[實用新型]十字形控制棒組件

有效

• 申請號: 201420628880.2
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN204130191U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 朱發文;龐華;馮琳娜;雷濤;張鳳林;李翔;茹俊
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G21C7/117
• 分類號: G21C7/117
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 何筱茂

技術領域

本實用新型涉及核反應堆技術領域，具體地，涉及一種十字形控制棒組件。

背景技術

核反應堆的安全可靠和經濟運行取決于反應堆停堆和調節系統運行的可靠性，而反應堆的反應性控制主要通過控制棒組件實現。控制棒組件具有反應堆啟動、停堆、變更堆功率和保護反應堆的功能。

在壓水反應堆中，控制棒組件結構如圖1所示，由星形架和若干根控制棒組成。在反應堆正常運行期間通過把控制棒逐步插入燃料組件以調節反應性，在緊急工況下則靠自身重力將控制棒快速插入燃料組件實現緊急停堆。緊急停堆時，控制棒組件主要通過控制棒插入到導向管緩沖段的水力緩沖作用吸收驅動線快速下落后的大部分能量，然后通過控制棒連接柄緩沖彈簧的機械緩沖作用吸收剩余動能，以最大程度地減小燃料組件受到的沖擊載荷。

在沸水反應堆中，控制棒組件的機構如圖2所示，由十字形骨架和鉿板（或控制棒）組成。控制棒組件從堆芯底部插入到燃料組件中，其緩沖設計采用水力緩沖，控制棒組件的下端有一個速度控制器，控制棒的中間留有冷卻劑流道，通過增加水力阻力緩沖控制棒落棒。但控制棒自堆底引入后就不能在控制動力源喪失后靠重力自動插進堆芯，因此沸水堆的控制棒驅動機構必須非常可靠，通常都采用液壓驅動，每個機構或每兩個機構配有一個單獨的蓄壓器。

在超臨界水冷堆中，十字形控制棒組件設計成從堆芯頂部插入，控制棒組件既要滿足反應堆反應性控制的要求，又要滿足控制棒落棒緩沖的需求。目前，壓水堆控制棒組件不適應具有十字形通道的超臨界燃料組件結構，而沸水堆十字形控制棒組件設計成從堆芯底部插入，與超臨界燃料組件從堆芯頂部插入完全不同，因此壓水堆控制棒組件和沸水堆控制棒組件結構均無法滿足這兩個要求。專利CN203070781U公開了一種十字形控制棒組件，包括控制棒本體，控制棒本體由橫截面呈正交垂直連接的四個翼板構成，在控制棒本體的軸線頂部設置有缺口，在控制棒本體頂部安裝有中心筒，在中心筒內安裝有緩沖裝置，所述緩沖裝置位于缺口內；該控制棒組件適用于從堆芯頂部自上而下插入堆芯，可以實現堆芯反應性的控制，但是該控制棒組件在實現落棒緩沖時通過緩沖杯實現一定的機械緩沖，但其緩沖作用有限，仍然無法從根本上解決控制棒落棒沖擊力過大的問題，仍然無法保證燃料組件受沖擊后的結構完整性。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題在于克服現有技術的上述不足，提供一種十字形控制棒組件，該十字形控制棒組件從堆芯頂部自上而下插入堆芯時，不僅可以實現堆芯反應性的控制，還可以實現控制棒的落棒緩沖，解決現有控制棒組件無法同時滿足超臨界水冷堆中反應性控制的要求和控制棒落棒緩沖需求的問題。

本實用新型解決上述問題所采用的技術方案是：

十字形控制棒組件，包括連接柄組件和多個控制棒；所述連接柄組件包括中心筒和4個翼板；4個翼板垂直于中心筒的徑向平面連接在中心筒下端外壁，且相鄰兩個翼板相互垂直；每個翼板下方安裝有一排豎直布置的控制棒，控制棒的上端固定在翼板上；所有控制棒呈十字形排列在翼板下方；所述中心筒內還安裝有緩沖裝置。前述十字形控制棒組件除了設置有機械緩沖結構外，還增加了水力緩沖結構，即呈十字形排列在翼板下的控制棒，這些控制棒能夠與燃料組件中的導向管相配合實現控制棒的落棒時的水力緩沖，而且相對于機械緩沖，該水力緩沖在落棒緩沖中起著主要的緩沖作用。當十字形控制棒組件從堆芯頂部自上而下快速下落時，控制棒插入到燃料組件中，燃料組件中的水吸收了控制棒的大部分動能，產生水力緩沖的作用；在下落結束時，連接柄組件中的緩沖裝置沖擊到燃料組件上，實施機械緩沖，吸收剩余的少部分動能，從而最大程度上減少了控制棒對燃料組件的落棒沖擊力，使落棒沖擊力在燃料組件所能承受的范圍之內。該十字形控制棒組件可以同時實現水力緩沖和機械緩沖，既實現了堆芯反應性的控制，又實現了控制棒的落棒緩沖。解決了超臨界水冷堆中現有的十字形控制棒組件的十字形吸收體在控制棒組件插入燃料組件中時無法提供足夠的水力緩沖，僅僅依靠緩沖杯的機械緩沖作用尚無法將落棒沖擊力減至燃料組件所能承受的范圍之內，因而不能較好地實現控制棒落棒緩沖的問題。

作為本實用新型的進一步改進，所述控制棒下端為圓弧結構，以減少控制棒落棒時受到的阻力。

進一步，所述控制棒包括上端連接段、中部吸收體和呈圓錐形的下端圓弧段。