SE530986C2

SE530986C2 - Control rod device, method for a control rod device and a nuclear reactor plant

Info

Publication number: SE530986C2
Application number: SE0700422A
Authority: SE
Inventors: Gunnar Staahl
Original assignee: Westinghouse Electric Sweden Ab
Priority date: 2007-02-21
Filing date: 2007-02-21
Publication date: 2008-11-11
Also published as: SE0700422L

Description

25 30 35 530 986 Mer specifikt innefattar styrstavsanordningen i en BWR ett ledorgan/ledrör 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. 530 986 More specifically, the guide rod device in a BWR comprises a hinge member / hose tube and a piston member consisting of a piston and a piston tube, which is movably arranged in the hinge tube. With the aid of the above-mentioned power source, the piston means can be displaced upwards in the guide tube by supplying a pressurized medium from the power source.

Mellan ledorganet och kolvorganet finns det anordnat åtminstone en tätning som är avsedda att styra kolvorganet då det rör sig i förhållande till ledorganet. Nämnda tätning mellan ledorganet och kolvorganet slits med tiden vilket leder till att förhållandet mellan ledorganet och kolvorganet blir mera odefinierat med tiden. Det år därför önskvärt att bestämma tillståndet hos nämnda tätning. Emellertid erfordras ett omfattande arbete för att demontera styrstavsanordningen i tillräcklig grad för att möjliggöra en fysisk inspektion av nämnda tätning.Between the hinge member and the piston member there is arranged at least one seal which is intended to guide the piston member when it moves in relation to the hinge member. Said seal between the hinge member and the piston member wears with time, which leads to the relationship between the hinge member and the piston member becoming more undefined with time. It is therefore desirable to determine the condition of said seal. However, extensive work is required to disassemble the guide rod device sufficiently to enable a physical inspection of said seal.

Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en styrstavsanordning och en kärnreaktoranläggning med en sådan styrstavsanordning vilka löser problemen med den kända tekniken.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a control rod device and a nuclear reactor plant with such a control rod device which solve the problems of the prior art.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en styrstavsanordning och en kärnreaktor- anläggning med en sådan styrstavsanordning vilka möjliggör kontroll av tillståndet hos tätningen mellan ledorganet och kolvorganet på ett enklare sätt än i den kända tekniken.Another object of the present invention is to provide a control rod device and a nuclear reactor plant with such a control rod device which enable control of the condition of the seal between the hinge member and the piston member in a simpler manner than in the prior art.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett förfarande för kontroll av tillståndet hos en tätning mellan ledorganet och kolvorganet på ett enklare sätt än iden kända tekniken. 10 15 20 25 30 35 530 985 En grundtanke med föreliggande uppfinning är att bedöma tillståndet på tätningar mellan styrstavsorganet och ledorganet genom att mäta motståndet styrstavsorganet möter vid ett snabbstopp.A further object of the present invention is to provide a method for checking the condition of a seal between the hinge member and the piston member in a simpler manner than in the prior art. A basic idea of the present invention is to assess the condition of seals between the control rod means and the hinge means by measuring the resistance encountered by the control rod means at a quick stop.

Enligt en första aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålles en styrstavsanordning för en kärnreaktor med en härd som innefattar kärnbränsle och är inrättad att genomströmmas av modererande och kylande vatten, vilken styrstavsanordning innefattar ett rörligt styrstavsorgan, som sträcker sig längs en längsgående axel och som kan förskjutas axiellt in i härden, varvid styrstavsorganet innefattar en styrstav med en neutronabsorberande substans, och ett stationärt ledorgan, i vilket styrstavsorganet är förskjutbart anordnat mellan ett första ändläge då styrstaven är anordnad väsentligen utanför härden och ett andra ändläge då styrstaven är anordnad väsentligen i härden, och åtminstone en tätning mellan styr- stavsorganet och ledorganet. Styrstavsanordningen känne- tecknas av att den innefattar en mätanordning innefattande en magnetfältsgivare som är fast anordnad i förhållande till led- organet, och en magnet anordnad på styrstavsorganet för alstring av ett magnetfält i magnetfältsgivaren åtminstone när styrstavsorganet närmar sig sitt andra ändläge, varvid mät- anordningen är anordnad för mätning av hastigheten med vilken magnetfältet förändras när styrstavsorganet närmar sig sitt andra ändläge för möjliggörande av en bestämning av tillståndet för nämnda tätning mellan styrstavsorganet och ledorganet.According to a first aspect of the present invention there is provided a control rod device for a nuclear reactor having a core comprising nuclear fuel and arranged to be permeated by moderating and cooling water, said control rod device comprising a movable control rod means extending along a longitudinal axis and displaceable axially in in the core, the guide rod means comprising a guide rod with a neutron absorbing substance, and a stationary hinge means, in which the guide rod means is slidably arranged between a first end position when the guide rod is arranged substantially outside the core and a second end position when the guide rod is arranged substantially in the core, and at least one seal between the guide rod member and the hinge member. The control rod device is characterized in that it comprises a measuring device comprising a magnetic field sensor which is fixedly arranged relative to the hinge means, and a magnet arranged on the control rod means for generating a magnetic field in the magnetic field sensor at least when the control rod means approaches its second end position. is provided for measuring the speed at which the magnetic field changes as the guide rod member approaches its second end position to enable a determination of the state of said seal between the guide rod member and the hinge member.

Med en styrstavsanordning enligt uppfinningen tillhandahålles möjligheten att mäta hastigheten med vilken magnetfältet förändras när styrstavsorganet närmar sig sitt andra ändläge.With a guide rod device according to the invention, the possibility is provided of measuring the speed at which the magnetic field changes when the guide rod member approaches its second end position.

Därmed kan hastigheten med vilken styrstavsorganet närmar sig det andra ändläget bestämmas och därigenom även tillståndet för tätningen mellan styrstavsorganet och ledorganet. En styrstavsanordning enligt uppfinningen kan relativt enkelt erhållas genom användande av en befintlig magnet på 10 15 20 25 30 35 5313 B86 styrstavsorganet och genom fast anordnande av en mätanordning i förhållande till ledorganet. Det är även möjligt att anordna en tidigare icke befintligt magnet på styrstavsorganet.Thus, the speed at which the guide rod member approaches the second end position can be determined and thereby also the state of the seal between the guide rod member and the hinge member. A guide rod device according to the invention can be obtained relatively easily by using an existing magnet on the guide rod member and by fixedly arranging a measuring device in relation to the hinge member. It is also possible to arrange a previously non-existent magnet on the guide rod member.

Magneten kan vara en permanentmagnet. Det är även möjligt att anordna en elektromagnet på styrstavsorganet, men det kan emellertid vara besvärligt att åstadkomma strömförsörjning till en elektromagnet när elektromagneten är placerad pà styrstavsorganet.The magnet can be a permanent magnet. It is also possible to arrange an electromagnet on the control rod means, but it can be difficult to provide power to an electromagnet when the electromagnet is placed on the control rod means.

Mätorganet och magneten kan vara anordnade sà att magnetfältet i magnetfältsgivaren är starkast när styrstavsorganet väsentligen är i sitt andra ändläge. Detta är fördelaktigt i det att ett starkare magnetfält leder till en mera brusfri mätning av magnetfältsförändringar.The measuring means and the magnet may be arranged so that the magnetic field in the magnetic field sensor is strongest when the guide rod means is substantially in its second end position. This is advantageous in that a stronger magnetic field leads to a more noise-free measurement of magnetic field changes.

Magnetfältsgivaren kan innefatta en spole med en längdaxel.The magnetic field sensor may include a coil with a longitudinal axis.

Det är även möjligt att använda andra typer av magnetfälts- givare, såsom exempelvis Hall-element, men en spole är relativt billig att använda.It is also possible to use other types of magnetic field sensors, such as Hall elements, but a coil is relatively inexpensive to use.

Magneten definierar en magnetaxel mellan magnetens nordpol och sydpol. I fallet att magnetfältsgivaren innefattar en spole kan spolen vara anordnad med längdaxeln väsentligen parallell med magnetaxeln. Detta ger maximalt magnetfält i spolen.The magnet defines a magnetic axis between the north pole and the south pole of the magnet. In the case that the magnetic field sensor comprises a coil, the coil can be arranged with the longitudinal axis substantially parallel to the magnetic axis. This gives maximum magnetic field in the coil.

I fallet att magnetfältsgivaren är en spole kan spolens symmetriaxel vara väsentligen parallell med den längsgående axeln. Detta medför att magnetfältet som alstras av magneten i spolen maximeras.In the case that the magnetic field sensor is a coil, the axis of symmetry of the coil may be substantially parallel to the longitudinal axis. This means that the magnetic field generated by the magnet in the coil is maximized.

Mätanordningen kan vara anordnad att mäta spänningen över spolen. Spänningsvarlationen över tiden är ett mätt pà magnetfältsvariationen och pà hastigheten hos styrstavsorganet.The measuring device can be arranged to measure the voltage across the coil. The voltage variation over time is a measure of the magnetic field variation and of the speed of the control rod member.

Som ett alternativ till att mäta spänningen kan man mäta den ström som flyter genom spolen. 10 15 20 25 30 35 530 'B86 l fallet att magnetfältsgivaren innefattar en spole kan spolen ha en längd längs spolens längdaxel i intervallet 10-100 mm. Det är även möjligt att använda sig av spolar med en längd utanför det nämnda intervallet, men det nämnda intervallet är lämpligt för att underlätta placeringen av spolen. l fallet att magnetfältsgivaren innefattar en spole kan spolen ha en diameter tvärs spolens längdaxel i intervallet 10-50 mm. Det är även möjligt att använda sig av spolar med en diameter utanför det nämnda intervallet, men det nämnda intervallet är lämpligt för att underlätta placeringen av spolen. l fallet att magnetfältsgivaren innefattar en spole kan spolen ha 1000-10000 lindningsvarv. Det är även möjligt att använda sig av spolar med ett annat antal lindningsvarv, men det nämnda intervallet är lämpligt för att erhålla en mätbar ström eller spänning utan att tråden i spolen behöver vara för tunn med de mått på spolen som angetts i föregående två stycken.As an alternative to measuring the voltage, you can measure the current flowing through the coil. In the case that the magnetic field sensor comprises a coil, the coil may have a length along the longitudinal axis of the coil in the range 10-100 mm. It is also possible to use coils with a length outside the said range, but the said range is suitable for facilitating the placement of the coil. In the case that the magnetic field sensor comprises a coil, the coil may have a diameter across the longitudinal axis of the coil in the range 10-50 mm. It is also possible to use coils with a diameter outside the said range, but the said range is suitable for facilitating the placement of the coil. In the case that the magnetic field sensor comprises a coil, the coil may have 1000-10000 winding turns. It is also possible to use coils with a different number of winding turns, but the said range is suitable for obtaining a measurable current or voltage without the wire in the coil having to be too thin with the dimensions of the coil specified in the previous two paragraphs.

Styrstavsanordningen kan innefatta ett ytterrör vilket väsentligen omsluter ledorganet och styrstavsorganet. Magnetfältsgivaren kan vara anordnad pà utsidan av ytterröret. En sådan placering är relativt enkel att åstadkomma på befintliga styrstavsanordningar.The guide rod device may comprise an outer tube which substantially encloses the hinge member and the guide rod member. The magnetic field sensor can be arranged on the outside of the outer tube. Such a placement is relatively easy to achieve on existing control rod devices.

Nämnda tätning mellan styrstavsorganet och ledorganet kan innefatta en tätning anordnad i den ände av ledorganet som är anordnad att placeras närmast härden.Said seal between the guide rod member and the hinge member may comprise a seal arranged in the end of the hinge member which is arranged to be placed closest to the core.

Enligt en andra aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålles ett förfarande för bestämning av tillståndet för åtminstone en tätning i en styrstavsanordning för en kärnreaktor med en härd som innefattar kärnbränsle och är inrättad att genomströmmas av modererande och kylande vatten, vilken styrstavsanordning innefattar ett rörligt styrstavsorgan, som 10 15 20 25 30 35 EBÛ 585 sträcker sig längs en längsgående axel och som kan förskjutas axiellt in i härden, varvid styrorganet innefattar en styrstav med en neutronabsorberande substans, ett stationärt ledorgan, i vilket styrstavsorganet är förskjutbart anordnat mellan ett första ändläge då styrstaven är anordnad väsentligen utanför härden och ett andra ändläge då styrstaven är anordnad väsentligen i härden, varvid nämnda åtminstone en tätning är anordnad mellan ledorganet och styrstavsorganet. Förfarandet känne- tecknas av stegen att anordna en magnetfältsgivare fast i för- hållande till ledorganet, att anordna en magnet på styr- stavsorganet så att den alstrar ett magnetfält i magnetfälts- givaren åtminstone när styrstavsorganet närmar sig sitt andra ändläge, att mäta hastigheten med vilken magnetfältet förändras när styrstavsorganet närmar sig sitt andra ändläge, varvid tillståndet för åtminstone en tätning i styrstavsanordningen kan bestämmas utgående från den uppmätta hastigheten.According to a second aspect of the present invention there is provided a method of determining the condition of at least one seal in a control rod device for a nuclear reactor having a core comprising nuclear fuel and arranged to flow through moderating and cooling water, said control rod device comprising a movable control rod means EBÛ 585 extends along a longitudinal axis and which can be displaced axially into the core, the guide means comprising a guide rod with a neutron absorbing substance, a stationary hinge member, in which the guide rod member is slidably arranged between a first end position when the guide rod is arranged substantially outside the core and a second end position when the guide rod is arranged substantially in the core, said at least one seal being arranged between the hinge member and the guide rod member. The method is characterized by the steps of arranging a magnetic field sensor fixed in relation to the guide means, arranging a magnet on the guide rod means so that it generates a magnetic field in the magnetic field sensor at least when the guide rod means approaches its second end position, measuring the speed at which the magnetic field changes as the guide rod member approaches its second end position, whereby the state of at least one seal in the guide rod device can be determined on the basis of the measured speed.

Med förfarandet enligt uppfinningen kan tillståndet hos nämnda tätning åstadkommas på ett relativt enkelt sätt.With the method according to the invention, the condition of said seal can be achieved in a relatively simple manner.

Den uppmätta hastigheten med vilken magnetfältet l magnetfältsgivaren förändras när styrstavsorganet närmar sig sitt andra ändläge kan jämföras med ett referensvärde för bestämning av tillståndet för nämnda åtminstone en tätning i styrstavsanordningen. Det är således inte nödvändigt att bestämma styrstavsanordningens hastighet när styrstavsanordningen närmar sig sitt andra ändläge.The measured speed at which the magnetic field in the magnetic field sensor changes as the guide rod member approaches its second end position can be compared with a reference value for determining the state of the at least one seal in the guide rod device. Thus, it is not necessary to determine the speed of the control rod device as the control rod device approaches its second end position.

En varningssignal kan sändas ut när hastigheten, med vilken magnetfältet förändras, överskrider referensvärdet.A warning signal can be emitted when the speed at which the magnetic field changes exceeds the reference value.

Enligt en tredje aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålles en kärnreaktoranläggning innefattande åtminstone en styrstavsanordning enligt den andra aspekten av föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 30 35 530 985 Kärnreaktoranläggning enligt uppfinning kan innefatta antingen en kärnreaktor av kokarvattentyp eller en kärnreaktor av tryckvattentyp.According to a third aspect of the present invention, there is provided a nuclear reactor plant comprising at least one control rod device according to the second aspect of the present invention. 5 15 985 Nuclear reactor plant according to the invention may comprise either a boiling water type nuclear reactor or a pressurized water type nuclear reactor.

En kärnreaktoranläggning enligt uppfinningen kan innefatta en styranordning, till vilken åtminstone en av styrstavsanordningarnas mätanordningar är kopplad.A nuclear reactor plant according to the invention may comprise a control device, to which at least one of the measuring devices of the control rod devices is connected.

Styranordningen kan vara anordnad att bestämma huruvida hastigheten med vilken magnetfältet förändras är för hög.The control device may be arranged to determine whether the speed at which the magnetic field changes is too high.

I en kärnreaktoranläggning enligt uppfinningen kan mätanordningarna i samtliga i kärnreaktoraniäggningen ingående styranordningar vara kopplade till styranordningen. l en kärnreaktoranläggning enligt uppfinningen kan styranordningen vara en dator. l det följande kommer föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning att beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna.In a nuclear reactor plant according to the invention, the measuring devices in all control devices included in the nuclear reactor plant can be connected to the control device. In a nuclear reactor plant according to the invention, the control device may be a computer. In the following, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

Kort beskrivning av ritnindarna Fig. 1 visar schematiskt en kärnreaktoranläggning med en styrstavsanordning.Brief Description of the Drawings Fig. 1 schematically shows a nuclear reactor plant with a control rod device.

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

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Fig. 1 visar schematiskt en kärnreaktoranläggning 100 som innefattar en kärnreaktor 1 och ett flertal styrstavsanordningar 2. l Fig. 1 visas endast en sådan styrstavsanordning 2.Detailed description of the invention Fig. 1 schematically shows a nuclear reactor plant 100 which comprises a nuclear reactor 1 and a plurality of control rod devices 2. Fig. 1 shows only such a control rod device 2.

Kärnreaktoranläggningen 100 innefattar också en härd 3 som bildas av ett stort antal bränsleelement 4 med kärnbränsle. 10 15 20 25 30 35 5313 985 Kärnreaktorn 1 är inrättad att genomströmmas av modererande och kylande vatten och kan exempelvis vara en så kallad lättvattenreaktor. Kärnreaktorn 1 som visas i Fig. 1 är en kokarvattenreaktor. Kärnkraftanläggningen 100 innefattar ett mycket stort antal styrstavsanordnlngar 2.The nuclear reactor plant 100 also comprises a core 3 formed by a large number of fuel elements 4 with nuclear fuel. The nuclear reactor 1 is arranged to be permeated by 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 100 comprises a very large number of control rod devices 2.

Varje styrstavsanord ning 2 innefattar ett rörligt styrstavsorgan 6, innefattande en styrstav 8, se Fig. 2, som innehåller en neutronabsorberande substans, och ett stationärt ledorgan 7 i vilket styrstavsorganet 6 är förskjutbart längs en längsgående axel x mellan ett första ändläge då styrstaven är anordnad väsentligen utanför härden 3 och ett andra ändläge då styrstaven är anordnad väsentligen i härden 3.Each guide rod device 2 comprises a movable guide rod member 6, comprising a guide rod 8, see Fig. 2, which contains a neutron absorbing substance, and a stationary hinge member 7 in which the guide rod member 6 is displaceable along a longitudinal axis x between a first end position when the guide rod is arranged substantially outside the core 3 and a second end position when the guide rod is arranged substantially in the core 3.

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.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 förbunden med en drivskruv 11. En drivmutter 12 är anordnad på drivskruven 11 och kommer att förflyttas uppåt eller nedåt beroende på åt vilket håll drivskruven 11 roteras med hjälp av motorn 10. På drivmuttern 12 vilar ett kolvorgan 13 innefattande en kolv 14 och ett kolvrör 15. Ledorganet 7 innefattar ett ytterrör 16 och ett i ett ytterrörets 16 nedre del anordnat ledrör 17.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 upwards or downwards depending on the direction in which the drive screw 11 is rotated by means of the motor 10. A piston member rests on the drive nut 12. 13 comprising a piston 14 and a piston tube 15. The hinge member 7 comprises an outer tube 16 and a guide tube 17 arranged in a lower part of the outer tube 16.

Ytterröret 16 är tryckbärande och sträcker sig in i själva reaktorn 1. Kolvorganet 13 är förskjutbart längs den längsgående axeln x i ledröret 17. Kolvrörets 15 övre ände är förbunden med en stång 18 som i sin tur är förbunden med själva styrstaven 8.The outer tube 16 is pressure-bearing and extends into the reactor 1. The piston member 13 is displaceable along the longitudinal axis x of the guide tube 17. The upper end of the piston tube 15 is connected to a rod 18 which in turn is connected to the control rod 8 itself.

Stången 18 är förbunden med kolvröret 15 med hjälp av en bajonettkoppling 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 translationsrörelse hos styrstavsorganet 2 via drivskruven 11, drivmuttern 12, kolvorganet 13 och stången 18.The rod 18 is connected to the piston tube 15 by means of a bayonet coupling 19. 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 movement of the guide rod member 12, the piston member 13 and the rod 18.

Med detta drivdon 9 kan styrstaven 8 således långsamt 10 15 20 25 30 35 530 986 förskjutas in i och ut ur härden för reglering av reaktorns 1 effekt. I den ände av ledorganet 7 som är anordnad att placeras närmast härden 3 är en tätning 24 anordnad mellan ledorganet 7 och styrstavsorganet 6.With this drive 9, the control rod 8 can thus be slowly displaced into and out of the core to control the power of the reactor 1. At the end of the hinge member 7 which is arranged to be placed closest to the core 3, a seal 24 is arranged between the hinge member 7 and the guide rod member 6.

Pà utsidan av ytterröret 16 finns det anordnat en mätanordning 25 som innefattar en magnetfältsgivare 26. På den del av styrstavsanordningen 6 som är längst ifrån härden 3 finns det anordnat en magnet 27 som alstrar ett magnetfält i magnetfältsgivaren 26. Magnetfältet i magnetfältsgivaren 26 är som starkast när avståndet mellan magneten 27 och magnetfältsgivaren är som . kortast, vilket det är när styrstavsanordningen 6 är i sitt andra ändläge. Magneten 27 är i den visade utföringsformen en permanentmagnet vilket är enklare att tillhandahålla än en elektromagnet, eftersom en elektromagnet erfordrar strömförsörjning, vilket kan vara besvärligt att tillhandahålla i styrstavsanordningen 6. Magneten 27 har en nordpol och en sydpol som definierar en magnetaxel 28. I den utföringsform som visas i Fig 2 innefattar magnetfältsgivaren 26 en spole med en längdaxel 29, vilken är anordnad parallellt med magnetaxeln 28. Det är möjligt att använda andra typer av magnetfältsgivare såsom exempelvis Hallelement. l fallet att magnetfältsgivaren är en spole har den med fördel en längd i intervallet 10-100 mm, en diameter tvärs längdaxeln i intervallet 10-50 mm, och ett lindningsvarvantal i intervallet 1000-10000 varv. Genom att anordna spolen med längdaxeln 29 pä det här sättet maximeras det inducerade magnetfältet i spolen. Mätanordningen 25 är anordnad för mätning av den spänning som induceras i magnetfältsgivaren 26 när styrstavsanordningen 6 rör sig mot det andra ändläget. l Fig 1 visas även en styranordning 30 till vilken mätanordningen 25 är kopplad. l den visade utföringsformen är samtliga mätanordningar kopplade till samma styranordning 30. Det är även möjligt att anordna mer än en styranordning 30 i en kärnkraftanläggning enligt uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 530' 'BBS 10 Styranordningen 30 kan exempelvis utgöras av en dator som är programmerad att hantera informationen från mätanordningen.On the outside of the outer tube 16 there is arranged a measuring device 25 which comprises a magnetic field sensor 26. On the part of the guide rod device 6 which is furthest from the core 3 there is arranged a magnet 27 which generates a magnetic field in the magnetic field sensor 26. The magnetic field in the magnetic field sensor 26 is strongest when the distance between the magnet 27 and the magnetic field sensor is as. shortest, which is when the control rod device 6 is in its second end position. The magnet 27 in the embodiment shown is a permanent magnet which is easier to provide than an electromagnet, since an electromagnet requires a power supply, which may be difficult to provide in the control rod device 6. The magnet 27 has a north pole and a south pole defining a magnetic axis 28. In the embodiment shown in Fig. 2, the magnetic field sensor 26 comprises a coil with a longitudinal axis 29, which is arranged parallel to the magnetic axis 28. It is possible to use other types of magnetic field sensors such as, for example, Hall elements. In the case that the magnetic field sensor is a coil, it advantageously has a length in the range 10-100 mm, a diameter across the longitudinal axis in the range 10-50 mm, and a winding speed in the range 1000-10000 rpm. By arranging the coil with the longitudinal axis 29 in this way, the induced magnetic field in the coil is maximized. The measuring device 25 is arranged for measuring the voltage induced in the magnetic field sensor 26 when the control rod device 6 moves towards the second end position. Fig. 1 also shows a control device 30 to which the measuring device 25 is connected. In the embodiment shown, all measuring devices are connected to the same control device 30. It is also possible to arrange more than one control device 30 in a nuclear power plant according to the invention. BBS 10 The control device 30 can for instance be constituted by a computer which is programmed to handle the information from the measuring device.

Styranordningen 30 innefattar ett minne 33 i vilket information om tillåtna nivåer på spänningen från mätanordningen finns lagrade.The control device 30 comprises a memory 33 in which information about permissible levels of the voltage from the measuring device is stored.

Kärnreaktoranläggningen 100 innefattar också ett snabbavställ- ningssystem som innefattar en schematiskt visad kraftkälla 21.The nuclear reactor plant 100 also includes a rapid shut-off system that includes a schematically shown power source 21.

Kraftkällan 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 ledning 22 in i drivdonet 9 via en schematiskt indikerad ventil 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 längsgående axeln x och på så sätt skjuta in styrstaven 8 i härden 3.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 actuator 9 via a schematically indicated valve 23. When the fluid is supplied at very high pressure this pressure will act on the underside of the piston 14 and very quickly push the piston 14, piston tube 15 and rod 18 vertically upwards along the longitudinal axis x and thus slide the guide rod 8 into the core 3.

Funktionen hos en kärnreaktoranläggning 100 enligt upp- finningen kommer nu att beskrivas. När beslut om snabbavställning har fattats skickas en signal till snabbavställningssystemet om att Kraftkällan 21 skall aktiveras.The operation of a nuclear reactor plant 100 according to the invention will now be described. When a decision on rapid shutdown has been made, a signal is sent to the rapid shutdown system that Kraftkällan 21 is to be activated.

Den trycksatta fluiden tillförs då styrstavsanordningen via ledningen 22 via ventilen 23. Kolven 14, kolvröret 15 och stången 18 kommer då mycket snabbt att tryckas vertikalt uppåt längs den längsgående axeln x och på så sätt skjuta styrstaven 8 in i härden 3. När styrstavsanordningen 6 närmar sig sitt andra ändläge kommer det magnetfält som alstras i magnetfältsgivaren 26 av magneten 27 att vara som starkast. Således kommer även förändringen av det magnetfält i magnetfältsgivaren 26 som alstras av magneten 27 att vara som starkast när styrstavsanordningen 6 närmar sig sitt andra ändläge.The pressurized fluid is then supplied to the control rod device via the line 22 via the valve 23. The piston 14, the piston tube 15 and the rod 18 will then very quickly be pushed vertically upwards along the longitudinal axis x and thus push the control rod 8 into the core 3. As the control rod device 6 approaches In its second end position, the magnetic field generated in the magnetic field sensor 26 by the magnet 27 will be strongest. Thus, the change of the magnetic field in the magnetic field sensor 26 generated by the magnet 27 will also be strongest when the guide rod device 6 approaches its second end position.

Förändringen av magnetfältet alstrar en spänning som uppmäts av mätanordningen 25. Den av mätanordningen 25 uppmätta spänningen skickas till styranordnlngen 30. Styranordningen 30 10 530 986 11 jämför den spänning som erhållits från mätanordningen 25 med referensvärden på spänningen som finns lagrade i minnet 33.The change of the magnetic field generates a voltage measured by the measuring device 25. The voltage measured by the measuring device 25 is sent to the control device 30. The control device 30 compares the voltage obtained from the measuring device 25 with reference values of the voltage stored in the memory 33.

Uppfinningen” är inte begränsad till de visade utföringsformerna utan kan varieras och modifieras på många sätt utan att fràngå andan och omfattningen för de efterföljande patentkraven.The invention 'is not limited to the embodiments shown but can be varied and modified in many ways without departing from the spirit and scope of the appended claims.

Det är givetvis möjligt att anordna magneten på andra delar av styrstavsanordningen än vad som har visats i de beskrivna utföringsformerna.It is of course possible to arrange the magnet on other parts of the guide rod device than what has been shown in the described embodiments.

Claims

10 15 20 25 30 35 5313 9815 12 Patent claims

A control rod device (2) for a nuclear reactor (1) having a core (3) comprising nuclear fuel and arranged to flow through moderating and cooling water, the control rod device (2) comprising a movable control rod means (6) extending along a longitudinal axis (x) and which can be displaced axially into the core, the guide rod member comprising a guide rod (8) with a neutron absorbing substance, and a stationary hinge member (7), in which the guide rod member (6) is slidably arranged between a first end position when the guide rod (8) is arranged substantially outside the core (3) and a second end position when the guide rod is arranged substantially in the core (3), and at least one seal between the guide rod member (6) and the hinge member (7), characterized in that the guide rod device (2) comprises a measuring device (25) comprising a magnetic field sensor (26) which is fixedly arranged relative to the hinge means (7), and a magnet (27) arranged on the guide rod means (6) for generating a magnetic field in the magnetic field. the sensor (26) at least when the control rod means (6) approaches its second end position, the measuring device (25) being arranged to measure the speed at which the magnetic field changes when the control rod means (6) approaches its second end position to enable a determination of the state of said seal between the guide rod member (6) and the hinge member (7).

Guide bar device (2) according to claim 1, wherein the magnet (27) is a permanent magnet.

The control rod device (2) according to claim 1 or 2, wherein the measuring device (25) and the magnet (27) are arranged so that the magnetic field in the magnetic field sensor (26) is strongest when the control rod means (6) is substantially in its second end position. 10 15 20 25 30 35 530 586 13

Guide rod device (2) according to claim 1, 2 or 3, wherein the magnetic field sensor (26) comprises a coil with a longitudinal axis (29).

The guide rod device (2) according to claim 4, wherein the magnet (27) defines a magnetic axis (28) between the north pole and the south pole of the magnet (27), and wherein the coil is arranged with the longitudinal axis (29) substantially parallel to the magnetic axis (28).

Guide rod device (2) according to any one of the preceding claims 5, wherein the longitudinal axis (29) of the coil is substantially parallel to the longitudinal axis (x).

Guide rod device (2) according to claim 4, 5 or 6, wherein the measuring device (25) is arranged to measure the voltage across the coil.

Guide rod device (2) according to one of claims 4 to 7, wherein the coil has a length along the longitudinal axis (29) of the coil in the range 10-100 mm.

Guide rod device (2) according to one of claims 4 to 8, wherein the coil has a diameter across the longitudinal axis (29) of the coil in the range 10-50 mm.

Guide rod device (2) according to any one of claims 4-9, wherein the coil has 1000-10000 winding turns.

Guide bar device (2) according to claim 1, 2 or 3, wherein the magnetic field sensor (26) comprises a Hall element.

Guide rod device (2) according to any one of the preceding claims, comprising an outer tube (16) which substantially encloses the hinge member (7) and the guide rod member (6). 10 15 20 25 30 35 53Ü 986 14

Guide bar device (2) according to claim 12, wherein the magnetic field sensor (26) is arranged on the outside of the outer tube (16).

Guide rod device (2) according to any one of the preceding claims, wherein said seal between the guide rod member (6) and the hinge member (7) comprises a seal (24) arranged in the end of the hinge member (7) which is arranged to be placed closest to the core.

A method for determining the state of at least one seal (24) in a control rod device for a nuclear reactor (1) with a core (3) comprising nuclear fuel and arranged to flow through moderating and cooling water, which control rod device (2) comprises a movable guide rod member (6) extending along a longitudinal axis (x) and displaceable axially into the core, the guide member comprising a guide rod (8) having a neutron absorbing substance, a stationary hinge member (7) in which the guide rod member (6) ) is slidably arranged between a first end position when the guide rod (8) is arranged substantially outside the core (3) and a second end position when the guide rod (8) is arranged substantially in the core (3), said at least one seal (24) being arranged between the guide means (7) and the guide rod means (6), the steps of arranging a magnetic field sensor (26) fixed relative to the guide means (7), arranging a magnet (27) on the guide rod means (6) so that it generates a magnetic field at the magnetic field sensor (26) at least when the control rod means (6) approaches its second end position, to measure the rate at which the magnetic field changes as the control rod means (6) approaches its second end position, the state of at least one seal (24) in the control rod device (2) determined on the basis of the measured speed. characterized by 10 15 20 25 30 530 B85 15

A method according to claim 15, wherein the measured speed at which the magnetic field in the magnetic field sensor (26) changes as the guide rod member (6) approaches its second end position is compared with a reference value for determining the state of said at least one seal (24) in the guide rod device (2). ).

The method of claim 16, wherein a warning signal is transmitted when the rate at which the magnetic field in the magnetic field sensor (26) changes exceeds the reference value.

Nuclear reactor plant (100) comprising at least one control rod device (2) according to any one of the preceding claims. wherein (1) of according to claim 18, nuclear reactor

Nuclear reactor plant (100) The nuclear reactor plant comprises a type of boiling water. wherein (1) of according to claim 18, a nuclear reactor

Nuclear reactor plant (100) The nuclear reactor plant comprises pressurized water type.

A nuclear reactor plant (100) according to any one of claims 18, 19 or 20, comprising a control device (30), to which at least one of the measuring devices (25) of the control rod devices (2) is connected.

A nuclear reactor plant (100) according to claim 21, wherein the measuring devices (25) in all control rod devices (2) included in the nuclear reactor plant (100) are connected to the control device (30).

A nuclear reactor plant (100) according to claim 21 or 22, wherein the control device (30) is a computer.