一种适用于热管反应堆的安全停堆棒驱动机构的制作方法

1.本实用新型涉及核反应堆反应性控制领域，具体为一种适用于热管反应堆的安全停堆棒驱动机构。


背景技术：

2.热管冷却反应堆利用高温碱金属(钠、钾、锂等)热管进行堆芯热量传输，具体是将一定长度的热管一端插入反应堆吸收堆芯热量，另一端则连接换热器或热电转换系统。由于热管传热过程是静态的，不需要外部动力进行冷却剂的泵送，因此被认为具有良好的固有安全性和可靠性，具有非能动、全静态、高效传热特性。美国在上世纪80年代，提出了基于热管的100kwe空间反应堆概念spar。热管反应堆技术早期应用于空间堆，后续推广应用到地面、海洋微型反应堆设计。热管微堆安全设计应考虑任务全周期的所有阶段,必须贯彻纵深防御的概念，从而提供多层次的保护，防止放射性危害。安全停堆棒驱动机构是热管反应堆的紧急停堆装置，要求其驱动和传动动作准确，运行稳定可靠，结构简单易行，可在失电状况下及时实现停堆棒动作，适用于各种紧急工况，可以满足安全停堆要求，目前的安全停堆棒驱动机构还有待改善。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种适用于热管反应堆的安全停堆棒驱动机构，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种适用于热管反应堆的安全停堆棒驱动机构，包括驱动电机、螺杆、螺母、闩锁装置、驱动杆、堆芯通道、停堆棒和蓄能弹簧；所述驱动电机和螺杆、螺母组成执行机构，驱动电机的输出端与螺杆一端连接，螺杆上适配套设一个螺母；所述驱动杆滑动贯穿闩锁装置，其一端与螺母接触连接，另一端穿过堆芯通道并连接有停堆棒，停堆棒另一端安装有蓄能弹簧。
5.优选的，所述螺杆和螺母组成螺旋传动副，螺杆上设置有防止螺母转动的防转装置。
6.优选的，所述防转装置将螺杆的转动转化为螺母的直线运动。
7.优选的，所述防转装置采用滑动直线导轨的形式或滚动直线导轨的形式。
8.优选的，所述闩锁装置包括连杆、钩爪、衔铁、释放弹簧、电磁线圈和磁极；所述电磁线圈套装在磁极外部，磁极内部中空形成供驱动杆滑动穿过的通道，所述连杆、钩爪、衔铁通过销轴连接构成连杆滑块机构。
9.优选的，所述衔铁执行滑块功能，通过衔铁的左右滑动控制钩爪的收放动作。
10.优选的，当电磁线圈通电时，其产生电磁场吸合衔铁靠向磁极运动，推动连杆实现钩爪的收合动作，执行停堆棒的保持动作。
11.优选的，当电磁线圈断电时，电磁场消失，始终处于压缩状态的释放弹簧弹开衔铁，远离磁极运动，推动连杆实现钩爪的释放动作，执行推动停堆棒进入堆芯活动区动作。
12.优选的，所述驱动杆侧壁上预留有供钩爪卡入的卡槽。
13.优选的，所述蓄能弹簧和释放弹簧始终处于压缩状态。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
15.1、本实用新型提供的安全停堆驱动机构，其驱动和传动动作准确，运行稳定可靠，结构简单易行，利用蓄能装置在失电状况下实现停堆棒动作，适用于各种紧急工况，响应及时，可以满足安全停堆要求。
16.2、本实用新型提供的安全停堆驱动机构，螺旋丝杠具有增力效应，可以输出较大的推力，降低驱动电机转矩输出要求。
17.3、本实用新型提供的安全停堆驱动机构，通过调整蓄能弹簧设计参数可以控制停堆棒进入堆芯活性区时间，实现快速停堆，满足停堆时间要求。
18.4、本实用新型提供的安全停堆驱动机构，闩锁装置中钩爪、连杆、衔铁构成连杆滑块机构，具有连杆机构传力特性，在设定位置，衔铁施加较小的吸合力就可以锁定钩爪承受的负荷。
19.5、本实用新型提供的安全停堆驱动机构，蓄能弹簧在实现安全停堆后，仍储存有一定的能量，可以保证停堆棒保持在停堆位置。
附图说明
20.图1为本实用新型的整体结构示意图；
21.图2为本实用新型的闩锁装置的锁定状态示意图；
22.图3为本实用新型的闩锁装置的解锁状态示意图。
23.图中：1、驱动电机；2、螺杆；3、螺母；4、闩锁装置；5、驱动杆；6、堆芯通道；7、停堆棒；8、蓄能弹簧；9、连杆；10、钩爪；11、衔铁；12、释放弹簧；13、电磁线圈；14、磁极。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种适用于热管反应堆的安全停堆棒驱动机构，包括驱动电机1、螺杆2、螺母3、闩锁装置4、驱动杆5、堆芯通道6、停堆棒7和蓄
能弹簧8；所述驱动电机1和螺杆2、螺母3组成执行机构，驱动电机1的输出端与螺杆2一端连接，螺杆2上适配套设一个螺母3；所述驱动杆5滑动贯穿闩锁装置4，其一端与螺母3接触连接，另一端穿过堆芯通道6并连接有停堆棒7，停堆棒7另一端安装有蓄能弹簧8。
28.进一步的，所述螺杆2和螺母3组成螺旋传动副，螺杆2上设置有防止螺母3转动的防转装置，将螺杆2的转动转化为螺母3的直线运动；所述防转装置采用滑动直线导轨的形式或滚动直线导轨的形式。
29.进一步的，所述闩锁装置4包括连杆9、钩爪10、衔铁11、释放弹簧12、电磁线圈13和磁极14；所述电磁线圈13套装在磁极14外部，磁极14内部中空形成供驱动杆5滑动穿过的通道，所述连杆9、钩爪10、衔铁11通过销轴连接构成连杆滑块机构，衔铁11执行滑块功能，通过衔铁11的左右滑动控制钩爪10的收放动作。
30.进一步的，当电磁线圈13通电时，其产生电磁场吸合衔铁11靠向磁极14运动，推动连杆9实现钩爪10的收合动作，执行停堆棒7的保持动作。
31.进一步的，当电磁线圈13断电时，电磁场消失，始终处于压缩状态的释放弹簧12弹开衔铁11，远离磁极14运动，推动连杆9实现钩爪10的释放动作，执行推动停堆棒7进入堆芯活动区动作。
32.进一步的，所述驱动杆5侧壁上预留有供钩爪10卡入的卡槽。
33.进一步的，所述钩爪10为两只或更多只，均匀布置。
34.进一步的，所述蓄能弹簧8和释放弹簧12始终处于压缩状态。
35.进一步的，所述停堆棒7具有缓冲装置，可以吸收停堆棒7快速运动时产生的冲击。
36.工作原理：
37.驱动电机1的输出轴和螺杆2固定连接，通过螺杆2和螺母3组成的螺旋传动副将驱动电机1的转动转化为螺母3的直线运动。螺母3和驱动杆5接触连接，驱动杆5和停堆棒7连接，由此螺母3可以推动停堆棒7在堆芯通道6内运动，同时压缩蓄能弹簧8；
38.驱动电机1转动，通过螺杆2和螺母3推动驱动杆5和停堆棒7至设定工作位置后，闩锁装置4通电，执行收合动作，锁定驱动杆5和停堆棒7的位置，而后驱动电机1反向转动，带动螺母3移动，与驱动杆5脱离，远离闩锁装置4直至停堆位置；
39.闩锁装置由连杆9、钩爪10、衔铁11、释放弹簧12、电磁线圈13和磁极14组成，其中连杆9、钩爪10、衔铁11构成连杆滑块机构，通过衔铁11的左右滑动来控制钩爪10的收放动作；
40.当电磁线圈13通电时，产生电磁场吸合衔铁11向靠近磁极14一端运动，推动连杆9实现钩爪10的收合动作，钩爪10卡入驱动杆5侧壁的卡槽内，执行停堆棒7的锁定动作；
41.当电磁线圈13断电时，电磁场消失，始终处于压缩状态的释放弹簧12弹开衔铁11，向远离磁极14一端运动，推动连杆9实现钩爪10的放开动作，钩爪10从卡槽内脱出，停堆棒7在蓄能弹簧8的作用下快速进入堆芯通道6，同时驱动杆5也通过闩锁装置4直至螺母3所在的停堆位置；
42.蓄能弹簧8始终处于压缩状态，当弹出停堆棒7后，仍能保持一定的弹力，保持停堆棒7不会脱出堆芯通道6。
43.值得注意的是：整个装置通过总控制按钮对其实现控制，由于控制按钮匹配的设备为常用设备，属于现有成熟技术，在此不再赘述其电性连接关系以及具体的电路结构。
44.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。