DE3435534A1

DE3435534A1 - Kernreaktor, insbesondere siedewasserreaktor

Info

Publication number: DE3435534A1
Application number: DE19843435534
Authority: DE
Inventors: Pramod Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Batheja; Werner Dipl.-Ing. 8551 Kunreuth Meier; Peter Dipl.-Ing. 8551 Leutenbach Rau
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-09-27
Filing date: 1984-09-27
Publication date: 1986-04-03
Also published as: CH668851A5

Description

Kernreaktor, insbesondere Siedewasserreaktor
Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor, insbesondere Siedewasserreaktor, mit einem Kolben und Zylinder umfassenden hydraulischen Antrieb für einen Steuerstab, der Führungsrollen aufweist.
Solche Führungsrollen sind, wie in dem Buch "VGB-Kernkraftwerks-Seminar 1970, Seite 93,. Abbildung 10 zu sehen ist, am unteren und oberen Ende des mit einem hydraulischen Antrieb versehenen Steuerstabes angeordnet.
Sie erfordern deshalb ein Steuerstabführungsrohr, sofern sie nicht an den die Brennelemente einschließenden Kästen laufen, die als Vierergruppe einen kreuzförmigen Spalt für das kreuzförmige Brennelement bilden.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Führung auch im Bereich des hydraulischen Antriebes zu verbessern.
Dies ist besonders für hydraulische Antriebe wichtig, bei denen auf der Oberfläche von Kolben und Zylinder am Umfang verlaufende Vorsprünge vorgesehen sind, die mit Vertiefungen abwechseln, so daß die einander gegenüberstehenden Oberflächen von Kolben und Zylinder verklüftet sind.
Erfindungsgemäß ist bei einem Kernreaktor der eingangs genannten Art vorgesehen, daß Kolben und Zylinder mit am Umfang verlaufenden Vorsprüngen versehen sind, daß die Führungsrollen im Zylinder angeordnet sind und daß auf dem Kolben längs Mantellinien Laufbahnen für die Führungsrollen angeordnet sind, die die Vorsprünge schneiden.
Mit der Erfindung werden die für die hydraulische Betätigung des Steuerstabs notwendigen Antriebsteile genau geführt, obwohl sie an sich keine glatte, für eine Führung geeignete Oberfläche aufweisen. Dadurch wird das auf dem Strömungswiderstand im Spalt zwischen Kolben und Zylinder beruhende Arbeiten der hydraulischen Antriebe verbessert. Die Führung an diesen mechanisch festen und genau zu bearbeitenden Teilen kann darüber hinaus unter Umständen sogar die bisher üblichen Führungen ersetzen.
Die Laufbahnen, die die Vorsprünge schneiden, können als gradlinige Vertiefungen durch den Bereich der Vorsprünge verlaufen. Vorzugsweise sind sie jedoch als Erhöhungen ausgebildet, wobei ihre Höhe mindestens der der Vorsprünge entspricht. Dabei kann die Oberfläche der Laufbahnen entsprechend dem Umfang von Kolben und Zylinder gekrümmt sein, so daß die Antriebsteile durch Drehen hergestellt werden können. Die Lau fbahnober fläche kann aber auch eben sein und durch Fräsen oder Hobeln hergestellt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß in dem Kolben Führungsrollen angeordnet sind, die auf Laufbahnen auf der Innenseite des Zylinders laufen. Diese Ausbildung kann auch mit der vorgenannten Führung dadurch zusammengefaßt werden, daß die Führungsrollen im Zylinder dem einen Ende und die Führungsrollen im Kolben dem anderen Ende des Steuerstabes zugeordnet sind.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt die Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung eine Kernzelle für einen Siedewasserreaktor kleiner Leistung von zum Beispiel 200 MW mit einem der Kernzelle zugeordneten Steuerstab und seinem Antrieb.
In Fig. 2 ist in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab ein Schnitt durch das obere Ende des Steuerstabes mit Antrieb zu sehen. Die Fig. 3 zeigt den zugehörigen Querschnitt. In Fig. 4 ist das untere Ende des Steuerstabes in einem Längsschnitt zu sehen, während Fig. 5 den zugehörigen Querschnitt zeigt. Die Fig. 6 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Einzelheit des Kolbens und der Rollen. In Fig. 7 ist eine andere Ausbildung des unteren Ende des Steuerstabes zu sehen.
Die in Fig. 1 dargestellte Kern zelle 1 umfaßt einen äußeren Blechschacht 2 mit quadratischem Querschnitt, in dem durch Zwischenbleche 3, die einen rechten Winkel bilden, quadratische Kanäle 4 gebildet sind. Diese nehmen die vier Brennelemente 6 einer Kernzelle 1 auf.
Gleichzeitig bilden die Zwischenbleche 3 einen kreuzförmigen Spalt 7, in dem ein kreuzförmiger Steuerstab 8 auf- und abbewegbar ist.
Der Steuerstab 8 wird hydraulisch betätigt. Zu diesem Zweck ist ein beweglicher Zylinder 10 vorgesehen, der über einen feststehenden Kolben 11 gleitet. An dem Zylinder 10 sitzen die einzelnen Flügel 12 des kreuzförmigen Steuerstabes 8. Die Stellung des Steuerstabes 8 wird durch eine Ultraschallsonde 14 festgestellt, die mit einer Abstützung 15 am oberen Ende der Kern zelle 1 befestigt ist.
In Fig. 2 ist zu sehen, daß die Innenwand des Zylinders 10 des Steuerstabantriebes längs Mantellinien verlaufende gerade Laufbahnen 17 für Führungsrollen 18 bildet, die mit Achsen 19 im Kolben 11 befestigt sind. Fig. 3 läßt erkennen, daß am Umfang des Zylinders 10 drei Rollen 18 verteilt angeordnet sind, die gleichmäßig um 1200 gegeneinander versetzt sind. Die Rollen 18 sitzen im Bereich von Vertiefungen 20, die zwischen Vorsprüngen 21 an der Kolbenoberseite angebracht sind. Mit diesen Vorsprüngen 21 und Vertiefungen 20 wird die hydraulische Kraft zum Bewegen des Steuerstabes 8 ausgeübt, wie zum Beispiel in der älteren Patentanmeldung P 34 27 470.7 beschrieben ist.
Die Fig. 4 zeigt, daß auch am unteren Ende des Steuerstabes 8 Rollen vorgesehen sind. Diese Führungsrollen 24 sitzen in dem Zylinder 10. Sie haben einen etwa doppelt so großen Durchmesser wie die Rollen 18 und laufen auf erhöhten Laufbahnen 25, die auf dem Kolben 11 zwischen den Vorsprüngen 21 und den Vertiefungen 20 vorgesehen sind.
Die Fig. 5 läßt erkennen, daß vier Führungsrollen 24 entsprechend den vier Flügeln 12 des Steuerstabes 8 vorgesehen sind, um eine genaue Führung zu erreichen.
Ferner zeigt die Fig. 4, daß auch der Zylinder 10 bereichsweise mit um den Umfang reichende Vorsprüngen 26 und dazwischenliegende Vertiefungen 27 ausgerüstet ist. Die Laufbahnen 17 der Rollen 18 schneiden die Vorsprünge 26 als Ausnehmungen.
Wie gefunden wurde, ist es vorteilhaft, wenn die Führung der Rollen auf den Laufbahnen durch eine Rotationsvorspannung zwischen Kolben 11 und Zylinder 10 festgelegt ist. Diese Vorspannung kann bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 dadurch erreicht werden, daß schraubenlinienförmig verlaufende Rippen 30 auf dem Zylinder angeordnet sind. Sie ergeben unter dem Einfluß der Hydraulikflüssigkeit, die zwischen dem Kolben 11 und dem Zylinder 10 hindurchtritt, einen Rotationsvorspannung, so daß auch in Umfangsrichtung eindeutige Zentrierung des Steuerstabes 8 gegeben ist.
Eine Alternative zur "hydraulischen" Rotationsvorspannung besteht darin, daß den Flügeln 12 des Steuerstabes 8 unter Federwirkung stehende Führungsrollen zugeordnet sind, die die Flügel über fest montierte Rollen 32, die als Anschläge dienen, gegen die Zwischenbleche 3 drücken. Der dafür erforderliche Federweg braucht nur wenige Millimeter zu betragen und kann deshalb leicht von einer Blattfeder aufgebracht werden.
9 Patentansprüche 7 Figuren

Claims

Patentansprüche l.jKernreaktor, insbesondere Siedewasserreaktor, mit einem Kolben und Zylinder umfassenden hydraulischen Antrieb für einen Steuerstab, der Führungsrollen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (11) und Zylinder (10) mit am Umfang verlaufenden Vorsprüngen (21, 26) versehen sind, daß die Führungsrollen (24) im Zylinder (10) angeordnet sind und daß auf dem Kolben (11) längs Mantellinien Laufbahnen (25) für die Führungsrollen (24) angeordnet sind, die die Vorsprünge (21) schneiden.
2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahnen (25) mindestens die Höhe der Vorsprünge (21)haben.
3. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ebene quer zur Antriebsachse mindestens drei Rollen (24) liegen und daß den Rollen (24) entsprechend viele Laufbahnen zugeordnet sind.
4. Kernreaktor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kolben (11) Führungsrollen (18) angeordnet sind, die auf Laufbahnen (17) auf der Innenseite des Zylinders (10) laufen.
5. Kernreaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Laufbahnen (17) an der Innenseite des Zylinders (10) hervorstehen.
6. Kernreaktor nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrollen (24) im Zylinder (10) dem einen Ende und die Führungsrollen (18) im Kolben (11) dem anderen Ende des Steuerstabes (8) zugeordnet sind.
7. Kernreaktor nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kolben (11) und Zylinder (10) eine Rotationskraft wirksam ist, die sie gegen einen Anschlag (32) drückt.
8. Kernreaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationskraft mit Führungsrollen aufgebracht wird, die unter Federwirkung stehen und auf den Steuerstab (8) wirken.
9. Kernreaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationskraft mit zu den Laufbahnen (17, 25) geneigten Rippen (30) am Kolben (11) und/oder Zylinder (12) aufgebracht wird, auf die die hydraulische Antriebsflüssigkeit wirkt.