[发明专利]用于反应堆的耐高温棒位探测器线圈组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种反应堆控制棒驱动系统，具体是指用于反应堆的耐高温棒位探测器线圈组件。

背景技术

压水反应堆的控制棒驱动机构（CRDM）可以提升、下插或保持控制棒在堆芯中的位置，是控制反应堆的裂变速率，实现启动、停止反应堆及堆功率的调节的关键设备。在CRDM的驱动杆行程套管外面，套装有棒位探测器，它用于探测控制棒驱动杆在堆芯中的实际位置，以实现控制棒的位置显示及自动控制，是控制棒驱动系统中的重要组成部分。

目前百万千瓦核电站的CRDM棒位探测器，其线圈组件总长约4米左右，通常有1个初级线圈和多个次级线圈（如31个）及补偿线圈（如2个）。控制棒驱动系统工作时，CRDM的驱动杆在棒位探测器线圈组件的初级线圈和次级线圈之间运行，并由电磁感应作用使次级线圈感生出信号，通过检测各组次级线圈的输出信号就能测出控制棒在堆芯的具体位置。

棒位探测器线圈组件需要在较高的环境温度中持续工作，其性能会影响到反应堆的平稳安全运行，所以要求该线圈组件必须稳定可靠、耐辐照、耐高温。以往的传统棒位探测器线圈组件因接头众多且接头焊接工艺所限，使得整体稳定性差，经常出现接头断开的故障，影响核电站平稳运行；同时由于棒位探测器的线圈骨架多采用非金属绝缘材料（如二苯醚玻璃漆布等），骨架之间不能焊接，影响了骨架联接的可靠性，并使线圈耐温等级难以提高，不能满足核电站CRDM在无风冷情况下对棒位探测器的耐高温需求。

发明内容

本发明的目的在于提供用于反应堆的耐高温棒位探测器线圈组件，可以满足CRDM无风冷的高温状态下长期稳定工作的要求，并解决现有棒位探测器因线圈接头众多以及接头焊接工艺所限导致的整体稳定性差、经常出现接头故障等问题，以保证核电站平稳运行。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

用于反应堆的耐高温棒位探测器线圈组件，包括金属内筒体，在所述金属内筒体的外壁上由内到外依次设套装有初级内绝缘层、初级线圈以及初级外绝缘层，且所述初级线圈通过绕组线直接绕制在初级内绝缘层上，在所述初级外绝缘层上套设有多个环形凸起状的金属骨架，金属骨架上固定有线圈绕组，且多个金属骨架之间通过间隔骨架焊接成一个整体。针对现有技术中，棒位探测器线圈组件的多个初级线圈以及次级线圈、补偿线圈在内筒体上的分布而造成的棒位探测器线圈组件接头众多，且棒位探测器线圈组件的接头焊接工艺有所限制，使得整体稳定性差，经常出现接头断开的故障，影响核电站平稳运行的问题，申请人经过长期研究，在金属内筒体上由内而外依次设置初级内绝缘层和初级外绝缘层，且在两层初级绝缘层之间初级线圈通过绕线组直接绕制在初级内绝缘层上，即同一组初级线圈只使用一根电磁线在金属内筒体上绕制，将现有技术中的多个初级线圈的分布变为一个整体的初级线圈，进而减少了初级线圈以及次级线圈、补偿线圈之间的接头个数，直接提高了整体的稳定性能；

并且在现有的棒位探测器线圈组件中的线圈骨架通常采用非金属材料，即二苯醚玻璃漆布，初级线圈的绕组线直接绕制在次级线圈和补偿线圈外面的二苯醚玻璃漆布骨架上，而二苯醚玻璃漆布骨架本身的耐温等级较低，通常在220℃等级左右，然而初级线圈本身距离反应堆热源较近，其实际工作温度高于220℃，因此现有的棒位探测器线圈组件的整体耐温等级较低，无法在高温环境下长期工作；本发明的初级线圈直接选用耐高温（如耐温等级400℃）的绕组线整体绕指在金属内筒体上，且通过初级内绝缘层以及初级外绝缘层的耐高温绝缘保护，使得初级线圈保持其稳定的工作状态。

在初级外绝缘层上固定有多个环形突起状的金属骨架，多个金属骨架之间通过间隔骨架焊接成一个整体。金属材质的骨架不仅可加工性好、尺寸精度高，而且便于批量化制造，成本低，耐辐照、耐潮湿性能好。次级线圈和补偿线圈的绕组逐一绕制在各金属骨架上，直接摒弃了非金属材质绝缘材料的线圈骨架，使得相邻的两个骨架支架能够焊接固定，保证了骨架的连接可靠性，在提高线圈耐温等级的同时大大延长了线圈的使用寿命。

进一步地，在所述金属内筒体的两端分别并排设置有两个金属骨架，且在所述金属骨架上固定有补偿线圈绕组。在金属内筒体的两端并排设置有两个金属骨架，金属骨架上固定的补偿线圈绕组用于对初级线圈做出工作补偿。

进一步地，所述次级线圈绕组包括由内到外依次设置的骨架绝缘层、次级线圈以及外部绝缘层。线圈绕组的主要作用是对初级线圈的工作做出补偿，且本发明在金属骨架上设置两层耐温绝缘层，即骨架绝缘层和外部绝缘层，通过该两层耐温绝缘层对次级线圈的保护，使得次级线圈对初级线圈的工作补偿更加稳定。