[发明专利]检测压水反应堆控制棒驱动机构性能的系统及其试验装置

说明书

本发明公开了一种检测压水反应堆控制棒驱动机构性能的系统及其试验装置。所述试验装置包括压力容器、设置于压力容器内的控制棒组件模拟件以及缓冲组件，压力容器为中空结构，能够盛装试验用液体，压力容器的顶部开设有供驱动机构穿过的通孔，驱动杆伸入压力容器内且与控制棒组件模拟件固定连接，控制棒组件模拟件用于模拟控制棒组件给驱动杆带来的荷载，且控制棒组件模拟件与通孔同轴设置，控制棒组件模拟件远离驱动杆的一端凸伸有与缓冲组件相配合的缓冲杆，通过缓冲杆与缓冲组件的配合，用于模拟控制棒组件下插入冷却剂时的力学环境。本发明所述的试验装置能够模拟驱动机构在真实压水反应堆中工作时的工况情况，提供可靠的试验结果。

技术领域

本发明涉及测试领域，具体地，涉及一种检测压水反应堆控制棒驱动机构性能的系统及其试验装置。

背景技术

压水反应堆的控制棒驱动机构是反应堆系统的重要组成构件，对于压水反应堆的安全运行和事故缓解具有极其重要的作用：每个控制棒驱动机构都隶属于一个特定的控制棒组，可用于反应堆的反应性控制、轴向功率分布控制、或实现反应堆停堆，且各控制棒组内的驱动机构结构基本一致，以三代核电压水反应堆AP1000核电厂为例，控制棒驱动机构位于反应堆压力容器顶盖上的一体化顶盖组件内，为一种磁力提升机构，主要由四个独立的子组件组成，分别为：承压壳体、励磁线圈组件、销爪组件、驱动杆组件。

压水反应堆控制棒驱动机构包括机械部件和电气部件，机械部件和电气部件的有效配合对于其功能的实现具有极其重要的作用。另外，由于压水反应堆控制棒驱动机构位于反应堆压力容器的上部，属于一回路压力边界的组成部分，应满足一定的使用年限。因而，须针对性的开展核电厂控制棒驱动机构的冷态和热态性能试验，用于鉴定其性能是否满足设计要求，以及核电厂控制棒驱动机构的跑合试验用于鉴定其寿命是否满足设计要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够检测控制棒驱动机构的冷热态性能及使用寿命的系统及其试验装置。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

用于测试压水反应堆控制棒驱动机构的试验装置，包括压力容器、设置于所述压力容器内的控制棒组件模拟件以及缓冲组件，所述压力容器的长度满足驱动机构的行程要求，所述压力容器为中空结构，能够盛装试验用液体，所述压力容器的顶部开设有一供驱动机构穿过的通孔，且所述通孔与所述承压壳的安装间隙满足使所述试验装置的压力边界完整的要求，所述驱动机构的驱动杆伸入所述压力容器内且与所述控制棒组件模拟件固定连接，所述控制棒组件模拟件用于模拟控制棒组件给驱动杆带来的荷载，且所述控制棒组件模拟件与所述通孔同轴设置，所述控制棒组件模拟件远离所述驱动杆的一端凸伸有与所述缓冲组件相配合的缓冲杆，通过所述缓冲杆与所述缓冲组件的配合，用于模拟控制棒组件下插入冷却剂时的力学环境，所述缓冲组件固定于所述压力容器内底部。

本发明所述的试验装置能够较为精确的模拟驱动机构在真实压水反应堆中工作时的工况情况，从而采用此装置对控制棒组件驱动机构进行检测能够得到较为可靠的试验结果。具体如：通过设置控制棒组件模拟件来代替原型控制棒组件，一方面能够大大缩短压力容器的安装长度，另一方面，无需使用燃料组件，省去了燃料组件的安装。向所述试验装置提供满足试验工况的液体，设置与所述缓冲杆相配合以模拟控制棒组件下插入冷却剂时的力学环境的缓冲组件。

进一步地，所述缓冲组件包括与所述缓冲杆同轴设置的缓冲套筒，所述缓冲套筒固定于所述压力容器内底部，所述缓冲套筒的内径基本大于所述缓冲杆的外径，当所述缓冲杆伸入所述缓冲套筒内时，所述缓冲套筒内的液体从所述缓冲杆与所述缓冲套筒之间的间隙流出，从而实现对控制棒组件下插入冷却剂时的力学环境的模拟。

进一步地，所述缓冲套筒与所述缓冲杆在径向上的最小单边间隙不超过1mm。此时，能够最佳地模拟控制棒组件下插入冷却剂时的力学环境。