DE3444644A1

DE3444644A1 - Process and apparatus for measuring the position of absorber rods

Info

Publication number: DE3444644A1
Application number: DE19843444644
Authority: DE
Inventors: Claus Dipl.-Ing. Dr. 6702 Bad Dürkheim Elter; Theo Ing.(grad.) 6800 Mannheim Martin; Hermann Dipl.-Ing. 6751 Langmeil Schmitt; Josef Dipl.-Ing. Dr. 7521 Hambrücken Schöning
Original assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Priority date: 1984-12-07
Filing date: 1984-12-07
Publication date: 1986-06-19

Abstract

The invention relates to a process and an apparatus for measuring the position of absorber rods in nuclear reactors, in particular in gas-cooled high-temperature reactors, in which the absorber rods (10) can be moved in the longitudinal direction between two end positions. Position measurement is performed in this case indirectly by evaluating the movement of the mechanical elements of the rod drive (11). <IMAGE>

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Absorber-Method and device for measuring the absorber

stabstellng Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der AbsorDerstabseling bei Kernreaktoren, insbesondere bei gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren, bei denen die Aosorbetstäbe zwischen zwei Endstellungen in vertikaler Richtung verfahrbar sind, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.rod position The invention relates to a method for measuring the absorber rods in nuclear reactors, especially in gas-cooled high-temperature reactors, in which the Aosorbet sticks can be moved between two end positions in the vertical direction are, and a device for performing the method.

Absorherstäbe dienen in Kernreaktoren zur Regelung der Reaktorleistung, An- und Abfahrvorgänge, zum Ausgleich des Abbrandes und zum Abschalten des Reaktors. Voraussetzung für die sichere Handhabung ist hierbei die genaue Kenntnis der jeweiligen Eintauchtiefe des Absorberstabes in -en Reaktor. Aus diesem Grund werden Stellungsanzeigen für die Absorberstabstellung benötigt.Absorher rods are used in nuclear reactors to regulate the reactor output, Start-up and shutdown processes to compensate for the burn-up and to shut down the reactor. Precondition for safe handling is precise knowledge of the respective Immersion depth of the absorber rod in the reactor. For this reason, position indicators required for the absorber rod position.

Aus der DE-PS 25 21 340 ist eine Einrichtung zur Messung der Stellung von in vertikaler Richtung verfahrbaren Ab- sorberstäben bei Kernreaktoren, insbesondere bei gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren, mit einem fest mit dem Absorberstab verbundenen Dauermagneten und einer Anzahl durch den Dauermagneten zu betätigender Reed-Schalter, welche innerhalb eines zum Reaktorinneren abgeschlossenen Schutzrohres in gleichmäßigen Abständen in Längsrichtung über die gesamte Hublänge des Absorberstabes angeordnet sind und jeweils durch eine Scheibe aus magnetisch leitendem Material voneinander getrennt sind.From DE-PS 25 21 340 a device for measuring the position is of vertically displaceable sorber bars in nuclear reactors, especially with gas-cooled high-temperature reactors, with a fixed to the absorber rod connected permanent magnets and a number to be actuated by the permanent magnet Reed switches, which are located inside a protective tube that is closed off from the inside of the reactor at regular intervals in the longitudinal direction over the entire stroke length of the absorber rod are arranged and each by a disc made of magnetically conductive material are separated from each other.

Entsprechend der jeweiligen Position des Dauermagneten beim Verschieben des Absorberstabes wird der nächstliegende Reed-Schalter betätigt7 und man erhält auf diese Weise die geforderte Positionsangabe, ohne daß infolge Temperatur- oder Stranlenbelastung die Funktion beeinträchtigt wäre.According to the respective position of the permanent magnet when moving of the absorber rod, the closest reed switch is actuated7 and one obtains In this way, the required position information without being due to temperature or Stranlen loading the function would be impaired.

Noch nicht befriedlgend ist bei diesem Stand der Technik, daß die verwendeten Bauelemente auf die auftretenden thermischen und radiologischen Einflußfaktoren abgestimmt sein müssen, und daß die Meßkette über die gesamte Hublänge des Absorberstabs anzuordnen ist, was neben Materialaufwand auch Montage- und Justierprobleme verursachen kann.It is not yet satisfactory in this prior art that the used components on the occurring thermal and radiological influencing factors must be matched, and that the electrode over the entire stroke length of the absorber rod is to be arranged, which in addition to the cost of materials also cause assembly and adjustment problems can.

Die Erfindung hat daher die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, deren Anwendung auf einfache Weise die Stellungsmessung von Absorberstäben ermöglicht und die Nachteile der bekannten Lösungen vermeidet.The invention therefore has the object of providing a method and a device for the implementation of the method, the application of which can be used in a simple manner Allows position measurement of absorber rods and the disadvantages of the known solutions avoids.

Die Lösung der Aufgabe besteht entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aarin, daß die jeweiiae Stabstellung indirekt über die Auswertung der Bewegung der mech9nischen Elemente des Stabantriebs gemessen wird. Hierzu wird die translatorische Hubbewegung des Absorberstabs zur Meßwerterfassung in eine Rotationsbewegung umgewanielt und auf wenigstens zwei Impulsgeber pro Endstellung übertragen. Die drehbar angeordneten Impulsgeber werden über ein Meßgetriebe entsprechend der Hubbewegung des Absorberstabes in Rotation versetzt, wobei dIe Drehzahlen der an getrennten Wellen befestigten Impulsgeber voneinander verschieden sind.The solution to the problem is in accordance with the characterizing part of claim 1 aarin that the jeweiiae Staff position indirectly over the evaluation of the movement of the mechanical elements of the rod drive was measured will. For this purpose, the translatory stroke movement of the absorber rod is used to record the measured values converted into a rotational movement and at least two pulse generators per end position transfer. The rotatably arranged pulse generators are accordingly via a measuring gear the stroke movement of the absorber rod is set in rotation, whereby the speeds of the Pulse generators attached to separate shafts are different from one another.

Die unterschiedlicnen Drehzahlen der Impulsgeber sind so aufeinander abgestimmt, daß beim Verfahren des Absoroerstabes über die gesamte Hublänge die den Impulsgebern zugeordneten Impuisempfängern nur einmal gleichzeitig bestätigt werden, nämlich im unteren bzw. im oberen Endpunkt. Auf diese Weise werden die definierten Endstellungen des Absorberstabes angezeigt. Entsprechend den Umdrehungen der Impulsgeber können Zwischenstellungen des Absorberstabes angezeigt werden. Eine weitere Einsatzmöglichkeit für die Impulsempfänger besteht darin, sie als Endschalter für den Antrieb des Absorberstabes zu verwenden, indem der Signalimpuls als Schaltimpuls benutzt wird.The different speeds of the pulse generators are so on top of each other coordinated that the process of the Absoroerstabes over the entire stroke length the pulse receivers assigned to the pulse generators are only confirmed once at the same time , namely in the lower or in the upper end point. In this way the defined End positions of the absorber rod shown. According to the revolutions of the pulse generator intermediate positions of the absorber rod can be displayed. Another possible use for the pulse receiver is to use it as a limit switch for driving the absorber rod by using the signal pulse as a switching pulse.

Für die Bestückung der Impulsgeber werden vorzugsweise Dauermagneten eingesetzt, welche dann berührungslos die als Reed-Schalter ausgebildeten Impulsempfängern betätigen.' Jedoch können auch andere Signalelemente vorgesehen werden.Permanent magnets are preferably used to equip the pulse generators used, which then contactlessly the pulse receivers designed as reed switches actuate.' However, other signal elements can also be provided.

Vorteilhafterweise kann ergänzend zu den beschriebenen Impulsgebern ein induktiver Drehmelder vorgesehen sein, der ebenfalls von dem Meßgetriebe angetrieben wird. Ein solcher Drehmelder liefert in Abhängigkeit vom Drehwinel eine proportionale Ausgangsspannung mit linearem Verlauf in einem Bereich von 1200 und dient so der kontinuierlichen Stellungsanzelge. Anstelle eines induktI-ven Signalgebers Kann auch eine andere BestücKung, z.E.Advantageously, in addition to the pulse generators described an inductive resolver can be provided, also from that Measuring gear is driven. Such a resolver delivers depending on the Angle of rotation is a proportional output voltage with a linear curve in a range of 1200 and thus serves as a continuous position display. Instead of an inductive Signaling device can also be equipped with other equipment, e.g.

Potentiometer, gewählt werden.Potentiometer.

Weitere erPindungswesentliehe Merkmale, Verbesserungen und vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sid den Unteransprüchen sowie dem In der Figurenbeschreibung erläuterten Ausführungsbeispiel zu entnehmen.Further features, improvements and advantageous features essential to the invention The embodiment of the invention is based on the subclaims and in the description of the figures Referring to the illustrated embodiment.

In den Figuren und der dazugehörenden Figurenbeschreibung sollen anhand des gezeigten Ausführt;ngsbelspiels der Erfindungsgedanke sowie vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung beschrieben und erläutert werden.In the figures and the associated description of the figures, the shown execution; ngsbelspiels the inventive idea and advantageous embodiments and improvements of the invention are described and illustrated.

Es zeigt: Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Meßvorrichtung, Fig. 2 einen Teilschnitt aus Fig. 1.It shows: FIG. 1 a schematic section through a measuring device, FIG. 2 shows a partial section from FIG. 1.

In Fig. 1 ist ein Meßumformer 12 dargestellt, der in einem mehrteiligen Gehause 13 untergebracht ist. Der untere Teil des Gehäuses 13 wird gebildet aus einem zweiteiligen C-etriebegehäuse 14, 16, welches das Meßgetriebe 18 aufnimmt. An dessen Oberseite 15 schließt eine Meßkammer 20 an, in der ImpuLsgeber 22. Impulsempfänger 24 und ein induktiver Drehmeider 26 angeordnet sind. Acht Impulsgeber 22 sind jeweils zu viert als Signalkette auf je einer Welle 28 befestigt, welche in Wellenlagern 30, 31 geführt sind und mit dem Meßgetriebe 18 in Verbindung stehen. Den Impulsgebern jeweils gegenüber binde sich die Impulsempfänger 24. Der stufig abgesetzte induktive Drehmelder 26 steht ebenfalls über eine Welle 28 mit dem Meßgetriebe 18 in Verbindung, das schematisch gezeigt ist und aus einer Reihe von Stirflrädern 19 gebildet ist.In Fig. 1, a transducer 12 is shown, which in a multi-part Housing 13 is housed. The lower part of the housing 13 is formed from a two-part C-gear housing 14, 16 which accommodates the measuring gear 18. A measuring chamber 20 connects to its top 15, in the pulse generator 22 pulse receiver 24 and an inductive rotary cutter 26 are arranged. Eight pulse generators 22 are each four as a signal chain each attached to a shaft 28, which are guided in shaft bearings 30, 31 and are connected to the measuring gear 18. The pulse receivers 24 are linked to each of the pulse generators Remote inductive resolver 26 is also connected to the measuring gear via a shaft 28 18 in connection, which is shown schematically and from a series of idlers 19 is formed.

Uber einen in der Zeichnung nur verkürzt dargestellten Stutzen 38 schließt der Meßumformer 12 an einen nicht maßstäblich dargestellten Absorberstabantrieb 11 an, von welchem der Antrieb des Meßgetriebes 18 über eine Ritzelwelle 35 auf ein Ritzel 32 erfolgt. Ferner ist gezeigt, daß vom Absorberstabantrieb 11 ein Absorberstab 10 innerhalb eines darunter angeordneten Reaktorbehälters 42 in einen Kugelhaufen 44 ein- und ausgefahren (Doppelpfeil) wird.Via a connecting piece 38, which is only shown in abbreviated form in the drawing the transducer 12 connects to an absorber rod drive not shown to scale 11, from which the drive of the measuring gear 18 via a pinion shaft 35 on a pinion 32 takes place. It is also shown that the absorber rod drive 11 is an absorber rod 10 inside a reactor container 42 arranged below in a pebble pile 44 is extended and retracted (double arrow).

Tn Fig. 2 ist ein Teilausschnitt aus Fig. 1 entlang der Linie 1-1 wiedergegeben. Die am Gehäuse 13 befestigten Impulsempfänger 24 bilden mit den ihnen jeweils gegenhuber befindlichen Impulsgebern 22 ein Kontaktpaar 23.Tn Fig. 2 is a partial section from Fig. 1 along the line 1-1 reproduced. The pulse receivers 24 attached to the housing 13 form with them Pulse generators 22 located opposite each other are a pair of contacts 23.

Die an der Welle 28 befestigten um eine außermittig angeordnete Drehachse 29 drehbaren Impulsgeber 22 weisen auf der von der Drehachse 29 entfernten Stirnseite eine Signalfläche 40 ebenso wie die Impulsempfänger 24 auf der den Impulsgebern 22 zugewandten Seite auf. Auf der gegenüberliegenden Seite der Impulsempfänger 24 schließt ein Signalkabel 34 an, das zur Signalübertragung dient.The attached to the shaft 28 about an eccentrically arranged axis of rotation 29 rotatable pulse generators 22 point to the end face remote from the axis of rotation 29 a signal surface 40 as well as the pulse receiver 24 on the pulse generator 22 facing side. On the opposite side of the pulse receiver 24 connects a signal cable 34, which is used for signal transmission.

Ferner ist aus Fig. 2 ersichtlich, daß die an getrennten Wellen 28 befestigten Signalgeber 22 einen unterschied- lichen Drehwinkel aufweisen, was auf Unterschiede der Getrlebeübersetzung und dadurch bedingte Drehzahaurter schiede bei der Rotation zurückzuführen ist.It can also be seen from FIG. 2 that the shafts 28 attached signal generator 22 a different normal angle of rotation show what to differences in the gear ratio and the resulting speed retainer difference in rotation is due.

Bei Bewegung des Absorberstabes 10 wird vom Absorberstabantrieb 11 über die Ritzelwelle 36 das Ritzel 32 in Drehung versetzt. Diese Drehbewegung wird über das Meßgetriebe 18 auf die Impulsgeber 22 bzw. auf den Induktiven Drehmelder 26 üDertragen. Der Drehmelder 26 besteht aus einem nicht gezeigten Stator, der ein elektrisches Feld erzeugt, in dem sich ein ebenfalls nicht dargestellte Rotor mit einem Drehwinkel von 1200 bewegen kamin. Da sich je nach Stellung des Rotors unterschiedliche Induktionsspannungen ergeben, kann über eine ebenfalls nicht gezeigte Auswerteelektronik eine der Rotorstellung proportionale Gleichspannung hergeleitet werden. Diese Spannung ist somit äquivalent der Stabs ellunge Zum Antrieb des Drehmelders ist das Meßgetriebe 18 derart untersetzt, daß der Gesamthub ds Absorberstabes 1G einem Drehwinkel des Rotors von 1200 entspricht.When the absorber rod 10 moves, the absorber rod drive 11 The pinion 32 is set in rotation via the pinion shaft 36. This rotational movement will Via the measuring gear 18 to the pulse generator 22 or to the inductive resolver 26 TRANSFER. The resolver 26 consists of a stator, not shown, which is a Electric field generated in which a rotor, also not shown, is with a rotation angle of 1200 move chimney. Since, depending on the position of the rotor, different Induction voltages can result via evaluation electronics, also not shown a DC voltage proportional to the rotor position can be derived. This tension is thus equivalent to the rod ellunge. The measuring gear is used to drive the resolver 18 stepped down in such a way that the total stroke ds absorber rod 1G is an angle of rotation of the Rotors of 1200 corresponds.

Die Impulsempfänger 24 sind im usführungsbeispiel als berührungslose Kontakte (Reed-Kontakte) ausgeführt. Sie weisen einen großen Ansprechbereich für die als Dauermagneten gebildeten Impulsgeber 22 auf, die innerhalb eines Schwenkbereichs von ca. 50° die Betatigung der Kontakte bewirken.The pulse receivers 24 are non-contact in the exemplary embodiment Contacts (reed contacts) carried out. They have a large response range for formed as permanent magnets on the pulse generator 22, which is within a pivoting range of approx. 50 ° cause the contacts to be actuated.

Zur Einengung dieser Bandbreite dient die unterschiedliche Drehgeschwindigkeit der Impulsgeber 22. Mittels dieser Maßnahme ist es möglich, einen definierten Schaltpunkt anzugeben, an dem beide Kontakte gleichzeitig ge- sehlessen sind. Durch einfache Justierung ist es möglich diesen Schaltpunkt so zu legen, daß er mit einem Endpunkt der Hubbewegung des Aborberstabs 10 übereinstimmt. Für jede,Endstellung werden hierbei zwei Reed-Kontakte benötigt.The different rotational speeds serve to narrow this bandwidth the pulse generator 22. By means of this measure, it is possible to set a defined switching point indicate where both contacts are are missing out. With a simple adjustment it is possible to set this switching point so that it coincides with an end point of the stroke movement of the absorber rod 10. For each, end position two reed contacts are required for this.

Abhängig von der. festgelegten Anzahl der Umdrehungen je Vollhub des Absorberstabes 10, die ein einzelnes Kontaktpaar 23 ausführt, können die Einzels'chaltpunkte der Kontaktpaare 23 Zwischenstellungen des Absorberstabes 10 anzeigen7 sofern sie elektrisch getrennt bzw. parallel geschaltet sind. Entsprechend der bereits beschriebenen Anpassung kann dann das gleichzeitige Signal beider Impuisketten oder zweier bestimmter Kontaktpaare 23 die Endstellung der Hubbewegung des Absorberstabes 10 anzeigen. Werden die Kontaktpaare 23 in diesem Fall miteinander elektrisch in Reihe geschaltet, so können sie direkt oder ggf. mittels Signalverstärker indirekt als Endschalter für den Absorberstab 10 eingesetzt werden.Depends on the. specified number of revolutions per full stroke of the Absorber rod 10, which carries out a single pair of contacts 23, can be the individual switching points of the contact pairs 23 indicate intermediate positions of the absorber rod 10 if they are electrically separated or connected in parallel. According to the one already described Adaptation can then be the simultaneous signal of both pulse chains or two specific ones Contact pairs 23 indicate the end position of the stroke movement of the absorber rod 10. If the contact pairs 23 are electrically connected in series with one another in this case, they can be used as limit switches directly or, if necessary, indirectly using a signal amplifier for the absorber rod 10 are used.

Gemäß dem Beispiel ist vorgesehen, die die Wellen 28 antreibenden Zahnrader 19 zur Erzielung einer nur geringfügig unterschiedlichen Drehzahl im Verhältnis neun zu acht zu bemessen, so daß sich ihre Durchmesser ebenfalls nur geringfügig unterscheidenS gemäß der Erfindung sind jedoch auch hiervon abweichende Übersetzungsverhältnisse möglich.According to the example it is provided that the shafts 28 drive Gears 19 to achieve an only slightly different speed in relation to each other nine to eight, so that their diameter is also only slightly According to the invention, however, gear ratios also differ therefrom possible.

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Claims

A n p r ü c h e 1. Procedure for measuring the Aosorerstabstel1ung in nuclear reactors, especially in gas-cooled high-temperature reactors, in which the absorber rods can be moved between two end positions in the longitudinal direction, characterized in that the position measurement of the absorber rod (10) is indirect by evaluating the movement of the mechanical elements of the rod drive (11) he follows.

2. The method according to claim 1, characterized in that the movement the mechanical elements of the rod drive (11) transmitted as a rotational movement will.

3. The method according to claim 2, characterized in that the rotational movement is transmitted to at least two IM pulse generators (22) in such a way that their speed is different from each other.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that a pair of pulse generators (22) at each end position of the stroke movement of the absorber rod (10) cause a simultaneous switching action.

5. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that a transducer is used to detect the haob movement of the absorber rod (10) (12) is provided.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the transmitter (12) is connected to the absorber rod drive tal1).

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the transmitter (12) has a measuring gear (18) which is used to drive the pulse generator in a defined manner (22! And an inductive resolver (26) are used.

8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that that the measuring transducer (13) is arranged in a housing (12).

9. Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that that in the housing (13) pulse receiver (24) are attached to the pulse generators (22) form contact pairs (23).

10. Device according to one of claims 5 to 9, characterized in that that the pulse generator (22) are formed from permanent magnets and the pulse receiver (24) are designed as non-contact actuatable contacts (e.g. reed switches).

11. Device according to one of claims 5 to 10, characterized in that that the pulse generator (22) are attached eccentrically on shafts (28) which are attached to the MeR gear Connect (18) and turn it proportionally to the stroke movement of the absorber rod (10) will.

12. Device according to one of claims 5 to 11, characterized in that that the shafts 28) have different speeds.

43. Device according to one of claims 5 to 12, characterized in that that opposite signal surfaces (40) of Itapulsgeber (22) and Pulse receiver (24). trigger its actuation.

14. Device according to one of claims 5 to 13, characterized in that that the simultaneous actuation of all pulse receivers (24) one of the two put end positions of the absorber rod (10).

15. Device. according to one of claims 5 to 14, characterized in that that in the measuring transducer (12) an iriductive resolver (26) for continuous position indication is provided.

16. Device according to one of claims 5 to 15, characterized in that that the inductive resolver (26) is in engagement with the measuring gear (18).

'7. Device according to one of Claims 5 to 16, characterized in that that the inductive resolver (26) has an output voltage proportional to the angle of rotation with a linear curve in a range of 1200.

18. Device according to one of claims 5 to 17, characterized in that that the combination of the separately arranged contact pairs (23) by means of electrical Series connection serves as a limit switch for the absorber rod drive (11).