一种核反应堆控制棒驱动机构和方法技术

本发明专利技术公开了一种核反应堆控制棒驱动机构及方法。所述核反应堆控制棒驱动机构通过磁阻马达转子旋转带动行星滚柱丝杠副螺母在固定支撑座内作旋转运动，行星滚柱丝杠副螺母的旋转带动丝杆，进而带动导向杆在导向筒内作上升和下降直线运动，导向杆带动载荷到达目标位置，弹簧随丝杆运动储能；制动器在功率保持阶段进行制动实现载荷的位置保持；紧急停堆时，弹簧压缩时储备的张力作用通过行星滚柱丝杠副丝杆传导至行星滚柱丝杠副螺母，螺母旋转驱动丝杆下降落棒。本发明专利技术可用于船舶平台核反应堆，将核反应堆控制棒驱动机构的寿命延长十倍以上，紧急停堆落棒后在保持原结构和精度的前提下迅速恢复工作，提升了核反应堆的安全和工作效率。

A nuclear reactor control rod driving mechanism and method

The invention discloses a nuclear reactor control rod driving mechanism and method. The driving mechanism of nuclear reactor rod control rotate on the fixed support seat through the nut reluctance motor rotor driven planetary roller screw, rotating screw nut of planetary roller screw, which drives the guide rod in a guide cylinder for the rise and fall of linear motion guide rod drives the load to reach the target position, spring with the screw rod motion energy; brake braking power in the maintenance phase realize the load keep position; scram, tension spring compression reserves through the planetary roller screw rod transmission to planetary rolling nut column screw, nut screw rod rotating drive under the landing. The invention can be used for ship platform nuclear reactor, and the life of the control rod drive mechanism of nuclear reactor is prolonged by more than ten times. After emergency shutdown, the work is quickly resumed under the premise of keeping the original structure and accuracy, and the safety and efficiency of nuclear reactor are improved.

【技术实现步骤摘要】
一种核反应堆控制棒驱动机构和方法
本专利技术属于核反应堆控制
，具体而言，提供了一种闭合转子丝杆升降磁阻马达式核反应堆控制棒驱动机构及其使用方法。
技术介绍
控制棒驱动机构是核反应堆中的关键设备，能够按照反应堆控制和保护系统的指令，完成反应堆的启动、功率调节、保持功率、正常停堆和事故停堆等功能。目前，国际上压水型反应堆中普遍采用的是磁力提升型和开裂转子磁阻马达型等原理的控制棒驱动机构。开裂转子磁阻马达型控制棒驱动机构多用于船舶平台等装备，现存在寿命短、可靠性低、转子开裂紧急停堆落棒后不能正常原精度闭合、二次启动强制闭合时会造成丝杆的啮合面的磕碰损伤、运动精度不可预测等问题，严重影响船舶平台核堆的安全可靠性。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术目的在于提供一种闭合转子丝杆升降磁阻马达式新型核反应堆控制棒驱动机构及其使用方法，提高核反应堆控制棒驱动机构的寿命，紧急落棒后能够在保持原有精度和结构的基础上迅速恢复工作。一种核反应堆控制棒驱动机构，包括：位置传感器1、磁阻马达2、行星滚柱丝杠副螺母3、固定支撑座4、行星滚柱丝杠副丝杆5、弹簧外导向套6、弹簧7、弹簧内导向套8、弹簧下支撑环9、连接套10、导向机构，其中：位置传感器1安装于磁阻马达2上，磁阻马达2安装在固定支撑座4上，磁阻马达2的转子与行星滚柱丝杠副螺母3固定连接，行星滚柱丝杠副螺母3与行星滚柱丝杠副丝杆5配合装配；弹簧7的上端固定于固定支撑座4并且套装在行星滚柱丝杠副丝杆5上，弹簧外导向套6套装于弹簧7外周并且固定于固定支撑座4，行星滚柱丝杠副丝杆5的尾端与弹簧下支撑环9固定连接，弹簧7位于弹簧下支撑环9上方，弹簧内导向套8套装于弹簧7内周并且与弹簧下支撑环9相连；行星滚柱丝杠副丝杆5通过连接套10与导向机构连接。优选的，所述导向机构包括导向杆11和导向筒13，行星滚柱丝杠副丝杆5通过连接套10与导向筒13内的导向杆11固定连接，导向筒13固定在上部支撑板12上。优选的，所述磁阻马达2上还设置有旋转编码器和制动器。优选的，所述行星滚柱丝杠副螺母3和行星滚柱丝杠副丝杆5构成的行星滚柱丝杠副是通用型行星滚柱丝杠副、反转型行星滚柱丝杠副、PWG环齿型行星滚柱丝杠副或定轴型行星滚柱丝杠副中的任意一种。一种核反应堆控制棒驱动方法，使用上述核反应堆控制棒驱动机构，导向杆11连接载荷。优选的，核反应堆启动时，磁阻马达2上的位置传感器1和旋转编码器反馈位置，磁阻马达2转子旋转带动行星滚柱丝杠副螺母3在固定支撑座4内作旋转运动，行星滚柱丝杠副螺母3的旋转带动行星滚柱丝杠副丝杆5，进而带动导向杆11在导向筒13内作上升直线运动，导向杆11带动载荷上升，弹簧7随行星滚柱丝杠副丝杆5压缩储能。优选的，核反应堆功率调节时，磁阻马达2上的位置传感器1和旋转编码器反馈位置，磁阻马达2转子旋转带动行星滚柱丝杠副螺母3在固定支撑座4内作旋转运动，行星滚柱丝杠副螺母3的旋转带动行星滚柱丝杠副丝杆5，进而带动导向杆11在导向筒13内作上升和下降直线运动，导向杆11带动载荷到达目标位置，弹簧7随行星滚柱丝杠副丝杆5在有效行程内运动储能。优选的，核反应堆功率保持时，磁阻马达2上的位置传感器1和旋转编码器反馈位置，磁阻马达2转子旋转带动行星滚柱丝杠副螺母3在固定支撑座4内作旋转运动，行星滚柱丝杠副螺母3的旋转带动行星滚柱丝杠副丝杆5，进而带动导向杆11在导向筒13内作上升和下降直线运动，导向杆11带动载荷到达目标位置，制动器通电制动，磁阻马达2断电，磁阻马达2转子与行星滚柱丝杠副螺母3停止旋转，行星滚柱丝杠副丝杆5及导向杆11带动载荷在制动器的制动力作用下将保持于目标位置，核堆处于保持功率状态，弹簧7压缩储能。优选的，核反应堆正常停堆时，磁阻马达2上的位置传感器1和旋转编码器反馈位置，磁阻马达2转子旋转带动行星滚柱丝杠副螺母3在固定支撑座4内作旋转运动，行星滚柱丝杠副螺母3的旋转带动行星滚柱丝杠副丝杆5，进而带动导向杆11在导向筒13内作下降直线运动，导向杆11带动载荷到达正常停堆位置。优选的，核反应堆紧急停堆时，磁阻马达2上的位置传感器1和旋转编码器反馈位置，磁阻马达2断电，弹簧7压缩时储备的张力作用通过行星滚柱丝杠副丝杆5传导至行星滚柱丝杠副螺母3，行星滚柱丝杠副螺母3旋转驱动行星滚柱丝杠副丝杆5作下降直线运动实现快速落棒。本专利技术提供的闭合转子丝杆升降磁阻马达式核反应堆控制棒驱动机构及其使用方法可用于船舶平台核反应堆，在保持安全性和可靠性的基础上，将核反应堆控制棒驱动机构的寿命延长十倍以上，并且紧急停堆落棒后可快速在保持原结构和精度的前提下迅速恢复工作，有效提升了核反应堆的安全和工作效率。附图说明图1是本专利技术提供的核反应堆控制棒驱动机构的结构示意图。附图标记说明：1-位置传感器、2-磁阻马达、3-行星滚柱丝杠副螺母、4-固定支撑座、5-行星滚柱丝杠副丝杆、6-弹簧外导向套、7-弹簧、8-弹簧内导向套、9-弹簧下支撑环、10-连接套、11-导向杆、12-上部支撑板、13-导向筒、Z-载荷。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术提供的一种核反应堆控制棒驱动机构和方法进行详细描述。如图1所示，本专利技术提供的核反应堆控制棒驱动机构，包括位置传感器1、磁阻马达2、行星滚柱丝杠副螺母3、固定支撑座4、行星滚柱丝杠副丝杆5、弹簧外导向套6、弹簧7、弹簧内导向套8、弹簧下支撑环9、连接套10、导向机构11和13。位置传感器1安装于磁阻马达2上，位置传感器1与磁阻马达2上所配的旋转编码器形成闭环，将位置信息反馈给控制系统。磁阻马达2的转子与行星滚柱丝杠副螺母3固定连接，磁阻马达2安装在固定支撑座4上，行星滚柱丝杠副丝杆5与行星滚柱丝杠副螺母3配合装配。弹簧7上端螺旋固定在固定支撑座4上，套装在行星滚柱丝杠副丝杆5上。行星滚柱丝杠副丝杆5的尾端与弹簧下支撑环9固定连接，弹簧7的下端由弹簧下支撑环9自由支撑，弹簧内导向套8装于弹簧7内圈，与弹簧下支撑环9相连。行星滚柱丝杠副丝杆5通过连接套10与导向机构中的导向杆11固定连接，导向杆11安装于导向筒13内孔内，导向筒13固定在上部支撑板12上。表1：开裂转子控制棒驱动机构与闭合转子控制棒驱动机构的差异比较本专利技术提供的核反应堆控制棒驱动机构工作过程如下：反应堆的启动：反应堆启动时，位置传感器1和磁阻马达2上的旋转编码器反馈位置，磁阻马达2通电，制动器不制动，转子旋转，带动与其固定连接在一起的行星滚柱丝杠副螺母3作旋转运动，行星滚柱丝杠副螺母3旋转，带动行星滚柱丝杠副丝杆5，进而带动导向杆11在导向筒13内滑动作上升直线运动，弹簧7随行星滚柱丝杠副丝杆5在有效行程内压缩储能，导向杆11带动载荷上升。功率调节：位置传感器1和磁阻马达2上的旋转编码器反馈位置，磁阻马达2通电，制动器不制动，转子旋转，带动与其固定连接在一起的行星滚柱丝杠副螺母3作旋转运动，行星滚柱丝杠副螺母3旋转，带动行星滚柱丝杠副丝杆5进而带动导向杆11在导向筒13内滑动作上升、下降直线运动，从而带动载荷上升、下降到指定点的位置，弹簧7随行星滚柱丝杠副丝杆5在有效行程内压缩、伸张储能。保持功率：位置传感器1和磁阻马达2上的旋转编码器反馈位置，磁阻马本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核反应堆控制棒驱动机构，包括：位置传感器(1)、磁阻马达(2)、行星滚柱丝杠副螺母(3)、固定支撑座(4)、行星滚柱丝杠副丝杆(5)、弹簧外导向套(6)、弹簧(7)、弹簧内导向套(8)、弹簧下支撑环(9)、连接套(10)、导向机构，其特征在于：位置传感器(1)安装于磁阻马达(2)上，磁阻马达(2)安装在固定支撑座(4)上，磁阻马达(2)的转子与行星滚柱丝杠副螺母(3)固定连接，行星滚柱丝杠副螺母(3)与行星滚柱丝杠副丝杆(5)配合装配；弹簧(7)的上端固定于固定支撑座(4)并且套装在行星滚柱丝杠副丝杆(5)上，弹簧外导向套(6)套装于弹簧(7)外周并且固定于固定支撑座(4)，行星滚柱丝杠副丝杆(5)的尾端与弹簧下支撑环(9)固定连接，弹簧(7)位于弹簧下支撑环(9)上方，弹簧内导向套(8)套装于弹簧(7)内周并且与弹簧下支撑环(9)相连；行星滚柱丝杠副丝杆(5)通过连接套(10)与导向机构连接。

【技术特征摘要】
1.一种核反应堆控制棒驱动机构，包括：位置传感器(1)、磁阻马达(2)、行星滚柱丝杠副螺母(3)、固定支撑座(4)、行星滚柱丝杠副丝杆(5)、弹簧外导向套(6)、弹簧(7)、弹簧内导向套(8)、弹簧下支撑环(9)、连接套(10)、导向机构，其特征在于：位置传感器(1)安装于磁阻马达(2)上，磁阻马达(2)安装在固定支撑座(4)上，磁阻马达(2)的转子与行星滚柱丝杠副螺母(3)固定连接，行星滚柱丝杠副螺母(3)与行星滚柱丝杠副丝杆(5)配合装配；弹簧(7)的上端固定于固定支撑座(4)并且套装在行星滚柱丝杠副丝杆(5)上，弹簧外导向套(6)套装于弹簧(7)外周并且固定于固定支撑座(4)，行星滚柱丝杠副丝杆(5)的尾端与弹簧下支撑环(9)固定连接，弹簧(7)位于弹簧下支撑环(9)上方，弹簧内导向套(8)套装于弹簧(7)内周并且与弹簧下支撑环(9)相连；行星滚柱丝杠副丝杆(5)通过连接套(10)与导向机构连接。2.根据权利要求1所述的核反应堆控制棒驱动机构，其特征在于：所述导向机构包括导向杆(11)和导向筒(13)，行星滚柱丝杠副丝杆(5)通过连接套(10)与导向筒(13)内的导向杆(11)固定连接，导向筒(13)固定在上部支撑板(12)上。3.根据权利要求1或2所述的核反应堆控制棒驱动机构，其特征在于：所述磁阻马达(2)上还设置有旋转编码器和制动器。4.根据权利要求3所述的核反应堆控制棒驱动机构，其特征在于：所述行星滚柱丝杠副螺母(3)和行星滚柱丝杠副丝杆(5)构成的行星滚柱丝杠副是通用型行星滚柱丝杠副、反转型行星滚柱丝杠副、PWG环齿型行星滚柱丝杠副或定轴型行星滚柱丝杠副中的任意一种。5.一种核反应堆控制棒驱动方法，使用权利要求2或4中所述的核反应堆控制棒驱动机构，导向杆(11)连接载荷。6.根据权利要求5所述的核反应堆控制棒驱动方法，其特征在于：核反应堆启动时，磁阻马达(2)上的位置传感器(1)和旋转编码器反馈位置，磁阻马达(2)转子旋转带动行星滚柱丝杠副螺母(3)在固定支撑座(4)内作旋转运动，行星滚柱丝杠副螺母(3)的旋转带动行星滚柱丝杠副丝杆(5)，进而带动导向杆(11)在导向筒(13)内...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建波，王建武，王小波，
申请(专利权)人：扬州众孚传动科技有限公司，仲孚装备科技北京有限公司，王建波，
类型：发明
国别省市：江苏,32