DE3430929A1

DE3430929A1 - Siedewasserreaktor mit steuerstaeben in einem reaktordruckbehaelter, die mit reaktorkuehlwasser als hydraulikfluessigkeit verstellt werden

Info

Publication number: DE3430929A1
Application number: DE19843430929
Authority: DE
Inventors: Pramod Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Batheja; Peter Dipl.-Ing. Rau (FH), 8551 Leutenbach
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-08-22
Filing date: 1984-08-22
Publication date: 1986-03-06

Description

Siedewasserreaktor mit Steuerstäben in einem Reaktor-
druckbehälter, die mit Reaktorkühlwasser als Hydraulikflüssigkeit verstellt werden.
Die Erfindung betrifft einen Siedewasserreaktor mit einem Reaktordruckbehälter, der einen aus Brennelementen zusammengesetzten Reaktorkern und Steuerstäbe einschließt, die gegenüber dem Reaktorkern mit hydraulischen Antrieben verstellt werden, wobei als Hydraulikflüssigkeit Reaktorkühlwasser in die Antriebe eingespeist wird, das über Auslaßöffnungen aus den Antrieben in das Innere des Reaktordruckbehälters ausströmt.
Bei Siedewasserreaktoren der eingangs genannten Art, wie sie Gegenstand der älteren Patentanmeldung P 33 45 099.4 sind, soll die Erfassung der Stellung der Steuerstäbe mit einfachen Mitteln vorgenommen werden, die den Aufbau des Reaktorkerns möglichst wenig stören. Allerdings ergeben sich dabei deswegen Schwierigkeiten, weil das Kühlmittel im oberen Kernbereich zum Teil verdampft und deshalb Stellungsmessungen, die nicht auf mechanischer Basis arbeiten, beeinträchtigen kann. Dies gilt besonders für Stellungsmessungen mit Ultraschallsonden, wie sie zum Beispiel in der DE-OS 32 09 062 angegeben sind.
Aufgabe der Erfindung ist demnach eine einfache und zuverlässige Erfassung der Steuerstabstellung, die durch Verdampfen des Kühlwassers nicht beeinträchtigt wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Stellung der Steuerstäbe durch eine an sich bekannte Ultraschallmessung mit einer Ultraschallsonde erfaßt wird, die in einem geradlinigen Kanal zwischen dem Antrieb und der Auslaßöffnung angeordnet ist.
Bei der Erfindung wird ausgenutzt, daß das die Antriebe betätigende Reaktorkühiwasser bewußt kälter gehalten wird als das umgebende Kühlmedium, damit die Antriebswirkung nicht durch Dampfblasen gestört wird.
Deshalb ergibt sich bei der Erfindung mit dem aus den Antrieben austretenden Kühlwasser ein Medium mit einer gleichmäßigen und auch zeitlich ausreichend konstanten Dichte, in dem die Ultraschallmessung mit großer Genauigkeit vorgenommen werden kann. Außerdem kann in dem erfindungsgemäßen Kanal die Unterbringung der Ultraschallsonden ohne Störung für den sonstigen Reaktorbetrieb und sozusagen gegenüber äußeren Einflüssen geschützt vorgenommen werden.
Die Erfindung läßt sich vorteilhaft so verwirklichen, daß die Auslaßöffnung in der Wand eines Schachtes vorgesehen ist, der mehrere einem Antrieb zugeordnete Brennelemente einschließt. Dabei kann der Schacht durch Zwischenbleche unterteilt sein, die den Kanal begrenzen. Insbesondere ist die Ultraschallsonde in der Mitte des Schachtes oberhalb des Antriebes angeordnet. Die Auslaßöffnung liegt darüber.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt die Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Siedewasserreaktor nach der Erfindung in perspektivischer Darstellung. In Fig. 2 sind in einem Vertikalschnitt durch eine Kernzelle des Siedewasserreaktors Einzelheiten der Erfindung dargestellt.
Der in Fig. 1 dargestellte Siedewasserreaktor ist ein Heizreaktor kleiner Leistung. Sein Reaktordruckbehälter 1 umschließt einen Reaktorkern 2, der aus Brennelementen 3 zusammengesetzt ist. Die Brennelemente 3 bilden als Vierergruppe eine Kernzelle 4, die von einem gemeinsamen Blechschacht 5 umschlossen ist.
Der Blechschacht 5 ist durch Zwischenbleche 6 unterteilt, so daß ein kreuzförmiger Spalt 7 gebildet wird.
In diesem ist ein kreuzförmiger Steuerstab 8 verstellbar angeordnet, der hydraulisch betätigt wird.
Die Schächte 5 sitzen an den Brennelementen 3.
Die Steuerstäbe 8 werden unter Verwendung des Reaktorkühlwassers jeweils mit einem Antrieb 10 hydraulisch betätigt. Er umfaßt einen feststehenden Hohlkolben 11, der von einer die Brennelemente 3 stützenden und zentrierenden Kerntragplatte 9 vertikal nach oben verläuft. Uber den Fuß erstreckt sich ein Zylinder 12, an dem die kreuzförmigen Flügel 13 des Steuerelements (Fig. 1) angebracht sind.
Das Reaktorkühlwasser wird durch eine Zuflußleitung 15 von einer nicht dargestellten Pumpe mit 1 1/min oder mehr zu jedem Antrieb 10 gefördert. Es ist so kühl, daß es dampfblasenfrei ist und tritt durch den Hohlkolben 11 in den Antrieb 10 ein. In diesem passiert es eine Dichtung 16 zwischen der von den Brennelementen 3 gebildeten Kernzelle 4 und dem Hohlkolben 11 und gelangt dann unter den Zylinder 12. Aus diesem tritt das Wasser, wie der Pfeil 17 andeutet, in einen geradlinigen Kanal 18, der in der Kernzelle 4 durch die Zwischenbleche 6 begrenzt wird. Der Kanal 18 erstreckt sich geradlinig in vertikaler Richtung nach oben. An seinem oberen Ende sitzt in der Mitte des Querschnitts der von dem Schacht 5 umschlossenen Kernzelle 4 eine Ultraschallsonde 20.
Die Ultraschallsonde 20 wird in bekannter Weise dadurch zur Messung der Stellung des Steuerstabes 7 benutzt, daß ihr Ultraschallstrahl auf die Oberseite 21 des Zylinders 12 auftrifft, so daß aus dem Reflexionsecho auf die Höhe des Steuerstabes 8 gegenüber der bekannten Höhe der Ultraschallsonde 20 geschlossen werden kann. Dabei sorgt das aus dem Antrieb 10 abströmende, blasenfreie Wasser im Kanal 18 mit einer gleichmäßigen Temperatur von zum Beispiel 160ob dafür, dan die Stellungsmessung nicht durch Dichteschwankungen beeinträchtigt wird.
In der Wand des Schachtes 5 sind oberhalb der Ultraschallsonde 20 Auslaßöffnungen 23 vorgesehen. Durch sie tritt das aus dem Antrieb 10 kommende Kühlwasser in den Raum zwischen den Kernzellen 4 ein und sinkt wegen seines größeren spezifischen Gewichts in Richtung des Pfeiles 24 nach unten, so daß es dann entsprechend dem Pfeil 25 durch Bohrungen 26 in die Brennelemente 3 eintritt (Fig. 2). In der Kernzelle 4 wird es wieder erwärmt und kann seinen Weg durch den Reaktordruckbehälter 1 im Rahmen der dort im Naturumlauf vorliegenden Strömung fortsetzen.
Für den Fall, daß die Erfindung bei einem Siedewasserreaktor mit Zwangsumlauf verwirklicht werden soll, könnte statt der Bohrung 26 eine Düse vorgesehen sein, durch die das kalte Wasser oberhalb der Kerntragplatte 9 nach Art einer Strahlpumpe abgesaugt wird.
5 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

PatentansprUche Siedewasserreaktor mit einem Reaktordruckbehälter, der einen aus Brennelementen zusammengesetzten Reaktorkern und Steuerstäbe einschließt, die gegenüber dem Reaktorkern mit hydraulischen Antrieben verstellt werden, wobei als Hydraulikflüssigkeit Reaktorkühlwasser in die Antriebe eingespeist wird, das über Auslaßöffnungen aus den Antrieben in das Innere des Reaktordruckbehälters ausströmt, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Stellung der Steuerstäbe (8) durch eine an sich bekannte Ultraschallmessung mit einer Ultraschallsonde (20) erfaßt wird, die in einem geradlinigen Kanal (18) zwischen dem Antrieb (10) und der Auslaßöffnung (23) angeordnet ist.
2. Siedewasserreaktor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auslaßöffnung (23) in der Wand eines Schachtes (5) vorgesehen ist, der mehrere einem Antrieb (10) zugeordnete Brennelemente (3) umschließt.
3. Siedewasserreaktor nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schacht (5) durch Zwischenbleche (6) unterteilt ist, die den Kanal (18) begrenzen.
4. Siedewasserreaktor nach Anspruch 2 oder 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ultraschall-Sonde (20) in der Mitte des Querschnitts des Schachtes (5) oberhalb des Antriebs (10) angeordnet ist.
5. Siedewasserreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auslaßöffnung (23) oberhalb der Ultraschallsonde (20) liegt.