一種溫度觸發的非能動停堆系統的控制棒驅動裝置的製作方法

2023-07-27 16:36:11

專利名稱:一種溫度觸發的非能動停堆系統的控制棒驅動裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於核電站非能動停堆的設備領域。具體涉及核電站的備用停堆系統 的一種溫度觸發的非能動停堆系統的控制棒驅動裝置。
背景技術：
核反應堆常規的能動停堆系統，理論上通過機械、電氣或者操作員的動作，可以實 現異常或者事故工況下安全停堆的目的。系統輸入一個電信號，使得控制棒驅動機構的電 磁線圈斷電，控制棒脫落，實現對反應堆的控制；或者通過人的操作實現對反應堆的控制。 但是這些方式都是能動的，依賴於外在動力或者人工操作，需要一定的響應時間，而且有一 定的失效可能性。
例如，中國實驗快堆具備兩套獨立的停堆系統第一停堆系統的功能包括安全停 堆、功率調節、溫度及燃耗補償、以及換料和其它因素所引起的反應性偏差的補償；第二停 堆系統的功能是安全停堆。兩套停堆系統都滿足卡棒準則即當每套系統中價值最大的 一根控制棒組件被卡住時，兩系統中任何一套系統都能使反應堆從任何工況停到熱停堆狀 態(360°C)。兩套停堆系統能使反應堆停到冷停堆狀態，並保持足夠的停堆深度。中國實 驗快堆共設有兩種控制棒驅動機構。一種用來驅動安全棒，另一種用來驅動補償棒和調節 棒，每一根控制棒由一個單獨的驅動機構來驅動。由此可見，控制棒的可靠插入目前很大程 度上依賴於具有能動性質的控制保護系統的正常響應或運行人員的正確操作。儘管事故 概率極其低，但控制系統故障或運行人員誤操作的可能性在核電站還是不能完全排除。尤 其是當出現未能實現停堆的預期瞬態(ATWS anticipated transient withoutscram)時， 比如無保護瞬時超功率(UTOP unprotected transient over power)、無保護失流(ULOF unprotected loss of flow)、無保護失熱講(L0HS unprotectedloss of heat sink)。
為進一步降低發生事故的概率，美國、日本等已經進行了一定程度的研究。美國的 非能動停堆方案，使用的是永久磁鐵和碳鋼相配合的方式，利用高溫下碳鋼消磁的特性，實 現非能動停堆。日本採用電磁鐵和軟磁相結合的方式，利用電流、鐵芯產生恆定磁場，依靠 軟磁在居裡點溫度時失去磁性的特點，實現非能動停堆的目的。商昌忠等設計的停堆系統， 利用的是居裡點溫度達1000°c以上的Sm2Co7的永磁材料。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對克服上述現有技術存在通過機械、電氣或者操作員的動 作，可以實現異常或者事故工況下安全停堆的目的。系統輸入一個電信號，使得控制棒驅 動機構的電磁線圈斷電，控制棒脫落，實現對反應堆的控制；或者通過人的操作實現對反應 堆的控制。但是這些方式都是能動的，依賴於外在動力或者人工操作，需要一定的響應時 間，和有一定的失效可能性的缺陷，而提出一種溫度觸發的非能動停堆系統的控制棒驅動 裝置，其特徵在於，所述非能動停堆系統的控制棒驅動裝置為溫度觸發的智能停堆裝置；具 體結構是保護容器1內包裹永磁鐵2，保護容器1與驅動機構4連接，軟磁材料3與控制棒5連接，該裝置通過驅動機構固定在反應堆內相應的位置。
所述保護容器1內包裹的永磁鐵2吸住軟磁材料3組成磁性智能合金組件。
本實用新型的有益效果本實用新型利用的是軟磁材料的居裡點溫度特性這個簡 單卻又從不失效的物理規律，使反應堆發生事故以後不必過分依賴運行人員準確及時的判 斷及外部能源的供給就能完成相應的安全功能，即在冷卻劑溫度超過軟磁材料的居裡點溫 度時，由於自身的物理性能而失去磁性，合金組件斷開與下部組件相連接的控制棒，控制棒 由於自身重力作用而下落，實現停堆的目的。


圖1為溫度觸發的智能停堆系統裝置結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型提出一種溫度觸發的非能動停堆系統的控制棒驅動裝置。下面結合附 圖和實施例對本發明作進一步說明。
如圖1所示的非能動停堆系統的控制棒驅動裝置為溫度觸發的智能停堆裝置；具 體結構是保護容器1內包裹永磁鐵2，保護容器1與驅動機構4之間用螺紋連接，軟磁材料 3與控制棒5之間同樣採用螺紋連接。整個溫度觸發的智能停堆裝置通過驅動機構固定在 反應堆內相應的位置，在正常狀態下，軟磁合金與永磁由於磁性的作用而相互吸附在一起； 本實用新型利用耐高溫的永久磁鐵SnKCoc^Fe^Cuc^ZraJu提供磁場，利用Fe50Ni50軟 磁在溫度超過其居裡點溫度時失去磁性的特性，當反應堆內的溫度異常升高到或者超過其 居裡點溫度時，靠磁性固定的軟磁材料由於喪失磁性而與永磁材料自動斷開，與軟磁材料 相連的控制棒在重力作用下自動插入堆芯，進到堆芯，實現非能動停堆的目的。從而保證反 應堆在異常或當採用不同物理特性(包括溫度、磁性、居裡點溫度等)的材料構成磁性居裡 點合金組件、採用不同濃度的碳化硼組成控制棒時，該裝置可以運用於不同的核電站保護 系統，甚至運用於不同類型的核電站停堆或保護系統。運用於中國實驗快堆的備用停堆系 統，在事故工況下能安全停堆，確保核電站安全。
權利要求
一種溫度觸發的非能動停堆系統的控制棒驅動裝置，其特徵在於，所述非能動停堆系統的控制棒驅動裝置為溫度觸發的智能停堆裝置；具體結構是保護容器(1)內包裹永磁鐵(2)，保護容器(1)與驅動機構(4)連接，軟磁材料(3)與控制棒(5)連接，該裝置通過驅動機構固定在反應堆內相應的位置。
2.根據權利要求
1所述溫度觸發的非能動停堆系統的控制棒驅動裝置，其特徵在於， 所述保護容器(1)內包裹的永磁鐵(2)吸住軟磁材料(3)組成磁性智能合金組件。
專利摘要
本實用新型屬於核電站非能動停堆的設備領域的一種非能動停堆系統的控制棒驅動裝置。所述非能動停堆系統的控制棒驅動裝置為溫度觸發的智能停堆裝置；具體結構是在保護容器1內包裹的永磁鐵2吸住軟磁材料3組成磁性智能合金組件。保護容器與驅動機構連接，軟磁材料與控制棒連接，該裝置通過驅動機構固定在反應堆內相應的位置。本實用新型利用軟磁材料在冷卻劑溫度超過軟磁材料的居裡點溫度時，由於自身的物理性能而失去磁性，合金組件斷開與下部組件相連接的控制棒，軟磁材料和控制棒由於自身重力作用而下落，實現非能動停堆的目的；使反應堆發生事故以後不必過分依賴運行人員準確及時的判斷及外部能源的供給就能完成相應的安全功能。
文檔編號G21C7/12GKCN201655343SQ201020179986
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月29日
發明者方以坤, 朱明剛, 範念青, 陸道綱 申請人:華北電力大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan