[发明专利]中子吸收棒阻尼装置

说明书

本发明涉及用于液体冷却核反应堆的中子吸收棒，这类反应堆有一束垂直方向相互平行的中子吸收棒，这些吸收棒固定在带有一个中心柱塞的竖形架上，中心柱塞可连到作垂直运动的机构上，柱塞带有一个阻尼装置。本发明特别适合于应用到压水冷却和慢化的反应堆。

用于核反应堆的中子吸收棒由含有中子毒物的棒组成，用来控制反应堆堆芯中的反应性，它们可调节地插在堆芯中。

为了实现紧急仃堆，所有控制棒可依靠在其自身重量下落以同时插入堆芯。

为了减轻柱塞顶到反应堆上堆芯板或相应燃料组件的上端部时造成的冲击，已经提出一种冲击阻尼方案。欧洲专利第159509号中叙述的一种控制棒具有一种阻尼装置，该装置包括一个成形在柱塞上的园筒，其中装有一可滑动的活塞，活塞可被装在园筒中的弹性机构向下推压。活塞一顶到上堆芯板，由于弹性机构的压缩和从活塞与园筒壁之间流出的液体造成的压力损失，限制了活塞继续向下运动。然而，这种阻尼装置仅仅具有有限的作用，这是因为压力损失造成的阻尼效应在活塞运动期间基本不变，并且弹簧刚性的增加是逐渐提供的。另外，柱塞的这种装置妨碍了冷却液的流动。

如果吸收棒中含有的中子毒物是凝聚性的，而且实际上不需要冷却，则上述缺陷还可以容忍。当吸收棒含有其它的有限阻抗的化合物时，特别是当吸收棒含有一种用来改变堆芯中子能谱的物质时，这些缺陷就不能再容忍了。这类物质常常包括可转换材料的芯块（例如贫化铀氧化物和/或钍氧化物），它们不能承受冲击。

本发明的一个目的是提供一种中子吸收棒，该棒具有一个阻尼装置，它能减轻吸收棒顶到堆芯板时产生的对棒的冲击，并且在所有操作条件下，允许有满意的冷却，特别是对吸收棒的冷却，值得注意的是，与含有寄生吸收毒物的棒不同，含有可转换材料的棒必须由冷却液流冷却。

最后，在提供的上述类型的吸收棒中，园筒和活塞是这样成型的，当活塞从其最大伸长位置插入时，被它从园筒中驱出的液体的泄漏截面积逐渐减少。而且，活塞有一个水力阻尼器，当吸收棒与上堆芯板或燃料组件开始接触时，活塞就减速，以便减轻冲击。

下面，参照附图叙述本发明，本发明以举例方式给出具体实施例，通过这些说明，将会更好地理解本发明。

图1为本发明吸收棒的柱塞，其截面是通过柱塞轴线垂直平面截取的;

图2A-2E为装于图1的柱塞中的阻尼器各连续运行状态的示意图。

所述中子吸收棒可用于目前的反应堆，也可用于正在设计中的谱移反应堆。例如，它可用于已述公开在欧洲专利第159509号中的燃料组件，也可用于公开在法国专利第8419917号中的燃料组件。

参见图1，它示出了一吸收棒的套筒或柱塞8及装于其中的各元件之间的相互位置关系，此时，棒与驱动轴分开并置于支承表面10上，该支承表面假定是反应堆的上堆芯板（但也可以是燃料组件的上管座）。柱塞8和径向肋片12相连，构成一般称作“星形接头”的部件。垂直的薄翼片状的臂12带有垂直杆14，该杆在柱塞所示的位置与一个或多个燃料组件的导管完全啮合。驱动轴（未示出）有一个常规抓头，其抓指可以张开，以啮入柱塞8上端的内凹槽46。

设在柱塞8里的阻尼装置可看作包括三个部分，即，一个水力制动器，一个用于衰减初始冲击的阻尼器或阻尼延迟器，以及一个行程终端负载吸收盘簧。

水力制动器包括一个套筒状的上端封闭的园筒，该园筒内孔16中可滑动地、密封地装有一个中空活塞18。

活塞18有一个横壁19，支承弹性复原及阻尼机构20。如图所示，该弹性机构包括两个串列的螺旋弹簧，它们具有相反的缠绕方向，以避免发生转动。所述的两个弹簧20由固定在园筒底壁的一个中心杆22所引导。

园筒的筒壁上有开孔24，用来调节被活塞18从园筒压出的水流。所述开孔沿着园筒相互间隔开。它们沿纵向分布成许多组（例如，每两个孔一组），以平衡由于水喷射引起的横向水力推力，所述水喷射是活塞运动时从园筒压出的。根据所要求的顺序并考虑到冷却剂冷时和热时的不同情况选择组的数目。实际上，一般来讲十六组就足够了。

活塞18的一个优点是，在其与园筒滑动配合部分和环状间隙部分之间，带有一个朝下的径向凸肩26。凸肩26离开活塞下端的距离是：即使吸收棒完全插入堆芯（图1），该间隙还与下部儿组开孔相沟通，以便提供冷却水流。

活塞18向下移动的量由一个止动环28所限定，止动环28安装在园筒的一个内沟槽中。如图1所示，柱塞下部有一个开槽30，用来接近止动环28。环28可焊接定位。