DE1951418C3 - Antriebseinrichtung für Regelstäbe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für einen Regelstab eines Kernreaktors, bei der eine mit dem Regelstab 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 Regelstab in den Reaktorkern erfolgt, wobei die hohle An- triebsstange 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 Normalantrieb kann motorischer oder magnetischer Art sein. Besonders gut eingeführt hat sich ein sogenannter Klinken-Schrittheberantrieb, bei dem magnetisch bewegte Klinken mit der Antriebsstange in Verbindung stehen und diese zusammen mit de.m daranhängenden Regelstab 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 Druckwasserreaktor, 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 Druckrohres befinden sich die Magnetspulen zur Betätigung des Klinken-Systems 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 Wirkverbindung mit dem normalen Bewegungsmechanismus gelöst und der Stab fällt einschließlich seiner Antriebsstanee durch Schwerkraft in den Reaktorkern ein. Damit dies ohne Schwierigkeiten möglich ist, müssen zwischen der Antriebsstange und dem Druckrohr größere Durchmesserspiele vorgesehen werden, d.e z^B. Ri_ngsoaltbreiten von bis zu 3 mm ergeben. Da aber diese Semite 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 Antnebsstange befindliche Hohlraum zum Druck- und Strömungsausgleich während einer derartigen Abwärtsbewegung mit herangezogen. Zu diesem Zweck kann man das Innere der Antnebsstange am unteren und oberen Ende beispielsweise mit Querbohrungen versehen.

Diese Querbohrungen haben jedoch den Nachteil, daß sich infolge des radialen und axialen Temperatureefälles im Antrieb eine Kühlmittelzirkulation ausbildet bei der das heiße Kühlmittel aus dem Reaktordruckbehälter durch die unteren Querbohrungen in das Innere der Antnebsstange gelangt, in ihr aufsteigt und durch die oberen Querbohrungen zum Druckrohr austritt Anschließend gibt es einen Teil seines Wärmeinhaltes an das Druckrohr ab und fließt dabei außerhalb der Antnebsstange in den Druckbehälter zurück. Auf diese Weise wird auch im Stillstand der Antnebsstange viel Wärme nach oben geführt und über die Druckrohroberfläche abgegeben. Dieser Effekt ist besonders ausgeprägt bei im Vollastbetrieb nahezu voll ausgefahrener Antnebsstange, so daß die Steliungsar^igeeinrichtungen außerhalb des Druckrohres einer großen Temperaturbeanspruchung ausgesetzt sind. Das gleiche gilt auch für die magnetischen Antriebseinrichtungen. Es war daher bisher notwendig, diese äußeren 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 Folge 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 Regelstab 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 Antnebsstange 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 Antnebsstange 3 in Abhängigkeit von einem Antriebsmechanismus für den Normalantrieb 7 (Klinkenschrittheber), der nur rein schematisch dargestellt ist.

Am unteren Ende der Antriebsstange 3 ist über eine Kupplung 33 der Regelstab 34 angehängt Die Zugstange 4 im Inneren der Antriebsstange dient zur Betätigung der Kupplung 33. Sie ist zu diesem Zweck mit dem Zugstangenkopf 6 verbunden. Am unleren Ende der Antriebsstange sind die Kü':lmitteleintrittsbohrungen 32 und am oberen die Austrittsbohrungen 31 angeordnet Durch diese Bohrungen (Ausgleichsöffnungen) bildet sich bei der Einrichtung nach dtm Stande der Technik eine Ausgleichsströmung aus, wie sie durch strichpunktierte Linien angedeutet ist. Zur Verhinderung dieser Erscheinung ist im oberen Teil der Antriebsstange ein Sperrschieber 5 vorgesehen, der im NormalfaH auf einem inneren Absatz 35 der Antriebsstange 3 ruht und in dieser Stellung die Austrittsboh- rungen 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 uer Stange befindlichen Kühlmittels den Sperrschieber 5 um die Höhe h an, so daß die Austrittsbohrungen 31 freigegeben werden. Diese Stellung ist in der rechten Hälfte 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 Ani/

triebsstangenrohr ab unc verschließt somit die Austrittsbohrung 31, wodurch wiederum die Strömung durch diese verhindert wird. Die für die Leitgängigkeit des Sperrschiebers erforderlichen Durchrnesserspiele sind so klein, daß sich auf Grund der Slrömungswiderstände dieser engen Ringspalte keine schädliche Zirkulation ausbilden kann. Durch das ruckartige, schrittweise Betätigen des Antriebes wird immer wieder für eine kurzzeitige Bewegung dieses Sperrschiebers 5 gesorgt, 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 !·. icht von Hand durchgeführt werden, dazu ist es lediglich notwendig, durch eine der Querbohrungen hindurch mit einem schmalen Gegenstand (z. B. einem kleinen Schraubenzieher) in eine Rille 52 zu fassen und damit den Sperrschieber 5 in Richtung der Stangenachse zu bewegen.

Durch die beschriebene Einrichtung wird die wärmeübertragende Kühlmittelzirkulation im Ruhezustand der Antriebsstange verhindert, so daß keine unzulässig hohe Temperaturbelastung der außerhalb des Druckrohres befindlichen Einrichtungen, wie Antriebsmechanismus und Stellungsanzeigespulen, erfolgen kann. Die für eine Schnellabschaltung benötigte Kühlmittelausgleichsströmung wird dabei nicht behindert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Antriebseinrichtung für einen Regelstab eines Kernreaktors, bei der eine mit dem Regelstab 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 Regelstab 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 Kühlmitteis zur Freigabe des Strömungsweges bewegbar ist.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan als im Innern der Antriebsstange angeordneter rohrförmiger Sperrschieber ausgebildet ist.