CN208873481U - 一种核电厂用控制棒驱动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种核电厂用控制棒驱动机构，其包括：一体化结构的耐压壳组件；安装于耐压壳组件上的棒位探测器采用可变变压器结构；与耐压壳组件采用法兰结构相连的管座；与棒位探测器下端相连的高温线圈组件；驱动杆组件从钩爪组件中穿过，驱动杆组件的下端与控制棒的星形架相连；控制棒驱动机构内设水力环腔缓冲装置。控制棒驱动机构，便于拆卸且可连续精确监测控制棒的实际位置；简化了顶堆结构，降低了建造成本；改进了驱动杆结构可防止发生弹棒事故，提高了驱动机构运行的平稳性和安全性；使用耐高温线圈使设备安全系数提升。

Description

一种核电厂用控制棒驱动机构

技术领域

本实用新型涉及核电设备技术领域，尤其涉及一种核电厂用控制棒驱动机构。

背景技术

所谓核电控制棒一般是由硼和镉等易于吸收中子的材料制成的。核反应压力容器外有一套机械装置可以操纵控制棒。控制棒完全插入反应中心时，能够吸收大量中子，以阻止裂变链式反应的进行。如果把控制棒拔出一点，反应堆就开始运转，链式反应的速度达到一定的稳定值；如果想增加反应堆释放的能量，只需将控制棒再抽出一点，这样被吸收的中子减少，有更多的中子参与裂变反应。要停止链式反应的进行，将控制棒完全插入核反应中心吸收掉大部分中子即可。在核反应控制过程中，控制棒的驱动机构起着至关重要的作用。

目前核电厂内广泛使用的磁力提升型控制棒驱动机构大多依靠M310机组进行适应性改进设计而来。耐压壳多采用多段式“Ω”焊接结构；安装方式则为螺纹连接加焊接；提升磁路缓冲主要依靠3个缓冲片；线圈的耐温在220℃左右，而且需要强制通风冷却维持长期运行；棒位测量装置采用5位或6位葛莱码式（光电编码器）结构，测量分辨率在±8步（约127mm）。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种核电厂用控制棒驱动机构，解决现有控制棒驱动机构不易拆卸，耐温较低且易发生弹棒事故的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种核电厂用控制棒驱动机构，其可包括：

一体化结构的耐压壳组件；

安装于所述耐压壳组件上的棒位探测器，所述棒位探测器采用可变变压器结构实时连续精确监测控制棒的实际位置；

与所述耐压壳组件采用法兰结构相连的管座；

与所述棒位探测器下端相连的高温线圈组件；

驱动杆组件从安装于所述耐压壳组件钩爪室中的钩爪组件中穿过，所述驱动杆组件的下端与控制棒的星形架相连；

所述控制棒驱动机构内设水力环腔缓冲装置。

在可选的实施例中，所述耐压壳组件内设盲孔式行程套管、过渡节以及钩爪室。

在可选的实施例中，所述耐压壳组件采用分段对接焊工艺进行焊接。

在可选的实施例中，所述盲孔式行程套管以及过渡节选用奥氏体不锈钢材料制作，所述钩爪室选用马氏体不锈钢材料制作。

在可选的实施例中，所述耐压壳组件与所述管座之间设双锥密封垫。

在可选的实施例中，在所述管座上设引漏装置，在所述双锥密封垫之间设检漏装置。

在可选的实施例中，所述棒位探测器绕线方式为初级线圈和次级线圈分别缠绕，所述棒位探测器在对控制棒位置的测量时，最大测量误差为+3%~-3%。

在可选的实施例中，所述钩爪组件的缩颈结构用以限制所述驱动杆组件的晃动。

在可选的实施例中，所述水力环腔位于提升磁铁与提升衔铁之间，所述水力环腔内设提升弹簧。

在可选的实施例中，所述提升磁铁与提升衔铁之间使用隔磁片隔离开。

在可选的实施例中，所述高温线圈组件的线圈耐温上限值为350℃。

在可选的实施例中，所述高温线圈组件包含三组耐高温线圈。

在可选的实施例中，所述驱动杆组件内设阀门装置，用以降低驱动杆运动时的上下压差。

在可选的实施例中，所述核电厂用控制棒驱动机构安装在核反应堆压力容器顶盖的管座上。

综上可知，本实用新型实施例的有益效果在于：本实用新型的控制棒驱动机构，便于拆卸且可连续精确监测控制棒的实际位置；简化了顶堆结构，降低了建造成本；改进了驱动杆结构可防止发生弹棒事故，提高了驱动机构运行的平稳性和安全性；使用耐高温线圈既简化了系统设计还使设备安全系数提升。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种核电厂用控制棒驱动机构的一个实施例的装配示意图。

图2是本实用新型一种核电厂用控制棒驱动机构的一个实施例中耐压组件组装示意图。

图3是本实用新型一种核电厂用控制棒驱动机构的一个实施例中耐压组件与CRDM（连杆控制机械装置）管座连接示意图。

图4是本实用新型一种核电厂用控制棒驱动机构的一个实施例中棒位探测器结构示意图。

图5是本实用新型一种核电厂用控制棒驱动机构的一个实施例中钩爪组件缩颈示意图。

图6是本实用新型一种核电厂用控制棒驱动机构的一个实施例中水力环腔示意图。

图7是本实用新型一种核电厂用控制棒驱动机构的一个实施例中高温线圈组件示意图。

以下实施例的各图中标识对应的注解如下：

图2：31、封头 32、行程套管 33、过渡节 34、钩爪室

图3：3、耐压壳组件 81、螺栓 82、螺母 83、法兰 84、双锥密封垫 9、CRDM管座 91、引漏装置

图4：11、初级线圈引出线（进端） 12、初级线圈 13、内筒体 14、次级线圈 15、次级线圈引出线（出端） 16、初级线圈引出线（出端） 17、次级线圈引出线（进端）

图5：111、提升磁极 72、套管轴 41、驱动杆 74、调整环 75、支撑环

图6：111、提升磁极 112、提升弹簧 113、水力环腔 114、隔磁片 115、提升衔铁

图7：601、引接线 602、磁轭盘-1-1 603、提升线圈 604、磁轭盘-2-1 605、移动线圈 606、磁轭盘-2-2 607、磁轭盘-3-1 608、保持线圈 609、磁轭盘-3-2 610、磁轭衬套-4611、磁轭环-3 612、磁轭衬套-3 613、磁轭环-2 614、磁轭衬套-2 615、磁轭盘-1-2 616、磁轭环-1 617、磁轭衬套-1。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本实用新型可以用以实施的特定实施例。

本实用新型的实施例提供一种核电厂用控制棒驱动机构，如图1的装配图所示，其主要由以下组件构成：

棒位探测器1、外套筒2、耐压壳组件3、驱动杆组件4、螺纹连接件5、线圈组件6、钩爪组件7、双头螺柱连接件8、CRDM管座9以及辅助落棒弹簧10。

其中，棒位探测器1安装于耐压壳组件3的行程套管上，棒位探测器1的下端与线圈组件6相连，线圈组件6的磁轭衬套支撑着整个棒位探测器1；外套筒2套在外套筒2的外部，外套筒2的下端通过螺纹与线圈组件6的磁轭盘相连；钩爪组件7安装在耐压壳组件3的钩爪室内，驱动杆组件4从钩爪组件7中穿过，驱动杆组件4的下端通过拆接头与控制棒（未标准）的星形架相连；辅助落棒弹簧10安装于CRDM管座9的内部，辅助落棒弹簧10的上端置于CRDM管座9的内台阶面上，依靠钩爪组件7下端的支撑环进行限位，辅助落棒弹簧10的下端则坐落在控制棒的导向筒上端面。

进一步，结合图2所示，耐压壳组件3为一体结构内部中空，外径较大的一端为钩爪室34，外径较小的一端端头为封头31，从封头31端往钩爪室34端依次设有行程套管32（棒位探测器1就安装在该行程套管32上），在行程套管32与钩爪室34之间设过渡节33。该耐压壳组件3与现有的控制棒驱动机构内的耐压壳相比，取消了端塞及排气孔，转而采用盲孔式行程套管32，取消了所有的“Ω”焊缝，使用分段对接焊工艺来实现焊接。在本实施例中，钩爪室34采用马氏体不锈钢，行程套管32、过渡节33以及它们之间的连接法兰（未标注）则采用奥氏体不锈钢，因此行程套管32、过渡环33以及钩爪室34之间的对接焊缝均为异种金属对接焊缝；这样就增加了耐压壳组件3的安全可靠性。

进一步，结合图3所示，耐压壳组件3与CRDM管座9之间采用法兰连接，使用多组双头螺柱连接件8进行锁紧，这样既能保证其密封性还能便于拆卸检修。其中，双头螺柱连接件8靠螺栓81、螺母82来对法兰83和CRDM管座9进行螺纹锁紧，在耐压壳组件3与CRDM管座9之间垫有双锥密封垫84，采用双重密封的方式，这样进一步增强了密封性。在双锥密封垫84之间还增设检漏装置（未标注），一旦发生内圈泄漏，检漏装置会收集泄漏信息给维修人员，在CRDM管座9上还嵌有引漏装置91至双锥密封垫84处，引漏装置91可在发生内漏时，将漏液引出，从而保证冷却液不会外漏，有效保证密封可靠性。

进一步，如图4所示的棒位探测器1的绕线方式，运用的是可变变压器线性测量原理来进行测量，完全不同于现有技术的差动变压器原理。该棒位探测器1仅由初级线圈12和次级线圈14分别缠绕于内筒体13上，与现有技术的绕线方式比较，既减少了接线接头数量从而简化了控制系统，还可实现连续测量监控棒位，并且将测量的最大误差控制在±3%的范围内。

进一步，如图5所示，本实用新型的钩爪组件7的两端均采用缩颈结构，可有效地保证驱动杆41在提升和下插的过程中的稳定性，避免配合间隙过大引起的驱动杆41的晃动，以使得控制棒能够适应各类复杂的工况。在本实施例中，在驱动杆41的上段开有均匀的齿槽，钩爪组件7在线圈组件6通断电的控制下，摆入或摆出驱动杆41的齿槽，从而实现对驱动杆组件4的提升、下插和落棒动作。当然为了安全考虑，必须在驱动杆41外设置套管轴72，在套管轴72与支撑环75之间设置调节环747，可使套管轴727与支撑环757之间的螺纹进行充分预紧，以降低运行中销的剪切力。

进一步，如图6所示，将现有技术中的缓冲片结构取消，在提升磁铁111与提升衔铁115之间增设水力环腔113，在水力环腔113内设置提升弹簧，在提升磁铁111与提升衔铁115的接触面之间用隔磁片114将其隔开，避免硬接触。这样的结构比起现有的缓冲片结构相对简单，而且在提升磁铁111与提升衔铁115吸合时，利用水力环腔113内的弹簧和水压的共同作用来起到更好的缓冲效果，降低提升磁铁111与提升衔铁115之间的冲击力，以提升使用寿命并降低损坏率。

进一步，如图7所示，本实用新型控制棒驱动机构的线圈组件6采用耐高温线圈，线圈可耐最高温度为350℃。并且使用三组线圈，通过操作室内的控制柜向其分别发出动作指令，三组线圈则按照预先设定好的程序进行通断电，从而控制钩爪组件7中对应磁极和衔铁的磁化，从而实现控制棒的提升、下插或断电落棒动作。采用耐高温线圈不仅提高了设备本身的安全系数，同时取消了强制对流设备，不需要进行冷却设计，简化了系统和堆顶结构。

进一步，驱动杆组件4上设置有阀门装置，可降低驱动杆运动时的上下压差，避免弹棒事故发生。

综上，将本实用新型的驱动机构安装在核反应堆压力容器顶盖控制棒驱动机构管座上，通过控制指令来实现对堆芯内控制棒进行提升、下插、落棒等操作，从而调节反应堆运行功率或使反应堆停堆。

通过上述说明可知，本实用新型的有益效果在于：本实用新型的控制棒驱动机构，便于拆卸且可连续精确监测控制棒的实际位置；简化了顶堆结构，在降低了建造成本；改进了驱动杆结构可防止发生弹棒事故，提高了驱动机构运行的平稳性和安全性；使用耐高温线圈既简化了系统设计还使设备安全系数提升。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种核电厂用控制棒驱动机构，其特征在于，包括：

一体化结构的耐压壳组件；

安装于所述耐压壳组件上的棒位探测器，所述棒位探测器采用可变变压器结构实时连续精确监测控制棒的实际位置；

与所述耐压壳组件采用法兰结构相连的管座；

与所述棒位探测器下端相连的高温线圈组件；

驱动杆组件从安装于所述耐压壳组件钩爪室中的钩爪组件中穿过，所述驱动杆组件的下端与控制棒的星形架相连；

所述控制棒驱动机构内设水力环腔缓冲装置。

2.根据权利要求1所述的核电厂用控制棒驱动机构，其特征在于，所述耐压壳组件内设盲孔式行程套管、过渡节以及钩爪室。

3.根据权利要求2所述的核电厂用控制棒驱动机构，其特征在于，所述耐压壳组件采用分段对接焊工艺进行焊接；所述盲孔式行程套管以及过渡节选用奥氏体不锈钢材料制作，所述钩爪室选用马氏体不锈钢材料制作。

4.根据权利要求1所述的核电厂用控制棒驱动机构，其特征在于，所述耐压壳组件与所述管座之间设双锥密封垫。

5.根据权利要求4所述的核电厂用控制棒驱动机构，其特征在于，在所述管座上设引漏装置，在所述双锥密封垫之间设检漏装置。

6.根据权利要求1所述的核电厂用控制棒驱动机构，其特征在于，所述棒位探测器绕线方式为初级线圈和次级线圈分别缠绕，所述棒位探测器在对控制棒位置的测量时，最大测量误差为+3%~-3%。

7.根据权利要求1所述的核电厂用控制棒驱动机构，其特征在于，所述水力环腔位于提升磁铁与提升衔铁之间，所述水力环腔内设提升弹簧；所述

提升磁铁与提升衔铁之间使用隔磁片隔离开。

8.根据权利要求7所述的核电厂用控制棒驱动机构，其特征在于，所述高温线圈组件包含三组耐高温线圈。

9.根据权利要求1所述的核电厂用控制棒驱动机构，其特征在于，所述驱动杆组件内设阀门装置，用以降低驱动杆运动时的上下压差；所述核电厂用控制棒驱动机构安装在核反应堆压力容器顶盖的管座上。