CN201655343U - 一种温度触发的非能动停堆系统的控制棒驱动装置 - Google Patents

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朱明刚
范念青
方以坤
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Abstract

本实用新型属于核电站非能动停堆的设备领域的一种非能动停堆系统的控制棒驱动装置。所述非能动停堆系统的控制棒驱动装置为温度触发的智能停堆装置；具体结构是在保护容器1内包裹的永磁铁2吸住软磁材料3组成磁性智能合金组件。保护容器与驱动机构连接，软磁材料与控制棒连接，该装置通过驱动机构固定在反应堆内相应的位置。本实用新型利用软磁材料在冷却剂温度超过软磁材料的居里点温度时，由于自身的物理性能而失去磁性，合金组件断开与下部组件相连接的控制棒，软磁材料和控制棒由于自身重力作用而下落，实现非能动停堆的目的；使反应堆发生事故以后不必过分依赖运行人员准确及时的判断及外部能源的供给就能完成相应的安全功能。

Description

一种温度触发的非能动停堆系统的控制棒驱动装置
技术领域
本实用新型属于核电站非能动停堆的设备领域。具体涉及核电站的备用停堆系统的一种温度触发的非能动停堆系统的控制棒驱动装置。
背景技术
核反应堆常规的能动停堆系统，理论上通过机械、电气或者操作员的动作，可以实现异常或者事故工况下安全停堆的目的。系统输入一个电信号，使得控制棒驱动机构的电磁线圈断电，控制棒脱落，实现对反应堆的控制；或者通过人的操作实现对反应堆的控制。但是这些方式都是能动的，依赖于外在动力或者人工操作，需要一定的响应时间，而且有一定的失效可能性。
例如，中国实验快堆具备两套独立的停堆系统：第一停堆系统的功能包括安全停堆、功率调节、温度及燃耗补偿、以及换料和其它因素所引起的反应性偏差的补偿；第二停堆系统的功能是安全停堆。两套停堆系统都满足卡棒准则：即当每套系统中价值最大的一根控制棒组件被卡住时，两系统中任何一套系统都能使反应堆从任何工况停到热停堆状态(360℃)。两套停堆系统能使反应堆停到冷停堆状态，并保持足够的停堆深度。中国实验快堆共设有两种控制棒驱动机构。一种用来驱动安全棒，另一种用来驱动补偿棒和调节棒，每一根控制棒由一个单独的驱动机构来驱动。由此可见，控制棒的可靠插入目前很大程度上依赖于具有能动性质的控制保护系统的正常响应或运行人员的正确操作。尽管事故概率极其低，但控制系统故障或运行人员误操作的可能性在核电站还是不能完全排除。尤其是当出现未能实现停堆的预期瞬态(ATWS anticipated transient withoutscram)时，比如无保护瞬时超功率(UTOP unprotected transient over power)、无保护失流(ULOF unprotected loss of flow)、无保护失热阱(LOHS unprotectedloss of heat sink)。
为进一步降低发生事故的概率，美国、日本等已经进行了一定程度的研究。美国的非能动停堆方案，使用的是永久磁铁和碳钢相配合的方式，利用高温下碳钢消磁的特性，实现非能动停堆。日本采用电磁铁和软磁相结合的方式，利用电流、铁芯产生恒定磁场，依靠软磁在居里点温度时失去磁性的特点，实现非能动停堆的目的。商昌忠等设计的停堆系统，利用的是居里点温度达1000℃以上的Sm2Co7的永磁材料。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对克服上述现有技术存在通过机械、电气或者操作员的动作，可以实现异常或者事故工况下安全停堆的目的。系统输入一个电信号，使得控制棒驱动机构的电磁线圈断电，控制棒脱落，实现对反应堆的控制；或者通过人的操作实现对反应堆的控制。但是这些方式都是能动的，依赖于外在动力或者人工操作，需要一定的响应时间，和有一定的失效可能性的缺陷，而提出一种温度触发的非能动停堆系统的控制棒驱动装置，其特征在于，所述非能动停堆系统的控制棒驱动装置为温度触发的智能停堆装置；具体结构是保护容器1内包裹永磁铁2，保护容器1与驱动机构4连接，软磁材料3与控制棒5连接，该装置通过驱动机构固定在反应堆内相应的位置。
所述保护容器1内包裹的永磁铁2吸住软磁材料3组成磁性智能合金组件。
本实用新型的有益效果：本实用新型利用的是软磁材料的居里点温度特性这个简单却又从不失效的物理规律，使反应堆发生事故以后不必过分依赖运行人员准确及时的判断及外部能源的供给就能完成相应的安全功能，即在冷却剂温度超过软磁材料的居里点温度时，由于自身的物理性能而失去磁性，合金组件断开与下部组件相连接的控制棒，控制棒由于自身重力作用而下落，实现停堆的目的。
附图说明
图1为温度触发的智能停堆系统装置结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提出一种温度触发的非能动停堆系统的控制棒驱动装置。下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示的非能动停堆系统的控制棒驱动装置为温度触发的智能停堆装置；具体结构是保护容器1内包裹永磁铁2，保护容器1与驱动机构4之间用螺纹连接，软磁材料3与控制棒5之间同样采用螺纹连接。整个温度触发的智能停堆装置通过驱动机构固定在反应堆内相应的位置，在正常状态下，软磁合金与永磁由于磁性的作用而相互吸附在一起；本实用新型利用耐高温的永久磁铁Sm(Co0.82Fe0.1Cu0.06Zr0.02)7.4提供磁场，利用Fe50Ni50软磁在温度超过其居里点温度时失去磁性的特性，当反应堆内的温度异常升高到或者超过其居里点温度时，靠磁性固定的软磁材料由于丧失磁性而与永磁材料自动断开，与软磁材料相连的控制棒在重力作用下自动插入堆芯，进到堆芯，实现非能动停堆的目的。从而保证反应堆在异常或当采用不同物理特性(包括温度、磁性、居里点温度等)的材料构成磁性居里点合金组件、采用不同浓度的碳化硼组成控制棒时，该装置可以运用于不同的核电站保护系统，甚至运用于不同类型的核电站停堆或保护系统。运用于中国实验快堆的备用停堆系统，在事故工况下能安全停堆，确保核电站安全。

Claims (2)

1.一种温度触发的非能动停堆系统的控制棒驱动装置，其特征在于，所述非能动停堆系统的控制棒驱动装置为温度触发的智能停堆装置；具体结构是保护容器(1)内包裹永磁铁(2)，保护容器(1)与驱动机构(4)连接，软磁材料(3)与控制棒(5)连接，该装置通过驱动机构固定在反应堆内相应的位置。
2.根据权利要求1所述温度触发的非能动停堆系统的控制棒驱动装置，其特征在于，所述保护容器(1)内包裹的永磁铁(2)吸住软磁材料(3)组成磁性智能合金组件。
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