一种反应堆功率调节与停堆用控制棒驱动机构制造技术

本实用新型专利技术属于反应堆功率调节技术领域，具体涉及一种反应堆功率调节与停堆用控制棒驱动机构，用于对反应堆的堆芯进行功率调节，包括与控制棒组件(4)连接的分配机构(3)，通过传动机构(2)驱动分配机构(3)的驱动器(1)，控制棒组件(4)中包含由中子反射层(29)和中子吸收体(30)构成的内部旋转鼓体(26)，内部旋转鼓体(26)能够随着驱动器(1)的运转而旋转，从而调节中子反射层(29)和中子吸收体(30)面对堆芯的角度。本实用新型专利技术不需要占据堆芯其他的空间位置，也不必在堆芯内部上、下进出扰动堆芯，可忽略机构本身的重力产生的影响和作用，特别适用于外太空等地球引力很小的特殊环境。

A control rod drive mechanism for reactor power regulation and shutdown

【技术实现步骤摘要】
一种反应堆功率调节与停堆用控制棒驱动机构
本技术属于反应堆功率调节
，具体涉及一种反应堆功率调节与停堆用控制棒驱动机构。
技术介绍
核反应堆控制棒驱动机构是反应堆最重要的控制系统和保护系统的关键设备，担负着反应堆的启动、功率调节、停堆及紧急停堆等生产运行和安全控制功能。目前核反应堆常采用的控制棒驱动机构类型很多，就其驱动能源而言，有电(磁)、液(水)和气等，按其结构形式分为滚珠螺母丝杠式、齿轮齿条式、磁力提升式、液压驱动式、气压驱动式和钢丝绳滑轮式及其它一些衍生的结构形式等。但上述结构形式的控制棒驱动机构，其运行方式均为上、下直线往复运动，控制棒驱动机构的设计、制造和应用，都要考虑重力的作用，在特殊使用环境，如外太空，地球的引力作用反而很小，因此对于该类核动力反应堆而言，使用能动式的往复转动运行方式更为合适，而现有的控制棒驱动机构结构形式和工作原理显然均不能直接应用于外太空用核动力反应堆。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种能动式外太空用核动力反应堆功率调节与停堆用控制棒驱动机构，该机构布置在核反应堆堆芯外围，只可在机构本身所处的位置处往复转动，不需要占据堆芯其他的空间位置，也不必在堆芯内部上、下进出扰动堆芯，正常工况下，通过其自身转动实现反应堆功率的调节，在事故工况下，通过快速转动复位，实现核反应堆应急停堆。为达到以上目的，本技术采用的技术方案是一种反应堆功率调节与停堆用控制棒驱动机构，用于对反应堆的堆芯进行功率调节，其中，包括与控制棒组件连接的分配机构，通过传动机构驱动所述分配机构的驱动器，所述控制棒组件中包含由中子反射层和中子吸收体构成的内部旋转鼓体，所述内部旋转鼓体能够随着所述驱动器的运转而旋转，从而调节所述中子反射层和所述中子吸收体面对所述堆芯的角度。进一步，所述驱动器包括第一外壳体，所述传动机构包括第二外壳体，所述分配机构包括第三外壳体，所述控制棒组件包括第四外壳体，所述第一外壳体、第二外壳体、第三外壳体、第四外壳体之间密封连接，构成一个封闭的密闭空间，在所述密闭空间内填充具有导热作用的气体介质。进一步，所述驱动器包括连接减速器的电机，还包括底端设有离合器的输出轴，所述输出轴通过所述离合器与所述减速器相连，所述输出轴上设有角位移传感器，还包括通过齿轮副与所述输出轴啮合的齿条，所述齿条上设有释放弹簧；当所述离合器连接时，所述驱动器带动所述输出轴转动的同时通过所述齿轮副传递压力给所述齿条，使得所述齿条上的所述释放弹簧呈压缩状态，所述内部旋转鼓体随所述输出轴转动；当所述离合器断开时，所述释放弹簧被释放，推动所述齿条复位，并通过所述齿轮副传递使得所述输出轴一同复位，从而使得所述内部旋转鼓体随所述输出轴一同复位，使所述反应堆停堆。进一步，所述传动机构包括底端设有万向连接件的第一传动轴，还包括顶端连接所述万向连接件的花键连接轴，所述花键连接轴的底端与所述输出轴的顶端相连且同轴。进一步，所述分配机构包括设有主动齿轮的第二传动轴，所述第二传动轴的底端与所述第一传动轴顶端相连且同轴，在所述第二传动轴两侧各设有一个与所述第二传动轴的轴向平行的从动轴，所述从动轴上设有从动齿轮，所述从动齿轮通过中间齿轮与所述主动齿轮实现联动，使得所述从动轴随所述第二传动轴以同样的角度和方向一同旋转；在所述第二传动轴和所述第三外壳体上还设有相对应的限位块，保证所述第二传动轴在随所述输出轴一同复位时快速复位到限定位置。进一步，所述控制棒组件包括圆柱状的所述内部旋转鼓体，所述内部旋转鼓体为3个，所述内部旋转鼓体的底端设置与所述内部旋转鼓体同轴的第三传动轴，3个所述内部旋转鼓体通过所述第三传动轴的底端分别与所述第二传动轴的顶端和两个所述从动轴的顶端相连且同轴；所述内部旋转鼓体的主体为所述中子反射层，所述中子吸收体设置在所述中子反射层的一侧。进一步，在所述第三传动轴的靠近所述内部旋转鼓体的底端的部分设有预紧装置。进一步，所述第二外壳体为管状，中段部分为波纹管膨胀节。进一步，在所述第一外壳体或所述第二外壳体或所述第三外壳体或所述第四外壳体上设置一个用于补充所述气体介质的充排气接管。本技术的有益效果在于：1.具有系统简单、结构紧凑、运行精度高、动作安全可靠的特点；2.布置在反应堆堆芯的外围，不需要占据堆芯其他的空间位置，也不必在堆芯内部上、下进出扰动堆芯，无需额外的运行空间；3.可实现对核动力反应堆功率的调节与快速停堆的功能，能动式的往复运行和快速复位模式可忽略机构本身的重力产生的影响和作用，特别适用于外太空等地球引力很小的特殊环境。附图说明图1是本技术具体实施方式中所述的一种反应堆功率调节与停堆用控制棒驱动机构的示意图；图2是本技术具体实施方式中所述驱动器的示意图；图3是本技术具体实施方式中所述传动机构的示意图；图4是本技术具体实施方式中所述分配机构的示意图；图5是本技术具体实施方式中所述第二传动轴的A向视图(相对于图4)；图6是本技术具体实施方式中所述控制棒组件的示意图；图7是图6的A向视图；图中：1-驱动器，2-传动机构，3-分配机构，4-控制棒组件，5-电机，6-减速器，7-离合器，8-角位移传感器，9-输出轴，10-释放弹簧，11-齿条，12-齿轮副，13-第一外壳体，14-花键连接轴，15-波纹管膨胀节，16-万向连接件，17-第二外壳体，18-第一传动轴，19-第三外壳体，20-第二传动轴，21-主动齿轮，22-中间齿轮，23-从动齿轮，24-限位块，25-第四外壳体，26-内部旋转鼓体，27-第三传动轴，28-预紧装置，29-中子反射层，30-中子吸收体。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步描述。如图1所示，本技术提供的一种反应堆功率调节与停堆用控制棒驱动机构，用于对反应堆的堆芯进行功率调节，包括驱动器1、传动机构2、分配机构3、控制棒组件4四大部分。其中，驱动器1通过传动机构2与分配机构3相连，分配机构3与控制棒组件4连接，控制棒组件4中包含由中子反射层29和中子吸收体30构成的内部旋转鼓体26，内部旋转鼓体26能够随着驱动器1的运转而旋转，从而调节中子反射层29和中子吸收体30面对堆芯的角度，进而调节反应堆的功率的大小。驱动器1包括第一外壳体13，驱动器1的其他部件设置在第一外壳体13内；传动机构2包括第二外壳体17，传动机构2的其他部件设置在第二外壳体17内；分配机构3包括第三外壳体19，分配机构3的其他部件设置在第三外壳体19内；控制棒组件4包括第四外壳体25，控制棒组件4的其他部件设置在第四外壳体25内。第一外壳体13、第二外壳体17、第三外壳体19、第四外壳体25之间密封连接，构成一个封闭的密闭空间，在密闭空间内填充具有导热作用的气体介质。如图2所示，驱动器1包括连接减速器6的电机5，还包括底端设有离合器7的输出轴9，输出轴9通过离合器7与减速器6相连，输出轴9上设有角位移传感器8，用来准确监测控制棒组件4旋转的角度和位置，以保证反应堆功率的调节；还包括通过齿轮副12与输出轴9啮合的齿条11，齿条11上设有释放弹簧10；当离合器7连接时，驱动器1带动输出轴9转动的同时通过齿轮副12传递压力给齿条11，使得齿条11上的释放弹簧10呈压缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反应堆功率调节与停堆用控制棒驱动机构，用于对反应堆的堆芯进行功率调节，其特征是：包括与控制棒组件(4)连接的分配机构(3)，通过传动机构(2)驱动所述分配机构(3)的驱动器(1)，所述控制棒组件(4)中包含由中子反射层(29)和中子吸收体(30)构成的内部旋转鼓体(26)，所述内部旋转鼓体(26)能够随着所述驱动器(1)的运转而旋转，从而调节所述中子反射层(29)和所述中子吸收体(30)面对所述堆芯的角度。

【技术特征摘要】
1.一种反应堆功率调节与停堆用控制棒驱动机构，用于对反应堆的堆芯进行功率调节，其特征是：包括与控制棒组件(4)连接的分配机构(3)，通过传动机构(2)驱动所述分配机构(3)的驱动器(1)，所述控制棒组件(4)中包含由中子反射层(29)和中子吸收体(30)构成的内部旋转鼓体(26)，所述内部旋转鼓体(26)能够随着所述驱动器(1)的运转而旋转，从而调节所述中子反射层(29)和所述中子吸收体(30)面对所述堆芯的角度。2.如权利要求1所述的控制棒驱动机构，其特征是：所述驱动器(1)包括第一外壳体(13)，所述传动机构(2)包括第二外壳体(17)，所述分配机构(3)包括第三外壳体(19)，所述控制棒组件(4)包括第四外壳体(25)，所述第一外壳体(13)、第二外壳体(17)、第三外壳体(19)、第四外壳体(25)之间密封连接，构成一个封闭的密闭空间，在所述密闭空间内填充具有导热作用的气体介质。3.如权利要求2所述的控制棒驱动机构，其特征是：所述驱动器(1)包括连接减速器(6)的电机(5)，还包括底端设有离合器(7)的输出轴(9)，所述输出轴(9)通过所述离合器(7)与所述减速器(6)相连，所述输出轴(9)上设有角位移传感器(8)，还包括通过齿轮副(12)与所述输出轴(9)啮合的齿条(11)，所述齿条(11)上设有释放弹簧(10)；当所述离合器(7)连接时，所述驱动器(1)带动所述输出轴(9)转动的同时通过所述齿轮副(12)传递压力给所述齿条(11)，使得所述齿条(11)上的所述释放弹簧(10)呈压缩状态，所述内部旋转鼓体(26)随所述输出轴(9)转动；当所述离合器(7)断开时，所述释放弹簧(10)被释放，推动所述齿条(11)复位，并通过所述齿轮副(12)传递使得所述输出轴(9)一同复位，从而使得所述内部旋转鼓体(26)随所述输出轴(9)一同复位，使所述反应堆停堆。4.如权利要求3所述的控制棒驱动机构，其特征是：所述传动机构(2)包括底...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志家，张金山，范月容，彭朝晖，衣大勇，冯嘉敏，刘磊，赵守智，柯国土，刘天才，孙征，周寅鹏，石辰蕾，姚成志，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11