DE2605534C3

DE2605534C3 - AusstoBhemmvorrichtung für einen Kernreaktorregelstabantrieb

Info

Publication number: DE2605534C3
Application number: DE2605534A
Authority: DE
Inventors: John C. Lancaster Ohio Matthews (V.St.A.)
Original assignee: Diamond Power Specialty Corp
Current assignee: Diamond Power Specialty Corp
Priority date: 1975-02-18
Filing date: 1976-02-12
Publication date: 1980-05-08
Also published as: JPS51110197A; DE2605534A1; DE2605534B2; US4044622A; GB1515782A; IT1054555B; JPS559680B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausstoßhemmvorrichtung für einen Kcrnreaktorregelstabantrieb, der ein mit dem Reaktordruckbehälter druckdicht verbundenes rohrförmigen Gehäuse aufweist, in dem eine axial bewegliche Regelstabantriebsstange mit gezahnter Oberflache engeordnet ist, in die ein Linearantrieb ium Verschieben bei normalem Regelbetricb eingreift, wobei die AusstoßhemmVörrichtürtg schwenkbar im Gehäuse gelagerte, federbeaüfschlagtc Sperrklinken enthält, die mittels einer vom Linearantrieb gesteuerten Ausschalt* Vorrichtung bei normaleni Regelbetrieb außer Eingriff mit den Zähnen gebracht Werden können. Eine derartige Vorrichtung ist aus den Unterlagen zu dem deutschen Gebrauchsmuster 71 00 063 bekannt.

Regelstabantriebe für Kernreaktoren sind mit abgedichteten Gehäusen versehen, die dicht mit dem Reaktordruckbehälter verbunden sind, um ein Verschieben der Regelstäbe innerhalb des Reaktors zu erlauben. Das Gehäuse wird auf dem gleichen Druck gehalten wie der Kernreaktordruckbehälter. Wenn das Gehäuse des Regelslabantriebs bricht, kann die Antriebssgange zusammen mit dem daran angeschlossenen Kugelstab durch die Druckdifferenz, die dann zwischen dem Druckbehälter und der Umgebung auftritt, aus dem Reaktor herausgestoßen werden.

Um d'es zu verhindern, hat man bei der aus dem DE-Gbm 71 00 063 bekannten Vorrichtung federbeauf-

¹' schlagte Sperrklinken vorgesehen, die immer dann in die gezahnte Oberfläche der Regelstabantriebsstange eingreifen, wenn durch den für den normalen Regelbetrieb vorgesehenen Antrieb keine Verschiebung erfolgt. Die Konstruktion dieser Ausstoßhemmvorrichtung ist

so gewählt, daß sie einer Schnellabschaltung nicht im Wege steht.

Die dem Anmeldungsgegenstand zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, die bekannte Ausstoßhemmvorrichtung für einen Kernreaktorregelstabantrieb mit

einer zusätzlichen Sicherheitseinrichtung zu kombinieren, um dadurch die Sicherheit gegen Herausstoßen des Regelstabs noch /w erhöhen, ohne den normalen Regelbetrieb zu beeinträchtigen.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten

Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelost, daß die Ausstoßhemmvorffchtung zusätzlich eine Klemmhülse umfaßt, die im Anschluß an die .Sperrklinken in Ausstoßrichtung koaxial zu der Regelslabantriebsstangc angeordnet ist, daß das Gehäuse an dieser Stelle zur

Aufnahme der Kleminhülse eine in Ausstoßrichtung konisch /illaufende Verengung aufweist, daß die Bewegung der Regelstabantriebsstange innerhalb der Klcmmhul.se bei normalem Regelbetricb ungehindert erfolgt, daß die Lagerung der .Sperrklinken ein so großes axiales Spiel aufweist, daß üi*. Sperrklinken bei einer durch einen Notfall ausgelösten Bewegung der Regelstabantriebsstange in Ausstoßrichtung die Klemmhülse derart verformen, daß die Regelstabantriebsstange zusätzlich arretiert wird.

⁴^ Zwar ist aus der DK-OS 19 I I 057 bereits eine Ausstoßhemmvoi richtung bekanntgeworden, bei der sich eine Klemmhülse zwischen einer in Aussloßrich· tung konisch zulaufenden Verengung des Gehäuses und einer Regelstabanfiebsstangc verkeilt. Die Verkeilung der Klemmhülsc erfolgt dabei jedoch durch eine Kolben-Zylinder-Anordnung. die auf den bei Bruch des Gehäuses entstehenden Differenzdruck anspricht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der I Inleransprüche.

" Die Erfindung ist im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispicls näher erläutert. Fs zeigt

Fig 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Regelstabantriebs mit der Aussloßhemmvorrichtung;

F i g. 2 eine vergrößerte Teilansichi nach F-" i g. I.

In Fig. 1 ist ein Regelstabantrieb 10 dargestellt, der eitl rohrförmiges Gehäuse 12 besitzt, das aus einer Anzahl von Abschnitten gebildet ist, die miteinander dicht verschweißt sind. Das offne Ende 11 des Gehäuses 12 ist so ausgebildet, daß es, Z, B, durch Schweißen, dicht und stehend an einem Behälter eines wasserführenden Reaktors befestigt Werden kann, um dadurch den Regelstabantrieb 10 dicht mit dem Reaklorbehälter zu

verbinden. Der mittlere Abschnitt des Gehäuses 12 enthält ein Paar Hebelarme 14 und 16, von denen jeder eine Rallenmutter 18 trägt, die mit einer Regelstabantriebsstange 20 in Eingriff treten kann, [ede Rollenmutter 18 ist mit ihren Hebelarmen 14 und 16 schwenkbar, um mit der axialen Regelstahantriebsstange 20 in und außer Eingriff zu treten, um dadurch deren Lage zu regeln. Die Regelstabantnebsstange 20 verläuft nach unten durch das offene Ende 11 des Gehäuses 12 hindurch und in den Reaktorbehälter hinein, wo sie mit einem nicht dargestellten Regelstab des Reaktors in einer an sich bekannten Weise verbunden wird, um so zu ermöglichen, daß die Verlagerung der Regelstabantriebsstange 20 die Lage d^-s Regelstabs steuert.

Die Hebelarme 14 und 16, die die Rollenmuttern 18 tragen, arbeiten mit den Armen 22 bzw. 24 zusammen, die nach oben innerhalb eines Motorabschnitts 26 des Gehäuse^ 12 verlaufen; zusammen mit den Armen 14 und 16 bilden sie Hebel, die auf Zapfen 28 drehbar sind, welche in einem Rotorträgerkörper 30 des Gehäuses 12 angeordnet sind. Die Arme 22 und 24 bilden .Segmente eines Rotors eines Induktionsmotors in an sich bekannter Weise, so daß. wenn die Statorwicklungen 32 durch einen Mehrphasenstrom in Reihe an Spannung gelegt werden, die Rollen IS in Eingriff mit der Regclstabantriebsstange 20 geschwenkt werden und bewirken, daß die Regelstabantnebsstange 20 sich in axialer Richtung bewegt. Genauer gesagt: die Rollen 18 vollziehen eine Planetenbewegung, um die mchtdrehende Regelstabantriebsstange 20 und den mit ihr verbundenen Regelstab nach oben oder unten /u bewegen. Die Rcgelstabantriebsstange 20 kann auch in einer festen, stationären Lage gehalten werden, wenn ein nichtdrehender Feldstrom in den Statorwicklungen 12 aufrechterhalten wird. Dies ermöglicht es den Rollen 18. mit den Gewinden 34 der Regelslabantrieb'.stange 20 im Eingriff zu bleiben, jedoch hindert es die Rollen 18 daran, eine Planetcnbewegung zu vollziehen und die Regelstabantriebsstange 20 anzutreiben. Wenn das feld in dem Sta¹ ir 32 zusammenbricht, dann werden die Rollen 18 durch eine nicht dargestellte Vorspannfeder aus dem Eingriff mit der Regelstabantriebsstange 20 gebracht so daß die Regelstabantriebsstange 20 und der daran bclestigte Rcgelslab schnell unter Schwerkraft in den Reaktorkern fallen können, um den Reaktor abzuschalten. Dies wird im allgemeinen als »Notab schaltung bezeichnet.

Um A'idichtungsproblcme auszuschalten, wird die Statorwit klung 32 außerhalb des Motorabschnitts 26 des Gehäuses 12 angeordnet; dieser Abschnitt besteht gcwöhn!i':h aus nichtrostendem Magnetstahl oder plattiertem Kohlenstoffstahl, um die magnetische Kopplung zwischen dem Stator und den innen gelegenen Segmentarmen 22 und 24 zu erhöhen I Im die darin cr/cugte Wärme abzuführen, werden die Stator wicklungen 32 von einem Wassermantel 38 umschlossen, der eine Metallhülse 40 hat. in der ein schraubenför miger. am Umfang angeordneter Wasserkanal auf der Außenfläche ausgebildet ist. Die Windungen des Wasserkanals werden durch eine Außcnhülle 42 abgeschlossen; Kühlwasser wird durch die Eintritts- Und Auslrittsanschiiisse 44 und 46 in die Kühlvorrichtung 38 cin^ bzw, aus dieser abgeführt.

Die Stellung der Regelstabantriebsstange 20 in dem Reaktor wird durch einen Stellungsanzeiger 43 überwacht. Der Stellungsanzeiger 48 weist eine Reihe nicht dargestellter Mikrosch?.!ter auf, die durch einen Dauermagneten 50 betätigt werden, der auf einer

oberen Verlängerung der Regelstabantriebsstange 20 angeordnet ist. Das Regelstabanlriebsgehäuse 12 steht unter dem Druck des Kernreaktors, weil es mit diesem über das offene Ende 11 des Gehäuses 12 dicht verbunden ist. Da die Drücke in einem Kernreaktor sehr hoch sind, kann natürlich eine gefährliche Lage entstehen, wenn ein Bruch des Gehäuses 12 eintritt. Die Regelstabantriebsstange 20 wird dann aufgrund der Druckdifferenz zwischen der Umgebung und dem Gehäuse 12 aus dem Gehäuse 12 herausgeschossen. Um zu vermeiden, daß dies geschieht, ist die Ausstoßhemmvorrichtung 52 innerhalb des Gehäuses 12 in dem Bereich der Hebelarme 14 und 16 angeordnet. Diese Ausstoßhemmvorrichtung 52 ist so ausgebildet, daß sie mit den Gewindegängen 34 der Regelstabantriebsstange 20 in Eingriff treten kann, wenn die Statorwicklungen 32 spannungslos werden. Der Eingriff erfolgt in der Weise, daß eine Bewegung der Regelstabantriebsstange 20 in Notabsehaltrichtung möglich ist. Sollte jedoch die Regelstabantriebsstange 20 anfan>""i. sich in der entgegengesetzten Richtung /u bewegen, dann beweg! sich die Vorrichtung 52 mit der Regelstabantriebsstange 20. drückt eine Klemmhülse 5:1 ein und verformt diese, so daß die Klemmhulse 54 die Regelstabantriebs?.:ange 20 an der Innenwand des Gehäuses 12 im Bereich des Rotortragerkorpers 3ö verkeilt. Dadurch wird der Ausstoß der Regelstabantnebsstange 20 aus dem Gehäuse 12 nut Sicherheit verhindert.

Wie es genauer der F ι g. 2 /u entnehmen ist. besteht die Ausstoßhemmvorrichtung 52 aus einem Paar im wesentlichen gleicher Sperrklinken 56. die sich linear in Schlitzen 58 verschieben lasser, die in dem Rotorträgerkörper 30 ausgebildet sind. Di; Sperrklinken 56 können sich ebenfalls um Zapfen 60 drehen, die in den jeweiligen Schlitzen 58 angeordnet und mit den Sperrklinkeii 56 so ausgebildet sind, daß der Eingriff in die (iewindegänge 34 der Regelstabantriebss'ange 20 durch die Wirkung der Federn '62 erfolgt.

Durch Führungsstifte 64. die mitüg innerhalb der Federn 62 angeordnet sind, werden die Federn 62 daran geändert, aus ihren Einbauschlitzen heraus/uspringen. Jede Klinke 56 hat auch einen Zapfen 66, der von den Hebelarmen 14 bzw. 16 erfaßt werden kann, um die Klinken 56 gegen die Kraft der Federn 62 zu schwenken und um dadurch die Klinken 56 aus ihrem Eingriff mit den Gewindegängen 34 zu lösen. Die Zapfen 66 werden von den Hebelarmen 14 und 16 erfaßt, wenn die Spule 32 an Spannung gelegt ist. Somit stört die Ausstoßhemmvorrichtung 52 die normale .Stellungsregelung nicht.

Wenn die Spule 32 spannungslos ist. lassen die Hebelarme 14 und 16 die Zapfen 66 los. und d;^ Sperrklinken 56 bewegen sich um die Zapfen 60 unter djr Kia/t der Federn 62. um die Gewindegange 34 /u erfassen. Die Sperrklinken 56 haben dazu Zähne 68 mit einer geneigten Fläche 70; damit ist eine Sperrung gegeben, ohne den F.intritt der Regelstabantriebsstange 20 in den Reaktorkern bei eintr Notabschaltung zu hindern leder Za¹^n 68 besitzt dalier auch eine flache Fläche 74. die im wesentlichen parallel zu den Gewindegängen 34 verläuft. Sollte also ein Bruch in dem Gehäuse 12 vorkommen, dann werden sich die Sperrklinken 56 mit der Regelstabantriebsstange 20 um ein bestimmtes Maß bewegen, wie es durch den Spielraum bestimm! ist, der für die Zapfen 60 innerhalb der Schlitze 58 vorgesehen ist.

Wenn die Sperrklinken 56 sich mit der Regelstabantriebsstange 20 nach oben bewegen, erfassen sie die

Klcmmhiilsc 54. Wenn der Bruch verhältnismäßig klein ist, der die volle Ausbildung einer Druckdifferenz zwischen der Umgebung und dem Rcaklorbchälter verhindert, dann ist die Klcmmhülse 54 genügend stark, um die von den Sperrklinken 56 auf sie ausgeübte Kraft aufzunehmen. Wenn jedoeh die volle Druckdifferenz auf die Rcgclstabantricbsstangc 20 durch einen vollständigen Bruch des Gehäuses 12 ausgeübt wird, dann wird die Klemmhülse 54 entlang einer in Ausstoßrichtung konisch zulaufenden Verengung 76 des Rotorträgerkörpers 30 geschoben und die Klemmhülse 54 mit der Regelstabantriebsstange 20 verkeilt, wodurch die Regelstabantriebsstarige 20 mit einer Innenwand 78 des Röfortfägerkörpers 30 zum Kraftschluß kommt. Die Kiemmhülse 54 ist im nichtverformten Zustand im Durchmesser größer als die Regelstabantriebsstangc 20, so daß normalerweise die Regelslabantriebsstange 20 ungehindert durchtreten kann.

Die kiemrhhüisc 54 Hai einen Flansch 80, der mittels eines Ansatzes 82 an dem Rotorträgerkörper 30 anliegt.

Dieser Ansatz 82 wirkt als Drehpunkt für die Klcmmhülse 54. wenn sie vcrforml wird. Somit führt die Kraft der Sperrklinke 56, die nach oben gegen den Flansch 80 drückt, dazu, daß die Klcmnihülse 54 um den Punkt 82 schwenkt und sich linear entlang der geneigten Fläche 76 der Verengung bewegt. Die Klcmnihülse 54 besitzt weiterhin eine Reihe vertikaler Schlitze 84, die sich im wesentlichen über ihre Länge erstrecken, um zu ermöglichen, daß die Kiemmhülse 54 leicht auf einen kleineren Durchmesser vcrformt wird, der für ihre Keilwirkung benötigt wird. Die KlcmmhUlsc 54 weist ferner eine Reihe von Nuten 86 auf. die im wesentlichen senkrecht zu den Schlitzen 84 angeordnet sind und die in der Breite derjenigen der Gcwihdegänge 34 atif der Regelslabantfiebsstangc 20 entsprechen, um das Gewinde innerhalb der Nuten 86 zu ergreifen, wenn sich die Regclstabantriebsslangc 20 gegen die verkeilte Klemmhülse 54 bewegt. Durch dieses formschlüssigc iiriässcn der Ücwincicgänge von der RiemmiitlisC 54

:ö wird eine kräftigere Keilwirkung erzielt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. AussioQhemmvorrichtung für einen Kernreaktorregelstabantrieb, der ein mit dem Reaktordruekbehälter druckdicht verbundenes rohrförmiges Gehäuse aufweist, in dem eine axial bewegliche Regelstabantriebsstange mit gezahnter Oberfläche angeordnet ist, in die ein Linearantrieb zum Verschieben bei normalem Regelbetrieb eingreift, wobei die Ausstoßhemmvorrichtung schwenkbar im Gehäuse gelagerte, federbeaufschlagte Sperrklinken enthält, die mittels einer vom Linearbetrieb gesteuerten Ausschaltvorrichtung bei normalem Regelbetrieb außer Eingriff mit den Zähnen gebracht werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausstoßhemmvorrichtung (52) zusätzlich eine Klemmhülse (54) umfaßt, die im Anschluß an die Sperrklinken (56) in Ausstoßrichtung koaxial zu der Regelstabantriebsstange (20) angeordnet ist, daß das Gehäuse (12) an dieser Stelle zur Aufnahme der Klemmhffl···; (54) eine in Ausstoßrichtung konisch zulaufende Verengung aufweist, daß die Bewegung der Regelstabantriebsstange (20) innerhalb der Kleminhülse (54) bei normalem Regelbetrieb ungehindert erfolgt, daß die Lagerung der Sperrklinken ein so großes axiales Spiel aufweist, daß die Sperrklinken (56) bei einer durch einen Notfall ausgelösten Bewegung der Regelstabantriebsstange (20) in Austoßrichtung die Klemmhülse (54) derart verformen, daß die Regelstabantriebsstange (20) zusätzlich arretiert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Klcimhüls (54) einen länglichen Rohrabschnitt und einen Flansch (82) aufweist, der im wesentlichen senkrecht -um Rohrabschnitt ausgebildet ist und an den die Sperrklinken bei axialer Verschiebung angreifen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt der Klemmhülse (54) eine Reihe länglicher Schlitze (84) aufweist, um die Verformung des Rohrabschnitts /u erleichtern, sobald die Klemmhülse in die Verengung des Druckgehäuses (12) eintritt.

4. Vorrichtung nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt der Klcmmhülse (54) auf seiner Innenseite eine Reihe Nuten (86) aufweist, die mit den Ciewindegängen (34) der Regelstabantriebsstange (20) in [Eingriff stehen, wenn die Klemmhülse (54) ,'wischen der Regelstabantriebsstange (20) und der Verengung des Druekgehäuses(12) verkeilt ist.