DE3501285A1

DE3501285A1 - Kernreaktor mit einem steuerstab mit hydraulischem antrieb

Info

Publication number: DE3501285A1
Application number: DE19853501285
Authority: DE
Inventors: Michael 2820 Bremen Groddeck
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-01-16
Filing date: 1985-01-16
Publication date: 1986-07-17
Also published as: FR2576135A1; JPS61167895A; FR2576135B1

Description

KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

VPA 85 P 6 0 0 5 DE

Kernreaktor mit einem Steuerstab mit hydraulischem Antrieb

Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor mit einem Steuerstab mit einem hydraulischen Antrieb, der einen Kolben in einem ständig von einer Hydraulikflüssigkeit durchströmten Zylinder umfaßt.

Bei solchen auch als Grobhydraulik bezeichneten Antrieben hat die den Zylinder durchströmende Hydraulikflüssigkeit drei unterschiedliche Strömungsstärken. Im einen Fall reicht die Strömung aus, den Kolben an einer bestimmten Stelle festzuhalten, die durch die Vorsprünge und Vertiefungen am Kolben und/oder Zylinder gegeben ist. Wird demgegenüber die Strömung verstärkt, ί 20 so bewegt sich der Kolben in Strömungsrichtung, und zwar üblicherweise nach oben. Bei einer gegenüber der "Halteströmung" verringerten Strömung sinkt der Kolben im Zylinder ab. Die Länge der Hub- bzw. Sinkbewegung kann durch den Abstand der Vorsprünge und Vertiefungen vorgegeben werden. Bei besonders einfachen Antrieben gibt es nur zwei Endstellungen, eine untere und eine obere. Mit obere ist dabei die in Strömungsrichtung hintere, gegen eine Gegenkraft, insbesondere die Schwerkraft hydraulisch angefahrene Endstellung gemeint. Für solche Antriebe ist das Anfahren und Einhalten der oberen Endlage problematisch. Dazu könnte man den Kolben zwar an sich gegen einen Anschlag fahren lassen. Dies müßte jedoch über ein Dämpfungselement erfolgen, um Stoßbeanspruchungen zu vermeiden. Deshalb geht die Erfindung von der Aufgabe aus, auf einem anderen Vie ge eine definierte obere Endstellung zu erreichen.

_ Sm 2 Po/14.01.1985

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß an dem in Strömungsrichtung hinteren Ende des Zylinders eine Zuströmöffnung für Hydraulikflüssigkeit im Bypass und dahinter mindestens eine Verengung des Zylinders vorgesehen ist.

Bei der Erfindung ergibt sich mit dem Bypass eine vom Kolben vorgenommene Steuerung des Massenstromes in der Endlage. Bei der Bewegung in diese ir. Strömungsrichtung hintere Endlage wird das Verhältnis aus dem Massenstrom, der durch den Spalt zwischen Kolben und Zylinder gegeben ist, zu dem Bypass-Massenstrom so verändert, daß der Kolben nach dem Überfahren der Bypass-Zuströmöffnung in eine durch die Verengung gegebene "Blendenstellung" überschwingt und in der durch die Blendenwirkung von Verengung und Kolben definierten Lage stabil stehen bleibt. Der für diese Position notwendige Massenstrom ν ergibt sich selbständig durch das überfahren der Zuström- ^ öffnung mit der Bypass-Strömung. *

Die Erfindung läßt sich bei einem Kernreaktor mit Flüssigkeitskühlung und einem R.eaktordruckbehälter besonders günstig so verwirklichen, daß der Zylinder im Reaktordruckbehälter angeordnet ist und mit Reaktorkühlmittel im Bypass beaufschlagt wird. Dabei kann der Zylinder parallel zu einer Hauptkühlmittelpumpe angeordnet sein, die in bekannter Weise das Reaktorkühlmittel durch einen Wärmeverbraucher, insbesondere einem Dampferzeuger, treibt. Der Druckunterschied an der Hauptkühlmittelpumpe wird dann als Antriebsenergie für das den Steuerstab betätigende Hydrauliksystem genutzt.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt die Fig. 1 ein Schema eines Kernreaktors nach der Erfindung. In den Fig. 2 und 3

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sind in zwei Ausschnitten in größerem Maßstab Einzelheiten der Erfindung zu sehen.

Der als Ausführungsbeispiel dargestellte Kernreaktor ist ein Druckwasserreaktor mit einem Reaktordruckbehälter 1, der einen Reaktorkern 2 in einem Kernbehälter 3 umschließt. Die im Reaktorkern entwickelte Leistung wird durch vertikal verlaufende Steuerstäbe 5 eingestellt, die neutronenabsorbierendes Material umfassen und zwei Stellungen aufweisen. In der unter der Wirkung

der Schwerkraft eingenommenen unteren Endstellung stehen ■■— sie mit praktisch ihrer gesamten Länge im Reaktorkern 2. Andernfalls werden sie mit einem Hydraulikantrieb 6 aus dem Reaktorkern 2 ausgefahren, wie die Fig. 1 zeigt, bis sie ihre obere Endlage erreichen. Beim Ausführungsbeispiel ist nur ein Antrieb 6 dargestellt, obwohl

Druckwasserreaktoren üblicherweise eine Vielzahl von τ

10 bis 50 solcher Antriebe oder noch mehr aufweisen. j

Der Reaktorkern 2 wird mit unter Druck stehendem Wasser gekühlt, das mit einer Hauptkühlpumpe 8 durch einen Ringraum 9 zwischen dem Reaktordruckbehälter 1 und dem Kernbehälter 3 zur unteren Kernseite geführt wird. Es durchströmt den Reaktorkern 2, wobei es aufgewärmt wird, und gelangt dann in den heißen Strang 10 eines Reaktorkühlkreises 12, in dem der Reaktordruckbehälter 1 mit einem Dampferzeuger 13 und der Pumpe 8 in Reihe geschaltet ist, die in dem sogenannten kalten Strang 14 des Kühlkreises 12 angeordnet ist.

30

Der Hydaulikantrieb 6 umfaßt einen Zylinder 16 und einen Kolben 17, der mit dem Steuerstab 5 über eine Stange 18 gekoppelt ist. Als Hydraulikflüssigkeit zur Betätigung des Antriebes 6 dient das Kühlwasser des Reaktors. Es gelangt, wie die Pfeile 20 zeigen, aus dem freien Innenraum des Reaktordruckbehälters 1 direkt

S ^x

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von unten unter den Kolben 17 in den Zylinder 16. Aus diesem tritt es durch eine am oberen Ende des Zylinders 16 angebrachte Auslaßleitung 21 aus dem Reaktordruckbehälter 1 aus, deren Durchsatz durch ein Ventil 22 gesteuert wird. Die dem Reaktordruckbehälter 1 abgekehrte Seite des Ventils 22 ist über eine Leitung 23 an die Saugseite der Pumpe 8 im kalten Strang 14 angeschlossen.

Der Kolben 17 hat, wie die Fig. 2 und 3 zeigen, zwei in Bewegungsrichtung hintereinanderliegende Vorsprünge 25 und 26, die gegenüber einer Vertiefung 27 um zum Beispiel etwa 1/8 im Durchmesser vergrößert sind. Kit dieser Ausbildung wird der Kolben 17 im Zylinder durch eine genügend große Strömung der Hydraulikflüssigkeit nach oben bewegt, die durch den Pfeil 20 im Bereich des unteren Zylinderendes 29 angedeutet ist. Dort ^ soll er in einer Endstellung gehalten werden.

In der Fig. 2 ist eine Fahrstellung des Kolbens 17 dargestellt, die unterhalb der oberen Endlage liegt. Die freie Oberseite 30 des Kolbens liegt dabei noch unterhalb einer Zuströmöffnung 31, durch die, wie der Pfeil 32 andeutet, Hydraulikflüssigkeit im 3ypass zu der durch den Pfeil 28 angedeuteten Strömung in die Oberseite des Zylinders 16 eintritt„

Erreicht der Kolben 17 bei seiner durch das Ventil 22 gesteuerten Aufwärtsbewegung die Zuströmöffnung 31, so vergrößert sich die nach oben wirkende Kraft, weil die Kühlmittelströmung am Kolben 17 durch die Bypass-Strömung vergrößert ist. Damit wird der Kolben 17 schnell in die in der Fig. 3 gezeichnete Lage befördert. In dieser Lage verweilt der Kolben 17, v/eil die Auftriebskraft durch eine Verengung 33 des Zylinders 16, die als Blende wirkt, in einem kleinen Bereich einen größeren

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Wert hat als unter oder oberhalb der Verengung 33. Die insgesamt nach oben austretende, durch den Pfeil 35 angedeutete Flüssigkeitsströmung, die sich aus der Strömung entsprechend dem Pfeil 28 und der Bypass-Strömung entsprechend dem Pfeil 32 zusammensetzt, reicht dort also aus, den Kolben 17 sicher in der gezeichneten Endstellung zu halten. Somit ist eine stabile Endlage gegeben, die schnell und dennoch stoßfrei erreicht wird.

Wie die Fig. 1 zeigt, sitzt der Zylinder 16 unmittelbar im Reaktordruckbehälter 1, so daß Undichtigkeiten keine Rolle spielen. Außerdem wird keine besondere Pumpe für das Hydrauliksystem benötigt, weil der Zylinder 16 parallel zur Hauptkühlmittelpumpe 8 angeordnet ist. Dennoch ergibt sich eine definierte obere Endlage, und zwar für alle Antriebe 6, die zur parallelen Betätigung von Steuerstäben 5 vorgesehen sein können.

3 Patentansprüche
3 Figuren

Claims

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Pat entansprüche

Kernreaktor mit einem Steuerstab nit einem hydraulischen Antrieb, der einen Kolben in einem von einer Hydraulikflüssigkeit durchströmten Zylinder umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß an dem in Strömungsrichtung hinteren Ende des Zylinders (16) eine Zuströmöffnung (31) für Hydraulikflüssigkeit im Bypass und dahinter mindestens eine Verengung (33) des Zylinders vorgesehen ist. *
2. Kernreaktor nach Anspruch T mit Flüssigkeitskühlung und einen Reaktordruckbehälter, dadurch gekennzeichnet , daß der Zylinder (16) im Reaktordruckbehälter (1) angeordnet ist und mit Reaktorkühlmittel im 3ypass beaufschlagt ist.
3. Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch ge- ^ kennzeichnet , daß der Zylinder (16) parallel *

zu einer Hauptkühlmittelpumpe (8) angeordnet ist.