[发明专利]一种用于热管冷却反应堆的功率自动控制系统

权利要求书

1.一种用于热管冷却反应堆的功率自动控制系统，其特征在于，包括：

热管换热器（4）；

反应堆堆芯（11），包括反射层及屏蔽（10），所述反射层及屏蔽（10）内设置有堆芯金属基体（12），所述堆芯金属基体（12）内设置有若干燃料棒（9），所述热管换热器（4）设置在所述反应堆堆芯（11）的上方，所述热管换热器（4）和所述反应堆堆芯（11）之间设置有换热元件，所述堆芯金属基体（12）的顶面开设有中心孔洞；

控制部，所述控制部包括控制棒（5），所述热管换热器（4）的底面开设有容纳腔，所述容纳腔内固接有保护壳体（6），所述保护壳体（6）的底部与所述堆芯金属基体（12）顶面焊接，所述控制棒（5）顶部设置在所述保护壳体（6）内，所述控制棒（5）的底部贯穿所述堆芯金属基体（12）且位于所述中心孔洞内，所述控制棒（5）的顶部设置有上限位件，所述控制棒（5）的底部设置有下限位件；

所述上限位件包括压紧弹簧（1），所述压紧弹簧（1）的顶面与所述保护壳体（6）内腔顶面固接，所述压紧弹簧（1）的底面与所述控制棒（5）的顶面抵接，所述控制棒（5）外固接有固定装置（3）；

所述固定装置（3）包括固定环，所述固定环外壁通过连接杆固接有滑动环，所述滑动环外壁与外壳内壁滑动接触；

所述下限位件包括温控弹簧（8），所述中心孔洞内腔底面固接有电动调节装置（13），所述电动调节装置（13）的输出端与所述温控弹簧（8）的底部固接，所述控制棒（5）的底部套设有限位器（7），所述温控弹簧（8）的顶面与所述限位器（7）底面抵接，所述温控弹簧（8）内径大于所述控制棒（5）外径；

所述限位器（7）的底面顶面设置为凹槽结构，且所述凹槽结构与所述控制棒（5）底部抵接；

所述温控弹簧（8）的弹性系数随所述反应堆堆芯（11）温度变化而变化，所述反应堆堆芯（11）温度升高时所述温控弹簧（8）弹力减小，所述压紧弹簧（1）弹力不变，所述控制棒（5）向所述反应堆堆芯（11）内移动，引入负反应性，所述反应堆堆芯（11）功率减小；所述反应堆堆芯（11）温度降低时，则相反；

所述反应堆堆芯（11）底部的所述电动调节装置（13）可以通过压紧或释放所述温控弹簧（8）来调节所述控制棒（5）的位置，进而设定所述反应堆堆芯（11）的运行温度；

当所述反应堆堆芯（11）温度超过融化温度时，所述限位器（7）融化，所述控制棒（5）在所述压紧弹簧（1）的弹力作用下完全进入所述反应堆堆芯（11），引入负反应性，所述反应堆堆芯（11）停堆；

所述反应堆堆芯（11）在正常运行过程中，当因外部负荷扰动使得所述反应堆堆芯（11）内部温度升高时，所述温控弹簧（8）的弹性系数减小，所述温控弹簧（8）弹力减小，而处于所述热管换热器（4）内的所述压紧弹簧（1）的弹力保持不变，所述温控弹簧（8）和所述压紧弹簧（1）的合力作用会使得所述控制棒（1）向所述反应堆堆芯（11）内移动，引入负反应性，所述反应堆堆芯（11）功率减小；

当事故工况下所述反应堆堆芯（11）内的热量无法顺利导出时，所述反应堆堆芯（11）内温度快速升高，当处于所述反应堆堆芯（11）内部的所述限位器（7）的温度超过融化温度时，所述限位器（7）熔化，所述控制棒（5）在所述压紧弹簧（1）的作用下快速插入所述反应堆堆芯（11），引入大量负反应性，所述反应堆堆芯（11）停堆；

启堆过程中，通过所述电动调节装置（13）调节所述控制棒（5）的初始位置，使所述反应堆堆芯（11）在不同的功率水平下建立临界状态，控制所述反应堆堆芯（11）的运行温度。

2.根据权利要求1所述的一种用于热管冷却反应堆的功率自动控制系统，其特征在于：所述堆芯金属基体（12）设置为圆柱形结构，所述中心孔洞开设在所述堆芯金属基体（12）的顶面中心，所述堆芯金属基体（12）的顶面绕所述中心孔洞周向等间距开设有若干热管孔洞和燃料孔洞，若干所述燃料棒（9）分别位于若干所述燃料孔洞内。

3.根据权利要求2所述的一种用于热管冷却反应堆的功率自动控制系统，其特征在于：所述换热元件包括若干高温热管（2），所述高温热管（2）的冷凝段插入所述热管换热器（4）内，所述高温热管（2）的蒸发段贯穿所述反射层及屏蔽（10）插入到所述热管孔洞内。