DE1911057C3 - Verriegelung für einen Kernreaktor-Regelstabantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verriegelung für einen Kernreaktor-Regelstabantrieb, der in einem Fingerhutrohr angeordnet ist, das seinerseits mit dem Druckbehälter des Kernreaktors druckdicht verbunden und den Druck- und Temperaturverhältnissen des Druckbehälterinnenraums ausgesetzt ist, wobei die Verriegelung durch einen Eingriff von Sperrrklinken in eine Verzahnung einer mit dem Regelstab verbundenen Antriebsstange erfolgt.

Eine solche Verriegelung ist bekannt (US-PS 30 20 887). Hierbei sind die Sperrklinken gegenüber der Verzahnung in Einfahrrichtung des Steuerstabes nachgiebig, dagegen in Ausfahrrichtung starr, wobei sie bei einem gewollten Ausfahren des Steuerstabes .hydraulisch entriegelt werden müssen. Das Ausfahren erfolgt dann so, daß durch einen hydraulischen Betätigungsdruck ein mit der Antriebsstange verbundener Kolben in Ausfahrrichtung beaufschlagt wird, wobei der hydraulische Gegendruck gebildet wird durch den Druckbehälterinnenraum-Druck oder aber - falls dieser abfällt — durch den Gegendruck eines hydraulischen Speichers. Ein unerwünschtes Ausfahren des Steuerstabes während seiner Ausfahrbetätigung bei Abfall des Druckbehälterinnendruckes ist zwar durch den redundanten Speicherdruck zunächst verhindert, jedoch ist hierzu ein verhältnismäßig hoher Aufwand an Rückschlagventilen, redundanter Leitungsführung und sonstiger Hydraulik erforderlich und außerdem ist hierbei immer noch nicht die Gewähr gegeben, daß bei einem Leck der Fingerhutrohr-Kanäle, die den Gegendruck führen, ein unerwünschtes Ausfahren bei der Ausfahrbetätigung verhindert ist.

Bei Steuerstabantrieben, die Mit elektromagnetischen Klinkenschritthebern arbeiten, enthalten die Fingerhutrohre außer den Antriebsstangen den elektromagnetischen Klinkenantrieb, weicher durch einen mechanischen Kraftschluß mit den Antricbsstiingen deren jeweilige Position festlegt. Die Fingerhutrohre sind für die Montage und die Stromversorgung dieser Antriebseinrichtungen aus einzelnen Teilen aufgebaut, die z. B. über Flansche druckdicht miteinander verbunden sind.

Auch die Kabeldurchführungen müssen in entsprechender Weise druckdicht sein. Auch hier ergibt sich sinngemäß zum eingangs erläuterten hydraulischen Regelstabantrieb die Gefahr, daß eine Undichtigkeit an S den Fingerhutrohren auftritt, wobei hier der Druck im Fingerhutrohr gegenüber dem Kesselinnendruck abfallen würde. Beim Auftreten einer derartigen Störung würde dann der höhere Kesselinnendruck versuchen, die Antriebsstäbe mit den daran hängenden Regelstäben aus der jeweiligen Arbeitsstellung heraus nach außen zu bewegen, und dies unter Umständen sehr rasch. Damit wäre eine unerwünschte plötzliche Leistungssteigerung des Kernreaktors verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verriegelung für einen Kernreaktor-Regelstabantrieb der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine ungewollte Bewegung der Reaktorregelstäbe beim Auftreten von Undichtigkeiten im Fingerhutrohr mit Sicherheit verhindert ist, d. h. nicht nur in Ruhestellung des Regelstabes, sondern auch dann, wenn er gerade bewegt wird und deshalb ein momentaner Klinkeneingriff nicht vorliegt.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß in dem von Antriebsstange und Fingerhutrohr gebildeten Ringraum am druckbehälterseitigen Ende ein federvorgespannter Ringkolben vorgesehen ist, daß der Ringkolben mit den Sperrklinken verbunden ist und daß im Fingerhutrohr Führungsflächen angeordnet sind, die eine durch einen Druckunterschied zwischen dem Druckbehälterinnenraum und dem Fingerhutrohr bewirkte Axialbewegung des Ringkolbens in eine Radialbewegung der Sperrklinken bis zum Eingriff in die Verzahnung umsetzen.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß hierdurch eine eigensicher arbeitende Lagensicherung für den Regelstab mit geringem Aufwand realisierbar ist und daß die Masse der die Verriegelung bildenden zusätzlichen Bauelemente im Vergleich zur Masse der Antriebsstange und des daran gekuppelten Regelstabes sehr gering gehalien werden kann, so daß die Sperrklinken beim Auftreten eines Unterdruckes in einem Fingerhutrohr sehr schnell mit demselben in Eingriff kommen. Eine ernsthafte Störung des Reaktorbetriebes wird dadurch mit Sicherheit vermieden.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei auf die Figuren der Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen:
Fig. I einen Längsschnitt durch das Innere eines Fingerhutrohres in der Nähe des Druckbehälterdeckels, Fig. 2 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 1, jedoch mit in Eingriff befindlichen Sperrklinken,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie HI-III von F i g. 2 und

Fig.4 teilweise im Schnitt eine vergrößerte Ansicht der Anordnung der Sperrrklinken entsprechend F i g. 2.

Hier wie im folgenden soll der Begriff Regelstab der

allgemeine Ausdruck für Steuerstäbe, Trimmstäbe usw.

sein, wobei sich das Ausführungsbeispiel auf einen Steuerstabantrieb bezieht.

In den Deckel 10 des Kernreaktordruckbehälters ist gemäß Fig. 1 eine Deckelbuchse 12 eingesetzt und mit Hilfe der Schweißnaht 21 befestigt und abgedichtet. Auf diese Deckelbuchse 12 ist das eigentliche Fingerhutrohr

(>5 14 aufgesetzt und ebenfalls mit einer Schweißnaht 22 abgedichtet. In ähnliche·" Weise ist auch das obere nicht dargestellte Ende des Fingerhutrohrcs 14 abgeschlossen und damit in der Lage, dem hohen Reaktorinnendruck

standzuhalten. Im Inneren dieses Rohres 14 befindet sich der Steuerstabantriebsmechanismus 13 zusammen mit der Verriegelung 15.

Der Steuerstabantriebsmechanismus 13, von dem nur ein Teil dargestellt ist kann vom Typ des sogenannten Klinkenschritthebers sein. Dieser Antrieb enthält eine Mehrzahl von Greifklinken 23, die magnetisch betätigt in eine Umfangsverzahnung 24 auf der Antriebsstange 11 eingreifen und diese entsprechend der Wirkung der Magnetspulen in vertikaler Richtung hin- und herbewegen.

Die im Falle einer Beschädigung oder einer sonstigen Undichtigkeit des Fingerhutrohres 14 einsetzende Auswärtsbewegung des Steuerstabes wird durch die Verriegelung 15 verhindert. Sie enthält drei Sperrklinken 25, die gleichmäßig um die Antriebsstange herum angeordnet sind und in die Verzahnung 24 desselben eingreifen können. Jede Sperrklinke 25 ist an einem federnden Arm 26 befestigt, der mit seinem oberen Ende mit einer Hülse 16 z. B. mit Hilfe einer Schweißung 27 verbunden ist. Für die seitliche Führung der Arme 26 ist die Hülse 16 mit Schlitzen 28 versehen, sie ist an ihrem unteren Ende außerdem zur besseren Führung verstärkt ausgeführt (29).

Die Hülse 16 ist an ihrem oberen Ende mit einem Ringkolben 17 verbunden und wird durch eine Feder 31, die sich an einem ringförmigen Bauteil 32 des Klinkenschritthebers absiützt, nach unten gedrückt.

Im Falle eines Unterdruckes im Fingerhutrohr 14 gegenüber dem Kesselinnenraum wird entsprechend Fig. 2 der Kolben 17 nach oben gedrückt und nimmt damit die an ihm über die Hülse 16 befestigten Sperrklinken 25 mit. Die äußere Abschrägung 37 dieser Sperrklinken kommt dabei mit der FOhrungsfläche 38 auf einem Führungsrohr 18, das mit der Deckelbuchse 12 verschraubt ist, in Eingriff. Die Verschraubung selbst ist wiederum durch einen Stift 36 gesichert. Die Führungsfläche 38 bewirkt nun, daß entsprechend Fig. 2 die Sperrklinken 25 mit der Verzahnung 24 der Antriebsstange in Eingriff kommen. Dieser Eingriff bleibt so lange erhalten, bis durch Beseitigung des Schadens im Fingerhutrohr 14 ein Druckausgleich erfolgt. Damit die Sperrklinken 25 den Normalbetrieb in keiner Weise stören können, werden sie gemäß F i g. 1 durch ihre Gleitflächen 34 sowie die damit in Eingriff stehenden Führungsflächen 33 auf dem auf das Führungsrohr 18 aufgeschraubten Endstück 19 nach außen gedrückt. Dieses Endstück 19 ist wiederum über Stifte 35 in seiner Lage gesichert. Durch diese konstruktiven Maßnahmen ist dafür Sorge getragen, daß sich die Sperrklinken nur in zwei bestimmten Lagen befinden können, entweder, in Eingriff mit dem Antriebsstab oder in ausgerückter Stellung gemäß Fig. 1, so daß eine Beeinträchtigung des normalen Betriebes des Steuerstabes ausgeschlossen ist.

Da der Kolben 17 und die Antriebsstange 11 mit dem daran hängenden Steuerstab demselben Differenzdruck ausgesetzt sind, hängt die Beschleunigung dieser Bauelemente von ihrem Massenverhältnis ab. Bei Verwendung einer größtmöglichen Kolbenfläche wird die Beschleunigung der Hülse und der daran hängenden Sperrklinken 25 um den Faktor 10 bis 20 höher sein als jene des Steuerstabantriebstabes, so daß das Einrasten der Sperrklinke 25 in die Verzahnung 24 der Antriebsstange bereits beendet ist, bevor eine wesentliche Stabbewegung eintreten kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verriegelung für einen Kernreaktor-Regelstabantrieb, der in einem Fingerhutrohr angeordnet ist, das seinerseits mit dem Druckbehälter des Kernreaktors druckdicht verbunden und den Druck- und Temperaturverhältnissen des Druckbehälterinnenraums ausgesetzt ist, wobei die Verriegelung durch einen Eingriff von Sperrklinken in eine Verzahnung einer mit dem Regelstab verbundenen Antriebsstange erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von Antriebsstange (11) und Fingerhutrohr (14) gebildeten Ringraum am druckbehälterseitigen Ende ein federvorgespannter Ringkolben (17) vorgesehen ist, daß der Ringkolben (17) mit den Sperrklinken (23) verbunden ist und daß im Fingerhutrohr (14) Führungsflächen (38) angeordnet sind, die eine durch einen Druckunterschied zwischen dem Druckbehälterinnenraum und dem Fingerhutrohr (14) bewirkte Axialbewegung des Ringkolbens (17) in eine Radialbewegung der Sperrklinken (25) bis zum Eingriff in die Verzahnung (24) umsetzen.