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核科学与技术学院反应堆热工水力学控制棒及相关组件核科学与技术学院控制棒组件一概述棒束控制棒组件包括一组24根吸收棒和用作吸收棒支承结构的星形架；星形架与安置在反应堆容器封头上的控制棒驱动机构的传动轴相啮合。每一棒束控制棒组件有其本身的驱动系统，可单独动作或若干控制棒组件编组动作。在紧急停堆时，每一棒束控制棒组件靠重力快速插入堆芯，以防止发生对电厂有害的运行工况。核科学与技术学院控制棒组件一核科学与技术学院控制棒组件一要求棒束控制棒组件的数目能保证在紧急停堆时，如果有一个反应性当量最高的组件不能动作亦能安全停堆(卡棒准则)，而在电站运行时能按适当的功率分布控制堆功率，设计能保证在棒束控制棒组件或其驱动机构的任何零部件发生故障时，都能防止组件由堆芯弹出。棒束控制棒组件的设计寿命为15年，寿命只受燃耗的限制而不受机械性能劣化的限制。核科学与技术学院控制棒组件：星形架一固定弹簧用的螺柱及弹簧托环与毂环之间用螺纹连接，然后施焊，以保证运行时无故障，除弹簧(因科镍718)及其支承环(A1S1630不锈钢)以外，星形架的所有部件均用304型不锈钢制造。星形架由中心毂环，翼片和下部呈圆筒形的指状物等组成，它们之间用钎焊相连接。毂环上端加工有多道凹槽，以便与传动轴相啮合并供吊装用。与毂环底端成整体的圆筒中设置有弹簧组件，以便在紧急停堆时，当棒束控制棒组件与燃料组件上管座的连接板相撞击时吸收冲击能量。核科学与技术学院吸收剂棒固定在星形架的指状物上，棒与指状物之间先用螺纹连接，然后用销钉保持接点紧固，最后将销钉焊接固定，以保证无故障运行。销钉位置以下的吸收剂棒端塞直径减小，以增加棒的柔性，以便将组装时以及运行中与传动轴线之间的不对中效应减至最小程度。控制棒组件：吸收棒一核科学与技术学院控制棒组件：控制棒一黑棒的吸收剂材料为银-铟-镉合金，重量百分比分别为80％、15％和5％。这种合金做成挤压成形的芯块，封装在不锈钢包壳内，两端有钨极惰性气体保护焊接的端塞，防止吸收剂材料与冷却剂接触。灰棒的材料为不锈钢，其结构形式与黑棒相似。大亚湾核电站采用两种类型的控制棒，即吸收剂棒(黑棒)和不锈钢棒(灰棒)。除了材料不同之外，所有控制棒的结构是相同的。核科学与技术学院核科学与技术学院下端塞呈子弹头形状，以便在棒束控制组件移动时，吸收剂棒平稳地导向进入燃料组件中的导向管。当控制棒组件完全从堆芯抽出时(即最高位置)，吸收剂棒的总长度能够保证棒的下端仍保持在导向套管之内，使吸收剂棒和导向管保持对中。控制棒的上端塞具有螺纹端头，以便与星形架的指状物相连接，银-铟-镉或不锈钢的砌块在不锈钢包壳内，上端塞下面由预紧的螺圈形弹簧压紧定位。控制棒组件：控制棒一核科学与技术学院分类分组黑棒束控制组件所含的24根吸收剂棒都是银-铟-镉合金制的黑棒；灰棒束控制组件只含有8根银-铟-镉合金制的棒，其余16根为钢棒，因此吸收中子的能力较小。根据运行要求，控制棒组件分为调节棒和安全棒两组。调节棒组件主要用来调节负荷，抵消部分剩余反应性，补偿运行时各种因素引起的反应性波动。安全棒组件在正常运行工况下提到堆芯之外，当发生紧急事故时，要求在短时间(约为2s)内迅速插入堆芯而停堆。此外，控制棒组件应能抑制反应堆可能出现的氙振荡。控制棒组件：控制棒一核科学与技术学院棒束控制组件的优点一棒径细、数量多，吸收材料均匀分布在堆芯中，使堆芯内中子通量及功率分布更为均匀；1由于单根控制棒细而长，增大了挠性，在保证控制棒导向管对中的前提下，可相对放宽装配工艺要求，而不致引起卡棒；而且由于提高了单位质量和单位体积内控制棒材料的吸收率，大大减少了控制棒的总质量；2因为棒径小，所以控制棒提升时所留下的水隙对功率分布畸变影响小；不需另设挤水棒，从而简化堆内结构，降低了反应堆压力容器的高度。3核科学与技术学院堆芯相关组件二堆芯相关组件包括可燃毒物棒组件、初级中子源组件、次级中子源组件和阻力塞组件四种，每一种组件都包括：一个压紧组件形成的支承结构。四种堆芯相关件的压紧组件结构都是相同的，它放置在燃料组件上管座的承接板上；124根棒束，每根棒的上端塞先用螺纹拧紧到压紧组件上，然后用销钉定位，最后将销钉焊接固定。2核科学与技术学院24根棒束中，可能全部是阻力塞，可能是可燃毒物棒与阻力塞的组合，还可能包含所有四种棒，即一个组件中可包括可燃毒物棒、初级中子源棒、次级中子源棒及阻力塞。堆芯相关组件二核科学与技术学院压紧组件由底板、轭板、弹簧导向筒、内外两圈螺旋弹簧及销钉等组成，零部件全部用304型不锈钢制造。1.压紧组件二核科学与技术学院底板上留有冷却剂流经的通道，钻有插固定可燃毒物棒、中子源棒和阻力塞的螺纹孔，底板与弹簧导向筒相焊，导向筒为内外两圈螺旋形压紧弹簧提供横向支承。底板承放在燃料组件上管座的承接板上，而在这两块板之间留有水流通过的空间1轭板由弹簧导向筒的槽沟内滑动的两个销钉定位和导向，轭板与弹簧导向筒配合并且当上部堆芯板就位时，通过轭板压缩压紧弹簧，使堆芯相关组件定位。2在压紧组件的底板上与燃料组件导向管相应的位置上，加工有标准规格的螺纹孔，以便与堆芯相关部件，即可燃毒物棒、初级中子源棒、次级中子源棒和阻力塞等顶部的螺纹相配合；紧固之后再用销钉定位并点焊，并保证运行及操作过程中不会松动，而且有可能更换。31.压紧组件二核科学与技术学院功能：可燃毒物棒组件只用于第一燃料循环的全新堆芯，所需可燃毒物棒的数目取决于堆芯的初始总反应性，功能是降低溶解在一回路冷却剂水中的硼浓度，保持慢化剂的负温度系数。2.可燃毒物组件二核科学与技术学院结构：可燃毒物棒为装在304型不锈钢包壳管内的一根硼玻璃管(成分为B2O3+SiO2)，硼玻璃管在内径全长还用薄壁304型不锈钢管状内衬支承，内衬用于防止玻璃管坍塌和蠕变，而两个内部构件之间允许有位移，包壳管的两端堵塞住并施密封焊。内外包壳之间留有足够的气隙空间，以便容纳释放出的氦气，并限制其内压小于反应堆运行压力。数量：大亚湾核电厂的首次堆芯装有48个含12根可燃毒物棒的组件和18个含16根可燃毒物棒的组件，加上2个初级中子源棒组件中的32根，共有含896根可燃毒物棒的68个组件，在第一次换料时将可燃毒物棒组件全部卸出，换上阻力塞组件。2.可燃毒物组件二核科学与技术学院核科学与技术学院3.中子源组件二主要作用是：①提高堆内中子通量水平，增加仪表测量精度，为堆的安全启动提供可靠的依据；②在反应堆启动时起“点火”的作用。1工作方式：中子源设置在堆芯或堆芯邻近区域，每秒钟放出107~108个中子。依靠这些中子在堆芯内引起核裂变反应，从而提高堆芯内中子通量，克服核测仪器的盲区，使反应堆能安全、迅速地启动。2分组：中子源组件分为初级中子源棒组件和次中子源棒组件。3核科学与技术学院3.中子源组件：初级中子源组件二初级中子源棒的核心，是封装在双层钢套筒内的锎-252，这一套筒由下部及上部的氧化铝制间隔棒定位，装在不锈钢包壳内位于堆芯下部约四分之一高度处，包壳两端封装，上端塞顶部加工有螺纹，固定到压紧组件的底板上去。1锎-252发生自发裂变而为监督初始堆芯装料和反应堆启动提供所需的中子源。初级中子源的工作寿期为制造后的500至1000天，该寿期与堆芯第一燃料运行周期相一致。2大亚湾核电厂的首次装料有2个初级中子源棒组件，每个组件所含的24根棒中，有1根初级中子源棒，1根次级中子源棒，16根可燃毒物棒和6个阻力塞。3核科学与技术学院核科学与技术学院3.中子源组件：次级中子源组件二次级中子源是利用初始非放射性的锑和铍混合物制成的芯块，从304型不锈钢包壳的底部堆砌至棒的中部，上下端塞封装，里面充氦气压力至4.5MPa，以防止堆芯寿期内由于冷却剂压力而使包壳塌陷。1次级中子源在反应堆内经中子辐照之后，锑-123经历(n，γ)反应放出γ射线并衰变为锑-124，而铍经历(γ，n)反应，产生中子并释放氦原子核至空隙空间。2大亚湾核电厂的首次装料中有2个次级中子源棒组件，各有4根次级中子源棒和20个阻力塞棒，加上2个初级中子源棒组件中的2根次级中子源棒，共有10根次级中子源棒，在满功率运行两个月之后，它们提供的中子源可在停堆12个月之后再启动反应堆。次级中子源棒在换料时保留在堆芯中。3核科学与技术学院核科学与技术学院4.阻力塞组件二阻力塞是用304型不锈钢材料制的短钢棒，下端成子弹头形，上端部的螺纹用固定到压紧组件的底板上去构成阻力塞组件。阻力塞组件设计用于封闭不带有棒束控制组件、可燃毒物或启动中子源的燃料组件中的导向管，增加水流阻力，从而减少旁路冷却剂流。1前面所述的各种堆芯相关组件都包含有阻力塞，而只有阻力塞组件全部24根棒位都是阻力塞。2核科学与技术学院核科学与技术学院核科学与技术学院反应堆热工水力学控制棒驱动机构核科学与技术学院控制棒驱动机构一控制棒驱动机构由一套机电传动装置组成，其中三个电磁线圈通过销爪与传动轴上槽纹的配合作用，使传动轴和控制棒束作步进式移动。反应堆压力容器顶盖上的管座与带有螺纹连结的承压壳体作密封焊接，驱动轴和销爪机构装在承压壳体之内，而电磁线圈则在承压壳体之外。在承压壳的上部有排气口，供反应堆冷却剂系统充水加压期间使用。该排气口包含有一个阀门，该阀门靠阀座的锥形支承面密封。控制棒驱动机构靠空气循环冷却，在未装控制棒束的位置也有待用的控制棒驱动机构，并且有通风罩，以堵塞机构之间的空穴，保证有效的空气流量。核科学与技术学院核科学与技术学院核科学与技术学院控制棒的驱动机构采用三线圈电磁步进式，其优点是:提棒精度高，不易失步;1控制棒驱动机构一需要紧急停堆时只须切断电源，控制棒便可由自身重力驱动，快速插入堆芯。2核科学与技术学院控制棒驱动机构贯穿压力容器上封头的部分有一承压壳，防止高温冷却剂的泄漏并紧固驱动机构。若承压壳破裂，控制棒即有可能被压力容器内的高压弹出，称为弹棒事故。机构上装有抗震结构以限制它在水平方向的位移。抗震结构由驱动机构的限动器将反应堆压力容器顶盖吊架与反应堆换料腔壁面相连结构的抗震拉杆等组成。2控制棒驱动机构一机构的内部构件均接在一回路主冷却剂中运行，设计保证能在整个电站寿期功能正常，并考虑到便于正常维修和彻底检修。31核科学与技术学院线圈盒：由四个带方形底座的棱柱形零件组成，零件间的联结面位于每个线圈中部的平面上，线圈盒的每一个零件都是可拆卸的，因此若要更换机构的一个线圈，不必拆相邻的另一个线圈。电磁线圈：装在线圈盒中的电磁线圈，从上到下依次是提升线圈、传递线圈和夹持线圈。线圈的供电电缆穿过连接管，直立地固定在线圈的上部盒上。该连接管的长度与棒行程指标套筒的长度接近，并在顶端装有多用插座。由机构通风装置在线圈处提供均匀的气流进行冷却。2控制棒驱动机构主要部件二1核科学与技术学院它由密封罩和棒行程指示套筒组成，密封罩是个带有环形底座的圆筒，其中装有固定的和移动的磁极及销爪。密封罩永久性地固定在贯穿反应堆压力容器顶盖的管座上。在密封罩外表面上，沿着各线圈的端部，有包含软铁磁环的沟槽，用作磁力线通道并避免对相邻机构的寄生作用。棒行程指示套筒位于密封罩的顶部，它们采用螺栓连接并用密封焊焊于密封罩上。拆掉棒行程指示套筒后，就可接近机构的内部构件。在密封罩内与电磁线圈位于同一高度的有下列部件：固定的提升磁铁、可移动的传递磁铁、衔铁及夹持销爪和固定的传递磁铁、衔铁及夹持销爪等。2控制棒驱动机构主要部件：承压套罩二1各磁铁的端部都装有隔离板以防止磁铁之间或磁铁与衔铁之间粘贴住。销爪有复位弹簧，而可移动的磁铁及衔铁都没有复位弹簧3核科学与技术学院控制棒驱动机构的每个棘齿装置都有三个销爪，它们各自都有固定销，按120°夹角装在传动轴槽纹杆的四周。衔铁作用在联锁机构上，依据电磁线圈通、断电，以闭合或打开销爪。控制棒束传动轴加工有环形沟槽，以便使销爪能够将它步跃移动或保持在所要求的位置。在此带沟槽传动轴的下部是一个半挠性耦合器，它也有环形沟槽，它使传动轴与控制棒束组件上端头部联结在一起。2控制棒驱动机构主要部件：棘齿装置二1核科学与技术学院它由装在棒行程指示套筒周围的一个初级线圈和一组次级