DE1961848A1 - Kernreaktorsteuerstabantrieb - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antrieb für Steuerstäbe von Kernreaktoren, bestehend aus einem Antriebsmotor mit Hubstange, Magnetkupplung, Antriebsgestänge und Abschußfeder sowie Stoßdämpfer. Mit solchen Steuerstäben wird normalerweise die Ausgangsleistung eines Kernreaktors geregelt, hierzu werden ihre Absorberteile mit Hilfe eines Antriebsmotors mehr oder weniger tief in den Reaktorkern eingetaucht. Diese Steuerstäbe haben jedoch auch noch eine zweite Aufgabe. Pur den Pail, daß es notwendig wird, den Kernreaktor sehr rasch abzuschalten, müssen die Absorberteile mit möglichst hoher Geschwindigkeit völlig in den Reaktorkern eintauchen und damit die dort stattfindende Kettenreaktion unterbrechen. Da die Bewegungsgeschwindigkeit des normalen Antriebsmotors hierzu nicht ausreicht, ist im Antriebsgestänge eine Magnetkupplung vorgesehen. Der Erregerstrom dieser Magnetkupplung wird unterbrochen und das Antriebsgestänge samt dem daranhängenden Absorber fällt unter dem Einfluß der Schwerkraft in den Reaktorkern ein. Aber auch dieses Einfallen wird durch Trägheitskräfte verzögert. Es sind daher schon sogen. Stoßimpulsgeber vorgesehen worden, die dem Antriebsgestänge samt dem daranhängenden Absorber eine größere Anfangsbeschleunigung geben. Diese können z.B. elektrischer Natur sein, üblich sind jedoch für diesen Zweck sogen. Abschußfedern. Diese bleiben während des gesamten normalen Regelbetriebes in vollständig gespanntem Zustand und geben die in ihnen gespeicherte Maximalenergie unabhängig von der jeweiligen Ausgangslage der Steuerstäbe im Abi3 ehalt falle auf diene ab. Pur die Praxis ist diese stets gleichgroße Beschleunigung ,jedoch nicht immer wünschenswert. Vor allem dann, wenn der Absorber bereits teilweise in den Reaktorkern eingefahren ist und eine derart rasche Anfangsben chleunigung nicht mehr notwendig wäre. Eine entsprechende Verringerung der gespeicherten Abachußfederenergie in Abhänglg-

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keit der Ausgangslage des Absorbers im Reaktorkern würde sich auch für die Dimensionierung und die Lebensdauer der Stoßdämpfereinrichtungen günstig auswirken. Es stellte sich, daher die Aufgabe, derartige Steuerstabantriebe mit möglichst geringem konstruktivem Aufwand zu bauen, die vor allen Dingen auch für den Einsatz in flüssigmetallgekühlten Kernreaktoren geeignet sind.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Abschußfederspannung von der Lage des Absorbers im Reaktorkern bzw. der Lage der Magnetkupplung in einem normalerweise außerhalb des Reaktorbehälters befindlichen Führungsrohr abhängig ist und ein elastischer Anschlag im Führungsrohr für die entspannte Abschußfeder kurz vor dem Ende einer Fallbewegung des am Antriebsgestänge hängenden Absorbers vorgesehen ist. Dabei ist die Abschußfeder wenigstens teilweise von einem in Richtung des Reaktorbehälters offenen rohrförmigen Gehäuse geführt und wird ihre Aufwärtsbewegung durch einen Anschlag im Führungsrohr begrenzt.

Dieser Sachverhalt sei nun anhand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert. Diese zeigen in schematischer Darstellung einen derartigen Antrieb, wobei sich gemäß Fig. 1 die Abschußfeder im gespannten Zustand befindet, gemäß Fig. 2 der Abschaltvorgang eingeleitet und die Abschußfeder völlig entspannt ist, und nach Fig, 3 die Endlage des Absorbers im Reaktorkern erreicht ist. Aus dieser Figur wird auch klar, daß sich die Abschußfeder hier bereits wieder im gespannten Zustand befindet. Durch den Spannvorgang hat sie geholfen, die Abwärtsbewegung des Gestänges kurz vor Erreichen der Endstellung des .absorber abzubremsen.

Aus diesen drei dargestellten Betriebsphasen wird klar, daß die Abschu.3feder nach ihrer, der Beschleunigung dienenden Entspannung erneut wirksam wird und zwar nunriehr in umgekehrter Richtung in verzögerndem Sinne.

In der schematischen Figur ist mit 1 der Deckel des Reaktorbehälters angedeutet, durch den der Steuerstabantrieb hindurch in den eigentlichen Reaktorkern wirkt. Auf diesen Deckel ist

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ein Führungsrohr 2 angesetzt, das in seinem nicht mehr dargestellten oberen Teil abgeschlossen ist und den Antriebsmotor enthält. Mit dem Antriebsmotor ist die Hubstange 3 verbunden, an deren unterem Ende sich die Magnetkupplung 4 befindet - die elektrischen Zuführungsleitungen sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. An der Ankerplatte 41 dieser Kupplung ist das Antriebsgestänge 42 befestigt, an derem unteren, nicht dargestellten, Ende der Absorberstab hängt. Auf diesem Antriebsgestänge 42 ist ein Mitnehmerkonus 43 für den Pederteller 52 starr befestigt, auf dem sich das untere Ende der Abschußfeder 51 abstützt. Diese besteht aus zwei gegenläufig gewickelten Hälften und ist oben von einem Federgehäuse 5 gefaßt, das sich über einen Vorsprung 53 an einem Anschlag 21 des Führungsrohres abstützt. Je nach Lage des Regelstabes bzw. der Magnetkupplung wird daher die Feder 51 mehr oder weniger stark gespannt sein. Ihre Spannung wird am höchsten sein und damit auch ihre Abschußenergie, wenn der Absorber völlig aus dem Reaktorkern herausgefahren ist, ihre Abschußenergie wird daher dagegen umso niedriger sein, je tiefer der Absorber in den Reaktorkern eingedrungen ist bzw. je größer der Abstand zwischen dem Mitnehmerkonus 43 und dem Anschlag 21 am Führungsrohr 2 ist.

Die Fig. 2 zeigt den Zeitpunkt kurz nach dem Auslösen des Abschaltkommandos; die Magnetkupplung 4 hat sich geöffnet, die Ankerplatte 41 wurde durch die Kraft der Abschußfeder 51 abgerissen und gemeinsam mit dem Antriebsgestänge 42 sowie dem Absorber in ihrer Abwärtsbewegung beschleunigt. Erst wenn sich die Ankerplatte 41 auf dem rohrförmigen Gehäuse 5 absetzt, ist die Feder 51 völlig entspannt und wird von dieser Ankerplatte mitgenommen und abwärts bewegt.

Das Ende der Abwärtsbewegung ist in Fig. 3 dargestellt. Der untere Federteller 52 stützt sich auf einem im Führungsrohr angeordneten Anschlagring 7 ab, so daß die Feder 51 zusammengedrückt wird und damit die Abwärtsbewegung des Gestänges abbremst. Der letzte Rest der kinetischen Energie den Antriebssystems wird durch r,ehr stark" Federn 6, s.E. Teller- oder Ringfedern, aufgenommen, v.'pr?¹"! rieh da:3 Federgehäuse ebenf;J:s auf diesem Anschlagring 7

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abstützt. Die Wirkung dieser Feder bzw. dieser Stoßdämpfer wird noch, unterstützt durch weitere Stoßdämpfer, wie sie nach dem Stande der Technik innerhalb des Steuerstabführungsrohres im Reaktorkern oder teilweise auch oberhalb desselben üblich sind. Diese Stoßdämpfer im Innern des Reaktorbehälters sind beispielsweise hydraulischer Art.

Für das erneute Anfahren des betreffenden Kernreaktors wird die Magnetkupplung 4 durch den nicht dargestellten Antriebsmotor nach unten gefahren und nach dem Erreichen der Ankerplatte 41 die Magneterregung eingeschaltet. Mit dem Hochfahren der Magnetkupplung 4 wird auch das Antriebsgestänge 42 mitgenommen, wobei infolge der gewichtsentlastenden Wirkung der gespannten Abschußfeder 5 die Anfahrbelastung des Antriebsmotors im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich geringer ist. Die Aufwärtsbewegung des Federgehäuses 5 wird nach einer gewissen Wegstrecke durch den Anschlag 21 am Führungsrohr 2 beendet, so daß von diesem Moment an durch die weitere Aufwärtsbewegung des Steuerstabgestänges 42 die Abschußfeder in zunehmendem Maße gespannt wird.

Zur weiteren Veranschaulichung dieses Erfindungsprinzips sei erwähnt, daß beispielsweise für die Beschleunigungsaufgabe der Abschußfeder 80 # des gesamten Weges zur Verfügung stehen, während sie für die Verzögerungsaufgabe 20 $ des Bewegungsweges der Antriebsstange zur Verfügung hat. Dabei entspricht die dann erreichte Spannung der Federn etwa dem Gewicht des auf ihr lastenden Gestänges. Wie erwähnt, wird die dann noch wirkende Bewegungsenergie durch die Stoßdämpferfedern 6 sowie die Stoßdämpfer im Inneren des Reaktorbehälters aufgenommen. Eine Überbeanspruchung der Abschußfeder 51 wird dabei durch die Abstützung des Federrohres 5 auf dem Federteller 52 vermieden.

3 Figuren

4 Patentansprüche

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Claims (4)

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   Patentansprüche

   χ. Antrieb für Steuerstäbe von Kernreaktoren, bestehend aus einem Antriebsmotor mit Hubstange, Magnetkupplung, Antriebsgestänge und Abschußfeder sowie Stoßdämpfer, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschußfederspannung von der Lage des Steuerstabes im Reaktorkern bzw. der Lage der Magnetkupplung in einer normalerweise außerhalb des Reaktorbehälters befindlichen Führungsrohr abhängig ist und ein elastischer Anschlag im Führungsrohr für die entspannte Abschußfeder kurz vor dem Ende einer Fallbewegung des am Antriebsgestänge hängenden Steuerstabes vorgesehen ist.
2. 2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschußfeder aus zwei gegenläufig gewickelten Hälften besteht.
3. 3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschußfeder wenigstens teilweise von einem in Richtung des Reaktorbehälters offenen rohrförmigen Gehäuses geführt ist.
4. 4. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Führungsrohr ein die Aufwärtsbewegung der Abschußfeder bzw. dessen Gehäuses begrenzender Anschlag vorgesehen ist.

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