[實用新型]一種防止反應堆發生彈棒事故的裝置

有效

• 申請號: 201720225293.2
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN206574490U
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 周濤;李子超;周藍宇;張晗;李兵;田曉瑞;陳娟
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G21C7/14
• 分類號: G21C7/14
• 代理公司: 北京康思博達知識產權代理事務所(普通合伙)11426
• 代理人: 魏茉,劉冬梅

技術領域

本實用新型涉及核電安全領域和機械設備領域，尤其適用于控制棒控制系統。

背景技術

核電是一種高效清潔的新能源，與傳統火力發電相比，核電具有原料少、效率高和無污染的特點。然而，一旦發生核事故，將會導致非常嚴重的后果，甚至給社會造成致命的打擊。因此，確保核電廠安全運行、防止堆芯熔化至關重要。

反應堆正常運行時，由控制棒驅動機構完成控制棒組件在堆芯內的提升與下落，實現反應性控制。在緊急停堆或失去外電源時，控制棒依靠重力落入堆芯，確保安全停堆。控制棒驅動機構的承壓外殼是反應堆的承壓邊界，事故工況下，承壓外殼有可能破裂，一回路的高壓冷卻劑會將控制棒沖出反應區，發生彈棒事故，使反應性增加，造成堆芯融化，因此要采取有效手段防止彈棒事故的發生。

目前，一般通過增加壓力外罩強度的方法防止壓力外罩破裂，保證驅動機構所處的壓力與堆芯壓力平衡，防止冷卻劑噴出發生彈棒事故，這種方式不能完全保證壓力外罩不破裂損壞；采取增加控制棒組件重量或采用配重的方式使控制棒快速落入堆芯，同時防止堆芯彈出，這種方式受到空間和材料密度的限制，如果承壓外殼破口足夠大，冷卻劑噴出流量足夠，同樣有發生彈棒事故的可能，沒有可以有效控制彈棒事故發生的專設安全設施。

由于現有技術中上述問題的存在，本發明人對現有的技術進行改造，設計出一種防止反應堆發生彈棒事故的裝置。

實用新型內容

為了克服上述問題，本發明人進行了銳意研究，設計出一種防止反應堆發生彈棒事故的裝置，該裝置受到空間和材料密度的限制小，同時，當承壓外殼破口和冷卻劑流出時，能夠鎖死驅動軸，防止發生彈棒事故。為控制棒驅動機構增加了一道安全屏障，符合多樣性原則和縱深防御原則。

本實用新型的目的在于提供以下兩方面：

(1)提供一種防止反應堆發生彈棒事故的裝置：所述裝置位于控制棒驅動機構10的下部，所述控制棒驅動機構10環繞于驅動軸5設置，并位于反應堆壓力容器6外部上端；

所述裝置包括棘爪組件1、控制組件2和電纜組件3，所述電纜組件3為所述控制組件2提供電力，所述控制組件2產生電磁感應并發生位移，帶動所述棘爪組件1運動，使所述棘爪組件1與驅動軸5嚙合或脫離。

(2)本實用新型還提供一種使用上述裝置的控制棒驅動系統，

所述控制棒驅動系統：

正常工況時，通過電氣連接件31給止回線圈23通電，產生電磁回路，磁場驅動止回磁極24與止回銜鐵21克服彈簧22的彈力吸合，在連桿15的帶動下，棘爪13與驅動軸5脫離，通過給提升線圈72、傳遞線圈74和夾持線圈76配合通電，實現驅動軸5的提升與下落；

事故工況時，提升線圈72、傳遞線圈74、夾持線圈76斷電，止回線圈23通電，使控制棒和驅動軸5依靠重力迅速落入堆芯，然后止回線圈23斷電，彈簧22彈出止回銜鐵21，止回銜鐵21上升，在連桿15作用下，棘爪13與驅動軸5嚙合并相互作用，控制棒與驅動軸5的重力克服彈簧22的彈力繼續下降，基于棘爪13和棘爪支架11的作用，阻礙驅動軸5的上升；

斷電工況時，反應堆突然失去電源或者驅動系統失去外電源，提升線圈72、傳遞線圈74、夾持線圈76和止回線圈23同時全部斷電，提升和下落驅動軸5的全部銷爪與驅動軸5脫開，在彈簧22的彈力作用下，棘爪13與驅動軸5嚙合，控制棒和驅動軸5靠自身重力克服彈簧彈力，迅速插入堆芯。

本實用新型所具有的有益效果包括：

(1)本裝置實現了棘爪與驅動軸嚙合和脫離：正常工況下棘爪與驅動軸脫離，使驅動軸可以自由提升與下落；事故工況和斷電工況時，棘爪與驅動軸嚙合，防止彈棒事故的發生；

(2)反應堆重啟時，對本裝置通電即可完成棘爪與驅動軸的脫離，不必機械拆除，自動化和安全性高；

(3)電纜組件充分利用了原控制棒驅動系統的電氣連接件和電纜導管，減少了對原控制棒驅動機構的改動幅度；

(4)控制組件采用電磁控制，與控制棒驅動機構的提升線圈工作磁路類似，由于對提升線圈工作磁路研究充分，應用經驗豐富，提高了控制組件的可靠性；

(5)本裝置可應用于核電廠反應堆和船舶反應堆，應用范圍廣，同時可與多種相關設備配套使用，增加一道安全屏障，符合多樣性原則和縱深防御原則。

附圖說明

圖1示出本實用新型與反應堆壓力容器相對位置示意圖；

圖2示出根據本實用新型一種優選實施方式的控制棒驅動機構的裝置示意圖；

圖3示出根據本實用新型一種優選實施方式的一種防止反應堆發生彈棒事故的裝置的局部放大圖；