[发明专利]用于核反应堆控制棒束垂直导向的装置

说明书

本发明涉及用于核反应堆的控制棒束导向装置，它在压水反应堆中，以及在热中子和谱移反应堆中有着特别重要的应用。

在目前的压水反应堆中，主要是采用许多控制棒束来控制其反应性。每一控制棒束包括一组控制棒，它们悬挂在星形支架的一个径向臂上。棒束的垂直驱动轴可以驱动星形支架，使得棒束可在一个低位和一个高位之间移动。低位时，棒束基本上完全插入反应堆堆芯中；高位时，棒束置于反应堆上部的内部构件中。

在堆芯中使用燃料组件中的导管来为控制棒导向。在堆芯之上，这些非常长而细的控制棒，必须由上部内部构件的一个装置来导向，这个装置通常包括：管套，其上部有一盖板，盖板上有孔用作驱动轴通道；许多水平板，它们沿管套分布并留有开口以使星形支架通过及为控制棒导向；在套管下部用于连续导向控制棒的器件，该器件包括用于为单个控制棒导向的管子和套管，并限定了足够宽的槽缝让星形支架的臂能够通过，这是为了保护控制棒使其免受从堆芯流出，进入管套中的冷却液湍流的影响。

迄今为止，都假设压力梯度加在倚靠在用作星形架通过的槽缝的边缘上的控制棒上并由于摩擦作用引起控制棒的磨损，为了把这些水平方向加到控制棒上的压力梯度减到最小值，已做了许多尝试。为了达到上述的平衡、在管子导向单一控制棒，套管导向控制棒对的导向器件中，压力平衡孔特别开在导向套管的壁上，而且用留有缝隙以平衡压力的外壳，代替这些套管(FR—A—2547100)，以及在槽缝的边缘控了凹槽、以提供平衡开口(FR—A—2516691)。

在这样的设计中，用于连续导向的装置给冷却剂限定了一个单一的向上通道。压力和速度的分析表明，因为大部分液体，在从非连续导向区向上被吸入管套时都偏向冷却剂出口，使得控制棒在连续导向区下部区域中偏向棒束的中心，而在连续导向区上部区域中偏向外部。

上述作用的不同，引起控制棒的严重不稳定，并且是产生振动的来源。    

已经发现，至少在某些类型的反应堆中，控制棒的振动是磨损的重要原因，尤其是在导向只是由分布板断续地实现的区域中，控制棒与水平板接触的地方。

此外，还发现在套管中，在径向上最靠外的那些控制棒，强烈地偏向该装置的轴，由于摩擦加速了磨损。

本发明的目的是提供一种用于垂直导向棒束的装置，与以前已有技术相比，该装置做了改进，尤其是在由连续导向区到断续导向区的边界上，避免了加在控制棒上的反向力。

为了达到上述目的，本发明专门提供了一种装置，其特征在于：控制棒以径向上的内排和外排形式分布，套管在它们之间限定了用于导向内排控制棒的通道，并将一条中冷却剂通道从相互连通的周边通道中分开，其中在管套中构成的冷却剂出口的开口是开在构成连续导向区所说的下部。    在一个实施例中，每一个套管，具有一个用于外排单个控制棒的导向通道，并开有一个径向朝外的孔，把该通孔与周边通道连通。与在套管中被导向的控制棒不同，周边排的控制棒通过位于套管之间的管子来定向，管子还带有径向狭缝，以便星形架的支臂通过。

在上述设计中，进入中心通道的冷却剂，几乎完全垂直向上流动，除了在断续导向区中，在水平导向板和管套之间有渗漏之外，离开组件的大部分冷却剂流，进入周边通道，并且通过管套下部的开口朝向管套外部流出。

因此，中心通道相对于管套外部是在过压下，从而径向内排的控制棒在此过压作用下被迫朝向外、所以就避免了在断续导向的上部水平板上，激起振动和磨损。由于在没有受到水平板保护的控制棒靠近上部顶端的水平位置上，实际上没有径向流动，所以，特别地防止了上述的激发振动。

在套管中，如果在这些套管中，构成了孔或狭缝，那么外排控制棒也是在由中心朝向外的过压作用之下。由带开缝的管子导向的控制棒、处在径向朝内的压差作用下。在管套外部，朝外的径向力可以很低。因此，在下部相反的力作用下，可以不产生任何有害的振动。

设计者在设计管套中套管和冷却剂入口的开口时所给出的大的活动余地，使得有可能调节在星形中心通道和周边通道之间的流率的分布，尤其是可调节径向朝外的迫使控制棒靠在通道壁上的作用力。

从以下给出的作为非限定实施例的描述和与导向器件已有技术的比较中，可以更好地了解本发明。描述时涉及到的附图如下：

图1表示按照本发明棒束导向装置的垂直剖面图，和与其相连的上部内部构件沿垂直面的截面图。

图2和图3分别是沿图1的II—II线和IV—IV线的水平面的截面图。