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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf Absorberstabantriebe für Kernreaktoren,
die oberhalb des Reaktorkerns und im wesentlichen innerhalb des Reaktordruckgefäßes
angeordnet sind.
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Dabei kann es sich um ansich bekannte hydraulisch-mechanisch-, elektromechanisch-
rein hydraulisch- oder rein mechanisch funktionierende Absorberstabantriebe handeln,
bei denen zumeist die Schwerkraft des Absorberstabes und die seines Gestänges als
Einfahrkraft in den Reaktorkern benutzt oder auch mit benutzt wird.
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Diese Antriebe besitzen zumeist ein aus einem alle Langteile mit diversen
Kleinteilen umfassenden Gehäuserohr, daß voll in dem Reaktordruckgefäß integriert
sein kann, oder sich mit seinem Ende am Druckgefäßdeckel befindet.
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Für den Ein- und Ausbau derartiger Absorberstabantriebe können sich
in der Praxis die weiter unten beschriebenen Nachteile ergeben, die sich insbesondere
über den damit verbundenen Arbeits- und Zeitaufwand auch auf die Betriebsverfügbarkeit
und damit auf die Kostenbilanz negativ auswirken können. Praktische Betriebserfahrungen
von derartig im Inneren des Reaktors angebrachten Absorberstabantrieben liegen jedoch
kaum vor, weil bei den bestehenden und im Bau befindlichen Kernreaktoren, insbesondere
für die Stromerzeugung, bisher eine komplette Anordnung der Antriebe zumeist nur
außen am Druckgefäß erfolgt. Bei den Überlegungen über eine integrierte Antriebsanordnung
haben stets die damit verbundenen Nachteile und Befürchtungen eine Rolle gespielt,
zumal derartige angeordnete Antriebe hinsichtlich ihrer reaktorspezifischen Umgebungsbedingungen
auf Korrosion und Verschleiß höher belastet und daher prinzipiell auch störanfälliger
bzw. wegen der Strahlenbelastung auch schwieriger zu
warten sind.
Dies würde sich besonders nachteilig bei dem voll integrierten im Gehäuserohr befindlichen
Antriebsaggregat auswirken, weil für die Behebung von, für den weiteren Betrieb
des Kernreaktors nicht zulässigen Störungen, stets der Druckgefäßdeckel, ggf. auch
andere daran nicht beteiligte Reaktorkomponenten, vorrübergehend für die Abhilfemaßnahmen
entfernt werden müssen. Derartige außerplanmäßige Arbeiten können die Verfügbarkeit
eines Kernreaktors unter Umständen erheblich reduzieren. Diese Nachteile können
sich jedoch in einem derartig zu befürchtenden Ausmaß bei den Absorberstabantrieben
nicht auswirken, die mit ihrem oberen Ende an dem Druckgefäßdeckel angeordnet sind.
Den hierfür vorgeschlagenen Antrieben liegt z. B. nach der DE-PA 3342838.7 zugrunde,
daß das einzelne Gehäuserohr mit allen seinen Innenteilen in das Druckgefäß ein-
und ausgebaut werden kann, ohne das der Druckgefäßdeckel und andere Komponenten
entfernt werden müssen. Jedoch besteht bei diesen Antrieben der Nachteil darin,
daß für eingeplante Arbeiten im Reaktor, z. B. für den jährlichen Brennelementwechsel,
bevor der Druckgefäßdeckel entfernt werden kann, erst alle Gehäuserohre der Reihe
nach vorrübergehend entfernt werden müssen. Dies wirkt sich über die dazu erforderliche
Zeit, im Ergebnis ebenfalls auf die Betriebsverfügbarkeit aus.
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Die beschriebenen Nachteile vergrößern sich proportional mit der Anzahl
der Absorberstabantriebe bzw. mit der Größe des Kernreaktors, insbesondere bei denen,
die einen Siedewasserkern enthalten.
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Der Erfindung~liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen
Nachteile zumindest erheblich zu reduzieren und der Weiterentwicklung von Kernreaktoren
zu dienen, dadurch, daß entgegen der bisher erfolgten Zurückhaltung, für den Einbau
von ansich bekannten und/oder bewährten Absorberstabantrieben - ggf. in modifizierter
Form - oder auch vollständig
neuer Absorberstabantriebe Impulse
erteilt werden mit dem Ergebnis, dies in Zukunft ernsthaft zu erwägen, denn derartige
Antriebsanordnungen tragen, über die damit verbundene Verkleinerung der Gesamtanlage,
auch erheblich an der insbesondere aus Wettbewerbsgründen erforderlichen Reduzierung
der Anlagenkosten bei.
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Der Erfindung liegt daher auch die Aufgabe zugrunde, für größere ansich
bekannte Leistungsreaktoren, oder sich neu in Entwicklung befindlichen Kernreaktoren,
die Montagevoraussetzungen zu schaffen, um Absorberstabantrieb und Absorberstab
im Reaktordruckgefäß fernbetätigbar praxisgerecht miteinander zu verbinden.
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Desweiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, auch für die
voll integrierte, im Gehäuserohr befindliche Antriebseinheit die ihr zugehörige
Steuer- oder Verstelleinheit für die Betätigung und Gebereinheit für die Stellungsmeldung
des Absorberstabes in einer von außen zugänglichen und an dem Reaktordeckel befindlichen
Antriebseinheit zusammen zu fassen um zumindest diese empfindlichen Teile des Antriebs,
unabhängig von der Einbaulage des Druckgefäßdeckels, an einer Stelle inspizieren
oder Störungen beheben zu können.
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Die erfindungsgemäße Lösung liegt zunächst darin, daß der einzelnen
Gehäuserohreinheit eine zweite Antriebseinheit zugeordnet ist, die einen Dichtkörper
aufweist, der sich in einem mit dem Reaktordeckel fest verbundenen mit einem Flansch
versehenen Rohrstutzen befindet und an diesem angeflanscht ist und in dem sich Durchführungen
zu der außerhalb des Druckgefäßes liegenden Absorberstabbetätigungseinrichtung und/oder
Absorberstabstellungsmeldeeinrichtung, sowie auch andere die Belange des jeweiligen
Absorberstabantriebes betreffenden und dafür erforderliche Durchführungen befinden
und das sich der Dichtkörper in einem beliebigen räumlich
gelegenen
Abstand zu der ihr zugehörigen Gehäuseeinheit befindet,oder das ein mit einem Ringkörper
umgebener Dichtkörper direkt an der Gehäuserohreinheit befestigt ist und das dabei
eine bestimmte Anzahl oder alle Gehäuserohreinheiten eines Kernreaktors in einem
mit dem Druckgefäß lösbar verbundenem Haltegestell gelagert sind und das dieses
Haltegestell an dem Reaktordeckel dann befestigt ist, wenn auf den Ringkörper verzichtet
werden Im kann.
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weiteren besteht die erfindungsgemäße Lösung darin, daß bei einem
von dem Gehäuserohraggregat losgelösten Dichtkörper dieser im Durchmesser gegenüber
dem Gehäuserohr insbesontund .Ce.nt.er Rastandteil des Druckgefäßdeckels dere dann
kleiner ausgelegt werden kann, wenn die DurchYgnrungen nur aus Rohrleitungen und/oder
elektrischen Leitungen z. B. für induktive Geber oder für ein Ultraschall-Echolot
oder anderen kontaktlosen Übertragungsmitteln für die Stabstellungsanzeige bestehen.
Desweiteren wird bei Anwendung eines losgelösten Dichtkörpers erfindungsgemäß vorgeschlagen,
darin die Gelenkwelle eines ansich bekannten elektromechanischen Zahnstangenantriebes,oder
eines elektromechanischen Spindelstangenantriebes,hindurch zu führen. In weiterer
Bildung dieser Lösungsbeispiele ist es ggf. unter Angan den Rohrleitungen~und Wellenstangen
wendung ansich bekannter möglich, das Dichtkörperantriebsaggregat aller Absorberstabantriebe
des Kernreaktors zusammen mit dem Reaktordeckel ein- und auszubauen, unabhängig
von der Einbaulage der Gehäuserohrantriebseinheit und einer sich als zweckmäßig
erweisenden Aufteilung des Dichtkörpers, z. B. getrennt nach den Betätigungs- und
Stellungsanzeigendurchführungen.
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Um die vorgenannten erfindungsgemäßen Lösungen auch bei relativ großen
Kernreaktoren oder solchen mit relativ hohem Reaktordruckbehälter zur besseren Anwendung
zu verhelfen wird ferner nach der Erfindung vorgeschlagen, anstelle einer direkten
Kupplungsverbindung von Antrieb und Absorberstab
diese über eine
Verlängerungsstange mit zwei Kupplungsenden durchzuführen, die an ihrem unteren
Ende eine radial und axial gesicherte Steckkupplung und an ihrem oberen Ende eine
ansich bekannte Drehkreuzkupplung aufweist.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen, in denen einige Ausführungsbeispiele
dargestellt sind, näher erläutert.
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Hierbei zeigen: Fig. 1 - die prinzipielle Darstellung eines Reaktordruckgefäßes
mit den erfindungsgemäßen Komponenten.
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Fig. 2 - das an dem Druckgefäßdeckel befestigte und auf einen Reaktorboden
abgestellte Haltegestell.
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Fig. 3 - das obere Ende eines unmittelbar mit einem Dichtkörperaggregat
in Verbindung stehenden Gehãuserohraggregates, mit zugehörigem Ringkörper und induktiver
Stellungsanzeige.
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Fig. 4 - einen Absorberstabantrieb mit räumlich voneinander getrenntem
Dichtkörper- und Gehäuserohraggregat, mit Steckverbindungen und kontaktloser Stellungsanzeige.
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Fig. 5 - eine frei einsetzbare Verlängerungsstange zwischen der unteren
Antriebs- und oberen Absorberstabkupplung in diverser Einbaulage.
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In der Fig. 1 ist das Haltegestell (11) z. B. hängend an dem Flansch
des Reaktordruckgefäßes (8) angeordnet. Die Durchführung des direkt miteinander
verbundenen Gehäuserohraggregates (2) und Dichtkörperaggregates (1) am Druckgefäßdeckel
(7) enthält den Ringkörper (10), wie aus Fig. 3 näher hervorgeht.
Die
Gehäuserohraggregate (2) sind an ihrem unteren Ende über eine an dem Haltegestell
(11) befestigte Gitterplatte (24) untereinander seitlich und durch einen bis an
die Antriebsgestängestange (25) heranzuführenden Haltebund (26) nach unten gelagert.
Bei entferntem Ringkörper (10) und Druckgefäßdeckel (7) liegt das dann oben nur
durch die Gitterplatte (27) seitlich gelagerte Gehäuserohraggregat (2) auf dem Haltebund
(26) auf, und kann somit zusammen mit den anderen Aggregaten durch das Haltegestell
(11) transportiert werden, oder auch als Einzelaggregat im Druckgefäß (8) ein-und
ausgebaut werden. Unterhalb der Antriebsgestängestange (25) - die z. B. der Kolbenschaft
eines hydraulischen Antriebes sein kann - befindet sich je nach Reaktorgröße eine
ansich bekannte Drehkreuzkupplung (18), entweder direkt in Verbindung mit dem Absorberstab
(9) bzw. seiner Verlängerungsstange (15), oder einer dazwischen frei einkuppelbaren
Verlängerungsstange (16), mit einer Steckkupplung (17). Vor dem Einbau des Haltegestells
(11) befinden sich alle Steuerstäbe (9) und im Bedarfsfall die Verlängerungsstange
(16) in ihrer jeweils in der Fig. 1 dargestellten Position. Beim Transport des Haltegestells
(11) befindet sich die Antriebsgestängestange (25) mit der Kupplung (18) vollständig
in dem Gehäuserohraggregat, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Befindet sich das Haltegestell
(11) im Druckgefäß (), wird die Antriebsgestängestange (25) ausgefahren und durch
Verdrehen des Gehäuserohraggregates (2),sowie des Dichtgehäuseaggregates (1),die
Drehkreuzkupplung (18) in das entsprechende an der Verlängerungsstange (16) oder
an dem Absorber (9) befindliche Gegenstück durch eine Verdrehung um 450 eingekuppelt.
Danach wird bei Fig. 1 der Ringkörper (10) und anschließend der Druckgefäßdeckel
(7) eingesetzt. Entsprechend umgekehrt erfolgt der Ausbau.
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In der Fig. 2 ist das Haltegestell an dem Druckgefäßdeckel (7) befestigt
und auf einem außerhalb des Druckgefäßes (8) befindlichen Boden des Reaktors abgestellt.
Bei dieser Anordnung kann auf die Gitterplatte (27),sowie den Haltebund (26) und
Ringkörper (10), verzichtet werden, weil das Gehäuserohrdichtkörperaggregat (2,
1) unmittelbar an dem Rohrstutzen des Druckgefäßdeckels (7) angeflanscht wird.
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In diesem Fall erfolgt der Ein- und Ausbau der Absorberstabantriebe
zusammen mit dem Druckgefäßdeckel, wobei auch hier, bei auf dem Druckgefäß aufgeschraubten
Deckel, der Ein- und Ausbau des jeweils einzelnen Antriebs weiterhin möglich ist.
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Für die gemeinsame Montage der in einem Haltegestell befindlichen
Absorberstabantriebe nach Fig. 1 oder Fig. 2 ist es generell erforderlich, daß Haltegestell
(Fig. 1) oder den Druckgefäßdeckel (Fig. 2), kurz vor ihrer Auflage mit dem Reaktordruckgefäß
konzentrisch mit diesem über Führungsbolzen (28, 29) oder Führungsleisten (30),
(Fig.1,), auszurichten.
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In der Fi. 3 ist die Anordnung des Ringkörpers (10) näher dargestellt.
Der Dichtkörper (3) erhält einen antriebs bedingten Aufsatz (31) der in der dargestellten
Form bei der Montage des Dichtkörpergehäuserohraggregates (1, 2) entfernt sein muß.
Die beiden miteinander, z. B. über einem Bolzen (32) fest verbundenen Antriebsaggregate
(1, 2) sind über den Bund (33) und einem Befestigungsring (34) mit dem Ringkörper
(10) lösbar verbunden, der seinerseits mit dem Stutzenflansch (35) des Druckgefäßdeckels
(7) verschraubt ist. Da der Ringkörper (10), für die Einzel- oder Gruppenmontage
der Absorberstabantriebe, in seiner gezeigten Position entweder eingeschoben worden
ist oder aus dieser herausgezogen wird, besitzt er entsprechende Lagerspiele, die
über diverse Dichtungsringe (36) und (37)
den Reaktordruck nach
außen abdichten und für die Montage nicht hinderlich sind.
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Im weiteren stellt die Fig. 3 z. B. einen beliebigen elektromechanisch
- hydraulisch angetriebenen nach außen abgedichteten Spindelstangenantrieb mit einer
Laufmutter (38) dar, gegen die eine als Kolbenschaft ausgebildete Antriebsgestängestange
(25) anliegt. Neben der abgedichteten Wellendurchführung (4) kann ein derartiger
Absorberstabantrieb eine radial liegende Rohrleitungsdurchführung (5) und/ oder
k fweisen, durch die Antriebswasser fließt. Ziffer (6) stellt z. B. eine induktiv
oder über Reedkontakte arbeitende Stabstellunganzeige,mit als Dauermagnet ausgebildeten
Geber (14),dar In der Fi. 4 befindet sich das Gehäuserohraggregat (2) in eine beliebigen,
z. B. axial ausgerichteten räumlichenAbstand (a) und (b)unterhalb des Dichtkörperaggregates
(1). In dieser Figur wurde als Beispiel ein rein hydraulisch funktionierender Absorberstabantrieb
gewählt, der das dazu benötigte Wasser aus einer axial liegenden Rohrzuführunz (5)
unAJ4deC und in dessen bereich dgr kleinste AbstandAbs tällt.
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(12) erhält, die eine SteckverDlndung t aufweist Daneben befindet
sich für die Stabstellungsanzeige eine elektrische Durchführung (6) für einen z.
B. auf der Grundlage kontaktlose Ubertragung arbeitenden Geber (14), wie es z. B.
ein Ultraschall-Echolot sein kann, das sich in einer nach außen abgedichteten und
auswechselbaren als Tauchhülse ausgebildeten Durchführung (6) befindet. Bei Bedarf
kann das in Fig. 3 dargestellte Stellungsanzeigesystem (induktiv und/oder Reedschalter)
selbstverständlich ausschließlich, oder auch mit verwendet werden, wie ebenso entsprechend
umgekehrt die kontaktlose Stellungsanzeige.
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Der Antriebsteil (31) kann nach Fig. 4 für den Ein- u. Ausbau des
Dichtkörperaggregates (1) montiert bleiben.
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Bei Anwendung dieser diversen Lösungen für die Stabstellungsanzeige
in Kombination von Steckverbindungen für alle denkbaren Belange zur Betätigung des
Absorberstabes (9), wie
es an der Rohrleitungsdurchführung (5)
und (12) gezeigt wurde und z. B. auch eine verlängerte Wellendurchführung (4) für
einen Spindelstangen- oder Zahnstangenantrieb betreffen kaVk3ann auf den Ringkörper
(10) verzichtet werden, und das einzelne Dichtkörperaggregat (1), sowohl alleine
bei aufgesetzten als auch zusammen mit allen anderen mit dem abgeschraubten Druckbehälterdeckel
(7) ein- und ausgebaut werden.
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Dabei bleiben im Gegensatz zu den Lösungsbeispielen nach Fig. 1 und
Fig. 2 die Gehäuserohraggregate (2) stets innerhalb ihres nicht dargestellten Lagerverbandes,
im tieferen Inneren des Reaktordruckbehälters (8).
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Es ist jedoch auch möglich, jedoch in den Figuren nicht dargestellt,
daß der Dichtkörper (1) z. B. nur die Durchführungen (6) für die Stabstellungsanzeige,
und somit einen relativ kleinen Durchmesser, erhält.
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Dabei könnten die für die Betätigung des Absorberstabes notwendigen
Durchführungen (4, 5 und 12) beliebig anders verlegt sein, sowie der Dichtkörper
(3) auch ein fester Bestandteil des Druckgefäßdeckels (7) sein.
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In Fig. 5 ist eine frei einsetzbare, nach Fig. 1 angeordnete Verlängerungsstange
(16) näher dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus einer ansich bekannten Drehkreuzkupplung
(18) und einer Steckkupplung (17), mit einer federbelasteten Bolzenstange (22).
Bei in dem Reaktorkern (39) befindlichen Absorberstab (9) wird die Verlängerungsstange
(16) mittels einem geeigneten Werkzeug von der Reaktorbühne aus eingesetzt und mit
dem Absorberstab (9) dadurch verkuppelt, in dem sie über sein Federglied (40) druckknopfartig
einrastet.
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Vor dem Einrasten, bzw. während dem Einsetzvorgang, ist die Bolzenstange
(22) an ihrem Greiferende (23) durch ein nicht dargestelltes Einsetzwerkzeug gegen
die Druckfeder (21) angezogen und ermöglicht somit das Einrasten. Nach dem Einrasten
und
Lösen des Werkzeuges von der Verlängerungsstange (16) bzw. Bolzenstange (22) springt
der Bolzen (41) in das Federglied (40) und sichert somit die axiale Verbindung beider
Komponenten. Neben der Druckfeder (21) besteht eine weitere Sicherung gegen ungewolltes
Entkuppeln, indem anschlie-Bend die Drehkreuzkupplung (18) mit ihrem Gegenstück
an der Antriebsgestängestange (25) die obere Kupplungsverbindung -wie vorher beschrieben
- herstellt. Die radiale Sicherung der Steckkupplung (17) erfolgt über eine daran
befindlichen Nute (20), die bei ihrem Einrasten sich zugleich über einen mit dem
Absorberstab (9) verbundenen Anschlag (19) legt.
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Entsprechend umgekehrt verläuft die Entkupplung der Verlängerungsstange,
wobei diese auch auf der Reaktorbühne erfolgen kann, wie ebenso das Einkuppeln beider
Komponenten.
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Das Federglied (40) kann vorzugsweise eine ansich bekannte Kugelform
aufweisen, wobei es jedoch für das Kuppeln mit dem Antrieb besonders vorteilhaft
ist, wenn die Verlängerungsstange (16) sich nach dem Kupplungsvorgang - wenn weitere
Reaktoreinbauteile neben ihr fehlen sollten - ebenfalls in Koaxialität mit dem Absorberstab
(9) befindet. Dazu wird vorgeschlagen, daß sich um die Steckkupplung (17) ein um
dem Absorberstab (9) verbundenes Rohr (42) befindet.
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Diese Kupplungsart ermöglicht außerdem eine Verlängerungsstange, die
insgesamt über ihre Länge einen einheitlichen Außendurchmesser besitzt. Dadurch
ist es auch möglich Absorberstäbe zu verkuppeln, - bzw. umgekehrt - die sich z.
B.
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in einem allseits geschlossenen Kernmantel (43) oder unter einem Deckel,
Boden oder Haltegitter (44) befinden. Dies ist z.B. bei großen Reaktoren mit Siedewasserkern
von Vorteil. Damit die Antriebs-Gestängestange (25) und Verlängerungsstange (16)
gegenüber ihren benachbarten Reaktoreinbauteilen keinen Verschleiß verursachen u.
für den Kupplungsvorgang axial ausgerichtet sind, befinden sich in Nähe der Kupplungen
jeweils mehrere Laufrollen (45) gegenüber einer z.B. Rohrinnenwand (46) eines Dampfabscheiders,
oder einer Kastenaußenwand (47) einer Wasserdampfkamins, oder einer Führungswand
(48), die mit einem Siedewasserreaktorkern in Verbindung stehen können.
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