DE3022730A1

DE3022730A1 - Vorrichtung mit zyklisch bewegten fingern zur steuerung eines kernreaktors

Info

Publication number: DE3022730A1
Application number: DE19803022730
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Framatome SA
Current assignee: Areva NP SAS
Priority date: 1979-06-18
Filing date: 1980-06-18
Publication date: 1981-01-29
Also published as: FR2459535A1; DE3022730C2; FR2459535B1; US4338159A

Description

PRAMATOME
Courbevoie, Frankreich

Vorrichtung mit zyklisch bewegten Fingern zur Steuerung eines Kernreaktors

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Kernreaktoren erfolgen die Leistungsregelung und die Notabschaltung im allgemeinen durch Einsetzen

von neutronenabsorbierenden Anordnungen oder Steuerstäben in den Reaktorkern, die aus Rohren bestehen, die ein Neutronen stark absorbierendes Material einschließen.

Die Leistungsregelung erfolgt durch allmähliche Verschiebung der Steuerstäbe zur Erhöhung ihrer Einsetzung in den Reaktorkern, wenn die Leistung vermindert werden soll, oder dagegen durch Verschiebungen mit dem Ziel einer Verminderung der Einsetzung der Steuerstäbe, wenn eine Erhöhung der Leistung erzielt werden soll.

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Diese Verschiebungen der Steuerstäbe, die ausgehend vom Oberteil des Reaktorkörpers senkrecht eingesetzt werden, erfolgen im ersteren Fall nach unten und im letzteren Fall nach oben.

Für den Fall einer Auslösung der Notabschaltung wird im allgemeinen ein Herabfallen der Steuerstäbe unter der Wirkung der Schwerkraft bis in ihre maximale Eingriffsstellung im Reaktorkern herbeigeführt.

Die Verschiebungen der Steuerstäbe erfolgen im allgemeinen durch Mechanismen, die sich im Oberteil des Reaktors befinden und mit einer Steuerstange in Eingriff stehen, die die neutronenabsorbierenden Anordnungen nadioben in eine vom Reaktorkern entfernte Zone verlängern.

Die Bauart eines derzeit verwendeten Mechanismus enthält zwei Greifer, die jeweils aus einem Körper bestehen, der eine Anordnung von um waagerechte Achsen schwenkbaren Fingern trägt. Diese Finger können durch Eingriffsvorrichtungen in Ringnuten eingreifen, die in regelmäßigen Abständen in senkrechter Richtung auf der Steuerstange ausgebildet sind, zum Ergreifen der Steuerstange und der an deren Unterteil angeschlossenen neutronenabsorbierenden Anordnung.

Der eine der beiden Greifer kann von einer Anhebevorrichtung betätigt werden, die ihm ein Anheben der neutronenabsorbierenden Anordnung ermöglicht, wenn die schwenkbaren Finger dieses Greifers in Höhe einer an der Steuerstange ausgebildeten Ringnut mit der Steuerstange in Eingriff steht.

Wenn die Anhebebewegung von begrenzter Amplitude des Greifers beendet ist, gelangt der zweite Greifer, der sich in

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der Freigabestellung befindet, d. h. dessen schwenkbare Pinger gespreizt sind zur Ermöglichung der senkrechten Bewegung der Stange, wieder in eine Stellung, in der die Finger sich nähern, so daß, wenn der erste Greifer die Steuerstange freigibt, diese auf dem zweiten Greifer ruht.

Der erste Greifer gelangt dann in die Ausgangsstellung, die er zu Beginn seiner Anhebebewegung einnahm, wobei sich seine schwenkbaren Finger in eine Eingriffsstellung mit einer Ringnut der Steuerstange bewegen.

Nach der Freigabe der Finger des zweiten Greifers transportiert der erste Greifer die Steuerstange auf einem Weg nach oben, dessen Länge mit dem vorhergehenden Weg identisch ist.

Die Absenkbewegungen erfolgen durch praktisch identische Vorgänge mit dem Unterschied, daß der erste Greifer den Steuerstab in seiner oberen Stellung ergreift und nach Freigabe des Steuerstabs längs eines nach oben gerichteten Wegs wieder zurückkehrt.

Um ein durch Schwerkraft erfolgendes Herabfallen bei der Notabschaltung zu ermöglichen, werden die Finger beider Greifer gleichzeitig freigegeben.

Bei derartigen bekannten Vorrichtungen werden die Verschiebebewegung des ersten Greifers wie auch die Eingriffsbewegungen der schwenkbaren Finger durch Elektromagnete erzielt, die in Abhängigkeit von der geforderten Verschiebung

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- 9 aufeinanderfolgend erregt werden.

Die Verschiebungen erfolgen schrittweise, wobei die Steuerstange und das neutronenabsorbierende Element am Ende jeder einheitlich erfolgenden Bewegung angehalten werden. Andererseits erfolgen die Verschiebungen der Steuerstange und die
Eingriffs- und Preigabebewegungen der schwenkbaren Pinger durch die Elektromagnete sehr plötzlich, was gewisse Nachteile
darstellt.

Außer den dadurch bedingten Nachteilen, daß diese Vorrichtungen Stöße und große dynamische Kräfte in der begrenzenden Konstruktion erzeugen, kann der Verschleiß der schwenkbaren Pinger und der Ringnuten oder Kerben der Steuerstange
einen Punktionsverlust im Fall eines sehr häufigen Betriebs dieser Mechanismen nach sich ziehen, wenn diese zur Steuerung des Reaktors verwendet werden.

Andererseits ist es nicht möglich, eine Positionierung
des Steuerstabs mit einer höheren Genauigkeit als
der Länge eines Schritts der diskontinuierlichen Bewegung
zu erzielen, d. h. des Abstands zwischen zwei Ringnuten der Steuerstange.

Die Verschiebungen der Steuerstange sind daher durch die Schrittzahl der Verschiebevorrichtung festgelegt.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer
Vorrichtung der eingangs angegebenen Art für die Leistungsregelung und die Notabschaltung des Kernreaktors, wobei die Vorrichtung eine kontinuierliche Bewegung der neutronenabsorbierenden Anordnung innerhalb des Reaktorkerns und ein

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genaues Anhalten auf jedem Niveau der Bewegungshöhe der neutronenabsorbierenden Anordnung im Reaktorkern und ein Vermeiden von Stößen der schwenkbaren Finger in die Ringnuten der Steuerstange ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt in einer senkrechten Symmetrieebene des mittleren Teils der Verschiebevorrichtung mit den Eingriffsvorrichtungen für die schwenkbaren Finger und den Anhebe- und Absenkvorrichtungen für den Steuerstab;

Fig. 2 einen Schnitt A-A von Fig. 1;

Fig.5 das abgewickelte Profil der Nocken der Eingriffsvorriehtungen und der Anhebevorrichtung.

Fig. 1 zeigt den mittleren Teil der Verschiebevorrichtung für die Steuerstäbe mit einer Anordnung von Organen für den Eingriff von schwenkbaren Fingern in Kerben oder Ringnuten einer Steuerstange 1 und mit einer Anhebe- und Absenkvorrichtung für die Steuerstange.

Die im allgemeinen zylindrische Steuerstange 1 von kreisförmigem Querschnitt und sehr großer Länge verläuft im mittleren Teil der Vorrichtung längs der Achse dieser Vorrichtung,

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die ihrerseits in der Verlängerung der senkrechten Achse 2 des nicht gezeigten Steuerstabs verläuft.

Die Steuerstange l hat an ihrem unteren nicht gezeigten Teil einen Kupplungskopf, der einen Anschluß des Oberteils der neutronenabsorbierenden Anordnung ermöglicht, die senkrecht im Reaktorkern angeordnet ist.

Die senkrechten Bewegungen der Steuerstangen in der einen und der anderen Richtung erzeugen somit die Bewegung der neutronenabsorbierenden Anordnung innerhalb des Reaktorkerns. Wenn die senkrechte Bewegung der Steuerstange 1 nach oben erfolgt, werden die Steuerstäbe derart aus dem Reaktorkern herausgezogen, daß die durch die freigesetzte Leistung zunimmt. Wenn umgekehrt die Bewegung der Steuerstange nach unten erfolgt, werden die Steuerstäbe tiefer in den Reaktorkern eingesetzt.

Innerhalb des Reaktorkerns befindet sich eine große Anzahl von Steuerstäben, deren aufeinanderfolgende oder gleichzeitige Bewegungen eine Regelung der vom Reaktorkern freigesetzten Leistung ermöglichen.

Die Steuerstange 1 hat Kerben oder Ringnuten J5> die mit einem Wert auf der Mantelfläche der Steuerstange senkrecht regelmäßig verteilt sind, d. h. in der Verschieberichtung der Steuerstangen und -stäbe.

Die Anordnung der Verschiebevorrichtung der Steuerstange und der Steuerstäbe ist innerhalb eines zylindrischen Gehäuses eingeschlossen, das druckfest und am Oberteil des Reaktorbehälters befestigt ist, um den Durchtritt der Steuerstangen zum Reaktorkern hin zu ermöglichen.

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Es ist lediglich der Unterteil dieses umschließenden Gehäuses der Verschiebevorrichtung für die Steuerstangen in Pig. I dargestellt.

Innerhalb des Gehäuses 5 befinden sichjzwei Mantelringe und 8, die zum zylindrischen Gehäuse 5 und zur Steuerstange koaxial sind.

Die Anordnung der beiden Mantelringe J und 8 wird von einer am Oberteil des Gehäuses 5 und in Pig. I nicht dargestellten Antriebsvorrichtung um eine senkrechte Achse gedreht, die der Steuerstange, der Mantelringen und dem Gehäuse 5 gemeinsam ist.

Die Drehvorrichtung für die Mantelringe 7 und 8 kann durch einen außerhalb des Gehäuses 5 an dessen Oberteil angeordneten Motor und durch eine Magnetkupplung gebildet sein, die am Oberteil der Mantelringe 7 und 8 angeschlossen ist zu deren Drehung mittels des Motors quer durch das dichte Oberteil des Gehäuses.

Die Mantelringe 7 und 8 haben einander gegenüberliegende Schultern 9 bzw. 10, die durch einen Raum von der Höhe b getrennt sind, wobei b den Steuerhub für die Notabschaltung darstellt.

Der äußere Mantelring 7 oder Mantelring zur Steuerung der Notabschaltung ist bei normalem Betrieb der Vorrichtung (Fig. 1) oberhalb des inneren Mantelrings oder Verschiebemantelrings 8 durch eine|nicht gezeigte Spule zur Steuerung der Notabschaltung aufgehängt, die um den oberen Teil des Gehäuses 5 angeordnet ist. Diese Spule ermöglicht die Erregung eines mit dem Mantelring 7 fest verbundenen Magnetteils und eines gegenüberliegenden Magnetteils, das mit dem

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Oberteil des Mantelrings 8 verbunden ist. Wenn die Spule für die Steuerung der Notabschaltung gespeist wird, werden die beiden magnetischen Teile durch die Magnetisierungskraft aneinander gehalten und die beiden Mantelringe 7 und 8 fest miteinander verbunden.

Der innere Mantelring 8 ruht an seinem Unterteil 11 auf einem drehbaren Anschlag 12, der die Auflage dieses Mantelrings in axialer Richtung gestattet.

Wenn die Erregung der Steuerspule für die Notabschaltung unterbrochen ist, fällt der äußere Mantelring 7 gegenüber dem inneren Mantelring 8 um eine Höhe wie b ab, wobei die beiden Schultern 9 und 10 einander berühren. Hierzu ist der äußere Mantelring 7 gegenüber dem inneren Mantelring 8 axial beweglich angeordnet, wobei die Verschiebung auf die Amplitude b beschränkt ist.

Der innere Mantelring 8 oder Verschiebemantelring trägt auf seiner Innenfläche einen Anhebe- und Absenknocken 15, der daran starr befestigt ist.

Dieser Nocken ist in Wirklichkeit ein Doppelnocken mit zwei Betatigungsflächen 16 und 17, die durch Abschnitte von schraubenförmigen Rampen gebildet sind.

Die Rampen der Betätigungsflächen 16 und 17 sind identisch und -.längs der Achse der Vorrichtung um eine Strecke c versetzt. Rollen 18 und 19 mit einem Durchmesser c befinden sich in gleichzeitiger Berührung mit den beiden Betätigungsflächen 16 und 17 des doppelten Nockens 15.

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Die Rollen l8 sind auf Achsen 20 drehbar gelagert, die radial und um 120° zueinander versetzt am Unterteil des Körpers eines zylindrischen oberen Greifers 22 angeordnet sind.

Die Rollen 19 sind auf Achsen 21 drehbar gelagert, die lial und um 120° versetzt am Kör
mteren Greifer 25 angeordnet sind.

radial und um 120° versetzt am Körper eines insgesamt zylindrisc

Die Achsen 21 sind durch Verschrauben in Gewindebohrungen 25 befestigt, die im Oberteil des Greifers 23 ausgebildet und so angeordnet sind, daß die Richtungen der Achsen 21 um 60° gegenüber der Richtung der am nächsten gelegenen Achsen 2 versetzt sind.

Der Greifer 22 weist in Höhe der die Rollen 19 mittels Achsen 21 tragenden Teile des unteren Greifers 23 Ausschnitte 28 auf.

In gleicher Weise weist der untere Greifer 23 Ausschnitte 29 auf, die den die Rollen 18 mittels Achsen 20 tragenden Teilen des oberen Greifers 22 gegenüberliegen.

Auf diese Weise können die Greifer in ihrer am weitesten angenäherten Stellung ineinandergreifen. Die Vorrichtung ist somit in senkrechter Richtung kompakter.

Die Greifer 22 und 23 sind auf einem Führungsrohr 30 senkrecht verschiebbar, das koaxial zur Steuerstange 1 verläuft. Hierzu trägt das Führungsrohr Gleitführungen 32 und 33 gegenüber den Greifern 22 bzw. 23-

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Der obere Greifer 22 weist außerdem einen Ausschnitt 36 auf, in dem ein Pinger 38 befestigt ist, der um eine mit dem oberen Greifer 20 fest verbundene waagerechte Achse 40 schwenkbar 1st.

Der Pinger 38 weist ebenfalls eine Achse 42 auf, an der dn Hebel 44 angelenkt ist, der an seinem anderen Ende an einer mit einer Eingriffshülse 48 fest verbundenen Achse 46 angelenkt ist. Die Eingriffshülse 48 bildet zusammen mit dem Hebel 44 den Steuermechanismus für die schwenkbaren Finger Der obere Greifer hat drei schwenkbare Finger, die eine Anordnung darstellen, die das Ergreifen der Steuerstange 1 in Höhe des oberen Greifers ermöglicht.

Es wird nun in Verbindung mit Fig. 1 und 2 der untere Greifer beschrieben.

Der untere Greifer 23 hat einen Ausschnitt 37* in dem eine Anordnung von Fingern 39 befestigt ist, die auf mit dem Greifer 23 fest verbundenen Achsen 41 drehbar gelagert sind.

Gemäß Fig. 2 sind drei Finger 39 am Umfang des Greifers um 120° zueinander versetzt angeordnet.

An Jedem der schwenkbaren Finger 39 ist ebenfalls eine Aohse 43 befestigt, an der ein Hebel 45 an einem seiner Enden angelenkt ist, während das andere Ende des Hebels an einer Achse 47 angelenkt ist, die mit einer Eingriffshülse 49 fest verbunden ist. Die Eingriffshülse 49 bildet zusammen mit dem Hebel 45 den Steuermechanismus für den schwenkbaren Finger 39.

Die obere Eingriffshülse 48 trägt an ihrem oberen Teil drei Gewindebohrungen 50, in denen drei Achsen 52 befestigt sind,

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von denen jede eine auf einem ringförmigen Nocken 56 aufliegende drehbare Rolle 54 trägt. Der Nocken 56 bildet die Eingriffsvorrichtung für die Finger des oberen Greifers, die mit dem durch die Eingriffshülse und dem Hebel gebildeten Steuerorgan für diese Finger zusammenarbeitet. Die aktive Fläche des Nockens 56 ist durch eine schraubenförmige Rampe gebildet.

In gleicher Weise weist die untere Eingriffshülse 49 an ihrem Unterteil drei Gewindebohrungen 51 auf, in denen durch Schrauben drei Achsen 53 befestigt sind. Jede dieser Achsen trägt eine drehbare Rolle 55, die auf einem ringförmigen Nocken 57 ruht. Dieser Nocken ist gemäß Fig. 1 und 2 am äußeren Mantelrohr 7 innerhalb von Ausschnitten 6l starr befestigt, die im inneren Mantelring 8 ausgebildet sind. Die aktive Fläche des Nockens 57 ist eine schraubenförmige Rampe.

In gleiche r Weise ist der die Eingriffsvorrichtung für den oberen Greifer bildende obere ringförmige Nocken 56 am äußeren Mantelring 7 (oder Notabschalthülse) innerhalb von Ausschnitten starr befestigt, die im inneren Mantelring 8 ausgebildet sind und eine axiale Verschiebung des Eingriffsnockens und der Notabschalthülse gegenüber dem inneren Mantelring oder der Notabschalthülse ermöglichen.

Der Nocken 57 bildet die Eingriffsvorrichtung für die schwenkbaren Finger des unteren Greifers, wobei der Eingriffsmantelring 4-9 und der Hebel 45 die Steuerorgane für die unteren schwenkbaren Finger bilden.

Der obere Eingriffsmantelring 48 ist senkrecht am oberen Greifer 22 mittels Gleitführungen 42 beweglich befestigt und wird in der unteren Stellung durch Federn 64 gehalten,

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und wird in der unteren Stellung durch Federn 64 gehalten, die sich am Oberteil des Greifers 22 abstützen.

In gleicher Weise ist der Eingriffsmantelring 49 durch Gleitführungen 63 am unteren Greifer 23 senkrecht beweglich befestigt und in der unteren Stellung durch Federn 65 gehalten, die sich am Oberteil des Greifers 23 abstützen.

Fig.3 zeigt das abgewickelte Profil der Eingriffsnocken und 57 für die schwenkbaren Finger (ausgezogen dargestellt) und des Verschiebenockens 15 (strichpunktiert dargestellt) für eine Drehamplitude dieser Nocken von 120°.

Das Profil wiederholt sich identisch mit einer Periode von 120°. Auch ist das gesamte abgewickelte Profil der Nocken durch ein Diagramm dargestellt, das gleich dem Dreifachen des in Fig.3 dargestellten Diagramms ist.

Di Fig. 3 ist die vom Nocken erzeugte senkrechte Bewegung als Ordinate dargestellt, während der Drehwinkel des Nockens oder auch die Stellung eines Punkts auf dem Umfang des Nockens als Abszisse dargestellt ist.

Der erste Teil des Nockenhubs erzeugt eine senkrechte Bewegung der auf diesen Nocken ruhenden Vorrichtungen, die für die beiden Eingriffsnocken und für den Verschiebenocken identisch sind.

Auf diese Weise und unter der Annahme, daß der untere Greifer sich gemäß Fig. 1 in Eingriffsstellung befindet, wobei die Rollen 19 sich auf dem Verschiebenocken 15 am

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Ursprung der Drehwinkel in der Anfangsstellung der Bewegung befinden, erzeugt eine Drehbewegung von 6O° des Rockens einen kontinuierlichen Anstieg des unteren Greifers 23, während die Eingriffshülse 49 eine senkrechte regelmäßige Bewegung mit derselben Amplitude wie die senkrechte Bewegung des Greifers 23 erfährt.

Aufdiese Weise erfährt die Eingriffshülse 49 keine Verschiebung gegenüber dem Greifer 23, wobei der Hebel 45 in seiner in Pig.l dargestellten Stellung bleibt und die Finger 39 in ihren Eingriffsstellungen hält.

Die den Steuerstab innerhalb des Reaktorkerns steuernde Steuerstange steigt somit um eine gewisse Höhe senkrecht nach oben entsprechend dem Gesamthub des Greifers 23. Gleichzeitig durchläuft der Greifer 22, dessen Rollen 18 gegenüber den Rollen 19 um 6O° versetzt sind, den in Fig. 3 rechts dargestellten absteigenden Teil des Nockens.

Unter der Annahme, daß die Bewegung eingeleitet ist und sich die Finger 38 in ihrer in Fig. 1 dargestellten Öffnungsstellung befinden, erzeugt der Eingriffsnocken 56 eine Abstiegbewegung der Eingriffshülse 48, die mit der Äbstiegsbewegung des Greifers 22 identisch ist. Auf diese Weise bleiben die schwenkbaren Finger 38 gemäß Fig. 1 in ihrer Öffnungsstellung. Die Finger 38 behindern somit die Anstiegbewegung des Steuerstabs nicht, die durch die Finger 39 in der Eingriffsstellung erzeugt wird.

In dem Augenblick, in dem die Aufwärtsbewegung des Greifers 23 und die Abwärtsbewegung des Greifers 22 aufhören, ist gemäß Fig.3 ersichtlich, daß die vom Eingriffsnocken veru rsachte Abwärtsbewegung der Eingriffshülse 49 beginnt,

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bevor die Abwärtsbewegung des Greifers 23 unter der Wirkung des Nockens 15 ihrerseits beginnt.

Es entsteht folglich durch die Federn 65 eine Verschiebung der Eingriffshülse 49 gegenüber dem Greifer 23, so daß der Hebel 45 eine Drehung um die Achse 47 erführt, die das öffnen der; Finger durch Drehung um die Achsen 41 hervorruft. Die drei Finger 39 öffnen sich somit gleichzeitig und allmählich, wenn die Steuerstange ihre Aufwärtsbewegung beendet.

Gleichzeitig beginnt die Eingriffshülse 48 gemäß Fig.3 ihre Anstiegsbewegung, bevor der Körper 22 seinen Abwärtshub vollständig beendet hat.

Auf diese Weise verschiebt sich die Eingriffshülse 48 gegenüber dem Greifer 22 nach oben, so daß der Hebel 44 sich um die Achse 46 dreht und den Eingriff der Finger 38 in eine Ringnut oder Kerbe 3 der Steuerstange bewirkt.

Die schwenkbaren Finger 38 und 39 haben einen Eingriffsteil, dessen Form der Form der Ringnut 3 der Steuers tange entspricht, wie es aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, wobei die Verschiebungsamplitude des Greifers gleich dem zwei Ringnuten der Steuerstange trennenden Abstand ist.

Auf diese Weise befinden sich am Bewegungsende der beiden Greifer bei Umkehrung der Verschieberichtung die Finger in dem Augenblick, in dem sie in der Eingriffstellung gelangen, in Höhe einer Ringnut und können in Eingriff mit der Steuerstange gelangen.

Die Auslegung der Eingriffs- und Anhebe-Absenknocken gestattet die Ausführung der Mitnahme durch einen der

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Greifer und der Freigabe des anderen Greifers mit guter Kontinuität und ausreichender Eingriffs- und Freigabeüberdeckung .

Auf diese Weise ist die Bewegung der Steuerstange und folglich des Steuerstabs vollkommen kontinuierlich.

Wenn die Ausführung einer Notabschaltung gewünscht ist, d. h. eine plötzliche Verminderung der vom Reaktorkern freigesetzten Leistung durch Herabfallenlassen der Steuerstäbe in ihren maximalen Eingriffsstellungen im Reaktorkern, genügt eine Unterbrechung der Speisung der Steuerspule für die Notabschaltung. Dies verursacht das Herabfallen.der Schulter 9 des äußeren Mantelrings 7 auf die Schulter des inneren Mantelrings 8 und eine schnelle Abwärtsbewegung der Steuernocken 56 und 57 nach unten.

Die nicht mehr von den Eingriffsnocken 56 und 57 getragenen Rollen 54 bzw. 55 bewirken das Herabfallen der Eingriffshülsen 48 und 4-9 unter der Wirkung der Federn 64 und 65. Die in Öffnungsstellung befindliche Anordnung der Finger des Greifers bleibt in Öffnungsstellung, während die in Schließstellung befindliche Anordnung der Finger des Greifers plötzlich in Öffnungsstellung gelangt, so daß die Steuerstange nicht mehr unterstützt wird und durch Schwekraft herabfällt und den Steuerstab in seine maximale Eingriffsstellung im Reaktorkern mitnimmt.

Die Hauptvorteile der Vorrichtung nach der Erfindung liegen somit in der Gewährleistung einer kontinuierlichen Bewegung der neutronenabsorbierenden Anordnung und in der Ermöglichung eines genauen Anhaltens der Steuerstange, folglich der hiermit verbundenen neutronenabsorbierenden

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Anordnung in jeder Hubhöhe, da es zum Anhalten des Steuerstabs auf einem beliebigen Niveaugenügt, die Drehvorrichtung für die Mantelringe 7 und 8 stillzusetzen.

Zur Gewährleistung einer guten Stellungseinheltung des Steuerstabs ist die Verwendung einer Motorbremse für die Drehung der Mantelringe J und 8 erwünscht. Die Stellungseinhaltung erfolgt starr ohne Energieverbrauch außer der Erregungsenergie für die Steuerspule für die Notabschaltung, die gespeist werden muß, um die Eingriffsnocken in einer derartigen Stellung zu halten, daß die Rollen der Eingriffshülsen mit diesen Nocken in Berührung stehen. Die Nocken der Eingriffsvorrichtungen werden somit durch den Elektromagnet für die Notabschaltung in Betriebsstellung gehalten, in der sie durch einfache Drehung der Nocken dazu gebracht werden können, daß sie als Vorrichtungen für die Eingriffssteuerung arbeiten.

Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung nach der Erfindung besteht in der Ermöglichung einer allmählichen Lastaufnahme durch die Greifer und in der Vermeidung von Stoßen, Lärm, Verschleiß und Schwingungen.

Andererseits ist der Platzbedarf des mechanischen Teils, wie bei den bisherigen Vorrichtungen, unabhängig vom Gesamthub der Vorrichtung, da die Mitnahme der Steuerstange durch die Greifer erfolgt, die einen geringen Bruchteil des Gesamtwegs ausführen. Für den Fall der Steuerung wie bei einer Notabschaltung begleitet lediglich die mittlere Steuerstange von geringem Dir chmesser den Steuerstab. In diesem Fall ist das Volumen an verdrängtem Wasser gering, hat den Durchtritt des Deckels einen geringen Durchmesser und ist es möglich, über den Mechanismen Abfühl-

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vorrichtungen einzubauen zur Feststellung von z. B. der Stellung der Steuerstange, d. h. des Steuerstabs. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die im Fall einer Notabschaltung zu dämpfende Massenträgheit gering ist und daß lediglich die Steuerstange den Steuerstab im Augenblick des Herabfallens begleitet.

Andererseits benötigt der Mechanismus nur den äußeren Teil der Steuerstange, während der innere Teil der Steuerstange somit für die Steuerung des Kuppeins mit dem Steuerstab frei ist.

Andererseits ist die mittlere Steuerstange in Drehrichtung frei, was ihre Montagevorgänge mit dem Steuerstab vereinfacht.

Wenn nach einer Notabschaltung die Wiederaufnahme des normalen Betriebs des Reaktors gewünscht ist, in deren Verlauf die Steuerung durch kontrollierte Verschiebung der Steuerstäbe ausgeführt werden muß, muß der Steuerstab mit den schwenkbaren Fingern des einen der beiden Greifer wieder mitgenommen werden.

Eine Schwierigkeit kann dadurch entstehen, daß die schwenkbaren Finger des Greifers, die in die Eingriffsstellung in eine Ringnut der Steuerstange gestellt werden sollen, sich vor einem Ringnutkepf; und nicht vor einem Ringnutgrund befinden, wenn die Steuerspule für die Notabschaltung wieder erregt wurde, um den Mantelring für die Notabschaltung in die obere Stellung und die Eingriffsnocken in die Betriebsstellung zu bringen.

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Es genügt dann eine Speisung der Spule für die Notabschaltung mit einer höheren Spannung als der normalen Speisespannung im Fall der Steuerung des Reaktors, was die Zurückstellung der Eingriffsnocken der Greifer ermöglicht. Man vermindert dann die Erregung der Steuerspule für die Notabschaltung bis auf ihren Wert für die Steuerung des Reaktors, der genügt, um die Greifer in Eingriff zu halten, wenn die Kupplungspole in Berührung stehen. Wenn die Pinger an einem Ringnutkopf anliegen, erzeugt der resultierende Spalt zwischen den Kupplungspolen das Zurückfallen desrEingriffsnockens. Dann wird eine Drehung der Nocken um 30° ausgeführt, was einem Anstieg um eine halbe Ringnutteilung entspricht, so daß für den Fall, daß sich die Finger vor der Drehung der Eingriffsnocken um 30° vor einem Ringnutkopf befinden, sich diese Finger am Bewegungsende der Nocken vor einem Ringnutgrund befinden.

Es genügt dann eine Wiedererregung der Spule mit hoher Spannung und schließlich eine endgültige Rückführung der Erregung der Spule auf ihren Steuerwert.

Es können dann wieder die normalen Verschiebungen'für die Steuerung des Reaktors aufgenommen werden.

Die Erfindung ist aber nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern umfaßt alle Varianten.

So ist eine Ausführungsform beschrieben, bei der die Eingriffs- und Freigabevorrichtungen für die schwenkbaren Finger aus drehbaren Nocken bestehen, deren Betätigungsfläche in Form einer schraubenförmigen Rampe praktisch senkrecht zur Achse der Steuerstange verläuft. Es ist aber ebenfalls möglich, eine Vorrichtung mit Eingriffsnocken in Betracht zu ziehen, die um die Achse der Steuerstange drehbar

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und Eingriffsnocken in Betracht zu ziehen, die um die Achse der Steuerstange drehbar sind und deren aktive Fläche durch radiale Vorsprünge geb ildet wird, die gegenüber einer zylindrischen Fläche überstehen,deren Achse die Achse der Steuerstange ist. Dieser Nocken arbeitet mit Rollen zusammen, die mit schwenkbaren Fingern verbunden sind, die durch Federn in die Freigabestellung zurückgestellt werden.

Da sich die Finger mit den Greifern senkrecht verschieben, müssen die Rollen längs der Neigung des aktiven Hubs des Bewegungsnockens derart geneigt werden,daß ein reibungsfreies Abrollen gewährleistet ist.

Bei dieser Ausführungsform hält der Mantelring für die Notabschaltung die überstehenden Vorsprünge der Eingriffsnocken in der aktiven Stellung. Diese Vorsprünge sind in Teilen ausgearbeitet, die unabhängig vom zylindrischen Körpers des Nockens und gegenüber dem zylindrischen Teil des Nockens schwenkbar befestigt sind. Die Federn üben auf die schwenkbaren Finger eine Spreizkraft aus, um sie in Öffnungsstellung zu halten. Der Mantelring für die Notabschaltung wirkt auf die Vorsprünge des Nockens ein, um sie in der aktiven Stellung trotz der Wirkung der schwenkbaren Finger zu halten, die sie spreizen will.

Wenn die Speisung der Spule für die Notabschaltung unterbrochen ist, fällt der Mantelring um eine geringe senkrechte Strecke abwärts und weist vor der Außenfläche der schwenkbaren Teile des Nockens Ausnehmungen auf, die die Freigabe des Nockens und der schwenkbaren Finger sowie das Zurückfallen der Steuerstange und des Steurstabs ermöglichen.

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Bei der beschriebenen Ausführungsform ist der Nutzhub jedesr Greifers genau gleich der Länge a, d. h. einer Ringnutteilung. Bei dieser Ausführungsform benötigt jeder Greifer während der Verschiebungen nur eine halbe Ringnut. Es kann erwünscht sein, daß jeder Greifer aufeinanderfolgend in alle Ringnuten gelangt. In diesem Fall genügt ein Nutzhub des Greifers von gleich a/2, d. h. gleich der Hälfte einer Ringnutteilung.

In allgemeinerer Form könnte theoretisch ein Nutzhub für jeden Greifer gewählt werden, der gleich n/2 mal der Ringnutteilung a ist, unter der Annahme, daß η eine ganze Zahl ist.

Dies sind die mit der Vorrichtung verbundenen Forderungen, die die Festlegung einer Wahl ermöglichen. Diese Forderungen können mit dem verfügbaren diametralen Platzbedarf der Verschiebevorriohtung verbunden sein. Dieser diametrale Platzbedarf beschränkt den Nutzhub an den Nockenrampen unter der Annahme einer konstanten Neigung. Eine weitere Forderung kann durch die Kräfte gegeben sein, die bei Berührung der schwenkbaren Finger und der Ringnuten zu übertragen sind. Eine weitere Forderung kann schließlich mit der für die Vorrichtung angestrebten Lebensdauer verbinden sein.

Die Vorrichtung nach der Erfindung findet selbstverständlich bei der Steuerung und bei der Notabschaltung von Druckwasserreaktoren Anwendung. Sie findet aber auch ebenfalls Anwendung bei der Verschiebung von neutronenabsorbierenden Anordnungen aller Arten von Kernreaktoren mit einem Reaktorkern Anwendung, indem derartige neutronenabsorbierende Anordnungen zur Regelung der Leistung des Reaktorkerns oder zu deren plötzliche Verminderung bei einer Notabschaltung verschoben werden.

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Claims

Ansprüche

/ 1/. Vorrichtung mit zyklisch bewegten Fingern zur Steuerung eines Kernreaktors durch senkrechte Verschiebung einer beweglichen nieutronenabsorbierenden Anordnung im Kernreaktor zur Regelung der Leistung und der Notabschaltung,

- mit zwei Greifern, die jeweils aus einem Körper be_T stehen, der eine Anordnung von um waagrechte Achsen schwenkbaren Fingern trägt, die durch Betätigungsvorrichtungen in Ringnuten eingreifen, die in regelmäßigen Abständen in senkrechter Richtung in der Mantelfläche einer senkrechten Steuerstange ausgebildet sind, an deren Unterteil die neutronenabsorbierende Anordnung aufgehängt ist, und die abwechselnd mit den Ringnuten der Steuerstange außer Eingriff kommen, und

- mit einer Anhebe- und Absenkvorrichtung, die mit wenigstens einem der Greifer in Eingriff steht zur senkrechten Verschiebung der Steuerstange und der neutronenabsorbierenden Anordnung,

dadurch gekennzeichnet, - daß die Anhebe- und Absenkvorrichtung aus einem Anhebenocken (15) besteht, der um die senkrechte Achse der Steuerstange (l) drehbar ist und gleichzeitig mit den beiden Greifern (22, 23) in Eingriff steht zu' deren Bewegung in der Anstiegsrichtung für den einen und in der Absenkrichtung für den anderen der Greifer (22, 23) in Hüben mit einer Amplitude von gleich dem n/2-fachen der Teilung des Systems von Ringnuten (3) der Steuerstange (1), wobei η eine ganze Zahl ist,

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- daß die Einrichtungen zum in- und Außereingriffbringen der schwenkbaren Finger (38, 39) aus Eingriffsnocken (56, 57) bestehen, die um die senkrechte Achse (2) der Steuerstange (1) drehbar sind, durch dieselbe Drehvorrichtung (7, 8) wie die Anhebe- und Absenkvorrichtung angetrieben werden und mit zwei Steuerorganen (48, 49) für die Finger (38, 39) in Eingriff stehen für die Freigabe der einen und für den Eingriff der anderen der Anordnungen von Fingern (38, 39) aus einer bzw. in eine Ringnut (3) der Steuerstange (l) in dem Augenblick, indem die Greifer (22, 23) ihre Bewegung in der einen oder anderen Richtung beenden, mit einer Umkehr der Verschiebungsrichtungen der beiden Greifer (22, 23) derart, daß die Steuerstange (l) und die neutronenabsorbierende Anordnung sich unter der Wirkung der Greifer (22, 23) während der Drehung der Nocken (15* 56, 57) kontinuierlich verschieben, und

- daß die Eingriffsnocken (56, 57) durch eine Trag- oder Haltevorrichtung (7) in Betriebsstellung gehalten werden, in der sie die Anordnungen von Fingern (38, 39) abwechselnd mit den Ringnuten (3) in Eingriff bringen, wobei die Trag- oder Haltevorrichtung (7) augenblicklich freisetzbar ist· zum Verstellen der Eingriffsnocken (56, 57) in die Außerbetriebsstellung und zum Zurückfallenlassen der neutronenabsorbierenden Anordnung in die maximale Eingriffstellung im Reaktorkern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

- daß die beiderseits des Anhebenockens (15) angeordneten beiden Greifer (22, 23) die Anhebe- und Absenkvorrichtung bilden, wobei sich der eine Greifer (22) oben und der andere Greifer (23) unten befindet und der Anhebenocken (15). zwei schrauben-

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linienförmige und im wesentlichen identische Rampen aufweist, die die Achse (2) der Steuerstange (l) als Achse haben und von denen die eine nach oben und diejandere nach unten gerichtet ist,

- daß jeder der beiden Greifer (22, 23) eine Anordnung von waagrechten, Achsen aufweisenden Rollen (18, 19) aufweist, die gleichzeitig mit den beiden schraubenförmigen Betätigungsflächen des Anhebenockens (15) in Eingriff stehen,

- daß die Eingriffsnocken (56, 57) der Pinger (38, 39) jeweils schraubenförmige Rampen aufweisen, die mit der nach oben gerichteten Rampe des Anhebenockens (15) im wesentlichen identisch sind, und

- daß Eingriffshülsen (48, 49), die auf den Greifern (22, 23) senkrecht verschiebbar sind und die zusammen mit sehr gelenkig mit den Fingern (38, 39) verbindenden Hebeln (44, 45) die Betätigungsorgane für die Finger (38, 39) bilden, mittels Rollen (54, 55) mit waagrechten Achsen (52, 53) auf dem Eingriffsnocken (56, 57) aufliegen,

- wobei das Rampenprofil der Eingriffsnocken (56, 57) in Abhängigkeit von demjenigen des Anhebenockens (15) derart angeordnet ist, daß eine Verschiebung der Eingriffshülsen (48, 49) erzeugt wird, die gleichzeitig erfolgt und mit der Verschiebung der entsprechenden Greifer (22, 23)auf dem größten Teil dieser Verschiebung identisch ist, in deren Verlauf die Finger (38, 39) für den einen der Greifer (38, 39) in Eingriffsstellung und für den anderen der Greifer (38, 39) in Freigabestellung bleiben, und daß am Bewegungsende der Greifer (22, 23) in der einen oder anderen Richtung eine Differenzverschiebung der Eingriffshülsen (48, 49)

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gegenüber den Greifern (22, 23) erzeugt wird, wobei die Differenzverschiebung den Eingriff der Finger des einen der Greifer (22, 23) und die Freigabe der Finger des anderen der Greifer (22, 23) erzeugt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, .

~ daß der Anhebenocken (15) um die Achse (2) der Steuerstange (1) durch einen zylindrischen Verschiebemantelring (8) gedreht wird, dessen Achse mit der Achse (2) der Steuerstange (1) zusammenfällt und der innerhalb des Anhebenockens (15) starr befestigt ist, und

- daß die Eingriffsnocken (56, 57) an der Innenfläche eines Steuermantelrings (7) zur Steuerung der Notabschaltung starr befestigt sind, der koaxial an der Außenseite des Verschiebemantelrings (8) innerhalb von Ausnehmungen (6l) angeordnet ist, die im Verschiebemantelring (8) vorgesehen sind und eine senkrechte Verschiebung des Steuermantelrings (7) und der Eingriffsnocken (56, 57) gegenüber dem Verschiebemantelring (8) ermöglichen, wenn die Speisung einer durch Magnetisierung die Kupplung der beiden Mantelringe (7* 8) herstellenden Magnetspule unterbrochen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3,

dadurch gekennzeichnet,

- daß jeder der Greifer (22, 23) eine Anordnung von drei Rollen (l8, 19) trägt, deren waagrechte radiale Achsen um 120° versetzt sind, daß jeder Rollensatz des einen Greifers um 60° gegenüber dem Rollensatz des anderen Greifers versetzt ist und

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daß der Anhebenocken (15) aufeinanderfolgende identische Teile aufweist, die gleichzeitig mit zwei um 6o° versetzten Rollen (l8, 19) zusammen arbeiten, von denen die eine vom oberen Greifer (22) und die andere vom unteren Greifer (33) getragen wird.

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