專利名稱:中子吸收棒阻尼裝置的制作方法
本發(fā)明涉及用于液體冷卻核反應(yīng)堆的中子吸收棒，這類反應(yīng)堆有一束垂直方向相互平行的中子吸收棒，這些吸收棒固定在帶有一個(gè)中心柱塞的豎形架上，中心柱塞可連到作垂直運(yùn)動的機(jī)構(gòu)上，柱塞帶有一個(gè)阻尼裝置。本發(fā)明特別適合于應(yīng)用到壓水冷卻和慢化的反應(yīng)堆。
用于核反應(yīng)堆的中子吸收棒由含有中子毒物的棒組成，用來控制反應(yīng)堆堆芯中的反應(yīng)性，它們可調(diào)節(jié)地插在堆芯中。
為了實(shí)現(xiàn)緊急仃堆，所有控制棒可依靠在其自身重量下落以同時(shí)插入堆芯。
為了減輕柱塞頂?shù)椒磻?yīng)堆上堆芯板或相應(yīng)燃料組件的上端部時(shí)造成的沖擊，已經(jīng)提出一種沖擊阻尼方案。歐洲專利第159509號中敘述的一種控制棒具有一種阻尼裝置，該裝置包括一個(gè)成形在柱塞上的園筒，其中裝有一可滑動的活塞，活塞可被裝在園筒中的彈性機(jī)構(gòu)向下推壓?；钊豁?shù)缴隙研景澹捎趶椥詸C(jī)構(gòu)的壓縮和從活塞與園筒壁之間流出的液體造成的壓力損失，限制了活塞繼續(xù)向下運(yùn)動。然而，這種阻尼裝置僅僅具有有限的作用，這是因?yàn)閴毫p失造成的阻尼效應(yīng)在活塞運(yùn)動期間基本不變，并且彈簧剛性的增加是逐漸提供的。另外，柱塞的這種裝置妨礙了冷卻液的流動。
如果吸收棒中含有的中子毒物是凝聚性的，而且實(shí)際上不需要冷卻，則上述缺陷還可以容忍。當(dāng)吸收棒含有其它的有限阻抗的化合物時(shí)，特別是當(dāng)吸收棒含有一種用來改變堆芯中子能譜的物質(zhì)時(shí)，這些缺陷就不能再容忍了。這類物質(zhì)常常包括可轉(zhuǎn)換材料的芯塊(例如貧化鈾氧化物和/或釷氧化物)，它們不能承受沖擊。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種中子吸收棒，該棒具有一個(gè)阻尼裝置，它能減輕吸收棒頂?shù)蕉研景鍟r(shí)產(chǎn)生的對棒的沖擊，并且在所有操作條件下，允許有滿意的冷卻，特別是對吸收棒的冷卻，值得注意的是，與含有寄生吸收毒物的棒不同，含有可轉(zhuǎn)換材料的棒必須由冷卻液流冷卻。
最后，在提供的上述類型的吸收棒中，園筒和活塞是這樣成型的，當(dāng)活塞從其最大伸長位置插入時(shí)，被它從園筒中驅(qū)出的液體的泄漏截面積逐漸減少。而且，活塞有一個(gè)水力阻尼器，當(dāng)吸收棒與上堆芯板或燃料組件開始接觸時(shí)，活塞就減速，以便減輕沖擊。
下面，參照附圖敘述本發(fā)明，本發(fā)明以舉例方式給出具體實(shí)施例，通過這些說明，將會更好地理解本發(fā)明。
圖1為本發(fā)明吸收棒的柱塞，其截面是通過柱塞軸線垂直平面截取的;
圖2A-2E為裝于圖1的柱塞中的阻尼器各連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)的示意圖。
所述中子吸收棒可用于目前的反應(yīng)堆，也可用于正在設(shè)計(jì)中的譜移反應(yīng)堆。例如，它可用于已述公開在歐洲專利第159509號中的燃料組件，也可用于公開在法國專利第8419917號中的燃料組件。
參見圖1，它示出了一吸收棒的套筒或柱塞8及裝于其中的各元件之間的相互位置關(guān)系，此時(shí)，棒與驅(qū)動軸分開并置于支承表面10上，該支承表面假定是反應(yīng)堆的上堆芯板(但也可以是燃料組件的上管座)。柱塞8和徑向肋片12相連，構(gòu)成一般稱作“星形接頭”的部件。垂直的薄翼片狀的臂12帶有垂直桿14，該桿在柱塞所示的位置與一個(gè)或多個(gè)燃料組件的導(dǎo)管完全嚙合。驅(qū)動軸(未示出)有一個(gè)常規(guī)抓頭，其抓指可以張開，以嚙入套筒46上端的內(nèi)凹槽46。
設(shè)在柱塞8里的阻尼裝置可看作包括三個(gè)部分，即，一個(gè)水力制動器，一個(gè)用于衰減初始沖擊的阻尼器或阻尼延遲器，以及一個(gè)行程終端負(fù)載吸收盤簧。
水力制動器包括一個(gè)套筒狀的上端封閉的園筒，該園筒內(nèi)孔16中可滑動地、密封地裝有一個(gè)中空活塞18。
活塞18有一個(gè)橫壁19，支承彈性復(fù)原及阻尼機(jī)構(gòu)20。如圖所示，該彈性機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)串列的螺旋彈簧，它們具有相反的纏繞方向，以避免發(fā)生轉(zhuǎn)動。所述的兩個(gè)彈簧20由固定在園筒底壁的一個(gè)中心桿22所引導(dǎo)。
園筒的筒壁上有開孔24，用來調(diào)節(jié)被活塞18從園筒壓出的水流。所逆開孔沿著園筒相互間隔開。它們沿縱向分布成許多組(例如，每兩個(gè)孔一組)，以平衡由于水噴射引起的橫向水力推力，所述水噴射是活塞運(yùn)動時(shí)從園筒壓出的。根據(jù)所要求的順序并考慮到冷卻劑冷時(shí)和熱時(shí)的不同情況選擇組的數(shù)目。實(shí)際上，一般來講十六組就足夠了。
活塞18的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在其與園筒滑動配合部分和環(huán)狀間隙部分之間，帶有一個(gè)朝下的徑向凸肩26。凸肩26離開活塞下端的距離是即使吸收棒完全插入堆芯(圖1)，該間隙還與下部幾組開孔相溝通，以便提供冷卻水流。
活塞18向下移動的量由一個(gè)止動環(huán)28所限定，止動環(huán)28安裝在園筒的一個(gè)內(nèi)溝槽中。如圖1所示，柱塞下部有一個(gè)開槽30，用來接近止動環(huán)28。環(huán)28可焊接定位。
沖擊阻尼器的目的是衰減吸收棒落下時(shí)活塞18的沖擊，該阻尼器具有一個(gè)活塞32，活塞32可在活塞18的分隔壁19下方的一個(gè)盲孔中滑動，一個(gè)剛度比彈簧20低的復(fù)位彈簧36偏壓活塞32，使之往下頂住止動環(huán)38。開在活塞18壁上的一個(gè)(或數(shù)個(gè))限流孔34以使沖擊時(shí)被活塞32壓出的水流不具標(biāo)定的壓頭損失。圖1只示出一個(gè)孔，而一般講有幾個(gè)孔，其間距使得活塞32完全縮回時(shí)，活塞18的沖擊速度能減小至盡可能低的值。
最后，一個(gè)行程終端彈簧40夾持在園筒底部和一個(gè)帶法蘭的套筒42之間，彈性機(jī)構(gòu)20也靠在套筒42上。帶法蘭的套筒42的縱向尺寸要使活塞18頂住水力制動器的行程終端。經(jīng)水力制動之后，彈簧20的壓縮吸收了棒的剩余動量。園筒上可開一個(gè)或數(shù)個(gè)開孔44，當(dāng)法蘭套筒42向上運(yùn)動時(shí)它可使液體流出園筒。
當(dāng)套筒支承在堆芯板上，如圖1所示，活塞32完全縮回入活塞18中。后者伸出一個(gè)微小的量，由行程終端彈簧40所施加的壓縮力所夾持。
本裝置的操作如下當(dāng)吸收棒連接到其驅(qū)動軸時(shí)，活塞32由彈簧36夾持向下推頂環(huán)38，活塞18的凸肩26由彈簧20夾持推頂止動環(huán)28。彈簧20具有一個(gè)預(yù)應(yīng)力，使活塞18克服由于吸收棒驅(qū)動機(jī)械步進(jìn)控制所產(chǎn)生的慣性力，而維持對環(huán)28的推頂，這一慣性力常常引起達(dá)15個(gè)g(重力加速度)的加速度。如果活塞18的重量足夠小，通常彈簧20靜止時(shí)有200牛頓(20daN)的預(yù)應(yīng)力就足夠了。最后，行程終端彈簧40完全放松。
在操作的第一相位，阻尼延遲器的沖擊阻尼器的作用僅僅是從活塞32開始與堆芯板10接觸(圖2A)時(shí)起，該活塞32運(yùn)動進(jìn)入活塞18，并通過開口34將液體壓出。在第一相的末尾(圖2B)，活塞18開始與堆芯板10相接觸。
在第二相位，活塞18沿園筒運(yùn)動，壓縮彈簧20，并將水從園筒經(jīng)開孔24(圖2A-2E中未示)壓出，開孔24可以防止活塞18運(yùn)動時(shí)(圖2C)壓降增加。
在第二相位的末了，活塞18開始頂靠法蘭42(圖2D)，并開始壓縮行程終端彈簧40。活塞18繼續(xù)深入引起彈簧40的壓縮，直至得到完全的阻尼。(圖2E)開孔24可全部位于臂12的上方;這樣，可以在臂擰到園筒上之后再鉆出這些孔。
權(quán)利要求
1.一種用于液體冷卻核反應(yīng)堆的中子吸收棒，包括一束固定到一個(gè)星形部件臂上的垂直的中子吸收棒，該星形部件有可連接到驅(qū)動機(jī)構(gòu)的一個(gè)中心柱塞，以及裝在柱塞中的一個(gè)阻尼裝置，所述阻尼裝置包括形成在所述柱塞中并向下開口的一個(gè)園筒，可滑動地裝在所述園筒中并由裝在園筒內(nèi)的彈性機(jī)構(gòu)向下朝一預(yù)定的最外位置推壓的一個(gè)活塞；以及一個(gè)由所述活塞載帶的水力阻尼器，在釋放和落棒時(shí)阻尼器頂靠住一個(gè)靜止件，以便起到?jīng)_擊緩沖作用；其中所述園筒及活塞的形狀及排列為當(dāng)活塞向園筒中移動的量增加時(shí)，由于活塞向園筒內(nèi)移動而產(chǎn)生的將液體壓出園筒的液體漏泄截面積逐漸減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的吸收棒，其中所述的漏泄截面積由多組校準(zhǔn)孔所決定，所述校準(zhǔn)孔開在園筒側(cè)壁上，并沿其長度分布，因此在活塞向上運(yùn)動進(jìn)入園筒時(shí)它們相繼被活塞復(fù)蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的吸收棒，其中的活塞具有朝下的徑向凸肩，因而該凸肩下方的活塞壁與園筒一起限定了一個(gè)環(huán)形間隙，在未被復(fù)蓋時(shí)，所述開孔組與所述間隙是相通的。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的吸收棒，其中的水力阻尼器具有一個(gè)比所述彈性機(jī)構(gòu)剛性低的彈簧。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1的吸收棒，其中所述的彈性機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)螺旋彈簧，它們布置成相互串接頂靠的關(guān)系，并具相反的纏繞方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求
2的吸收棒，還包括一個(gè)行程終端彈簧，該彈簧插入在筒底壁和一個(gè)頂靠布置的可垂直滑動的套筒之間，當(dāng)活塞從所述預(yù)定位置移過一個(gè)預(yù)定長度時(shí)，該套筒用來接收該活塞。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6的吸收棒，其中活塞頂靠在套筒上是在該活塞向上運(yùn)動并超出所有提供漏泄截面積的開孔之后。
專利摘要
用于加壓水冷反應(yīng)堆的一種中子吸收棒，具有一個(gè)整體式阻尼裝置。它包括一束固定到一星形臂上的垂直吸收棒，該星形組件有一個(gè)可連到驅(qū)動機(jī)構(gòu)的中心柱塞。柱塞中的阻尼裝置包括一個(gè)圓筒，可滑動地裝在圓筒內(nèi)的活塞，以及將該活塞推壓入一個(gè)向下伸出位置的圓筒內(nèi)的彈簧。圓筒和活塞的形狀使得當(dāng)活塞從最外位置向內(nèi)運(yùn)動時(shí)，被活塞驅(qū)出圓筒的液體漏泄截面積逐漸減少?；钊d帶一個(gè)水力阻尼器，減輕快速停堆時(shí)對吸收棒的初始沖擊。
文檔編號G21C7/27GK87105533SQ87105533
公開日1988年2月24日 申請日期1987年8月12日
發(fā)明者弗爾南德·薩瓦里 申請人:法碼通導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan