CN201975091U - 一种框架式反应堆控制棒结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种框架式反应堆控制棒结构，包括框架、骨架、连接件，框架是由互相独立的吸收体连接构成，骨架由上接头、下接头和连接管连接而成，连接件有弹簧钩和定位片组成；吸收体的下端固定在下接头上，上端活动连接在上接头上；弹簧钩和定位片固定在下接头上。该实用新型提供了一种结构简单，组件变形小，吸收体制造和安装方便，安全性和可靠性提高，且便于远距离装卸和更换的框架式反应堆控制棒结构。
Description
技术领域
本实用新型涉及反应堆工程技术领域，特别涉及一种框架式反应堆控制棒结构。
背景技术
在反应堆中，控制棒系统通常包括控制棒吸收体、控制棒驱动机构、控制棒导管、棒控系统等，是执行反应堆反应性控制最重要的系统之一，特别是对于研究堆，几乎是正常运行工况下唯一的反应性控制系统。对于研究堆而言，控制棒控制的任务包括燃耗反应性补偿、反应堆功率调节、燃料多普勒效应、慢化剂和冷却剂的温度和空泡效应、反应性中毒效应、以及安全停堆等。
反应堆控制棒系统的主要作用是通过调节吸收体材料进入堆芯的量来控制中子的吸收，从而影响反应性。
反应堆控制棒结构主要有棒状(或棒束)、方型管、圆管型等形式，如国内HWRR采用棒状结构，日本JRR-3M采用方型管结构。在控制棒设计中除了应满足堆物理设计要求的热中子和超热中子吸收能力外；在结构设计上还需要考虑减少控制棒轴向、径向膨胀引起的组件结构变形；在中子辐照、流体产生振动、磨蚀、压力波动作用下控制棒应保持结构完整；在控制棒运动、快插及停堆、地震情况下，能承受其冲击作用，并在导向管中运动自如。在正常运行工况和预计运行事件工况下，控制棒组件的变形，应不影响其插入堆芯。
而在吸收体材料选择方面，常用的反应堆控制棒中子吸收材料有银、铟、镉、铪、碳化硼等。这些材料可以单独使用，也可以组合起来作为吸收体。其中，铪具有适中的热中子吸收能力及较高的超热中子吸收能力，在超热能区有许多共振吸收峰；并且铪原子吸收中子后所形成的同位素也具有很高的吸收截面，因此铪作为控制材料可以在长时间辐照后仍保持其吸收能力，是一种长寿命的控制材料。铪熔点高，具有良好的机械性能和耐热水腐蚀性能，辐照性能稳定。另外，由于铪所产生的同位素半衰期较短，便于跟随体燃料组件更换时的装卸。
目前，国内研究堆、试验堆、核电站没有使用铪作控制吸收体。但在反应堆中铪作吸收体材料，这是一种发展的趋势。由于铪在辐照过程中在平行于轧制方向铪的辐照生长比较严重，而现有的控制棒结构中，吸收体都是采用一体式结构，由于吸收体材料的每个面，在堆芯内朝向不同，中子注量率差异较大，这种差异使吸收体每个面的辐照生长差异较大，使得一体式结构容易造成控制棒吸收体弯曲，可能会导致控制棒的卡棒事故，对反应堆运行安全带来极大的隐患。
发明内容
本实用新型克服了现有技术中的不足，提供了一种结构简单，组件变形小，吸收体制造和安装方便，安全性和可靠性提高，且便于远距离装卸和更换的框架式反应堆控制棒结构。
为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种框架式反应堆控制棒结构，包括框架、骨架、连接件，关键在于，框架是由互相独立的吸收体连接构成，骨架由上接头、下接头和连接管连接而成，连接件有弹簧钩和定位片组成；吸收体的下端固定在下接头上，上端活动连接在上接头上；弹簧钩和定位片固定在下接头上。
所述的框架为互相独立的4块吸收体连接构成方形的框架。所述的吸收体为铪板。所述的上接头、下接头、连接管均为不锈钢材质。所述上端活动连接在上接头上为吸收体与滑块通过螺钉固定在上接头的滑轨上。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型采用互相独立的吸收体连接组成，使得控制棒吸收体每个面互不影响地各自辐照生长，采用滑轨导向方式活动连接，使每个吸收体辐照后可以单独沿轴向进行伸展，避免了控制棒吸收体热膨胀导致组件变形。该实用新型结构简单、方便了吸收体的制造和安装。采用弹簧钩的设计使得控制棒的装卸或更换，以及与驱动结构的连接变得更加便捷，同时提高了连接的可靠性。
附图说明
图1控制棒结构剖视图
图2如图1所示的A-A剖面图
1上接头、2滑块、3吸收体、4连接管、5下接头、6弹簧钩、7定位片、8凸台
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：
一种框架式反应堆控制棒结构，如图1、图2所示，该装置布置在反应堆堆芯中，控制棒下端与跟随体燃料组件上端连接，跟随体燃料组件下端与控制棒驱动机构传动杆连接，这样就由控制棒、跟随体组件和驱动机构构成了一个完整的反应堆控制棒系统。整个装置呈垂直状态置于控制棒导管内，控制棒主要由框架、骨架、连接件三部分构成，其中框架是由互相独立的吸收体3连接构成，骨架由上接头1、连接管4和下接头5连接而成，连接件有弹簧钩6和定位片7组成；吸收体3的下端由螺钉固定在下接头5上，吸收体3的上端活动连接在上接头1上。
本实施例优选采用互相独立的4块铪吸收体3连接构成方形的框架。上接头1、下接头5、连接管4等采用不锈钢材质。其中吸收体3上端采用滑轨导向方式与上接头1活动连接，即吸收体3上端与滑块2通过螺钉固定在上接头1的滑轨上，铪板3在轴向可以伸长移动，使得控制棒吸收体3四个面互不影响地各自辐照生长，减少了组建变形，提高了控制棒的安全及可靠性。
控制棒的下接头5上设置连接件，连接件由弹簧钩6和定位片7组成，弹簧钩6和定位片7由螺钉一起固定在下接头5上。将弹簧钩6旋转插入到跟随体组件上端的定位孔，实现控制棒与跟随体组件的连接。由于定位片7刚性很强，定位片7能固定弹簧钩6，对弹簧钩6起支撑作用，加强了钩子的强度和连接的稳定性。
在控制棒上端设有装卸孔，连接专用工具，用于控制棒装卸或更换。为了限制组件在导管内的振动，在上接头和下接头的均设置了凸台8，以保证组件与导管内壁的装配间隙，保持间隙均匀，增强外壁的冷却。
当进行控制棒与跟随体组件连接时，先将控制棒以一定角度插入到跟随体组件上端的连接处，然后旋转控制棒，使得连接件上的片状弹簧钩6进入到跟随体组件上端的方形定位孔中，这样控制棒通过弹簧钩与跟随体燃料组件实现了连接；反之，当进行控制棒与跟随体组件拆卸时，则将控制棒以相反的方向旋转，使得弹簧钩6与跟随体组件的定位孔脱离，再将控制棒提出，实现两者的分离。
Claims (5)
1.一种框架式反应堆控制棒结构，包括框架、骨架、连接件，其特征在于，框架是由互相独立的吸收体连接构成，骨架由上接头、下接头和连接管连接而成，连接件有弹簧钩和定位片组成；吸收体的下端固定在下接头上，上端活动连接在上接头上；弹簧钩和定位片固定在下接头上。
2.根据权利要求1所述的一种框架式反应堆控制棒结构，其特征在于，所述的框架为互相独立的4块吸收体连接构成方形的框架。
3.根据权利要求1所述的一种框架式反应堆控制棒结构，其特征在于，所述的吸收体为铪板。
4.根据权利要求1所述的一种框架式反应堆控制棒结构，其特征在于，所述的上接头、下接头、连接管均为不锈钢材质。
5.根据权利要求1所述的一种框架式反应堆控制棒结构，其特征在于，所述上端活动连接在上接头上为吸收体与滑块通过螺钉固定在上接头的滑轨上。
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