[发明专利]一种实现反应堆控制棒缓冲功能的星形缓冲结构及其方法

说明书

技术领域

本发明属于核反应堆结构的对控制棒落棒进行缓冲的相关结构，具体涉及一种实现反应堆控制棒缓冲功能的星形缓冲结构及其方法。

背景技术

核反应堆，又称为原子能反应堆或反应堆，是能维持可控自持链式核裂变反应，以实现核能利用的装置。相对于核武爆炸瞬间所发生的失控链式反应，在反应堆之中，核变的速率可以得到精确的控制，其能量能够以较慢的速度向外释放，供人们利用，核反应堆通过合理布置核燃料，使得在无需补加中子源的条件下能在其中发生自持链式核裂变过程。反应堆这一术语应覆盖裂变堆、聚变堆、裂变聚变混合堆，但一般情况下仅指裂变堆。反应堆的控制棒在落棒时需要对其进行缓冲，以防止对燃料组件造成损伤，常用的方法是在燃料组件的导向管内设置缩径式结构，为控制棒提供落棒时的水力缓冲，但对于一些无法在燃料组件内进行缓冲的反应堆结构，其落棒缓冲就只能在堆芯上板上进行，造成缓冲效果差，控制棒受到冲击大，使得设备受到损伤。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是由于燃料组件结构原因，无法在燃料组件内对反应堆控制棒进行落棒缓冲，只能在堆芯上板上实现落棒缓冲，目的在于提供一种实现反应堆控制棒缓冲功能的星形缓冲结构及其方法，该缓冲结构带有八根呈星形布置的缓冲活塞，在堆芯上板上对应加工有八个呈星形布置的缓冲孔，当缓冲活塞插入缓冲孔内时，挤出冷却剂时实现了水力缓冲，解决了由于燃料组件结构原因，无法在燃料组件内对反应堆控制棒进行落棒缓冲，只能在堆芯上板上实现落棒缓冲的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种实现反应堆控制棒缓冲功能的星形缓冲结构，包括堆芯上板，所述堆芯上板上方设置有星形缓冲柱和若干根导向柱，导向柱固定在堆芯上板上，星形缓冲柱设置在导向柱形成的区域之间，星形缓冲柱的侧壁契合在导向柱中，并且星形缓冲柱能够在导向柱的外壁上沿着导向柱轴线方向移动，在星形缓冲柱上设置有若干个通孔，在导向柱形成的区域之间设置有若干根缓冲活塞，缓冲活塞呈星形布置，缓冲活塞的顶端插入到对应的通孔中，缓冲活塞中设置有缓冲活塞内孔，通孔中设置有活塞堵头，并且活塞堵头设置在缓冲活塞上方，活塞堵头中设置有缓冲堵头内孔，堆芯上板中设置有若干个堆芯上板缓冲孔，每个堆芯上板缓冲孔对应设置在其中一根缓冲活塞的正下方，且随着星形缓冲柱沿着导向柱轴线方向移动缓冲活塞能够插入到对应的堆芯上板缓冲孔中，在堆芯上板缓冲孔中设置有缓冲堵头，缓冲堵头设置在缓冲活塞的下方，缓冲堵头中设置有缓冲堵头内孔。本方案主要是用于实现控制棒落棒后在堆芯上板上的缓冲。星形缓冲柱侧壁膨大为八角结构，每个缓冲活塞对应插入到其中一个角中，星形缓冲柱下部与控制棒通过螺纹配合连接，星形缓冲柱上部与驱动机构通过螺纹配合连接，星形缓冲柱的周向均匀布置有八个螺孔，用于安装缓冲活塞和活塞堵头，缓冲活塞和活塞堵头均带有贯穿孔，可用于调节水力缓冲效果。在控制棒对应安装位置处的堆芯上板上加工有八个缓冲孔，每个缓冲孔底部安装有一个缓冲堵头，缓冲堵头带有通孔，可用于调节水力缓冲效果。当星形缓冲柱及缓冲活塞随控制棒下落时，由设置在堆芯上板上的四个导向柱提供全程导向，准确插入堆芯上板的八个缓冲孔内，挤出缓冲孔内的冷却剂实现了水力缓冲。其解决了由于燃料组件结构原因，无法在燃料组件内对反应堆控制棒进行落棒缓冲，只能在堆芯上板上实现落棒缓冲的问题。

导向柱的数量优选为四根，导向柱围绕星形缓冲柱的中心线均匀分布，实现星形缓冲柱移动时的导向；缓冲活塞的数量和堆芯上板缓冲孔的数量均为八根，八根活塞，既保证插入时的稳定性，也保证了对于冷却剂挤出速率，用于在控制棒落棒时带动缓冲活塞插入缓冲孔内，通过挤出缓冲孔内的水实现在堆芯上板上对控制棒进行水力缓冲，使得插入时精确，对于反应堆冷却剂挤出时均匀，其缓冲效果达到最佳，缓冲活塞围绕星形缓冲柱的中心线呈星形均匀分布；通孔的中心线、缓冲活塞内孔的中心线和缓冲堵头内孔的中心线重合；缓冲堵头内孔的中心线、缓冲堵头的中心线和堆芯上板缓冲孔的中心线重合。中心线重合使得在进行缓冲时顺畅而且有序，不会产生絮流。