CN87105533A - 中子吸收棒阻尼装置 - Google Patents

Abstract

用于加压水冷反应堆的一种中子吸收棒，具有一个整体式阻尼装置。它包括一束固定到一星形臂上的垂直吸收棒，该星形组件有一个可连到驱动机构的中心柱塞。柱塞中的阻尼装置包括一个圆筒，可滑动地装在圆筒内的活塞，以及将该活塞推压入一个向下伸出位置的圆筒内的弹簧。圆筒和活塞的形状使得：当活塞从最外位置向内运动时，被活塞驱出圆筒的液体漏泄截面积逐渐减少。活塞载带一个水力阻尼器，减轻快速停堆时对吸收棒的初始冲击。

Description

本发明涉及用于液体冷却核反应堆的中子吸收棒，这类反应堆有一束垂直方向相互平行的中子吸收棒，这些吸收棒固定在带有一个中心柱塞的竖形架上，中心柱塞可连到作垂直运动的机构上，柱塞带有一个阻尼装置。本发明特别适合于应用到压水冷却和慢化的反应堆。

用于核反应堆的中子吸收棒由含有中子毒物的棒组成，用来控制反应堆堆芯中的反应性，它们可调节地插在堆芯中。

为了实现紧急仃堆，所有控制棒可依靠在其自身重量下落以同时插入堆芯。

为了减轻柱塞顶到反应堆上堆芯板或相应燃料组件的上端部时造成的冲击，已经提出一种冲击阻尼方案。欧洲专利第159509号中叙述的一种控制棒具有一种阻尼装置，该装置包括一个成形在柱塞上的园筒，其中装有一可滑动的活塞，活塞可被装在园筒中的弹性机构向下推压。活塞一顶到上堆芯板，由于弹性机构的压缩和从活塞与园筒壁之间流出的液体造成的压力损失，限制了活塞继续向下运动。然而，这种阻尼装置仅仅具有有限的作用，这是因为压力损失造成的阻尼效应在活塞运动期间基本不变，并且弹簧刚性的增加是逐渐提供的。另外，柱塞的这种装置妨碍了冷却液的流动。

如果吸收棒中含有的中子毒物是凝聚性的，而且实际上不需要冷却，则上述缺陷还可以容忍。当吸收棒含有其它的有限阻抗的化合物时，特别是当吸收棒含有一种用来改变堆芯中子能谱的物质时，这些缺陷就不能再容忍了。这类物质常常包括可转换材料的芯块（例如贫化铀氧化物和/或钍氧化物），它们不能承受冲击。

本发明的一个目的是提供一种中子吸收棒，该棒具有一个阻尼装置，它能减轻吸收棒顶到堆芯板时产生的对棒的冲击，并且在所有操作条件下，允许有满意的冷却，特别是对吸收棒的冷却，值得注意的是，与含有寄生吸收毒物的棒不同，含有可转换材料的棒必须由冷却液流冷却。

最后，在提供的上述类型的吸收棒中，园筒和活塞是这样成型的，当活塞从其最大伸长位置插入时，被它从园筒中驱出的液体的泄漏截面积逐渐减少。而且，活塞有一个水力阻尼器，当吸收棒与上堆芯板或燃料组件开始接触时，活塞就减速，以便减轻冲击。

下面，参照附图叙述本发明，本发明以举例方式给出具体实施例，通过这些说明，将会更好地理解本发明。

图1为本发明吸收棒的柱塞，其截面是通过柱塞轴线垂直平面截取的;

图2A-2E为装于图1的柱塞中的阻尼器各连续运行状态的示意图。

所述中子吸收棒可用于目前的反应堆，也可用于正在设计中的谱移反应堆。例如，它可用于已述公开在欧洲专利第159509号中的燃料组件，也可用于公开在法国专利第8419917号中的燃料组件。

参见图1，它示出了一吸收棒的套筒或柱塞8及装于其中的各元件之间的相互位置关系，此时，棒与驱动轴分开并置于支承表面10上，该支承表面假定是反应堆的上堆芯板（但也可以是燃料组件的上管座）。柱塞8和径向肋片12相连，构成一般称作“星形接头”的部件。垂直的薄翼片状的臂12带有垂直杆14，该杆在柱塞所示的位置与一个或多个燃料组件的导管完全啮合。驱动轴（未示出）有一个常规抓头，其抓指可以张开，以啮入套筒46上端的内凹槽46。

设在柱塞8里的阻尼装置可看作包括三个部分，即，一个水力制动器，一个用于衰减初始冲击的阻尼器或阻尼延迟器，以及一个行程终端负载吸收盘簧。

水力制动器包括一个套筒状的上端封闭的园筒，该园筒内孔16中可滑动地、密封地装有一个中空活塞18。

活塞18有一个横壁19，支承弹性复原及阻尼机构20。如图所示，该弹性机构包括两个串列的螺旋弹簧，它们具有相反的缠绕方向，以避免发生转动。所述的两个弹簧20由固定在园筒底壁的一个中心杆22所引导。

园筒的筒壁上有开孔24，用来调节被活塞18从园筒压出的水流。所逆开孔沿着园筒相互间隔开。它们沿纵向分布成许多组（例如，每两个孔一组），以平衡由于水喷射引起的横向水力推力，所述水喷射是活塞运动时从园筒压出的。根据所要求的顺序并考虑到冷却剂冷时和热时的不同情况选择组的数目。实际上，一般来讲十六组就足够了。

活塞18的一个优点是，在其与园筒滑动配合部分和环状间隙部分之间，带有一个朝下的径向凸肩26。凸肩26离开活塞下端的距离是：即使吸收棒完全插入堆芯（图1），该间隙还与下部几组开孔相沟通，以便提供冷却水流。

活塞18向下移动的量由一个止动环28所限定，止动环28安装在园筒的一个内沟槽中。如图1所示，柱塞下部有一个开槽30，用来接近止动环28。环28可焊接定位。

冲击阻尼器的目的是衰减吸收棒落下时活塞18的冲击，该阻尼器具有一个活塞32，活塞32可在活塞18的分隔壁19下方的一个盲孔中滑动，一个刚度比弹簧20低的复位弹簧36偏压活塞32，使之往下顶住止动环38。开在活塞18壁上的一个（或数个）限流孔34以使冲击时被活塞32压出的水流不具标定的压头损失。图1只示出一个孔，而一般讲有几个孔，其间距使得活塞32完全缩回时，活塞18的冲击速度能减小至尽可能低的值。

最后，一个行程终端弹簧40夹持在园筒底部和一个带法兰的套筒42之间，弹性机构20也靠在套筒42上。带法兰的套筒42的纵向尺寸要使活塞18顶住水力制动器的行程终端。经水力制动之后，弹簧20的压缩吸收了棒的剩余动量。园筒上可开一个或数个开孔44，当法兰套筒42向上运动时它可使液体流出园筒。

当套筒支承在堆芯板上，如图1所示，活塞32完全缩回入活塞18中。后者伸出一个微小的量，由行程终端弹簧40所施加的压缩力所夹持。

本装置的操作如下：

当吸收棒连接到其驱动轴时，活塞32由弹簧36夹持向下推顶环38，活塞18的凸肩26由弹簧20夹持推顶止动环28。弹簧20具有一个预应力，使活塞18克服由于吸收棒驱动机械步进控制所产生的惯性力，而维持对环28的推顶，这一惯性力常常引起达15个g（重力加速度）的加速度。如果活塞18的重量足够小，通常弹簧20静止时有200牛顿（20daN）的预应力就足够了。最后，行程终端弹簧40完全放松。

在操作的第一相位，阻尼延迟器的冲击阻尼器的作用仅仅是：从活塞32开始与堆芯板10接触（图2A）时起，该活塞32运动进入活塞18，并通过开口34将液体压出。在第一相的末尾（图2B），活塞18开始与堆芯板10相接触。

在第二相位，活塞18沿园筒运动，压缩弹簧20，并将水从园筒经开孔24（图2A-2E中未示）压出，开孔24可以防止活塞18运动时（图2C）压降增加。

在第二相位的末了，活塞18开始顶靠法兰42（图2D），并开始压缩行程终端弹簧40。活塞18继续深入引起弹簧40的压缩，直至得到完全的阻尼。（图2E）

开孔24可全部位于臂12的上方;这样，可以在臂拧到园筒上之后再钻出这些孔。

Claims (7)

1、一种用于液体冷却核反应堆的中子吸收棒，包括一束固定到一个星形部件臂上的垂直的中子吸收棒，该星形部件有可连接到驱动机构的一个中心柱塞，以及装在柱塞中的一个阻尼装置，所述阻尼装置包括：形成在所述柱塞中并向下开口的一个园筒，可滑动地装在所述园筒中并由装在园筒内的弹性机构向下朝一预定的最外位置推压的一个活塞；以及一个由所述活塞载带的水力阻尼器，在释放和落棒时阻尼器顶靠住一个静止件，以便起到冲击缓冲作用；

其中所述园筒及活塞的形状及排列为：当活塞向园筒中移动的量增加时，由于活塞向园筒内移动而产生的将液体压出园筒的液体漏泄截面积逐渐减小。

2、根据权利要求1的吸收棒，其中所述的漏泄截面积由多组校准孔所决定，所述校准孔开在园筒侧壁上，并沿其长度分布，因此在活塞向上运动进入园筒时它们相继被活塞复盖。

3、根据权利要求2的吸收棒，其中的活塞具有朝下的径向凸肩，因而该凸肩下方的活塞壁与园筒一起限定了一个环形间隙，在未被复盖时，所述开孔组与所述间隙是相通的。

4、根据权利要求1的吸收棒，其中的水力阻尼器具有一个比所述弹性机构刚性低的弹簧。

5、根据权利要求1的吸收棒，其中所述的弹性机构包括两个螺旋弹簧，它们布置成相互串接顶靠的关系，并具相反的缠绕方向。

6、根据权利要求2的吸收棒，还包括一个行程终端弹簧，该弹簧插入在筒底壁和一个顶靠布置的可垂直滑动的套筒之间，当活塞从所述预定位置移过一个预定长度时，该套筒用来接收该活塞。

7、根据权利要求6的吸收棒，其中活塞顶靠在套筒上是在该活塞向上运动并超出所有提供漏泄截面积的开孔之后。

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