DE1274751B - Drive arrangement for a control rod of a gas or water-cooled nuclear reactor - Google Patents

Drive arrangement for a control rod of a gas or water-cooled nuclear reactor

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DE1274751B
DE1274751B DEJ30725A DEJ0030725A DE1274751B DE 1274751 B DE1274751 B DE 1274751B DE J30725 A DEJ30725 A DE J30725A DE J0030725 A DEJ0030725 A DE J0030725A DE 1274751 B DE1274751 B DE 1274751B
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Description

Antriebsanordnung für einen Kontrollstab eines gas- oder wassergekühlten Kernreaktors Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanordnung für Kontrollstäbe von gas- oder wassergekühlten Kernreaktoren, die in einem im Deckel des Reaktortanks befestigten Führungsrohr untergebracht ist und aus getrennten, auf eine Hubstange wirkenden Antrieben für den Regelhub und den Schnellabschalthub des an derHubstange angekuppelten Kontrollstabes dient. Derartige Kontrollstabanordnungen sind mitferngesteuertenAntriebsvorrichtungen für die Regelung des Kernreaktors und mit einer davon völlig getrennten, im Notfalle auslösbaren Antriebsvorrichtung für die Schnellabschaltung versehen. Der Antrieb für die Schnellabschaltung muß völlig unabhängig von anderen Schaltgliedern über eine eigene Kraftquelle verfügen, die auch auf Grund des Ausfalles von Kupplungen oder dergleichen übertragungselementen in jedem Falle auch dann zur Wirksamkeit gebracht werden kann, wenn die Energieversorgung gestört ist.Drive arrangement for a control rod of a gas- or water-cooled Nuclear reactor The invention relates to a drive arrangement for control rods of gas- or water-cooled nuclear reactors, which are in one in the lid of the reactor tank attached guide tube is housed and from separate, on a lifting rod Acting drives for the control stroke and the quick shut-off stroke of the on the lifting rod coupled control rod is used. Such control rod assemblies are remotely controlled drive devices for the regulation of the nuclear reactor and with a completely separate one, in case of emergency Provided triggerable drive device for the quick shutdown. The drive for the quick shutdown must be completely independent of other switching elements have their own power source, which is also due to the failure of clutches or similar transmission elements in each case also for effectiveness can be brought when the energy supply is disturbed.

Es sind Antriebsanordnungen für Kontrollstäbe gas- oder wassergekühlter Kernreaktoren bekannt, die aus einem durch den Deckel des Reaktordruckgefäßes hindurchführenden Führungsrohr, aus zwei getrennten, eine an den Kontrollstab angekuppelte Hubstange verschiebenden Antrieben für den Regel-und den Schnellabschalthub und einer im Sinne des Abschalthubes vorgespannten, innerhalb des Führungsrohres angeordneten und sich mit dem einen Ende auf ein an der Hubstange befestigtes Widerlager abstützenden Schraubenfeder bestehen.There are drive arrangements for control rods gas- or water-cooled Known nuclear reactors, which consist of a through the lid of the reactor pressure vessel Guide tube, made of two separate lifting rods coupled to the control rod shifting drives for the control and the quick shutdown stroke and one in the sense of the shut-off stroke, arranged within the guide tube and themselves with one end supported on an abutment attached to the lifting rod Coil spring exist.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine in einem stabförmigen Führungsrohr unterzubringende Vorrichtung zu schaffen, die einen elektromotorisch angetriebenen Regelantrieb und einen Federantrieb für die Schnellabschaltung in der Weise zusammenfaßt, daß der selbständige und unabhängige Federkraftantrieb in betriebssicherer Weise unter Abkuppeln des Kontrollstabes von den Regelantriebsgliedern zur Wirkung gebracht werden kann.Thus, the invention is based on the object, one in a rod-shaped To create guide tube to be accommodated device, which is an electromotive driven variable speed drive and a spring drive for quick shutdown in summarizes the way that the independent and independent spring force drive in in an operationally safe manner by uncoupling the control rod from the regulating drive elements can be brought into effect.

Ausgehend von solchen bekannten Vorrichtungen besteht die Erfindung darin, daß das zweite Widerlager, an dem das andere Ende der Schraubenfeder anliegt, einer der beiden relativ zueinander in axialer Richtung verschiebbaren Bauteile eines durch den Regelhubantrieb im Führungsrohr in axialer Richtung in seiner Gesamtheit bewegten zweiteiligen Kolbens ist, der über eine mit Hilfe der auf den Kolben einwirkenden Druckdifferenz betätigte, lösbare Kupplung im Normalbetrieb mit der Hubstange verbunden ist.The invention is based on such known devices in that the second abutment, on which the other end of the helical spring rests, one of the two components which can be displaced relative to one another in the axial direction one through the control stroke drive in the guide tube in the axial direction in its entirety is moved two-part piston, which is via a with the help of the acting on the piston Differential pressure actuated, releasable coupling connected to the lifting rod in normal operation is.

Unabhängig von der Größe des Regelhubes bzw. der Stellung des Kontrollstabs im Reaktorkern ist die Antriebsfeder für den Schnellabschaltantrieb stets gleich stark zwischen einem an der Kontrollstab-Hubstange befestigten Widerlager und einem zweiten, lösbar mit der Hubstange gekuppelten Widerlager eingespannt, welches mit einem in einem Zylinder geführten Verstellkolben in Verbindung steht. Der Verstellkolben ist betriebsmäßig druckmittelbeaufschlagt und dadurch gegenüber dem Verstellstück dauernd in einer bestimmten Endlage gehalten. In dieser Lage ist die Kupplung zwischen der Hubstange und dem Verstellkolben stets eingerückt. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Verstellkolben jeder Bewegung des durch den Regelantrieb bewegten Verstellstückes folgt. Dies geschieht dadurch, daß der Verstellkolben bei einer Regelhubbewegung entgegen der Druckkraft des Druckmittels von dem Bewegungsgetriebe formschlüssig mitgenommen und daher zwangläufig verstellt wird, während die Verstellbewegung des Kolbens in entgegengesetzter Richtung kraftschlüssig unter der Druckwirkung des den Kolben beaufschlagenden Mediums geschieht, so daß der Kolben der Bewegung des Verstellstückes folgt. Da die Hubstange mit dem Kontrollstab betriebsmäßig gekuppelt ist, wird die Regelbewegung über diese Stange auf den Kontrollstab übertragen.Regardless of the size of the control stroke or the position of the control rod In the reactor core, the drive spring for the emergency shutdown drive is always the same strong between an abutment attached to the control rod lift rod and a second, releasably coupled with the lifting rod abutment clamped, which with is connected to an adjusting piston guided in a cylinder. The adjusting piston is pressurized during operation and therefore compared to the adjustment piece permanently held in a certain end position. In this position the coupling is between the lifting rod and the adjusting piston are always engaged. The arrangement is made so that the adjusting piston every movement of the adjusting piece moved by the variable speed drive follows. This is done by the fact that the adjusting piston during a control stroke movement against the pressure force of the pressure medium from the movement gear positively is taken and therefore inevitably adjusted, while the adjustment movement of the Piston in the opposite direction frictionally under the pressure of the the piston acting medium happens so that the piston of the movement of the Adjustment follows. Since the lifting rod is operationally coupled to the control rod the control movement is transmitted to the control rod via this rod.

Um den Kontrollstab zuverlässig und betriebssicher im Falle einer Schnellabschaltung einzufahren, ist es erforderlich, die Kupplung zwischen der Hubstange und dem Federwiderlager zu lösen. Bei Verwendung einer an sich bekannten Kugelkupplung, bei der die die Hubstange mit dem Federwiderlager kuppelnden Kugelkörper durch einen Relativhub des Verstellkolbens in einen Ringraum austreten, wird die Auslösung der Kupplung durch die Relativverschiebung des Verstellkolbens gegenüber dem Versteilstück hervorgerufen. Durch das Ausrücken der Kupplung wird der dauernd in Bereitschaft befindliche Federantrieb auf das mit der Kontrollstabstange verbundene Federwiderlager wirksam und treibt den Kontrollstab in den Reaktorkern.To keep the control staff reliable and operational in the event of a To retract the emergency shutdown, it is necessary to use the coupling between the lifting rod and to loosen the spring abutment. When using a known ball coupling, in which the spherical body coupling the lifting rod with the spring abutment by a Relative stroke of the adjusting piston exit into an annular space, the triggering of the Coupling through the relative displacement of the adjusting piston with respect to the adjusting piece evoked. When the clutch is disengaged, it is always on standby located Spring drive on the one connected to the control rod rod Spring abutment effective and drives the control rod into the reactor core.

Bei Normalbetrieb ist der Verstellkolben dauernd mit einem Druck beaufschlagt, der 5 bis 10 atü höher ist als der Reaktordruck. Dadurch wird der Verstellkolben stets in einer Endstellung zum Verstellkörper gehalten, in der die Kupplung zwischen Hubstange und Federwiderlager eingerückt ist.During normal operation, the adjusting piston is continuously pressurized, which is 5 to 10 atm higher than the reactor pressure. This causes the adjustment piston always held in one end position to the adjusting body, in which the coupling between Lifting rod and spring abutment are engaged.

Wenn die Schnellabschaltung in Tätigkeit gesetzt werden soll, ist eine Relativverschiebung zur Auslösung der Kupplung erforderlich, was durch Umschalten des den Verstellkolben beaufschlagenden Druckmediums auf die andere Kolbenfläche geschieht. Dadurch verläßt der Kolben seine die Kupplung in Einrückstellung haltende Endlage.If the emergency shutdown is to be activated, is a relative displacement to trigger the clutch is required, which is achieved by switching of the pressure medium acting on the adjusting piston on the other piston surface happens. As a result, the piston leaves its holding the clutch in the engaged position End position.

Als Druckmittel wird zur Beaufschlagung des Verstellkolbens Druckwasser oder Gas von einem um 5 bis 10 atü höheren Druck als dem Reaktordruck verwendet.Pressurized water is used as the pressure medium to act on the adjusting piston or gas at a pressure 5 to 10 atmospheres higher than the reactor pressure is used.

Infolge der Druckdifferenz von 5 bis 10 atü gegenüber dem auf die andere Kolbenfläche wirkenden Druck wird durch das Druckmittel die dauernde Einhaltung derjenigen Endlage des Verstellkolbens gegenüber dem Verstellkörper sichergestellt, in der die Kupplung zwischen dem Verstellkolben und der Regelstabhubstange in eingerückter Stellung gehalten wird. Weiterhin wird durch diese Druckbeaufschlagung auch gewährleistet, daß der Verstellkolben jeder Bewegung des Verstellkörpers folgt.As a result of the pressure difference of 5 to 10 atü compared to that on the pressure acting on the other piston surface is maintained by the pressure medium that end position of the adjusting piston in relation to the adjusting body is ensured, in which the coupling between the adjusting piston and the control rod lift rod is engaged Position is held. Furthermore, this application of pressure also ensures that the adjusting piston follows every movement of the adjusting body.

Bei wassergekühlten Kernreaktoren ist die der druckbeaufschlagten Fläche des Verstellkolbens abgewandte Kolbenfläche betriebsmäßig mit unter Reaktordruck stehendem Kühlwasser beaufschlagt. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß im Falle der Schnellabschaltung beim Einleiten des hochgespannten Druckwassers zur Relativverschiebung des Verstellkolbens, um die Kupplung mit der Zugstange auszulösen, der Raum über dem Verstellkolben bereits mit Druckwasser gefüllt ist, so daß der Verstelldruck ohne zeitliche Verzögerung wirksam wird.In the case of water-cooled nuclear reactors, that is the pressurized one Piston surface facing away from the adjusting piston during operation with under reactor pressure standing cooling water applied. This measure has the advantage that in the event the quick shutdown when the high pressure water is introduced for the relative displacement of the adjusting piston to release the coupling with the pull rod, the space above the adjusting piston is already filled with pressurized water, so that the adjusting pressure takes effect without delay.

An der Hubstange des Regelstabes sind einer oder mehrere, in einem Zylinder geführte, das in diesem Zylinder geführte Druckmedium über drosselnde Durchtrittsöffnungen oder Kanäle verdrängende Dämpfungskolben angebracht. Durch die Dämpfung der Hubstange wird erreicht, daß diese nach dem schlagartigen Einwirken des Druckmittels auf den Verstellkolben zunächst momentan ihre Lage beibehält und dadurch bei der Relativbewegung des Ver- ; stellkolbens ein Auslösen der Kupplung ermöglicht.On the lifting rod of the control rod there are one or more in one Cylinder guided, the pressure medium guided in this cylinder via throttling passage openings or channels displacing damping pistons attached. Due to the damping of the lifting rod it is achieved that this after the sudden action of the pressure medium on the Adjusting piston initially momentarily retains its position and thereby during the relative movement of the ver; actuating piston enables the clutch to be released.

Es ist vorteilhaft, wenn der Verstellkolben um den Auslösehub der Kupplung zwischen der Kontrollstabstange und dem Verstellkolben relativverschiebbar mit dem Verstellstück verbunden ist, welches als Mutterstück einer motorisch angetriebenen Kugelumlauf-Verstellspindel ausgebildet ist. Das Verstellstück ist durch die Kugelumlaufspindel geführt und weist an seiner Außenseite Führungsmittel, Nuten od. dgl. auf, in denen um den Kupplungsauslösehub längsverschiebbar Verbindungselemente, beispielsweise eine rohrartige Hülse, gelagert ist. Mit dieser Hülse ist der Verstellkolben starr verbunden, so daß er gegenüber dem Verstellstück um den Auslösehub axial verschiebbar ist. Auf Grund der Druckbeaufschlagung behält er jedoch gegenüber dem Verstellstück stets die zum Eingerückthalten der Kupplung notwendige Endlage bei. Die Ausbildung ist so getroffen, daß die im Bereich der Befestigung des Führungsrohres am Deckel des Reaktortanks gelagerte und mit dem Antriebsmotor in Verbindung stehende Kugelumlaufspindel an ihrem anderen Ende in einem Lagerstück gelagert ist, welches mittels Verbindungsstäben mit dem ersten Lager verbunden ist, die durch entsprechende Durchbrüche, Führungen od. dgl. des Verstellstückes hindurchgeführt sind und zugleich als Gleitführung für dieses dienen.It is advantageous if the adjusting piston by the release stroke of the Coupling between the control rod and the adjusting piston is relatively displaceable is connected to the adjustment piece, which as a nut piece of a motor-driven Recirculating ball screw is formed. The adjusting piece is through the ball screw out and has on its outside guide means, grooves or the like. In which To the clutch release stroke longitudinally displaceable connecting elements, for example a tubular sleeve, is mounted. The adjusting piston is rigid with this sleeve connected so that it is axially displaceable relative to the adjusting piece by the release stroke is. However, due to the application of pressure, it remains in relation to the adjustment piece always maintain the end position required to hold the clutch in place. Training is made so that the area where the guide tube is attached to the cover of the reactor tank and connected to the drive motor is mounted at its other end in a bearing piece, which by means of connecting rods is connected to the first bearing, through appropriate openings, guides Od. Like. The adjusting piece are passed and at the same time as a sliding guide serve for this.

In einer Hohlbohrung der Kontrollstabstange ist ein Betätigungsstab geführt, der zur Auslösung der Kupplung zwischen Kontrollstabstange und KontroIlstabkörper dient. Diese Vorrichtung ermöglicht es, in einfacher Weise die Kupplung zwischen dem Kontrollstabkörper und der Kontrollstabstange durch Einführen eines Druckstabes zu lösen, was erforderlich ist, um beim Wechsel des Brennelementes die Antriebsvorrichtung aus dem Reaktortank auszubauen und für den Wechselvorgang benötigten Raum zu schaffen.An actuating rod is located in a hollow hole in the control rod led to release the coupling between control rod rod and control rod body serves. This device enables the coupling between the control rod body and the control rod rod by inserting a push rod to solve what is required when changing the fuel assembly, the drive device to remove from the reactor tank and to create the space required for the change process.

Ein Ausführungsbeispiel der Antriebsanordnung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch den Teil des Reaktortanks, in dem ein Regelstab eingeordnet ist, F i g. 2 den oberen Teil einer Antriebsanordnung für einen Kontrollstab, F i g. 3 den unteren Teil der Antriebsanordnung nach F i g. 2.An embodiment of the drive arrangement is shown in the drawing shown schematically and explained in more detail below. It shows F i g. 1 one Cross-section through the part of the reactor tank in which a control rod is arranged, F i g. 2 shows the upper part of a drive arrangement for a control rod, FIG. 3 shows the lower part of the drive arrangement according to FIG. 2.

Im Reaktortank 1 befindet sich der Reaktorkern 2, welcher aus Brennelementen und Regelstäben gebildet ist. Der Regelstab 3 ist mittels einer Kupplung 4 an die Hubstange 5 angekuppelt.The reactor core 2, which consists of fuel elements, is located in the reactor tank 1 and control rods is formed. The control rod 3 is by means of a coupling 4 to the Lifting rod 5 coupled.

An der Hubstange 5 ist ein Dämpfungskolben 6 angebracht, der im Dämpfungszylinder 7 geführt ist. Die Antriebsfeder 8 für den Scbnellabschalthub stützt sich auf ein in F i g. 1 nicht näher dargestelltes, von dem Dämpfungskolben 6 gebildetes und mit der Hubstange 5 verbundenes Widerlager.A damping piston 6 is attached to the lifting rod 5 and is located in the damping cylinder 7 is performed. The drive spring 8 for the quick shutdown stroke is based on a in Fig. 1 not shown, formed by the damping piston 6 and abutment connected to the lifting rod 5.

Das obere Widerlager 9 der Antriebsfeder 8 ist mittels einer Kupplung 10 mit der Hubstange 5 lösbar verbunden.The upper abutment 9 of the drive spring 8 is detachably connected to the lifting rod 5 by means of a coupling 10.

Außerdem ist das obere Federwiderlager 9 im Verstellkolben 11 um einen Betrag »a« verschiebbar gelagert. Mit dem Verstellkolben 11 starr verbunden ist eine Verbindungshülse 1.2, die an ein Verstellstück 13 so angekuppelt ist, daß sie ebenfalls die Relativverschiebung »a« ausführen kann.In addition, the upper spring abutment 9 is mounted in the adjusting piston 11 such that it can be displaced by an amount "a". Rigidly connected to the adjusting piston 11 is a connecting sleeve 1.2, which is coupled to an adjusting piece 13 in such a way that it can also perform the relative displacement "a".

Der Reaktortank 1 ist bis zur Niveauhöhe H mit Kühlflüssigkeit gefüllt. Ferner ist auch der Innenraum des Führungsrohres mit Kühlflüssigkeit gefüllt, die über die Leitung 15 aus dem Behälter 16 zugeführt wird. Beim normalen Betrieb ist das Dreiwege-Ventil 17 so geschaltet, daß der Behälter 16 mit der Leitung 15 verbunden ist.The reactor tank 1 is filled with cooling liquid up to the level H. Furthermore, the interior of the guide tube is filled with cooling liquid, which is supplied from the container 16 via the line 15. During normal operation is the three-way valve 17 is switched so that the container 16 is connected to the line 15 is.

In dem Behälter 18 befindet sich eine Druckflüssigkeit, deren Druck um 5 bis 10 atü höher ist als der Druck im Reaktortank. Über die Leitungen 19, 20, in die das Ventil 21 eingeschaltet ist, wird der Verdrängungsraum 7 mit der hochgespannten Druckflüssigkeit beaufschlagt, so daß der diesen Raum abschließende Verstellkolben 11 stets nach oben in eine der Endlagen bezüglich der Relativverschiebbarkeit »a« gedrängt wird.In the container 18 there is a pressure fluid, the pressure of which is 5 to 10 atmospheres higher than the pressure in the reactor tank. Via the lines 19, 20, in which the valve 21 is switched on, the displacement chamber 7 is acted upon by the high pressure fluid, so that the adjusting piston 11 closing this space is always pushed upwards into one of the end positions with regard to the relative displaceability "a".

Die normale Regelung des Reaktors geschieht durch den RegeIantriebsmotor 22, der die Kugelumlaufspinde123# antreibt, die im Hauptlager 23a gleitend geführt ist. Diese ist in dem als Spindelmutter dienenden Verstellkörper 13 geführt, welcher die Verstellbewegung über die Verbindungshülse 12 auf dem Verstellkolben 11. überträgt. Auf Grund der Druckbeaufschlagung aus dem Druckbehälter 18 liegt die Verbindungshülse 12 stets in der oberen Endlage des Relativhubes »a« an, so daß die Hubstange 5 bei einer nach oben gerichteten Hubbewegung des Verstellkörpers 13 stets nachgeführt wird.The normal regulation of the reactor is done by the RegeIantriebsmotor 22, which drives the recirculating ball screw 123 #, which is located in the main bearing 23a sliding is led. This is guided in the adjusting body 13 serving as a spindle nut, which the adjustment movement via the connecting sleeve 12 on the adjustment piston 11. transmits. Due to the pressurization from the pressure vessel 18 lies the connecting sleeve 12 always in the upper end position of the relative stroke "a", see above that the lifting rod 5 with an upward lifting movement of the adjusting body 13 is always tracked.

Soll eine Schnellabschaltung durchgeführt werden, so wird gleichzeitig das Ventil 21 geschlossen und das Dreiwege-Ventil 17 umgestellt, so daß aus dem Druckflüssigkeitsbehälter 18 das Druckmittel über die Leitungen 24 und 15 auf die andere Seite des Verstellkolbens 11 geleitet wird, wobei dieser eine Abwärtsbewegung um den Relativhub »a« ausführt, während gleichzeitig die Hubstange 5 infolge der Dämpfungswirkung momentan ihre Lage beibehält. Dadurch wird die Kupplung 10 ausgerückt und die Hubstange 5 vom Verstellkolben 11 entkuppelt. Nun kann die Antriebskraft der Feder 8 wirksam werden, die die Hubstange 5 mit dem Kontrollstab 3 in den Reaktorkern 2 hineinstößt.If a quick shutdown is to be carried out, the valve 21 is closed and the three-way valve 17 is switched over at the same time, so that the pressure medium is passed from the pressure fluid container 18 via the lines 24 and 15 to the other side of the adjusting piston 11, this reversing a downward movement executes the relative stroke "a" while at the same time the lifting rod 5 momentarily maintains its position due to the damping effect. As a result, the clutch 10 is disengaged and the lifting rod 5 is decoupled from the adjusting piston 11. The driving force of the spring 8, which pushes the lifting rod 5 with the control rod 3 into the reactor core 2, can now become effective.

In den F i g. 2 und 3 sind Einzelheiten der Antriebsanordnung dargestellt. Das Führungsrohr 14 ist mittels eines Flansches 14 a mit dem Reaktordeckel 25 verschraubt, wobei außerdem noch der Flansch 22 a des Antriebsmotors 22 mit angeschraubt ist. Der Läufer 22b des Motors treibt die Kugelumlaufspindel 23 an, deren Mutterstück als Verstellkörper 13 ausgebildet ist. An ihrem unteren Ende ist die Kugelumlaufspindel 23 in einem Lagerstück 26 gelagert, welches mittels mehrerer Verbindungsstäbe 27 gehalten ist. Die Verbindungsstäbe 27 durchdringen entsprechende Bohrungs- bzw. Ausnehmungen des Verstellkörpers 13. Sie wirken zugleich als Führungen für die Gleitstücke 13 a.In the F i g. 2 and 3 details of the drive arrangement are shown. The guide tube 14 is screwed to the reactor cover 25 by means of a flange 14 a, in addition, the flange 22 a of the drive motor 22 is also screwed on. The rotor 22b of the motor drives the ball screw 23, the nut piece of which is designed as an adjusting body 13. At its lower end is the ball screw 23 stored in a bearing piece 26, which by means of several connecting rods 27 is held. The connecting rods 27 penetrate corresponding bore or Recesses of the adjustment body 13. They also act as guides for the sliders 13 a.

Mittels der Verbindungshülse 12 steht der Verstellkörper 13 mit dem Verstellkolben 11 in Verbindung. Die Hülse 12 ist starr am Kolben 11 befestigt und vermag mittels ihrer Ansätze 12a in einer Ringnut 13 b des Verstellkörpers eine Relativbewegung »a« auszuführen. Mittels der Leitung 20 wird hochgespanntes Druckmittel aus dem Behälter 18 (F i g. 1) in den Verdrängungsraum 7 eingeführt, so daß es auf die untere Fläche 11a des Verstellkolbens wirkt, der dadurch stets in der dargestellten oberen Lage gehalten wird.The adjusting body 13 is connected to the adjusting piston 11 by means of the connecting sleeve 12. The sleeve 12 is rigidly attached to the piston 11 and can by means of its lugs 12a in an annular groove 13 b of the adjusting relative movement "a" run. Highly tensioned pressure medium is introduced from the container 18 (FIG. 1) into the displacement chamber 7 by means of the line 20 so that it acts on the lower surface 11a of the adjusting piston, which is thereby always held in the upper position shown.

Mittels der Leitung 15 steht der obere Raum 28 mit dem unter Reaktordruck stehenden Druckwasserbehälter in Verbindung, so daß die obere Kolbenfläche 11 b unter einem niedrigeren Druck steht als die untere 11 a.By means of the line 15 , the upper space 28 is connected to the pressurized water tank under reactor pressure, so that the upper piston surface 11 b is under a lower pressure than the lower 11 a.

Im Verstellkolben 11 um den Betrag »a« axial verschiebbar ist das obere Federwiderlager 9 gehalten, auf welches sich die Antriebsfeder 8 abstützt, die auf das untere Widerlager 29 wirkt, welches über die Teile 30, 31 und 32 mit der Hubstange 5 verbunden ist. Das Teil 30 ist zugleich als Verdrängungskolben 6 ausgebildet, der im Verdrängungsraum 7 gleitet.The upper spring abutment 9 is held in the adjusting piston 11 and can be axially displaced by the amount "a". The part 30 is also designed as a displacement piston 6 which slides in the displacement space 7.

Die Hubstange 5 ist mit einer Ringnut 5 a versehen, in die Kugeln 10 eingreifen, die in Bohrungen 10a des oberen Federwiderlagers 9 geführt sind. Wenn bei Druckumschaltung das hochgespannte Druckmittel auf die obere Kolbenfläche 11 b wirkt, führt der Verstellkolben 11 einen Relativhub um das Maß »a« durch, während die Hubstange 5 auf Grund der Dämpfungswirkung des Dämpfungskolbens 6 noch ihre momentane Lage beibehält. Dadurch können die Kupplungskugeln 10 in die Ringnut 10 b eintreten und geben die Hubstange 5 frei. Unter Wirkung der Federkraft wird diese nunmehr nach unten abgestoßen, so daß der an die Hubstange angekuppelte Kontrollstab 3 in den Reaktorkern 2 eingefahren wird.The lifting rod 5 is provided with an annular groove 5 a , into which the balls 10 engage, which are guided in bores 10 a of the upper spring abutment 9. When the high pressure medium acts on the upper piston surface 11b when the pressure is switched, the adjusting piston 11 performs a relative stroke by the amount "a", while the lifting rod 5 still maintains its current position due to the damping effect of the damping piston 6. Thus, the coupling balls 10 can enter b in the annular groove 10 and enter the lift rod 5 free. Under the action of the spring force, this is now repelled downwards, so that the control rod 3 coupled to the lifting rod is moved into the reactor core 2.

Im unteren Teil der Anordnung ist noch eine Sicherung gegen willkürliches Herausfallen des Regelstabes 3 aus dem Reaktorkern angeordnet, welche beispielsweise bei Anordnung des Reaktors auf einem Schiff in Betracht kommt.In the lower part of the arrangement there is still a protection against arbitrary damage Falling out of the control rod 3 arranged from the reactor core, which for example when the reactor is arranged on a ship.

Die Sicherung besteht aus konzentrisch zur Hubstange 5 unter einem Neigungswinkel angebrachten Bohrungen 33 mit darin geführten Kugeln 34, die bei Schräg- oder Kopflage des Reaktors infolge ihrer Schwerkraft in der Abschaltstellung sich in einer an der Hubstange 5 angebrachten Ringnut 5 b selbsthemmend festsetzen, so daß diese in entgegengesetzter Bewegungsrichtung gesperrt ist. Der Kontrollstabkörper 3 ist mittels einer an sich bekannten Kupplung 4 an das untere Ende der Hubstange 5 lösbar angekuppelt. Die Kupplung 4 kann mittels eines Druckstabes 35 gelöst werden, der in einer Bohrung der Hubstange 5 geführt ist.The fuse consists of bores 33 attached concentrically to the lifting rod 5 at an angle of inclination with balls 34 guided therein, which, when the reactor is tilted or upside down, are self-locking due to their gravity in the shut-off position in an annular groove 5 b attached to the lifting rod 5, so that this is blocked in the opposite direction of movement. The control rod body 3 is detachably coupled to the lower end of the lifting rod 5 by means of a coupling 4 known per se. The coupling 4 can be released by means of a pressure rod 35 which is guided in a bore in the lifting rod 5.

Claims (10)

Patentansprüche: 1. Antriebsanordnung für einen Kontrollstab eines gas- oder wassergekühlten Kernreaktors, die aus einem durch den Deckel des Reaktordruckgefäßes hindurchführenden Führungsrohr, aus zwei getrennten, eine an den Kontrollstab angekuppelte Hubstange verschiebenden Antrieben für den Regelhub und den Schnellabschalthub und einer im Sinne des Abschalthubes vorgespannten, innerhalb des Führungsrohres angeordneten und sich mit dem einen Ende auf ein an der Hubstange befestigtes Widerlager abstützenden Schraubenfeder besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Widerlager (9), an dem das andere Ende der Schraubenfeder (8) anliegt, einer der beiden relativ zueinander in axialer Richtung verschiebbaren Bauteile eines durch den Regelhubantrieb (22, 23, 13, 12) im Führungsrohr (14) in axialer Richtung in seiner Gesamtheit bewegten zweiteiligen Verstellkolbens (11) ist, der über eine mit Hilfe der auf den Kolben einwirkenden Druckdifferenz betätigte, lösbare Kupplung (10) im Normalbetrieb mit der Hubstange (5) verbunden ist. Claims: 1. Drive arrangement for a control rod of a gas- or water-cooled nuclear reactor, consisting of a guide tube passing through the cover of the reactor pressure vessel, of two separate drives for the control stroke and the quick shut-off stroke, which move a lifting rod coupled to the control rod biased, arranged inside the guide tube and supported with one end on an abutment attached to the lifting rod, characterized in that the second abutment (9), on which the other end of the helical spring (8) rests, one of the two relative Components of a two-part adjusting piston (11) which are axially displaceable in their entirety in the guide tube (14) in the guide tube (14) and which are actuated by means of a pressure difference acting on the piston , detachable coupling (10) in the Norma operation is connected to the lifting rod (5). 2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmittel zur Beaufschlagung des Verstellkolbens (11) Druckwasser oder Gas von einem um 5 bis 10 atü höheren Druck als dem Reaktordruck dient. 2. Drive arrangement according to claim 1, characterized characterized in that as a pressure medium for acting on the adjusting piston (11) Pressurized water or gas at a pressure 5 to 10 atm higher than the reactor pressure serves. 3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2 für einen wassergekühlten Kernreaktor, dadurch gekennzeichnet, daß betriebsmäßig die der druckbeaufschlagten Fläche des Verstellkolbens (11) abgewendete Kolbenfläche mit unter Reaktordruck stehendem Kühlwasser beaufschlagt ist. 3. Drive arrangement according to claim 1 or 2 for a water-cooled nuclear reactor, characterized in that operationally the pressurized surface of the Adjusting piston (11) facing away from the piston surface with cooling water under reactor pressure is applied. 4. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen oder mehrere, an der Hubstange (5) angebrachte, in einem Zylinder geführte, das in diesem Zylinder befindliche Druckmittel über drosselnde Durchtrittsöffnungen oder Kanäle verdrängende Dämpfungskolben (6). 4. Drive arrangement according to one or more of claims 1 to 3, characterized by one or more attached to the lifting rod (5), guided in a cylinder, the pressure medium located in this cylinder over throttling Damping pistons displacing through openings or channels (6). 5. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung einer bekannten, mit Kugeln (10) oder dergleichen Sperrkörpern arbeitenden Kupplung zur lösbaren Verbindung zwischen der Hubstange (5) und dem mit dem Verstellkolben (11) axial um den Ausrückhub (a) der Kupplung relativ verschiebbar verbundenen Federwiderlager (9), welches Ausnehmungen (10 a) zur Führung der in eine Nut (5 a) der Hubstange (5) eingreifenden Sperrkörper (10) enthält, die in der Ausrückstellung der Kupplung in einem Ringraum (10 b) des Verstellkolbens (11) austreten und die unter der Federwirkung stehende Hubstange (5) des Kontrollstabes freigeben. 5. Drive arrangement according to one or more of claims 1 to 4, characterized by using a known locking body with balls (10) or the like working coupling for the releasable connection between the lifting rod (5) and the with the adjusting piston (11) axially displaceable by the release stroke (a) of the clutch connected spring abutment (9), which has recesses (10 a) for guiding the in contains a groove (5 a) of the lifting rod (5) engaging locking body (10), which in the disengagement of the clutch in an annular space (10 b) of the adjusting piston (11) exit and the lifting rod (5) of the control rod, which is under the action of a spring release. 6. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellkolben (11) um den Auslösehub (a) der Kupplung (10) zwischen der Hubstange (5) und dem Verstellkolben (11) relativverschiebbar mit dem Verstellkörper (13) verbunden ist, welcher als Mutterstück einer motorisch angetriebenen Kugelumlauf-Verstellspindel (23) ausgebildet ist. 6. Drive arrangement according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the adjusting piston (11) by the release stroke (a) of the clutch (10) relatively displaceable between the lifting rod (5) and the adjusting piston (11) is connected to the adjusting body (13), which as a nut piece of a motorized driven recirculating ball screw (23) is formed. 7. Antriebsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich der Befestigung (14 a) des Führungsrohres (14) am Deckel (25) des Reaktortanks gelagerte und mit dem Antriebsmotor (22) in Verbindung stehende Kugelunflaufspindel (23) an ihrem anderen Ende in einem Lagerstück (26) gelagert ist, welches mittels durch entsprechende Durchbrüche des Verstellkörpers (13) hindurchgeführter, zugleich als Gleitführung (13 a) für diesen dienender Verbindungsstäbe (27) mit ihrem Hauptlager (23 a) verbunden ist. B. 7. Drive arrangement according to claim 6, characterized in that the in the area of the fastening (14 a) of the guide tube (14) mounted on the cover (25) of the reactor tank and with the Drive motor (22) connected Kugelunflaufspindel (23) on its other End is mounted in a bearing piece (26), which by means of corresponding Breakthroughs of the adjustment body (13) passed through, at the same time as a sliding guide (13 a) for this serving connecting rods (27) connected to their main bearing (23 a) is. B. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellkolben (11) mittels einer rohrförmigen Verbindungshülse (12) mit dem Verstellkörper (13) um den Kupplungs-Ausrückhub (a) relativ beweglich verbunden ist. Drive arrangement according to one or more of Claims 1 to 7, characterized characterized in that the adjusting piston (11) by means of a tubular connecting sleeve (12) with the adjustment body (13) relatively movable by the clutch release stroke (a) connected is. 9. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Hohlbohrung der Hubstange (5) ein Betätigungsstab (35) geführt ist, der zur Fernauslösung der Kupplung (4) zwischen Hubstange (5) und dem Regelstab (3) dient. 9. Drive arrangement according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that an actuating rod in a hollow bore of the lifting rod (5) (35), which is used for remote release of the coupling (4) between the lifting rod (5) and the control rod (3) is used. 10. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Führungsrohr (14) konzentrisch zur Hubstange (5) unter einem Neigungswinkel zur Rohrachse mehrere Bohrungen (33) mit darin geführten Kugeln (34) oder anderen Wälzkörpern unter einem Anstellwinkel so angeordnet sind, daß die Kugeln (34) oder Wälzkörper bei Schräg-oder Kopflage des Reaktors infolge ihrer Schwerkraft in eine Lage am Umfang der Hubstange (5) gelangen, in der sie sich in eine an dieser angebrachte Ringnut (5b) selbsthemmend festsetzen und diese festhalten. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 995 646; französische Patentschrift Nr. 1403 934; USA.-Patentschrift Nr. 3 043 762.10. Drive arrangement according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the guide tube (14) concentrically to the lifting rod (5) at an angle of inclination to the tube axis a plurality of bores (33) with balls (34) or other rolling elements guided therein under a Angle of attack are arranged so that the balls (34) or rolling elements, when the reactor is inclined or upside down, reach a position on the circumference of the lifting rod (5) as a result of their gravity, in which they are self-locking in an annular groove (5b) attached to this and hold on to them. References considered: British Patent No. 995,646; French Patent No. 1403,934; U.S. Patent No. 3,043,762.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3043762A (en) * 1956-07-19 1962-07-10 Thompson Ramo Wooldridge Inc Reactor control rod actuating system
GB995646A (en) * 1961-03-09 1965-06-23 Soc Anglo Belge Vulcain Sa Improvements in nuclear reactors
FR1403934A (en) * 1963-05-29 1965-06-25 Atomic Energy Authority Uk Tuning mechanism of a nuclear reactor

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