DE2521340C2 - Einrichtung zur Messung der Stellung von in Längsrichtung verfahrbaren Absorberstäben bei Kernreaktoren - Google Patents
Einrichtung zur Messung der Stellung von in Längsrichtung verfahrbaren Absorberstäben bei KernreaktorenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der Stellung von in Längsrichtung
verfahrbaren Absorberstaben bei Kernreaktoren, insbesondere bei gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren,
mit einem Fest mit dem Absorberstab verbundenen Dauermagneten und ether Anzahl durch den Dauer*
magneten zu betätigender Reedschalter, die in gleichmäßigen Abständen an der von dem Dauermagneten
zurückgelegten Wegstrecke im Inneren eines zum Reakiorinneren abgeschlossenen, mit Luft beaufschlagten
Schutzrohres angeordnet sind. Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-AS12 81 597 bekannt.
Bei der bekannten Einrichtung werden die in einem als Fingerhutrohr ausgebildeten Schutzrohre übereinander
angeordnete Reedschalter durch die Annäherung eines Magneten ausgelöst. Der Magnet ist unmittelbar
oder über ein Gestänge mit dem Absorberstab verbunden, dessen Stellung damit direkt angezeigt wird.
Das Fingerhutrohr ragt von außen durch den Boden des Reaktordruckgefäßes so weit in dieses Gefäß hinein,
daß der oberste Reedschalter betätigt wird, wi_nn der
Absorberstab seine oberste Stellung erreicht hat.
Die genannte Einrichtung kann in bestimmten Anwendungsfällen durchaus befriedigend arbeiten; sie
liefert jedoch unzuverlässige Anzeigen, wenn sie '5 extremen Temperaturen sowie sehr hohen Strahlenbebstungen
ausgesetzt ist, wie sie beispielsweise in einem Hochtemperaturreaktor auftreten. Die in der bekannten
Einrichtung verwendeten Reedschalter funktionieren nur bei normalen Temperaturen einwandfrei; steigt die
Temperatur zu hoch an, so zeigen sich an den Reedschaltern sogenannte Klebe-Effekte, die eine
sichere und genaue Anzeige gefährden. Diese Erscheinungen treten bereits bei Temperaturen auf, die den
Einsatztemperaturen in einem Hochtemperaturreaktor entsprechen (ca. 2600C). Um sie zu unterbinden, muß
eine besondere Kühlung eingebaut werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. die eingangs beschriebe ie Einrichtung zur Messung der
Stellung von in Längsrichtung verfahrbaren Absorberstäben bei Kernreaktoren so umzugestalten, daß sie
auch bei hoher Temperatur- und Strahlenbelastung eine zuverlässige und genaue Anzeige liefert.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß Scheiben aus magnetisch leitendem Material
mit einer sehr geringen magnetischen Koerzitivkraft quer zur Längsrichtung an einer feststehenden Leiste
aus magnetisch nichtleitenden Material angebracht sind, daß die länglich ausgebildeten Reedschalter endsei'ig in
jeweils zwei benachbarten Scheiben gehaltert sind, daß die Leiste mit den Scheiben im Inncen des Schutzrohres
montiert ist. daß der Dauermagnet seiner Position entsprechend jeweils mit einem Reedschalter und den
beiden zugehörigen Scheiben einen geschlossenen magnetischen Kreis bildet und daß die Kontaktzungen
der Reedschalter mit Rhodium beschichtet sind.
Durch die vorgeschlagenen konstruktiven Maßnahmen und die besondere Auswahl der Werkstoffe ist bei
der erfindungsgemäßen Einrichtung sichergestellt, daß sie auch bei hohen Anforderungen (Einsatztemperatur
von 260r C. Auslegungstemperatur von 500C. Strahlen
belastung ca. lO'rad'h am Meßort) zuverlässig und genau ihre Funktion erfüllt.
Für die Halterungsscheiben wurde ein Werkstoff mit
außerordentlich geringer magnetischer Koerzitivkraft ausgewählt, um das bereits erwähnte »Kleben« zu
unterbinden. Wie sich bei Versuchen herausgestellt hatte, ist nach längerer Betriebszeit in den Scheiben
noch ein gewisser Restmagnetismus vorhanden, der das
Öffnen der Reedschalter verhindert und damit eine der Ursachen des »Klebe Effektes« bildet.
Aus weiteren Untersuchungen wurde bekannt, daß die — wie bisher üblich — mil einem Goldbelag
versehenen Kontaktzungen der Reedschalter unter höherer Temperatur- und Strombelastung zum Kleben
neigen. Auch wenn auf das Gold eine Rhödiumschicht aufgebracht wurde, trat diese Erscheinung noch auf, und
zwar infolge des Entstehens von feinen Rissen in der galvanisch aufgebrachten Rhödiumschicht, durch die
25
30
ι das Gold zur Oberfläche diffundierte. Die ausgetretenen
, Goldteilchen verschweißten dann bei höheren Temperaturen und unter Strombelastung mit der Gegenseite.
! Das Aufbringen einer Rhodiunischiclu unmittelbar auf
die Kontaktzungen der Reedschalter verhindert dieses ; sogenannte Diffusionsverschweißen.
Das genaue Anzeigen der Stabstellung wird vor allem dadurch ermöglicht, daß der Dauermagnet jeweils mit
einem Reedschalter und den beiden den Reedschalter tragenden Scheiben einen geschlossenen magnetischen
Kreis bildet. Der Fluß des Dauermagneten tritt durch das magnetisch nichtleitende Schutzrohr in die magnetisch
leitende Scheibe ein, in der das eine Ende eines Reedschalters gehaltert ist, geht durch den Reedschalter
hindurch und in die benachbsrte magnetisch leitende Scheibe die das andere Ende des Reedschalters trägt,
und tritt wieder in den Dauermagneten ein. Der auf die obengenannte Weise exakt ausgelegte magnetische
Kreis erlaub! ein definiertes Ein- und Ausschalten der
einzelnen Reedschalter mit gezielter Überlappung.
Vorteilhaft ist es. Reedschalter mit Kontaktzungen zu verwenden, bei denen die Rhodium-Schicht durch
Aufdampfen aufgebracht ist. Derartige ReedscNlter arbeiten noch einwandfrei bei Temperaturen bis zu
3000C.
Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung ist der mit dem Absorberstab verbundene Dauermagnet
als ein das Schutzrohr umfassender Ringmagnet ausgebildet, der mehrere parallel zueinander angeordnete
gleichorientierte. stabförmige Permanentmagneten enthält, deren Nord- und Südpole jeweils durch
einen ringförmigen Polschuh aus weichmagnetischem Material verbunden sind. Auf diese Weise ist ein
Käfig-Magnet entstanden, der jeweils — wie bereits beschrieben - mit einem Reedschalter und den beiden
zugehörigen Scheiben einen magnetischen Kreis bildet. Zweckmäßig ist der Ringmagnet von einer Schutzhülle
aus magnetisch nichtleitendem Material umgeben.
Die feststehende Leiste, die die Scheiben trägt, kann
beispielsweise aus zwei parallel angeordneten Flachstangen bestehen Die Scheiben besitzen dann zweckmäßigerweise
einen runden Querschnitt.
Line weitere Möglichkeit besteht darin, als Leiste eine
Stange mit rundem Querschnitt vorzusehen, deren Achse mit der Achse des Absorberstabes fluchtet.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der
erfindungsgemälen Einrichtung zur StaUtellungsmessung
schematisch dargestellt, und zwar zeigt
Fig. I einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispielder
Einrichtung.
F 1 g 2 eine Einzelheit aus d»r Fig. 1 tn vergrößerter
Darstellung.
F 1 g 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der F i g. 2.
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel. teilweise
geschnitten, von dem nur ein Teil der feststehenden Leiste gezeigt ist.
F 1 g. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der F 1 g. 4.
F 1 g. b einen Schnitt n.ich der Linie VIVI der F i g. 4.
D.e F 1 g I läßt einen Ausschnitt aus dem oberen Teil
eines Spannbetondrutkbehalters 1 erkennen, der eine
Kaverne 2 zur Aufnahme eines Hochtemperaturreak- ^ofkerns umgibt, Der Reaktorkern ist aus kugelförmi-Igen
Brennelementen 3 aufgebaut, wie in der Zeichnung angedeutet. Als Reaktorkühlmittel wird Helium verwendet.
Zur Regelung und Abschaltung des HöchtempefatUfreaktöfs
ist eine Reihe Von Absorbefsfäben 4 vorgesehen, von denen huf einer dargestellt ist. Die
Absorberstäbe 4 sind oberhalb des Reaktorkerns
40
55
60 angeordnet und werden helium-pneumatisch in den
Kugelhaufen eingefahren. Die Stellung eines jeden Absorberslabcs 4 muß mit hoher Genaugiekeit gemessen
und in einer Warte angezeigt werden. Zu diesem Zweck ist für jeden Absorberstab eine Einrichtung zur
Stellungsmessung vorgesehen, die im wesentlichen aus einem Dauermagneten 5 und aus einer Anzahl von
Reedschaltern 6 besteht, wie im einzelnen noch ausgeführt wird.
leder Absorberstab 4 ist fest mit seiner pneumatischen
Antriebsvorrichtung, einem Antriebskolben 7, verbunden. Der zugehörige, mit Helium beaufschlagte
Zylinder 9 ist innerhalb eines Panzerrohres 8 instaJlieri,
das in einem Durchbruch durch den Spannbetondruckbehälter 1 verlegt ist. In der Achse des hohl
ausgebildeten Antriebskolbens 7 ist ein Schutzrohr 10 aus magnetisch nichtleitendem Material ausbaubar
angeordnet, das unten durch einen Boden 11 abge schlossen und mit Luft beaufschlagt ist. Es trennt die
Flelium-Atmosphäre des Kernreaktors von der in dem Rohrinneren herrschenden Luftatmosph?rc vollständig
ab. Im oberen Ende des Schutzrohn.s 10 ist ein
Kopfstück 12 eingesetzt, in das die erektrischen Zuleitungen 13 für die Reedschalter 6 führen. Der obere
Teil des Kopfstückes 12 ist als Teil einer Steckverbidung 13 ausgebildet.
Im Zenttum des Schutzrohres 10 befindet sich eine
feststehende Leiste 15 mit rundem Querschnitt aus magnetisch nichtleitendem Material, die oben an dem
Kopfstück 12 befestig t ist (nicht gezeigt). Auf der Leiste 15 sind in gleichmäßigen Abständen runde Scheiben 16
aus magnetisch leitendem Material angebracht, z. B. aus Magnetreineisen 5. das eine sehr geringe magnetisch
Koerzitivkraft und eine hohe Permeabilitätskonstane besitzt. In der F i g 2 ist der Abstand der Scheiben 16 ma
d bezeichnet. Bei dem darges;ellten Beispie! bet: ajit
d = 40 mm.
In die Scheiben 16 sind zwei Reihen von Reedschaltern
6 (hermetisch gekapselte Kontakte) eingesetzt, die in ihren Reihen jeweils axial übereinander angeordnet
sind. In jeder Scheibe 16 sind das obere Ende eines Reedschqlters 6 der einen Reihe und das untere Ende
eines Reedschalters 6 der anderen Reihe gehalten, so daß die Reedschalter der einen Reihe auf Lücke der
Reedschalter der anderen Reihe stehen Die Kontakt zungen 17 der Reedschalter 6 (siehe F 1 g. 2) sind direkt
(ohne Goldbelag) mit Rhodium beschichtet, das durch Aufdampfen aufgebracht worden ist. Die Verbindung
der Kontaktzungen 17 mil den elektrischen Zuleitungen 13 ist durch Punktschweißen bewerkstelligt, um
thermische Belastungen der Hinschmelzstellen zu vermeiden Die Zuleitungen 13 bestehen aus nickelplal·
tierter Kupiprlitze. die eine isolation aus synthetischem
Glimmer in Verbindung mit einem organisch impräg
nierte.i Glasseidegeflecht aufweist. Sie ist als »Bostrad«
bekannt
Wie aus Fig. I ersichtlich, ist der Dauermagnet 5 fest
mit dem Antnebskolben 7 verbunden, an dein unten
direkt der Absorberstab 4 angebracht ist Der Dauermagnet 5 nim-it daher an der Auf und
Abwärtsbewegung des Absorverstabes 4 (eil Fr ist als
Ringmagnet ausgebildet, der das Schutzrohr iö umfaßt und acht stabförmige Permanentmagnete IP enthält,
deren gleichorienlierte Nord- und Südpole jeweils durch einen ringförmigen Polschuh 19 aus weichmagnetischem
Material, z. B. !,hgnelreineisen S, verbunden
sind. Der so entstandene Käfig-Magnet ist von einer Schutzhülle 20 aus maenetisch nichtleitendem Material
umgeben. Dieser Sachverhalt ist den F i g. 2 und 3 /u
entnehmen.
Der ringförmige Dauermagnet 5 bildet mit dem seiner jeweiligen Position entsprechenden Reedschalter
6 und den beiden diesen Rcedschalter haltenden Scheiben 16 einen geschlossenen magnetischen Kreis
21, der ein exaktes Ein- und Ausschalten der einzelnen Reedschaltcr 6 erlaubt. Nur beim Übergang von einem
Reedschalter zum anderen ist eine definierte Überlappungs-Schallzeit
zugelassen. Somit kann die jeweilige Stellung des Ringmagneten 5 und damit des Absorbcrstabes
4 genau gemessen und in der Warte angezeigt werden. Der Fluß des Ringmagneten 5 tritt durch das
austenitische Schulzrohr 10 in die entsprechende magnetisch leitende Scheibe 16 und von dieser in den
einen der hier gehalterten Rcedschalter 6 ein. Durch die
zweite Halterungsscheibe 16 des betreffenden Reedschaltcrs 6 gelangt der magnetische Fluß wieder zu dem
Ringmagneten 5 zurück. Der »Luftspalt« des magnetischen Kreises 21 wird durch den Abstand zwischen dem
ringförmigen Polschuh 19 und dem Schutzrohr 10. durch die Dicke des Schutzrohres 10 und durch den Abstand
zwischen der Innenwand dieses Schutzrohres und den beiden Scheiben 16 bestimmt.
Die beschriebene Einrichtung arbeitet auch bei hoher Temperatur (bis zu 3000C) und unter hoher Strahlenbelastung
(ca. ΙΟ5 rad/h) völlig zuverlässig und genau, so daß sie sich besonders für den Einsatz in Hochlemperalurreaktoren
eignet.
In den Fig.4 bis 6 ist ein Ausschnitt aus einem
zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt, daß sich von dem ersten
Ausführungsbeispiel in der Ausbildung der feststehenden Leiste 15 unterscheidet. Gleiche Merkmale sind mit
den gleichen Bezugsziffern verschen.
Die Leiste besteht aus zwei parallel angeordneten Flachstangcn 22 utid 23 aus magnetisch nichtleitendem
ίο Material. Es sind hier vier Reihen von Rcedschallcrn 6
vorgesehen. Die Scheiben 16 weisen einen runden Querschnitt auf und sind in gleichmäßigen Abständen
untereinander auf den beiden Flachslangen 22 und 23 angebracht, und zwar mittels Senkschrauben 24. In jeder
der Scheiben 16 sind das obere und untere Ende zweier Reedschalter 6 gehalten, die verschiedenen Reihen
angehören. Die Recdschalter 6 werden durch vorgespannte Schlauchfedern 25 in ihrer Position gehalten.
Die oberen Enden 26 und 27 der beiden Flachslangen 22 und 23 sind in ein zylindrisches Abschirmslück 28 eingeschweißt, das mit einem (nicht dargestellten) Kopfstück verbunden ist. Dieses Kopfstück ist — wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel — in seinem oberen Teil als Teil einer Steckverbindung ausgebildet; in seinem unleren Teil münden die mit den Koniaktzungen 17 der Rcedschalter 6 verbundenen elektrischen Zuleitungen 13.
Die oberen Enden 26 und 27 der beiden Flachslangen 22 und 23 sind in ein zylindrisches Abschirmslück 28 eingeschweißt, das mit einem (nicht dargestellten) Kopfstück verbunden ist. Dieses Kopfstück ist — wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel — in seinem oberen Teil als Teil einer Steckverbindung ausgebildet; in seinem unleren Teil münden die mit den Koniaktzungen 17 der Rcedschalter 6 verbundenen elektrischen Zuleitungen 13.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Einrichtung zur Messung der Stellung von in Längsrichtung verfahrbaren Absorberstäben bei
Kernreaktoren, insbesondere bei gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren, mit einem fest mit dem
Absorberstab verbundenen Dauermagneten und einer Anzahl durch den Dauermangeten zu betätigender
Reedschalter, die in gleichmäßigen Abständen an der von dem Dauermagneten zurückgelegten
Wegstrecke im Inneren eines zum Reaktorinneren abgeschlossenen, mit Luft beaufschlagten Schutzrohres
angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß Scheiben (16) aus magnetisch
leitendem Material mit einer sehr geringen magnetischen Koerzitivkraft quer zur Längsrichtung an
einer feststehenden Leiste (15) aus magnetisch nichtleitendem Material angebracht sind, daß die
länglich ausgebildeten Reedschalter (6) endseitig in jeweils zwei benachbarten Scheiben (16) gehalten
sind, daß d.v. Leiste (15) mit den Scheiben (16) im
inneren des Schutzrohres (!0) montiert ist, daß der Dauermagnet (5) seiner Position entsprechend
jeweils mit einem Reedschalter (6) und den beiden zugehörigen Scheiben (16) einen geschlosrenen
magnetischen Kreis (21) bildet und daß die Kontaktzungen (17) der Reedschalter (6) mit
Rhodium beschichtet sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet,
daß das Rhodium durch Aufdampfen auf die Kontaktzungen (17) der Reedschalter (6)
aufgebracht i·'.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauei magnet (5) als ein das
Schutzrohr (10) umfassender Ringmagnet ausgebildet ist, der mehrere parallel zuc.iander angeordnete,
gleichorientierte, stabförmige Permanentmagnete (18) enthält, deren Nord- und Südpole jeweils
durch einen ringförmigen Polschuh (19) aus weichmagnetischem Material verbunden sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ringmagnet (5) von einer Schutzhülle (20) aus magnetisch nichtleitendem Material umgeben ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Leiste
(15) aus zwei parallel angeordneten Flachstangen (22, 23) besteht und daß die Scheiben (16) rund
ausgebildet sind.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Leiste (15) aus
einer Stange mit rundem Querschnitt besteht, deren Achse mit der Achse des Absorberstabs (4) fluchtet.
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| DE2521340A DE2521340C2 (de) | 1975-05-14 | 1975-05-14 | Einrichtung zur Messung der Stellung von in Längsrichtung verfahrbaren Absorberstäben bei Kernreaktoren |
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| DE2521340A DE2521340C2 (de) | 1975-05-14 | 1975-05-14 | Einrichtung zur Messung der Stellung von in Längsrichtung verfahrbaren Absorberstäben bei Kernreaktoren |
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|---|---|
| DE2521340A1 DE2521340A1 (de) | 1976-11-25 |
| DE2521340C2 true DE2521340C2 (de) | 1982-09-09 |
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| DE2521340A Expired DE2521340C2 (de) | 1975-05-14 | 1975-05-14 | Einrichtung zur Messung der Stellung von in Längsrichtung verfahrbaren Absorberstäben bei Kernreaktoren |
Country Status (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE2521340C2 (de) |
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-
1975
- 1975-05-14 DE DE2521340A patent/DE2521340C2/de not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3444644A1 (de) * | 1984-12-07 | 1986-06-19 | Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 4600 Dortmund | Verfahren und vorrichtung zur messung der absorberstabstellung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2521340A1 (de) | 1976-11-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| OD | Request for examination | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: HOCHTEMPERATUR-REAKTORBAU GMBH, 4600 DORTMUND, DE |
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