[發明專利]一種長壽命耐高溫磁力提升式反應堆控制棒驅動機構

在審

• 申請號: 201710985197.2
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107767970A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 于天達;陳西南;羅英;李紅鷹;余志偉;楊方亮;楊曉晨;唐向東;楊博;劉一澤;陳剛;李維;鄧強;劉佳;晉舒顏;胥春燕;朱紫豪;謝細明;張智峰
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G21C7/12
• 分類號: G21C7/12;G21C9/02
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 陳蔣玲

技術領域

本發明涉及壓水堆核電站的反應堆控制棒驅動機構領域，具體涉及一種長壽命耐高溫磁力提升式反應堆控制棒驅動機構。

背景技術

反應堆控制棒驅動機構是反應堆控制和保護系統的執行機構，具有按照指令帶動控制棒組件在堆芯內上、下運動，保持控制棒組件在指定高度或斷電落棒，以完成調節反應堆反應性或事故安全停堆的功能；控制棒驅動機構通過對控制棒的提升、下插、保持及快速落棒完成反應堆的啟動、調節功率、維持功率、停堆和事故狀態下的安全停堆，其安全性和可靠性直接影響到反應堆的安全與運行。

目前，核動力反應堆及壓水堆核電站反應堆所采用的控制棒驅動機構主要有三種類型：

·磁阻馬達一分裂轉子導向絲杠型控制棒驅動機構。

·磁力提升型控制棒驅動機構。

·齒輪齒條型控制棒驅動機構。

與其它結構形式的驅動機構相比，由于磁力提升型驅動機構具有結構簡單，加工容易，拆裝方便，同時具有提升力大，壽命長的特點，磁力提升型驅動機構通常用于壓水堆核電站。常用的磁力提升型驅動機構的結構包括棒位探測器組件、線圈組件、耐壓殼組件、鉤爪組件、驅動桿組件及隔熱套組件等部件。其中，棒位探測器組件、線圈組件和耐壓殼組件是反應堆控制棒驅動機構中的重要部件。

但是，壓水堆核電站常用磁力提升型驅動機構具有以下缺陷：

1、耐壓殼組件中的密封殼與驅動機構密封殼貫穿件之間有一道對接焊縫，在驅動機構運行中存在泄漏的可能性。目前還沒有現有技術能夠解決驅動機構上的對接焊縫的技術問題。

2、耐壓殼組件中部Ω焊縫采用奧氏體不銹鋼材料，容易發生泄漏。

3、由于線圈組件耐溫等級相對較低，無法包絡驅動機構熱態工況下正常運行時的線圈溫升，必須配備通風冷卻系統強制冷卻措施，造成堆頂結構復雜。

4、棒位探測器組件探測線圈接頭數量多，任何一個接頭出現接觸不良或開路等現象均會造成棒位探測器輸出亂碼，無法執行控制棒位置探測功能。

為了取消驅動機構通風冷卻系統、簡化堆頂結構、減少堆頂重量、提高反應堆抗震能力，提高整個反應堆運行的安全性和可靠性，降低反應堆建造和維修成本，須對反應堆控制棒驅動機構的結構進行改進。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種長壽命耐高溫磁力提升式反應堆控制棒驅動機構，該驅動機構采用組合式棒位探測器骨架，將次級線圈外置，使其在棒位探測線圈骨架上一次性繞制完成，中間無接頭，降低了出現接觸不良或開路等現象出現的幾率，提高了棒位探測器的工作可靠性。

本發明通過下述技術方案實現：

一種長壽命耐高溫磁力提升式反應堆控制棒驅動機構，包括耐壓殼組件、裝在耐壓殼組件上的棒位探測器組件，所述棒位探測器組件包括補償線圈、棒位探測線圈骨架、間隔骨架、初級線圈、次級線圈、內筒體和外筒體，初級線圈連續繞制在內筒體外壁上，棒位探測線圈骨架和間隔骨架沿著內筒體的軸向方向相間排列套接在初級線圈外構成線圈骨架層，補償線圈和次級線圈外置在棒位探測線圈骨架上，使補償線圈和次級線圈分別在棒位探測線圈骨架上一次性繞制完成，中間無接頭，外筒體套接在線圈骨架層外且與線圈骨架層有間隙。棒位探測線圈骨架之間通過間隔骨架進行定位。

耐壓殼組件按軸向分為三段，由吊環、行程套管和密封殼組成，密封殼采用一體化全鎳基結構，密封殼與貫穿件之間無焊縫。

行程套管為整體式上端堵死的盲管結構，行程套管與密封殼之間采用螺紋連接，并用“Ω”密封環焊接，行程套管的Ω母材采用鎳基合金焊環，鎳基合金焊環與行程套管通過鎳基對接焊連接。

還包括套裝在耐壓殼組件外面的線圈組件，，其產生的電磁吸力為驅動機構的運行提供動力源。線圈組件包括金屬材料制得的線圈骨架，線圈骨架上繞制有鎧裝繞組線以形成鎧裝線圈。

線圈骨架為兩端帶有外法蘭的筒狀結構，外法蘭之間形成了環形凹槽，鎧裝繞組線在環形凹槽內進行連續繞制且中間無接頭。

密封殼上沿其軸向設置有6個凹槽，兩兩凹槽之間具有間隔，每個凹槽內設置有一導磁環，導磁環之間彼此獨立。

每個導磁環分別由兩個半環組成，每個凹槽的對應位置上還設置有鎖緊帶，鎖緊帶將每個導磁環的兩個半環對稱地捆綁在凹槽內。

棒位探測線圈骨架為帶有環形槽的筒體，間隔骨架為光滑筒體，內筒體和外筒體均為筒結構。

還包括補償線圈，補償線圈一次性繞制設置在棒位探測線圈骨架上。內筒體和外筒體為初級線圈、次級線圈和補償線圈提供支撐和保護。