[发明专利]一种适用于超临界反应堆的控制棒组件和导向组件结构

说明书

技术领域

本发明涉及核反应堆工程技术领域，具体涉及一种适用于超临界反应堆的控制棒组件和导向组件结构。

背景技术

在反应堆中，控制棒结构能快速吸收中子，调节反应堆的反应性；而导向结构是控制棒驱动线的最重要的精密部件之一，它最基本的功能是为控制棒的提升和下插提供可靠导向和保护，确保反应堆在启动、功率调节、功率维持、以及正常和事故工况下控制棒能够快速插入堆芯，实现安全停堆。

目前，国内外商用压水反应堆中采用的控制棒组件基本为束棒型控制棒组件，其导向结构仅为控制棒组件提供必要的导向通道，而无法实现对控制棒快速落棒的缓冲功能。商用压水反应堆对控制棒组件落棒缓冲依靠燃料组件来实现，由水力缓冲和机械缓冲两部分构成。水力缓冲是在燃料组件内控制棒导向管末段设置一段缩径段，在控制棒落棒末期通过控制棒挤压导向管内的冷却剂，产生一个向上的流体力，对控制棒驱动线运动部件起到缓冲作用；机械缓冲是在控制棒组件的星形架底部设置一个弹簧座，内置螺旋弹簧，在控制棒组件落至燃料组件上管座时，弹簧座受到上管座的反作用力，弹簧座内的螺旋弹簧被压缩，从而吸收掉控制棒组件剩余的冲击力。

超临界反应堆控制棒组件采用了十字型控制棒组件，由于控制棒驱动线运行在高温、高辐照的条件下，十字形控制棒金属受辐照后会产生变形，因而，十字形控制棒与燃料组件通道之间的间隙过小将可能导致卡棒等情况产生，因此超临界反应堆中的十字型控制棒难以通过缩小控制棒与燃料组件之间的十字形间隙来实现足够的水力缓冲。所以，对于超临界反应堆，控制棒驱动线快速落棒的水力缓冲已不能再通过燃料组件来实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有超临界反应堆中十字型控制棒通过缩小控制棒与燃料组件之间的十字形间隙来实现水力缓冲时容易出现卡棒的问题，目的在于提供了一种适用于超临界反应堆的控制棒组件和导向组件结构，其通过相互配合，能有效实现超临界反应堆中水力缓冲功能的目的，且不会导致卡棒等情况产生，有效防止落棒冲击对驱动线结构造成破坏，对于超临界反应堆具有重要的工程意义。

本发明通过下述技术方案实现：

一种适用于超临界反应堆的控制棒组件和导向组件结构，包括控制棒组件和导向组件；所述控制棒组件包括连接柄组件，顶端安装在连接柄组件上的十字形控制棒；所述连接柄组件上还设置有与十字形控制棒平行设置的缓冲棒；所述导向组件包括导向筒体，设置在导向筒体底端与缓冲棒配合实现水力缓冲的水力缓冲结构。

现有技术中，为了达到符合超临界反应堆用的水力缓冲作用的要求，水力缓冲的实现原理是：通过缩小控制棒与燃料组件之间的十字形间隙来完成。实现水力缓冲的具体操作方式是：改变与十字型控制棒相配合的控制棒通道，即在在燃料组件内控制棒导向管末段设置一段直径逐渐减小的缩径段，通过缩小十字型控制棒与控制棒导向管之间的间隙来增加水缓冲力，进而满足超临界反应堆中水力缓冲的要求。

现有技术中，该缩径段的设置方式导致了十字型控制棒与缩径段之间的间隙较小，在超临界反应堆中，由于十字型控制棒长期在高温、高辐照的条件下会产生变形，如果十字型控制棒与缩径段之间的间隙过小，则会出现卡棒的问题，如果十字型控制棒与缩径段之间的间隙过大，则达不到水力缓冲的要求。

因而，本发明通过增加缓冲棒和水力缓冲结构，有效改变原有的采用十字形控制棒进行水力缓冲的方式，采用缓冲棒来承受水力缓冲作用，在该方式下，可以不用限制十字型控制棒与控制棒导向管之间的间隙大小，因而即使十字型控制棒在高温、高辐照条件下产生了变形，也不会导致卡棒的现象。

进一步，所述水力缓冲结构包括与十字形控制棒相对应的十字形控制棒通道，与缓冲棒相对应的水力缓冲孔道，设置在水力缓冲孔道底端的端塞，以及设置在端塞上的排水孔。

本发明通过增加缓冲棒，并优化水力缓冲结构的设置方式，即使十字型控制棒在高温、高辐照条件下产生了变形，也不会导致卡棒的现象。即，本发明通过缓冲棒与水力缓冲孔道配合实现水力缓冲功能，这种结构形式避免了由燃料组件承受落棒冲击，提高了反应堆的安全性。