[发明专利]用于高温气冷堆控制棒的底部组合型防撞结构

说明书

本发明涉及一种用于高温气冷堆控制棒的底部组合型防撞结构，包括设置在控制棒棒体下端的缓冲节，在棒体与所述缓冲节之间设置弹簧和薄壁压溃筒，通过弹簧的压缩和薄壁压溃筒的屈曲实现对落棒事故时控制棒下落产生动能的吸收，达到对传统设计中控制棒与下反射层的刚性碰撞进行优化的目的，避免对控制棒及石墨层造成破坏。按照冲击载荷吸收元件所在腔室与冷却剂流道的布置关系，本发明可分为开放腔式及封闭腔式两种结构，均为通体中空式结构，可以根据控制棒设计需要兼容实心式控制棒及中空式控制棒。本发明将两种缓冲元件组合式布置，最大限度的避免由于设计缓冲结构造成的控制棒对反应堆轴向上的反应性控制价值损失，且更易于对缓冲元件进行更换。

技术领域

本发明涉及高温气冷堆的控制棒设计，具体涉及一种用于高温气冷堆控制棒的底部组合型防撞结构。

背景技术

能源是国民经济中重要的产业之一，国民经济的发展离不开能源的支持。目前我国经济正处于高速发展时期，对能源的需求量日益增加，因此必须提供充足的能源以供经济发展所需。由于传统化石能源的资源量限制和环境问题的日益突出，对清洁安全的替代能源的发展已迫在眉睫。核能就是一种可以大规模替代化石燃料的清洁能源。

高温气冷堆(HTGR)是核能反应堆中的一种堆型，是在早期气冷堆，改进型气冷堆基础上发展起来的先进堆型，高温气冷堆商用电站也从原来的向大型化方向发展，转变为开发具有非能动固有安全性的模块式高温气冷堆。落棒事故是高温气冷堆核电站的事故之一，在落棒事故中，部分驱动机构会随控制棒一同下落，故由于驱动机构组件及控制棒组件一同下落产生的总动能较大，从而会造成控制棒下端与堆芯底部石墨层的剧烈碰撞，进而使控制棒及石墨发生结构破坏。

目前针对碰撞问题的解决方案主要包括两种，分别为在控制棒底部设置弹性元件及在下反射层上设置压溃装置。但上述两种方案均存在一定缺点，对于设置弹性元件的方案，控制棒在碰撞后会出现反向跳起的现象，从而对反应性控制性能造成影响；对于在下反射层上设置压溃装置的方案，高温气冷堆的活性区下部温度最高，压溃装置长期处于堆内最高温度区域，存在结构失效的风险，从而对碰撞时的缓冲性能产生影响。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种用于高温气冷堆控制棒的底部组合型防撞结构，在不改变控制棒整体设计的前提下，减小在落棒事故中控制棒下端与下反射层石墨间的碰撞强度，从而保护控制棒本身及石墨不受到损坏。

本发明的技术方案如下：一种用于高温气冷堆控制棒的底部组合型防撞结构，包括设置在控制棒棒体下端的缓冲节，在棒体与所述缓冲节之间设置弹簧和薄壁压溃筒，通过弹簧的压缩和薄壁压溃筒的屈曲实现对落棒事故时控制棒下落产生动能的吸收。

进一步，如上所述的用于高温气冷堆控制棒的底部组合型防撞结构，其中，在所述缓冲节的外侧设有紧定环，所述紧定环与缓冲节之间留有间隙，紧定环与棒体固定连接，缓冲节与紧定环可实现相对运动，并保证缓冲节、紧定环、棒体的同轴度。

更进一步，所述紧定环上设有用于拧紧或脱开操作的紧定凸台。

进一步，如上所述的用于高温气冷堆控制棒的底部组合型防撞结构，其中，在所述棒体上设有用于限定所述薄壁压溃筒位移的导向凹槽，所述薄壁压溃筒的上端设置在导向凹槽内，薄壁压溃筒的下端设置在缓冲节的凹槽内。

进一步，如上所述的用于高温气冷堆控制棒的底部组合型防撞结构，其中，在所述棒体上设有连通孔，用于连通薄壁压溃筒外侧腔室与外界环境；所述弹簧设置在薄壁压溃筒内侧。

进一步，如上所述的用于高温气冷堆控制棒的底部组合型防撞结构，其中，所述的棒体、缓冲节为中空结构；棒体中空结构中通入的冷却剂与所述薄壁压溃筒相通。

进一步，如上所述的用于高温气冷堆控制棒的底部组合型防撞结构，其中，所述棒体和缓冲节上分别设有用于对所述弹簧进行限位的凸台；