浮动核电站倾覆状态下非能动停堆控制棒驱动装置及方法与流程

本发明是关于一种浮动核电站倾覆状态下非能动停堆控制棒驱动装置及方法，属于海上浮动核电站非能动停堆技术领域。

背景技术：

核反应堆均设置有常规能动停堆系统，当反应堆在发生超设计基准事故时，反应堆常规能动停堆系统利用控制棒驱动装置将控制棒插入堆芯，可以实现严重事故工况下的安全停堆。现代反应堆控制已将该停堆系统设计为具有非能动停堆功能，当常规能动停堆系统失电时，控制棒可以利用自身重力下落插入下方的反应堆堆芯，从而实现非能动停堆。

海上浮动核电站漂浮在海上，若遇到特殊情况导致浮动核电站倾覆时，此时堆芯将位于控制棒上方，与重力指向相反。若此时反应堆系统尚有电力供应，可以利用控制棒驱动装置，将控制棒插入堆芯，实现停堆。若此时反应堆系统失去电力供应，因为此时重力指向与堆芯相反的方向，控制棒无法依靠重力实现非能动插入堆芯的功能，会造成原有的非能动停堆功能失效。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够在海上浮动核电站倾覆且失电的极端情况下，依然能够将控制棒顺利插入堆芯的浮动核电站倾覆状态下非能动停堆控制棒驱动装置及方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：浮动核电站倾覆状态下非能动停堆控制棒驱动装置，其特征在于，包括第一滑轨支架、第二滑轨支架、第一滑块、第二滑块、压盘和电磁铁吸盘；所述第一滑轨支架固定设置在放置有反应堆堆芯的安全壳一侧，所述安全壳由支撑架进行固定，所述第一滑轨支架上通过所述第一滑块滑动连接所述压盘，所述压盘上开设有若干通孔，每一控制棒均穿过对应所述通孔伸入所述安全壳内；位于所述压盘与所述支撑架的顶部之间，每一所述控制棒上均设置有限位销，每一所述控制棒均连接反应堆常规能动停堆系统的常规控制棒驱动装置，所述常规控制棒驱动装置用于当浮动核电站处于工作状态时，控制所述控制棒插入或拔出所述反应堆堆芯内；所述第一滑轨支架一侧固定设置所述第二滑轨支架，所述第二滑轨支架上滑动连接所述第二滑块，所述第二滑轨支架的上部设置有限位器，所述第二滑轨支架的下部设置有所述电磁铁吸盘，所述电磁铁吸盘的供电端连接所述反应堆常规能动停堆系统的供电端，所述电磁铁吸盘用于当所述反应堆常规能动停堆系统提供电力时吸住固定所述第二滑块；所述第一滑块的顶部通过导向装置连接所述第二滑块的顶部，所述第二滑块的底部通过导向装置连接所述第一滑轨的底部。

优选地，所述压盘设置在所述安全壳的顶部与所述常规控制棒驱动装置之间，所述安全壳顶部与所述常规控制棒驱动装置之间的距离大于所述控制棒正常运行时的行程差加上所述压盘的厚度。

优选地，若所述安全壳顶部与所述常规控制棒驱动装置之间的距离不大于所述控制棒正常运行时的行程差加上所述压盘的厚度时，增加所述控制棒位于所述安全壳外部部分的长度。

优选地，每一所述导向装置均包括两定滑轮。

优选地，所述第一滑轨支架的上方、所述第二滑轨支架的顶部以及所述第一滑轨支架和第二滑轨支架的底部均设置有所述定滑轮。

优选地，所述第二滑块采用铁质材料，当浮动核电站处于倾覆状态时，所述第二滑块能克服所述第一滑块、压盘和控制棒的重量和运动阻力，将所述控制棒插入所述安全壳的反应堆堆芯内。

浮动核电站倾覆状态下非能动停堆控制棒驱动方法，其特征在于，包括以下内容：1)当浮动核电站处于工作状态时，反应堆常规能动停堆系统供电正常，常规控制棒驱动装置供电正常，电磁铁吸盘处于通电状态，电磁铁吸盘吸住固定第二滑块，使第二滑块处于第二滑轨支架下端的待命位置，常规控制棒驱动装置控制控制棒插入或拔出安全壳的反应堆堆芯内；2)当浮动核电站处于上下位置颠倒的倾覆状态时，若反应堆常规能动停堆系统供电正常，则常规控制棒驱动装置供电正常，电磁铁吸盘处于通电状态，电磁铁吸盘吸住固定第二滑块，使第二滑块处于第二滑轨支架下端的待命位置，常规控制棒驱动装置控制控制棒插入安全壳的反应堆堆芯内，实现停堆；3)当浮动核电站处于上下位置颠倒的倾覆状态时，若此时反应堆常规能动停堆系统断电，则常规控制棒驱动装置失效，电磁铁吸盘处于断电状态，电磁铁吸盘的吸力消失，第二滑块在重力的作用下滑向第二滑轨支架的顶部，并带动连接第一滑块的压盘向安全壳方向移动，从而将控制棒插入安全壳的反应堆堆芯内，实现非能动停堆。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明由于设置有第一滑轨支架、第二滑轨支架、第一滑块、第二滑块、压盘和电磁铁吸盘，且由于在控制棒上设置有限位销，当海上浮动核电站处于上下位置颠倒的倾覆状态时，在控制棒依靠重力坠落实现非能动停堆的功能失效的情况下，依然能够依靠重力将控制棒顺利插入安全壳的反应堆堆芯内，从而实现非能动停堆。

附图说明

图1是本发明驱动装置的整体结构示意图；

图2是本发明驱动装置中部分结构的俯视图；

图3是当浮动核电站处于上下位置颠倒的倾覆状态时本发明驱动装置的示意图。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1、图2所示，本发明提供的浮动核电站倾覆状态下非能动停堆控制棒驱动装置包括第一滑轨支架1、第二滑轨支架2、第一滑块3、第二滑块4、压盘5、电磁铁吸盘6、第一定滑轮7和第二定滑轮8，其中，第二滑块4采用铁质材料，第二滑块4的重量应确保在浮动核电站处于倾覆状态时第二滑块4能够克服第一滑块4、压盘5和控制棒11的重量和运动阻力，将控制棒11插入安全壳9的反应堆堆芯9-1内。

第一滑轨支架1固定设置在放置有反应堆堆芯9-1的安全壳9一侧，安全壳9由采用框架结构的支撑架10进行固定。第一滑轨支架1上滑动连接第一滑块3，第一滑块3一侧固定连接压盘5，压盘5上阵列式开设有用于活动插设控制棒11的若干通孔12，每一控制棒11均穿过对应通孔12伸入安全壳9内。位于压盘5与支撑架10的顶部之间，每一控制棒11上均设置有限位销11-1，每一控制棒11均连接反应堆常规能动停堆系统的常规控制棒驱动装置(以下简称常规控制棒驱动装置)，常规控制棒驱动装置用于当浮动核电站处于工作状态时，控制控制棒11插入或拔出安全壳9的反应堆堆芯9-1内。第一滑轨支架1一侧固定设置第二滑轨支架2，第二滑轨支架2上滑动连接第二滑块4，第二滑轨支架2的上部设置有限位器2-1，第二滑轨支架2的下部设置有电磁铁吸盘6，电磁铁吸盘6的供电端连接反应堆常规能动停堆系统的供电端，即通过反应堆常规能动停堆系统的供电端为电磁铁吸盘6提供电力，电磁铁吸盘6用于当反应堆常规能动停堆系统提供电力时吸住固定第二滑块4。第一滑轨支架1的上方和第二滑轨支架2的顶部均设置有第一定滑轮7，第一滑轨支架1和第二滑轨支架2的底部均设置有第二定滑轮8，第一滑块3的顶部通过绳索13经两第一定滑轮7连接第二滑块4的顶部，第二滑块4的底部通过绳索13经两第二定滑轮8连接第一滑块3的底部。

在一个优选的实施例中，压盘5设置在安全壳9的顶部与常规控制棒驱动装置之间。安全壳9顶部与常规控制棒驱动装置之间的距离应大于控制棒11正常运行时的行程差(即控制棒11在完全插入反应堆堆芯9-1和拔出反应堆堆芯9-1的行程差)加上压盘5的厚度，以确保常规控制棒驱动装置提升控制棒11时，有足够的行程空间不会受压盘5阻挡。若安全壳9顶部与常规控制棒驱动装置之间的距离不大于控制棒11正常运行时的行程差加上压盘5的厚度时，可增加控制棒11位于安全壳9外部部分的长度。

在一个优选的实施例中，每一控制棒11上限位销11-1的位置应确保常规控制棒驱动装置提升控制棒11时，有足够的行程空间不会受压盘5阻挡。另外，控制棒11在由常规控制棒驱动装置驱动的行程范围内，其上的限位销11-1不会提升至压盘5的待命位置，即不会与压盘5发生碰撞。

基于上述浮动核电站倾覆状态下非能动停堆控制棒驱动装置，本发明还提供一种浮动核电站倾覆状态下非能动停堆控制棒驱动方法，包括以下步骤：

1)当浮动核电站处于工作状态时，反应堆常规能动停堆系统供电正常，常规控制棒驱动装置供电正常，电磁铁吸盘6处于通电状态，电磁铁吸盘6吸住固定第二滑块4，使第二滑块4处于第二滑轨支架2下端的待命位置，常规控制棒驱动装置控制控制棒11插入或拔出安全壳9的反应堆堆芯9-1内。

2)当浮动核电站处于上下位置颠倒的倾覆状态、需要紧急停堆时，若反应堆常规能动停堆系统供电正常，则常规控制棒驱动装置供电正常，电磁铁吸盘6处于通电状态，电磁铁吸盘6吸住固定第二滑块4，使第二滑块4处于第二滑轨支架2下端的待命位置，常规控制棒驱动装置控制控制棒11插入安全壳9的反应堆堆芯9-1内，实现停堆。

3)当浮动核电站处于上下位置颠倒的倾覆状态、需要紧急停堆时，若此时反应堆常规能动停堆系统断电，则常规控制棒驱动装置失效，电磁铁吸盘6处于断电状态，电磁铁吸盘6的吸力消失，第二滑块4在重力的作用下从待命位置滑向第二滑轨支架2的顶部，并通过绳索13经两第一定滑轮7和两第二定滑轮8带动连接第一滑块3的压盘5向安全壳9方向移动，从而将控制棒11插入安全壳9的反应堆堆芯9-1内，实现非能动停堆。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。