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核反应堆结构


控制棒驱动机构
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控制棒驱动机构由一套机电传动装置组成,其中三 个电磁线圈通过销爪与传动轴上槽纹的配合作用, 使传动轴和控制棒束作步进式移动。反应堆压力容 器顶盖上的管座与带有螺纹连结的承压壳体作密封 焊接,驱动轴和销爪机构装在承压壳体之内,而电 磁线圈则在承压壳体之外。在承压壳的上部有排气 口,供反应堆冷却剂系统充水加压期间使用.该排 气口包含有一个阀门,该阀门靠阀座的锥形支承面 密封。控制棒驱动机构靠空气循环冷却,在未装控 制棒束的位置也有待用的控制棒驱动机构,并且有 通风罩,以堵塞机构之间的空穴,保证有效的空气 流量。

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控制棒的驱动机构采用三线圈电磁步进式,其优点是: 提棒精度高,不易失步; 需要紧急停堆时只须切断电源,控制棒便可由自身重力驱动, 快速插入堆芯。

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控制棒驱动机构贯穿压力容器上封头的部分有一承压壳,防 止高温冷却剂的泄漏并紧固驱动机构。若承压壳破裂,控制 棒即有可能被压力容器内的高压弹出,称为弹棒事故。 机构上装有抗震结构以限制它在水平方向的位移。抗震结构 由驱动机构的限动器将反应堆压力容器顶盖吊架与反应堆换 料腔壁面相连结构的抗震拉杆等组成. 机构的内部构件均接在一回路主冷却剂中运行,设计保证能 在整个电站寿期功能正常,并考虑到便于正常维修和彻底检 修。

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? 控制棒驱动机构主要部件
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线圈盒:由四个带方形底座的棱柱形零件组成,零 件间的联结面位于每个线圈中部的平面上,线圈盒 的每一个零件都是可拆卸的,因此若要更换机构的 一个线圈,不必拆相邻的另一个线圈。 电磁线圈:装在线圈盒中的电磁线圈,从上到下依 次是提升线圈、传递线圈和夹持线圈。线圈的供电 电缆穿过连接管,直立地固定在线圈的上部盒上。 该连接管的长度与棒行程指标套筒的长度接近,并 在顶端装有多用插座。由机构通风装置在线圈处提 供均匀的气流进行冷却。

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承压套罩: 它由密封罩和棒行程指示套筒组成,密封罩是个带 有环形底座的圆筒,其中装有固定的和移动的磁极 及销爪。密封罩永久性地固定在贯穿反应堆压力容 器顶盖的管座上。在密封罩外表面上,沿着各线圈 的端部,有包含软铁磁环的沟槽,用作磁力线通道 并避免对相邻机构的寄生作用。棒行程指示套筒位 于密封罩的顶部,它们采用螺栓连接并用密封焊焊 于密封罩上。拆掉棒行程指示套筒后,就可接近机 构的内部构件。 在密封罩内与电磁线圈位于同一高度的有下列部件: 固定的提升磁铁、可移动的传递磁铁、衔铁及夹持 销爪和固定的传递磁铁、衔铁及夹持销爪等。 各磁铁的端部都装有隔离板以防止磁铁之间或磁铁 与衔铁之间粘贴住。销爪有复位弹簧,而可移动的 磁铁及衔铁都没有复位弹簧

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棘齿装置:

控制棒驱动机构的每个棘齿装置都有三个销爪,它 们各自都有固定销,按120°夹角装在传动轴槽纹 杆的四周。衔铁作用在联锁机构上,依据电磁线圈 通、断电,以闭合或打开销爪。
控制棒束传动轴加工有环形沟槽,以便使销爪能够 将它步跃移动或保持在所要求的位置。在此带沟槽 传动轴的下部是一个半挠性耦合器,它也有环形沟 槽,它使传动轴与控制棒束组件上端头部联结在一 起。

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棒位置指示部件:它由 装在棒行程指示套筒周 围的一个初级线圈和一 组次级线圈组成,轴的 移动影响初级和次级线 圈之间的耦合,由此影 响次级线圈两端的电压。 次级线圈的电压由数字 处理装置转换成棒位指 示。

? 步进磁力提升式驱动机构的工作原理

运行线圈部件是步进磁力提升式驱动机构的步进动 力源泉,运行线圈部件在电源系统中的循环供电控 制器的控制下,使驱动杆完成升降运动。运行线圈 部件中共有三个激磁线圈.,每个线圈有两条引出 线,这些引出线通过长引线管与循环供电控制器相 连。循环供电控制器按设计程序对保持线圈(A)、传 递线圈(B)、提升线圈(C)进行通电激磁和断 电去磁,从而使钩锁抓持器投入工作状态,并使驱 动杆部件带动控制棒组件处于提升、保持或下降状 态。若A、B、C三个线圈同时断电,则固定的和移 动的钩锁机构都处于非工作状态,驱动杆部件失去 夹持力,于是杆、棒组合件在重力作用下自由落下, 使控制棒组件迅速插入堆芯。

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提升控制棒的程序
提升线圈C通电,提升磁极22吸起提升衔铁 21,传递爪衔铁19与传递钩爪20的相对位置 不变,控制棒被提升一个步距10mm。 保持线圈A通电,固定磁极18吸起保持衔铁 16,使保持钩爪15转入驱动杆环槽中与齿面 贴合后再把驱动杆上抬1mm,载荷(驱动杆 和控制棒,下同)由传递钩爪20转移到保持钩 爪15上。 传递线圈B断电,传递爪衔铁下降,传递钩 爪转出环形槽,保持钩爪承载。 线圈C断电,提升衔铁21下降,传递钩爪下 降10mm到驱动杆下一个环形槽的位置。保 持钩爪承载。 线圈B通电,传递爪衔铁上升,传递钩爪转 入驱动杆环形槽中,上下两齿面间各有1mm 轴向间隙,保持钩爪承载。 线圈A断电,保持衔铁16下降,保持钩爪转 出驱动杆的环形槽,载荷下降1mm落在传递 钩爪上。 重复上述程序,控制棒随着步进提升。

C
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A

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下降控制棒的程序
线圈A通电,保持钩爪转入驱动杆环形 槽中与齿面贴合后再使驱动杆上抬1 mm,载荷由传递钩爪转移到保持钩 爪上。 线圈B断电,传递钩爪转出驱动杆环形 槽。 线圈C通电,传递钩爪空载上升10mm 到驱动杆上一个环形槽的位置。 线圈B通电,传递钩爪转入驱动杆环形 槽中,上下两齿面间各有1mm轴向间 隙,保持钩爪承载。 线圈A断电,保持钩爪转出驱动杆环形 槽,载荷下降1mm落在传递钩爪上。 线圈C断电,传递钩爪带着控制棒下降 一个步距10mm。 重复上述程序,控制棒随着步进下降。

C
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A

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线圈的励磁程序由继电器式周期计控制,一旦驱动 机构失去电源,传动轴在延时150ms后释放,控制 棒束靠重力下落,从完全抽出时的最高位置下落到 完全插入时的最低位置所需的时间,根据试验结果 测定,不包括缓冲段为2.5 s,包括缓冲段为3.2 s。 在出现需要紧急停堆的情况下,就是通过切断驱动 机构电源,控制棒束靠重力下落的,下落所需时间 已在安全分析中加以考虑并得到认可。



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