[发明专利]一种浮动式反应堆控制棒驱动机构

说明书

技术领域

本发明涉及核电站反应堆的控制棒驱动机构，具体是一种应用于浮动式反 应堆的控制棒驱动机构。

背景技术

核反应堆控制棒驱动机构是反应堆最重要的控制系统和安全保护系统的伺 服设备，担负着反应堆的启动、功率调节、停堆及安全(紧急)停堆等生产运 行和安全控制功能。由于工作环境不同于陆基，浮动式电站反应堆时刻处于周 期性摇摆状态中，此时驱动机构不能始终保持固定竖直状态，依靠重力作为控 制棒插入堆芯的驱动力已不能安全实现落棒动作。当浮动堆发生大角度倾斜， 甚至发生倾覆时，重力就成为控制棒运动的阻力，阻碍其原设定落棒动作。因 此，原有的陆基核反应堆控制棒驱动机构的驱动工作机理已不能满足浮动反应 堆的生产和安全保证功能。为保证浮动式反应堆稳定可靠地正常工作，它的控 制棒驱动机构必须采用新型的驱动技术和运动可靠性保障措施。

在浮动式反应堆控制棒驱动机构的设计应用中，俄罗斯因拥有大量的核动 力破冰船和丰富的开发运行浮动式反应堆实践经验，从而成为该领域的领头 羊。俄罗斯试验机械制造设计局(OKBM)的ABV、VBER和KLT系列浮动式 反应堆是其多年的研究成果。其中KLT-40系列是其最成熟的浮动式核反应堆， 该反应堆已为核动力破冰船在俄罗斯北部极恶劣环境工作提供动力，其总运行 时间超过7000堆年。AkademikLomonosov是俄罗斯核电集团(Rosenergoatom) 设计的全球第一座浮动核电站，就配备2座35MWe(KLT-40S)反应堆，电站 预定在2016年试运行，其采用的外置式控制棒驱动机构使用步进电机和齿轮齿 条驱动机构[KLT-40floatingnuclearheatandpowerunitwithKLT-40sreactorplant (OKBM,RussianFederation).In:Statusofadvancedlightwaterreactordesigns IAEA-TECDOC-1391.Vienna:InternationalAtomicEnergyAgency,IAEA,2004: 733-754.]。这种齿轮齿条式驱动机构动作可靠，但因传动机构特点，占用空间 体积过大，无法适应高密度布置需求。日本的原子能研究机构(JAERI)则致力 于内置式滚珠螺母丝杠式控制棒驱动机构的研发[Ishida,Toshihisa.Imayoshi, Shou.etal.Developmentofin-vesseltypecontrolroddrivemechanismformarine reactor.JournalofNuclearScienceandTechnology.2001,38(7),557—570.]，并将 其应用于船用一体化反应堆MRX、DRX。这种采用丝杠滚子螺母式驱动机构 设计时，可分开的滚子螺母与导螺杆形成了复杂连接，这可能会在正常运行期 间影响到控制棒运动精度。同时导螺杆的紧急停堆释放还有可能对螺纹或导螺 杆结构完整性造成不可修复的损坏。当发生急停事件时，螺母与导螺杆完全脱 离。如重新恢复连接，将会引入相对位置的偏差，这将导致滚子螺母与导螺杆 重新啮合的难度提高、接触情况变得更复杂。此外，对于复杂的可分离式滚子 螺母来说，随着时间推移产生的磨损会将会是一个不可避免的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种浮动式反应堆控制棒驱动机构。

浮动式反应堆控制棒驱动机构包括：

承压壳体部件；所述的承压壳体部件由螺杆行程壳体、电机承压壳体和导 向套管组成；所述螺杆行程壳体、电机承压壳体和导向套管共同构成压力边界； 其中所述电机承压壳体与反应堆顶盖连接固定；

驱动电机部件；所述的驱动电机部件由定子绕组、转子、螺母和轴承构 成，其中定子绕组安装在所述电机承压壳体的外部或内部；所述转子和螺母连 成一体，并由所述轴承套装在所述电机承压壳体内；所述定子绕组因电流变化 而产生交变磁场，对所述转子产生转矩作用，驱动所述螺母转动从而推动螺杆 直线运动；

落棒释放机构部件；所述的落棒释放机构部件由落棒弹簧、释放弹簧、钩 爪、连杆、衔铁组成；所述落棒弹簧、释放弹簧、钩爪、连杆、衔铁套装在所 述导向块内；