本發(fā)明屬于核反應堆控制棒驅(qū)動機構(gòu)實驗研究，特別是涉及一種反應堆控制棒水力驅(qū)動系統(tǒng)緊急落棒實驗裝置。

背景技術：

1、核反應堆控制棒及其驅(qū)動裝置是反應堆重要設備，承擔著反應堆的啟動、功率調(diào)節(jié)、停堆以及在事故狀態(tài)下緊急停堆的重要任務，其是否能正常工作，直接關系到反應堆安全，從驅(qū)動方式可以分為機械驅(qū)動、磁力提升、電機驅(qū)動和液壓驅(qū)動等。其中，控制棒驅(qū)動系統(tǒng)，在緊急工況下，是否可以在規(guī)定時間內(nèi)完成快速落棒，即落棒法，是極其重要的考核指標。落棒法是測量反應堆中各種反應性效應常用的一類方法，但此類方法需對空間效應作仔細考慮，否則，即使是較小的反應性也將產(chǎn)生很大的空間效應。緊急工況可以分為兩種，一種是人為操作下進行快速落棒，這時所有部件都屬于正常工作狀態(tài)，通常這種工況是可以達到要求；另一種是全廠斷電，所有部件均屬于癱瘓狀態(tài)，系統(tǒng)失去動力，使控制棒快速下落。

2、傳統(tǒng)驅(qū)動機構(gòu)控制棒實驗裝置中的控制棒驅(qū)動機構(gòu)與控制棒組件連接，通過以一定次序?qū)﹄姶啪€圈通電，實現(xiàn)控制棒組件的插入和提升，從而控制堆芯平均溫度，以達到反應堆安全啟動、調(diào)節(jié)反應堆功率和停堆的目的。但傳統(tǒng)驅(qū)動機構(gòu)控制棒實驗裝置容易出現(xiàn)控制棒延遲下落、卡棒和彈棒的問題，即現(xiàn)有傳統(tǒng)機構(gòu)控制棒實驗裝置在運動過程中不能保證控制棒進行連續(xù)動作，從而無法獲得控制棒下落過程中的時間和位移的準確數(shù)據(jù)。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種反應堆控制棒水力驅(qū)動系統(tǒng)緊急落棒實驗裝置，以解決傳統(tǒng)驅(qū)動機構(gòu)控制棒實驗裝置不能連續(xù)動作導致的不能準確測得緊急落棒實驗裝置在落棒時時間和位移數(shù)據(jù)的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：一種反應堆控制棒水力驅(qū)動系統(tǒng)緊急落棒實驗裝置，它包括循環(huán)系統(tǒng)、泄壓系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制棒，所述循環(huán)系統(tǒng)包括進口循環(huán)管路、出口循環(huán)管路、變頻泵、三通轉(zhuǎn)向氣動閥、蓄水箱和步進電機，所述步進電機輸出端與變頻泵輸入端連接，所述三通轉(zhuǎn)向氣動閥包括一通接口、二通接口和三通接口，所述蓄水箱一端通過進口循環(huán)管路與變頻泵一端連接，所述變頻泵另一端通過進口循環(huán)管路與三通轉(zhuǎn)向氣動閥一通接口連接，所述三通轉(zhuǎn)向氣動閥的三通接口通過進口循環(huán)管路與驅(qū)動系統(tǒng)下部連接，所述蓄水箱另一端通過出口循環(huán)管路與驅(qū)動系統(tǒng)上部連接，所述泄壓系統(tǒng)包括入口泄壓管路和出口泄壓管路，所述三通轉(zhuǎn)向氣動閥的二通接口通過入口泄壓管路連接至驅(qū)動系統(tǒng)上部，所述出口泄壓管路與驅(qū)動系統(tǒng)下部連接，所述測量系統(tǒng)分別與進口循環(huán)管路、出口循環(huán)管路和出口泄壓管路連接，所述驅(qū)動系統(tǒng)包括驅(qū)動缸主體和活塞組件，所述驅(qū)動缸主體內(nèi)部設置活塞組件，所述活塞組件中心設置通孔，所述控制棒設置在驅(qū)動缸主體內(nèi)并與活塞組件連接，所述控制棒與測量系統(tǒng)連接。。

3、更進一步的，所述進口循環(huán)管路包括進口管段、進口上升管段和進口橫向管段，所述進口管段一端與蓄水箱連接，另一端與變頻泵一端連接，所述變頻泵另一端通過進口上升管段與進口橫向管段連接，所述進口橫向管段與三通轉(zhuǎn)向氣動閥的一通接口連接并通過三通轉(zhuǎn)向氣動閥的三通接口連接至驅(qū)動裝置下部。

4、更進一步的，所述進口管段上設置進口段截止閥。

5、更進一步的，所述出口循環(huán)管路包括出口管段和出口下降管段，所述出口管段一端與驅(qū)動系統(tǒng)上部連接，另一端通過出口下降管段與蓄水箱連接。

6、更進一步的，所述出口下降管段上設置出口截止閥。

7、更進一步的，所述入口泄壓管路包括泄壓入口上升管、泄壓入口橫向管，所述泄壓入口上升管一端與三通轉(zhuǎn)向氣動閥的二通接口連接，另一端與泄壓入口橫向管連接，所述泄壓入口橫向管另一端與驅(qū)動系統(tǒng)上部連接。

8、更進一步的，所述出口泄壓管路包括泄壓出口橫向管、泄壓出口下降管，所述泄壓出口橫向管一端與驅(qū)動系統(tǒng)連接，另一端與泄壓出口下降管連接，所述泄壓出口下降管上設置泄壓出口氣動閥，所述泄壓出口下降管與測量系統(tǒng)連接。

9、更進一步的，所述驅(qū)動缸主體頂部與測量系統(tǒng)連接，所述控制棒設置在驅(qū)動缸主體內(nèi)部中心位置，所述驅(qū)動缸體一側(cè)分別連接泄壓入口橫向管和進口橫向管段，所述驅(qū)動缸體另一側(cè)分別連接出口管段和泄壓出口橫向管。

10、更進一步的，所述測量系統(tǒng)包括入口壓力傳感器、入口電磁流量計、出口壓力傳感器、出口電磁流量計、泄流電磁流量計、霍爾電流傳感器和拉繩位移傳感器，所述入口壓力傳感器設置在進口上升管段上，所述入口電磁流量計設置在三通轉(zhuǎn)向氣動閥的三通接口與驅(qū)動裝置連接的管路上，所述出口壓力傳感器和出口電磁流量計均設置在出口管段上，所述泄流電磁流量計設置在泄壓出口下降管上，所述霍爾電流傳感器設置在驅(qū)動缸主體頂部，所述拉繩位移傳感器與控制棒相連。

11、更進一步的，所述循環(huán)管路、入口泄壓管路和出口泄壓管路均通過彎頭或法蘭連接。

12、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

13、1、本發(fā)明采用水壓作為控制棒驅(qū)動系統(tǒng)的動力，相比于傳統(tǒng)驅(qū)動機構(gòu)或系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，造價成本低，工作特性穩(wěn)定；

14、2、本發(fā)明采用步進電機作為動作信號控制器，通過步進電機是否通電或斷電，來控制緊急落棒裝置的整個驅(qū)動系統(tǒng)的工作狀態(tài)，當步進電機發(fā)生故障時，變頻泵停止工作，在系統(tǒng)壓力的作用下，仍然可以保持穩(wěn)定狀態(tài)，不會出現(xiàn)卡棒或彈棒事故；

15、3、本發(fā)明的緊急落棒裝置的整個驅(qū)動系統(tǒng)只存在變頻泵一種持續(xù)運動部件，相比于傳統(tǒng)驅(qū)動機構(gòu)或系統(tǒng)大大減少持續(xù)運動部件，使整個機構(gòu)或系統(tǒng)具有更高的安全性；

16、4、本發(fā)明可以進行多次重復實驗，完全模擬電廠全場斷電以及部分設備故障時，控制棒落棒的數(shù)據(jù)參數(shù)；

17、5、本發(fā)明系統(tǒng)各部件連接多使用法蘭盤、螺栓以及彎管等設備進行連接，方便拆卸。

技術特征：

1.一種反應堆控制棒水力驅(qū)動系統(tǒng)緊急落棒實驗裝置，其特征在于：它包括循環(huán)系統(tǒng)、泄壓系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制棒(5)，所述循環(huán)系統(tǒng)包括進口循環(huán)管路、出口循環(huán)管路、變頻泵(1-3)、三通轉(zhuǎn)向氣動閥(1-6)、蓄水箱(1-10)和步進電機(1-11)，所述步進電機(1-11)輸出端與變頻泵(1-3)輸入端連接，所述三通轉(zhuǎn)向氣動閥(1-6)包括一通接口、二通接口和三通接口，所述蓄水箱(1-10)一端通過進口循環(huán)管路與變頻泵(1-3)一端連接，所述變頻泵(1-3)另一端通過進口循環(huán)管路與三通轉(zhuǎn)向氣動閥(1-6)一通接口連接，所述三通轉(zhuǎn)向氣動閥(1-6)的三通接口通過進口循環(huán)管路與驅(qū)動系統(tǒng)下部連接，所述蓄水箱(1-10)另一端通過出口循環(huán)管路與驅(qū)動系統(tǒng)上部連接，所述泄壓系統(tǒng)包括入口泄壓管路和出口泄壓管路，所述三通轉(zhuǎn)向氣動閥(1-6)的二通接口通過入口泄壓管路連接至驅(qū)動系統(tǒng)上部，所述出口泄壓管路與驅(qū)動系統(tǒng)下部連接，所述測量系統(tǒng)與進口循環(huán)管路、出口循環(huán)管路和出口泄壓管路連接，所述驅(qū)動系統(tǒng)包括驅(qū)動缸主體(4-1)和活塞組件(4-2)，所述驅(qū)動缸主體(4-1)內(nèi)部設置活塞組件(4-2)，所述活塞組件(4-2)中心設置通孔，所述控制棒(5)設置在驅(qū)動缸主體(4-1)內(nèi)并與活塞組件(4-2)連接，所述控制棒(5)與測量系統(tǒng)連接。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種反應堆控制棒水力驅(qū)動系統(tǒng)緊急落棒實驗裝置，其特征在于：所述進口循環(huán)管路包括進口管段(1-1)、進口上升管段(1-4)和進口橫向管段(1-5)，所述進口管段(1-1)一端與蓄水箱(1-10)連接，另一端與變頻泵(1-3)一端連接，所述變頻泵(1-3)另一端通過進口上升管段(1-4)與進口橫向管段(1-5)連接，所述進口橫向管段(1-5)與三通轉(zhuǎn)向氣動閥(1-6)的一通接口連接并通過三通轉(zhuǎn)向氣動閥(1-6)的三通接口連接至驅(qū)動裝置下部。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種反應堆控制棒水力驅(qū)動系統(tǒng)緊急落棒實驗裝置，其特征在于：所述進口管段(1-1)上設置進口段截止閥(1-2)。

4.根據(jù)權利要求2所述的一種反應堆控制棒水力驅(qū)動系統(tǒng)緊急落棒實驗裝置，其特征在于：所述出口循環(huán)管路包括出口管段(1-7)和出口下降管段(1-8)，所述出口管段(1-7)一端與驅(qū)動系統(tǒng)上部連接，另一端通過出口下降管段(1-8)與蓄水箱(1-10)連接。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種反應堆控制棒水力驅(qū)動系統(tǒng)緊急落棒實驗裝置，其特征在于：所述出口下降管段(1-8)上設置出口截止閥(1-9)。

6.根據(jù)權利要求4所述的一種反應堆控制棒水力驅(qū)動系統(tǒng)緊急落棒實驗裝置，其特征在于：所述入口泄壓管路包括泄壓入口上升管(3-1)、泄壓入口橫向管(3-2)，所述泄壓入口上升管(3-1)一端與三通轉(zhuǎn)向氣動閥(1-6)的二通接口連接，另一端與泄壓入口橫向管(3-2)連接，所述泄壓入口橫向管(3-2)另一端與驅(qū)動系統(tǒng)上部連接。

7.根據(jù)權利要求6所述的一種反應堆控制棒水力驅(qū)動系統(tǒng)緊急落棒實驗裝置，其特征在于：所述出口泄壓管路包括泄壓出口橫向管(3-3)、泄壓出口下降管(3-5)，所述泄壓出口橫向管(3-3)一端與驅(qū)動系統(tǒng)連接，另一端與泄壓出口下降管(3-5)連接，所述泄壓出口下降管(3-5)上設置泄壓出口氣動閥(3-4)，所述泄壓出口下降管(3-5)與測量系統(tǒng)連接。

8.根據(jù)權利要求7所述的一種反應堆控制棒水力驅(qū)動系統(tǒng)緊急落棒實驗裝置，其特征在于：所述驅(qū)動缸主體(4-1)頂部與測量系統(tǒng)連接，所述控制棒(5)設置在驅(qū)動缸主體(4-1)內(nèi)部中心位置，所述驅(qū)動缸體(4-1)一側(cè)分別連接泄壓入口橫向管(3-2)和進口橫向管段(1-5)，所述驅(qū)動缸體(4-1)另一側(cè)分別連接出口管段(1-7)和泄壓出口橫向管(3-3)。

9.根據(jù)權利要求8所述的一種反應堆控制棒水力驅(qū)動系統(tǒng)緊急落棒實驗裝置，其特征在于：所述測量系統(tǒng)包括入口壓力傳感器(2-1)、入口電磁流量計(2-2)、出口壓力傳感器(2-3)、出口電磁流量計(2-4)、泄流電磁流量計(2-5)、霍爾電流傳感器(2-6)和拉繩位移傳感器(2-7)，所述入口壓力傳感器(2-1)設置在進口上升管段(1-4)上，所述入口電磁流量計(2-2)設置在三通轉(zhuǎn)向氣動閥(1-6)的三通接口與驅(qū)動裝置連接的管路上，所述出口壓力傳感器(2-3)和出口電磁流量計(2-4)均設置在出口管段(1-7)上，所述泄流電磁流量計(2-5)設置在泄壓出口下降管(3-5)上，所述霍爾電流傳感器(2-6)設置在驅(qū)動缸主體(4-1)頂部，所述拉繩位移傳感器(2-7)與控制棒(5)相連。

10.根據(jù)權利要求1所述的一種反應堆控制棒水力驅(qū)動系統(tǒng)緊急落棒實驗裝置，其特征在于：所述循環(huán)管路、入口泄壓管路和出口泄壓管路均通過彎頭或法蘭連接。

技術總結(jié)
本發(fā)明提出了一種反應堆控制棒水力驅(qū)動系統(tǒng)緊急落棒實驗裝置，屬于核反應堆控制棒驅(qū)動機構(gòu)實驗研究技術領域。解決了傳統(tǒng)驅(qū)動機構(gòu)控制棒不能連續(xù)動作的問題。它包括循環(huán)管路系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、泄壓系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制棒，所述循環(huán)管路系統(tǒng)主要提供整個裝置的驅(qū)動力，完成整個裝置的強迫循環(huán)，所述測量系統(tǒng)可以獲得整個驅(qū)動裝置在實驗狀態(tài)下的工作狀態(tài)，所述控制棒設置在驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)部并與檢測裝置連接，當緊急落棒實驗裝置失去動力后，泄壓系統(tǒng)開始工作，使控制棒自由落下至水箱中。它主要用于模擬電廠斷電以及部分設備故障時，控制棒落棒的數(shù)據(jù)參數(shù)。

技術研發(fā)人員：盧佳鑫,孫賀濤,欒秀春,周杰,楊志達,王俊玲
受保護的技術使用者：哈爾濱工程大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/28