DE3342838A1 - Absorberstabantrieb fuer kernreaktoren - Google Patents

Absorberstabantrieb fuer kernreaktoren

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DE3342838A1
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drive
housing
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reactor
pressure vessel
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DE19833342838
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Heinz Dipl.-Ing. 6360 Friedberg Acher
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C7/00Control of nuclear reaction
    • G21C7/06Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section
    • G21C7/08Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section by displacement of solid control elements, e.g. control rods
    • G21C7/12Means for moving control elements to desired position
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Description

  • BESCHREIBUNG
  • Die Erfindung betrifft einen Absorberstabantrieb für Kernreaktoren, insbesondere für Siedewasserreaktoren, bei dem ein mechanischer Antrieb mit einem von diesem getrennt arbeitenden hydraulischen Antrieb derart kombiniert ist, daß beide Antriebe konzentrisch in einer Baulänge angeordnet sind, und bei dem das Antriebsmoment eines Motors auf eine Gewindespindel übertragen wird, die über eine unverdrehbare Mutter einen frei anliegenden Hohlkolben vertikal bewegt, wobei für die Hydraulik das gleiche Mittel verwendet wird, das in dem Reaktor als Kühl- und/oder Moderatormittel verwendet wird und zwischen dem hydraulischen System und dem Reaktordruckgefäß zum Zwecke des Druckausgleichs düsenähnliche Verbindungen bestehen.
  • Absorberstabantriebe für Kernreaktoren der oben genannten Art sind aus der DE-PS 1 169 596 und dem dazugehörigen Zusatzpatent DE-PS 1 260 041 bekannt.
  • Diese Absorberstabantriebe haben sich seit Jahren als störungsfrei bewährt, welche in vielen in der Welt laufenden Siedewasserreaktoren angeordnet sind.
  • Die Absorberstabantriebe dienen nicht nur der Regelung oder Steuerung des Kernreaktors sondern auch der Schnellabschaltung, besonders im Störfall. In allen Fällen kommt diesen Antrieben für die gesamte Sicherheit des Kernreaktors und damit beispielsweise eines Leistungskraftwerkes große Bedeutung zu. Die Absorberstabantriebe unterliegen daher einer besonderen betrieblichen Überwachung. Schon relativ geringe Funktionsstörungen im Absorberstabantriebssystem können zum Stillstand und damit zur Beeinträchtigung des Kernkraftwerkes führen.
  • In einem Siedewasserreaktor eines Kernkraftwerkes mit einer Leistung von 1 300 MW befinden sich etwa 205 Absorberstabantriebe.
  • Diese müssen eine hohe Verfügbarkeit aufweisen, so daß nur während der planmäßigen Stillstandszeiten des Kernkraftwerkes, z.B. wegen eines Brennelement- oder Absorberstabwechsels, an ihnen Wiederholungsprüfungen oder Überholungsarbeiten durchgeführt zu werden brauchen.
  • Bei den heutigen leistungsgroßen Siedewasserreaktoren befinden sich über dem Reaktorkern weitere Aggregate, wie beispielsweise DampEascheider und Dampftrockner, während die Absorberstabantriebe bei allen bekannten mit Siedewasserreaktoren ausgerüsteten Kernkraftwerken in fast ihrer ganzen Baulänge unterhalb des Reaktordruckbehälters in jeweils einem damit verbundenen Antriebsgehäuse angeordnet sind.
  • Die Montage bzw. der Ein- und Ausbau der Absorberstabantriebe erfolgt mittels einer Montagemaschine, die in einem Raum von der Höhe hl noch unterhalb der Absorberstabantriebe angeordnet ist.
  • Aus Sicherheitsgründen sind sowohl die Aggregate über dem den Reaktorkern enthaltenden Reaktordruckgefäß als auch diejenigen, welche unter dem Reaktordruckgefäß angeordnet sind, in einem gasdichten und stabilen Sicherheitsbehälter untergebracht. Dieser Sicherheitsbehälter ist so ausgelegt, daß er gegen Erdbeben oder Flugzeugabstürze eine ausreichende Garantie dafür gibt, daß keine radioaktiven Stoffe entweichen können, falls in diesen angenommenen Fällen entsprechende Zu- und Ableitungen brechen. Die Kosten eines solchen Sicherheitsbehälters steigen exponentiell mit seiner Größe. Din kleinerer Sicherheitsbehälter läßt sich hinsichtlich der ihm gestellten AuEgaben -besser beherrschen als ein größerer Behälter. So können diese beispielsweise im wesentlichen eine Kugelform mit dem Durchmesser D aufweisen.
  • Die Länge der Absorberstabantriebe, welche jeweils in einem eigenen, mit -dem Reaktordruckgefäß verbundenen Antriebsgehäuse untergebracht sind, geht direkt in die Größe des Sicherheitsbehälters ein, so daß eine Verringerung der Baugröße der Absorberstabantriebe bei gleicher Leistung und Sicherheit derselben, auch eine Verringerung der Größe des Sicherheitsbehälters und damit auch der Reaktorgebäude zur Folge hat, wodurch die Sicherheit insgesamt erhöht wird und Kosten eingespart werden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen und Mittel vorzuschlagen, um den eingangs genannten und vielfach bewährten Absorberstabantrieb unter Beibehaltung seiner vorteilhaften Konstruktionsprinzipien derartig weiter zu entwickeln, daß seine benötigte Baulänge im Zusammenwirken mit dem Reaktordruckgefäß verkürzt wird, so daß auch der Sicherheitsbehälter bei gleicher Leistung des Kernreaktors und das Reaktorgebäude verkleinert werden können.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, Maßnahmen und Mittel vorzuschlagen, um die Herstellungskosten zu senken, ohne daß die Leistung und Sicherheit gemindert wird.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich eine solche Aufgabe dann lösen läßt, wenn der Ein- und Ausbau zumindest aller 1ngtei1e des Absorberstabantriebes generell oberhalb des Reaktordruckbehälters oder sogar des S.ichcrhcitsbchältcrs erfolgt, wobei die bereits dort für die Montage der cktorelnbauteile vorhandenen Hubwerke genutzt werden können, oder wenn die Anordnung des Absorberstabantriebes oberhalb des Reaktorkerns angeordnet werden kann.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß alle Komponenten des Absorberstabantriebes mit Ausnahme des Dichtunsgehäuses und des Stellantriebes in einem den Differenzdruck aufnehmenden Gehäuserohr angeordnet sind, wobei der Differenzdruck aus dem Betriebsdruck des Antriebes und dem Reaktorinnendruck gebildet ist, und das Gehäuserohr gleichzeitig als Führungsrohr für die Gleitkörper, Rollen oder Kugeln der beweglichen Teile des Antriebes ausgebildet und über einen Antriebsgehäusestutzen mit dem Rcaktordruckbehälter verbunden ist, und daß das Dichtungsgehäuse außerhalb des Raktordruckgefäßes mit einem Flansch des Antriebsgehäusestutzens verschraubt ist.
  • Um die in dem Gehäuserohr befindlichen Komponenten geschlossen aus- und einbauen zu können, weist das Gehäuserohr einen Absetzbund auf, welcher auf dem im oder außerhalb des Reaktordruckgefäßes liegenden Ende des Antriebsgehäusestutzens aufliegt und mit diesem über die Verbindungselemente lösbar verbunden ist.
  • In Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuserohr im Bereich eines Endes des Antriebsgehäusestutzens Dichtungen und ci.nen der Verdrehsicherung dienenden Arretierstift auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuserohr mi t Halteelementen versehen, wobei zwischen einer gegenüber dem Dichtungsgehäuse abgedichteten Welle und der Gewindespindel eine als ein lösbares Verbindungselement ausgebildete Steckkupplung angeordnet ist.
  • Mit diesen vorgeschlagenen Mitteln ist es nunmehr möglich, alle Langteile des Absorberstabantriebes zum Ein- und Ausbau durch den Reaktorkern zu führen und die Montagearbeiten oberhalb des Reaktordruckbehälters unter Ausnutzung der dort bereits vorhandenen Hubwerke durchzuführen. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung befinden sich die Stellantriebe der Absorberstabantriebe noch unterhalb des Reaktordruckgefäßes, wobei jedoch die bisher für jeden einzelnen Absorberstabantrieb verwendeten Antriebsgehäuse durch mit dem Reakoidruckbehälter verbundene Antriebsgehäusestuten ersetzt sind. Gemiß einer Zwischenlösung der Erfindung ist der Reaktordruckbehälter nach unten verlängert und das Gehäuscrohr befindet sich in dem Reakt<>rdruckbehälter unter dem Reaktorkern.
  • Bereits dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung bietet mehrere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. So kann die Antriebsmontagemaschine unter dem Reaktordruckbehälter entfallen, wodurch die ilöhe der Langteile hl entsprechend der Reaktorkernhöhe eingespart wird.
  • Das nunmehr erheblich kürzere Antriebsgehäuse, welches als Antriebsgehäusestutzen ausgebildet ist, kann mit kleineren Durchführungsbohrungen versehen sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das obere Ende eines als Absorber-Kreuzflügel ausgebildeten und in seiner Längsachse aufgeschlitzten Absorberstabes mit Hilfe der Kupplung mit dem llohlkolben befestigt, derart, daß bei einem aus dem Reaktorkern ausgefahrenen Absorberstab sich dieser über das Gehäuserohr mit der Hublänge hl erstreckt.
  • Durch diese Maßnahme nach der Erfindung wird die Hublänge hl unabhängig von den zuvor aufgeführten Maßnahmen eingespart, so daß bei der Anwendung beider Maßnahmen insgesamt die zweifache Hublänge hl, welche der zwänge des Reaktorkerns entspricht, eingespart wird, wodurch ebenfalls der Sicherheitsbehälter entsprechend kleiner ausgestaltet werden kann.
  • Weiter ist es nach der Erfindung vorteilhaft, am oberen Ende des Gehäuserohres eine Dichtfläche auszubilden, welche zur Aufnahme eines Dichtkegels dient, der mit dem Absorberstab oder dem oberen Ende des Ilohikolbens verbunden ist. Diese Dichtung ermöglicht den einwandfreien Aus- und Einbau des jeweiligen Stellantriebes und Dichtungsgehäuses eines Absorberstabantriebes.
  • Für den Aus- und lUi.nbau der Langteile von oben dient eine Dichtung am unteren Teil des Dichtungsgehäuses.
  • In Weiterbildung der Erfindung befindet sich der Antriebsgehäusestutzen am Deckel des Reaktordruckbehälters. lür diese Ausführungsform der Erfindung ist es erforderlich, däß der zwischen dem Cchäuserohr und dem Hohlkolben befindliche Ringraum, welcher nn einem nde durch einen Hohlkolbenbund und an seinem anderen Ende durch eine 13remsbuchse begrenzt ist, über einen Rohrleitungsanschlußstutzen mi.L einem Reiktorwasser -führenden Drucksystem verbunden ist, wobei ds aus dem Drucksystem in den Ringraum eindringende Wasser, gebremst durch die Ringspalte oder die düsenähnlichen Verbindungen, in das Reaktordruckgefäß abfließt, derart, daß der Hohlkolben gegen die Mutter frei anliegt.
  • Insbesondere für den Fall der Schnellabschaltung (Scram) ist es von Vorteil, wenn der Hohlkolbenbund etwa axial zum Hohlkolben verlaufende Durchgangsbohrungen aufweist, welche bei Anlage des Hohikolbens an der Mutter durch diese abgedichtet sind, so daß nur eine geringe Bremsring durch das im Ringraum befindliche Wasser erfolgt, wodurch eine schnellere Bremsabschaltung gegeben ist, Am unteren Ende des Gehäuserohrkopfes ist in vorteilhafter Weiterentwicklung der Erfindung ein Verlängerungsrohr und am unteren lande des Hohlkolbens eine Hohlkolben-Verlängerungsstange mit einer düsenähnlichen Verbindung angeordnet, so daß das gegenüber dem Reaktordampf energieärmere Wasser aus dem Absorberstabantrcb unterhalb des Wasserstandes wieder abgegeben werden kann.
  • Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen, in (lenei einige ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert.
  • Hierbei zeigen: FIGUR 1 eine schematische Darstellung eines Kernreaktor-Druckgefäßes im Längsschnitt, mit einem heruntergezogenen ReaktordruckgeF.iU und mit Antriebsgehäusestutzen; FIGUR 2 eine schematische Darstellung eines Kernreaktor-Druckgefäßes im Längsschnitt, in üblicher Ausgestaltung unter Verwendung von Antriebsgehäusestutzen; FIGUR 3 eine schematische Darstellung eines Kernreaktor-Druckgefäßes im l.ängsschnitt, mit einer Anordnung der Antriebsgehäusestutzen am Deckel des Reaktordruckgefäßes; FIGUR 4 eine schematische Darstellung eines Absorberstabantriebes im Längsschnitt FIGUR 5 eine schematische Darstellung eines Ausschnittes von einem Längsschnitt eines zweiteiligen Gehäuserohres; FIGUR 6 eine schematische Darstellung eines Absorberstabantriebes im im Längsschnitt entsprechend der Figur 4 in einer weiteren Ausführungsform; FIGUR 7 eine schematische Darstellung eines verkürzten Absorberstabantriebes im Längsschnitt, mit einem Absorber-Kreuzflügel und eines in seiner Längsachse aufgeschlitzten Absorberstabes, und FIGUR 8 eine schematische Darstellung eines Absorberstabantriebes im Längsschnitt mit einem Antriebsgehäusestutzen, welcher mit dem Reaktordruckgefäß-Deckel verbunden ist.
  • Die Figuren 1, 2 und 3 geben in schematischer Darstellung die an verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulichte Erfindung wieder.
  • In allen Ausführung .;beispielen nach den genannten Figuren sind alle Komponenten des Absorberstabantriebes mit Ausnahme des Dichtungsgehäuses 22 und des Stellantriebes 23 in einem den Differenzdruck aufnehmenden Gehäuserohr 11 angeordnet. Der Differenzdruck wird dabei aus dem Betriebsdruck des Antriebes und dem Rcaktorinnendruck gebildet.
  • Das Gehäuserohr 11 ist gleichzeitig als Führungsrohr für die Gleitkörper, Rollen 47 oder Kugeln der beweglichen Teile des Antriebes ausgebildet und über einen Antriebsgehäusestutzen 33 mit dem Reaktorclruckbehälter 4 verbunden.
  • Das Dichtungsgehäuse 22 ist außerhalb des Raktordruckgefäßes 4 mit einem Flansch 29 des Antriebsgehäusestutzens 33 verschraubt, Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 weist das Reaktordruckgefäß eine Verlängerung 27 auf. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, einen Antriebsgehäusestutzen 33 zu verwenden, der außerhalb des Reaktordruck gefäßes liegt, während der wesentliche Teil des Gehäuserohres 11 sich im Reaktordruckgefäß unter dem Reaktorkern 2 befindet.
  • Bereits bei dieser ersten Lösung ergeben sich erheblich Vorteile.
  • So entfällt die Antriebsmontagemaschine mit ihrer Höhe hl, da die Langteile, welche sich geschlossen im Gehäuserohr 11 befinden, durch den Reaktorkern 2 Be- und Entladen werden. Lediglich das Dichtungsgehäuse 22, welches die wesentlich kürzere Ausbaulänge h2 erfordert, und der Stellantrieb 23 müssen noch unter dem Reaktordruckgefäß montiert werden.
  • Die im Innern des Reaktordruckgefäßes 4 befindlichen Gehäuserohre 1 müssen nur noch für einen Differenzdruck ausgelegt werden, der sich aus -dem Betriebsdruck des Antriebes und dem Reaktorinnendruck ergibt.
  • Bei dem Stand der Technik ist jeder Absorberstabantrieb mit einem außerhalb des Reaktordruckgefäßes liegenden Antriebsgehäuse versehen, der die gesamte Länge des Absorberstabantriebes aufnahm. Mit der ersten Lösung nach der Erfindung ist es zwar erforderlich das ReakLordruckgefäß nach unten zu erweitern, jedoch wird durch Fortfall der Antriebsmontagemaschine die Höhe hl gewonnen und die Antriebsgehäuse werden durch Antriebsgehäusestutzen ersetzt.
  • Hierdurch werden weitere erhebliche Materialkosten eingespart und die Sicherheit der Anlage wird erhöht. Die nunmehr nach der Erfindung zu verwendenden Antriebsgehäusestutzen benötigen geringere Bohrungsdurchmesser durch das Reaktordruckgefäß, wodurch sich eine erhöhte Stabilität des Gefäßes ergibt. Weiter verhindern die Antriebsgehäusestutzen das Auftreten von Schwingungen.
  • Gemäß der Lösung der gestellten Aufgabe nach der Figur 2 ist das obere Ende eines als Absorber-Kreuzflügel ausgebildeten und in seiner l.ängsachse aufgeschlitzten Absorberstabes 1 mit Hilfe der Kupplung 50 (s. auch Figur 7) mit dem Hohlkolben 14 befestigt, derart, daß bei einem aus dem Reaktorkern 2 ausgefahrenen Absorberstab 1 sich dieser über das Gehäuserohr 11 mit der Hublänge hl erstreckt. Die Einzelheiten hierzu werden noch später erläutert Damit wird unabhängig von der zuvor aufgeführten Lösung erneut die Höhe hl eingespart. Bei dieser Lösung ist es nicht erforderlich das Reaktrodruckgefäß nach unten zu verlängern, so daß auch dieser Materialaufwand eingespart werden kann, ohne daß die Sicherheit darunter leidet, sondern im Gegenteil, diese wird noch erhöht, da der Sicherheitsbehälter 8 kleiner werden kann. Auch bei dieser Lösung erfolgt die Be- und Entladung der Absorberstabantriebe durch den Reaktorkern von oben, so daß die dort ohnehin vorhandenen Hubvorrichtungen verwendet werden können.
  • Gemäß der Lösung der gestellten Aufgabe nach Figur 3 ist der Antriebsgehäusestutzen 33 mit dem Deckel 7 des Reaktordruckgefäßes 4 verbunden. Damit wird, ebenso wie bei der Ausführungsform nach der FigUr 2, die zweifache Höhe hl sowie die Ausbauhöhe h2 und die Stutzenhöhe h3 gewonnen, um die der Sicherheitsbehälter 8 entsprechend verkleinert, bzw. insgesamt um die Bauhöhe H tiefer gesetzt werden kann.
  • Die anhand der figuren 1, 2 und 3 erläuterten Grundprinzipien der irfindung werden nunmehr im einzelnen beschricben.
  • Die Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Absorberstabantriebes, welcher bei dem Kernreaktor nach Figur 1 ohne di.e Druckgefäßverlängerung 27 Anwendung findet.
  • Der in der Figur 4 nicht näher dargestellte Absorberstab l ist mit der Kupplung 50 mit dem Hohlkolben 14 verbunden. Das Gehäuserohr 11 weist an seinem Gehäuserohr-Kopf 35 einen Absetzbund 18 auf, welcher auf dem im Reaktordruckgefäß 4 liegenden Ende des Antriebsgehäuses 5 aufliegt und mit diesem über die Verbindungselemenle 2(), 21 lösbar verbunden ist. Das Verbindungselement 20 ist hierbei als Befestigungsring und das Verbindungselement 21 als Zwischenring ausgebildet. Das Gehäuserohr 11 ist im Bereich des oberen Endes des Antriebsgehäuses 5 mit Dichtungen 19 ausgerüstet und weist am unteren Ende des Antriebsgehäuses 5 einen der Verdrehsicherung dienenden Arretierstift 25 auf.
  • Ferner ist das Gehäuserohr 11 mit einem Halteelementen 16 versehen1 auf die sich die Spindelmutter 13> mit Spindel 13 und llohlkol.ben 14 abstützt, sowie mit einem Halteelement 26, auf die sich die Bremse 15 abstützt. Zwischen einer gegenüber dem Dicht.ungsgelltiusc 22 abgedichteten Welle 31, welche mit dem Steliantrieb 23 krEIftschlüssig verbunden ist, und der Gewindespindel 13 ist eine als cn lösbares Verbindungselement ausgebildete Steckkupplung 37 angeordnet.
  • Die Demontage der Langteile des Absorberstabantriebes erfolgt dadurch, daß durch den Reaktorkern ein Werkzeug geführt wird, mit dessen Hilfe die Verbindungselemente 20 und 21 gelöst werden. Danach wird das Gehäuserohr 11 erfaßt und aus dem Antriebsgehäusestutzen 5nach oben herausgezogen. Dabei löst sich die Steckkuppiung 37 von der aUgedichteten Welle 31. Das Dichtungsgehäuse 22 und die Dichtungen cier Welle 31 übernehmen sodann die Abdichtung des Außenraumes gegenüber dem Innenraum des Reaktordruckgefäßes 4.
  • Die Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnittes vun einem Längsschnitt eines Gehäuserohres, welches dann erforderlich ist, wenn das Gehäuserohr 11 aus konstruktiven von Gründen zweiteilig ausgestaltet werden muß. Hierzu kommen dann noch die Halteelemente 17 und 24.
  • Die Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der der Antriebsgehäusestutzen 33 erheblich verkürzt ist. Das Gehäuserohr 11 ist in den Inneraum des Reaktordruckgefäßes gelegt, so daß es nur Für den Differenzdruck zwischen dem Betriebsdruck des Antriebes und dem keaktor j iiend ruck ausgelegt zu werden braucht. Auch die Steckkupplung 37 befindet sich über dem Boden 28 des Reaktordruckgefäßes. Durch die Verlagerung eines wesentlichen Teiles des Gehäuserohres 11 in das Reaktorinnere, kann das Gehäuserohr 11 stufenförmig ausgebildet werden, so daß dadurch die Bohrung durch den Boden 28 der Reaktordruckbehälter-Verlängerung 27 erheblich kleiner sein kann, wodurch die Stabilität des Reaktordruckgefäßes 4 erheblich verbessert wird.
  • Der Halteband 18, die Dichtung 19 sowie die Verbindungselemente 20 und 21 befinden sich am oberen Ende des im Innern des Reaktordruckgefäßes liegenden Antriebsgehäusestutzens 33, wobei der Arretierstift 25 im unteren 'I'eil des aßen liegenden Teils des Antriebsgehäusestutzens 33 im Dchtungsgehäuse 22 befestigt ist. Der Antriebsgehäusestutzen 33 kann auch unmittelbar mit dem Boden 28 des Reaktordruckgefäßes 4 verbunden sein.
  • die Verlängerungsstange 32 dient zur Verbindung der abgedichteten Welle 31 mit der Steckkupplung 37, welche ihrerseits mit der Gewindespindel :3 verbunden isL. Der obere Teil des Absorberstabantriebes entspricht der Ausführung nach Figur 4, jedoch ohne das Antriebsgehäuse 5, die Verbindungselemente 20, 21 und Dichtung 19 sowie den Haltebund 18.
  • I)ie Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung nach Figur 6. Hierbei ist das Cehäuserohr 11 um eine weitere Hublänge hl nach oben innerhalb eines Absorberstabfütlrungsrohres 10 verschoben und dort mit diesem koaxia und in gleicher Bauhöhe angeordnet.
  • Das Absorberstabführungsrohr 10 enthalt vier Rohrsegmente 10', die sowohl den Absorberstab 1 als auch das Gehäuserohr 11 in vertikaler Lage hc'i 1 ton. Oberhalb dieser vier Rohrsegmente sind jeweils ein Brennelement 2 angeordnet.
  • Alternativ zur Figur 6 befindet sich hierbei die Steckkupplung 37 und Dichtung 19 im Bereich des unteren Endes des (,ehäuserohres 11.
  • Da bei dieser Anordnung der Absorbers1ab 1 in seiner Längsachse aufgeschlitzt ist und bei seiner untersten Stellung das (;ehäuserohr 11 umschließt, muß dieses einen möglichst kleinen Durchmesser erhalten.
  • Ein solcher kleiner Durchmesser kann dadurch erreicht werden, .i.n dem der für eine Reaktorschnellabschaltung (Scram) erforderliche 'I'reibdruclc in den nicht näher dargestellten Abschalttanks eines entsprechenden Schnellabschaltsystems mit nahezu konstanter Höhe über den jeweiligen Reaktordruck gehalten wird, d.h. der Betriebsdruck des Antriebes kann klein gehalten werden, wodurch auch der Differenzdruck niedrig gehalten wird. Eine solche Druckregelung ist unter der 13ezei.chnung "Gleitdruckregelung" bekannt. Dies ermöglicht die Verwerl(lung einer geringen Wandstärke für das Gehäuserohr 11 und llohEkol.ben 14.
  • I)ie Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei tier der Antriebsgehäusestutzen 33 ebenfalls erlochlich verkürzt und om Deckel 7 des Reaktordruckbehälters 4 befestigt ist. Auch hier ist das' Gehäuserohr 11 in den Innenraum des Reaktordruckgefäßes 4 gelegt, so daß es nur für den DiSEerenzdruck zwischen dem Betriebsdruck des Absorberstabantriebes und dem Reaktorinnendruck ausgelegt zti werden braucht.
  • Die Befestigung des Absorberstabantriebes mit dem Reaktordruckgefäß 4 am Deckel 7 erfolgt mit Hilfe des Antriebsgehäusestutzens 33. Die hierbei erforderlichen Elemente entsprechen den bereits anhand der Figuren 6 und 7 beschriebenen Elemente.
  • In einer nicht näher dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, das Gehäuserohr 11 unmittelbar an cas Dichtunsgehäuse 22 zu befestigen und mit diesem zusammen von oben ein- und auszubauen.
  • Dabei können die Steckkupplung 37 und ti die Verlängerungstange 2 entfallen, so daß die Gewindespindel 13 mit der abgedichteten Weile 3L gekuppelt ist.
  • Der zwischen dem Gehäuserohr 11 und dem Hohlkolben 14 befindliche Ringraum 12, welcher an einen Ende durch einen Hohlkolbenbund 51 und an einem anderen Ende durch eine Bremsbuchse 53 begrenzt ist, ist über einen Rohrleitungsanschlußstutzen 52 mit einem Reaktorwasser führenden und nicht näher dargestellten Drucksystem verbunden, wobei das aus dem Drucksystem in den Ringraum 12 eindringende Wasser, gebremst durch die Ringspalte 39 und 55 oder die düsenähnlichen Verbindungen 49, in das Reaktordruckgefäß 4 abfließt, derart, daß der Hohlkolben 14 gegen die Mutter 13 frei anliegt.
  • Der llohlkolbenbund 51 weist etwa axial zum Hohlkolben 14 verlaufende Durchgangsbohrungen 54 auf, welche bei Anlage des Hohlkolbens 14 an der Mutter 13' durch diese abgedichtet sind.
  • Bei der Schnellabschaltung, bei der das Drucksystem abgeschaltet ist, wird das Eigengewicht des Absorberstabes 1 und Hohlkolben 14 (Scram) ausgenutzt. hierbei ist es von Vorteil, wenn der Hohlkolbenbund 51 etwa axial zum Hohlkolben 14 verlaufende Durchgangsbohrungen 54 aufweist, welche bei Anlage des Hohlkolbens 14 an der Mutter 13' durch diese abgedichtet sind, so daß nur eine geringe Bremsung durch das im Ringraum 12 befindliche Wasser erfolgt, wodurch eine schnellere Bremsabschaltung gegeben ist. Falls die Abschaltgeschwindigkeit nicht ausreicht, kann der Hohlkolben 14 von einem Drucksystem über den Rohrleitungs-Anschlußstutzen 30 beaufschlagt werden. Auch hier läßt sich die schon oben genannte Gleitdruckregeiung einsetzen.
  • Jin hierfür besonders geeignetes Drucksystem geht aus der l)E-PS 1 274 752 hervor, welches mit wenigen Abschalttanks, Armaturen und Rohrleitungen auskommt. Für die Montage des Deckels 7 des Reaktordruckgefäßes 4 sind nur zwei Flanschverbindungen der Druckleitungen zu handhaben. Besonders vorteilhaft ist es, daß die nach dem bekannten Iku( ksyst em erforderlichen Rückschlagventile mit dem Rohrleitungsstutzen 30 und damit t mit dem Antriebsgehäusestutzen 33, verbunden werden können, so daß eine integrierte und kompakte und damit leicht montierbare Bauweise ermöglicht wird.
  • Am unteren Ende des Gehäuserohrkopfes 35 isL in vorteilhafter Weiletentwicklung der Erfindung ein Verlängerungsrohr 44 und am unteren Ende des Hohlkolbens 14 eine Hohlkolben-Verlüngerungsstange 40 miL einer düsenähnlichen Verbindung 49 angeordnel, so daß tlas gegenüber dem Reaktordampf energieärmere Wasser aus dem Absorberst.abantriel) unterhalb des Wasserstandes 46 im Reaktordruckgefäß wieder abgegeben werden kann.
  • In Siedewasserreaktoren größerer Leistung sind die Absorberstäbe I bei einer Anordnung nach Figur 3 II in Verbindung mit Figur 8 in einem Kernmantel 48 untergebracht, über den sich der Kernmanteldom 45 befindet, durch den die Verlängerungsstange 40 derartig abgedichtel hindurchführt, daß das durch die düsenförmi ge Bohrung 49 austrel(nu Absorberstab-Antriebswasser nicht in den Kernmantelbereich eindringen kann. Bei diesen Reaktoren befinden sich oberhalb des Kernmantels 48 ein Dampfabscheider 42 und ein Dampftrockner 43, durch die die Absorberstabantriebe hindurchgeführt werden müssen.
  • Bei Siedewasserreaktoren kleiner Leistung (etwa von 200 - 400 MW) können beispielsweise der Dampfabscheider 42 und/oder Dampftrockner 43 sowie der Kernmanteldom 45 entfallen, wodurch auch das Reaktordruckgefäß und damit die Längsausdehnung des Absorberstabantriebes kürzer wird.
  • Nach Figur 3 I in Verbindung mit Figur 8 können daher bei einer solchen Anwendung die Verlängerungsstange 40 und das Verl.ängerungsrohr 44 entfallen. Der vorgeschlagene Absorberstabantrieb eignet sich besonders für diese Anwendung, da er besonders kleine l)urchmesser des Gehäuserohres 11 zuläßt.

Claims (10)

  1. PATENTANSPRÜCHE Absorberstabantrieb für Kernreaktoren, insbesondere für Siedewasserreaktoren, bei dem ein mechanischer Antrieb mit einem von diesem getrennt arbeitenden hydraulischen Antrieb derart kombinicrt ist, daß beide Antriebe konzentrisch in einer Baulänge angeordnet sind, und bei dem das Antriebsmoment eines Motors auf eine Cewindespindel übertragen wird, die über eine unverdrehbare Mutter einen frei anliegenden Hohlkolben vertikal bewegt, wobei für die Hydraulik das gleiche Mittel verwendet wird, das in dem Reaktor als Kühl- und/oder Moderatormittel verwendet wird und zwischen dem hydraulischen System und dem Reaktordruckgefäß zum Zwecke des Druckausgleichs düsenähnliche Verbindungen, Ringspalte und/oder Bohrungen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß alle Komponenten des Absorberstabantriebes mit Ausnahme des Dichtungsgehäuses (22) und des Stellantriebes (23) in einem den Differenzdruck aufnehmenden Gehäuserohr (11) angeordnet sind, wobei der Differenzdruck aus dem Betriebsdruck des Antriebes und dem Reaktorinnendruck gebildet ist, und das Cehäuserohr (II) gleichzeitig als Führungsrohr für die Gleitkörper, Rollen (47) oder Kugeln tler beweglichen Teile des Antriebes ausgebildet und über einen Antriebsgehäusestutzen (33) mit dem Reaktord uckbehä.l ter (4) verbunden ist, und daß das Dichtungsgehäuse (22) außerhalb des Rakt<)rdruckgefäBes (4) mit einem Flansch (29) des Antriebsgehäusestutzens (33) verschraul)L ist.
  2. 2. Absorberstabantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dald das Gehäuserohr (11) einen Absetzbund (18) aufweist, welcher auf dem im oder außerhalb des Reaktordruckgefäßes (4) liegenden Ende des Antriebsgehäusestutzens (33) aufliegt und mit diesem über die Verbindungselemente (20, 21) lösbar verbunden ist.
  3. 3. Absorberstabantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuserohr (11) i.m Bereich eines Endes des Antriebsgehäusestutzens (33) Dichtungen (19) und einen der Verdrehsicherung dienenden Arretierstift (25) aufweist.
  4. 4. Absorberstabantrieb nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzei.chnet, daß das Cehäuserohr (11) Halteelemente (16, 26) aufweist und daß zwischen einer gegenüber dem Dichtungsgehäuse (22) abgedichteten Welle (31) und der Cewindespinclel (13). eine als ein lösbares Verbindungselement ausgebildete Steckkupplung (37) angeordnet ist.
  5. 5. Absorberstabantrieb nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende eines als Absorber-Kreuzflügel ausgebildeten und in seiner Längsachse aufgeschlitzten Absorberstabes (1) mit Hilfe der Kupplung (50) mit dem Hohlkolben (14) befestigt ist, derart, daß bei einem aus dem Reaktorkern (2) ausgefahrenen Absorberstab (1) sich dieser über das Gehäuserohr (11) mit der Hublänge hl erstreckt.
  6. 6. Absorberstabantrieb nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende des Gehäuserohres (11) eine Dichtfläche ausgebildet ist, welche zur Aufnahme eines Dichtkegels (38), der mit dem Absorberstab (1) oder dem oberen Ende des Hohlkolbens (14) verbunden ist, dient.
  7. 7. Absorberstabantrieb nach Anspruch 1, 2, 3, oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsgehäusestutzen (33) sich am Boden (28 oder 34) oder am Deckel (7) des Reaktordruckbehälters (4) befindet.
  8. 8. Absorberstabantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Cehauserobr (11) und dem llohlkolben (14) befindliche ringraum (12), welcher an einem Ende durch einen Hohlkolbenbund (51) und an seinem andern Ende durch eine Bremsbuchse (53) begrenzt ist, über einen Rohrleitungsanschlußstutzen (52) mit einem Reaktorwasser ftihrenden Drucksystem verbunden ist, wobei das aus dem Drucksystem in den Ringraum (12) eindringende Wasser, gebremst durch die Ringspalte (39,55) oder die düsenähnlichen Verbindungen (49), in das ReaktordruckgcriiD (4) abfli.eßL, derart, daß der llohlkol.ben (14) gegen die Mutter (13') frei anliegt.
  9. 9. Absorberstabantrieb nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkolbenbund (51) etwa axial zum Hohlkolben (14) verlaufende Durchgangsbohrungen (54) aufweist, welche bei Anlage des Hohlkolbens (14) an der Mutter (13') durch diese abgedichtet sind.
  10. 10. Absorberstabantrieb nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Gehäuserohrkopfes (35) ein Verlängerungsrohr (44) und am unteren Ende des Hohlkolbens (14) eine Hohlkolben-Verlängerungsstange (40) mit einer düsenähnlichen Verbindung (49) angeordnet ist.
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