DE1210500B - Stossimpulsgeber fuer Abschaltvorrichtungen von Kernreaktoren - Google Patents

Description

• Stoßimpulsgeber für Abschaltvorrichtungen von Kernreaktoren Zusatz zum Patent: 1151885 Die Erfindung betrifft einen Stoßimpulsgeber für Abschaltvorrichtungen von Kernreaktoren, wobei gemäß Patent 1151885 ein Stoßübertragungskörper zwischen dem Stößel des Impulsgebers und der stoßaufnehmenden Fläche des zu beschleunigenden Abschaltelements angeordnet ist.
• Es ist nach dem Hauptpatent bekannt, zur Beschleunigung der Sicherheitsstäbe von Kernreaktoren in deren Abschaltstellung Stoßimpulsgeber zu verwenden, damit sehr schnelle Betriebsstörungen, die sonst zur Zerstörung oder Schädigung des Reaktors führen würden, rechtzeitig abgefangen werden können. Hierbei soll der Stromimpuls mit möglichst gutem Wirkungsgrad auf das zu beschleunigende Abschaltelement übertragen werden. Der Wirkungsgrad ist um so besser, je mehr kinetische Energie aus dem verfügbaren Impuls auf das zu beschleunigende Abschaltelement übertragen wird. Da die aus einem Impuls durch einen Körper zu beziehende Energie von seiner Masse linear, von seiner angenommenen Geschwindigkeit aber quadratisch abhängt, wird von einem Körper bei gegebenem Impuls um so mehr Energie aufgenommen, je kleiner seine Masse ist. Daher ist im Hauptpatent schon vorgeschlagen worden, für die Übertragung des Stoßimpulses auf eine relativ große zu beschleunigende Masse. ein oder mehrere Stoßübertragungskörper zu verwenden, wobei die kleinste Masse den physikalischen Bedingungen des Impulsgebers und die größte Masse der zu beschleunigenden Endmasse angepaßt ist. Insbesondere konnte auf diese Weise der Wirkungsgrad elektromagnetischer Stoßimpulsgeber für die Beschleunigung von Reaktorsicherheitsstäben hervorragend verbessert werden.
• Besonders gut läßt sich der Wirkungsgrad durch Verwendung mehrerer in ihrer Masse entsprechend abgestufter Stoßübertragungskörper verbessern. Hierbei muß der letzte Stoßübertragungskörper eine mit .dem Abschaltelement vergleichbare Masse besitzen, so daß .sich für die Stoßübertragungskörper eine erhebliche Gesamtmasse und ein nicht unbeträchtlicher Raumbedarf ergibt.
• Es wurde nun erkannt, daß man bereits mit einem einzigen und gleichzeitig relativ leichten Stoßübertragungskörper zwischen dem Stößel des Impulsgebers und der stoßaufnehmenden Fläche des zu beschleunigenden Abschaltelements eine erheblich verbesserte Impulsübertragung dadurch erzielen kann, daß erfindungsgemäß ;die Längsabmessung des Stoßübertragungskörpers kleiner ist als der Abstand zwischen dem Stößel des Impulsgebers und der stoßaufnehmenden Fläche des in Bereitschaft befindlichen zu beschleunigenden Abschaltelements und daß Haltemittel vorhanden sind, die den Stoßübertragungskörper an den Stößel des Stoßimpulsgebers andrücken, wobei die Beschleunigungskraft des Stoßimpulsgebers um ein Mehrfaches über der Haltekraft der Haltemittel liegt. Wenn der Stoßübertragungskörper entgegen der Schwerkraft zu beschleunigen ist, sind diese Haltemittel bereits in der Masse des Stoßübertragungskörpers gegeben, da diese dann durch die Schwerkraft an den Stößel des Stoßübertragungskörpers angedrückt wird. Unter dem Begriff Stößel soll hierbei ganz allgemein eine Prallfläche in Richtung des zu übertragenden Impulses verstanden werden. Der an der stoßaufnehmenden Fläche des Abschaltelements und am Stößel des Impulsgebers elastisch zurückprallende Stoßübertragungskörper stößt mindestens ein zweites Mal, im allgemeinen mehrmals, auf die stoßaufnehmende Fläche des Abschaltelements. Auf diese Weise läßt sich bei der Beschleunigung von Abschaltelementen großer Masse allein mit diesem einzigen Stoßübertragungskörper von relativ kleiner Zwischenmasse ein hoher Wirkungsgrad erreichen, weil durch den so erzielten Mehrfachstoß eine erhebliche Stoßenergie auf das Abschaltelement übertragen wird.
• Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen dem Stößel .des Stoßübertragungskörpers und der stoßaufnehmenden Fläche des Abschaltelements im Ruhezustand mindestens gleich dem Wert J - T/2 m ist, wobei J die Größe des vom Impulsgeber geliefer-, ten Auslöseimpulses, T die Dauer der Kraftwirkung des Auslöseimpulses und m die Masse des Stoßübertragungskörpers bedeutet. Denn eine wesentliche Voraussetzung für den ungestörten Abi äuf"d'es Mehrfachstoßes ist darin zu sehen, daß keine hindernden Kräfte auftreten, daß beispielsweise bei einem elektromagnetischen Stoßimpulsgeber die den Stoßimpuls erzeugende elektrische Entladung zur Zeit des ersten Rückpralls des Stoßübertragungskörpers :auf ,das Abschaltelement beendet ist, damit die Rückprallbewegung des Stoßübertragungskörpers nicht gehemmt wird.
• Hierbei werden mindestens die Stoßflächen des Impulsgebers, des Stoßübertiagungskörpers und des Abschaltelements aus einem harten, elastischen Material, wie z. B. Kugellagerstahl, Berylliumbronze usw., ausgeführt.
• Eingehende Untersuchungen über.die Vorgänge des Mehrfachstoßes haben gezeigt, . daß -es mit dem .vorliegenden Stoßimpulsgeber z. B. bei einem Stoßübertragungskörper von 1 kg und einem Impuls von 11,8 kg - m/sec möglich ist, eine Masse von 30 kg auf eine Geschwindigkeit von etwa 1,44 mAec innerhalb von 7 bis 8 Millisekunden zu beschleunigen. Hierbei wurde in der Bereitschaftsstellung des Impulsgebers ein vorbestimmter Abstand von 8 mm zwischen dem Stößel des Zwischenkörpers und der stoßaufnehmenden Fläche des zu beschleunigenden Abschaltelements gewählt, und es ergab sich ein Dreifachstoß des Stoßübertragungskörpers auf das Abschaltelement.
• Da sich ein Stoßübertragungskörper kleiner Masse schneller aus dem Bereich des Impulsgebers entfernt als ein solcher von größerer Masse, gibt es für Impulsgeber, bei denen der Impuls durch ein mit der Entfernung abnehmendes Kraftfeld dem Stoßübertragungskörper eingeprägt wird, eine in bekannter Weise errechenbare optimale Größe für die Masse des Stoßübertragungskörpers. Es hat sich :gezeigt, daß bei dem genannten Beispiel diese optimale Masse für Dreifachstoß 1 kg beträgt, wenn die den Impuls erzeugende elektrische Entladung eine Entladungsdauer von 0,9 Millisekunden hat.
• Ein Ausführungsbeispiel des Stoßimpulsgebers ist in der Zeichnung dargestellt: Zwischen dem zu beschleunigenden Abschaltelement 1 und dem an einem Gehäuse 2 befindlichen Stößel 3 des Impulsgebers, befindet sich der Stoßübertragungskörper 4. Die :Stößflächen, an denen Impulsübertragung bzw. -Rückprall erfolgt, bestehen aus Kugellagerstahl. Zwischen dem Stößel 5 des Stoßübertragungskörpers 4 und der stoßaufnehmenden Fläche 6 des Abschaltelements 1 ist ein endlicher Abstand vorgesehen; wodurch *der'bei der Auslösung einer elektrischen Entladung über die Spule 7 und die dadurch bewirkte Gegeninduktion in dem Kupfer-Kurzschlußring 8 dem Stoßübertragungskörpereingeprägte Stoßimpuls zum Mehrfachstoß auf .das Abschaltelement führt. Eine Manschette 9, beispielsweise aus Neopren oder Gummi, dient als Haltemittel für den Stoßübertragungskörper, der dadurch- im Bereitschaftszustand gehalten und an den Stößel 3 des Impulsgebers angedrückt wird. Die Haltevorrichtung für das Abschaltelement in dessen Bereitschaftsstellung, die im wesentlichen aus einem Elektromagneten besteht, ist durch .die Magnetspule 10 -angedeutet. .

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Stoßimpulsgeber für Abschaltvorrichtungen von Kernreaktoren mit einem Stoßübertragungskörper zwischen dem Stößel des Impulsgebers der der stoßaufnehmenden Fläche des zu beschleunigenden Abschaltelements .gemäß Patent 1151885, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsabmessung des Stoßübertragungskörpers kleiner ist als der Abstand zwischen dem Stößel des Stoßimpulsgebers und der stoßaufnehmenden Fläche des in Bereitschaft befindlichen zu beschleunigenden Abschaltelements und daß Haltemittel vorhanden sind, die den Stoßübertragungskörper an den Stößel des Stoßimpulsgebers andrücken, wobei die Beschleunigungskraft des Stoßimpulsgebers um ein Mehrfaches über der Haltekraft der Haltemittel liegt.
2. 2. Stoßimpulsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Stößel des Stoßübertragungskörpers und der stoßaufnehmenden Fläche des Abschaltelements im Ruhezustand mindestens gleich dem Wert J - T/2 m ist, wobei J die Größe des vom Impulsgeber erzeugten Impulses, T die Dauer der Kraftwirkung des Impulses und m die Masse des Stoßübertragungskörpers bedeutet.