203423. lajstromszámú szabadalom • Hidraulikus berendezés atomreaktorok abszorpciós rúdjának pozicionálására
1 HU 203 423 B 2 A találmány tárgya hidraulikus berendezés atomreaktorok abszorpciós rúdjának pozicionálására. Az atommag hasadási láncreakción alapuló atomreaktorokban az időegység alatt bekövetkező maghasadások számát, azaz a magreakció intenzitását - egy adott konstrukció esetén - lényegében véve a hasadást kiváltó és a keletkező neutronok koncentrációjának hányadosa, az ún. sokszorozódási tényező szabja meg. A sokszorozódási tényező befolyásolásával tehát lehetőség nyílik a reaktorban végbemenő láncreakció kívánt szinten tartására, fokozására, illetve mérséklésére (leállítására). A gyakorlatban ezt úgy oldják meg, hogy a hasadó anyagot tartalmazó üzemanyag cellák között üregeket képeznek Id, melyekben alkalmas szívóberendezéssel nagy neutronabszorbeáló képességű anyagból (pl. bór-karbidból) készített rudat lehet mozgatni. A rudak kihúzásával növelhető, besüllyesztésével pedig csökkenthető a sokszorozódási tényező, ezzel együtt pedig a láncreakció intenzitása. A neutronabszorbeáló rudak mozgatására különféle elven működő eszközöket dolgoztak ki. így ismeretesek forgó- és lineáris motorral működtetett, valamint hidraulikus berendezések. Miután a reaktorba bevitt szerkezetek extrém igénybevételeknek vannak kitéve (hő; mechanikai-, sugárbehatás), és javításuk, cseréjük a sugárszennyeződés miatt csak nagy nehézségek árán oldható meg, a reaktortervezők a nagy üzembiztonságú, karbantartást nem igénylő, egyszerűen javítható megoldásokat helyezik előtérbe. Ezek sorában a vízmoderátor- és hűtőközegű, kis és közepes teljesítményű reaktorok esetében célszerűen a vízzel mint munkafolyadékkal üzemeltetett, hidraulikus pozicionáló berendezések jönnek számításba. Egy ilyen elven működő eszközben a nagy neutronabszorbeáló képességű anyagból készített abszorbeáló rúd egy dugattyúrúd reaktor felőli végére csatlakozó elemmel van felerősítve. A dugattyúrudat a munkahengerben a dugattyú mozgatja annak megfelelően, hogy egy működtető szerv a dugattyú melyik oldalára, és mekkora nyomással adagolja a munkafolyadékot. A működtető szövet szabályozó és meghajtó egység vezérli, amelynek bemenetére egyrészt az abszorbeáló rúd kívánt helyzetét megadó programozójel, másrészt pedig a dugattyú tényleges helyzetét érzékelő szerv pozíció jeladója csatlakozik. Abban az esetben, ha a munkahenger függőleges állású, a gravitáció hatására munkafolyadék beadagolás nélkül a dugattyú kis sebességgel süllyed a munkahenger és a dugattyú közötti elkerülhetetlen tömíteüenségek miatt. Ezt kis, állandó sebességű munkafolyadék bevezetésével lehet kompenzálni. A dugattyúnak ez a spontán mozgása biztonsági okokból előnyös, mivel akkor is bekövetkezik, ha például a működtető szerv (pl. szivattyú) meghibásodása folytán szünetel a munkafolyadék bevezetés. Ugyancsak a biztonságot szolgálja az abszorbeáló rúdnak a dugattyúdhoz való olyan rögzítése is, amely biztosítja, hogy a csatlakozó elem az abszorbeáló rudat üzemzavar (pl. áramkimaradás) esetén elengedje. Ekkor az abszorbeáló rúd a gravitáció hatására beleesik a reaktor aktív zónájába, és megszakítja a láncreakciót. Az ismert megoldásoknál a munkafolyadékot vagy egy központi szivattyú szolgáltatja, és ezt szelepekkel irányítják az egyes hidraulikus pozicionáló berendezéseknél a dugattyú egyik vagy másik oldalára, vagy pozicionáló berendezésenként különálló szivattyúkat helyeznek el, és ezek szállítási irányát és sebességét szabályozzák az elérni kívánt dugattyúelmozdulás szerint, amint az USP4349 507 bemutatja Ismeretes, hogy a reaktort* aktív zónájával érintkezésbe kerülő eszközök sugárszennyezetté válnak, és az ilyen szerkezeti elemek és alkatrészek cseréje csak igen nagy nehézségek árán valósítható meg. Ezért a gyorsan elhasználódó, elkopó alkatrészek, pl. a csúszó tömítések alkalmazását kerülik az ilyen berendezésekben. A tömítések hiánya azzal a következménnyel jár, hogy a függőleges elrendezésű pozicionáló berendezésben a dugattyú alatti munkahenger-részbe állandóan munkafolyadékot kell bevezetni még ahhoz is, hogy a rendszer mozdulatlan maradjon. Az emelkedő irányú elmozduláshoz ennél nagyobb mennyiségű munkafolyadék betáplálására van szükség. Miután stacionárius üzemi körülmények között az abszorbeáló rudak nagyiészének csak igen kismértékű és lassú elmozdítására van szükség, a munkafolyadék betáplálása az üzemidő leghosszabb része alatt csak az álló helyzet biztosításához szükséges, illetőleg attól csak kismértékben eltérő mértékű. Ez az állandó munkafolyadék igény azzal jár, hogy az ezt szolgáló szivattyúnak kisebb-nagyobb teljesítménnyel a reaktor teljes üzemideje alatt működnie kell. A motor és szivattyú állandó üzemeltetéséhez állandó teljesítmény betáplálásra van szükség, és az állandóan mozgó alkatrészek nagyfokú kopásnak vannak kitéve. A találmány célja az ismert megoldások hátrányainak kiküszöbölése. A kitűzött célt a bevezetőben leírt ismert hidraulikus pozicionáló berendezésből kiindulva egy oly berendezéssel érjük el, amelyben a dugattyúrúd és a munkahenger között a dugattyúrudat magába foglaló, és a munkahengerhez közvetlenül vagy valamely ahhoz mereven kapcsolódó más szerkezeti elemen keresztül rögzített vezérelhető arretáló elem van elrendezve, amelynek vezérlő bemenete a szabályozó fokozat kimenetével van összekötve. A találmányt a továbbiakban kiviteli példák és rajzok alapján részletesen ismertetjük. A rajzokon az 1. ábra: a találmány szerinti berendezés egy előnyös kiviteli alakjának vázlata, a 2. ábra: a berendezés egy másik kiviteli alakja, a 3. ábra: fogaskerék-áttételes pozícióérzékelő szerv, a 4. ábra: ultrahangos pozícióérzékelő szerv, az 5. ábra: nyomásérzékelős pozícióérzékelő szerv, és a 6. ábra: az abszorbeáló rúd oldható rögzítésének egy célszerű kiviteli alakja. A hidraulikus berendezés 1. ábra szerinti kiviteli alakjánál az 1 munkahengerben a 10 dugattyúdon a 2 dugattyú van elhelyezve. A10 dugattyúdhoz a 7 csatlakozó elem oldhatóén rögzíti a 6 abszorbeáló rudat. Az 1 munkahenger legalább egyik végén a 2 dugattyú helyzetét érzékelő4 pozícióérzékelő szerv van elhelyezve, amelyhez a 2 dugattyú helyzetétől függő elektromos jelet szolgáltató 5 pozíció jeladó szerv csatlakozik. Az 5 pozíció jeladó szerv 51 kimenete a 81 programozójelbemenettel is ellátott 8 szabályozó fokozat 82 pozíciójel-bemenetére van kapcsolva. A 8 szabályozó fokozat kimenete a 9 meghajtó egységen át a 3 működtető szerv bemenetével van összekötve, amely az 1 munkahengernek a 2 dugattyú két oldalán elhelyezkedő belső térrészeivel áll kapcsolatban. A10 dugattyúrúd és az 1 munkahenger között a 10 dugattyúrudat magába foglaló, és 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
