[發(fā)明專利]一種控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的落棒系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310686852.6
• 申請(qǐng)日: 2013-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN103646673A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙漢財(cái);劉桂民;周興泰;余笑寒;黎忠;陳堃;王曉;張東生;周雪梅;梅龍偉;孟令杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所
• 主分類號(hào): G21C7/20
• 分類號(hào): G21C7/20;F16F15/04
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種核反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)工程設(shè)備，尤其涉及一種控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的落棒系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

如圖1（a）-（c）所示，橡樹嶺的熔鹽堆的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)落棒的緩沖阻尼器包括：鏈條1’、鏈銷2’、緩沖阻尼桿3’、緩沖彈簧4’、鋼球歸位彈簧5’以及鋼球6’；其原理是通過緩沖彈簧4’轉(zhuǎn)換沖擊的能量，并在流動(dòng)的鋼球6’前加設(shè)節(jié)流口（圖中未示）進(jìn)行阻尼，具體來說，其工作過程包括：啟動(dòng)落棒；控制棒7’下落直至完全覆蓋活化區(qū)；壓縮緩沖彈簧4’、鋼球6’進(jìn)入節(jié)流口；鋼球歸位彈簧5’釋放、鋼球6’流出節(jié)流口；上述兩步同時(shí)進(jìn)行，直至沖擊能量E減至0，則終止落棒。這種緩沖阻尼器雖然可以應(yīng)用于高溫堆上，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦鋼球溢出，落入控制棒孔道內(nèi)會(huì)卡死控制棒，造成事故。另外，由于緩沖和阻尼同時(shí)作用，延長了控制棒通過覆蓋活性區(qū)的時(shí)間，使實(shí)際的落棒時(shí)間加長；如果過了覆蓋區(qū)再緩沖阻尼，則會(huì)加長控制棒在下反射層的孔道長度。

如圖2（a）-（c）所示，清華的氣冷堆的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)落棒的緩沖阻尼器包括：電磁阻尼器1”、鏈條拉桿2”、鏈條3”、套筒4”以及碟形彈簧5”，其中，鏈條拉桿2”部分插入該套筒4”中，鏈條3”的一端連接在鏈條拉桿2”的伸出套筒4”的頂端，另一端繞過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的鏈輪與控制棒6”連接，碟形彈簧5”為位于在套筒4”中并套設(shè)在鏈條拉桿2”外緣的一組背對(duì)背疊加在一起的碟形彈簧；該緩沖阻尼器的原理是通過碟形彈簧5”轉(zhuǎn)換沖擊能量，并通過位于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的與鏈輪同步旋轉(zhuǎn)的電磁阻尼器1”進(jìn)行阻尼，具體來說，其工作過程包括：啟動(dòng)落棒；控制棒6”下落通過活性區(qū)，碟形彈簧5”壓縮和釋放，同時(shí)電磁阻尼器1”工作，減緩碟形彈簧5”的壓縮和釋放，直至沖擊能量E減至0，則終止落棒。由于電磁阻尼器1”的電磁線圈在高溫環(huán)境下達(dá)到居里點(diǎn)，會(huì)失去磁性，因此，這種緩沖阻尼器不能應(yīng)用于高溫堆上。另外，與橡樹嶺的熔鹽堆的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)落棒的緩沖阻尼器相同，清華的氣冷堆的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)落棒的緩沖阻尼器的緩沖和阻尼也同時(shí)作用，因此存在一樣的問題（如果不同時(shí)作用，則無法在回彈時(shí)啟動(dòng)電磁阻尼器，因?yàn)橹虚g的鏈條是柔性的，因此，只能同時(shí)作用）。

綜上可知，橡樹嶺落棒緩沖阻尼的方法是覆蓋活化區(qū)后同時(shí)進(jìn)行緩沖阻尼；而清華的落棒緩沖阻尼方法是先邊落棒邊阻尼，當(dāng)覆蓋活性區(qū)后，再同時(shí)進(jìn)行緩沖阻尼。緩沖僅轉(zhuǎn)換沖擊能量，不降低速度，而阻尼則降低速度，當(dāng)未完全吸收能量時(shí)，控制棒必須反彈，首次阻尼的時(shí)間長，且緩沖阻尼的行程大，孔道長；落棒覆蓋活性區(qū)后再同時(shí)進(jìn)行緩沖阻尼，會(huì)延長落棒時(shí)間，這是因?yàn)橥瑫r(shí)進(jìn)行緩沖阻尼則緩沖時(shí)間和阻尼時(shí)間累加，且增加了緩沖阻尼行程，從而需要增加緩沖阻尼孔道的長度，因?yàn)槿绻麥p少孔道長度，則必須提前進(jìn)行緩沖阻尼，這樣勢必會(huì)延長覆蓋活化區(qū)的時(shí)間，而控制棒必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)覆蓋活性區(qū)，如果未按規(guī)定時(shí)間覆蓋活性區(qū)，或大于規(guī)定時(shí)間，則超過規(guī)定時(shí)間的反應(yīng)堆中子數(shù)量可能以每秒幾何級(jí)的增長，從而發(fā)生核危險(xiǎn)，因此，必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)覆蓋活性區(qū)。另外，只能增加控制棒毒物件的長度，以達(dá)到緩沖阻尼前后能完全覆蓋活性區(qū)的目的。因此，雖然在反應(yīng)堆高時(shí)，落棒速度過快，可以使用此方法，但會(huì)增加緩沖阻尼的孔道長度和控制棒毒物件的長度。

鑒于上述情況，目前需要對(duì)這種落棒緩沖裝置進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明旨在提供一種控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的落棒系統(tǒng)，從而先吸收控制棒落棒對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的沖擊，起到緩沖作用，再耗散彈簧回彈力，達(dá)到阻尼效果。

本發(fā)明之一所述的一種控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的落棒系統(tǒng)，其包括套筒、彈簧以及螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中，螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括帶有導(dǎo)向桿的螺桿組件，所述控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的落棒系統(tǒng)還包括兩個(gè)摩擦片，其中，

所述套筒的內(nèi)壁上設(shè)有用于將其內(nèi)腔沿其長度延伸方向分隔成上下兩段的隔板，所述套筒的內(nèi)腔中還設(shè)有一位于所述隔板上方的限位套；

所述導(dǎo)向桿穿過所述隔板部分地伸入所述套筒內(nèi)，且該導(dǎo)向桿的底端固定連接有一彈簧底板，所述彈簧套設(shè)在所述導(dǎo)向桿上，且其一端固定連接在所述彈簧底板上，另一端頂在所述隔板的下表面上；

所述螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括一螺紋連接在所述導(dǎo)向桿外緣可隨該導(dǎo)向桿上下移動(dòng)的旋轉(zhuǎn)摩擦盤，且該旋轉(zhuǎn)摩擦盤位于所述隔板上方，并通過所述限位套限制該旋轉(zhuǎn)摩擦盤自身的上下移動(dòng)距離；以及

所述兩個(gè)摩擦片中的一個(gè)摩擦片固定連接在所述隔板的上表面上，另一個(gè)摩擦片固定連接在所述旋轉(zhuǎn)摩擦盤的下表面上，并與固定連接在所述隔板的上表面上的摩擦片相對(duì)設(shè)置。