CN107924721A - 具有堆芯反应控制构件的螺杆‑螺母驱动的核反应堆 - Google Patents

具有堆芯反应控制构件的螺杆‑螺母驱动的核反应堆 Download PDF

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Abstract

核反应堆包括驱动控制堆芯反应的控制构件(9)的多个机构(11)，每个机构(11)包括：‑主动件(21)，主动件(21)包括形成螺杆或螺母中的一个的主动部件(23)，‑用于将转子(19)的转矩施加到主动件(21)的构件(27)，‑从动件(29)，从动件(29)平移地连接到控制构件(9)中的一个并且包括螺杆和螺母中的另一个；‑构件(33)，构件(33)在锁定主动件(21)的位置和释放主动件(21)的位置之间选择性移动。在每个驱动机构(11)中：‑电动机(15)完全浸没在容器(3)内的原液体中；‑转子(19)具有中央通道(35)，用于施加转矩的构件(27)位于中央通道(35)中或靠近中央通道(35)；‑主动件(21)包括接合在中央通道(35)中并与用于施加转矩的构件(27)协作的连接部件(37)，当锁定构件(37)或每个锁定构件(37)处于释放位置时，连接部件(37)被释放在中央通道(35)中相对于转子(19)产生平移运动。

Description

具有堆芯反应控制构件的螺杆-螺母驱动的核反应堆
本发明一般涉及核反应堆，特别涉及控制堆芯反应构件的驱动机构。
更具体地，本发明涉及一种这样类型的核反应堆，包括：
-容纳原液体，具有中心轴的容器；
-放置在所述容器中形成堆芯的多个核燃料组件；
-用于控制所述堆芯反应的多个构件；
-用于驱动平行于中心轴线的所述控制构件的多个机构；
其中每个驱动机构包括：
-电动机，包括定子和可被所述定子旋转的转子；
-主动件，包括形成螺杆或螺母中的一个的主动部件；
-用于旋转连接所述主动件与所述转子的装置，并具有用于将所述转子的旋转扭矩施加给所述主动件的构件；
-从动件，所述从动件平移连接至所述控制构件中的一个，并且包括螺杆或螺母中的另一个，其中，所述螺杆和所述螺母相互作用，使得所述主动件相对于所述定子的旋转是所述构件被驱动相对于所述定子平行于所述中心轴线平移的形式；
-锁定装置，所述锁定装置包括至少一个锁定构件，所述锁定构件能够在锁定位置和释放位置之间选择性移动，在所述锁定位置，所述主动件锁定相对于所述转子平行于所述中心轴线的平移，在所述释放位置，所述主动件和所述从动件释放相对于所述转子平行于所述中心轴线在最高位置和最低位置之间自由平移。
这种核反应堆区别于EP0034517。这个反应堆的驱动机构位于容器外，因此核反应堆具有显着的高度。而且，这些机构具有相当大的直径，因此可在核反应堆中应用的控制构件的数量受到很大限制。当核反应堆用不含硼的原液体操作时，这是特别有问题的。
在这种情况下，本发明旨在提供一种解决上述问题的核反应堆。
为此，本发明涉及一种上述类型的核反应堆，其特征在于，在每个驱动机构中：
-所述电动机完全浸没在所述容器内的所述原液体中；
-所述转子具有中央通道，其中用于施加转矩的构件位于所述中央通道中或靠近所述中央通道；
-所述主动件包括接合在所述中央通道中并与所述旋转扭矩施加构件相互作用的连接部件，其中当所述锁定构件或每个锁定构件处于释放位置时，所述连接部件释放在所述中央通道中相对于所述转子的平移。
由于所述驱动机构完全被浸没在容器内的原液体中，所以核反应堆的总高度减小了，因为它不再具有在容器上方突出的结构。
此外，用于将转子的转矩施加于主动件的构件位于非常靠近转子的位置，或者甚至位于转子的内部通路中。在EP0034517中，用于将转子的转矩施加到主动件的构件位于离转子相当大的距离处。EP0034517的驱动机构必须包括将转子的扭矩传递到旋转扭矩施加构件的中空轴。由于将转子与旋转扭矩施加构件分离的重要悬臂，该机构还必须提供空心轴旋转的导向件。这样的布置显著地增加了驱动机构的径向尺寸。由于旋转扭矩施加构件的位置，在本发明中消除了这些限制。
此外，主动件包括在释放的情况下，释放在中央通道中平移的连接部件的实施，意味着电动机不会增加驱动机构的总高度。驱动机构的总高度取决于主动件和从动件的各自长度和最高位置。因此，通过将导体分布在更高高度上，可以将转子和定子的线圈布置这种方式使得电动机的外径最小化。
因此，驱动机构的直径可以小于燃料组件的节距，使得可以为每个燃料组件提供最多一个驱动机构。
核反应堆也可以具有以下特征中的一个或多个，单独或以任何技术上可行的组合考虑：
-主动件的连接部件包括用于在最高位置与施加旋转扭矩施加构件相互作用的第一段和用于在最低位置与施加旋转扭矩施加构件相互作用的第二段；
-如上所述的反应堆，其中所述旋转扭矩施加构件包括多个可旋转元件，当所述连接部件平行于所述中心轴线移动时，所述可旋转元件能够沿着所述连接部件滚动；
-连接部件在垂直于中心轴线的截面上具有至少一个平坦侧面；
-所述通道由与连接部件隔开宽度大于10mm的间隙的周壁限定；
-所述锁定构件或每个锁定构件安装在与所述转子一体的支撑件上；
-所述锁定装置包括连接到所述锁定构件或所述锁定构件之一的至少一个极性质量块，以及与所述极性质量块或每个极性质量块相互作用的至少一个电磁线圈，其中所述电磁线圈或每个电磁线圈相对于定子被平移固定和旋转固定；
-所述锁定装置包括介于所述主动件和所述支撑件之间的至少一个弹性构件，并且将所述主动件推到最低位置。
-每个驱动机构包括用于引导所述从动件平移并且锁定所述从动件相对于所述定子旋转的装置；
-每个驱动机构包括上部框架和下部框架，在所述上部框架上安装所述电动机和所述锁定装置，在所述下部框架上安装有用于引导平移和锁定旋转的装置，其中，所述上部框架和下部框架可移除地相互连接，使得所述下部框架比所述上部框架更靠近所述堆芯；
-螺杆和螺母构成不可逆连接，布置成使得施加到从动件的垂直偏置不被转换成主动件的旋转运动。
参考附图，详细描述将会更清楚本发明的其他的特征和优点，该描述参考而不具有限定作用，其中：
图1示出了根据本发明的核反应堆的简化示意图；
图2示出了图1的核反应堆的堆芯反应控制元件的驱动机构的详细剖视图；和
图3示出了根据图2的箭头III的截面图。
图1所示的核反应堆1是以缩写SMR(Small and Medium Reactor中小型反应堆)方式被所知的反应堆。这种类型的反应堆装备有，例如，功率几百兆瓦的小型核设施。这个反应堆通常是压水式(PWR)。可选地，反应堆可以是沸水式(BWR)。
反应堆1包括具有中心轴线C的容器3，放置在容器3中形成堆芯7的多个核燃料组件5，用于控制堆芯7的反应的多个构件9以及用于驱动平行于中心轴线C的控制构件9的多个机构11。
在图1中，只显示了少量的核燃料组件，控制构件和驱动机构。实际上，每个核反应堆都包括大量的核燃料组件以及同样大量的控制构件和驱动机构。
中心轴线C通常是垂直的或基本垂直的。容器3围绕中心轴线C大致呈圆柱形。
容器3容纳核反应堆的主要液体。典型地，在SMR型反应堆中，加压器和蒸汽发生器被容纳在容器3内。这些元件在图1中未示出。
棱柱形状的核燃料组件5是平行于中心轴线的细长元件，并且彼此相对放置。
用于控制堆芯反应的构件9以控制杆或控制元件的名称被所知。每个构件包括由中子吸收材料制成的部件。每个控制构件是平行于中心轴线C的细长形状，并且具有适用于允许控制构件插入布置在核燃料组件5的中心的通道(未示出)中的部分。
每个驱动机构11旨在移动平行于中心轴线C的控制构件中的一个，以便将其从相应的核燃料组件5中完全移除，或将其以规定的长度插入核燃料组件内。
从图2中可以看出，每个驱动机构11包括：
-电动机15，其包括定子17和能够被定子17旋转的转子19；
-主动件21，其包括形成螺杆或螺母中的一个的主动部件23；
-连接装置25，其用于通过转子19旋转主动件21，并具有用于将转子的旋转转矩施加到主动件的构件27；
-从动件29，其平移连接至控制构件9中的一个并且包括螺杆或螺母中的另一个；
-锁定装置31，其包括至少一个锁定构件33，该锁定构件33能够在锁定位置和释放位置之间选择性移动，在锁定位置中，主动件21相对于转子19锁定平行于中心轴线C的平移，在释放位置中，主动件21和从动件29相对于转子19释放平行于中心轴线C的平移。
电动机15被完全浸没在容器内的原液体中。更一般地说，驱动机构11被完全浸没在容器3内的原液体中。这意味着，与EP0034517不同，驱动机构的元件都不突出到容器3的外部。特别地，电动机15、主动件21、从动件29和锁定装置31被浸没在容器3内的原液体中。通常，所有这些元件被永久浸没在原液体中。
只有将驱动机构连接到电源或电子检测装置的电导体才离开容器。
定子17为圆柱形状，并具有平行于中心轴线C的轴线A。
转子19布置在定子17的内部，并为与轴线A同轴的圆柱形状。其具有沿轴线A延伸的中央通道35。
除了主动部件23之外，主动件21还包括接合在中央通道35中的连接部件37。主动件21是与中心轴线C平行的相当长的杆，其中主动部件23构成杆的下部，而连接部件37构成杆的上部。
主动部件23与连接部件37是一体的。
在本说明书中，相对于基本对应中心轴线C的竖直方向来理解术语“下级”和“上级”，“顶部”和“底部”，“上部”和“下部”。
在所示的示例中，主动部件23形成承载外螺纹39的螺杆。该螺纹基本上在主动部件23的整个长度上延伸。
在这种情况下，从动件29包括管状部件41，其中管状部件的上端43带有螺母45。螺母45具有和螺杆的外螺纹39相互作用的内螺纹。
可选地，主动部件23带有螺母，并且从动件29具有形成螺杆且与螺母相互作用的部件。
因此，螺杆23和螺母45用这种方式相互作用以使得主动件21相对于定子17的旋转导致从动件29相对于定子17平行于中心轴线C的平移。正常操作中的螺杆和螺母的相互作用允许控制件9插入在相应的待被控制的燃料组件5中。正常操作对应于锁定构件处于锁定位置的情况。
管状部件41具有平行于中心轴线的长度，该长度基本上等于螺杆23的长度。因此，螺杆23可以被容纳在管状部件41的全部或部分长度内，根据螺母45沿着螺杆23的位置。螺杆的长度对应于控制构件9在正常操作中的最大行程。
此外，从动件29包括将从动件30连接至控制构件9的紧固件47。紧固件47被承载于管状部件41的下端49。
旋转扭矩施加构件27被设置为将旋转扭矩从转子19传递至主动件21。本文使用的术语“施加构件”是指连接装置25与主动件21直接相互作用的部分，更具体地说，与主动件21的连接部件37连接的部分。
有利地，施加构件27包括多个旋转元件51，当连接部件37平行于中心轴线移动时，所述多个旋转元件51能够沿着连接部件37滚动。
例如，旋转元件51可以是辊子。可选地，这些可以是球或任何其他类型的旋转元件。在另一种变型中，在转子19和主动件21之间的连接不设有借助阳型方形连接(转子侧19)/阴型方形连接(主动件侧21)的旋转元件。
旋转元件连接至转子19。它们可围绕分别在垂直于中心轴线C的平面中延伸的各自的轴线旋转。它们周向地绕主动件21的连接部件37分布。
为了允许旋转扭矩的传递，连接部件37在垂直于中心轴线C的截面中具有至少一个平坦侧面53(图3)。通常，连接部件37在截面上具有和旋转元件51一样多的平坦侧面53，其中每个旋转元件沿着平坦侧面53滚动。
在所示的示例中，施加构件27包括围绕中心轴线C彼此成90°布置的四个滚轴51。另外，主动件21的连接部件37具有垂直于中心轴线C的正方形截面。因此，它包括彼此垂直的四个平坦侧面53。
可选地，施加构件27可以包括三个旋转元件51或五个旋转元件51或五个以上的旋转元件51。
旋转扭矩施加构件27位于中央通道35中或附近。术语“附近”意味着施加构件27沿着中心轴线定位在离转子19小于50cm的距离处。
当施加构件未被容纳在中央通道中时，其优选地位于转子19的下方。在非优选的变型中，其位于转子19的上方。
典型地，旋转元件51布置在转子19中形成的外壳中，并且突出到通道35中。这种情况在图2和图3中示出。
结果，限定通道35的周壁57与连接部件37隔开大于10mm宽的间隙。
首先，这具有允许在主动件21与转子19之间的原液体经由通道35循环的效果。这因此降低了通过驱动机构的原液体的压降。
这也有利于发动机冷却。
最后，这降低了主动件21和从动件29在紧急情况下被释放时的流体力学阻力。
可选地，旋转扭矩施加构件27不包括旋转元件，但是包括例如抵靠主动件的连接部件37滑动的一个或多个垫。
锁定构件33安装在与转子19一体的支撑件59上。支撑件59为圆柱形状，并且在内部限定放置在通道35的延伸部中的导管60。
锁定装置31通常包括围绕主动件21周向分布的多个锁定构件33。
锁定装置31包括连接到锁定构件33的至少一个极性质量块61，以及与极性质量块61相互作用的至少一个电磁线圈63。
例如，每个锁定构件33可以是可枢转地安装在支撑件59上的挂钩。锁定装置31还包括用于每个锁定构件33的杆64，其在一端处被铰接至其中一个极性质量块61，在其相对端部处被铰接至挂钩33。
当电磁线圈63被激活时，其通过抵靠形成在支撑件59上的止挡件(未示出)而磁性地吸引平行于中心轴线的极性质量块61。在该位置，锁定构件33突出到导管60内部，并被放置在形成于主动件21中的凹槽65。凹槽65位于主动件21的中间部分中，在主动部件和连接部件之间。
凹槽65通过抵靠锁定部件33的肩部67而被限定在上部。锁定构件33与肩部67相互作用以阻挡主动件21朝向平行于中心轴线C的堆芯7的运动。
此外，锁定装置31还包括设置在主动件21和支撑件59之间的弹性构件69，并且使主动件21朝堆芯7推压。在所示的示例中，该弹性构件是螺旋压缩弹簧。
当线圈63的电源被切断时，极性质量块61不再支撑设置在支撑件59上的止挡件。弹性构件(未示出)旋转锁定构件33以将其从导管60中抽出。这种运动不再由被电磁地保持靠在止挡件上的极性质量块61阻止。于是，主动件21在其重量和由弹性构件69施加的推动力的作用下自由地朝向堆芯7运动。
应该注意的是，螺杆45和螺母23构成了不可逆的连接，就其意义而言，这是为了防止施加到从动件29的垂直应力被螺杆和螺母转换为主动件21的旋转运动。
因此，不必为了将控制构件9锁定在当前位置而永久保持对定子和转子的能量供给。
每个驱动机构11还包括用于引导从动件29平移并阻止其相对于定子17旋转的装置71。通常，该装置71包括用于平行于中心轴线C定向的一个或多个滑道73，其中每个滑道73与键74相互作用，键74和从动件23是一体的。因此，当主动件21由被转子19旋转时，该装置可以防止从动件29的旋转。
每个驱动机构11还包括上部框架75和下部框架77，上部框架75上安装有电动机15和锁定装置31，下部框架77上安装有用于引导平移和阻止旋转的装置71。
下部框架77仅承载用于引导平移和阻止旋转的装置75。因此它可以为了促进原液体的循环而被加入。这有助于减小压降并促进马达15和电磁线圈63的冷却。
上部框架75和下部框架77彼此固定，使得下部框架77比上部框架75更靠近堆芯7。事实上，电气部分，例如电动机、电磁线圈、电气连接和使用仪器对核辐射敏感。因此将它们远离堆芯7设置是有利的。下框架仅承载坚固的机械构件，并且因此布置成更靠近堆芯7可以有利。
此外，上部框架75和下部框架77通过可拆卸的紧固件(未示出)刚性地彼此固定。这具有促进驱动机构11维护的效果。承载最紧凑和最脆弱元件的上部框架可独立于下部框架和块而从容器移除。
应该注意的是，主动件21与上框架和下框架是单独拆卸的。从动件29与下框架是分开的。
现在将描述核反应堆的操作。
这里我们考虑一个开始构造，其中主动件21被锁定装置31锁定相对于转子19平行于中心轴线C的平移。该位置称为最高位置。
在这种情况下，电磁线圈63被激活，使得极性质量块11被电磁地保持靠在为此设置的止挡件上。在图2的表示中，它们因此被向上吸引。
为了向下或向上移动堆芯反应控制构件9，定子17被启动并且旋转转子19。转子19的旋转运动通过连接装置25，或者更确切地说，通过旋转扭矩施加构件27被传递至主动件21。旋转元件51抵靠连接部件37的侧面53，并且将转子的旋转扭矩传递到主动件21。
根据转子19的旋转方向，该旋转被转换成被从动部件向上或向下平行于中心轴线C的平移运动。
实际上，螺杆23旋转，使得螺母45沿着螺杆平移。这导致整个从动件29的移位，其自身驱动控制构件9平行于中心轴线C平移。该运动被引导装置71引导，其中键74在为此目的而设置的滑道73中滑动。
如果有必要迅速将堆芯反应控制构件9降至核燃料组件的内部，例如在紧急情况下，则可切断电磁线圈63的电力供应。
极性质量块61不再被电磁地保持靠其止挡件，而是通过为此目的设置的弹性构件而朝锁定构件33缩回的方向被偏置。在这种情况下，主动件21不再相对于转子19平移被锁定。弹性构件69将主动件21推向堆芯7，其中堆芯7又反过来通过螺杆-螺母扭矩的偏差驱动从动件29。
主动件21和从动件29因此一起相对于转子19平移。主动件21的连接部件37在通道35内移动。
主动件21和从动件29的平移行程取决于当切断线圈63的电力供应时螺母45沿螺杆23的位置。如图2所示，当螺母45沿着螺杆23升高到最大时，该行程是最大的。然后，主动件21和从动件29移动到最低的位置。
应该注意的是，在最高位置和最低位置处，主动件21的连接部件37保持与旋转扭矩施加构件27的接合。
更具体地说，在最高位置，连接部件37的第一段79与旋转扭矩施加构件27相互作用，并且在最低位置处，连接部件的第二段81与旋转扭矩施加构件27相互作用。第一段79位于连接部件37的下端，因此邻接肩部67。第二段81位于连接部件37的上端。
整个主动件/从动件的下降时间特别短。实际上，由于螺杆-螺母连接与主动件和从动件一起被释放，所以该下降是简单的平移运动，而不是螺杆或螺母的螺旋运动。特别是在扭矩施加构件包括沿连接部件滚动的一个或多个旋转元件的情况下，机械摩擦被最小化。由于在转子和主动件的连接部件之间产生了相当宽的间隙，降低了对下降运动的流体阻力。而且，这个流体阻力仅影响转子的高度，该高度与主动件或从动件的高度相比是低的。最后，主动件和从动件的质量导致加快下降。
在主动件和从动件29已被释放，使得从动件29到达其最高极限位置之后，启动定子17以便沿着从动件29朝着堆芯正常移动的方向，即向下，旋转转子19。因为从动件29最终向下，所以这导致主动件21的升高。当检测到肩部67已经到达其初始位置时，电磁线圈63被重新供应，使得锁定构件33枢转并将主动件21锁定在最高的位置。
可以通过任何方式，例如通过极限传感器，来检测肩部67在其初始位置处的到达。
锁定装置的控制独立于电动机15的控制，以确保控制构件的升高或降低。这是特别有利的，因为锁定装置的电磁线圈63的控制被分类在最高级别的安全性，而电动机15的控制不是这种情况。
驱动机构具有低功耗，因此具有低散热，特别是因为控制构件的操纵由于螺杆-螺母系统的齿轮传动需要非常小的能量。此外，锁定构件的复位是空载产生的，这仅需要低功率的电磁线圈。
将再次注意的是，在主动件和从动件的释放期间，在转子和定子之间或者在极性质量块和移动它们的电磁线圈之间的空气间隙既不会在设备中的密封件维护期间发挥作用，也不会在用于冷藏系统中发挥作用。这个间隙可以减小至最小，使得电磁耦合得到改善，绕组的尺寸和功率被限制。
另外，夹套构件的数量和体积特别小。夹套构件是那些必须与原液体物理隔离的构件，即转子、定子和电磁线圈。

Claims (11)

1.核反应堆，其特征在于，包括：
-容纳原液体，具有中心轴线(C)的容器(3)；
-放置在所述容器(3)中形成堆芯(7)的多个核燃料组件(5)；
-用于控制所述堆芯(7)反应的多个构件(9)；
-用于驱动平行于中心轴线(C)的所述控制构件(9)的多个机构(11)；
其中每个驱动机构(11)包括：
-电动机(15)，所述电动机(15)包括定子(17)和可被所述定子(17)旋转的转子(19)；
-主动件(21)，所述主动件(21)包括形成螺杆或螺母中的一个的主动部件(23)；
-用于旋转连接所述主动件(21)与所述转子(19)的装置(25)，所述装置具有用于将所述转子(19)的旋转扭矩施加给所述主动件(21)的构件(27)；
-从动件(29)，所述从动件(29)平移连接至所述控制构件(9)中的一个并且包括螺杆或螺母中的另一个，其中，所述螺杆和所述螺母相互作用，使得所述主动件(21)相对于所述定子(17)的旋转导致所述从动件(29)相对于所述定子(17)平行于所述中心轴线(C)的平移；
-锁定装置(31)，所述锁定装置(31)包括至少一个锁定构件(33)，所述锁定构件能够在锁定位置和释放位置之间选择性移动，在所述锁定位置中，所述主动件(21)锁定相对于所述转子(19)平行于所述中心轴线的平移，在所述释放位置中，所述主动件(21)和所述从动件(29)释放相对于所述转子(19)平行于所述中心轴线(C)在最高位置和最低位置之间的平移；
其中，在每个驱动机构(11)中：
-所述电动机(15)完全浸没在所述容器(3)内的所述原液体中；
-所述转子(19)具有中央通道(35)，其中所述旋转扭矩施加构件(27)位于所述中央通道(35)中或靠近所述中央通道(35)；
-所述主动件(21)包括接合在所述中央通道(35)中并与旋转扭矩施加构件(27)相互作用的连接部件(37)，其中当所述锁定构件(37)或每个所述锁定构件(37)处于所述释放位置时，所述连接部件(37)释放在中央通道(35)中相对于所述转子(19)的平移。
2.根据权利要求1所述的反应堆，其特征在于，所述主动件(21)的所述连接部件(37)包括在所述最高位置与所述旋转扭矩施加构件(27)相互作用的第一段(79)和在所述最低位置与所述旋转扭矩施加构件(27)相互作用的第二段(81)。
3.根据权利要求1或2所述的反应堆，其特征在于，所述旋转扭矩施加构件(27)包括多个旋转元件(51)，当所述连接部件(37)平行于所述中心轴线(C)移动时，所述旋转元件能够沿着所述连接部件滚动。
4.根据前述权利要求中任一项所述的反应堆，其特征在于，所述连接部件(37)在垂直于所述中心轴线(C)的截面上具有至少一个平坦侧面(53)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的反应堆，其特征在于，所述通道(35)由与所述连接部件(37)隔开宽度大于10mm的间隙的周壁(57)限定。
6.根据前述权利要求中任一项所述的反应堆，其特征在于，所述锁定构件(33)或每个锁定构件(33)安装在与所述转子(19)一体的支撑件(59)上。
7.根据权利要求6所述的反应堆，其特征在于，所述锁定装置(31)包括连接到所述一个或多个锁定构件的至少一个极性质量块(61)，以及与所述极性质量块(61)或每个极性质量块(61)相互作用的至少一个电磁线圈(63)，其中所述电磁线圈(63)或每个电磁线圈(63)相对于定子(17)被平移固定和旋转固定。
8.根据权利要求6或7所述的反应堆，其特征在于，所述锁定装置(31)包括介于所述主动件(21)和所述支撑件(59)之间的至少一个弹性构件(69)，并且将所述主动件(21)推到所述最低位置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的反应堆，其特征在于，每个驱动机构(11)包括用于引导所述从动件(29)平移并且锁定所述从动件(29)相对于所述定子(17)旋转的装置(71)。
10.根据权利要求9所述的反应堆，其特征在于，每个驱动机构(11)包括上部框架(75)和下部框架(77)，在所述上部框架(75)上安装所述电动机(15)和所述锁定装置(31)，在所述下部框架(77)上安装有用于引导平移和锁定旋转的装置(71)，其中，所述上部框架和下部框架(75,77)可移除地相互连接，使得所述下部框架(77)比所述上部框架(75)更靠近所述堆芯。
11.根据前述权利要求中任一项所述的反应堆，其特征在于，所述螺杆和所述螺母构成不可逆连接，所述不可逆连接布置成使得施加到所述从动件(29)的垂直偏置不被转换成所述主动件(21)的旋转运动。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110253480A (zh) * 2019-06-26 2019-09-20 中国核动力研究设计院 一种控制棒驱动机构焊缝密封装置用安装工具
CN115335922A (zh) * 2020-04-02 2022-11-11 原子能技术公司 用于控制核反应堆反应性控制装置的控制棒束和驱动杆之间脱离的组件

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3039695B1 (fr) * 2015-07-29 2017-09-01 Soc Technique Pour L'energie Atomique Reacteur nucleaire avec entrainement des organes de controle de la reactivite du coeur de type vis-ecrou
FR3069094B1 (fr) 2017-07-12 2020-07-03 Societe Technique Pour L'energie Atomique Reacteur nucleaire avec des detecteurs neutroniques in-vessel ex-core, et procede de pilotage correspondant
FR3077919B1 (fr) * 2018-02-09 2020-03-06 Societe Technique Pour L'energie Atomique Architecture de reacteur nucleaire integre limitant les contraintes appliquees aux mecanismes integres
JP7399044B2 (ja) 2020-07-27 2023-12-15 三菱重工業株式会社 制御棒駆動装置および原子炉

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3822439A (en) * 1973-02-22 1974-07-09 Diamond Power Speciality Roller nut-type control rod drive
JPH03282397A (ja) * 1990-03-30 1991-12-12 Toshiba Corp 原子炉の出力調整装置
CN105164759A (zh) * 2013-03-15 2015-12-16 Bwxt核运作团队股份有限公司 具有单独的scram闩锁接合和锁定的控制杆驱动机构
CN205722806U (zh) * 2016-05-06 2016-11-23 上海核工程研究设计院 一种浮动式反应堆控制棒驱动机构
CN106782993A (zh) * 2016-11-24 2017-05-31 中广核工程有限公司 控制棒驱动机构及其线圈部件
US10163530B2 (en) * 2015-07-29 2018-12-25 Société Technique Pour L'energie Atomique Nuclear reactor with screw-nut drive of core reactivity control members

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2474743B1 (fr) * 1980-01-24 1986-10-31 Jeumont Schneider Dispositif electromagnetique du type vis-ecrou a securite
FR2475273B1 (fr) * 1980-02-01 1986-10-31 Framatome Sa Mecanisme a vis et ecrou pour la commande d'un reacteur nucleaire
US5517536A (en) * 1994-08-24 1996-05-14 General Electric Company Magnetic coupling device for control rod drive
US8811561B2 (en) * 2009-06-10 2014-08-19 Babcock & Wilcox Nuclear Operations Group, Inc. Control rod drive mechanism for nuclear reactor
US8811562B2 (en) * 2010-03-12 2014-08-19 Babcock & Wilcox Nuclear Operations Group, Inc. Control rod drive mechanism for nuclear reactor
KR101504040B1 (ko) * 2013-11-20 2015-03-18 한국원자력연구원 원자로 내장형 제어봉구동장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3822439A (en) * 1973-02-22 1974-07-09 Diamond Power Speciality Roller nut-type control rod drive
JPH03282397A (ja) * 1990-03-30 1991-12-12 Toshiba Corp 原子炉の出力調整装置
CN105164759A (zh) * 2013-03-15 2015-12-16 Bwxt核运作团队股份有限公司 具有单独的scram闩锁接合和锁定的控制杆驱动机构
US10163530B2 (en) * 2015-07-29 2018-12-25 Société Technique Pour L'energie Atomique Nuclear reactor with screw-nut drive of core reactivity control members
CN205722806U (zh) * 2016-05-06 2016-11-23 上海核工程研究设计院 一种浮动式反应堆控制棒驱动机构
CN106782993A (zh) * 2016-11-24 2017-05-31 中广核工程有限公司 控制棒驱动机构及其线圈部件

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110253480A (zh) * 2019-06-26 2019-09-20 中国核动力研究设计院 一种控制棒驱动机构焊缝密封装置用安装工具
CN110253480B (zh) * 2019-06-26 2020-12-04 中国核动力研究设计院 一种控制棒驱动机构焊缝密封装置用安装工具
CN115335922A (zh) * 2020-04-02 2022-11-11 原子能技术公司 用于控制核反应堆反应性控制装置的控制棒束和驱动杆之间脱离的组件

Also Published As

Publication number Publication date
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EP3329493A1 (fr) 2018-06-06
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WO2017017242A1 (fr) 2017-02-02

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