[发明专利]一种控制棒驱动机构的落棒系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种核反应堆控制棒驱动机构系统工程设备，尤其涉及一种控制棒驱动机构的落棒系统及方法。

背景技术

如图1（a）-（c）所示，橡树岭的熔盐堆的控制棒驱动机构落棒的缓冲阻尼器包括：链条1’、链销2’、缓冲阻尼杆3’、缓冲弹簧4’、钢球归位弹簧5’以及钢球6’；其原理是通过缓冲弹簧4’转换冲击的能量，并在流动的钢球6’前加设节流口（图中未示）进行阻尼，具体来说，其工作过程包括：启动落棒；控制棒7’下落直至完全覆盖活化区；压缩缓冲弹簧4’、钢球6’进入节流口；钢球归位弹簧5’释放、钢球6’流出节流口；上述两步同时进行，直至冲击能量E减至0，则终止落棒。这种缓冲阻尼器虽然可以应用于高温堆上，但其结构复杂，一旦钢球溢出，落入控制棒孔道内会卡死控制棒，造成事故。另外，由于缓冲和阻尼同时作用，延长了控制棒通过覆盖活性区的时间，使实际的落棒时间加长；如果过了覆盖区再缓冲阻尼，则会加长控制棒在下反射层的孔道长度。

如图2（a）-（c）所示，清华的气冷堆的控制棒驱动机构落棒的缓冲阻尼器包括：电磁阻尼器1”、链条拉杆2”、链条3”、套筒4”以及碟形弹簧5”，其中，链条拉杆2”部分插入该套筒4”中，链条3”的一端连接在链条拉杆2”的伸出套筒4”的顶端，另一端绕过驱动机构的链轮与控制棒6”连接，碟形弹簧5”为位于在套筒4”中并套设在链条拉杆2”外缘的一组背对背叠加在一起的碟形弹簧；该缓冲阻尼器的原理是通过碟形弹簧5”转换冲击能量，并通过位于驱动机构上的与链轮同步旋转的电磁阻尼器1”进行阻尼，具体来说，其工作过程包括：启动落棒；控制棒6”下落通过活性区，碟形弹簧5”压缩和释放，同时电磁阻尼器1”工作，减缓碟形弹簧5”的压缩和释放，直至冲击能量E减至0，则终止落棒。由于电磁阻尼器1”的电磁线圈在高温环境下达到居里点，会失去磁性，因此，这种缓冲阻尼器不能应用于高温堆上。另外，与橡树岭的熔盐堆的控制棒驱动机构落棒的缓冲阻尼器相同，清华的气冷堆的控制棒驱动机构落棒的缓冲阻尼器的缓冲和阻尼也同时作用，因此存在一样的问题（如果不同时作用，则无法在回弹时启动电磁阻尼器，因为中间的链条是柔性的，因此，只能同时作用）。

综上可知，橡树岭落棒缓冲阻尼的方法是覆盖活化区后同时进行缓冲阻尼；而清华的落棒缓冲阻尼方法是先边落棒边阻尼，当覆盖活性区后，再同时进行缓冲阻尼。缓冲仅转换冲击能量，不降低速度，而阻尼则降低速度，当未完全吸收能量时，控制棒必须反弹，首次阻尼的时间长，且缓冲阻尼的行程大，孔道长；落棒覆盖活性区后再同时进行缓冲阻尼，会延长落棒时间，这是因为同时进行缓冲阻尼则缓冲时间和阻尼时间累加，且增加了缓冲阻尼行程，从而需要增加缓冲阻尼孔道的长度，因为如果减少孔道长度，则必须提前进行缓冲阻尼，这样势必会延长覆盖活化区的时间，而控制棒必须在规定的时间内覆盖活性区，如果未按规定时间覆盖活性区，或大于规定时间，则超过规定时间的反应堆中子数量可能以每秒几何级的增长，从而发生核危险，因此，必须在规定时间内覆盖活性区。另外，只能增加控制棒毒物件的长度，以达到缓冲阻尼前后能完全覆盖活性区的目的。因此，虽然在反应堆高时，落棒速度过快，可以使用此方法，但会增加缓冲阻尼的孔道长度和控制棒毒物件的长度。

鉴于上述情况，目前需要对这种落棒缓冲装置进行改进。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种控制棒驱动机构的落棒系统，从而先吸收控制棒落棒对驱动机构的冲击，起到缓冲作用，再耗散弹簧回弹力，达到阻尼效果。

本发明之一所述的一种控制棒驱动机构的落棒系统，其包括套筒、弹簧以及螺旋传动机构，其中，螺旋传动机构包括带有导向杆的螺杆组件，所述控制棒驱动机构的落棒系统还包括两个摩擦片，其中，

所述套筒的内壁上设有用于将其内腔沿其长度延伸方向分隔成上下两段的隔板，所述套筒的内腔中还设有一位于所述隔板上方的限位套；

所述导向杆穿过所述隔板部分地伸入所述套筒内，且该导向杆的底端固定连接有一弹簧底板，所述弹簧套设在所述导向杆上，且其一端固定连接在所述弹簧底板上，另一端顶在所述隔板的下表面上；

所述螺旋传动机构还包括一螺纹连接在所述导向杆外缘可随该导向杆上下移动的旋转摩擦盘，且该旋转摩擦盘位于所述隔板上方，并通过所述限位套限制该旋转摩擦盘自身的上下移动距离；以及

所述两个摩擦片中的一个摩擦片固定连接在所述隔板的上表面上，另一个摩擦片固定连接在所述旋转摩擦盘的下表面上，并与固定连接在所述隔板的上表面上的摩擦片相对设置。