DE1142972B - Mechanical device for moving control and shutdown rods in nuclear reactors - Google Patents

Description

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

C 23614 Vinc/21gC 23614 Vinc / 21g

ANMELDETAG: 10. MÄRZ 1961REGISTRATION DATE: MARCH 10, 1961

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 31. J A N U A R 1963NOTICE THE REGISTRATION AND ISSUE OF EDITORIAL: JANUARY 31, 1963

Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanische Vorrichtung zum Bewegen von Regel- und Abschaltstäben in Kernreaktoren, bestehend aus einem rohrförmigen nach außen abgeschlossenen Gehäuse, das auf einer Seite mit dem Behälter des Kernreaktors fest verbunden ist, und aus einer in Längsrichtung in diesem Gehäuse bewegbaren Stange, deren eines Ende über eine Bajonettverschlußeinrichtung mit dem Regelstab verbunden und so geformt ist, daß sie in der einen Endlage an der Behälteröffnung abdichtet, und deren anderes Ende fest mit einer Zahnstange in Verbindung steht, die durch ein über eine abgedichtete von außen angetriebene Welle gedrehtes Zahnrad in Längsrichtung zu bewegen ist.The invention relates to a mechanical device for moving control and shut-off bars in nuclear reactors, consisting of a tubular housing that is closed off to the outside on one side is firmly connected to the vessel of the nuclear reactor, and from one in the longitudinal direction in this housing movable rod, one end of which has a bayonet locking device with the Control rod is connected and shaped so that it seals in one end position at the container opening, and the other end of which is fixedly connected to a rack connected by a sealed via a externally driven shaft rotated gear is to move in the longitudinal direction.

Bei bekannten mechanischen Vorrichtungen dieser Art erfolgt der Antrieb der senkrechten Regelstäbe des Reaktors entweder von oben oder von unten. In beiden Fällen besteht dabei die Gefahr, daß durch das im Reaktorkern verwendete Kühlmittel Spaltprodukte in das rohrförmige Gehäuse verschleppt werden, was vor allem bei Reparaturen Schwierigkeiten bereitet.In known mechanical devices of this type, the vertical control rods are driven of the reactor either from above or from below. In both cases there is a risk that by the coolant used in the reactor core entrains fission products into the tubular housing which causes difficulties, especially with repairs.

Gemäß der Erfindung strömt ständig zwischen den beiden Stirnseiten des rohrförmigen Gehäuses in dem durch dieses Gehäuse und die bewegbare Stange bzw. die Zahnstange gebildeten Ringraum Reaktorkühlmittel in Richtung auf den Reaktorbehälter.According to the invention flows constantly between the two end faces of the tubular housing in the Annular space reactor coolant formed by this housing and the movable rod or the toothed rack towards the reactor vessel.

Durch diese Kühlmittelströmung wird eine Verschleppung von Spaltprodukten in das rohrförmige Gehäuse mit Sicherheit vermieden, da etwa in dieses Gehäuse gelangte Spaltprodukte fortwährend durch die erwähnte Gegenströmung des Kühlmittels zum Reaktorbehälter hin mitgenommen werden. Hierdurch ergibt sich eine wesentlich größere Betriebssicherheit, da die Unterhaltung des Betätigungsmechanismus für die Stäbe bedeutend erleichtert ist, indem beispielsweise irgendwelche Teile oder Organe in diesem rohrförmigen Gehäuse ausgewechselt und repariert werden können, ohne daß man den Reaktor außer Betrieb setzen und das Abklingen der Radioaktivität zum Ausführen der Reparatur abwarten muß.This coolant flow causes fission products to be carried over into the tubular Housing avoided with certainty, as fission products continuously penetrated into this housing the mentioned counterflow of the coolant to the reactor vessel can be carried along. Through this there is a much greater operational reliability, since the maintenance of the actuating mechanism for the rods is significantly facilitated, for example by adding any parts or organs in this tubular housing can be replaced and repaired without having to remove the reactor put out of service and wait for the radioactivity to subside to carry out the repair.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel beschrieben.The invention is illustrated below with reference to schematic drawings of an exemplary embodiment described.

Fig. 1 ist ein Axialschnitt des unteren Teiles eines Steuerstabes, der mit einer Betätigungsvorrichtung gemäß der Erfindung versehen ist;Fig. 1 is an axial section of the lower part of a control rod associated with an actuator is provided according to the invention;

Fig. 2 ist ein Teilaxialschnitt in größerem Maßstab des oberen Teiles der Muffe und der Betätigungsvorrichtung; Fig. 2 is a partial axial section, on a larger scale, of the upper part of the sleeve and the actuator;

Fig. 3 ist ein Teilaxialschnitt des unteren Teiles der Muffe und der Betätigungsvorrichtung;Figure 3 is a partial axial section of the lower part of the sleeve and actuator;

Mechanische VorrichtungMechanical device

zum Bewegen von Regel- und Abschaltstäbenfor moving control and shut-off rods

in Kernreaktorenin nuclear reactors

Anmelder:
Commissariat ä l'Energie Atomique, ParisApplicant:
Commissariat a l'Energie Atomique, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,
München 22, Steinsdorfstr. 10Representative: Dipl.-Ing. R. Beetz, patent attorney,
Munich 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 28. März 1960 (Nr. 822 639)Claimed priority:
France of March 28, 1960 (No. 822 639)

Anatole Dmitrieff, Gif-sur-Yvette, Seine-et-OiseAnatole Dmitrieff, Gif-sur-Yvette, Seine-et-Oise

(Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden(France),
has been named as the inventor

Fig. 4 ist ein Horizontalschnitt der Betätigungsvorrichtung in der Ebene der Linie A-A von Fig. 1.FIG. 4 is a horizontal section of the actuator in the plane of line A-A of FIG. 1.

Wie man aus Fig. 1 erkennt, umfaßt die Muffe 1As can be seen from Fig. 1, the sleeve 1 comprises

zwei Teile 1 α und 1 b, die durch einen Tragklotz 2 miteinander verbunden sind. Der obere Bereich 1 a ist mittels eines Flansches 3 mit der unteren Wand 3a des Reaktorbehälters und einem Führungsrohr von quadratischem Querschnitt 3 b fest verbunden, in dem sich der Regel- oder Abschaltstab verschieben kann. Im Innern dieser Muffe gleitet eine feste Stange 4, die mittels einer weiter unten beschriebenen Bajonetteinrichtung an dem unteren Bereich des Regel- oder Abschaltstabes befestigt ist. Dieser Stab kann Längsbewegungen ausführen mittels einer Zahnstange 5, die durch ein Zahnrad 6 angetrieben wird, welches selbst über eine in den Zeichnungen nicht dargestellte elektromagnetische Kupplung mit dem Antriebsmotor verbunden ist. Der untere Bereich 1 b der Muffe ist mit einem an sich bekannten Dämpfungssystem versehen und mit einer Feder la, die einerseits an dem Tragblock 2 anliegt und anderseits an dem Rohr des Dämpfungssystems und die dazu bestimmt ist, den Abschaltstab im Moment des Auslösern zu beschleunigen.two parts 1 α and 1 b, which are connected to one another by a support block 2. The upper portion 1 a is connected by means of a flange 3 with the lower wall 3a of the reactor vessel and a guide tube of square cross section 3 b fixed, the regulating or Abschaltstab can move in the. Inside this sleeve, a fixed rod 4 slides, which is fastened to the lower area of the control or shut-off rod by means of a bayonet device described below. This rod can perform longitudinal movements by means of a rack 5 which is driven by a gear 6 which is itself connected to the drive motor via an electromagnetic coupling not shown in the drawings. The lower area 1b of the sleeve is provided with a damping system known per se and with a spring la which rests on the one hand on the support block 2 and on the other hand on the pipe of the damping system and which is intended to accelerate the shut-off rod at the moment of triggering.

Gemäß Fig. 2 umfaßt die mechanische Verbindung zwischen dem Regel- oder Abschaltstab und der Stange 4 ein Ventil 8, das aus einem über eine Doppelkardanvorrichtung 9 mit dem Stab verbundenen Ventilteller und aus einer kegelförmigen Dicht-According to Fig. 2, the mechanical connection between the control or shut-off rod and the Rod 4, a valve 8, which consists of a connected via a double cardan device 9 with the rod Valve disc and a conical sealing

309 507/238309 507/238

fläche 10 besteht, gegen die der Ventilteller gesperrt wird, um die Abdichtung des Reaktorbehälters beim Auseinandernehmen zu bewirken. Die doppelte Kardanvorrichtung gewährleistet, daß der Ventilteller 8 genau gegen die Dichtfläche 10 angepreßt wird, auch wenn der Stab etwas exzentrisch ist. Die Abdichtung erfolgt mit Hilfe einer Metall-Metalldichtung. Es ist ein Rückgewinnungssystem 11 für Leckströmungen vorgesehen, das durch eine hohle, unter dem Ventilsitz angeordnete Ringnut gebildet und für den Fall vorgesehen ist, daß beim Auseinandernehmen am unteren Ende des Ventils Niederschläge entstehen. Um das Antriebssystem auseinanderzunehmen, verfährt man auf folgende Weise: Der Stab befindet sich in der unteren Stellung. Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, sitzt der fest mit der Zahnstange 5 verbundene Zapfen 12 in einer Ausnehmung 13, die hierfür an dem Rohr 14 des Dämpfungssystems vorgesehen ist. Es ist sodann möglich, durch Drehen des den Boden der unteren Muffe 1 b bildenden Teiles 15 eine Vierteldrehung um die Stange 4 auszuführen, wodurch das T-förmige Teil 16 frei wird, welches die Verbindung zwischen dem Regel- und Abschaltstab und dem oberen Bereich der Stange herstellt.surface 10 exists against which the valve disk is locked in order to effect the sealing of the reactor vessel when dismantling. The double cardan device ensures that the valve disk 8 is pressed precisely against the sealing surface 10, even if the rod is somewhat eccentric. A metal-to-metal seal is used for sealing. A recovery system 11 for leakage flows is provided, which is formed by a hollow annular groove arranged under the valve seat and is provided for the event that precipitation occurs at the lower end of the valve when it is dismantled. To dismantle the drive system, proceed as follows: The rod is in the lower position. As can be seen in FIG. 3, the pin 12, which is firmly connected to the rack 5, is seated in a recess 13 which is provided for this purpose on the tube 14 of the damping system. It is then possible to perform a quarter turn around the rod 4 by rotating the part 15 forming the bottom of the lower sleeve 1 b , whereby the T-shaped part 16 is free, which is the connection between the control and shut-off rod and the upper region of the Rod manufactures.

Im Betrieb ist die Antriebseinrichtung des Stabes in Berührung mit dem vom Kern des Reaktors herkommenden Strömungsmittel. Um zu verhindern, daß radioaktive Stoffe sich im Innern der Muffe ansetzen, wodurch diese aktiv würde und ein Auseinandernehmen des Mechanismus beträchtlich erschwert wäre, ist ein Strömungsmittelumlauf im Gegenstrom vorgesehen, wobei der Zulauf durch einen Rohrstutzen 17 und der Ablauf durch den Rohrstutzen 18 geschieht (Fig. 2 und 3), wodurch es möglich ist, eventuell angesammelte Stoffe wegzutransportieren. Beim Auslösen eines Sicherheitsstabes unterbricht ein in den Figuren nicht dargestelltes Elektroventil den Strömungsmittelumlauf durch die Vorrichtung, die den Fall des Stabes hemmen würde. Die Abdichtung der Antriebswelle, die das Zahnrad 6 antreibt (Fig. 4), wird durch eine Lippendichtung 20 hergestellt, die zwischen der Welle und einem Lager 19 angeordnet ist. Zu diesem System gehört noch eine Ringdichtung 21, die zwischen dem Lager und dem fest mit den beiden Teilen der Muffe 1 verbundenen Tragteil 2 angeordnet ist.In operation, the drive device of the rod is in contact with that coming from the core of the reactor Fluid. To prevent radioactive substances from settling inside the socket, which would make it active and make it considerably more difficult to disassemble the mechanism would be, a fluid circulation is provided in countercurrent, with the inlet through a pipe socket 17 and the flow through the pipe socket 18 happens (Fig. 2 and 3), which makes it possible to transport away any accumulated substances. When a safety rod is triggered, an interrupts Solenoid valve, not shown in the figures, circulates fluid through the device, the would inhibit the fall of the staff. The sealing of the drive shaft that drives the gear 6 (Fig. 4), is made by a lip seal 20, which is between the shaft and a bearing 19 is arranged. This system also includes a ring seal 21, which is between the bearing and the is fixedly connected to the two parts of the sleeve 1 supporting part 2 is arranged.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH:PATENT CLAIM: Mechanische Vorrichtung zum Bewegen von Regel- und Abschaltstäben in Kernreaktoren, bestehend aus einem rohrförmigen nach außen abgeschlossenen Gehäuse, das auf einer Seite mit dem Behälter des Kernreaktors fest verbunden ist, und aus einer in Längsrichtung in diesem Gehäuse bewegbaren Stange, deren eines Ende über eine Bajonetlverschlußeinrichtung mit dem Regelstab verbunden und so geformt ist, daß sie in der einen Endlage an der Behälteröffnung abdichtet, und deren anderes Ende fest mit einer Zahnstange in Verbindung steht, die durch ein über eine abgedichtete von außen angetriebene Welle gedrehtes Zahnrad in Längsrichtung zu bewegen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ständig zwischen den beiden Stirnseiten des rohrförmigen Gehäuses (la, Ib) in dem durch dieses Gehäuse und die bewegbare Stange (4) bzw. die Zahnstange (5) gebildeten Ringraum Reaktorkühlmittel in Richtung auf den Reaktorbehälter (3 a) strömt.Mechanical device for moving control and shutdown rods in nuclear reactors, consisting of a tubular housing closed to the outside, which is firmly connected on one side to the container of the nuclear reactor, and a rod movable in the longitudinal direction in this housing, one end of which has a Bayonet locking device is connected to the control rod and is shaped so that it seals in one end position at the container opening, and the other end of which is fixedly connected to a toothed rack which can be moved in the longitudinal direction by a toothed wheel rotated via a sealed externally driven shaft , characterized in that between the two end faces of the tubular housing (la, Ib) in the annular space formed by this housing and the movable rod (4) or the toothed rack (5), reactor coolant flows in the direction of the reactor vessel ( 3a) . In Betracht gezogene Druckschriften:
J.W. Chastain, »US.Research Reactor Operation and Use«, 1958, Reading, USA., S. 43, 45 und 54 bis 56.Considered publications:
JW Chastain, "US Research Reactor Operation and Use", 1958, Reading, USA., Pp. 43, 45 and 54 to 56. Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings 309 507/238 1.63309 507/238 1.63