DE3303005A1

DE3303005A1 - Flexibler steuerstab fuer einen kernreaktor

Info

Publication number: DE3303005A1
Application number: DE19833303005
Authority: DE
Inventors: Bo Dipl.-Ing. 72476 Västerås Häggström; Erik 72466 Västerås Jönsson
Original assignee: ASEA Atom AB
Current assignee: Westinghouse Electric Sweden AB
Priority date: 1982-02-08
Filing date: 1983-01-29
Publication date: 1983-08-11
Also published as: ES8404545A1; SE8200706L; ES519597A0; JPS58147688A; CH662900A5; DE3303005C2; FI830393L; US4581201A; JPH0376436B2; FI830393A0; FI74832B; SE450061B; FI74832C

Description

AB ASEA-ATOM, Västeras/Schweden Flexibler Steuerstab für einen Kernreaktor

Die Erfindung betrifft einen flexiblen Steuerstab für einen Kernreaktor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. 5

Bei bestimmten Arten von Kernreaktoren ,deren Leistung mit Hilfe von in den Reaktorkern einschließbaren Steuerstäben geregelt wird, ist es von großer Bedeutung, daß die Steuerstabkanäle zwischen den Brennelementbündeln im Kern so schmal wie möglich gemacht werden können. Die Breite dieser Kanäle wird einerseits von der Dicke der Absorberflügel und andererseits dadurch bestimmt, daß zwischen den Absorberflügeln und den Wänden des Kanals ein gewisses Spiel vorhanden sein muß. Dieses Spiel ist notwendig, damit sich die Steuerstäbe infolge einer Eigenverformung oder einer Verformung der Brennelementkanäle oder aus anderen Gründen nicht im Kanal festklemmen. Wenn der Steuerstab sehr biegesteif ist, kann es notwendig sein, die Kanäle erheblich breiter zu bemessen, als dies durch die Dicke der Absorberflügel an sich notwendig wäre. Dies hat eine schlechtere Ausnutzung des Brennstoffes zur Folge.

Man ist daher bestrebt, das genannte Spiel möglichst klein zu halten. Zu diesem Zweck ist es bekannt, den Steuerstab flexibel auszubilden, damit er trotz einer gewissen Verformung einen relativ schmalen Kanal ohne Verklemmen passieren kann. So wird bei einer bekannten Ausführungsform an bestimmten Stellen in Längsrichtung des Stabes in allen vier Absorberflügeln eine senkrecht zur Längsachse des Stabes verlaufende Nut vorgesehen. Der Steuerstab wird in diesen Punkten also mehr oder weniger durchgeschnitten. Durch diese bekannte Konstruktion wird der Steuerstab

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- 4 jedoch zu biegeweich, was ebenfalls nicht erwünscht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steuerstab der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem mit relativ einfachen Mitteln eine in Längsrichtung des Stabes möglichst gleichmäßig verteilte Flexibilität geschaffen wird, ohne daß der Steuerstab zu biegeweich wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Steuerstab nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchai genannt.

Gemäß der Erfindung werden höchstens zwei Nuten an derselben Stelle in Längsrichtung des Steuerstabes angeordnet, wodurch man gleichzeitig eine geeignete Flexibilität und Steifheit im Steuerstab erhält. Die Bemessung und Einstellung der Flexibilität des Steuerstabes erfolgt dadurch, daß die Flügelelemente in ihrem an der Mittelachse des Stabes angrenzenden Teil mit Aussparungen versehen sind. Durch die Bemessung der Länge dieser Aussparungen längs der Mittelachse des Stabes kann die Flexibilität des Steuerstabes erhöht (lange Aussparung) oder verkleinert (kurze Aussparung) werden.

Um eine in Längsrichtung des Steuerstabes möglichst gleichmäßig verteilte Flexibilität zu erreichen, sind die in verschiedenen Ebenen liegenden Nuten in Längsrichtung des SteuerStabes um etwa eine halbe Elementenlänge gegeneinander versetzt. Dadurch werden die Abstände zwischen Punkten, in denen zwei in der gleichen Ebene liegende Hüten die Mittelachse treffen, wobei diese Ebenen jedoch von Punkt zu Punkt verschieden sind, längs des ganzen Steuerstabes im wesentlichen gleich groß.

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Ί 10.1.1983

Eine gewisse Versteifung des Steuerstabes kann dadurch erreicht werden, daß die Breite der Nuten · e durch in den Nuten angeordnete Distanzstücke reduziert wird. Wird die Versteifung zu groß, so kann sie leicht dadurch reduziert werden, daß die Höhe der Distanzstücke verkleinert wird.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 einen achsparallelen Schnitt längs der Linie

A-A in Figur 2 durch ein Ausführungsbeispiel eines Steuerstabes gemäß der Erfindung, Fig. 2 den Steuerstab gemäß Fig. 1 längs eines Schnittes B-B in Figur 1,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Steuerstabes gemäß der Erfindung in gleicher Darstellung wie Figur 1.

In den Figuren 1 und 2 bezeichnet 1 einen Teil eines flexi· blen Steuerstabes, der an seinem unteren Ende mit einem nicht gezeigten Steuerstabschaft zur Verbindung mit einer ebenfalls nicht gezeigten Antriebsvorrichtung versehen ist Der Steuerstab besteht aus vier Absorberflügeln 2, 3, 4 un 5, die längs einer Mittelachse 6 kreuzförmig miteinander verbunden sind. Jeder Flügel ist durch Nuten 7, die im wesentlichen senkrecht zur Achse 6 verlaufen, in Flügelelemente 8a, b, c und d unterteilt.

Gemäß der Erfindung liegen die Flügelelemente 8a und b in derselben Ebene und in gleicher Höhe, so daß die Nuten 7 zwischen den Elementen in einer Linie liegen. Entsprechend liegen die Flügelelemente 8e und d in derselben Ebene unc in gleicher Höhe, jedoch im Verhältnis zu den Elementen 8a und 8b in Richtung der Mittelachse 6 versetzt. Die Flexibilität des Steuerstabes wird dadurch vergrößert, daß die Elemente 8 dort, wo sie an die Mittelachse 6 grenzen, mit Aussparungen 9 versehen sind. Diese Aussparungen

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werden vorzugsweise so angeordnet, daß sie die Nuten 7 in einer senkrecht zu diesen liegenden Flügelebene überbrücken. Zwischen den Aussparungen 9 sind die Flügelelemente 8 längs der Mittelachse 6 miteinander verbunden. Auf diese Weise erhält der Steuerstab im Bereich der Nuten Verformungszonen, die sich in Längsrichtung des Steuerstabes etwa über die Länge der die Nuten überbrückenden Aussparungen 9 erstrecken. An diesen Stellen ist der Steuerstab in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse 6 sehr biegeweich.

Um eine möglichst gleichmäßig verteilte Biegbarkeit im Steuerstab zu erhalten, beträgt die Versetzungslänge zwischen den in einer Ebene liegenden Flügelelementen 8a und 8b und den in einer anderen Ebene liegenden Flügelelementen 8c und 8d vorzugsweise eine halbe Elementenlänge.

Figur 3 zeigt, wie die Flexibilität des Steuerstabes verändert werden kann, indem man in den Nuten 7 Distanzstücke 10 vorsieht, die im ungebogenen Zustand einen schmalen Spalt zwischen sich bilden. Beim Biegen des SteuerStabes kommen die Distanzstücke 10 zweier benachbarter Flügelelemente in Berührung, was zu einer Zugbeanspruchung in dem biegenden Flügelelement 8 führt. Hierdurch tritt im Augenblick der gegenseitigen Berührung der Distanzstücke 10 eine Versteifung des Steuerstabes ein (Vergrößerung des für die Biegesteifigkeit bestimmenden Flägenträgheitsmomentes) .

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Leerseite

Claims

...... NACXGr. -TmC Patentanwalt und Rechtsanwalt I '. I 'I '. ." · : ; . ; Dr.-lng. Dipl.-ing. Joachim Bo eck er " 6* Frankfurt/Main 1 , 10.1.1983 Rathenauplatz2-8 B/th 21 232 P Telefon: (0611) '28 2365 ΤβΙβ»:41ΘΘΟβ6 rtaxd Patentansprüche

1. Flexibler Steuerstab für einen Kernreaktor, der aus einem langgestreckten ersten (2), zweiten (3), dritten (4) und vierten (5) Absorberflügel aufgebaut ist, welche Flügel über eine ihrer langen Kanten längs der Mittelachse (6) des Stabes kreuzförmig miteinander verbunden sind, wobei jeder Flügel durch Nuten (7), die im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse (6) verlaufen, in eine Anzahl Flügelelemente (8) unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (2) und dritte (4) Flügel in einer ersten Ebene angeordnet sind, wobei die Nuten (7) dieser beiden Flügel paarweise in einer Linie lieger, daß der zweite (3) und der vierte (5) Flügel in einer zweiten Ebene angeordnet sind, wobei die Nuten (7) dieser beiden Flügel ebenfalls paarweise in einer Linie liegen, daß' die in der ersten Ebene liegenden Nuten (7) in Längsrichtung des Steuerstabes gegen die in der zweiten Ebene liegenden Nuten (7) versetzt angeordnet sind und daß die Flügelelemente (8) an ihrem an die Mittelachse (6) des Stabes angrenzenden Teil mit Aussparungen (9) versehen sind.

2. Flexibler Steuerstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (9) in Längsrichtung des Stabes so angeordnet sind, daß sie die Nuten (7) überbrücken¹.

3. Flexibler Steuerstab nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Breite der Nuten (7) in der Nähe der Mittelachse (6) des Stabes durch in den Nuten (7) angeordnete Distanzstücke (10) reduziert ist.

Flexibler Steuerstab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte gegenseitige Versetzung der in verschiedenen Ebenen liegenden Nuten (7) ungefähr eine halbe Länge der Flügelelemente beträgt.