[实用新型]一种防止反应堆发生弹棒事故的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及核电安全领域和机械设备领域，尤其适用于控制棒控制系统。

背景技术

核电是一种高效清洁的新能源，与传统火力发电相比，核电具有原料少、效率高和无污染的特点。然而，一旦发生核事故，将会导致非常严重的后果，甚至给社会造成致命的打击。因此，确保核电厂安全运行、防止堆芯熔化至关重要。

反应堆正常运行时，由控制棒驱动机构完成控制棒组件在堆芯内的提升与下落，实现反应性控制。在紧急停堆或失去外电源时，控制棒依靠重力落入堆芯，确保安全停堆。控制棒驱动机构的承压外壳是反应堆的承压边界，事故工况下，承压外壳有可能破裂，一回路的高压冷却剂会将控制棒冲出反应区，发生弹棒事故，使反应性增加，造成堆芯融化，因此要采取有效手段防止弹棒事故的发生。

目前，一般通过增加压力外罩强度的方法防止压力外罩破裂，保证驱动机构所处的压力与堆芯压力平衡，防止冷却剂喷出发生弹棒事故，这种方式不能完全保证压力外罩不破裂损坏；采取增加控制棒组件重量或采用配重的方式使控制棒快速落入堆芯，同时防止堆芯弹出，这种方式受到空间和材料密度的限制，如果承压外壳破口足够大，冷却剂喷出流量足够，同样有发生弹棒事故的可能，没有可以有效控制弹棒事故发生的专设安全设施。

由于现有技术中上述问题的存在，本发明人对现有的技术进行改造，设计出一种防止反应堆发生弹棒事故的装置。

实用新型内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种防止反应堆发生弹棒事故的装置，该装置受到空间和材料密度的限制小，同时，当承压外壳破口和冷却剂流出时，能够锁死驱动轴，防止发生弹棒事故。为控制棒驱动机构增加了一道安全屏障，符合多样性原则和纵深防御原则。

本实用新型的目的在于提供以下两方面：

(1)提供一种防止反应堆发生弹棒事故的装置：所述装置位于控制棒驱动机构10的下部，所述控制棒驱动机构10环绕于驱动轴5设置，并位于反应堆压力容器6外部上端；

所述装置包括棘爪组件1、控制组件2和电缆组件3，所述电缆组件3为所述控制组件2提供电力，所述控制组件2产生电磁感应并发生位移，带动所述棘爪组件1运动，使所述棘爪组件1与驱动轴5啮合或脱离。

(2)本实用新型还提供一种使用上述装置的控制棒驱动系统，

所述控制棒驱动系统：

正常工况时，通过电气连接件31给止回线圈23通电，产生电磁回路，磁场驱动止回磁极24与止回衔铁21克服弹簧22的弹力吸合，在连杆15的带动下，棘爪13与驱动轴5脱离，通过给提升线圈72、传递线圈74和夹持线圈76配合通电，实现驱动轴5的提升与下落；

事故工况时，提升线圈72、传递线圈74、夹持线圈76断电，止回线圈23通电，使控制棒和驱动轴5依靠重力迅速落入堆芯，然后止回线圈23断电，弹簧22弹出止回衔铁21，止回衔铁21上升，在连杆15作用下，棘爪13与驱动轴5啮合并相互作用，控制棒与驱动轴5的重力克服弹簧22的弹力继续下降，基于棘爪13和棘爪支架11的作用，阻碍驱动轴5的上升；

断电工况时，反应堆突然失去电源或者驱动系统失去外电源，提升线圈72、传递线圈74、夹持线圈76和止回线圈23同时全部断电，提升和下落驱动轴5的全部销爪与驱动轴5脱开，在弹簧22的弹力作用下，棘爪13与驱动轴5啮合，控制棒和驱动轴5靠自身重力克服弹簧弹力，迅速插入堆芯。

本实用新型所具有的有益效果包括：

(1)本装置实现了棘爪与驱动轴啮合和脱离：正常工况下棘爪与驱动轴脱离，使驱动轴可以自由提升与下落；事故工况和断电工况时，棘爪与驱动轴啮合，防止弹棒事故的发生；

(2)反应堆重启时，对本装置通电即可完成棘爪与驱动轴的脱离，不必机械拆除，自动化和安全性高；

(3)电缆组件充分利用了原控制棒驱动系统的电气连接件和电缆导管，减少了对原控制棒驱动机构的改动幅度；

(4)控制组件采用电磁控制，与控制棒驱动机构的提升线圈工作磁路类似，由于对提升线圈工作磁路研究充分，应用经验丰富，提高了控制组件的可靠性；

(5)本装置可应用于核电厂反应堆和船舶反应堆，应用范围广，同时可与多种相关设备配套使用，增加一道安全屏障，符合多样性原则和纵深防御原则。

附图说明

图1示出本实用新型与反应堆压力容器相对位置示意图；

图2示出根据本实用新型一种优选实施方式的控制棒驱动机构的装置示意图；

图3示出根据本实用新型一种优选实施方式的一种防止反应堆发生弹棒事故的装置的局部放大图；