反应堆控制棒驱动机构制造技术

本发明专利技术公开了一种反应堆控制棒驱动机构，包括密封壳组件、与密封壳组件固定连接的行程套管、套装在密封壳组件上的线圈组件、设置于耐压壳组件中的钩爪组件，所述密封壳组件包括密封壳及管座，所述密封壳与管座为一体式结构。本方案中，将密封壳与管座设置为一体式结构，省去了控制棒驱动机构与压力容器连接时，所需要的密封壳与管座的焊接。这样，使得整个核反应堆的制造和装配总时间减少，同时，也使得所得核反应堆相较于现有技术减少了一条核一级焊缝，焊缝的减少有利于降低发生泄漏的风险，故以上结构在增加控制棒驱动机构服役寿命的同时，也大大减少了CRDM在役检查的工作量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核反应堆组件
，特别是涉及一种反应堆控制棒驱动机构。
技术介绍
随着核电的发展前行，核电发电比重提升，核电参与调峰的比重增大。压水堆核电站主要通过调棒、调硼等方式进行堆芯功率调节进而参与调峰工作，而控制棒驱动机构在压水堆功率调节中起着极重要的作用。现有技术中已制造出寿命大于1500万步的控制棒驱动机构，如ML-B型（ACP1000）控制棒驱动机构，但在对ML-B型（ACP1000）控制棒驱动机构进行寿命实验性能验证时，当运行到1512万步时，因钩爪组件中缓冲轴断裂失效，驱动机构寿命终止，其他型号的控制棒驱动机构中，缓冲轴也是薄弱零件，缓冲轴的使用寿命直接制约驱动机构的使用寿命；同时，现有控制棒驱动机构中，由于需要设置专门的冷却系统冷却线圈组件，这就使得现有的控制棒驱动机构体积较大、结构复杂、安装和维护难度高；进一步的，密封壳组件作为控制棒驱动机构中的耐压组件，密封壳组件的制造、装配质量直接影响到控制棒驱动机构的使用寿命。因此，对控制棒驱动机构的结构作进一步优化，以进一步提高钩爪组件的使用寿命，是现有核设备设计和制造领域技术人员所亟待解决的问题。
技术实现思路
针对上述对控制棒驱动机构的结构作进一步优化，以进一步提高钩爪组件的使用寿命，是现有核设备设计和制造领域技术人员所亟待解决的问题，本专利技术提供了一种反应堆控制棒驱动机构，本方案中通过对控制棒驱动机构的结构进行优化，可达到提高控制棒驱动机构服役寿命的技术效果。本专利技术提供的反应堆控制棒驱动机构通过以下技术要点来解决问题：反应堆控制棒驱动机构，包括密封壳组件、与密封壳组件固定连接的行程套管、套装在密封壳组件上的线圈组件、设置于耐压壳组件中的钩爪组件，所述密封壳组件包括密封壳及管座，所述密封壳与管座为一体式结构。具体的，现有技术中，控制棒驱动机构中的密封壳组件仅包括密封壳，即管座独立于控制棒驱动机构，管座在压力容器制造时即被焊接于压力容器上，故在控制棒驱动机构安装过程中，焊接人员需要在安装现场完成管座与密封壳的焊接。并且，现有技术中密封壳与管座两者通常为材质不同的异种金属。这就使得现有技术中密封壳与管座的连接点处为一条核一级焊缝，不仅在焊接这条焊缝时工艺复杂，同时，此道焊缝也大大增加了CRDM在役检查时的工作量。本方案中，将密封壳与管座设置为一体式结构，省去了控制棒驱动机构与压力容器连接时，所需要的密封壳与管座的焊接。这样，使得整个核反应堆的制造和装配总时间减少，同时，也使得所得核反应堆相较于现有技术减少了一条核一级焊缝，焊缝的减少有利于降低发生泄漏的风险，故以上结构在增加控制棒驱动机构服役寿命的同时，也大大减少了CRDM在役检查的工作量。更进一步的技术方案为：作为钩爪组件的具体实现方式，所述钩爪组件包括缓冲轴及移动衔铁，所述缓冲轴及移动衔铁均为筒状结构，所述缓冲轴的外形呈阶梯轴状，所述移动衔铁的内孔为台阶孔，所述移动衔铁套设于缓冲轴的外侧，且缓冲轴外侧的变径段与移动衔铁内孔的变径段呈正对关系，在缓冲轴与移动衔铁发生相对运动时，以上两个变径段相互接触后限定缓冲轴与移动衔铁两者的相对位置，所述缓冲轴外侧的变径段与缓冲轴直径较小的一端通过倒圆或倒角相连，且所述倒圆的尺寸介于R0.6~ R5之间；所述倒角的尺寸介于2×45°~ 4×45°之间。钩爪组件中，钩爪的一端通过销钉与缓冲轴相连，钩爪的另一端通过销钉铰接连接一根连杆，连杆通过销钉与移动衔铁铰接连接。移动衔铁与缓冲轴相互配合，因此钩爪运行的精度由缓冲轴以及移动衔铁两者的结构和尺寸完整性加以保证。当移动衔铁不受外部磁力作用而与提升衔铁分开时，移动衔铁在重力和弹簧的作用力下向下运动，缓冲轴外侧的变径段与移动衔铁内孔的变径段接触，以实现通过缓冲轴对移动衔铁运动的距离和弧度进行定位，进而控制移动衔铁动作时通过连杆带动钩爪运动到确定的位置，从而确保钩爪每一步动作的精确度和有效性，以上过程中，以上两个变径段发生冲击，以上冲击是缓冲轴失效的主要原因。本结构在安装后，钩爪组件中的提升衔铁位于移动衔铁的上方，弹簧位于提升衔铁与移动衔铁之间，移动衔铁内孔上的变径段位于缓冲轴外侧的变径段的上方，缓冲轴直径较小的一端为缓冲轴的上端，故移动衔铁向下运动时，移动衔铁沿着缓冲轴的上端滑动，在所述的两个变径段发生接触，达到通过缓冲轴限制移动衔铁运动止点位置的目的。本结构中，通过设置为缓冲轴外侧的变径段与缓冲轴直径较小的一端通过倒圆或倒角相连，以上倒圆或倒角用于减小或消除在两个变径段发生碰撞时，缓冲轴外侧的变径段与缓冲轴上端连接点处的应力集中，在应力集中被减小或消除后，可有效避免缓冲轴局部过早开裂或断裂、避免缓冲轴的内孔异常磨损；作为本领域技术人员，以上倒圆的半径越大或倒角的尺寸越大，对消除应力集中的效果约为明显，但现有技术中的缓冲轴尺寸一定，在倒圆半径越大或倒角尺寸越大的情况下，必然使得以上两个变径段的有效接触面积变小，然而，当外力不变，两者间有效接触面积减小，单位面积磨损速率增加，则使相互磨擦的移动衔铁和缓冲轴耐磨性降低，移动衔铁和缓冲轴件径向和轴向定位失效，钩爪运动准确度降低，严重者将使控制棒驱动机构在运行过程中出现失步、打滑甚至卡棒现象，进而影响反应堆堆芯的功率调节甚至紧急情况下的停堆功能，故本案考虑到缓冲轴与移动衔铁配合面面积的大小，即以上所述的两个变径段接触的有效面积，进一步限定为所述倒圆的尺寸介于R0.6~ R5之间；所述倒角的尺寸介于2×45°~ 4×45°之间，可使得配合面磨损的速度与缓冲轴能够承受的碰撞次数相匹配，即使得缓冲轴的结构设计在使得缓冲轴可运行步数增加的同时，缓冲轴与移动衔铁配合面的耐磨性也能够满足缓冲轴可运行步数的增加。作为本领域技术人员，以上缓冲轴可设计为两段式的阶梯轴状，即缓冲轴外侧的变径段为一个，缓冲轴直径较小的一端为缓冲轴的上端的形式；移动衔铁上的台阶孔设置为三段，处于中间的一段相对于其他两段外凸，这样，在移动衔铁的台阶孔上得到两个变径段，在移动衔铁安装后，其上处于上侧的变径段作为弹簧的支撑面，处于下侧的变径段作为本案中所指出的用于限定移动衔铁与缓冲轴相对位置的变径段。所述线圈组件包括均呈筒状结构的内骨架和外壳体，所述外壳体与内骨架之间形成用于容置线圈绕组的环状空腔，且内骨架位于外壳体的内孔内；所述内骨架和外壳体均包括材质为金属的主体部分和设置于主体部分上的断流槽，内骨架上的断流槽贯穿内骨架的内、外壁面及前、后端面，外壳体上的断流槽贯穿外壳体的内、外壁面及前、后端面。本方案中，内骨架和外壳体为金属的主体部分和开设在主体部分上的断流槽组成内骨架和外壳体的筒形结构，内骨架与外壳体之间的间隙用于安装线圈绕组，在线圈绕组工作时，内骨架和外壳体上的断流槽用于在内骨架和外壳体上将内骨架和外壳体切断，即断流槽即为开设于内骨架或外壳体上、用于将内骨架或外壳体截断的槽，以避免内骨架和外壳体上产生感应涡流。这样一来，采用材质为金属的内骨架和外壳体替代现有技术中的高分子非金属材料，这样可使得线圈组件对温度的耐受力远远超过350℃，这样，金属材质的内骨架和外壳体不仅使用寿命更长，线圈组件在工作时，不需要再采用传统的风冷系统对线圈组件进行冷却，这样，本案提供的控制棒驱动机构可设置用于线圈组件冷却的风冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
反应堆控制棒驱动机构，包括密封壳组件（3）、与密封壳组件（3）固定连接的行程套管（1）、套装在密封壳组件（3）上的线圈组件（4）、设置于耐压壳组件（3）中的钩爪组件（5），其特征在于，所述密封壳组件（3）包括密封壳及管座，所述密封壳与管座为一体式结构。

【技术特征摘要】
1.反应堆控制棒驱动机构，包括密封壳组件（3）、与密封壳组件（3）固定连接的行程套管（1）、套装在密封壳组件（3）上的线圈组件（4）、设置于耐压壳组件（3）中的钩爪组件（5），其特征在于，所述密封壳组件（3）包括密封壳及管座，所述密封壳与管座为一体式结构。2.根据权利要求1所述的反应堆控制棒驱动机构，其特征在于，所述钩爪组件包括缓冲轴（56）及移动衔铁（53），所述缓冲轴（56）及移动衔铁（53）均为筒状结构，所述缓冲轴（56）的外形呈阶梯轴状，所述移动衔铁（53）的内孔为台阶孔，所述移动衔铁（53）套设于缓冲轴（56）的外侧，且缓冲轴（56）外侧的变径段与移动衔铁（53）内孔的变径段呈正对关系，在缓冲轴（56）与移动衔铁（53）发生相对运动时，以上两个变径段相互接触后限定缓冲轴（56）与移动衔铁（53）两者的相对位置，所述缓冲轴（56）外侧的变径段与缓冲轴（56）直径较小的一端通过倒圆或倒角相连，且所述倒圆的尺寸介于R0.6~ R5之间；所述倒角的尺寸介于2×45°~ 4×45°之间。3.根据权利要求1所述的反应堆控制棒驱动机构，其特征在于，所述线圈组件（4）包括均呈筒状结构的内骨架（41）和外壳体（42），所述外壳体（42）与内骨架（41）之间形成用于容置线圈绕组（43）的环状空腔，且内骨架（41）位于外壳体（42）的内孔内；所述内骨架（41）和外壳体（42）均包括材质为金属的主体部分和设置于主体部分上的断流槽（45），内骨架（41）上的断流槽（45）贯穿内骨架（41）的内、外壁面及前、后端面，外壳体（42）上的断流槽（45）贯穿外壳体（42）的内、外壁面及前、后端面。4.根据权利要求3所述的反应堆控制棒驱动机构，其特征在于，内骨架（41）和外壳体（42）上的断流槽（45）均至少为两条，且内骨架（41）上的断流槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻杰，朱清，李泽文，刘茂福，
申请(专利权)人：四川华都核设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51