專利名稱:一種液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反應(yīng)堆裝備領(lǐng)域，屬于反應(yīng)堆工程技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆采用的冷卻劑是液態(tài)重金屬，如常用的鉛鉍合金低共熔混合物(鉛占 44%，鉍占 56%，熔點(diǎn) 125°C，沸點(diǎn)為1670°C)，由于鉛鉍低共熔混合物擁有較高沸點(diǎn)，進(jìn)出口冷卻劑溫度遠(yuǎn)低于沸點(diǎn)，這允許一回路的壓力較低，使反應(yīng)堆裝置的設(shè)計(jì)簡化，同時(shí)增加了反應(yīng)堆裝置的可靠性。鉛鉍冷卻劑的化學(xué)活性低，在蒸汽發(fā)生器內(nèi)，涉及到一回路密封喪失和回路內(nèi)泄漏的應(yīng)急過程，不會(huì)出現(xiàn)氫積聚、火災(zāi)和爆炸。
液態(tài)重金屬的密度大，如鉛鉍低共熔混合物的密度為10. 27g/cm3,而安全棒的主要成分碳化硼的理論密度為2. 519g/cm3，安全棒外面的包層材料一般采用鋼，其密度為
7.8 7. 9g/cm3，所以安全棒的密度比液態(tài)重金屬的密度小的多，普通水堆和鈉冷快堆中的安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)緊急工況時(shí)一般利用重力自由下落至堆芯。所以普通水堆和鈉冷快堆中的安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不能直接應(yīng)用于液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題考慮到液態(tài)重金屬溶液密度大，如何在發(fā)生緊急情況的時(shí)候?qū)踩艨焖?、?zhǔn)確地插入堆芯，實(shí)現(xiàn)安全停堆。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括電動(dòng)機(jī)、棒位指示器、傳動(dòng)桿、電磁鐵、兩套抓取裝置、控制棒阻擋板、活動(dòng)阻尼器、移動(dòng)桿、移動(dòng)桿導(dǎo)管和外殼，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)桿，傳動(dòng)桿下端設(shè)有抓取裝置，抓取裝置下面是移動(dòng)桿，移動(dòng)桿穿過環(huán)形電磁鐵，移動(dòng)桿的下端設(shè)有抓取裝置，抓取裝置下面為安全棒束，活動(dòng)阻尼器位于電磁鐵上方，控制棒阻擋板位于安全棒組件外導(dǎo)向管的上端，在正常功率運(yùn)行情況下，移動(dòng)桿上端正好與電磁鐵接觸，安全棒束正好位于堆芯活性區(qū)下方，移動(dòng)桿上端與活動(dòng)阻尼器的間距正好等于堆芯活性區(qū)的高度，安全棒束上端與控制棒阻擋板的間距正好等于堆芯活性區(qū)的高度。
各組成部件的功能如下
電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)是整個(gè)安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)桿，將移動(dòng)桿下壓，從而將安全棒束移動(dòng)堆芯的下方。
棒位指示器
測量并顯示棒位。
傳動(dòng)桿
傳動(dòng)桿的作用就是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給移動(dòng)桿，將安全棒束移動(dòng)到堆芯的下方。[0013]電磁鐵
在反應(yīng)堆正常運(yùn)行時(shí)，電磁鐵通電，產(chǎn)生電磁力，作用在移動(dòng)桿的上端，克服安全棒束和移動(dòng)桿克服其在液態(tài)重金屬溶液中的浮力，使安全棒束保持在反應(yīng)堆堆芯的下方。在緊急工況下，電磁鐵斷電，移動(dòng)桿和安全棒束受力失衡，安全棒束和移動(dòng)桿將向上運(yùn)動(dòng)，從而安全棒束快速插入堆芯。
控制棒阻擋板
緊急停堆時(shí)，安全棒束和移動(dòng)桿依靠浮力向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)安全棒束移動(dòng)到堆芯時(shí)，控制棒阻擋板和活動(dòng)阻尼器一起將安全棒束阻擋在堆芯位置。
活動(dòng)阻尼器
反應(yīng)堆正常運(yùn)行和緊急停堆兩種工況時(shí)，活動(dòng)阻尼器處于支起狀態(tài)，在緊急停堆時(shí)，安全棒束和移動(dòng)桿依靠浮力向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)安全棒束移動(dòng)到堆芯時(shí)，控制棒阻擋板和活動(dòng)阻尼器一起將安全棒束阻擋在堆芯位置?；顒?dòng)阻尼器起緩沖作用。在換料時(shí)須將活動(dòng)阻尼器收起，以便移動(dòng)桿繼續(xù)上移，移出堆芯。
移動(dòng)桿
移動(dòng)桿中空結(jié)構(gòu)，下端通過抓取裝置與安全棒束連接。
移動(dòng)桿導(dǎo)管
上與大旋塞連接，下與中心測量柱連接，作用是為移動(dòng)桿導(dǎo)向。
抓取裝置
有兩套抓取裝置，一套固定在傳動(dòng)桿，下面抓取移動(dòng)桿；一套固定在移動(dòng)桿上，下面抓取安全棒束。
外殼
在大旋塞上面，將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的部件與外界隔離，防止堆芯內(nèi)的放射性物質(zhì)泄漏出去。
本發(fā)明利用物體在液態(tài)重金屬溶液中所受的浮力大的特性，設(shè)計(jì)出的液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，解決了如何在緊急工況時(shí)將安全棒快速、準(zhǔn)確地插入堆芯的問題。本發(fā)明完全滿足核反應(yīng)堆的停堆需求，工作原理簡單，結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)可靠性高。


圖1為本發(fā)明安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)起堆過程圖；
圖3為本發(fā)明安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)換料過程圖；
圖4為本發(fā)明安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)緊急停堆過程圖；
圖中1.電動(dòng)機(jī)，2.棒位指示器，3.傳動(dòng)桿，4.活動(dòng)阻尼器，5.抓取裝置，6.外殼，
7.電磁鐵，8.大旋塞，9液態(tài)重金屬溶液液面，10.移動(dòng)桿導(dǎo)管，11.中心測量柱底面，12.移動(dòng)桿，13.控制棒阻擋板，14.堆芯活性區(qū)，15.抓取裝置，16.安全棒束。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)和具體實(shí)施方式
。
本發(fā)明一種液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具體工作方式如下[0035]起堆
傳動(dòng)桿上的抓取裝置5將移動(dòng)桿12鎖在一起，電動(dòng)機(jī)I驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)桿3，下壓移動(dòng)桿12，使與移動(dòng)桿12連接的安全棒束16逐漸向下移動(dòng)，當(dāng)安全棒束16的有效區(qū)完全在堆芯下方時(shí)，移動(dòng)桿12的上端正好到達(dá)電磁鐵7處，電磁鐵7通電，產(chǎn)生的磁力對(duì)移動(dòng)桿12產(chǎn)生束縛力，移動(dòng)桿12依靠電磁鐵7的束縛克服浮力。傳動(dòng)桿3上的抓取裝置5松開，電動(dòng)機(jī)I驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)桿3上升到活動(dòng)阻尼器4位置。
功率運(yùn)行
功率運(yùn)行時(shí)，安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)如圖3所示，移動(dòng)桿12依靠電磁鐵7的束縛克服浮力，安全棒束16在堆芯下方，傳動(dòng)桿3與移動(dòng)桿12脫離，上升到活動(dòng)阻尼器4位置。
緊急工況
電磁鐵7斷電，移動(dòng)桿12失去電磁鐵7對(duì)它的束縛力，移動(dòng)桿12和安全棒束16在豎直方向上受力不平衡，浮力大于自身的重力，移動(dòng)桿12和安全棒束16依靠浮力向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)安全棒束16完全插入堆芯活性區(qū)14，活動(dòng)阻尼板4和控制棒阻擋板13共同將安全棒束16擋在堆芯活性區(qū)14，實(shí)現(xiàn)安全停堆。
換料、維修工況
從功率運(yùn)行工況到換料工況，電動(dòng)機(jī)I驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)桿3向下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)至移動(dòng)桿12位置，傳動(dòng)桿3上的抓取裝置5將移動(dòng)桿12鎖上，斷開電磁鐵7，電動(dòng)機(jī)I驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)桿3緩慢上升。當(dāng)安全棒束16完全插入堆芯時(shí)，移動(dòng)桿12下端的抓取裝置15松開，移動(dòng)桿12與安全棒束16脫離，同時(shí)活動(dòng)阻尼板4收起，電動(dòng)機(jī)I繼續(xù)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)桿3緩慢上升，直至移動(dòng)桿12與堆芯的空間足以換料。
換料結(jié)束后，電動(dòng)機(jī)I驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)桿3緩慢下降，直至移動(dòng)桿12與安全棒束16接觸，移動(dòng)桿12上的抓取裝置15將安全棒束16鎖上，活動(dòng)阻尼板4彈出，然后進(jìn)行起堆動(dòng)作。
本發(fā)明未詳細(xì)闡述的部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。
盡管上面對(duì)本發(fā)明說明性的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式
的范圍，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求
限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
權(quán)利要求
1.一種液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),其特征在于包括電動(dòng)機(jī)(I)、棒位指示器(2)、傳動(dòng)桿(3)、活動(dòng)阻尼器(4)、抓取裝置(5)、外殼(6)、電磁鐵(7)、移動(dòng)桿導(dǎo)管(10)、移動(dòng)桿(12)、控制棒阻擋板(13)和抓取裝置(15)，所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)(I)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)桿(2)，傳動(dòng)桿(2)下端設(shè)有抓取裝置(5)，抓取裝置(5)下面是移動(dòng)桿(12)，移動(dòng)桿(12 )穿過電磁鐵(7 )，電磁鐵(7 )為環(huán)形電磁鐵，移動(dòng)桿(12 )的下端設(shè)有抓取裝置(15 )，抓取裝置(5)下面為安全棒束(16)，活動(dòng)阻尼器(4)位于電磁鐵(7)上方，控制棒阻擋板(13)位于安全棒束(16)外導(dǎo)向管的上端，在正常功率運(yùn)行情況下，移動(dòng)桿(12)上端正好與電磁鐵(7)接觸，安全棒束(16)正好位于堆芯活性區(qū)(14)下方，移動(dòng)桿(12)上端與活動(dòng)阻尼器(4)的間距正好等于堆芯活性區(qū)(14)的高度，安全棒束(16)上端與控制棒阻擋板(13)的間距正好等于堆芯活性區(qū)(14)的高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述的電動(dòng)機(jī)是整個(gè)安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)桿，將移動(dòng)桿下壓，從而將安全棒束移動(dòng)到堆芯的下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述的棒位指示器用來測量并顯示棒位。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述的傳動(dòng)桿的作用就是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給移動(dòng)桿，將安全棒束移動(dòng)到堆芯的下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述的電磁鐵，在反應(yīng)堆正常運(yùn)行時(shí)，電磁鐵通電，產(chǎn)生電磁力，作用在移動(dòng)桿的上端，克服安全棒束和移動(dòng)桿克服其在液態(tài)重金屬溶液中的浮力，使安全棒束保持在反應(yīng)堆堆芯活性區(qū)的下方；在緊急工況下，電磁鐵斷電，移動(dòng)桿和安全棒束受力失衡，安全棒束和移動(dòng)桿將向上運(yùn)動(dòng)，從而安全棒束快速插入堆芯。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述的控制棒阻擋板，緊急停堆時(shí)，安全棒束和移動(dòng)桿依靠浮力向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)安全棒束移動(dòng)到堆芯時(shí)，控制棒阻擋板和活動(dòng)阻尼器一起將安全棒束阻擋在堆芯位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述的活動(dòng)阻尼器，反應(yīng)堆正常運(yùn)行和緊急停堆兩種工況時(shí)，活動(dòng)阻尼器處于支起狀態(tài)，在緊急停堆時(shí)，安全棒束和移動(dòng)桿依靠浮力向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)安全棒束移動(dòng)到堆芯時(shí)，控制棒阻擋板和活動(dòng)阻尼器一起將安全棒束阻擋在堆芯位置，活動(dòng)阻尼器起緩沖作用，在換料時(shí)須將活動(dòng)阻尼器收起，以便移動(dòng)桿繼續(xù)上移，移出堆芯。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述的移動(dòng)桿為中空結(jié)構(gòu)，下端通過抓取裝置與安全棒束連接。
專利摘要
本發(fā)明是一種液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的安全棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，屬于核反應(yīng)堆裝備領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)(1)、棒位指示器(2)、傳動(dòng)桿(3)、活動(dòng)阻尼器(4)、抓取裝置(5)、電磁鐵(7)、移動(dòng)桿導(dǎo)管(10)、移動(dòng)桿(12)、控制棒阻擋板(13)、抓取裝置(15)和外殼(6)等部件。本發(fā)明利用了液態(tài)重金屬溶液密度大、物體在液態(tài)重金屬溶液中所受浮力大的特點(diǎn)，功率運(yùn)行時(shí)安全棒位于堆芯下端；緊急工況下，利用浮力將安全棒插入堆芯，實(shí)現(xiàn)安全停堆。本發(fā)明完全滿足核反應(yīng)堆的停堆需求，結(jié)構(gòu)簡單、可靠、便于維修。
文檔編號(hào)G21C7/12GKCN103065692SQ201310019578
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月18日
發(fā)明者潘曉磊, 金鳴, 王明煌, 焦小偉, 吳宜燦 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan