[发明专利]一种卧式耐高温多节式控制鼓

说明书

本发明涉及一种卧式耐高温多节式控制鼓，包括设置在控制鼓孔道内的石墨芯轴、石墨节、B₄C板，石墨芯轴两端固定，石墨节套设在石墨芯轴上，B₄C板位于石墨节内部，石墨节由驱动机构控制旋转。本发明的石墨芯轴与石墨节的组合设计填充了控制鼓内部，充分利用了其空间，保证了反应堆的慢化效果；并且降低了需转动部分的重量，降低了运行过程中的应力及磨损。石墨节可设计为多节结构，从而降低转动过程中每节石墨节受扭矩产生的最大应力，并分散了热膨胀及辐照肿胀，避免由此产生开裂。B₄C板装配于石墨节内部的设计，可通过控制二者间隙，避免由于热膨胀及辐照肿胀引起的尺寸变化造成二者间产生相互作用力；同时可以避免B₄C板作为控制鼓外缘与孔道摩擦。

技术领域

本发明属于卧式反应堆控制装置的设计，具体涉及一种卧式耐高温多节式控制鼓。

背景技术

核反应堆是能维持可控自持链式核裂变反应，以实现核能利用的装置。目前，大部分反应堆为立式设计，但其通常高度较高，不利于布置。因此，卧式堆芯的方案被提出。相比立式堆芯，卧式堆芯高度较矮，布置更为方便，甚至可满足可移动堆的设计要求，优势明显。

作为中子吸收体芯块的容器结构，传统反应堆中大部分采用控制棒的结构形式，但由于控制棒需要具备完全提出的条件，故其总体设计尺寸较大。相比控制棒，控制鼓可节省反应性调节过程中堆芯轴向方向的设计尺寸，从而减小了整个反应堆的总尺寸。另一方面，控制鼓普遍布置在反射层中，故对辐射屏蔽也可起到一定的有益作用，从而减小辐射屏蔽层的布置总量，从而减小反应堆的尺寸及重量。

卧式堆方案中，控制鼓往往也需采用卧式设计，故其需承受自身重量产生的挠度而不发生结构破坏。此外，控制鼓的服役温度可能较高，故其发生结构失效的风险较大。另外，若控制鼓设计尺寸较大，其中空结构会造成严重的慢化效果下降，若采用实心结构则会加剧元件结构失效风险及转动中的磨损。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种卧式耐高温多节式控制鼓，进而解决如下技术问题：一、克服控制鼓布置使慢化剂量过度减小，从而造成反应堆慢化效果不佳的问题；二、克服重力作用对控制鼓本身结构强度的影响，解决其产生过大挠度及磨损，从而造成结构失效，甚至危及反应堆安全性的问题；三、避免使用金属外包壳，解决控制鼓不能适应较高服役温度的问题。

本发明的技术方案如下：一种卧式耐高温多节式控制鼓，包括设置在控制鼓孔道内的石墨芯轴、石墨节、B₄C板，所述石墨芯轴两端固定，所述石墨节套设在石墨芯轴上，B₄C板位于石墨节内部，石墨节由驱动机构控制旋转。

进一步，如上所述的卧式耐高温多节式控制鼓，其中，所述控制鼓孔道两端分别设有上反射层、下反射层，上反射层一侧设有与反应堆压力容器连接的上支撑板，所述石墨芯轴两端分别通过所述上支撑板和下反射层支撑固定。

进一步，如上所述的卧式耐高温多节式控制鼓，其中，所述石墨节为多节结构，相邻石墨节之间通过销钉连接，第一节所述石墨节与驱动封头连接，驱动机构控制驱动封头带动多个石墨节旋转。

更进一步，所述驱动封头一端通过螺栓与第一节石墨节固定，另一端设有环形爪状凸台，与驱动机构相连，从而传递驱动机构扭矩。

更进一步，所述销钉分为两组，分别为常用销钉及备用销钉，两组销钉在相邻石墨节连接处呈圆周交替设置；所述备用销钉与对应的销钉槽间的设计间隙略大于常用销钉与对应的销钉槽间的设计间隙。常用销钉和备用销钉可采用不同的材料，常用销钉采用耐磨、抗腐蚀性能相对更好的材料，备用销钉采用抗热震性能更优且长寿期中尺寸肿胀量相对较小的材料。

进一步，如上所述的卧式耐高温多节式控制鼓，其中，所述B₄C板为弧形板，所述石墨节上开有与B₄C板适配的扇形槽，B₄C板插入所述扇形槽内。