控制棒/控制棒驱动机构的联接件制造技术

一种核反应堆包括压力容器和控制棒组件，控制棒组件包括：包括有中子吸收材料的至少一个可移动控制棒、用于控制至少一个控制棒的运动的控制棒驱动机构（CRDM）、以及将至少一个控制棒和CRDM可操作地连接的联接件。联接件包括第一部分和第二部分，第一部分包括具有在室温下的第一密度的第一材料，第二部分包括具有在室温下的第二密度的第二材料，第二密度大于第一密度。在某些实施例中，联接件包括连接杆，连接杆包括中空或部分中空的连接杆管和设置在中空或部分中空的连接杆管中的填料，连接杆管包括具有第一密度的第一材料，填料包括具有比第一密度大的第二密度的第二材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及核发电技术、核反应控制技术、控制棒操作技术以及相关技木。
技术介绍
在已知的核电厂中，核反应堆堆芯包括一定数量和成分的裂变材料，选择裂变材料的数量和成分以支持所要求的核裂变链式反应。为了慢化反应，可提供中子吸收介质，比如在轻水反应堆的情形中为轻水(H2O),而在重水反应堆的情 形中则为重水(D20)。还已知通过将包括中子吸收材料的“控制棒”插入反应堆堆芯内的对齐通道内来控制或停止反应。当插入控制棒时，控制棒吸收中子而慢化或停止链式反应。控制棒由控制棒驱动机构(CRDM)操作。在所谓的“灰”控制棒中，控制棒的插入是连续可调的，以提供连续可调的反应率控制。在所谓的“停堆”控制棒中，该插入是完全地插入或完全地拔出。在正常运行过程中，停堆棒从反应堆堆芯中完全拔出；在SCRAM (紧急停堆)过程中，停堆棒快速完全地插入，从而快速停止链式反应。控制棒还可设计成既执行灰棒功能也执行停堆棒的功能。在某些如此双重功能的控制棒中，控制棒构造成在SCRAM事件中可从CRDM拆下，以使被拆下的控制棒在重力作用下落入反应堆堆芯内。在诸如海军系统的某些系统中，还可提供液压或其它正向力(而不是重力)来将拆下的控制棒驱动入堆芯。为了完成控制系统，提供了控制棒/CRDM联接件。已知的联接件包括具有下端的连接杆，控制棒固定在该下端处。连接杆的上部可操作地连接到CRDM。已知的提供灰棒功能的CRDM包括驱动导螺杆的电动机，导螺杆与连接杆形成一体或刚性地连接到连接杆，这样，电动机的操作可以连续方式驱动导螺杆和一体的或刚性连接的连接杆上下运动。已知的提供停堆功能的CRDM构造成主动地将控制棒保持在提升位置(即，提出反应堆堆芯外)；在SCRAM中，撤掉该主动提升力，控制棒和一体的或所连接的连接杆一起朝向反应堆堆芯落下(使控制棒实际进入反应堆堆芯内)。已知的提供灰棒/停堆棒双重功能的CRDM包括电动机/导螺杆布置，电动机和导螺杆之间的连接设计成在SCRAM期间释放导螺杆。例如，电动机可通过可分离开的球螺母连接到导螺杆，该球螺母在正常(灰棒)运行过程中主动夹紧导螺杆，而在SCRAM事件中则分开，这样，控制棒、连接杆和导螺杆一起进行SCRAM(g卩，一起朝向反应堆堆芯落下)。本文以參见方式引入2010年3月12日提交的题为“用于核反应堆的控制棒驱动机构”的相关申请系列号12/722，662和2010年3月12日提交的题为“用于核反应堆的控制棒驱动机构”的相关申请系列号12/722,696的全部内容。这两个申请披露了这样的构造，其中，电动机和导螺杆之间的连接不是可释放的，而是在导螺杆和连接杆之间提供了可分开的锁闩以便实现SCRAM。在这样的替代构造中，导螺杆不SCRAM，而是在导螺杆保持与电动机啮合时，仅脱开闩定的连接杆和控制棒才一起朝向反应堆堆芯进行SCRAM。CRDM是复杂装置，其通常用电カ和/或液压驱动。在停堆棒或双重的灰棒/停堆棒的情形中，包括CRDM的控制棒系统也可被分级为安全相关的部件，该状态至少对于CRDM的停堆功能课以严格的可靠性要求。为了降低成本和整个系统的复杂性，已知通过称之为“蛛状结构”的附加联接元件将单个CRDM连接到多个控制棒。在如此情形中，所有与单个CRDM单元相联的控制棒一起移动。在实践中，提供多个CRDM単元，每个单元与多个控制棒连接，以提供某些冗余性。蛛状结构远离连接杆的下端侧向地延伸，以提供用于附连多个控制棒的较大“表面面积”。蛛状结构通常包括从中心附连点向外延伸的金属管或臂，在该中心附连点处，蛛状结构与连接杆附连。在某些蛛状结构中，可在径向延伸的管子之间提供附加的支承横向构件。包括蛛状结构的金属管或臂的直径(或更一般地来说是其尺寸)保持仅可能小，以使蛛状结构在SCRAM过程中的流体阻カ为最小，井能使控制棒支承结构在提升或下降控制棒过程中接触和以凸轮形式作用在所有控制棒上。包括连接杆和蛛状结构的该联接件是重量相对较轻的结构，该结构使复杂CRDM上的材料成本和重力载荷为最小。出于诸如強度和耐受度、低成本、可制造性以及与反应堆压カ容器环境相容性等的各种原因，连接杆和蛛状结构通常是不锈钢元件。
技术实现思路
在本专利技术的ー个方面，该装置包括包括中子吸收材料的至少ー个控制棒；控制棒驱动机构(CRDM)单元；以及控制棒/CRDM联接件，其连接控制棒和CRDM单元，以为至少一个控制棒提供灰棒控制功能和停堆棒控制功能中的至少ー种；其中，控制棒/CRDM偶联器具有大于室温下的不锈钢密度的平均密度。在本专利技术的另ー个方面，装置包括核反应堆的控制棒组件的连接杆。连接杆包括中空或部分中空的连接杆管，该连接管包括具有在室温下的第一密度的第一材料；以及设置在中空或部分中空的连接杆管内的填料，该填料包括具有在室温下的第二密度的第二材料，该第二密度大于第一密度。在本专利技术的另ー个方面，装置包括核反应堆压力容器以及控制棒组件，该控制棒组件包括包括有中子吸收材料的至少ー个可移动控制棒、用于控制至少ー个控制棒运动的控制棒驱动机构(CRDM)、以及可操作地连接至少ー个控制棒和CRDM的联接件。联接件至少包括连接杆，连接杆包括中空或部分中空的连接杆管，该连接杆管包括具有在室温下的第一密度的第一材料以及设置在中空或部分中空的连接杆管内的填料，该填料包括具有在室温下的第二密度的第二材料，该第二密度大于第一密度。在本专利技术的另ー个方面，装置包括核反应堆压力容器和控制棒组件，控制棒组件包括包括有中子吸收材料的至少ー个可移动的控制棒、用于控制至少ー个控制棒运动的控制棒驱动机构(CRDM)、以及可操作地连接至少ー个控制棒和CRDM的联接件。联接件包括第一部分和第二部分，第一部分包括具有在室温下的第一密度的第一材料，而第二部分包括具有在室温下的第二密度的第二材料，该第二密度大于第一密度。附图说明、本专利技术可采取各种部件和部件布置的形式，并为各种エ艺运行和エ艺运行布置。附图只是为了说明优选的实施例并不可认为是限制本专利技术。图I示意性地示出图示的核压水堆压カ容器下部的剖视立体图，该压力容器包括图示的控制棒组件(CRA)。图2示意性地示出图I的图示CRA的立体图。图3示意性地示出控制棒导向框架的立体图，其中CRDM已移去以露出CRA连接杆的上端。图4示意性地示出图1-3的CRA的控制棒和连接杆的立体图，其中，会挡住上述部件视图的那些部件已经移去。图5示意性地示出图1-4的CRA的终端配重元件的立体图。图6示意性地示出图5终端配重元件的立体图。 图7示意性地示出图5和6的終端配重元件壳体的俯视图。图8示意性地示出位于图1-3的CRA的控制棒导向框架内的图5-7的终端配重元件的俯视图。图9示意性地示出J型锁(J-Lock)阴附连组件的立体图，其容纳或设置在图5-7的终端配重元件的中心通道内。图10示意性地示出连接杆、終端配重元件以及包括J型锁联接件上部的控制棒的组件的立体图。图11示意性地示出连接杆、終端配重元件以及包括处于锁定结构中的J型锁联接件细节的控制棒的组件的剖视立体图。具体实施方式这里披露的是控制棒/CRDM联接组件的范例。在现有的控制棒/CRDM联接组件中，控制棒由重量轻的“蛛网”蛛状结构终止，该蛛状结构具有最小重量和朝向SCRAM方向的侧面定向的表面面积。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.07 US 12/899,739书或其等效物的范围之内。权利要求1.ー种装置包括 至少ー个控制棒，该至少一个控制棒包括中子吸收材料； 控制棒驱动机构(CRDM)単元；以及 控制棒/CRDM联接件，该控制棒/CRDM联接件将控制棒与CRDM单元相连接，从而CRDM单元对至少ー个控制棒提供灰棒控制和停堆棒控制中的至少ー种控制； 其中，控制棒/CRDM联接件具有大于在室温下的不锈钢密度的平均密度。2.如权利要求I所述的装置，其特征在于，控制棒/CRDM联接件包括连接杆，该连接杆具有大于在室温下的不锈钢密度的平均密度。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述连接杆包括 中空或部分中空的连接杆管；以及 设置在中空或部分中空的连接杆管内的填料，所述填料包括具有大于在室温下的不锈钢密度的平均密度的材料。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述中空或部分中空的连接杆管由不锈钢制成。5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述填料具有在室温下至少为每立方厘米16.2克的密度。6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述中空或部分中空的连接杆管包括具有第一密度的材料，以及，组成填料的材料具有至少为第一密度两倍的密度。7.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述连接杆还包括 设置在中空或部分中空的连接杆管内的附加元件，所述附加元件不是包括有密度大于在室温下的不锈钢密度的材料的填料，所述附加元件防止填料在中空或部分中空的连接杆管内移动。8.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述连接杆还包括 设置在中空或部分中空的连接杆管内并压靠在填料上的压缩弹簧。9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述弹簧设置在中空或部分中空的连接杆管内的填料下方，从而弹簧在SCRAM过程中至少对耗散由填料产生的动能有贡献。10.如权利要求I所述的装置，其特征在于，控制棒/CRDM联接件包括 第一部分，该第一部分包括具有在室温下的第一密度的第一材料；以及 第二部分，该第二部分包括具有在室温下的第二密度的第二材料，第二密度大于第一山I又o11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，第二密度至少是第一密度的两倍。12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，第一材料是不锈钢，第一部分包括包围第ニ部分的封闭构件。13.如权利要求10所述的装置，其特征在于，第一材料是不锈钢，第一部分包括封闭构件，该封闭构件包围第二部分，并密封第二部分以避免暴露于控制棒/CRDM联接件所设置于其中的反应堆冷却剂周围。14.ー种装置包括 核反应堆的控制棒组件的连接杆，所述连接杆包括 中空或部分中空的连接杆管，该连接杆管包括具有在室温下的第一密度的第一材料，以及 设置在中空或部分中空的连接杆管内的填料，该填料包括具有在室温下的第二密度的第二材料，第二密度大于第一密度。15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，连接杆还包括 设置在中...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·J·夏高茨，P·K·德桑蒂斯，J·P·麦克劳林，M·W·阿莱斯，
申请(专利权)人：巴布科克和威尔科克斯核能股份有限公司，巴布科克和威尔科克斯核作业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：