DE1220046B - Vorrichtung zur Regelung der Reaktivitaet eines Kernreaktors - Google Patents
Vorrichtung zur Regelung der Reaktivitaet eines KernreaktorsInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
G21d
Deutsche KL: 21g -21/31
Nummer: 1220 046
Aktenzeichen: U 6800 VIII c/21 g
Anmeldetag: 9. Januar 1960
Auslegetag: 30. Juni 1966
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung der Reaktivität eines Kernreaktors mit
einem Kern, von dem wenigstens ein Teil zu einer beweglichen Bauteilgruppe zusammengefaßt ist, die
mit Hilfe einer hydraulischen Einrichtung zwischen einer Normalstellung, bei welcher der Kern kritisch
ist, und einer Abschaltstellung, bei der der Kern unterkritisch ist, bewegbar ist. Bei der hydraulischen
Einrichtung kann die als hydraulisches Antriebsmittel verwendete Flüssigkeit die gleiche sein wie die
Reaktorkühlflüssigkeit, welche durch den Kern hindurchgeschickt
wird, um Wärme aus diesem abzuführen. Bei den bekannten Vorrichtungen ist jedoch
ein solches hydraulisches Mittel für die Betätigung der Kernregelbauteilgruppe unabhängig vom Druck
des Reaktorkühlmittels im Kern zugeführt worden.
Erfinduhgsgemäß ist die bewegliche Bauteilgruppe an einer mechanischen Aufhängung befestigt, welche
sie im Sinne einer Bewegung in die Abschaltstellung vorspannt, und die hydraulische Einrichtung, die
in an" sich bekannter Weise Reaktorkühlmittel als Hydraulikmittel benutzt, hält diese bewegliche Bauteilgruppe
gegen die Kraftwirkung der Aufhängung in'der Normalstellung und gibt sie bei einem Verlust
an;"-KühImittel oder einem Absinken des Kühlmitteldruckes
unter einem vorgegebenen Wert frei.
Eine Weiterbildung der Vorrichtung besteht noch darin, daß man zur Betätigung der hydraulischen
Einrichtung die im strömenden Reaktorkühlmittel vorhandenen Druckunterschiede nutzt, indem an der
Beweglichen Bäuteilgruppe das den Reaktorkern
durchströmende Kühlmittel quer zur Strömungsrichtung
ablenkende Leitschaufeln befestigt werden. Die Mechanische Apfhängung kann zur Horizontalen geneigte
Flächen aufweisen, auf denen die bewegliche Bauteilgruppe gleitend aufliegt.
■ Die Erfindung soll nunmehr näher an Hand- der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen bei schrieben werden, und zwar zeigt '" Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht der Brennstoffelementenanordnung eines schnellen !Reaktors, während " * * '. "-'
■ Die Erfindung soll nunmehr näher an Hand- der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen bei schrieben werden, und zwar zeigt '" Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht der Brennstoffelementenanordnung eines schnellen !Reaktors, während " * * '. "-'
Fig."2 eine Schnittänsicht nach. LinieΙΪ-Π der
Fig. 1 wiedergibt. Λ
' Wie aus der Zeichnung hervorgeht, weist die dargestellte Ausfuhrungsform der Brennstoffelementenanordhung
für einen Schnellreaktor mehrere Brennr stoBelementenrahinen 1 auf, die in einen Behälter für
flüssiges Kühlmittel eingetaucht werden können und auf Säulen2 und"3 ruhen, wobei die Rahmen!
nebeneinanderMegen, "währenid "· die Säulen 2 und 3
abwechselnd "gegeneinander versetzt sind und auf-Vorrichtung zur Regelung der Reaktivität
eines Kernreaktors
eines Kernreaktors
Anmelder:
United Kingdom Atomic Energy Authority,
London
Vertreter:
Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen, Eiserner Str. 227
Als Erfinder benannt:
Leslie Reginald Blake, London
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 12. Januar 1959 (1139)
einanderfolgende Rahmen 1 um, 180° gedreht sind. Daher hat der in F i g. 1 dargestellte Rahmen 1 oben
as einen Seitenarm 4, der gegabelt und zur Horizontalen
hin geneigt ist. Außerdem ruht er auf Rollen 5; die
sich in der Säule 2 befinden. Ferner hat der Rahmen oben einen entgegengesetzt gegabelten Seitenann 6
ähnlicher Neigung wie der Ärnii 4, der auf Roller^ 7 ruht, die sich in der Säule 3 befinden.. Der sich daran
anschließende Rahmen ist ähnlich, jedoch um ISO6
gedreht. Die Säulen, auf denen er ruht, sind versetzt,
wie man deutlich· aus' der Z?ichnung_ entnehmen
kann. ; "' ; r : ' , '
Jeder Rahmen 1 weist sechs rechteckige' j^ernbrennstoffblöcke
8 auf, wobei überlappende Brennstoffblöcke 8 aller Rahmen 1 den Reaktorkern bijden;
der durch die strichpunktierte Grenzlinie 9 in'F'i g. 2
dargestellt ist. Die Bewegung,des Rahmens 1 nach außen von der Mitte des Kerns dient zum Aüseinanderziehen,
Auflockern des Reaktörkernes, und in der Grenzstellung ist diese Auflockerung ausreichend,
um den Kern unterkritisch zu machen, während Zwischenstellungen verschiedene Kritikalitäten ergeben.
Der Rahmen 1 wird normalerweise durch den Einfluß
der Schwerkraft nach außen bewegt (d. hl in ,dip Richtung der Säulen 2) und nach unten infolge der
geneigten Flächen der Arme 4 und 6, wodurch der Kern auseinandergezogen wird. Dadurch, daß. der
Reaktorkern 1 mit seinen Teäieü/ gegeneinander zu
bewegen ist, ergibt sich eine Steuerung des Reaktors,, und dies kann dazu ausgenützt1 werden, mittels einer
609 587/341
unabhängigen Kraft., die Lage. oder Stellung eines
jeden Rahmens 1 relativ zu' seinen Haltesäulen 2 und 3 zu steuern. Diese Kraft kann dadurch hervorgerufen
werden, daß ein unter Druck stehendes Kühlmittel dazu verwendet wird, einen Schlitten,
Schieber oder ein Gleitstück 10 zu betätigen, der sich in jeder Säule-2. befindet, die im Innern hohl ist.
Jede Gleitfläche lO weist einen schrägen Schlitz 11
auf, in welchem Stifte oder Rollen 12 eingreifen, die sich zwischen den. Gabeln, des entsprechenden
Armes 4 erstrecken. Die Bewegung des Schlittens 10 nach oben oder unten in der Säule 2 steuert die Lage
des Rahmens 1 gegen die der Säule 2. Der Schlitten 10 weist eine Stange 13 mit einem Kolben 14 auf,
der in einen Zylinder 15 gleitet. Der Zylinder 15 ist an seinem unteren Ende, und über das Rohr 16 mit
dem unter Drück stehenden Kühlmittel verbunden und steht mit der Atmosphäre oder aber mit einer
unabhängigen Druckquelle, z. B. mit einer Druckluftanlage, am oberen Ende über das Rohr 17 in
Verbindung. Eine Druckfeder 18 umschließt den Zylinder 15 und ist am oberen Ende an einen
Flansch 19 einer Verlängerung 20 des Zylinders 15 gelagert und stützt sich am unteren Ende an der
Oberseite des Schiebers oder Schlittens 10 ab. Die Feder 18 dient dazu, den Schieber 10 nach unten zu
drücken und dadurch den Rahmen 1 in Richtung auf die Säule 2 hin zu bewegen, also in einer Richtung,
in der der Reaktorkern durch die Wirkung des Schlitzes 11 in dem Schieber 10 auf die Stifte oder
Rollen 12 des Armes 4 auseinandergezogen oder erweitert wird. Jedoch wird der Rahmen 1 in seiner
Normalstellung gehalten, in der der Kern mit Hilfe des Kühnnitteldruckes im Zylinder 15 zusammengeschoben
wird, der den Kolben 14 nach oben in die in Fig. 1 dargestellte Bremsstellung der Feder 18
drückt. Die Steuerung der Lage des Rahmens 1, die eine Kontrolle über den Reaktor ergibt, kann dadurch
erfolgen, daß ein einstellbares (in der Zeichnung nicht dargestelltes) Ablaßventil in der Druckleitung
16 vorgesehen wird oder indem eine einstellbare (in der Zeichnung nicht dargestellte) Umleitung
für.das dem Zylinder 15 zugeführte Kühlmittel vorgesehen
wird oder, indem ein Gegendruck in das obere Ende des Zylinders 15 durch das Rohr 17 eingeleitet
oder übermittelt wird, beispielsweise durch eine regelbare Druckpumpe, die an die Rohrleitungen
16 und 17 angeschlossen ist.
Eine Sicherheitsmaßnahme besteht darin, daß bei
Kühlmittelverlust oder bei sinkendem Kühlmitteldruck die aufwärts gerichtete Kraft am Kolben 14,
die den Rahmen 1 nach innen in den Kern zu bringen oder zu halten sucht, fortfällt, so daß das Gewicht
des Rahmens 1 und des Schiebers 10, unterstützt durch die Kraft, die durch die Druckfeder 18
ausgeübt wird, den Rahmen in die Grenzstellung bringt, in der der Kern auseinandergezogen ist, wodurch
der Reaktorkern unterkritisch gemacht wird und das Auftreten der schädlichen Folgen des Verlustes
von Kühbnittel oder des Absinkens des Kühlmitteldruckes
bei einem kritisch gewordenen Kern verhindert wird. Die Bewegung des Rahmens 1 bei
Kühlmittelverlust oder Absinken des Kühlmitteldruckes kann weiterhin unterstützt und möglicherweise
beschleunigt werden, indem eine unabhängige Druckquelle vorgesehen wird, z. B. Druckluft, die
selbsttätig durch das Rohr 17 zum oberen Ende des Zylinders 15 bei Verlust von Kühlmittel oder absinkendem
Kühlmitteldruck gelangt. Zusätzlich .zur Verwendung des Schiebers 10 mit dem Schlitz 11,
der Stange 13, des Kolbens 14, des Zylinders 15 und der Feder 18 für das Verharren des Rahmens 1 in
der Stellung, in der der Kern durch den Kühlmitteldruck konzentriert .bzw. zusammengeschoben, isi,
kann die Kühhnittelströmung über die Brennstoffblöeke 8 für diesen Zweck verwendet werden. Kühlmittelkanäle
21 in einer Platte 22 befinden sich unter
ίο den Rahmen 1, durch die Kühlmittel nach oben zur
Kühlung der Brennstoffblöcke 8 dringt. Leitschaufeln 23 (die in strichpunktierten Linien in Fig. 1 eingezeichnet
sind) befinden sich auf der Platte 22 und richten den Kühlmittelstrom oder einen Teil davon
in eine Richtung, in der er eine horizontale Kraftkomponente auf Schaufehl 24 (die ebenfalls in strichpunktierten
Linien in Fig. 1 dargestellt sind) ausübt, die an der Unterseite des entsprechenden Rahmens
1 angebracht sind, wobei die Kraftkomponente den R.ahmen 1 in die Richtung zu bewegen sucht,
. in der der Kern konzentriert ist. Bei einem Verlust
an Kühlmittel oder einem Absinken des Kühlmitteidruckes verschwindet diese Kraftkomponente, und
der Rahmen 1 kann sich dann durch Schwerkraft in die Stellung bewegen, in der der Kern auseinandergezogen
oder -gespreizt ist, und zwar mit Unterstützung der Feder 18 und, wenn vorhanden, durch
Luftdruck, der auf den Kolben 10 wirkt und automatisch, wie zuvor beschrieben, bei Kühlmittelverlust
oder absinkendem Kühlmitteldruck in Tätigkeit gesetzt wird. Wenn der Kühlmittelstrom abwärts gerichtet
ist, können feste Schaufeln 25 an einer Lochplatte 26 zwischen den Säulen 2 und 3 und Schaufeln
27 an der Oberseite des entsprechenden Rahmens 1 vorgesehen werden, damit der Kühlmittelstrom
auf den Rahmen 1 eine Kraftkomponente in der Richtung ausübt, in welcher der Kern zusammengeschoben
wird. Die Schaufehl 25, die Lochplatte 26 und die Schaufeln27 sind in Fig. 1 in strichpunktierten
Linien dargestellt. Dieses Hilfsmittel kann einen großen Sicherheitsfaktor dadurch ergeben, daß
es so eingerichtet wird, daß starke Kräfte die Rahmen 1 aus der Innenstellung in die Stellung zu
drücken suchen, in der der Kern auseinandergezogen oder erweitert ist, wobei die durch die Kühhnittelströmung
ausgeübten Kräfte dann die Kräfte unterstützen, welche durch den Kühlmitteldruck auf den
Schieber 10 ausgeübt werden, um die großen Kräfte zu überwinden, wenn der Kühlmitteldruck normal
ist. Die Stange 13 an dem Schieber 10 kann eine nach oben gerichtete Verlängerung 28 aufweisen (wie in
Fig. 1 dargestellt) und mit einer geeigneten Einrichtung (nicht dargestellt) zur Fernanzeige der Stellung
des entsprechenden Rahmens 1 in bezug auf die Säule 2 dienen. Das obere Ende der Säulen 3 befindet
sich zweckmäßigerweise in einer Nut 29, in einem festen oberen Abschinnstopfen 30.
Statt den Kühlmitteldruck zur Betätigung des Schiebers 10 der Kolbenstange 13, des Kolbens 14
und des Zylinders 15 zu verwenden, können die Kolbenstange 13, der Kolben 14 und der Zylinder 15
wegfallen, und es kann eine (nicht dargestellte) Mutter am Kolben 10 mit etwas Abstand darüber befestigt
werden, in die eine (nicht dargestellte) Leit- oder Schraubspindel, eingreift, welche durch einen
geeigneten Motor regulierbar angetrieben wird (z, B. durch einen nicht dargestellten Elektromotor), der
sich außerhalb der aktiven Zone befindet.
Bei einer anderen schematisch in strichpunktierten Linien in Fig. 1 dargestellten Konstruktion ist
die Ausführung der Säulen 2 und 3 ähnlich der zuvor beschriebenen Ausführung, und Rollen 5 und 7
sind wie zuvor vorhanden. Jedoch hat der Arm 4 eines jeden Rahmens 1 einen Ansatz 31, der durch
die Säule 2 hindurchragt, während die Rollen 12 weggelassen sind; im übrigen ist aber der Rahmen 1
von ähnlicher Bauart wie die zuvor beschriebene Konstruktion. Jeder Ansatz 31 weist an seinem vorstehenden
Teil Zähne 32 auf, die in eine Zahnradwalze 33 eingreifen, welche an einer Spindel 34 befestigt
ist, die durch ein Reduziergetriebe angetrieben wird, das sich in einem Gehäuse 35 eines Antriebsmotors
36 befindet. Es ist ein Schnellgang vorgesehen, so daß eine schnelle Auswärtsbewegung der
entsprechenden Rahmen 1 im Notfall erfolgen kann. Bei der vorliegenden Konstruktion ersetzt dieser
Mechanismus den Schieber 10 und dessen Betätigungseinrichtung.
Bei beiden Ausführungsformen können die Brennstoffblöcke 8 nur Kernmaterial enthalten oder aber
Kernmaterial im Mittelbereich und Reflektions- oder Schutzmaterial in den Außenbereichen, wobei der
Rahmen 1 so groß ist, daß er beide Materialien »5
aufnimmt.
Claims (3)
1. Vorrichtung zur Regelung der Reaktivität eines Kernreaktors mit einem Kern, von dem
wenigstens ein Teil zu einer beweglichen Bauteilgruppe zusammengefaßt ist, die mit Hilfe einer
hydraulischen Einrichtung zwischen einer Normalstellung, bei der der Kern kritisch ist, und
einer Abschaltstellung, bei der der Kern unterkritisch ist, bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die bewegliche Bauteilgruppe an einer mechanischen Aufhängung befestigt ist,
welche sie im Sinne einer Bewegung in die Abschaltstellung vorspannt, und daß die hydraulische
Einrichtung, die in an sich bekannter Weise Reaktorkühlmittel als Hydraulikmittel benutzt,
diese bewegliche Bauteilgruppe gegen die Kraftwirkung der Aufhängung in der Normalstellung
hält und bei einem Verlust an Kühlmittel oder einem Absinken des Kühlmitteldruckes unter
einem vorgegebenen Wert freigibt.
2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Betätigung der
hydraulischen Einrichtung die im strömenden Reaktorkühlmittel vorhandenen Druckunterschiede
nutzt, indem an der beweglichen Bauteilgruppe das den Reaktorkern durchströmende
Kühlmittel quer zur Strömungsrichtung ablenkende Leitschaufeln befestigt sind.
3. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Aufhängung
zur Horizontalen geneigte Flächen (4, 6) aufweist, auf denen die bewegliche Bauteilgruppe
gleitend aufliegt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 902282;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1045 565;
französische Patentschrift Nr. 1166 762;
Nucleonics, Vol. 16, 1958, Nr. 3, S. 80.
Deutsche Patentschrift Nr. 902282;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1045 565;
französische Patentschrift Nr. 1166 762;
Nucleonics, Vol. 16, 1958, Nr. 3, S. 80.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
609 987/341 6.66 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB1139/59A GB907391A (en) | 1959-01-12 | 1959-01-12 | Improvements in or relating to the controlling of nuclear reactors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1220046B true DE1220046B (de) | 1966-06-30 |
Family
ID=9716858
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEU6800A Pending DE1220046B (de) | 1959-01-12 | 1960-01-09 | Vorrichtung zur Regelung der Reaktivitaet eines Kernreaktors |
Country Status (5)
Country | Link |
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BE (2) | BE586458A (de) |
DE (1) | DE1220046B (de) |
FR (2) | FR1244854A (de) |
GB (2) | GB907391A (de) |
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