DE3430929A1 - Boiling-water reactor with control rods in a reactor pressure vessel, which are adjusted with reactor cooling water as the hydraulic fluid - Google Patents

Boiling-water reactor with control rods in a reactor pressure vessel, which are adjusted with reactor cooling water as the hydraulic fluid

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DE3430929A1
DE3430929A1 DE19843430929 DE3430929A DE3430929A1 DE 3430929 A1 DE3430929 A1 DE 3430929A1 DE 19843430929 DE19843430929 DE 19843430929 DE 3430929 A DE3430929 A DE 3430929A DE 3430929 A1 DE3430929 A1 DE 3430929A1
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Abstract

In a boiling-water reactor, the reactor pressure vessel (1) encloses the reactor core (2), composed of fuel elements (3), and control rods (8), which are adjusted by hydraulic drives (10). For this purpose, reactor cooling water is fed in as the hydraulic fluid into drives (10), from which it flows out via outlet openings (23) into the interior of the reactor pressure vessel (1). This takes place through a straight channel (18) between the drive (10) and the outlet opening (23) in which channel an ultrasonic probe (20) is arranged for measuring the position of the control rods (8). <IMAGE>

Description

Siedewasserreaktor mit Steuerstäben in einem Reaktor-Boiling water reactor with control rods in a reactor

druckbehälter, die mit Reaktorkühlwasser als Hydraulikflüssigkeit verstellt werden.pressure vessels that use reactor cooling water as hydraulic fluid adjusted.

Die Erfindung betrifft einen Siedewasserreaktor mit einem Reaktordruckbehälter, der einen aus Brennelementen zusammengesetzten Reaktorkern und Steuerstäbe einschließt, die gegenüber dem Reaktorkern mit hydraulischen Antrieben verstellt werden, wobei als Hydraulikflüssigkeit Reaktorkühlwasser in die Antriebe eingespeist wird, das über Auslaßöffnungen aus den Antrieben in das Innere des Reaktordruckbehälters ausströmt.The invention relates to a boiling water reactor with a reactor pressure vessel, which includes a fuel assembly core and control rods, which are adjusted with hydraulic drives compared to the reactor core, whereby Reactor cooling water is fed into the drives as hydraulic fluid, which flows out of the drives into the interior of the reactor pressure vessel via outlet openings.

Bei Siedewasserreaktoren der eingangs genannten Art, wie sie Gegenstand der älteren Patentanmeldung P 33 45 099.4 sind, soll die Erfassung der Stellung der Steuerstäbe mit einfachen Mitteln vorgenommen werden, die den Aufbau des Reaktorkerns möglichst wenig stören. Allerdings ergeben sich dabei deswegen Schwierigkeiten, weil das Kühlmittel im oberen Kernbereich zum Teil verdampft und deshalb Stellungsmessungen, die nicht auf mechanischer Basis arbeiten, beeinträchtigen kann. Dies gilt besonders für Stellungsmessungen mit Ultraschallsonden, wie sie zum Beispiel in der DE-OS 32 09 062 angegeben sind.In boiling water reactors of the type mentioned, as they are the subject of the earlier patent application P 33 45 099.4, the detection of the position the control rods are made with simple means that the structure of the reactor core disturb as little as possible. However, this leads to difficulties because the coolant in the upper core area partially evaporates and therefore position measurements, that do not work on a mechanical basis. This is especially true for position measurements with ultrasonic probes, such as those in DE-OS 32 09 062 are given.

Aufgabe der Erfindung ist demnach eine einfache und zuverlässige Erfassung der Steuerstabstellung, die durch Verdampfen des Kühlwassers nicht beeinträchtigt wird.The object of the invention is therefore a simple and reliable detection the control rod, which is not affected by evaporation of the cooling water will.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Stellung der Steuerstäbe durch eine an sich bekannte Ultraschallmessung mit einer Ultraschallsonde erfaßt wird, die in einem geradlinigen Kanal zwischen dem Antrieb und der Auslaßöffnung angeordnet ist.According to the invention it is provided that the position of the control rods by an ultrasound measurement known per se is recorded with an ultrasound probe, which are arranged in a straight channel between the drive and the outlet opening is.

Bei der Erfindung wird ausgenutzt, daß das die Antriebe betätigende Reaktorkühiwasser bewußt kälter gehalten wird als das umgebende Kühlmedium, damit die Antriebswirkung nicht durch Dampfblasen gestört wird.The invention makes use of the fact that the actuator actuating the drives Reactor cooling water is deliberately kept colder than the surrounding cooling medium, so that the drive effect is not disturbed by vapor bubbles.

Deshalb ergibt sich bei der Erfindung mit dem aus den Antrieben austretenden Kühlwasser ein Medium mit einer gleichmäßigen und auch zeitlich ausreichend konstanten Dichte, in dem die Ultraschallmessung mit großer Genauigkeit vorgenommen werden kann. Außerdem kann in dem erfindungsgemäßen Kanal die Unterbringung der Ultraschallsonden ohne Störung für den sonstigen Reaktorbetrieb und sozusagen gegenüber äußeren Einflüssen geschützt vorgenommen werden.Therefore, with the invention with the emerging from the drives Cooling water is a medium with a uniform and also sufficiently constant over time Density in which the ultrasonic measurement can be made with great accuracy can. In addition, the ultrasonic probes can be accommodated in the channel according to the invention without disturbance for the rest of the reactor operation and, so to speak, against external influences protected.

Die Erfindung läßt sich vorteilhaft so verwirklichen, daß die Auslaßöffnung in der Wand eines Schachtes vorgesehen ist, der mehrere einem Antrieb zugeordnete Brennelemente einschließt. Dabei kann der Schacht durch Zwischenbleche unterteilt sein, die den Kanal begrenzen. Insbesondere ist die Ultraschallsonde in der Mitte des Schachtes oberhalb des Antriebes angeordnet. Die Auslaßöffnung liegt darüber.The invention can advantageously be implemented in such a way that the outlet opening is provided in the wall of a shaft, the several associated with a drive Includes fuel assemblies. The shaft can be divided by intermediate plates be that limit the channel. In particular, the ultrasound probe is in the middle of the shaft arranged above the drive. The outlet opening is above it.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt die Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Siedewasserreaktor nach der Erfindung in perspektivischer Darstellung. In Fig. 2 sind in einem Vertikalschnitt durch eine Kernzelle des Siedewasserreaktors Einzelheiten der Erfindung dargestellt.For a more detailed explanation of the invention is based on the enclosed Drawing an embodiment described. 1 shows a section from a boiling water reactor according to the invention in a perspective view. In Fig. 2 are in one Vertical section through a core cell of the Boiling water reactor details of the invention shown.

Der in Fig. 1 dargestellte Siedewasserreaktor ist ein Heizreaktor kleiner Leistung. Sein Reaktordruckbehälter 1 umschließt einen Reaktorkern 2, der aus Brennelementen 3 zusammengesetzt ist. Die Brennelemente 3 bilden als Vierergruppe eine Kernzelle 4, die von einem gemeinsamen Blechschacht 5 umschlossen ist.The boiling water reactor shown in Fig. 1 is a heating reactor small performance. His reactor pressure vessel 1 encloses a reactor core 2, which is composed of fuel assemblies 3. The fuel assemblies 3 form as a group of four a core cell 4 which is enclosed by a common sheet metal shaft 5.

Der Blechschacht 5 ist durch Zwischenbleche 6 unterteilt, so daß ein kreuzförmiger Spalt 7 gebildet wird.The sheet metal shaft 5 is divided by intermediate plates 6, so that a cruciform gap 7 is formed.

In diesem ist ein kreuzförmiger Steuerstab 8 verstellbar angeordnet, der hydraulisch betätigt wird.In this a cross-shaped control rod 8 is adjustably arranged, which is operated hydraulically.

Die Schächte 5 sitzen an den Brennelementen 3.The shafts 5 are located on the fuel assemblies 3.

Die Steuerstäbe 8 werden unter Verwendung des Reaktorkühlwassers jeweils mit einem Antrieb 10 hydraulisch betätigt. Er umfaßt einen feststehenden Hohlkolben 11, der von einer die Brennelemente 3 stützenden und zentrierenden Kerntragplatte 9 vertikal nach oben verläuft. Uber den Fuß erstreckt sich ein Zylinder 12, an dem die kreuzförmigen Flügel 13 des Steuerelements (Fig. 1) angebracht sind.The control rods 8 are using the reactor cooling water, respectively operated hydraulically with a drive 10. It comprises a stationary hollow piston 11, that of a core support plate which supports and centers the fuel assemblies 3 9 runs vertically upwards. A cylinder 12 extends over the foot, on which the cross-shaped wings 13 of the control element (Fig. 1) are attached.

Das Reaktorkühlwasser wird durch eine Zuflußleitung 15 von einer nicht dargestellten Pumpe mit 1 1/min oder mehr zu jedem Antrieb 10 gefördert. Es ist so kühl, daß es dampfblasenfrei ist und tritt durch den Hohlkolben 11 in den Antrieb 10 ein. In diesem passiert es eine Dichtung 16 zwischen der von den Brennelementen 3 gebildeten Kernzelle 4 und dem Hohlkolben 11 und gelangt dann unter den Zylinder 12. Aus diesem tritt das Wasser, wie der Pfeil 17 andeutet, in einen geradlinigen Kanal 18, der in der Kernzelle 4 durch die Zwischenbleche 6 begrenzt wird. Der Kanal 18 erstreckt sich geradlinig in vertikaler Richtung nach oben. An seinem oberen Ende sitzt in der Mitte des Querschnitts der von dem Schacht 5 umschlossenen Kernzelle 4 eine Ultraschallsonde 20.The reactor cooling water is not through a supply line 15 of one The pump shown is promoted to each drive 10 at 1 1 / min or more. It is so cool that it is free of vapor bubbles and passes through the hollow piston 11 into the drive 10 a. In this there is a seal 16 between the fuel assemblies 3 formed core cell 4 and the hollow piston 11 and then passes under the cylinder 12. As indicated by the arrow 17, the water emerges from here in a straight line Channel 18, which in the core cell 4 through the intermediate plates 6 limited will. The channel 18 extends in a straight line in the vertical direction upwards. At its upper end sits in the middle of the cross section of that enclosed by the shaft 5 Core cell 4, an ultrasound probe 20.

Die Ultraschallsonde 20 wird in bekannter Weise dadurch zur Messung der Stellung des Steuerstabes 7 benutzt, daß ihr Ultraschallstrahl auf die Oberseite 21 des Zylinders 12 auftrifft, so daß aus dem Reflexionsecho auf die Höhe des Steuerstabes 8 gegenüber der bekannten Höhe der Ultraschallsonde 20 geschlossen werden kann. Dabei sorgt das aus dem Antrieb 10 abströmende, blasenfreie Wasser im Kanal 18 mit einer gleichmäßigen Temperatur von zum Beispiel 160ob dafür, dan die Stellungsmessung nicht durch Dichteschwankungen beeinträchtigt wird.The ultrasound probe 20 is thereby used for measurement in a known manner the position of the control rod 7 uses that its ultrasonic beam on the top 21 of the cylinder 12 impinges, so that from the reflection echo to the level of the control rod 8 compared to the known height of the ultrasonic probe 20 can be closed. The bubble-free water flowing out of the drive 10 also takes care of the channel 18 a uniform temperature of, for example, 160ob for that, then the position measurement is not affected by density fluctuations.

In der Wand des Schachtes 5 sind oberhalb der Ultraschallsonde 20 Auslaßöffnungen 23 vorgesehen. Durch sie tritt das aus dem Antrieb 10 kommende Kühlwasser in den Raum zwischen den Kernzellen 4 ein und sinkt wegen seines größeren spezifischen Gewichts in Richtung des Pfeiles 24 nach unten, so daß es dann entsprechend dem Pfeil 25 durch Bohrungen 26 in die Brennelemente 3 eintritt (Fig. 2). In der Kernzelle 4 wird es wieder erwärmt und kann seinen Weg durch den Reaktordruckbehälter 1 im Rahmen der dort im Naturumlauf vorliegenden Strömung fortsetzen.In the wall of the shaft 5 are above the ultrasound probe 20 Outlet openings 23 are provided. The cooling water coming from the drive 10 passes through them enters the space between the core cells 4 and sinks because of its larger specific Weight in the direction of arrow 24 downwards, so that it then corresponds to the Arrow 25 enters the fuel assemblies 3 through bores 26 (FIG. 2). In the core cell 4 it is heated again and can make its way through the reactor pressure vessel 1 in the Continue within the scope of the current there in natural circulation.

Für den Fall, daß die Erfindung bei einem Siedewasserreaktor mit Zwangsumlauf verwirklicht werden soll, könnte statt der Bohrung 26 eine Düse vorgesehen sein, durch die das kalte Wasser oberhalb der Kerntragplatte 9 nach Art einer Strahlpumpe abgesaugt wird.In the event that the invention is used in a boiling water reactor with forced circulation is to be realized, a nozzle could be provided instead of the bore 26, by which sucks the cold water above the core support plate 9 in the manner of a jet pump will.

5 Patentansprüche 2 Figuren5 claims 2 figures

Claims (5)

PatentansprUche Siedewasserreaktor mit einem Reaktordruckbehälter, der einen aus Brennelementen zusammengesetzten Reaktorkern und Steuerstäbe einschließt, die gegenüber dem Reaktorkern mit hydraulischen Antrieben verstellt werden, wobei als Hydraulikflüssigkeit Reaktorkühlwasser in die Antriebe eingespeist wird, das über Auslaßöffnungen aus den Antrieben in das Innere des Reaktordruckbehälters ausströmt, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Stellung der Steuerstäbe (8) durch eine an sich bekannte Ultraschallmessung mit einer Ultraschallsonde (20) erfaßt wird, die in einem geradlinigen Kanal (18) zwischen dem Antrieb (10) und der Auslaßöffnung (23) angeordnet ist.Patent claims boiling water reactor with a reactor pressure vessel, which includes a fuel assembly core and control rods, which are adjusted with hydraulic drives compared to the reactor core, whereby Reactor cooling water is fed into the drives as hydraulic fluid, which flows out of the drives into the interior of the reactor pressure vessel via outlet openings, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t that the position of the control rods (8) detected by an ultrasonic measurement known per se with an ultrasonic probe (20) is in a straight channel (18) between the drive (10) and the outlet opening (23) is arranged. 2. Siedewasserreaktor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auslaßöffnung (23) in der Wand eines Schachtes (5) vorgesehen ist, der mehrere einem Antrieb (10) zugeordnete Brennelemente (3) umschließt.2. Boiling water reactor according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the outlet opening (23) is provided in the wall of a shaft (5) which encloses a plurality of fuel assemblies (3) assigned to a drive (10). 3. Siedewasserreaktor nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schacht (5) durch Zwischenbleche (6) unterteilt ist, die den Kanal (18) begrenzen.3. boiling water reactor according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the shaft (5) is divided by intermediate plates (6), the limit the channel (18). 4. Siedewasserreaktor nach Anspruch 2 oder 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ultraschall-Sonde (20) in der Mitte des Querschnitts des Schachtes (5) oberhalb des Antriebs (10) angeordnet ist.4. boiling water reactor according to claim 2 or 3, d a -d u r c h g e k It is noted that the ultrasonic probe (20) is in the middle of the cross-section of the shaft (5) is arranged above the drive (10). 5. Siedewasserreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auslaßöffnung (23) oberhalb der Ultraschallsonde (20) liegt.5. boiling water reactor according to one of claims 1 to 4, d a d u r c h e k e n n n n e i n e t that the outlet opening (23) is above the ultrasound probe (20) lies.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5008068A (en) * 1987-01-15 1991-04-16 Sulzer Brothers Limited Plant comprising a nuclear reactor, more particularly a control rod system for nuclear reactor plant

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DD42788A (en) *
DE2122190A1 (en) * 1971-05-05 1972-11-23 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Arrangement for displaying the position of nuclear reactor control rods
DE3209062A1 (en) * 1982-03-12 1983-09-22 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Nuclear reactor

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