专利名称:一种液态重金属冷却反应堆的安全棒驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及反应堆装备领域，属于反应堆工程技术领域：
，具体涉及一种液态重金属冷却反应堆的安全棒驱动系统。
背景技术：
液态重金属冷却反应堆采用的冷却剂是液态重金属，如常用的铅铋合金低共熔混合物(铅占 44%，铋占 56%，熔点 125°C，沸点为1670°C)，由于铅铋低共熔混合物拥有较高沸点，进出口冷却剂温度远低于沸点，这允许一回路的压力较低，使反应堆装置的设计简化，同时增加了反应堆装置的可靠性。铅铋冷却剂的化学活性低，在蒸汽发生器内，涉及到一回路密封丧失和回路内泄漏的应急过程，不会出现氢积聚、火灾和爆炸。
液态重金属的密度大，如铅铋低共熔混合物的密度为10. 27g/cm3,而安全棒的主要成分碳化硼的理论密度为2. 519g/cm3，安全棒外面的包层材料一般采用钢，其密度为
7.8 7. 9g/cm3，所以安全棒的密度比液态重金属的密度小的多，普通水堆和钠冷快堆中的安全棒驱动系统紧急工况时一般利用重力自由下落至堆芯。所以普通水堆和钠冷快堆中的安全棒驱动系统不能直接应用于液态重金属冷却反应堆。
发明内容
本发明要解决的技术问题考虑到液态重金属溶液密度大，如何在发生紧急情况的时候将安全棒快速、准确地插入堆芯，实现安全停堆。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种液态重金属冷却反应堆的安全棒驱动系统，包括电动机、棒位指示器、传动杆、电磁铁、两套抓取装置、控制棒阻挡板、活动阻尼器、移动杆、移动杆导管和外壳，其特征在于所述的驱动系统的电动机驱动传动杆，传动杆下端设有抓取装置，抓取装置下面是移动杆，移动杆穿过环形电磁铁，移动杆的下端设有抓取装置，抓取装置下面为安全棒束，活动阻尼器位于电磁铁上方，控制棒阻挡板位于安全棒组件外导向管的上端，在正常功率运行情况下，移动杆上端正好与电磁铁接触，安全棒束正好位于堆芯活性区下方，移动杆上端与活动阻尼器的间距正好等于堆芯活性区的高度，安全棒束上端与控制棒阻挡板的间距正好等于堆芯活性区的高度。
各组成部件的功能如下
电动机
电动机是整个安全棒驱动系统的动力源，电动机驱动传动杆，将移动杆下压，从而将安全棒束移动堆芯的下方。
棒位指示器
测量并显示棒位。
传动杆
传动杆的作用就是将电动机的动力传递给移动杆，将安全棒束移动到堆芯的下方。[0013]电磁铁
在反应堆正常运行时，电磁铁通电，产生电磁力，作用在移动杆的上端，克服安全棒束和移动杆克服其在液态重金属溶液中的浮力，使安全棒束保持在反应堆堆芯的下方。在紧急工况下，电磁铁断电，移动杆和安全棒束受力失衡，安全棒束和移动杆将向上运动，从而安全棒束快速插入堆芯。
控制棒阻挡板
紧急停堆时，安全棒束和移动杆依靠浮力向上运动，当安全棒束移动到堆芯时，控制棒阻挡板和活动阻尼器一起将安全棒束阻挡在堆芯位置。
活动阻尼器
反应堆正常运行和紧急停堆两种工况时，活动阻尼器处于支起状态，在紧急停堆时，安全棒束和移动杆依靠浮力向上运动，当安全棒束移动到堆芯时，控制棒阻挡板和活动阻尼器一起将安全棒束阻挡在堆芯位置。活动阻尼器起缓冲作用。在换料时须将活动阻尼器收起，以便移动杆继续上移，移出堆芯。
移动杆
移动杆中空结构，下端通过抓取装置与安全棒束连接。
移动杆导管
上与大旋塞连接，下与中心测量柱连接，作用是为移动杆导向。
抓取装置
有两套抓取装置，一套固定在传动杆，下面抓取移动杆；一套固定在移动杆上，下面抓取安全棒束。
外壳
在大旋塞上面，将驱动机构的部件与外界隔离，防止堆芯内的放射性物质泄漏出去。
本发明利用物体在液态重金属溶液中所受的浮力大的特性，设计出的液态重金属冷却反应堆安全棒驱动系统，解决了如何在紧急工况时将安全棒快速、准确地插入堆芯的问题。本发明完全满足核反应堆的停堆需求，工作原理简单，结构简单，系统可靠性高。
图1为本发明安全棒驱动系统结构图；
图2为本发明安全棒驱动系统起堆过程图；
图3为本发明安全棒驱动系统换料过程图；
图4为本发明安全棒驱动系统紧急停堆过程图；
图中1.电动机，2.棒位指示器，3.传动杆，4.活动阻尼器，5.抓取装置，6.外壳，
7.电磁铁，8.大旋塞，9液态重金属溶液液面，10.移动杆导管，11.中心测量柱底面，12.移动杆，13.控制棒阻挡板，14.堆芯活性区，15.抓取装置，16.安全棒束。
具体实施方式
下面将结合附图详细说明本发明的具体结构和具体实施方式
。
本发明一种液态重金属冷却反应堆的安全棒驱动系统具体工作方式如下[0035]起堆
传动杆上的抓取装置5将移动杆12锁在一起，电动机I驱动传动杆3，下压移动杆12，使与移动杆12连接的安全棒束16逐渐向下移动，当安全棒束16的有效区完全在堆芯下方时，移动杆12的上端正好到达电磁铁7处，电磁铁7通电，产生的磁力对移动杆12产生束缚力，移动杆12依靠电磁铁7的束缚克服浮力。传动杆3上的抓取装置5松开，电动机I驱动传动杆3上升到活动阻尼器4位置。
功率运行
功率运行时，安全棒驱动系统的状态如图3所示，移动杆12依靠电磁铁7的束缚克服浮力，安全棒束16在堆芯下方，传动杆3与移动杆12脱离，上升到活动阻尼器4位置。
紧急工况
电磁铁7断电，移动杆12失去电磁铁7对它的束缚力，移动杆12和安全棒束16在竖直方向上受力不平衡，浮力大于自身的重力，移动杆12和安全棒束16依靠浮力向上运动，当安全棒束16完全插入堆芯活性区14，活动阻尼板4和控制棒阻挡板13共同将安全棒束16挡在堆芯活性区14，实现安全停堆。
换料、维修工况
从功率运行工况到换料工况，电动机I驱动传动杆3向下运动，运动至移动杆12位置，传动杆3上的抓取装置5将移动杆12锁上，断开电磁铁7，电动机I驱动传动杆3缓慢上升。当安全棒束16完全插入堆芯时，移动杆12下端的抓取装置15松开，移动杆12与安全棒束16脱离，同时活动阻尼板4收起，电动机I继续驱动传动杆3缓慢上升，直至移动杆12与堆芯的空间足以换料。
换料结束后，电动机I驱动传动杆3缓慢下降，直至移动杆12与安全棒束16接触，移动杆12上的抓取装置15将安全棒束16锁上，活动阻尼板4弹出，然后进行起堆动作。
本发明未详细阐述的部分属于本领域公知技术。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式
进行了描述，以便于本技术领的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式
的范围，对本技术领域：
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求
限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
权利要求
1.一种液态重金属冷却反应堆的安全棒驱动系统,其特征在于包括电动机(I)、棒位指示器(2)、传动杆(3)、活动阻尼器(4)、抓取装置(5)、外壳(6)、电磁铁(7)、移动杆导管(10)、移动杆(12)、控制棒阻挡板(13)和抓取装置(15)，所述的驱动系统的电动机(I)驱动传动杆(2)，传动杆(2)下端设有抓取装置(5)，抓取装置(5)下面是移动杆(12)，移动杆(12 )穿过电磁铁(7 )，电磁铁(7 )为环形电磁铁，移动杆(12 )的下端设有抓取装置(15 )，抓取装置(5)下面为安全棒束(16)，活动阻尼器(4)位于电磁铁(7)上方，控制棒阻挡板(13)位于安全棒束(16)外导向管的上端，在正常功率运行情况下，移动杆(12)上端正好与电磁铁(7)接触，安全棒束(16)正好位于堆芯活性区(14)下方，移动杆(12)上端与活动阻尼器(4)的间距正好等于堆芯活性区(14)的高度，安全棒束(16)上端与控制棒阻挡板(13)的间距正好等于堆芯活性区(14)的高度。
2.根据权利要求
1所述的一种液态重金属冷却反应堆的安全棒驱动系统，其特征在于所述的电动机是整个安全棒驱动系统的动力源，电动机驱动传动杆，将移动杆下压，从而将安全棒束移动到堆芯的下方。
3.根据权利要求
1所述的一种液态重金属冷却反应堆的安全棒驱动系统，其特征在于所述的棒位指示器用来测量并显示棒位。
4.根据权利要求
1所述的一种液态重金属冷却反应堆的安全棒驱动系统，其特征在于所述的传动杆的作用就是将电动机的动力传递给移动杆，将安全棒束移动到堆芯的下方。
5.根据权利要求
1所述的一种液态重金属冷却反应堆的安全棒驱动系统，其特征在于所述的电磁铁，在反应堆正常运行时，电磁铁通电，产生电磁力，作用在移动杆的上端，克服安全棒束和移动杆克服其在液态重金属溶液中的浮力，使安全棒束保持在反应堆堆芯活性区的下方；在紧急工况下，电磁铁断电，移动杆和安全棒束受力失衡，安全棒束和移动杆将向上运动，从而安全棒束快速插入堆芯。
6.根据权利要求
1所述的一种液态重金属冷却反应堆的安全棒驱动系统，其特征在于所述的控制棒阻挡板，紧急停堆时，安全棒束和移动杆依靠浮力向上运动，当安全棒束移动到堆芯时，控制棒阻挡板和活动阻尼器一起将安全棒束阻挡在堆芯位置。
7.根据权利要求
1所述的一种液态重金属冷却反应堆的安全棒驱动系统，其特征在于所述的活动阻尼器，反应堆正常运行和紧急停堆两种工况时，活动阻尼器处于支起状态，在紧急停堆时，安全棒束和移动杆依靠浮力向上运动，当安全棒束移动到堆芯时，控制棒阻挡板和活动阻尼器一起将安全棒束阻挡在堆芯位置，活动阻尼器起缓冲作用，在换料时须将活动阻尼器收起，以便移动杆继续上移，移出堆芯。
8.根据权利要求
1所述的一种液态重金属冷却反应堆的安全棒驱动系统，其特征在于所述的移动杆为中空结构，下端通过抓取装置与安全棒束连接。
专利摘要
本发明是一种液态重金属冷却反应堆的安全棒驱动系统，属于核反应堆装备领域，该系统包括电动机(1)、棒位指示器(2)、传动杆(3)、活动阻尼器(4)、抓取装置(5)、电磁铁(7)、移动杆导管(10)、移动杆(12)、控制棒阻挡板(13)、抓取装置(15)和外壳(6)等部件。本发明利用了液态重金属溶液密度大、物体在液态重金属溶液中所受浮力大的特点，功率运行时安全棒位于堆芯下端；紧急工况下，利用浮力将安全棒插入堆芯，实现安全停堆。本发明完全满足核反应堆的停堆需求，结构简单、可靠、便于维修。
文档编号G21C7/12GKCN103065692SQ201310019578
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月18日
发明者潘晓磊, 金鸣, 王明煌, 焦小伟, 吴宜灿 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan