CN103714736B - 压水堆驱动线冷态试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布了压水堆驱动线冷态试验装置，包括位于控制棒驱动机构与导流筒组件之间的模拟顶盖组件和模拟吊篮组件，模拟顶盖组件和模拟吊篮组件连接构成腔体结构在腔体内还安装有控制棒导向组件，控制棒导向组件的上端与控制棒驱动机构连接，控制棒导向组件的下端连接有围板组件，模拟燃料及控制棒组件位于围板组件内，在控制棒导向组件与模拟吊篮组件之间还安装有模拟压紧组件。本发明具有模拟原型堆进行控制棒组件落棒特性试验及驱动线偏心量、流量变化等不同运行环境条件对落棒性能影响等试验研究的功能，所获得试验结果精确，结果可用于验证控制棒驱动线导向结构的设计合理性及可靠性，为驱动线的设计提供必需的试验依据。

Description

压水堆驱动线冷态试验装置

技术领域

本发明涉及反应堆实验验证的装置，具体是压水堆驱动线冷态试验装置。

背景技术

反应堆控制棒驱动线是反应堆本体结构内唯一具有相对运动的设备单元，是反应堆控制及核安全保护系统的执行单元，反应堆控制棒驱动线一般由控制棒驱动机构、位于压力容器顶盖上的控制棒驱动机构管座、控制棒组件、导向组件及燃料组件等构成。

控制棒驱动线在反应堆运行中至关重要，控制棒组件在驱动机构的拖动之下，在导向组件及燃料组件内上下运动，实现反应堆的启动、功率调节、反应性补偿、正常停堆及事故工况下的安全停堆。

为了解反应堆在不同运行环境条件（错对中、流量变化等）对控制棒驱动线落棒性能的影响，验证反应堆驱动线在各种工况条件下完成其功能的能力，急切需要一种压水堆驱动线冷态试验装置，来实现模拟的压水堆驱动线冷态实验，为驱动线的设计提供试验依据。

目前还没有用于控制棒驱动线冷态试验的专用装置，也没有见到任何关于控制棒驱动线冷态试验装置的文字记载和产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压水堆驱动线冷态试验装置，模拟反应堆运行环境条件，实验控制棒驱动线的落棒性能的影响，验证控制棒驱动线导向结构的设计合理性及可靠性，为驱动线的设计提供必需的试验依据。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

压水堆驱动线冷态试验装置，包括位于控制棒驱动机构与导流筒组件之间的模拟顶盖组件和模拟吊篮组件，模拟顶盖组件和模拟吊篮组件连接构成腔体结构在腔体内还安装有控制棒导向组件，控制棒导向组件的上端布置有控制棒驱动机构，控制棒导向组件的下端设有围板组件，模拟燃料组件及模拟控制棒组件位于围板组件内，在控制棒导向组件与模拟吊篮组件之间还安装有模拟压紧组件。本发明的模拟实验装置主要是对组成控制棒驱动线的控制棒驱动机构、位于压力容器顶盖上的控制棒驱动机构管座、控制棒组件、导向组件及燃料组件结构及接口关系的模拟，驱动机构选择原型驱动机构，导向组件选择原型导向组件，控制棒组件和燃料组件原则上应选择原型燃料组件，但是考虑到成本问题，可以进行结构尺寸1:1模拟，但是控制棒组件的重量应1:1模拟，在安装位置及接口形式上，各组成设备应按原型驱动线1:1模拟，本发明的实验装置具有模拟原型堆进行控制棒组件落棒特性试验及驱动线偏心量、流量变化等不同运行环境条件对落棒性能影响等试验研究的功能，所获得试验结果精确，结果可用于验证控制棒驱动线导向结构的设计合理性及可靠性，为驱动线的设计提供必需的试验依据。

所述模拟顶盖组件包括模拟顶盖筒体，模拟顶盖筒体的下端与模拟吊篮组件连接，模拟顶盖筒体的上端安装有定位板，定位板上方安装有能旋转的花形板，在定位板上设置有多个不同错对中值的定位孔。具体地讲，为了实现结构错对中工况的模拟，通过旋转花形板，使花形板上的定位销孔与定位板上的多个不同错对中值的销孔相对应，锁定后，即可模拟出原型驱动线的不同错对中值。

所述模拟吊篮组件包括吊篮筒体，吊篮筒体的上端与模拟顶盖筒体的下端连接，吊篮筒体的下端通过堆芯下板与导流筒组件连接。具体地讲，为了模拟出驱动线倾斜状态，吊篮筒体的两端分别通过活动法兰与模拟顶盖筒体、以及导流筒组件连接，通过活动法兰的不同位置连接就可以实现驱动线的倾斜状态模拟。

所述堆芯下板上设置有流通孔。进一步地讲，为了模拟不同工况下的流量，根据原型堆的流量、堆芯流速和燃料组件的数量，按照流速相当的原理可以在堆芯下板上设置流通孔，根据流通孔的流通当量来改变其流通直径D，从而模拟出不同状况下的流量。

所述模拟压紧组件包括压紧筒体，压紧筒体的上端安装有支承板，控制棒导向组件套装在支承板上，压紧筒体的下端固定有堆芯上板。具体地讲，模拟压紧组件的主要目的是为控制棒导向组件、模拟燃料及控制棒组件提供固定的支撑和导向，因此，其上端通过压紧筒体法兰固定在吊篮筒体与模拟顶盖筒体之间，其下端的堆芯上板通过燃料组件定位销固定和压紧燃料组件。

在定位板、支承板、堆芯上板、以及堆芯下板上均设置有相应的靶标孔或靶标座。进一步讲，为了便于安装时错对中的模拟，可以采用在定位板、支承板、堆芯上板、以及堆芯下板上均设置有相应的靶标孔或靶标座的方式，通过光学对中的方法，满足各板体之间的对中要求。

所述围板组件包括围板本体，围板本体围合形成横截面为矩形的流道，模拟燃料组件及模拟控制棒组件位于该流道内，围板本体的顶部与吊篮组件之间还设置有密封板，围板本体的外侧通过多个T型固定板固定在吊篮组件上。进一步讲，为了保证模拟燃料组件内的流速与原型堆堆芯一致，通过设置围板组件来约束流体的流动，围板组件由密封板、T型固定板、围板组成，若干块围板通过紧固件组成满足设计要求的流道形状，该流道的横截面一般呈矩形，T型固定板一端连接在围板上，一端固定在吊篮筒体上，以实现对围板本体的固定，密封板内侧与围板配合并紧固连接，外侧与吊篮筒体配合并紧固连接，然后通过密封焊方式实现对流体无效流动的限制。

在压紧筒体与吊篮筒体上设置有横向流水孔。进一步讲，为了便于模拟横向流速，在堆芯上板上表面与原型堆相同高度的压紧筒体和吊篮筒体上，根据流速相当的原理开了横向流水孔作为流体流出模拟体的通道，同时导流筒组件下端法兰开孔的流通截面积不小于堆芯下板中流水孔的当量流通截面积，以保证流量的合理性。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1本发明压水堆驱动线冷态试验装置，本模拟实验装置主要是对组成控制棒驱动线的控制棒驱动机构、位于压力容器顶盖上的控制棒驱动机构管座、控制棒组件、控制棒导向组件及燃料组件结构及接口关系的模拟，驱动机构选择原型驱动机构，导向组件选择原型导向组件，控制棒组件和燃料组件原则上应选择原型燃料组件，但是考虑到成本问题，可以进行结构尺寸1:1模拟，但是控制棒组件的重量应1:1模拟，在安装位置及接口形式上，各组成设备应按原型驱动线1:1模拟，本发明的实验装置具有模拟原型堆进行控制棒组件落棒特性试验及驱动线偏心量、流量变化等不同运行环境条件对落棒性能影响等试验研究的功能，所获得试验结果精确，结果可用于验证控制棒驱动线导向结构的设计合理性及可靠性，为驱动线的设计提供必需的试验依据；

2本发明压水堆驱动线冷态试验装置，通过旋转花形板，使花形板上的定位销孔与定位板上的多个不同错对中值的销孔相对应，锁定后来模拟出原型驱动线的不同错对中值；

3本发明压水堆驱动线冷态试验装置，采用在定位板、支承板、堆芯上板、以及堆芯下板上均设置有相应的靶标孔或靶标座的方式，通过光学对中的方法，满足各板体之间的对中要求；

4本发明压水堆驱动线冷态试验装置，通过设置围板组件来约束流体的流动，围板组件由密封板、T型固定板、围板组成，若干块围板通过紧固件组成满足设计要求的流道形状，该流道的横截面一般呈矩形，T型固定板一端连接在围板上，一端固定在吊篮筒体上，以实现对围板本体的固定，密封板内侧与围板配合并紧固连接，外侧与吊篮筒体配合并紧固连接，然后通过密封焊方式实现对流体无效流动的限制，通过改变流道的形状，可以模拟出不同的流通工况。

附图说明

图1为本发明的半剖结构示意图；

图2是图1中A-A剖视图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1—控制棒驱动机构，2—模拟顶盖组件，201—花形板、202—定位板、203—模拟顶盖筒体，3—控制棒导向组件，4—模拟压紧组件，401—支承板，402—压紧筒体，403—堆芯上板，5—模拟吊篮组件，501—吊篮筒体，502—堆芯下板，6—围板组件，601—密封板，602—T型固定板，603—围板，7—模拟燃料组件，9—导流筒组件。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1至2所示，本发明压水堆驱动线冷态试验装置，包括位于控制棒驱动机构1与导流筒组件9之间的模拟顶盖组件2和模拟吊篮组件4，模拟顶盖组件2由花形板201、定位板202、模拟顶盖筒体203组成，定位板202通过紧固件固定在模拟顶盖筒体203上，控制棒驱动机构1采用过盈配合固定在花形板201上，通过在定位板202上的不同错对中值的定位孔，然后旋转花形板201，使花形板201上定位销孔与定位板202上不同错对中值的销孔相对应，即可模拟原型驱动线的不同错对中值；模拟吊篮组件5包括吊篮筒体501，吊篮筒体501的上端与模拟顶盖筒体203的下端连接，吊篮筒体501的下端通过堆芯下板502与导流筒组件9连接，堆芯下板502上设置有流通孔，根据原型堆的流量、堆芯流速和燃料组件的数量，按照流速相当的原理可以改变流通孔的流通直径D，从而模拟出不同状况下的流量；模拟顶盖筒体203和吊篮筒体501连接成整体的空腔结构，在该空腔内还安装有控制棒导向组件3，控制棒导向组件3的上端为控制棒驱动机构1，并且通过支承板401固定在模拟压紧组件4内；模拟压紧组件4包括压紧筒体402，压紧筒402体的上端安装有支承板401，支承板401固定套装控制棒导向组件3，压紧筒体402的下端通过紧固件固定堆芯上板403，用于固定压紧燃料组件7；控制棒导向组件1的下端连接有围板组件6，围板组件6包括多个围板本体603，多块围板本体603通过紧固件组成满足设计要求的流道形状，T型固定板602一端连接在围板本体603上，一端固定在吊篮筒体501上，以实现对围板的固定，密封板601内侧与围板本体603配合并紧固连接，外侧与吊篮筒体501配合并紧固连接，然后通过密封焊方式实现对流体无效流动的限制；模拟燃料及控制棒组件7位于多块围板本体603通过紧固件组成满足设计要求的流道形状内，为了便于模拟横向流速，在堆芯上板403上表面与原型堆相同高度的压紧筒体402和吊篮筒体501上根据流速相当的原理开了横向流水孔作为流体流出模拟体的通道，导流筒组件9下端法兰开孔的流通截面积应不低于堆芯下板502中流水孔的当量流通截面积；在结构模拟上，控制棒驱动机构1采用原型驱动机构，控制棒导向组件3、模拟燃料组件7及模拟控制棒组件的结构尺寸与原型反应堆相关结构完全一致，质量相当；堆芯下板502、堆芯上板403上与燃料组件的定位接口与原型堆接口一致，堆芯下板502上表面到堆芯上板403下表面的距离与原型堆的距离完全一致；支承板401下表面到堆芯上板403上表面的的距离与原型堆的距离完全一致，控制棒导向组件3与支承板401、堆芯上板403的连接方式与原型堆完全一致；控制棒驱动机构1的安装面距离吊篮筒体501法兰上表面的距离与原型堆完全一致；在定位板202、支承板401、堆芯上板403、堆芯下板502上均设置相应的靶标孔或靶标座，通过光学对中方法，满足各板之间的对中要求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.压水堆驱动线冷态试验装置，其特征在于：包括位于控制棒驱动机构（1）与导流筒组件（9）之间的模拟顶盖组件（2）和模拟吊篮组件（5），模拟顶盖组件（2）和模拟吊篮组件（5）连接构成腔体结构，在腔体内还安装有控制棒导向组件（3），控制棒导向组件（3）的上端布置有控制棒驱动机构（1），控制棒导向组件（3）的下端设有围板组件（6），模拟燃料组件（7）及模拟控制棒组件位于围板组件（6）内，在控制棒导向组件（3）与模拟吊篮组件（5）之间还安装有模拟压紧组件（4）；

所述模拟顶盖组件（2）包括模拟顶盖筒体（203），模拟顶盖筒体（203）的下端与模拟吊篮组件（5）连接，模拟顶盖筒体（203）的上端安装有定位板（202），定位板（202）上方安装有能旋转的花形板（201），在定位板（202）上设置有多个不同错对中值的定位孔；

所述模拟吊篮组件（5）包括吊篮筒体（501），吊篮筒体（501）的上端与模拟顶盖筒体（203）的下端连接，吊篮筒体（501）的下端通过堆芯下板（502）与导流筒组件（9）连接；

所述模拟压紧组件（4）包括压紧筒体（402），压紧筒体（402）的上端安装有支承板（401），控制棒导向组件（3）套装在支承板（401）上，压紧筒体（402）的下端固定有堆芯上板（403）；

所述围板组件（6）包括围板本体（603），围板本体（603）围合形成横截面为矩形的流道，模拟燃料组件（7）及模拟控制棒组件位于该流道内，围板本体（603）的顶部与模拟吊篮组件（5）之间还设置有密封板（601），围板本体（603）的外侧通过多个T型固定板（602）固定在模拟吊篮组件（5）上。

2.根据权利要求1所述的压水堆驱动线冷态试验装置，其特征在于：所述堆芯下板（502）上设置有流通孔。

3.根据权利要求2所述的压水堆驱动线冷态试验装置，其特征在于：在定位板（202）、支承板（401）、堆芯上板（403）、以及堆芯下板（502）上均设置有相应的靶标孔或靶标座。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的压水堆驱动线冷态试验装置，其特征在于：在压紧筒体（402）与吊篮筒体（501）上设置有横向流水孔。