[發明專利]一種具有可分開螺母驅動的控制棒驅動機構

在審

• 申請號: 201610298037.6
• 申請日: 2016-05-06
• 公開（公告）號: CN105788668A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 白勇軍;王豐;史驍辰;劉剛;王德斌;陳宇清;翁娜
• 申請（專利權）人: 上海核工程研究設計院
• 主分類號: G21C7/14
• 分類號: G21C7/14
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 馮子玲

技術領域

本發明涉及核電站反應堆的控制棒驅動機構，具體是一種適用于浮動式壓 水反應堆的具有可分開螺母驅動的控制棒驅動機構。

背景技術

核反應堆控制棒驅動機構是反應堆最重要的控制系統和安全保護系統的伺 服設備，擔負著反應堆的啟動、功率調節、停堆及安全(緊急)停堆等生產運 行和安全控制功能。由于工作環境不同于陸基，浮動式電站反應堆時刻處于周 期性搖擺狀態中，此時驅動機構不能始終保持固定豎直狀態，依靠重力作為控 制棒插入堆芯的驅動力已不能安全實現落棒動作。當浮動堆發生大角度傾斜， 甚至發生傾覆時，重力就成為控制棒運動的阻力，阻礙其原設定落棒動作。因 此，原有的陸基核反應堆控制棒驅動機構的驅動工作機理已不能滿足浮動反應 堆的生產和安全保證功能。為保證浮動式反應堆穩定可靠地正常工作，它的控 制棒驅動機構必須采用新型的驅動技術和運動可靠性保障措施。

在浮動式反應堆控制棒驅動機構的設計應用中，俄羅斯因擁有大量的核動 力破冰船和豐富的開發運行浮動式反應堆實踐經驗，從而成為該領域的領頭 羊。俄羅斯試驗機械制造設計局(OKBM)的ABV、VBER和KLT系列浮動式 反應堆是其多年的研究成果。其中KLT-40系列是其最成熟的浮動式核反應堆， 該反應堆已為核動力破冰船在俄羅斯北部極惡劣環境工作提供動力，其總運行 時間超過7000堆年。AkademikLomonosov是俄羅斯核電集團(Rosenergoatom) 設計的全球第一座浮動核電站，就配備2座35MWe(KLT-40S)反應堆，電站 預定在2016年試運行，其采用的外置式控制棒驅動機構使用步進電機和齒輪齒 條驅動機構[KLT-40floatingnuclearheatandpowerunitwithKLT-40sreactorplant (OKBM,RussianFederation).In:Statusofadvancedlightwaterreactordesigns IAEA-TECDOC-1391.Vienna:InternationalAtomicEnergyAgency,IAEA,2004: 733-754.]。這種齒輪齒條式驅動機構動作可靠，但因傳動機構特點，占用空間 體積過大，無法適應高密度布置需求。日本的原子能研究機構(JAERI)則致力 于內置式滾珠螺母絲杠式控制棒驅動機構的研發[Ishida,Toshihisa.Imayoshi, Shou.etal.Developmentofin-vesseltypecontrolroddrivemechanismformarine reactor.JournalofNuclearScienceandTechnology.2001,38(7),557—570.]，并將 其應用于船用一體化反應堆MRX、IMR。但是當采用內置式驅動機構設計時， 復雜的機電部件位于壓力容器內的高溫、高壓和高輻照環境中，要求部件具有 更高的耐高溫、防水和耐腐蝕性能，這將為驅動機構的材料選用、機構動作可 靠性和運行壽命、設備的維修檢查以及經濟性帶來了很大的挑戰。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出一種具有可分開螺母驅動的控制棒驅動 機構。

具有可分開螺母驅動的控制棒驅動機構包括：

承壓殼體部件；所述承壓殼體部件由螺桿行程殼體、電機承壓殼體和導向 套管組成；所述螺桿行程殼體、電機承壓殼體和導向套管共同構成一體化結 構，形成壓力邊界；其中所述導向套管與反應堆頂蓋連接固定；

驅動電機部件；所述驅動電機部件由轉子軸套、轉子、定子繞組、定子外 殼、向心推力軸承構成；其中所述轉子軸套和轉子連接成一體，通過所述向心 推力軸承套裝在所述電機承壓殼體內；

磁軛線圈部件；所述磁軛線圈部件由磁軛組件和工作線圈組成；

可分開螺母部件；所述可分開螺母部件由可分開螺母、多個連桿、銜鐵、 釋放彈簧組成并套裝在所述電機承壓殼體內；其中兩個所述連桿完全相同；所 述兩個完全相同的連桿、一個用于連接所述轉子軸套的連桿、所述銜鐵和所述 可分開螺母構成一個具有平行四邊形結構的單自由度連桿機構，通過所述銜鐵 的上下運動來控制所述可分開螺母的位置；