DE1951418B2

DE1951418B2 - Antriebseinrichtung für Regelstäbe

Info

Publication number: DE1951418B2
Application number: DE1951418A
Authority: DE
Inventors: Hans Roettger; Hans-Peter Dipl.-Ing. Schabert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-10-11
Filing date: 1969-10-11
Publication date: 1975-03-20
Also published as: DE1951418C3; DE1951418A1; CH515586A; GB1282083A; US3746615A; FR2065732A1; JPS514239B1; FR2065732B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für einen Regelstab Hnes Kernreaktors, bei der eine mit dem Regcistab fest verbundene, innerhalb eines Druckrohres bewegliche, hohle AntrieNstange lösbar mit einem Normalantrieb in Verbindung steht und bei der eine Schnellabschaltung nach Lösv.i des Normalantriebs durch Einfallen von Antriebssiange und Regelstab in den Reaktorkern erfolgt, wobei die hohle Antriebsstange in der Nähe der Enden mit Ausgleichsöffnungen für das Reaktorkühlmittel versehen ist. Eine derartige Antriebseinrichtung ist aus der DT-AS 11 62 006 bekannt.

Der Antriebsmechanismus für den Normalantrieh kann motorischer oder magnetischer Art sein. Besonders gut eingeführt hat sich ein sogenannter Klinkenschrittheberantricb, bei dem magnetisch bewegte Klinken mit der Antriebsstange in Verbindung stehen und diese zusammen mit dem daranhängenden Regcistab des Kernreaktors nach oben oder unten bewegen. Die Antriebsstange bewegt sich dabei innerhalb des Druckrohres, das mit dem Reaktordruckgefäß druckfest verbunden ist, also dessen Innendruck hat und auch von dem Medium im Inneren dieses Druckgefäßes erfüllt ist. Handelt es sich beispielsweise um einen Druckwaslerreaktor, so wird dieses Druckrohr mit dem ganzen Klinkenmechanismus und der Antriebsstange ebenfalls von Druckwasser hoher Temperatur umgeben sein, insbesondere dann, wenn der Antrieb oberhalb des Reaktors angeordnet ist. Außerhalb des Druckrohrcs befinden sich die Magnetspulen zur Betätigung des Klinkensystems sowie eine induktive Stellungsanzeigeeinrichtung, wie es an sich bekannt ist.

Die Regelstäbe des Kernreaktors müssen sich jedoch nicht nur langsam hin- und herbewegen lassen, sondern sie dienen auch zur Schnellabschaltung eines Kernreaktors und müssen zu diesem Zweck sehr rasch in die unterste Stellung im Reaktorkern gelangen. Dazu wird die Klinkenhalterung oder eine sonstige Wirkverbin- ^(l5 dung mit dem normalen Bewegungsmechanismus gelöst und der Stab fällt einschließlich seiner Antriebsstanee durch Schwerkraft in den Reaktorkern ein. Damit dies ohne Schwierigkeiten möglich im, müssen /wischen der Antriebsätange und dem Druckrohr größere Durchmesserspiele vorgesehen werden, die z. B. Ringspaltbreiten von bis zu 3 mm ergeben. Da aber diese Spülte für eine schnelle Abwärtsbewegung des Regelstabes dennoch einen verhältnismäßig großen Widerstand für die Ausgleichsströmung des im Inneren des Druckrohres befindlichen Kühlmittels darstellen, wird normalerweise der im Inneren der Antriebssiange befindliche Hohlraum zum Druck- und Strömungsauhgleich während einer derartigen Abwärtsbewegung mit herangezogen. Zu diesem Zweck kann man das Innere der Antriebsstange am unteren und oberen Ende beispielsweise mit Querbohrungen versehen.

Diese Querbohrungen haben jedoch den Nachteil, daß sich infolge des radialen und axialen Temperaturgefälles im Antrieb eine Kühlmittelzirkulation ausbildet, bei der das heiße Kühlmittel au^r. J::-.-. Rcaktordruckbehiilter durch die unteren Querbohrungen in das Innere der Antriebsstange gelangt, in ihr aufsteigt und durch die oberen Querbohrungen zum Druckrohr austiiii. Anschließend gibt es einen Teil seines Wiirmeinhaltes an das Druckrohr ab und füeßt dabei außerhalb der Antriebsstange in den Druckbehälter zurück. Auf diese Weise wird auch im Stillstand der Antriebssiange viel Wärme nach obm geführt und über die Druckrohroberflache abgegeben. Dieser Effekt ist besonders ausgeprägt bei im Vollastbetrieb nahezu voll ausgefahrener Antriebsstange, so daß die Stellungsanzeigeeinrichtungen außerhalb des Druckrohrcs einer großen Temperaturbeanspruchung ausgesetzt sind. Das gleiche gilt auch für die magnetischen Antriebseinrichtungen. Es war daher bisher notwendig, diese äußccn Teile am Druckrohr zusätzlich zu kühlen, z. B. mit Hilfe eines Gebläses, was nicht nur einen ziemlich apparativen, sondern vor allen Dingen auch räumlichen Aufwand mit sich brachte und außerdem einen dauernden Leistungsverlust des Kraftwerkes zur Colge hatte.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, den durch die Kühlmittelströmung bedingten Wärmetransport in den wärmeempfindlichen Bauteilen der Antriebseinrichtung herabzusetzen.

Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Absperrorgan den Strömungsweg durch das Innere der Antriebsstange üblicherweise verschließt, jedoch bei einer schnellen Abwärtsbewegung der Stange durch Strömungskräfte des Kühlmittels zur Freigabe des Strömungsweges bewegbar ist. Hierbei ist der Strömungsweg in der Ruhelage, d. h. solange der Regelstab nicht oder nach oben bewegt wird, vollständig verschlossen. Demnach kann eine Strömung nur in den kurzen Zeitabschnitten stattfinden, in denen der Regcistab schrittweise nach unten bewegt wird. Die dabei übertragende Wärmemenge ist ohne weiteres beherrschbar. Schließlich ergibt sich eine Wärmeströmung noch für den Fall der Schnellabschaltung, für die der Kanal durch die Antricbsstange überhaupt vorgesehen ist. Die hierbei verursachte Erwärmung ist aber belanglos, weil der Kernreaktor ohnehin abgeschaltet wird.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.'

Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch das Druckrohr 2, das mit der Druckkesselwandung 1 druckdicht verbunden ist. Im Inneren des Druckrohres bewegt sich die Amriebsstange 3 in Abhängigkeit von einem Antriebsmechanismus für den Normalantrieb 7 (Klinkenschrittheber), der nur rein schematisch dargestellt ist.

Am Linieren Ende der Antriebsstange 3 is ι über eine Kupplung 33 der Regelslab 34 angehängt. Di«.« Zugstange 4 im Inneren der Antriebsstange dient zur Beiaiigung der Kupplung 33. Sie ist zu diesem Zweck mit dem Zugstangenkopf 6 verbunden. Am linieren Ende der Antriebsstange sind die Kühlmitteleintritisbohrungen 32 und am oberen die Ausiritisbohrungen 31 angeordnet. Durch diese Bohrungen (Ausgleiehsöffnungcn) bildet rieh bei der Einrichtung nach dem Stande der Technik eine Ausgleichsslrömung aus, wie sie durch strichpunktierte Linien angedeutet ist. Zur Verhinderung dieser Erscheinung ist im oberen Teil der Aniriebsstange ein Sperrschieber 5 vorgesehen, der im Normalfall auf einem inneren Absatz 35 der Antriebsstange 3 ruht und in dieser Stellung die Austrittsbohrungen 31 verschließt. Dieser Sperrschieber 5 ist in seinem oberen Teil nochmals im Zugstangenkopf geführt. Bei einer Abwärtsbewegung der Antriebsstange hebt der Strömungsdruck des im Inneren der Stange befindlichen Kühlmittels den Sperrschieber 5 um die Flöhe h an, so daß die Austrittsbohrungen 31 freigegeben werden. Diese Stellung ist in der rechten Half.c der Figur dargestellt. Das im Führungsspalt des Sperrschiebers befindliche Kühlmittel kann dabei durch eine kleine Ausgleichsbohrung 36 nach außen entweichen. Nach Beendigung der Abwärtsbewegung hört der Strömungsdruck auf, der Sperrschieber senkt sich durch sein eigenes Gewicht wieder auf die Schulter 35 im Aniriebsstangenrohr ab und verschließt somit die Ausirittsbohrung 31, wodurch wiederum die S'römung durch diese verhindert wird. Die für die Leitgängigkeit des Sperrschiebers erforderlichen Durchmesserspiele sind so klein, daß sich auf Grund der Sirömungswiderstiinde dieser engen Ringspalte keine schädliche Zirkulation ausbilden kann. Durch das ruckartige, schritt .»eise Betätigen des Antriebes wird immer wieder für eine kurzzeitige Bewegung dieses Sperrschiebers 5 gesorgt,

ίο so daß sich keine Verunreinigungen des Kühlmittels ablagern und zum Klemmen des Schiebers führen können. Die Kontrolle der Leichtgängigkeit dieses Sperrschiebers kann nach Ausbau der Antriebsstange leicht von Hand durchgeführt werden, dazu ist es lediglich not-

is wendig, durch eine der Querbohrungen hindurch mit einem schmalen Gegenstand (z. B. einem kleinen Schraubenzieher) in eine Rille 52 zi. fassen und damit den Sperrschieber 5 in Richtung der Stangenachse /u bewegen.

ίο Durch die beschriebene Ein⁷ '.htung wird die wärmeübertragende Kühlmittelzirkulat'on im Ruhezustund der Antriebsstange verhindert, so daß keine unzulässig hohe Temperaturbelastuiig der außerhalb des Druckrohrcs befindlichen Einrichtungen, wie Antriebsmecha-

2< nisrr.'js und Stellungsanzeigespulen, erfolgen kann. Die für eine Schnellabschaltung benötigte KühlmitteLiusgleichsströmung wird dabei nicht behindert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

P;iientansprüche:

1. Antriebseinrichtung für einen Regelstab eines Kernreaktors, bei der eine mit dem Rngelsiab fest verbundene, innerhalb eines Druckrohres bewegliche, hohle Antriebsstange lösbar mit einem Normalantrieb in Verbindung steht und bei der eine Schnellabschaltung nach Lösen des Normalantriebs durch Einfallen von Antriebsstange und Regcistab to in den Reaktorkern erfolgt, wobei die hohle Antriebsstange in der Nähe der Enden mit Ausgleichsöffnungen für das Reaktorkühlmittel versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Absperrorgan (5) den Strömungsweg durch das Innere der Antriebsstange (3) üblicherweise verschließt, jedoch bei einer schnellen Abwärtsbewegung der Stange (3) durch Strömungskräfte des Kühlmii'.els zur Freigabe chs Strömungsweges bewegbar ist.

2. Antriebseinrichtung nach An5pruch 1, dadurch -o gekennzeichnet, daß das Absperrorgan als im Innern der Antriebsstange angeordneter rohrförmiger Sper, schieber ausgebildet ist.