausgestattet sein kann, um in den Reaktorcore durch Schwerkraft und/oder andere Kräfte, wie beispielsweise hydraulische oder pneumatische, eingesetzt zu werden. Das erste Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 1-3 dargestellt und verwendet eine Schnellfreigabe-Verriegelung der Klemmring-Bauart mit kurzem Hub. Das zweite in. den Fig. und 5 dargestellte Ausführungsbeispiel verwendet eine Schnellfreigabe-Verriegelung der Zangen-Bauart, wobei die Betätigungsvorrichtung dafür innerhalb des Reaktorgefäßes angeord-■-net ist.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1-3 ist die Verriegelungsvorrichtung im ganzen bei 1O angedeutet und innerhalb eines runden Führungsrohrs 11 eines hexagonal geformten Kanals 12 angeordnet, der, wie in der Technik bekannt, eine Steuerstange zum Einsetzen in einen Reaktorcore enthält, und wobei ein Antriebssystem zur Steuerung der Steuerstange normalerweise außerhalb des den Core enthaltenden Reaktorgefäßes angeordnet ist. Die Verriegelungsvorrichtung 10 umfaßt eine hohle Antriebswelle oder ein Glied 13 mit einem divergierendenkonvergierenden unteren Endteil, der mit minimaler Reibung längs des Führungsrohrs 11 gehaltert ist_# und in welchem ein

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Kupplungskopf 14 einer Steuerstange 15 gehalten ist, der so angeordnet ist, daß er in einen nicht gezeigten Reaktorcore eingesetzt werden kann. Die Antriebswelle 13 ist mit einem Paar von mit Abstand angeordneten, radial nach innen ragenden Abschnitten 16 und 17 ausgestattet, zwischen denen ein Krafttranslationsblock oder ein Glied 18 beweglich derart angeordnet ist, daß der Block 18 axial durch die bei 19 und 20 angedeuteten Räume bewegt werden kann, die zwischen dem Block 18 und den herausragenden Abschnitten 16 bzw. 17 angeordnet sind. Am Kraftranslationsblock 18 ist eine Greiferanordnung befestigt, die eine Vielzahl von Klemmringgliedern oder Greifern 21 (in diesem Ausführungsbeispiel sind vier dargestellt) umfaßt. Die Klemmringgreifer 21 sind so geformt, daß sie mit dem divergierenden Abschnitt der Antriebswelle 13 zusammenarbeiten, die eine Nockenoberfläche 22 bildet, die mit einem optimalen Winkel (26° in diesem Ausführungsbeispiel) bezüglich der Horizontalen angeordnet ist. Wie bei 23 angedeutet, ist jeder der Klemmringgreifer 21 mit einer mit der Nockenoberfläche zusammenarbeitenden Oberfläche ausgestattet. Der Kupplungskopf 14 ist, wie in Fig. 1 gezeigt, so ausgebildet, daß er längs seiner unteren Hälfte einer Oberfläche 24 einen optimalen Winkel (in diesem Ausführungsbeispiel 26°) bezüglich der Vertikalen bildet, wobei jeder der Klemmringgreifer 21 eine damit zusammenarbeitende Oberfläche 25 besitzt. Bei den Klemmringgreifern 21 weist jeder eine sich verjüngende Oberfläche 26 auf, die mit einer sich verjüngenden Oberfläche längs der oberen Hälfte des Kupplungskopfes 14 zusammenarbeiten kann, und zwar aus im folgenden beschriebenen Gründen. Der Krafttranslationsblock 18 ist an einem Spannglied, wie beispielsweise einem Kabel oder einer Stange 28, befestigt, welches mit einer (nicht gezeigten) Betätigungsvorrichtung der pneumatischen, hydraulischen oder mechanischen Bauart verbunden ist, wobei diese Betätigungsvorrichtung innerhalb oder außerhalb des (nicht gezeigten) den Core enthaltenden Reaktorgefäßes angeordnet ist. Innerhalb der Antriebswelle 13 ist für weiter unten beschriebene Zwecke eine Fühlvorrichtung befestigt und zeigt über geeignete,auf größeren Höhen im Steuerstangenantriebssystem angeordnete Instrumente an,,daß der Kupplungskopf 14

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in richtiger Weise mit der Verriegelungsvorrichtung 10 ausgerichtet ist. Die Fühlvorrichtung weist eine Fühlstange 29 auf, die durch eine Kraftübertragungsanordnung bestehend aus einem Paar von Stangen 3O und 31 befestigt ist, welche durch Öffnungen im Kraftübertragungsblock 18 verlaufen und an entgegengesetzt liegenden Enden der Glieder 32 und 33 befestigt sind, wobei das Glied 32 an der Abfühlstange 29 befestigt ist, wohingegen das Glied 33 hohl ist und den Durchgang des Spanngliedes (eines Kabels oder eine Stange 28) gestattet.

In Fig. 1 ist die Verriegelungsvorrichtung 10 in der Verriegelungsstellung dargestellt, was dadurch erreicht wird, daß man ein Zugglied 28 über eine nicht gezeigte Betätigungsvorrichtung unter Zug setzt, so daß der Kraftübertragungsblock 18 nach oben bewegt wird und mit dem herausragenden Glied 17 an der Antriebswelle oder Glied 13 zum Anschlag kommt, wobei der Raum 19 zwischen dem herausragenden Glied und dem Block 18 gebildet wird, wobei dieser Vorgang seinerseits die Klemmringgreifer 21 nach oben in Berührung mit der Nockenfläche 22 der Antriebswelle 13 bewegt, was die Greifer 21 nach innen einschränkt, wodurch deren Oberflächen 25 mit der Oberfläche 24 des Kupplungskopfes 14 in Eingriff kommen und den Kupplungskopf darinnen, wie gezeigt, halten.

Um den Kupplungskopf 14 von der Verriegelungsvorrichtung 10 freizugeben, und um das Hinablaufen des Steuerelements oder der Steuerstange 15 unter der Wirkung einer dauernd verfügbaren Kraft (beispielsweise Schwerkraft und/oder andere Kräfte, wie beispielsweise hydraulische oder pneumatische Kräfte) zu gestatten, wird der Zug im Glied 28 freigegeben. Nach Freigabe des Zugs im Kabel oder der Stange können sich die Greifer 21 nach unten und aussen längs der Oberfläche 22 bewegen, und der Kupplungskopf kann sich, wie mit gestrichelten Linien in Fig. 2 dargestellt, nach unten bewegen, wodurch die Steuerstange 15 von der Verriegelungsvorrichtung 10 getrennt wird, so daß sich die Steuerstange nach unten zum Abschalten des Reaktors in

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die "Im-Core"-Stellung bewegen kann. Nach Freigabe des Zugs oder der Spannung im Glied 28 bewegt sich der Kraftübertragungsblock nur über den kleinen Abstand des Raums 19 hinweg, so daß sich ein außerordentlich kurzer Betätigungshub für die Freigabe des Kupplungskopfes 14 von den Klemmgreifern 21 ergibt.

Die Paare von zusammenpassenden Oberflächen (Kupplungskopf/Greifer und Greifer/Stütznocken) sind sorgfältig mit den richtigen Eingriffswinkeln konstruiert, um die Verriegelungswirkung über einen großen Bereich von Reibungskoeffizienten hin zu gestatten. Bei dem in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel können Reibungskoeffizienten bis hinauf zu 2,05 ohne weiteres Verwendung finden. Es ergibt sich somit eine schnelle ausfallssichere Freigabe, und zwar verbunden mit einer Kurzhubbetätigung und einer Unempfindlichkeit gegenüber Änderungen des Reibungskoeffizienten.

Der außerordentlich kurze Betätigungshub (Bewegung durch den Raum 19 hindurch), der in diesem Ausführungsbeispiel 0,25 Zoll beträgt, ist deshalb zweckmäßig, weil Verwerfungen der Antriebswelle und Vorrichtung nicht die Fähigkeit stören, die (Not)-Abschaltung zu erreichen (Scram). Es ist beabsichtigt, daß die Verriegelungsvorrichtung 10 weit unterhalb des Verschlusses des Reaktorgefäßes angeordnet ist, und zwar kann sie in der Tat innerhalb des Steuerkanals angeordnet sein. Infolgedessen könnte das Steuerelement so kurz als möglich sein und müßte die kürzestmögliche Strecke durchlaufen. Verwerfungen der Antriebsvorrichtung sowie eine Relativbewegung zwischen Core und Verschluß, diese beiden Vorgängen könnten durch seismische Störung hervorgerufen sein, haben vernachlässigbare Auswirkungen und verhindern nicht die Freigabe des Steuerelements für die Scram-Abschaltung.

Das Erfordernis, einen-großen Bereich von Reibungskoeffizienten verwenden zu können, ergibt sich aus den Ungewissheiten, die mit dem bei sämtlichen Betriebsbedingungen im Reaktor vorherrschenden Reibungskoeffizienten zusammenhängen. Abhängig von

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der verfügbaren Betätigungskraft arbeitet das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1-3 in ordnungsgemäßer Weise bei Reibungskoeffizienten von nahe 0 bis hinauf zur Größenordnung von 5,0. Dieser Vorteil wird durch die richtige Konstruktion der Kontaktoberflächen (Nockenoberfläche 2 2 und Greiferoberfläche 2 3) und zwischen den Oberflächen 25 der Greifer 21 und der Oberfläche 24 des Kupplungskopfes 14 erreicht.

Um das Element oder die Stange 15 aus der "Im-Core"-Stellung herauszuholen, wird die Antriebswelle 13 solange abgesenkt, bis die Abfühlstange 29 anzeigt, daß der Kupplungskopf Ϊ4 in ordnungsgemäßer Weise mit der Verriegelungsvorrichtung 10 ausgerichtet ist. Sodann wird die Zugkraft wieder angelegt, um das Kabel oder die Stange 2 8 durch die Betätigungsvorrichtung unter Spannung zu setzen, und die Federgreifer werden nach oben in Eingriff mit der Nockenoberfläche 22 bewegt, wodurch der Kupplungskopf 14 darin festgelegt wird, worauf dann die Antriebswelle 13 angehoben wird, um die Steuerstange 15 aus dem Reaktorcore in die in Fig. 1 gezeigte Stellung herauszuziehen. Dieser Wiedereinkμppel- oder Herausziehvorgang der Verriegelungsvorrichtung 10 könnte auf andere Weisen erreicht werden, ohne die Schnellfreigabe-Eigenschaften zu beeinflussen.

Bei dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verriegelungsvorrichtung allgemein bei 40 dargestellt und sie ist innerhalb eines runden Führungsrohrs 41 innerhalb eines hexagonal geformten Steuerkanals 42 angeordnet, Wie dies oben unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 1-3 beschrieben wurde. Die Verriegelungsvorrichtung 40 ist eine balgenbetätigte Greifanordnung der Zangen-Bauart, im ganzen bei 4 3 bzw. 44 angedeutet, wobei diese Anordnung innerhalb einer hohlen Antriebswelle oder eines Glieds 45 befestigt ist, und wobei die Greiferanordnung 44 zur lösbaren Halterung eines Kupplungskopfes 46 einer Steuerstange 47 angeordnet ist. Die Balgenanordnung 43 besteht aus einem unteren Glied oder eine Endkappe 48 die fest an der Antriebswelle 45 befestigt ist, und einem oberen Glied oder einer Endkappe 49, die gleitend innerhalb der Antriebswelle 45 angeordnet ist, wobei schließlich ein flexibles Glied 50 an entgegengesetzten Enden mit Endkappen

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und 49 befestigt ist und eine Abschirmung oder Hülse 51 um das flexible Glied 50 herum angeordnet ist; die Hülse 51 ist mit ihrem unteren Ende mit der Endkappe 48 verbunden und ist gleitend an einer einen verminderten Durchmesser aufweisenden Oberflächenzone 52 der oberen Endkappe 49 befestigt, um die nach oben gerichtete Erweiterung des flexiblen Glieds 50 zu gestatten, wobei dieses geschützt wird. Die obere Endkappe 49 ist mit einem Paar von sich hindurcherstreckenden Strömungsmittelkanälen 53 und 54 versehen, die eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Inneren des flexiblen Glieds 50 und einem nicht gezeigten Strömungsmitteldrucksteuer-System gestatten,und zwar über Druckleitungen 55 und 56. Die Antriebswelle oder das Antriebsglied ist am unteren Ende mit einem divergierenden-konvergierenden Abschnitt 57 ausgestattet, der mit geringer Reibung an der Innenoberfläche des Führungsrohrs 41 anliegt und als eine Zentriervorrichtung für die Verriegelungsvorrichtung 40 dient, wenn diese sich innerhalb des Führungsrohrs bewegt. In der Antriebswelle ist direkt oberhalb des divergierenden-konvergierenden Abschnitts 57 ein Paar von mit entgegengesetztem Abstand angeordneten öffnungen 58 vorgesehen, wobei dieses Öffnungspaar die Bewegung der zangenartigen Greifanordnung 44 gestattet. Die Greifanordnung 44 weist ein Paar von zangenartigen Gliedern 59 und auf, die schwenkbar durch Stifte 62 an einem Tragglied 61 befestigt sind, und an einem Ende 6 3 mit einem Paar von Spannungsoder Zuggliedern, wie beispielsweise Kabeln oder Stangen 64, verbunden sind, welche nach oben durch Öffnungen in der unteren Endkappe 48 der Balgenanordnung 43 verlaufen und in der oberen Endkappe 49 bei 65 befestigt sind. Die nach oben gerichtete Bewegung der,Balgenendkappe 49 spannt die Kabel oder Stangen und bewirkt, daß die zangenartigen Glieder 59 und 60 sich um die Stifte 6 2 verschwenken, wodurch entgegengesetzt liegende Enden 66 der zangenartigen Glieder 59 und 60 sich nach innen bewegen, um den Kupplungskopf 4 6 darin zurückzuhalten. Die Enden 63 der zangenartigen Glieder 59 und 60 und die unteren Enden der Zugkabel 64 werden veranlaßt, sich innerhalb der öffnungen der Antriebswelle 45 durch die Wirkung des in die Balgenanordnung 43 über den einen oder beide Kanäle 53 und 54 eintretenden

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Strömungsmittels zu bewegen, wodurch die Kabel 64 durch die nach oben gerichtete Bewegung der Balgenendkappe 49 unter Zug gesetzt werden, was die ,angenartioe Greifanordnung 44

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veranlaßt, den Kupplungskopf 46 der Steuerstange 47 in der angehobenen Stellung außerhalb des Cores zu halten, wie dies in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist.

Sollte ein Zustand auftreten, der die Notabschaltung (Seram-Abschaltung) oder unmittelbare Abschaltung des Reaktors erfordert, so würde das im flexiblen Glied unter Druck stehende Strömungsmittel durch einen oder beide Kanäle 5 3 und 54 durch eine nicht gezeigte Vorrichtung abgelassen, wodurch die Spannung am Kabel 64 wegfällt und ebenso die entsprechende Haltekraft an der zangenartigen Anordnung 44. Nach unten gerichtete Schwerkraft- und/oder Hydraulik-Kräfte an der Steuerstange oder dem Element 47 veranlassen die Eingriffsoberfläche 6 8 des Kupplungskopfes die zusammenpassenden Oberflächen der freigegebenen zangenartigen Kreisanordnung auseinanderzuspreizen, um so das Herabfallen der Steuerstange in die Coreregion des Reaktors zu gestatten, so daß dieser abgeschaltet wird.

Um das Steuerelement 47 aus dem Core wieder zu entnehmen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, sind die Enden 66 der zangenartigen Glieder 59' und 60 so geformt, daß sie eine Oberfläche 67 bilden, die mit einer Oberfläche 68 an der unteren Hälfte des Kupplungskopfes 46 zusammenarbeitet, die in diesem Ausführungsbeispiel ungefähr unter 60 bezüglich der Vertikalachse verläuft. Die Enden 66 sind ebenfalls mit einer sich verjüngenden Oberfläche 69 ausgestattet, die mit der Oberfläche 70 an der oberen Hälfte des Kupplungskopfes 46 zusammenarbeitet, um den Wiedereingriff der Verriegelung und des Kupplungskopfes zu gestatten, und somit auch die leichtere Wiederaufnahme der Steuerstange 15 nach deren Freigabe von der Verriegelungsvorrichtung 40. In der Antriebswelle 45 ist eine Abfühlvorrichtung angeordnet, die eine Abfühlstange oder ein Abfühlstück 71 aufweist, die über sich nach oben erstreckende Glieder 72, die durch öffnungen in den Balgenendkappen 48 und 49 verlaufen, mit geeigneten Instrumenten,

für zangenartige Glieder 59 und 60 sind oberhalb angeordnet und an der Oberseite der Abfühlstange oder des Abfühlstücks befestigt.

Um das Steuerelement nach der Freigabe wieder herauszubringen, wird die Antriebswelle oder das Glied 45 soweit abgesenkt/ bis die Abfühlstange oder das Stück 71 anzeigt, daß der Kupplungskopf 46 in richtiger Weise mit der Verriegelungsvorrichtung ausgerichtet ist. Die Zugspannung an den Kabeln 64 wird sodann durch Unterdrucksetzen der Balgenanordnung 4 3 wieder angelegt und die zangenartige Greifanordnung 44 befestigt den Kupplungskopf 46 darinnen. Das Schnellfreigabemerkmal der durch Balgen betätigten zangenartigen Greifanordnung kann wiederum gesondert von der beschriebenen Fühlvorrichtung verwendet werden.

Wie beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig.1-3, ist die Verriegelungsvorrichtung gemäß den Fig. 4 und 5 eine kompakte, zuverlässige' und schnell wirkende Vorrichtung zur Halterung und zur Freigabe eines Steuerelements für die schnelle Einsetzung in die Corezone eines Kernreaktors aus Gründen des Notabschaltens. Dieses Ausführungsbeispiel hat den bemerkenswerten Vorteil, daß keine Teile der Freigabevorrichtung, mit Ausnahme des einen kleinen Durchmesser aufweisenden Druckrohrs, durch den oberen Reaktorverschluß verlaufen mäßen, weshalb die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls beim Auslösen im Falle einer seismischen Störung minimiert wird.

Die Balgenanordnung ist in der Lage, eine relative hohe Haltekraft vorzusehen, und die Verriegelungsverbindung arbeitet über einen großen Bereich von Reibungskoeffizienten hinweg (was für mit flüssigem Natrium gekühlten Betrieb zweckmäßig ist und zwar wegen der bereits erwähnten Unsicherheiten).

Die in den Fig.4 und 5 dargestellte Verriegelungsvorrichtung arbeitet in ordnungsgemäßer . Weise bei Reibungskoeffizienten bis zu 3,6, wenn der Kupplungskopf/Greifer-Kontaktwinkel 60° ist.

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Für diese geometrischen Abmessungen liegt der Zug in jedem der beiden Kabel im Bereich von 350 engl. Pfund bis O für Reibungskoeffizienten im Bereich von 0,2 bis 3,6.

Die Erfindung schafft somit eine Schnellfreigabeverriegelung für einen Reaktor-Notabschaltvorgang, wobei diese Verriegelung einfach aufgebaut ist und schnell sowie zuverlässig arbeitet, wodurch sich eine erhöhte Sicherheit beim Betrieb von Kernreaktoren, insbesondere eines mit flüssigem Metall arbeitenden schnellen Brüterreaktors, ergibt.

Zum Stand der Technik sei noch auf folgende US Patente hingewiesen: 3 O79 323; 3 089 839; 3 107 209; 3 139 384; 3 212 980; 3 240 676; 3 261 760; 3 494 827 und 3 604 746.

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Schnellfreigabevorrichtung für die Zulassung des schnellen Einsetzens eines Steuerelements in den Core eines Kernreaktors zum Zwecke des Abschaltens, gekennzeichnet durch ein hohles Antriebsglied(13,45) mit einem divergierenden-konvergierenden Endabschnitt, eine innerhalb des hohlen Antriebsglieds (13,45) beweglich angeordnete Greifanordnung, die mit dem Kupplungskopf eines Steuerelements zusammenarbeiten kann, und durch Mittel einschließlich von Spannmitteln zur Bewegung der Greiferanordnung derart, daß das Anspannen der Spannmittel bewirkt, daß die Greiferanordnung einen Steuerelementkupplungskopf darinnen zurückhält, wobei die Freigabe der Spannung an den Spannungsmitteln gestattet, daß ein darin gehaltenes zugehöriges Steuerelement freigegeben wird.

   2. Schnellfreigabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hohle Antriebsglied mit einem Paar von mit Axialabstand angeordneten, nach innen ragenden Teilen versehen ist, wobei der divergierende-konvergierende Abschnitt des hohlen Antriebsgliedes eine Nockenoberfläche mit einem vorgeschriebenen Winkel aufweist, und wobei die Greiferanordnung eine Vielzahl von Ringgreifern besitzt, deren jeder eine Aussenoberflache an einem Ende besitzt, die zur Zusammenarbeit mit der Nockenoberfläche geformt ist, wobei ferner jeder der Ringgreifer an einem Ende entgegengesetzt zu dem erwähnten einen Ende mit einem Kraftübertragungsglied verbunden ist, welches zwischen den nach innen ragenden Teilen des hohlen Antriebsglieds angeordnet und dazwischen bewegbar ist, und wobei Spannungsmittel mit dem Kraftübertragungsglied verbunden sind, und wobei schließlich jeder der Ringgreifer eine Innenoberfläche an dem erwähnten einen Ende aufweist, die so geformt ist, daß sie mit einer benachbarten Oberfläche auf einem zurückgehaltenen Steuerelement-Kupplungskopf zusammenarbeitet, wodurch das Anspannen der Spannmittel das Kraftübertragungsglied aus der Berührung mit einem unteren des Paars von nach innen ragenden Teilen des hohlen Antriebsglieds bewirkt und es mit einem oberen der heraus-

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   ragenden Teile in Berührung bringt, was die Bewegung der Ringgreifer zu dem erwähnten unteren der herausragenden Teile und in Berührung mit der Nockenoberfläche bewirkt, so daß die Ringgreifer einen zugehörigen Steuerelement-Kupplungskopf berühren und dazwischen halten.

   .3. Schnellfreigabevorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Abfühlmittel, die eine Abfühlstange aufweisen, um den Ort der Vielzahl der Ringgreifer bezüglich einem zugehörigen Steuerelement-Kupplungskopf festzustellen, um sicherzustellen, daß dieser richtig angeordnet ist, um zwischen den Ringgreifern bei Anspannung der Kabelmittel gehalten zu werden.

   4. Schnellfreigabevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenoberfläche unter einem Winkel von ungefähr 26° bezüglich der Horizontalen verläuft, wodurch gestattet wird, daß der Nocken ordnungsgemäß mit Reibungskoeffizienten bis zu 2,O5 arbeitet.

   5. SchneiIfreigabevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erwähnte eine Ende eines jeden aus der Vielzahl der Ringgreifer eine vergrößerte Querschnittsfläche aufweist und derart gestaltet ist, daß die Aussenoberflache an einem oberen Teil unter einem Winkel von ungefähr 26 bezüglich der Horizontalen verläuft, und daß diese Innenoberfläche an einem oberen Teil unter einem Winkel von ungefähr 26 bezüglich der Horizontalen verläuft, wodurch die richtige Funktion der Greifer mit Reibungskoeffizienten bis hinauf zu 2,05 gestattet ist.

   6. Schnellfreigabevorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Abfühlen des Orts eines zugehörigen zurückzuhaltenden Steuerelements bezüglich der Greiferanordnung.

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   7. Schnellfreigabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Greiferanordnung eine zangenartige Greifverrichtung aufweist, bei der die Mittel zur Bewegung der Greiferanordnung eine Balgenanordnung aufweisen, die beweglich innerhalb des hohlen Antriebsglieds befestigt ist, und wobei die Spannungsmittel Kabelmittel aufweisen, welche die Balgenanordnung mit der zangenartigen Greifvorrichtung verbinden, wodurch die Ausdehnung der Balgenanordnung das Spannen der Kabelmittel und eine Anziehwirkung der zangenartigen Greifvorrichtung bewirkt, und zwar um einen zugehörigen Steuerelementkupplungskopf, der darin gehalten wird, und wobei das Zusammenziehen der Balgenanordnung den Zug in den Kabelmitteln freigibt und eine Lockerung der zangenartigen Greifvorrichtung gestattet, so daß ein zugehöriger Steuerelement-Kupplungskopf davon freigegeben wird.

   8. Schnellfreigabevorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Mittel zum Abfühlen des Orts eines derartigen zugehörigen Steuerelement-Kupplungskopfs bezüglich der zangenartigen Greifvorrichtung.

   9. Schnellfreigabevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zangenartige Greifvorrichtung ein Paar von schwenkbar gelagerten zangenartigen Gliedern aufweist, wobei ein Ende eines jeden der zangenartigen Glieder mit den Kabelmitteln verbunden ist, während das entgegengesetzte Ende jedes der zangenartigen Glieder so geformt ist, daß es mit einer Oberfläche auf einem zugehörigen Steuerelement-Kupplungskopf zusammenarbeitet, um diesen darinnen zu halten, und wobei das hohle Antriebsglied mit einem Paar von entgegengesetzt angeordneten öffnungen ausgestattet ist, welche die Bewegung des erwähnten einen Endes der zangenartigen Glieder hindurch gestattet.

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   10. Freigabevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Balgenanordnung ein Paar von Endkappengliedern und ein flexibles, dazwischen angeordnetes, eine Kammer bildendes Glied aufweist, wobei das eine der Endkappenglieder fest an dem hohlen Antriebsglied befestigt ist, während das andere Endkappenglied mit mindestens einem Kanal versehen ist, durch welchen Strömungsmittel in die Kammer hinein und aus dieser heraus geführt wird, wobei Kabelmittel mit dem erwähnten anderen Endkappenglied verbunden sind.

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