[发明专利]带有热管冷却的控制棒驱动机构

说明书

用于核反应堆控制棒驱动机构(CRDM)的冷却系统包含位于该控制棒驱动机构内或附近的蒸发段以及流体地联接至所述蒸发段的冷凝段。所述冷却系统可以包含从所述控制棒驱动机构中的驱动线圈向上延伸的一组热翅片以及延伸穿过所述驱动线圈和热翅片的热管。流体在处于所述热管的蒸发段中时由于所述控制棒驱动机构所生成的热量而蒸发并且从所述蒸发段运动至所述热翅片中的冷凝段中。流体在处于所述冷凝段中时冷却并且冷凝，从而再循环返回至所述蒸发段中。该被动自然循环冷却系统减少或消除通常用于冷却控制棒驱动机构的水软管、管道以及其它水泵送设备的数量，或者减少或消除对空气冷却的需求，从而增加核反应堆的可靠性并且简化核反应堆的运行和维护。

本申请要求于2018年9月25日提交的题为带有热管冷却的控制棒驱动机构(CONTROL ROD DRIVE MECHANISM WITH HEAT PIPE COOLING)的美国临时专利申请第62/736,250号的优先权，所述美国临时专利申请的内容被通过引用全文并入本文中。

该申请还为于2017年12月29日提交的题为带有远程断开机构的控制棒驱动机构(CONTROL ROD DRIVE MECHANISM(CDRM)WITH REMOTE DISCONNECT MECHANISM)的美国专利申请15/858,727的部分连续案，该美国专利申请要求美国临时申请第62/441,015号的优先权，所述美国专利申请和美国临时申请的内容被通过引用全文并入本文中。

政府利益

本发明是在美国能源部授予的合同号为DE-NE0000633的政府支持下进行的。政府在本发明中享有某些权利。

技术领域

本公开总体上涉及一种用于核反应堆控制棒驱动机构的冷却系统。

背景技术

在快速控制棒插入(SCRAM：rapid control rod insertion)期间，核反应堆压力容器(RPV：reactor pressure vessel)的顶部上的控制棒驱动机构(CRDM：control roddrive mechanism)可以通过重力操纵或释放驱动轴。控制棒驱动机构可以位于容纳反应堆压力容器的上部容纳容器(CNV：containment vessel)内，并且可以使用电动马达来控制驱动轴的运动。可以通过电磁力跨过压力容器边界远程地驱动电动马达。

通常由反应堆构件冷却水系统(RCCWS：Reactor Component Cooling WaterSystems)或强制空气冷却来冷却控制棒驱动机构电动马达。水冷却系统可以包含水软管的复杂的布置以使水循环，所述水从电动马达线圈移除热量。当从容纳容器移除反应堆压力容器以补充燃料时，难以将所述软管移除。由冷却系统软管中的泄漏或阻塞所引起的控制棒驱动机构故障可能触发容纳疏散系统(CES：Containment Evacuation System)关闭核反应堆。对于某些核反应堆，替代性的空气冷却系统可能不足。例如，抽空的容纳容器在反应堆压力容器的外部周围形成真空环境，从而消除作为冷却选择的对流热传递。

附图说明

所包含的附图被用于示例说明的目的，并且用来提供所公开的发明系统、设备、方法以及计算机可读的存储介质的可能的结构和操作的示例。这些附图决不限制本领域技术人员在不脱离所公开的实施方式的精神和范围的情况下可以在形式和细节方面做出的任何改变。

图1示出示例性核反应堆模块的示意图。

图2为反应堆压力容器的上部头部的侧视立体剖视图，所述反应堆压力容器在容纳容器内部具有控制棒驱动机构(CRDM)。

图3为部分地插入至核燃料组件中的控制棒组件的立体图。

图4A和4B为示出反应堆压力容器的拆卸的示意图。

图5为单铰链型控制棒驱动机构的侧视图。

图6为单铰链型控制棒驱动机构的平面图。