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DE1254778B - Device for regulating the power of a nuclear reactor - Google Patents

Device for regulating the power of a nuclear reactor

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Publication number
DE1254778B
DE1254778B DEC36980A DEC0036980A DE1254778B DE 1254778 B DE1254778 B DE 1254778B DE C36980 A DEC36980 A DE C36980A DE C0036980 A DEC0036980 A DE C0036980A DE 1254778 B DE1254778 B DE 1254778B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chains
chain
channel
reactor
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEC36980A
Other languages
German (de)
Inventor
Didier Costes
Jacques Lebey
Roger Martin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of DE1254778B publication Critical patent/DE1254778B/en
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Description

DEUTSCHES GERMAN 4M94M9 W> PATENTAMT W> PATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFT G21dEDITORIAL G21d

DeutscheKl.: 21g-21/31German class: 21g-21/31

Nummer: 1254 778Number: 1254 778

Aktenzeichen: C 36980 VIII c/21 gFile number: C 36980 VIII c / 21 g

j[ 254 T78 Anmeldetag: 27.September 1965j [254 T78 filing date: September 27, 1965

Auslegetag: 23. November 1967Opening day: November 23, 1967

Das Hauptpatent 1 237 234 betrifft eine Vorrichtung zur Leistungsregelung eines Kernreaktors mit einem als Rundgliederkette ausgebildeten Regelelement veränderlicher Länge aus Neutronen absorbierendem Material, das sich durch eine Antriebseinrichtung längs eines den Reaktorkern durchquerenden vertikalen Kanals zwischen einer »zusammengelegten« Lage, in der es sich vollständig außerhalb des Reaktorkerns befindet, und einer »gestreckten« Lage, in der es sich im wesentlichen über die gesamte Höhe des Reaktorkernes erstreckt, verschieben und in einen am unteren Ende des Kanals angeordneten transportablen Behälter einbringen läßt. Dieses Neutronen absorbierende Regelelement wird durch wenigstens eine Rundgliederkette gebildet, die mit einem ihrer beiden Enden lösbar an einem Kabel befestigt ist, wobei zur Bewegung der Kette oberhalb des Kanals eine Winde vorgesehen ist, auf die sich das Kabel aufwickeln läßt.The main patent 1 237 234 relates to a device for regulating the output of a nuclear reactor a control element of variable length made of neutron absorbing material, designed as a round link chain Material which is traversed by a drive device along a reactor core vertical channel between a "collapsed" position in which it is completely outside the reactor core, and an "extended" position in which it is essentially Extends over the entire height of the reactor core, move it and move it into one at the lower end of the Can introduce channel arranged transportable container. This neutron absorbing control element is formed by at least one round link chain that is detachable with one of its two ends a cable is attached, a winch being provided for moving the chain above the channel on which the cable can be wound.

Durch eine derartige Anordnung kann man den Raumbedarf und die Länge des Regelelementes, wenn es sich außerhalb des Reaktorkernes befindet, in erheblichem Maße verkleinern, ohne seine Wirksamkeit zu beeinträchtigen, wenn es sich im Innern des Reaktorkernes befindet. Die in dem Hauptpatent vorgeschlagene Verwendung führt jedoch stets dazu, daß das absorbierende Element von unten nach oben in den Reaktorinnenraum durch Befestigung an einem Greifer eingeführt wird, der am unteren Ende des Kabels befestigt ist und mit einem Halterungskopf in Eingriff kommt, an dem die Ketten aus absorbierendem Material befestigt sind.Such an arrangement allows the space requirement and the length of the control element, if it is located outside the reactor core, it can be reduced in size to a considerable extent, without its effectiveness to affect if it is inside the reactor core. The one in the main patent however, the proposed use always results in the absorbent element from bottom to top is introduced into the interior of the reactor by attachment to a gripper, which is at the lower end of the cable and comes into engagement with a mounting head on which the chains of absorbent Material are attached.

Bei einer in dem Hauptptatent beschriebenen Variante ist zur Aufnahme des absorbierenden Elementes eine andere Anordnung vorgesehen, die es ermöglicht, dieses Element nicht von unten nach oben, sondern von oben nach unten in den Reaktorkern einzuführen, wobei im übrigen auch der Materialaustausch erleichtert wird. Zu diesem Zweck ist einerseits der das absorbierende Element enthaltende ausbaubare Behälter am oberen Teil seines Kanals angebracht; andererseits wird dieses Element durch eine einzige Kette gebildet, deren Kettenglieder mit einem Mitnehmerrad zusammenwirken, das oberhalb des Behälters angeordnet ist und das Einführen der Kette von oben nach unten in den Reaktorkern bestimmt. In a variant described in the main patent, the absorbent element is to be received another arrangement is provided, which makes it possible, this element not from the bottom down to be introduced into the reactor core from above, but from top to bottom, with the rest of the material exchange is facilitated. For this purpose, on the one hand, is the one containing the absorbent element removable container attached to the upper part of its channel; on the other hand, this element is through formed a single chain, the chain links cooperate with a driver wheel above of the container and determines the introduction of the chain from top to bottom into the reactor core.

Unter diesen Verhältnissen sowie im Hinblick auf den Ersatz der Kettengruppen durch eine einzige Kette aus stark absorbierendem Material, beispielsweise aus borhaltigem Stahl, kann man den Durchmesser des Kanals, in dem sich die Kette bewegt, aufUnder these circumstances and with a view to replacing the chain groups with a single one Chain made of highly absorbent material, for example made of boron-containing steel, can be adjusted in diameter of the channel in which the chain moves

Vorrichtung zur Leistungsregelung eines
KernreaktorsDevice for power control of a
Nuclear reactor

Zusatz zum Patent: 1237 234Addendum to the patent: 1237 234

Anmelder:Applicant:

Commissariat ä FEnergie Atomique, Paris
Vertreter:Commissariat ä FEnergie Atomique, Paris
Representative:

Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht,
Patentanwälte, München 22, Steinsdorfstr. 10Dipl.-Ing. R. Beetz and Dipl.-Ing. K. Lamprecht,
Patent Attorneys, Munich 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Didier Costes, Paris;Didier Costes, Paris;

Jacques Lebey, Viroflay, Seine-et-Oise;Jacques Lebey, Viroflay, Seine-et-Oise;

Roger Martin, Paris (Frankreich)Roger Martin, Paris (France)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 13. Oktober 1964 (991 268) -France of October 13, 1964 (991 268) -

ein Minimum verkleinern. Dieser Kanal braucht lediglich eine Gleitbewegung der einzigen, verhältnismäßig dünnen Kette zu ermöglichen und hierfür eine Führung zu bilden, wobei diese Kette jedenfalls einen wesentlich kleineren Raumbedarf aufweist als die in dem Hauptpatent beschriebene Greifereinrichtung zur Erfassung des Halterungskopfes, an dem bei der älteren Ausführung die Ketten aus absorbierendem Material befestigt sind.reduce it to a minimum. This channel only needs a sliding movement of the only, relatively To enable thin chain and to form a guide for this purpose, this chain at least one has a much smaller space requirement than the gripper device described in the main patent to detect the mounting head on which the chains made of absorbent material in the older version are attached Material are attached.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung gemäß dem Hauptpatent dahin weiterzuentwickeln, daß die Handhabung und Einführung eines Steuerelementes, das durch eine oder mehrere Ketten aus absorbierendem Material gebildet wird, von unten nach oben in einem Reaktorkanal von geringem Querschnitt möglich ist, wobei die Verwendung eines Greifers und eines die Ketten tragenden Halterungskopfes vermieden werden soll.The invention is now based on the object of further developing the device according to the main patent in such a way that that the handling and introduction of a control that is controlled by one or more Chains of absorbent material are formed from bottom to top in a reactor duct of low value Cross-section is possible, with the use of a gripper and one carrying the chains Bracket head should be avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das obere Ende jeder Kette mit einer zweiten Kette aus nicht absorbierendem Material verbunden ist, deren Kettenglieder mit einem am oberen Ende des Kanals vorgesehenen Kettenrad zusammenwirken, und daß das Kettenrad, seine Steuereinrich-This object is achieved in that the upper end of each chain with a second Chain made of non-absorbent material is connected, the chain links with one at the top End of the channel provided sprocket cooperate, and that the sprocket, its control device

709 689/366709 689/366

Claims (2)

tung sowie die zweite Kette in einem zweiten ausbaubaren Behälter am oberen Ende des Kanals angeordnet sind, der auch eine vollständige Aufnahme des Elementes aus absorbierendem Material gestattet. Man erzielt durch diese spezielle Kombination zweier in dem Hauptpatent vorgeschlagener Einzelmerkmale die Vorteile der älteren Lösungen, vermeidet jedoch zugleich ihre Nachteile. Die Erfindung besitzt ein bevorzugtes Anwendungsgebiet bei Reaktoren, bei denen das gasförmige Kühlmittel die Kanäle von oben nach unten durchströmt. Wenn die Strömung des Kühlmittels in umgekehrter Richtung wie die Einführung der Kette aus dem die Neutronen absorbierenden Material erfolgt, so zeigt eine Berechnung, die die Verformung der Neutronenflußkurve und demgemäß auch der Wärmeverteilung berücksichtigt, daß die Kühlung der in den Nachbarkanälen angeordneten Brennstoffelemente verbessert wird. Dies ermöglicht einen Betrieb mit erhöhter Ausgangstemperatur des Gases oder einen verbesserten thermodynamischen Wirkungsgrad der Anlage und eine Leistungserhöhung des Reaktors. Die aus nicht absorbierendem Material bestehende zweite Kette kann aus jedem geeigneten Material (Metall oder Legierung) bestehen, insbesondere aus Aluminium, Zirkonium oder einer Legierung von Aluminium oder Zirkonium oder auch aus nichtborhaltigem Stahl. Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere absorbierende Ketten parallel zueinander angeordnet, die je mit einer Hubkette aus nicht absorbierendem Material verbunden sind; die Zahl dieser Ketten aus absorbierendem Material hängt von der gewünschten Wirksamkeit und ihrem Gehalt an absorbierendem Material ab. Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles hervor. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind drei absorbierende Ketten aus borhaltigem Stahl vorgesehen, die sich in drei parallelen Kanälen verschieben und synchron im Reaktorkern gehoben und gesenkt werden. In der Zeichnung zeigen F i g. 1 a und 1 b vertikale Schnitte durch den oberen und unteren Teil eines Reaktorkanals, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der F i g. 1 a. In der Zeichnung sind lediglich die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Teile mit Bezugszeichen versehen, während die übrigen dargestellten Elemente des Reaktors im Prinzip mit denen der Ausführungsbeispiele gemäß dem Hauptpatent identisch sind. Wie die F i g. 1 a und 1 b erkennen lassen, befindet sich das Neutronen absorbierende Regelelement und seine Steuereinrichtung im Innern eines vertikalen Kanals 302, der den Reaktorkern durchsetzt, insbesondere die obere Schutzdecke 304, ferner den Moderatoraufbau des Reaktors, der beispielsweise durch Graphitsäulen 306 gebildet wird. Im oberen Teil des Kanals 302 ist eine Einrichtung 308 vorgesehen, mit der sich wenigstens ein etwas unterhalb im Innern einer Kammer 310 angeordnetes Kettenrad gesteuert drehen läßt. Die Einrichtung 308 kann so betätigt werden, daß sie synchron drei Kettenräder 312 (von denen in F i g. 1 a aus Gründen der Einfachheit nur eines veranschaulicht ist) dreht, um eine gleichzeitige Handhabung von drei absorbierenden Ketten zu ermöglichen. Zu diesem Zweck ist unterhalb der Kammer'310 ein lösbarer Behälter 314 angeordnet, der drei um je 120° gegenüber der Achse des Kanals 302 versetzte Speicherschächte 316 enthält, wie dies insbesondere aus dem in F i g. 2 veranschaulichten Schnitt ersichtlich ist. Jedem dieser Schächte 316 ist ein Kettenrad 312 sowie eine Kette zugeordnet, deren Kettenglieder mit den Einprägungen des zugehörigen Kettenrades 312 so zusammenwirken, daß durch eine Drehbewegung dieses Rades die Kette in schmalen, vertikalen Kanälen 318, die parallel zu den Speicherschächten 316 verlaufen, gehoben oder gesenkt wird. Jedem Kanal 318 entspricht in seiner Verlängerung ein durch den Reaktorkern geführter Kanal 320 von gleichem Querschnitt, der die ganze Moderatorblocksäule 306 durchsetzt. Wie insbesondere Fig. Ib zeigt, kann der Hauptkanal 302 mit übereinandergestapelten Hülsen 322 ausgefüllt sein. Im unteren Teil des Reaktors ist unter dem Kanal 302 ein gleichfalls lösbarer Speicherbehälter 324 vorgesehen, der durch drei benachbarte Einzelbehälter gebildet wird, von denen in der Zeichung nur zwei in der Verlängerung der Kanäle 320 liegende Einzelbehälter erscheinen. Diese Behälter dienen dazu, drei absorbierende Ketten 326 lose und gesondert aufzunehmen. Durch das mehr oder weniger weite Einführen dieser Ketten 326 in das Innere der zugehörigen Kanäle 320 erfolgt die Steuerung des Reaktors. Jede Rundgliederkette 326 ist am Ende einer zweiten Kette 328 befestigt, die aus einem die Neutronen nicht absorbierenden Material besteht; die Ketten 328 werden durch die Einrichtung 308 über die erwähnten Räder 312 gesteuert. Man kann auf diese Weise drei oder mehr Ketten parallel verwenden; die Kettenzahl ist lediglich durch den Raumbedarf der zur Steuerung der Ketten dienenden Kettenräder sowie der übrigen Steuereinrichtung begrenzt. Man kann die beschriebene Vorrichtung auch für einen Betrieb mit »Sicherheitsketten« verwenden, in- +0 dem man mehrere aus stark borhaltigem Stahl bestehende Ketten benutzt, die eine erhebliche Verminderung der Reaktivität hervorrufen. Die Halterung dieser Sicherheitsketten erfolgt in gleicher Weise wie die der erläuterten Steuerketten; es ist jedoch nicht $5 erforderlich, einen unteren Behälter vorzusehen. Zur Einführung der Ketten in den Reaktorkern wird ihre Schwerkraftwirkung ausgenutzt. Im normalen Betrieb des Reaktors befindet sich das freie Ende dieser Sicherheitsketten am oberen Ende des Moderatorblockstapel; die Länge der Kette stellt ein hinreichendes Gewicht dar, um ein rasches Hinunterfallen der Kette zu gewährleisten, wenn die Erregung der elektromagnetischen Kupplung der Steuereinrichtung wegfällt. Es ist somit eine selbständige Steuerung des Reaktors (betriebsmäßige Steuerung und Sicherheitssteuerung) mit Hilfe einer einzigen Art von Vorrichtung (beispielsweise mit drei Ketten) möglich, wobei der einzige Unterschied in einem verschiedenen Gehalt der Ketten an absorbierendem Material für die beiden erwähnten Funktionen besteht. Patentansprüche:device and the second chain are arranged in a second removable container at the upper end of the channel, which also allows a complete reception of the element made of absorbent material. This special combination of two individual features proposed in the main patent achieves the advantages of the older solutions, but at the same time avoids their disadvantages. The invention has a preferred field of application in reactors in which the gaseous coolant flows through the channels from top to bottom. If the flow of the coolant takes place in the opposite direction to the introduction of the chain of the neutrons absorbing material, a calculation which takes into account the deformation of the neutron flow curve and accordingly also the heat distribution shows that the cooling of the fuel elements arranged in the adjacent channels is improved. This enables operation with an increased outlet temperature of the gas or an improved thermodynamic efficiency of the plant and an increase in the power of the reactor. The second chain consisting of non-absorbent material can consist of any suitable material (metal or alloy), in particular aluminum, zirconium or an alloy of aluminum or zirconium or also of non-boron steel. According to an expedient embodiment of the invention, several absorbent chains are arranged parallel to one another, each of which is connected to a lifting chain made of non-absorbent material; the number of these chains of absorbent material depends on the desired effectiveness and their content of absorbent material. Details of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment illustrated in the drawing. In this embodiment, three absorbent chains made of boron-containing steel are provided, which move in three parallel channels and are raised and lowered synchronously in the reactor core. In the drawing, F i g. 1 a and 1 b vertical sections through the upper and lower part of a reactor channel, FIG. 2 a section along the line II-II of FIG. 1 a. In the drawing, only the parts essential for understanding the invention are provided with reference numerals, while the remaining elements of the reactor shown are in principle identical to those of the exemplary embodiments according to the main patent. As the F i g. 1 a and 1 b, the neutron-absorbing control element and its control device are located inside a vertical channel 302 that penetrates the reactor core, in particular the upper protective cover 304, and also the moderator structure of the reactor, which is formed, for example, by graphite columns 306. In the upper part of the channel 302 a device 308 is provided with which at least one chain wheel arranged somewhat below in the interior of a chamber 310 can be rotated in a controlled manner. The device 308 can be actuated to synchronously rotate three sprockets 312 (only one illustrated in Figure 1a for simplicity) to enable three absorbent chains to be handled simultaneously. For this purpose, a detachable container 314 is arranged below the chamber 310, which contains three storage compartments 316 offset by 120 ° with respect to the axis of the channel 302, as can be seen in particular from the example shown in FIG. 2 can be seen in the section illustrated. Each of these shafts 316 is assigned a sprocket 312 and a chain, the chain links of which interact with the impressions of the associated sprocket 312 in such a way that the chain is lifted or raised in narrow, vertical channels 318 which run parallel to the storage shafts 316 through a rotary movement of this wheel is lowered. Each channel 318 corresponds in its extension to a channel 320, which is guided through the reactor core and has the same cross section and passes through the entire moderator block column 306. As FIG. 1b in particular shows, the main channel 302 can be filled with sleeves 322 stacked one on top of the other. In the lower part of the reactor, a likewise detachable storage container 324 is provided under the channel 302, which is formed by three adjacent individual containers, of which only two individual containers located in the extension of the channels 320 appear in the drawing. These containers are used to loosely and separately receive three absorbent chains 326. The reactor is controlled by the more or less wide introduction of these chains 326 into the interior of the associated channels 320. Each round link chain 326 is attached to the end of a second chain 328 made of a material that does not absorb the neutrons; the chains 328 are controlled by the device 308 via the wheels 312 mentioned. You can use three or more chains in parallel in this way; the number of chains is limited only by the space required by the chain wheels used to control the chains and by the rest of the control device. The device described can also be used for operation with "safety chains" by using several chains made of steel with a high content of boron, which cause a considerable reduction in reactivity. These safety chains are held in the same way as the control chains explained; however, it is not necessary to provide a lower container. The effect of gravity is used to introduce the chains into the reactor core. During normal operation of the reactor, the free end of these safety chains is at the top of the moderator block stack; the length of the chain is sufficient weight to ensure that the chain falls quickly when the electromagnetic clutch of the control device is no longer energized. Independent control of the reactor (operational control and safety control) by means of a single type of device (for example with three chains) is thus possible, the only difference being the different content of the chains of absorbent material for the two functions mentioned. Patent claims: 1. Vorrichtung für die Leistungsregelung eines Kernreaktors, mit einem als Rundgliederkette ausgebildeten Regelelement veränderlicher Länge aus einem Neutronen absorbierenden Material, 1. Device for the power control of a nuclear reactor, with a control element designed as a round link chain of variable length made of a neutron absorbing material, das sich durch eine Antriebseinrichtung eines vertikalen, durch den Reaktorkern hindurchführenden Kanals verschieben und in einen am unteren Ende des Kanals (320) angeordneten transportablen Behälter einbringen läßt, gemäß deutschem Patent 1237234, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende jeder Kette mit einer zweiten Kette (328) aus nicht absorbierendem Material verbunden ist, deren Kettenglieder mit einem am oberen Ende des Kanals vorgesehenen Kettenrad (312) zusammen-which can be moved by a drive device of a vertical channel leading through the reactor core and introduced into a transportable container arranged at the lower end of the channel (320) , according to German patent 1237234, characterized in that the upper end of each chain is connected to a second chain ( 328) made of non-absorbent material, the chain links of which are connected to a chain wheel (312) provided at the upper end of the channel. wirken, und daß das Kettenrad, seine Steuereinrichtung (308) sowie die zweite Kette in einem zweiten ausbaubaren Behälter (314) am oberen Ende des Kanals angeordnet sind, der auch eine vollständige Aufnahme des Regelelementes aus Neutronen absorbierendem Material gestattet.act, and that the sprocket, its control device (308) and the second chain are arranged in a second removable container (314) at the upper end of the channel, which also allows a complete accommodation of the control element made of neutron absorbing material. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Neutronen absorbierendem Material bestehende Regelelement aus drei parallel und synchron geführten Ketten (326) besteht.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the control element consisting of neutron absorbing material consists of three parallel and synchronously guided chains (326) . Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 709 689/366 11. 67 © Bundesdruckerei Berlin709 689/366 11. 67 © Bundesdruckerei Berlin
DEC36980A 1963-06-25 1965-09-27 Device for regulating the power of a nuclear reactor Pending DE1254778B (en)

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