SE529279C2

SE529279C2 - Control rod device and nuclear reactor plant

Info

Publication number: SE529279C2
Application number: SE0502482A
Authority: SE
Inventors: Gunnar Staahl
Original assignee: Westinghouse Electric Sweden
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2007-06-19
Also published as: SE0502482L; EP1946329A4; WO2007055645A1; EP1946329A1

Abstract

The present invention refers to a control rod device for a nuclear reactor (1) having a core which comprises nuclear fuel and which is arranged to permit through-flowing of water. The control rod device (2) comprises a moveable control rod member (6) and a stationary guide member (7). The control rod member may be displaced axially into the core and comprises a control rod (8) with a neutron-absorbing substance. The control rod member is displaceable in the guide member between a first end position outside the core and a second end position in the core. A retarding device is arranged to retard the control rod member when it approaches the second end position. The retarding device comprises an eddy current brake having a first eddy current unit (31) on one of the control rod member and the guide member and a second eddy current unit (32) on the other of the control rod member and the guide member.

Description

529 279 Eftersom snabbavställningen sker så snabbt måste styrstavsor- ganen bromsas innan de når sitt andra ändläge. Denna in- bromsning sker idag med hjälp av hydraulisk dämpning. Styr- stavsorganen är utformade på så sätt att de .medger att vätska trycks ut .mellan det rörliga-styrstavsorganet och det stationära ledorganet när styrstavsorganet närmar sig det andra ändläget. 529 279 Because the quick adjustment is so fast, the control rod members must be braked before they reach their second end position. This deceleration takes place today with the help of hydraulic damping. The guide rod means are designed so as to allow liquid to be forced out between the movable guide rod member and the stationary guide member as the guide rod member approaches the second end position.

Denna hydrauliska dämpning är emellertid i många fall otillräck- lig vilket innebär att styrstavsorganet slår i det stationära ledor- ganet med allt för hög rörelseenergi, vilket i sin tur kan leda till skador på ingående komponenter, exempelvis på den bajonett- koppling som ingår som en väsentlig del i styrstavsorgan för BWR och som medger löstagande av själva styrstaven från res- ten av styrstavsorganet.However, this hydraulic damping is in many cases insufficient, which means that the control rod member strikes the stationary guide member with too high kinetic energy, which in turn can lead to damage to components included, for example on the bayonet coupling which is included as a an essential part of the control rod body for BWR and which allows the control rod itself to be detached from the rest of the control rod body.

Mer specifikt innefattar styrstavsanordningen i en BWR ett led- rör och ett kolvorgan bestående av en kolv och ett kolvrör, vilket är rörligt anordnat i ledröret. Med hjälp av den ovan nämnda kraftkällan kan kolvorganet förskjutas uppåt i ledröret genom tillförsel av ett. trycksatt medium från kraftkällan. Kolven och den övre delen av ledröret är utformade på så sätt att en bromsning av styrstavsorganet genom hydraulisk dämpning åstadkoms-när kolven närmar sig det andra, övre' ändläget. Själva styrstaven är via en stång förbunden med den övre änden av kolvröret med hjälp av en bajonettkoppling. Denna bajonettkoppling kan ska- das om kolven slår i den övre delen av ledröret med allt för stor kraft.More specifically, the guide rod device in a BWR comprises a hinge tube and a piston member consisting of a piston and a piston tube, which is movably arranged in the hinge tube. By means of the above-mentioned source of power, the piston member can be displaced upwards in the guide tube by supplying a. pressurized medium from the power source. The piston and the upper part of the guide tube are designed in such a way that a braking of the control rod member by hydraulic damping is effected when the piston approaches the second, upper end position. The guide rod itself is connected via a rod to the upper end of the piston tube by means of a bayonet coupling. This bayonet coupling can be damaged if the piston strikes the upper part of the guide tube with too much force.

US-A-4,487,739 visar en styrstavsanordning för en reaktor in- rättad att kylas med flytande metall. l styrstavanordningens ned- re ände finns medel för hydraulisk dämpning, vilka är så utfor- made att den flytande metallen pressas ut mellan spalter mellan styrstavens nedre ände och ett mottagande Iedorgan. Den kän- da anordningen är kompletterad med en virvelströmsbroms in- nefattande en magnet i det mottagande ledröret. När styrstaven närmar sig magneten kommer virvelströmmar att uppstå i den elektriska ledaren, som i' dettafall bildas av den flytande meta-l- 529 279 len. Den flytande metallens utströmning genom spalterna kom- mer därvid att bromsas och på så vis ökas den hydrauliska dämpningsverkan.US-A-4,487,739 discloses a control rod device for a reactor arranged to be cooled with liquid metal. At the lower end of the control rod device there are means for hydraulic damping, which are designed so that the liquid metal is pressed out between gaps between the lower end of the control rod and a receiving guide means. The known device is supplemented by an eddy current brake including a magnet in the receiving lead tube. As the guide rod approaches the magnet, eddy currents will occur in the electrical conductor, which in this case is formed by the liquid metal. The outflow of the liquid metal through the gaps will thereby be slowed down and thus the hydraulic damping effect is increased.

'SAMMANFATTNING AV UPPFlNNlNGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en .effektiv bromsning av ett styrstavsorgan i samband med snabb- avställning av en vattenreaktor. Detta ändamål uppnås med den inledningsvis angivna styrstavsanordningen som kännetecknas av att virvelströmsbromsen innefattar en första virvelströmsen- het anordnad på ett av styrstavsorganet och ledorganet och en andra virvelströmsenhet anordnad på det andra av styrstavsor- -ganet och ledorganet.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide an effective braking of a control rod member in connection with rapid shutdown of a water reactor. This object is achieved with the initially indicated control rod device which is characterized in that the eddy current brake comprises a first eddy current unit arranged on one of the control rod means and the articulation means and a second eddy current unit arranged on the other of the control rod means and the articulation means.

Med en sådan virvelströmsbrom innefattande en enhet på det rörliga styrstavsorganet och en annan enhet på det stationära ledorganet kan en effektiv inbromsning av styrstavsorganets rö- relse åstadkommas. Pà så sätt kan möjliga skador på styrstavs- organ och/eller ledorgan undvikas. l synnerhet kan virvelströms- bromsen enligt denna uppfinning utgöra ett komplement till den befintliga hydrauliska dämpningen och på så sätt kan den totala bromsverkan ökas. Vidare kan virvelströmsbromsen enligt denna uppfinning fungera oberoende av det kylande mediet. Virvel- strömsbromsen enligt denna uppfinning är således lämplig att användas i en -kärnreaktor inrättad att genomströmmas av mode- rerande och kylande vatten. Speciellt kan styrstavsanordningen enligt uppfinningen installeras i lättvattenreaktorer eller tung- vattenreaktorer. Styrstavsanordningen enligt uppfinningen är i sin generella form applicerbar på så väl kokarvattenreaktorer som tryckvattenreaktorer.With such an eddy current brake comprising a unit on the movable guide rod member and another unit on the stationary hinge member, an effective deceleration of the movement of the guide rod member can be achieved. In this way, possible damage to the control rod members and / or hinge members can be avoided. In particular, the eddy current brake according to this invention can be a complement to the existing hydraulic damping and in this way the overall braking effect can be increased. Furthermore, the eddy current brake of this invention can operate independently of the cooling medium. The eddy current brake of this invention is thus suitable for use in a nuclear reactor arranged to be traversed by moderating and cooling water. In particular, the control rod device according to the invention can be installed in light water reactors or heavy water reactors. The control rod device according to the invention is in its general form applicable to both boiling water reactors and pressurized water reactors.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar den första vir- velströmsenheten åtminstone en magnet. Den första virvel- strömsenheten kan med fördel innefatta åtminstone en perma- nentmagnet. Med en sådan permanentmagnet säkerställs att 529 279 virvelströmsbromsen alltid fungerar oberoende av extern ström- försörjning. En sådan utformning är således mycket lämplig för att snabbt kunna ställa av reaktorn när någon oönskad händelse. har inträffat.According to an embodiment of the invention, the first eddy current unit comprises at least one magnet. The first eddy current unit may advantageously comprise at least one permanent magnet. With such a permanent magnet, it is ensured that the 529 279 eddy current brake always works independently of the external power supply. Such a design is thus very suitable for being able to quickly shut down the reactor in the event of an undesirable event. has occured.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar den första virvelströmsenheten åtminstone en elektromagnet. Med hjälp av en elektromagnet kan den applicerade bromsverkan sty- ras. En sådan utföringsform är speciellt lämplig för att testa snabbavställningssystemet när reaktorn redan är avställd för re- vision och när en ännu kraftigare inbromsning är önskvärd.According to a further embodiment of the invention, the first eddy current unit comprises at least one electromagnet. With the help of an electromagnet, the applied braking effect can be controlled. Such an embodiment is particularly suitable for testing the rapid shut-off system when the reactor has already been shut down for inspection and when an even more powerful deceleration is desired.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar den andra virvelströmsenheten åtminstone en. elektrisk ledare. Det skall här noteras att den elektriska ledaren kan vara anordnad på styrstavsorganet eller ledorganet och att magneten kan vara anordnad på ledorganet eller styrstavsorganet.According to a further embodiment of the invention, the second eddy current unit comprises at least one. electrical conductor. It should be noted here that the electrical conductor may be arranged on the guide rod means or the guide means and that the magnet may be arranged on the guide means or the guide rod means.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är den andra virvelströmsenheten anordnad på styrstavsorganet. Därmed kommer magneten att anordnas på det stationära ledorganet. En sådan utföringsform är speciellt lämplig i en kokarvattenreaktor då det kan finnas många elektriska komponenter omedelbart utanför styrstavsorganet som skulle kunna påverkas av en mag- net i det rörliga styrstavsorganet.According to a further embodiment of the invention, the second eddy current unit is arranged on the guide rod member. Thus, the magnet will be arranged on the stationary hinge member. Such an embodiment is particularly suitable in a boiling water reactor as there may be many electrical components immediately outside the control rod means which could be actuated by a magnet in the movable control rod means.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen har styr- stavsorganet en yttre omkretsyta, varvid den elektriska ledaren sträcker sig runt hela den yttre omkretsytan. Vidare kan den andra virvelströmsenheten innefatta ett flertal elektriska ledare som sträcker sig runt den yttre omkretsytan och som är anord- nade på ett axiellt avstånd A från varandra.According to a further embodiment of the invention, the control rod member has an outer circumferential surface, the electrical conductor extending around the entire outer circumferential surface. Furthermore, the second eddy current unit may comprise a plurality of electrical conductors which extend around the outer circumferential surface and which are arranged at an axial distance A from each other.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar den första virvelströmsenheten ett flertal magneter. 529 279 Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är den första .virvelströmsenheten anordnad på Iedorganet. Ledorganet kan därvid ha en inre omkretsyta, varvid magneterna bildar åtmin- stone en uppsättning magneter som är anordnade i samma axi- ella position och fördelade runt den inre omkretsytan. Vidare kan magneterna bilda ett flertal uppsättningar magneter, varvid magneterna i var och en av uppsättningarna är anordnade i samma axiella position och fördelade runt den inre omkretsytan och varvid iuppsättningarna är anordnade på ett axiellt avstånd B från varandra. i Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är det axiella avståndet A väsentligen lika med det axiella avståndet B. På så vis uppnås en virvelströmsbroms med ett flertal magneter i varje virvelströmsenhet, varvid-dessa magneter var och en kan sam- verka med var sin elektrisk ledare och därmed tillsammans till- handahålla en mycket stor bromskraft.According to a further embodiment of the invention, the first eddy current unit comprises a plurality of magnets. According to a further embodiment of the invention, the first eddy current unit is arranged on the conductor means. The hinge member may then have an inner circumferential surface, the magnets forming at least a set of magnets which are arranged in the same axial position and distributed around the inner circumferential surface. Furthermore, the magnets can form a plurality of sets of magnets, the magnets in each of the sets being arranged in the same axial position and distributed around the inner circumferential surface and the sets being arranged at an axial distance B from each other. According to a further embodiment of the invention, the axial distance A is substantially equal to the axial distance B. In this way an eddy current brake is obtained with a plurality of magnets in each eddy current unit, these magnets each of which can cooperate with their respective electrical conductors. and thus together provide a very large braking force.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen har varje magnet en nordpol och en sydpol, varvid magneterna i en av uppsättningarna har nordpolen vänd radiellt inåt och' magneter- na i den eller de intilliggande uppsättningarna har sydpolen vänd radiellt inåt.According to a further embodiment of the invention, each magnet has a north pole and a south pole, the magnets in one of the sets having the north pole facing radially inwards and the magnets in the adjacent set or sets having the south pole facing radially inwards.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar Iedorganet ett ledrör och styrstavsorganet ett kolvorgan som är rörligt anordnat i ledröret, varvid styrstavsanordningen innefattar en kraftkälla som är inrättad att till ledröret medge tillförsel 'av ett medium som verkar på kolvorganet på så sätt att styrstavs- organet förskjuts till det andra ändläget och varvid deniförsta virvelströmsenheten är anordnad på ett av ledröret och kolvor- ganet och den andra virvelströmsenheten är anordnad på det andra av ledröret och kolvorganet. Därvid kan den yttre om- kretsytan befinna sig på kolvorganet och den inre omkretsytan 'på ledröret. En sådan utformning av styrstavsanordningen är i synnerhet applicerbar på en kokarvattenreaktor, varvid magne- 529 279 terna kan befinna sig vid den inre omkretsytan hos ledröret och de elektriska ledarna kan sträcka sig runt den yttre omkretsytan på kolvorganet.According to a further embodiment of the invention, the guide means comprises a guide tube and the guide rod means a piston means movably arranged in the guide tube, the guide rod device comprising a power source arranged to allow the guide tube a supply of a medium acting on the piston means so that the guide rod means is displaced to the second end position and wherein the first eddy current unit is arranged on one of the hinge tube and the piston means and the second eddy current unit is arranged on the other of the hinge tube and the piston member. In this case, the outer circumferential surface can be located on the piston member and the inner circumferential surface on the guide tube. Such a design of the control rod device is particularly applicable to a boiling water reactor, wherein the magnets 529 279 can be located at the inner circumferential surface of the guide tube and the electrical conductors can extend around the outer circumferential surface of the piston member.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar styrstavsorganet en stång, som förbinder styrstaven och kolvor- ganet, varvid ledorganet kan innefatta ett ytterrör. I denna utfö- ringsform kan den första virvelströmsenhetenvara anordnad på en av stången och ytterröret medan den andra virvelströmsen- heten är anordnad på den andra av stången och ytterröret.According to a further embodiment of the invention, the guide rod member comprises a rod which connects the guide rod and the piston member, wherein the guide member may comprise an outer tube. In this embodiment, the first eddy current unit may be arranged on one of the rod and the outer tube while the second eddy current unit is arranged on the other of the rod and the outer tube.

Enligt -en ytterligare utföringsform av uppfinningen är den första virvelströmsenheten anordnad på en av styrstaven och ledorga- net och den andra virvelströmsenheten på den andra av styrsta- ven och ledorganet. En sådan utföringsform är även tillämplig på en tryckvattenreaktor, varvid den ena virvelströmsenheten kan vara anordnad vid styrstavens nedre ände och den andra virvel- strömsenheten vid den nedre delen av ett ledrör hos ledorganet. Ändamålet uppnås också med en kärnkraftsanläggning innefat- tande en kärnreaktor och en styrstavsanordning enligt ovan. En- ligt olika utföringsformer kan kärnreaktorn vara av kokarvatten~ typ eller tryckvattentyp.According to a further embodiment of the invention, the first eddy current unit is arranged on one of the guide rod and the guide member and the second eddy current unit on the other of the guide rod and the guide member. Such an embodiment is also applicable to a pressurized water reactor, wherein one eddy current unit can be arranged at the lower end of the guide rod and the other eddy current unit at the lower part of a hinge pipe of the hinge member. The object is also achieved with a nuclear power plant comprising a nuclear reactor and a control rod device as above. According to different embodiments, the nuclear reactor can be of the boiling water type or pressurized water type.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen skall nu förklaras närmare genom en beskrivning av olika utföringsformer och med hänvisning till bifogade ritning- ar.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be explained in more detail by a description of various embodiments and with reference to the accompanying drawings.

Fig.1 visar schematiskt en kärnkraftsanläggning med en styrstavsanordning.Fig. 1 schematically shows a nuclear power plant with a control rod device.

Fig. 2 visar schematiskt en första utföringsform av en styr- stavsanordning enligt uppfinningen.Fig. 2 schematically shows a first embodiment of a guide rod device according to the invention.

Fig. 3 visar närmare en del av en virvelströmsbroms hos styrstavsanordningen i Fig. 2. 3o 529 279 7 Fig. 4' visar en andra utföringsform av en styrstavsanord- ning enligt uppfinningen.Fig. 3 shows in more detail a part of an eddy current brake of the control rod device in Fig. 2. Fig. 4 'shows a second embodiment of a control rod device according to the invention.

Fig. 5 ning enligt uppfinningen.Fig. 5 according to the invention.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar schematiskt en kärnkraftsanläggning som innefattar en kärnreaktor 1 och ett flertal styrstavsanordningar 2. l Fig. 1 visas endast en sådan styrstavsanordning 2. Kärnreaktoran- läggningen innefattar också en härd 3 som bildas av ett stort an- tal bränsleelement 4 med kärnbränsle. Kärnreaktorn 1 är inrät- tad att genomströmmas av modererande och kylande vattenoch kan exempelvis vara en så kallad lättvattenreaktor. Kärnreaktorn 1 som visas i Fig. 1 är en kokarvattenreaktor. Kärnkraftanlägg- ningen innefattar ett mycket stort antal styrstavsanordningar 2.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Fig. 1 schematically shows a nuclear power plant comprising a nuclear reactor 1 and a plurality of control rod devices 2. Fig. 1 shows only such a control rod device 2. The nuclear reactor plant also comprises a core 3 formed by a large number of fuel elements 4 with nuclear fuel. The nuclear reactor 1 is designed to flow through moderating and cooling water and can be, for example, a so-called light water reactor. The nuclear reactor 1 shown in Fig. 1 is a boiling water reactor. The nuclear power plant comprises a very large number of control rod devices 2.

Varje styrstavsanordning 2 innefattar ett rörligt styrstavsorgan 6 och ett stationärt ledorgan 7 i vilket styrstavsorganet 6 'är för- skjutbart längs en längsgående axel x mellan ett första ändläge väsentligen utanför härden 3 och ett andra ändläge väsentligen i härden 3. Varje styrstavsorgan 6 innefattar en styrstav 8, se Fig. 2, som innehåller en neutronabsorberande substans och som helhet är avsedd att befinna sig väsentligen i härden 3 i det and- ra ändläget och väsentligen helt utanför härden 3 i det första ändläget. Styrstavsanordningen 2 innefattar också ett drivdon 9 inrättat att förskjuta styrstavsorganet 6 mellan de två ändlägena på så sätt att styrstavens 8 position i härden 3 kan justeras i syfte att reglera reaktorns 1 effekt.Each guide rod device 2 comprises a movable guide rod member 6 and a stationary guide member 7 in which the guide rod member 6 'is displaceable along a longitudinal axis x between a first end position substantially outside the core 3 and a second end position substantially in the core 3. Each guide rod member 6 comprises a guide rod 8, see Fig. 2, which contains a neutron-absorbing substance and as a whole is intended to be located substantially in the core 3 in the second end position and substantially completely outside the core 3 in the first end position. The control rod device 2 also comprises a drive device 9 arranged to displace the control rod means 6 between the two end positions in such a way that the position of the control rod 8 in the core 3 can be adjusted in order to regulate the power of the reactor 1.

Drivdonet 9 innefattar en elektrisk drivmotor 10 som är förbun- den med en drivskruv 11.. En drivmutter 12 är anordnad på driv- skruven 11 och kommer att förflyttas uppåt eller nedåt beroende på åt vilket håll drivskruven 11 roteras med hjälp av motorn 3.The drive device 9 comprises an electric drive motor 10 which is connected to a drive screw 11. A drive nut 12 is arranged on the drive screw 11 and will be moved up or down depending on the direction in which the drive screw 11 is rotated by means of the motor 3.

På drivmuttern 12 vilar ett kolvorgan 13 innefattande en kolv 14 och ett kolvrör 15. Ledorga-net 7 innefattar ett ytterrör 16 och ett- visar en tredje utföringsform av en styrstavsanord- 529 279 i ett ytterrörets 16 nedre del anordnat ledrör 17. Ytterröret 16 är tryckbärande och sträcker sig in i själva reaktorn 1. .Kolvorganet 13 är förskjutbart längs den längsgående axeln x i ledröret .17.On the drive nut 12 rests a piston member 13 comprising a piston 14 and a piston tube 15. The guide member 7 comprises an outer tube 16 and shows a third embodiment of a guide rod device 529 279 in a lower tube 17 arranged in a lower part of the outer tube 16. The outer tube 16 is pressure bearing and extending into the reactor itself 1. The piston member 13 is displaceable along the longitudinal axis x in the guide tube .17.

Kolvrörets 15 övre ände är förbunden med en stång 18 som -i sin tur är förbunden med själva styrstaven 8. Stången 18 är förbun- den med kolvröret 15 med hjälp av en bajonettkoppling19.The upper end of the piston tube 15 is connected to a rod 18 which in turn is connected to the guide rod 8 itself. The rod 18 is connected to the piston tube 15 by means of a bayonet coupling 19.

Stången 18, bajonettkopplingen 19, kolvorganet 13 och ledröret 17 är inneslutna i det tryckbärande ytterröret 16. Drivmotorns 10 rotationsrörelse överförs således till en vertikal translationsrö- reise hos styrstavsorganet 2 via drivskruven 11, drivmuttern 12, kolvorganet 13 och stången 18. 'Med detta drivdon 9 kan styr- staven 8 således långsamt förskjutas in i och ut ur härden för reglering av reaktorns 1 effekt.The rod 18, the bayonet coupling 19, the piston member 13 and the guide tube 17 are enclosed in the pressure-bearing outer tube 16. The rotational movement of the drive motor 10 is thus transmitted to a vertical translational tube travel of the guide rod member 2 via the drive screw 11, the drive nut 12, the piston member 13 and the rod 18. ' 9, the control rod 8 can thus be slowly displaced into and out of the core to regulate the power of the reactor 1.

Kärnkraftanläggningen innefattar också ett snabbavställningssy- stem som innefattar en schematiskt visad kraftkälla 21. Kraftkäl- lan 21 kan exempelvis innefatta en trycktank som tillhandahåller en fluid, exempelvis vatten, under mycket högt tryck. Denna trycksatta fluid kan tillföras styrstavsanordningen 2 via en .led- ning 22 in i drivdonet 9 via en schematiskt indikerad ventil 23.The nuclear power plant also comprises a rapid shut-off system which comprises a schematically shown power source 21. The power source 21 may, for example, comprise a pressure tank which provides a fluid, for example water, under very high pressure. This pressurized fluid can be supplied to the control rod device 2 via a line 22 into the drive device 9 via a schematically indicated valve 23.

Då fluiden tillförs med mycket högt tryck kommer detta tryck, att verka på kolvens 14 undersida och mycket snabbt trycka kolven 14, kolvröret 15 och stången 18 vertikalt uppåt längs den längs- gående axeln x och på så sätt skjuta in styrstaven 8 i härden 3. lnskjutningen av styrstavsorganet 6 med ett sådant snabbav- ställningssystem sker mycket snabbt, i storleksordningen 2-4 sekunder. Eftersom lnskjutningen sker så snabbt måste 'kolvor- ganets 13 rörelse bromsas innan kolven 14 når sitt övre ändläge i ledröret 17. Denna inbromsning åstadkoms med hjälp av en retardationsanordning som innefattar hydraulisk dämpning och en virvelströmsbroms. Den hydrauliska dämpningen åstadkoms genom att kolven 14 vid sin övre ände är utformad på så sätt att ' den medger att den vätska som befinner sig mellan kolvröret 13 och ledröret 17 trycks ut mellan kolven 14 och ledröret 17 när kolven 14 närmar sig det övre ändläget. 529 279 Retardationsanordningens virvelströmsbroms innefattar en för-_ sta virvelströmsenhet 31 och en andravirvelströmsenhet 32. I i den första utföringsformen som visas i Fig. 2 är den första vir- velströmsenheten 31 anordnad pà Iedröret 17 och den andra virvelströmsenheten 32 på kolven 14. Den första virvelströms- enheten 31 innefattar en magnet 33 och den andra virvelströms- enheten 32 innefattar en elektrisk ledare, se Fig. 3 som visar närmare hur virvelströmsbromsen kan vara utformad. Den första virvelströmsenheten 31 innefattar i detta utföringsexempel ett flertal magneter 33, företrädesvis permanentmagneter. Magne- terna 33 bildar i den visade utföringsformen fyra uppsättningar med permanentmagneter. Varje uppsättning 35 innefattari sin tur ett flertal magneter 33 som är fördelade längs en inre omkretsyta 36 hos Iedröret .17. Uppsättningarna 35 är anordna- de på ett inbördes axiellt avstånd B från varandra.When the fluid is supplied with very high pressure, this pressure will act on the underside of the piston 14 and very quickly push the piston 14, the piston tube 15 and the rod 18 vertically upwards along the longitudinal axis x and thus push the guide rod 8 into the core 3. The insertion of the control rod member 6 with such a quick adjustment system takes place very quickly, in the order of 2-4 seconds. Because the sliding takes place so fast, the movement of the piston member 13 must be slowed down before the piston 14 reaches its upper end position in the guide tube 17. This braking is effected by means of a deceleration device which comprises hydraulic damping and an eddy current brake. The hydraulic damping is provided by the piston 14 being formed at its upper end in such a way that it allows the liquid located between the piston tube 13 and the guide tube 17 to be forced out between the piston 14 and the guide tube 17 as the piston 14 approaches the upper end position. 529 279 The eddy current brake of the deceleration device comprises a first eddy current unit 31 and a second eddy current unit 32. In the first embodiment shown in Fig. 2, the first eddy current unit 31 is arranged on the lead tube 17 and the second eddy current unit 32 on the piston 14. the eddy current unit 31 comprises a magnet 33 and the second eddy current unit 32 comprises an electrical conductor, see Fig. 3 which shows in more detail how the eddy current brake can be designed. The first eddy current unit 31 in this exemplary embodiment comprises a plurality of magnets 33, preferably permanent magnets. In the embodiment shown, the magnets 33 form four sets of permanent magnets. Each set 35 in turn comprises a plurality of magnets 33 which are distributed along an inner circumferential surface 36 of the lead tube 17. The sets 35 are arranged at a mutual axial distance B from each other.

Den andra virvelströmsenheten 32 innefattar ett flertal elektriska ledare 34 som sträcker sig runt en yttre omkretsyta 37 hos kol- ven 14. Varje elektriskt ledare 34 är ringformig och sträcker sig således runt hela den yttre omkretsytan 37. De elektriska ledar- na 34 är anordnade på ett inbördes axiellt avstånd A från var- andra. Avståndet A är väsentligen lika med avståndet B så att varje uppsättning 35 samtidigt kan samverka med en av de elektriska ledarna 34. Varje magnet 33 har en nordpol och en sydpol. Magneterna i en av uppsättningarna 35 har nordpolen vänd radiellt inåt och magneterna i den intilliggande uppsätt- ningen 35 har sydpolen vänd radiellt inåt på så sätt att magne- terna 33 längs axeln x är anordnade i en omväxlande ordning med avseende på polerna.The second eddy current unit 32 comprises a plurality of electrical conductors 34 extending around an outer circumferential surface 37 of the piston 14. Each electrical conductor 34 is annular and thus extends around the entire outer circumferential surface 37. The electrical conductors 34 are arranged on a mutual axial distance A from each other. The distance A is substantially equal to the distance B so that each set 35 can simultaneously cooperate with one of the electrical conductors 34. Each magnet 33 has a north pole and a south pole. The magnets in one of the sets 35 have the north pole facing radially inwards and the magnets in the adjacent set 35 have the south pole facing radially inwards in such a way that the magnets 33 along the axis x are arranged in an alternating order with respect to the poles.

Fig. 4 visar en styrstavsanordning enligt en andra utföringsform som skiljer sig från den första utföringsformen genom att den första virvelströmsenheten 31 är anordnad på ytterröret 16 och den andra virvelströmsenheten 32 på stången 18. Det skall no- teras att arrangemanget ocksà kan vara det omvända på så sätt 529 279 den andra virvelströmsenheten 32 på stången 18. Det skall no- teras att arrangemanget också 'kan vara det omvända på sàsätt att den första virvelströmsenheten 31 är anordnad pà stången 18 medan den andra virvelströmsenheten 32 är anordnad på ytterröret 16. Den virvelströmsenhet 31, 32 som är anordnad på' ytterröret 16 kan befinns sig inuti eller utanför själva reaktorn.Fig. 4 shows a control rod device according to a second embodiment which differs from the first embodiment in that the first eddy current unit 31 is arranged on the outer tube 16 and the second eddy current unit 32 on the rod 18. It should be noted that the arrangement can also be the reverse of 529 279 the second eddy current unit 32 on the rod 18. It should be noted that the arrangement may also be reversed in that the first eddy current unit 31 is arranged on the rod 18 while the second eddy current unit 32 is arranged on the outer tube 16. The eddy current unit 31, 32 which are arranged on the outer pipe 16 may be located inside or outside the reactor itself.

Fig. 5 visar en tredje utföringsform av en styrstavsanordning en- ligt uppfinningen. Fig; 5 illustrerar schematiskt en del av en styrstavsanordning 2 i en tryckvattenreaktor; styrstavsanord- ningen 2 innefattar ett styrstavsorgan med en styrstav 8 som är inrättad att vid avställning av reaktorn med hjälp av tyngdkraften skjutas in nedåt i härden i ett stationärt iedorgan innefattande ett iedrör 17. Ledröret 17 är monterat i en bottenplatta 40 hos härden 3. Den visade styrstavsanordningen 2 innefattar en re- tardationsanordning innefattande en hydraulisk dämpning och en virvelströmsbrom. Den hydrauliska dämpningen åstadkoms i detta fall gen-om en minskad tvärsnittsarea hos ledröret 17 i dess nedre ände. Virvelströmsbromseninnefattar en första vir- velströmsenhet 31 anordnad på ledröret 17 och-en andra virvel- strömsenhet 32 anordnad på styrstaven 8. Även i detta fall är det möjligt att som et alternativ anordna den första virvelströms- enheten 31 på styrstaven 8 och den andra virvelströmsenheten 32 på ledröret 17. uppfinningen är inte begränsad tillde visade utföringsformerna utan kan varieras och modifieras inom ramen för de efterfö.ljan- de patentkraven. Speciellt skall noteras att en mängd olika pla- ceringar av de tvà virvelströmsenheterna 31 och 32 är möjliga inom ramen för denna uppfinning. Likaså är det möjligt attvarie- ra anordnandet av magneterna på antigen den stationära eller ' rörliga delen av styrstavsanordningen 2 med den elektriska le- daren på den andra av den stationära och rörliga delen av styr- stavsanordningen 2.Fig. 5 shows a third embodiment of a guide rod device according to the invention. Fig; 5 schematically illustrates a part of a control rod device 2 in a pressurized water reactor; the control rod device 2 comprises a control rod member with a control rod 8 which is arranged to be pushed downwards into the core by means of gravity by means of gravity in a stationary lead means comprising a lead tube 17. The guide tube 17 is mounted in a bottom plate 40 of the core 3. The The control rod device 2 shown comprises a deceleration device comprising a hydraulic damping and an eddy current brake. The hydraulic damping is provided in this case by a reduced cross-sectional area of the guide tube 17 at its lower end. The eddy current brake comprises a first eddy current unit 31 arranged on the guide tube 17 and a second eddy current unit 32 arranged on the guide rod 8. Also in this case it is possible to arrange as an alternative the first eddy current unit 31 on the guide rod 8 and the second eddy current unit 32. on the guide tube 17. the invention is not limited to the embodiments shown but can be varied and modified within the scope of the appended claims. In particular, it should be noted that a variety of locations of the two eddy current units 31 and 32 are possible within the scope of this invention. It is also possible to vary the arrangement of the magnets on either the stationary or movable part of the control rod device 2 with the electrical conductor on the other of the stationary and movable part of the control rod device 2.

Claims

10 15 20 25 30 35 529 279 11 Patent claims

A control rod device for a nuclear reactor (1) having a core (3) comprising nuclear fuel and arranged to flow through moderating and cooling water, comprising a movable control rod means (6) extending along a longitudinal axis (x) and which can be displaced axially into the core, the control rod means comprising a control rod (8) with a neutron absorbing substance, a stationary hinge means (7), in which the control rod means (6) is slidably arranged between a first end position, in which the control rod ( 8) is located substantially outside the core (3), and a second end position, in which the guide rod (8) is located substantially in the core (3), and a retarding device, which is arranged to retard the guide rod member (6) at its axial displacement towards the second end position just before the guide rod member (6) reaches the second end position and which comprises an eddy current brake, characterized in that the eddy current brake comprises a first eddy current unit (31) arranged on one of the guide rods the member (6) and the hinge member (7) and a second eddy current unit (32) arranged on the other of the guide rod member (6) and the hinge member (7).

Guide bar device according to claim 1, characterized in that the first eddy current unit (31) comprises at least one magnet (33).

Guide rod device according to claim 2, characterized in that the first eddy current unit comprises at least one permanent magnet.

Guide rod device according to one of Claims 2 and 3, characterized in that the first eddy current unit comprises at least one electromagnet. 10 15 20 25 30 35 529 279 12

Guide rod device according to one of Claims 1 to 4, k_ài_n_r_1_e_; characterized in that the second eddy current unit (32) comprises at least one electrical conductor (34).

Guide rod device according to claim 5, characterized in that the second eddy current unit (32) is arranged on the guide rod member (6) -

Guide rod device according to claim 6, characterized in that the guide rod member (6) has an outer circumferential surface, the electrical conductor extending around the entire outer circumferential surface.

Guide bar device according to claim 7, characterized in that the second eddy current unit comprises a plurality of electrical conductors extending around the outer circumferential surface and which are arranged at an axial distance A from each other.

Guide rod device according to one of the preceding claims, characterized in that the first eddy current unit (31) comprises a plurality of magnets (33).

Guide rod device according to claim 2, characterized in that the first eddy current unit (31) is arranged on the hinge member (7).

Guide rod device according to claims 9 and 10, characterized in that the hinge member (7) has an inner circumferential surface (36), the magnets (33) forming at least one set (35) of magnets which are arranged in the same axial position and distributed around the inner circumferential surface (36).

Guide bar device according to claim 11, characterized in that the magnets (33) form a plurality of sets (35) of magnets, the magnets (33) in each of the sets (35) being arranged in the same axial position and distributed around the inner circumferential surface ( 36) and wherein the sets (35) are arranged at an axial distance B from each other. 10 15 20 25 30 35 529 279 13

Guide rod device according to claims 8 and 12, characterized in that the axial distance A is substantially equal to the axial distance B.

Guide rod device according to any one of claims 12 and 13, dear; each magnet (33) having a north pole and a south pole, the magnets (33) in one of the sets (35) having the north pole facing radially inwards and the magnets (33) in the adjacent set (s) (35) having the south pole turn radially inwards.

Guide rod device according to one of the preceding claims, characterized in that the guide member (7) comprises a guide tube (17) and that the guide rod member (6) comprises a piston member (13) which is movably arranged in the guide tube (17), the guide rod device - comprises a power source which is arranged to allow to the articulation the supply of a medium acting on the piston means (13) in such a way that the guide rod means (2) is displaced to the second breathing position and wherein the first eddy current unit (31) is arranged on one of the guide tube (17) and the piston means (13) and the second eddy current unit (32) are arranged on the other of the guide tube (17) and the piston means (13).

Guide rod device according to Claims 7, 11 and 15, characterized in that the outer circumferential surface (37) is located on the piston member (13) and the inner circumferential surface on the guide tube (17).

Guide rod device according to any one of claims 15 and 16, Käg; characterized in that the guide rod member (6) comprises a rod (18) connecting the guide rod (8) and the piston member (13), and that the guide member (7) comprises an outer tube (16).

Guide rod device according to claim 17, characterized in that the first eddy current unit (31) is arranged on one of the rod (18) and the outer tube (16) and that the second eddy current unit (32) is arranged on the second of the rod (18) and the surface tube (16).

Guide rod device according to one of Claims 1 to 14, characterized in that the first eddy current unit (31) is arranged on one of the guide rods (8) and the hinge member (7) and the second eddy current unit (32) are arranged on the second of the guide rod (8) and the hinge member (7).

Nuclear reactor plant comprising at least one control rod device according to any one of the preceding claims.

Nuclear reactor plant according to claim 20, characterized in that the plant comprises a nuclear reactor type of boiling water.

Nuclear reactor plant according to claim 20, characterized in that the plant comprises a nuclear reactor of the pressurized water type.