-
-
Betriebs- und Schnellabschaltsystem für Kernreaktoren
-
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Betriebs- und Schnellabschaltsystem
für Kernreaktoren mit einem oder mehreren Absorberstäben, je einem kombinierten
Antrieb für jeden Absorberstab, bestehend aus einem Antrieb für normale betriebliche
Stellbewegungen und einem Antrieb zur Schnellabschaltung mit Drucktanks die mit
Mitteln zum Regeln des Druckes versehen sind und die über Ventile mit den hydraulischen
Antrieben in Verbindung stehen, wobei die Drucktanks gleichzeitig auf die hydraulischen
Antriebe geschaltet werden und wobei mehrere Antriebe zu Gruppen zusammengefaßt
sind.
-
Durch die AE-AS 1 274 752 ist ein Schnellabschaltsystem für wassergekühlte
Kernreaktoren bekannt, bei dem alle Drucktanks gleichzeitig auf die hydraulischen
Antriebe geschaltet sind, wobei diese parallel geschaltet sind und ihre gemeinsame
Tankleitung zu einer Ringleitung führt, an die die Antriebsanschlüsse mit Absperrventilen
angeordnet sind. Die Drucktanks enthalten Druckmittel, z. B. Wasser, welches unter
dem Druck eines Gaspolsters, z. B. Stickstoff, steht. Das Schnellabschaltsystem
ist
in mehrere parallele Gruppen eingeteilt. Zum ersten Schnellabschaltsystem
ist eine zweite Gruppe von Drucktanks vorgesehen, die über eine Parallelleitung
auf dieselben hydraulischen Antriebe einwirken. Zum Antrieb der Schnellabschaltung
steht die doppelte Menge Druckmittel bereit, weil jede Gruppe des Drucktanks die
erforderliche Menge enthält. Die gesamte Anordnung ist so gewählt, daß die normalen
Stellbewegungen über mechanische Antriebe erfolgen und nur die Abschaltung über
den hydraulischen Antrieb.
-
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Au-fgabe
zugrunde, das Betriebs- und Schnellabschaltsystem mit demselben Antriebsmedium betreiben
zu können.
-
Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einem Betriebs- und Schnellabschaltsystem
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß auch der Antrieb
für Stellbewegungen hydraulisch ist, daß das Betriebssystem und das Schnellabschaltsystem
sowohl mit der Kolbenseite, als auch mit der Stangenseite des Antriebes verbunden
sind, daß im Schnellabschaltsystem jeder Druckbehälter kolbenseitig über mindestens
ein Ventil mit je einem Antrieb verbunden ist, daß im Schnellabschaltsystem mehrere
Antriebe stangenseitig zu einer Gruppe zusammengefaßt und gruppenweise über mindestens
ein Ventil mit dem VorlagebehElter verbunden sind, daß im Betriebssystem jedem Antrieb
kolbenseitig ein verstellbares, differenzdruck- und temperaturunabhängiges Strombegrenzungsventil
und eine Gleichrichterplatte zugeordnet sind, daß im Betriebssystem ein Hydraulikantrieb
mit einer motorbetriebenen Pumpe und einem Dreistellungsventil für Heben, Halt und
Senken angeordnet sind, daß im Hydraulikantrieb ferner ein
Membran-
oder Kolbenspeicher, der beim Heben den Hub des Antriebes begrenzt, angeordnet ist,
daß im Betriebssystem mehrere Antriebe zu einer Gruppe mit je einem Hydraulikantrieb
zusammengefaßt sind, daß eine handbetätigte Motorpumpe zum Trimmen des Membran-
oder Kolbenspeichers in Mittelposition angeordnet und daß die Ventile vom Reaktorsicherheitssystem
und vom Stabstellungssystem angesteuert werden.
-
Auch der Antrieb für Stellbewegungen ist erfindungsgemäß hydraulisch.
Dies bedeutet eine Vereinheitlichung bei der Auslegung der gesamten Steuerung und
Regelung der Hubstabantriebe. Dies bedeutet weiter eine sicherheitstechnische Maßnahme,
da zwei unterschiedliche Systeme für die Wartung aufwendiger sind.
-
Das Betriebssystem und das Schnellabschalt- bzw. Sicherheitssystem
ist mit der Kolbenseite und mit der Stangenseite jedes Antriebes verbunden.
-
Im Sicherheitssystem ist jeder Druckbehälter kolbenseitig über mindestens
ein Ventil mit jedem Antrieb verbunden. Diese Anordnung ermöglicht bei einem Schnellabschalten
daß jeder Druckbehälter einzeln auf jeden vorhandenen Hubstabantrieb seine inkompressible
Fldssigkeitsmenge einbringen kann. Es können keine Fehlschaltungen vorkommen, da
der Druckbehälter über jeweils nur eine Verbindungsleitung mit nur einem Hubstabantrieb
direkt geschaltet ist.
-
Im Sicherheitssystem sind mehrere Antriebe stangenseitig zu einer
Gruppe zusammengefaßt und gruppenweise über mindestens ein Ventil mit dem Vorlagebehälter
verbunden.
-
Im speziellen Fall können z. B. sechs Antriebe stangenseitig zu einer
Gruppe zusammengefaßt werden, die über ein Ventil mit dem Vorlagebehälter zum Ablaufen
des inkompressiblen Mediums verbunden sind. Nach dem Ventil können wiederum zur
Vereinfachung der Leitungsführung
z. B. achtzehn Gruppen auf den
Vorlagebehälter zusammengefaßt werden.
-
Im Betriebssystem ist jedem Antrieb kolbenseitig ein verstellbares,
differenzdruck- und temperaturabhängiges Strombegrenzungsventil und eine Gleichrichterplatte
zugeordnet. Je nachdem in welcher Stellposition der Kolben im Hubstabantrieb gerade
steht und welche spezielle Gegenkraft beim Einfahren vorliegt, müssen im Betriebssystem
die Drücke während des Regelvorganges vergleichmäßigt werden. Dies wird besonders
günstig durch die Gleichrichterplatte und dem Strombegrenzungsventil innerhalb der
einzelnen Antriebe pro Gruppe erreicht.
-
Im Betriebssystem sind ein Hydraulikantrieb mit einer motorbetriebenen
Pumpe und einem Dreistellungsventil für Heben, Halt und Senken angeordnet. Hierbei
erfolgt das Einfahren des Antriebs durch kolbenseitige Zugabe von Medium über die
verstellbare Pumpe mit Elektromotor, das heißt das Dreistellungsventil steht auf
Senken. Beim Ausfahren erfolgt die stangenseitige Zugabe von Medium über die selbe
Pumpe, das heißt das Dreistellungsventil steht auf Heben. In Ruhestellung der Regelanordnung
steht das Dreistellungsventil auf Halt.
-
Von besonderem Vorteil ist es, daß der Membran- oder Kolbe-nspeicher
im Hydraulikantrieb den Hub beim Heben und Senken des Antriebes begrenzt. Aus dem
Kolben- oder Membranspeicher kann die verstellbare elektrische Pumpe nur eine begrenzte
Menge an inkompressibler Flüssigkeit während des Regelvorgangs in den Hubkolben
pumpen.
-
Das Signal Heben oder Senken reicht aus, da automatisch nach Entleeren
des Kolben- oder Membranspeichers der Hub- oder Senkvorgang beendet ist.
-
Im Betriebssystem sind mehrere Antriebe zu einer Gruppe
mit
je einem Hydraulikantrieb zusammengefaßt. Diese Maßnahme wird aus Kostengründen
vorgenommen und kann z. B.
-
so ausgelegt sein, daß ein Hydraulikantrieb auf achtzehn Hubkolben
arbeitet. Uberwachungstechnisch ist dies eine wesentliche Vereinfachung und sicherheitstechnisch
im Betriebssystem vertretbar.
-
Die verstellbare motorbetriebene Pumpe befindet sich vor dem Dreistellungsventil.
Die unterschiedliche Drehzahl der Pumpe entscheidet über die Stabausfahrgeschwindigkeit.
-
Eine handbetätigte Motorpumpe trimmt den Membran- oder Kolbenspeicher
in Mittelposition nachdem der Speicher während einer Schrittverstellung beim Regeln
teilweise oder ganz entleert worden ist. Aus regelungstechnischen Gründen ist es
besonders günstig, die Stabbewegung durch die Volumenmenge des imkompressiblen Mediums
zu begrenzen. Dies erfordert wie oben angedeutet während des Regelvorganges keine
zusätzlichen Kontrollmaßnahmen. Ein unkontrolliertes Aus- oder Einfahren über eine
größere Hub- oder Senkbewegung ist auf diese Art und Weise nicht möglich.
-
Das verstellbare, differenzdruck- und temperaturunabhängige Strombegrenzungsventil
mit der Gleichrichterplatte wird vom Stabstellungssystem angesteuert.
-
Im Sicherheitssystem werden immer mindestens zwei Ventile parallel
geschaltet und vom Reaktorsicherheitssystem angesteuert. Die Ventile sind aus Sicherheitsgründen
redundant ausgelegt. Alle Ventile zwischen dem Drucktank bis zum Vorlagebehälter
sind so geschaltet, daß sie stromlos geschlossen sind. Das heißt, bei einem ~ möglichen
Zwischenfall kann das inkompressible Medium aus dem Drucktank immer in den kolbenseitigen
Druckzylinder einfließen und stangenseitig über die stromlos
geöffneten
Ventile in den Vorlagebehälter abfließen.
-
Diese Ventile werden aus dem Reaktorsicherheitssystem ebenfalls redundant
angesteuert.
-
Vor jedem Drucktank ist ein handbetätigtes Ventil angeordnet. Diese
Anordnung innerhalb der Versorgungsleitung ist in Richtung des Hubstangenantriebs
gesehen. Dieses Ventil vor dem Drucktank wird per Hand geöffnet, um über eine Pumpe
das inkompressible Medium aus dem Vorlagebehälter in den Drucktank zu pumpen. Ist
der Vorgang beendet, wird das Ventil per Handauslösung geschlossen.
-
Das Ventil ist bei Stromausfall geschlossen, so daß der Inhalt des
Drucktanks bei einer Schnellabschaltung auf jeden Fall in Richtung Antrieb fließen
muß.
-
Weitere Vorteile und wesentliche Merkmale der Erfindung gehen aus
der folgenden Beschreibung in Verbindung mit einem schematisch im Schnitt gezeigten
Ausführungsbeispiel hervor.
-
Es zeigt: Fig. 1 ein vereinfachtes Hydraulikschema des Betriebssystem
und des Sicherheitssystems.
-
Fig. 1 zeigt ein Betriebssystem 1, das aus mehreren Komponenten zusammenwirkend
auf einen Antrieb 3 arbeitet. Der Antrieb 3 weist eine Kolbenseite 6 und Stangenseite
7 auf. Innerhalb des Betriebssystems 1 führt von der Kolbenseite 6 des Antriebs
3 eine Versorgungsleitung üb'er ein Ventil 13 und eine Gleichrichterplatte 14 zu
einem Dreistellungsventil 17. Das Dreistellungssystem 17 ist in Ruhestellung auf
"Halt" stromlos geschaltet. Nach dem Dreistellungsventil 17 führt die Versorgungsleitung
über ein Membran- oder Kolbenspeichersystem 18 zu einer motorbetriebenen verstellbaren
Pumpe 16. Die Ver-
sorgungsleitung ist über ein Rückschlagventil
24 mit einem Vorlagebehälter 12 verbunden. Stangenseitig 7 führt vom Antrieb 3 eine
Verbindungsleitung direkt auf das Dreistellungsventil 17. Das Betriebssystem 1 setzt
sich aus den Antrieben 3und einem Hydraulikantrieb 15 zusammen. Die Antriebe 3 können
in Gruppen 19 zusammengefaßt werden. Diese Gruppen 19 können z. B. im Einzelfall
aus achtzehn Antrieben bestehen. Die Gruppen 19 werden jeweils von einem Hydraulikantrieb
15 angesteuert. Der Hydraulikantrieb 15 besitzt zwischen Vorlagebehälter 12 und
dem Dreistellungsventil 17 ein Membran- oder KolbensPeicher 18. Dieser Membran-
oder Kolbenspeicher 18 kann über ein handbetätigtes Ventil 27 und eine handbetriebene
Motorpumpe 20 jeweils in Mittelposition getrimmt werden.
-
Während eines Regelvorganges kann jeweils nur die im Membran- bzw.
Kolbenspeicher 18 vorhandene inkompressible Flüssigkeit während eine Hebe- oder
Senkvorganges zu einer begrenzten Hubstrecke am Antrieb 3 führen. Ist der Kolben-
oder Membranspeicher 18 über die Pumpe 16 leergepumpt, dann ist der Hebevorgang
beendet. Diese Anordnung verhindert ein fehlerhaftes Stabaus- oder -einfahren durch
den Hubstabantrieb 3. Eine berprüfung bzw. Kontrolle während des Hebevorganges ist
hierbei nicht mehr nötig. Die vergleichbare Menge stangenseitig zugeführtem inkompressiblem
Mediums fließt kolbenseitig vom Antrieb 3 über die Gleichrichterplatte 14 und das
Dreiwegeventil 17, das hierbei auf "Heben" steht, in den Vorlagebehälter 12 ab.
Das Einfahren erfolgt umgekehrt durch inkompressible Medienzugabe auf der Kolbenseite
6 und Abfließen der vergleichbaren Menge von inkompressiblen Medium auf der Stangenseite
7 des Antriebs 3. Bei diesem Vorgang steht das Dreistellungsventil 17 auf "Senken".
Das verstellbare, differenzdruck- und temperaturunabhängige
Strombegrenzungsventil
13 kann von einem Stabstellungssystem 22 angesteuert werden. Beim Betriebssystem
1 ist das Ventil 17 stromlos geschlossen.
-
Minimale Steuer- und Überwachungssignale ermöglichen, das Betriebssystem
1 fehlerfrei beim schrittweisen Hebevorgang zu bestätigen. Ein zu schnelles Ausfahren
der Antriebe 3 ist bei diesem Betriebssystem 1 unmöglich.
-
Fig. 1 zeigt ein-Sicherheitssystem 2, das jeweils auf der Kolbenseite
6 zwei parallel geschaltete Ventile 8, 9 und einen Drucktank 4 vor einem handgesteuerten
Ventil 26 aufweist. Stangenseitig aind in diesem speziellen AusführungsbeispieL
sechs Antriebe 3 zu Gruppen 5 zusammengefaßt, die über zwei parallele Ventile 10,
11 auf den Vorlagebehälter 12 geschaltet sind. Die Ventile 8, 9, 10, 11 werden vom
Reaktörsicherheitssystem 21 angesteuert und sind stromlos offen. Zu jedem Antrieb
3 kann nach Anforderung aus dem Reaktorsicherheitssystem 21 die im Drucktank 4 vorhandene,
vorgespannte inkompressible Flüssigkeit kolbense-itig in den Antrieb 3 eingebracht
werden. Die Volumenverschiebung ist hierbei ein direktes Maß für die Stabfahrstrecke
am Antrieb 3, und unterbricht den Vorgang Einfahren zuverlässig. Nach Beendigung
des Vorganges Einfahren kann der Drucktank 4 durch Öffnen des handbetätigten Ventils
26 mittels einer Motorpumpe 28 deu gefüllt werden, wenn die Ventile 8, 9 geschlossen
sind. Mehrere Drucktanks 4 des Sicherheitssytems 2 können von der Pumpe 28 gefüllt-
werden. Ruckschla-gventile 29, 30 sind vor und nach der Motorpumpe 28 angeordnet.
Einzel- und Mehrfachfehler werden durch Redundanzen der Ventile 8; 9; 10, 11 im
Sicherheitssystem 2 beherrscht. Aktive Einzelfehler sind ohne wesentliche sicherheitstechnische
Auswirkung auf das Betriebssytem 1, das Sicherheitssystem 2 oder auch auf die anderen
Antriebe 3.