ПРИВОД РЕГУЛИРУЮЩЕГО ОРГАНА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Российский патент 2006 года по МПК G21C7/12 

Область техники

Изобретение относится к системам управления и защиты ядерных реакторов, а именно к устройствам для перемещения регулирующих органов ядерного реактора в требуемые положения.

Предшествующий уровень техники

Известен привод регулирующего органа ядерного реактора (№RU 2059301 С1 от 27.04.96), содержащий герметичный кожух тянущий, фиксирующий и запирающий электромагниты, зубчатую штангу, подвижную и фиксирующую защелки, соединенные с якорями электромагнитов, тянущий якорь, связанный с полюсом запирающего электромагнита и с подвижной защелкой, несущую трубу, на которой установлен неподвижный полюс фиксирующего электромагнита, на несущей трубе на расстоянии рабочего шага до полюса запирающего электромагнита установлен немагнитный упор, взаимодействующий с полюсом запирающего электромагнита при ходе вверх или с тянущим якорем при ходе вниз. Перемещение тянущего якоря происходит под действием управляющего электромагнитного поля, создаваемого электромагнитами. Управляющие токи электромагнитов формируют по заданным циклограммам, соответственно, для шага вверх или шага вниз по принципу времени. Останов подвижных элементов привода для шага вверх или вниз осуществляют механическим ударом тянущего блока о немагнитный упор, расположенный на несущей трубе привода. При этом энергия удара при шаге вверх демпфируется пружинным блоком, установленным на немагнитный упор, а при шаге вниз тянущий блок движется вниз под действием силы, являющейся равнодействующей собственного веса и электромагнитного демпфирования, создаваемой блоком электромагнитов. Энергия удара зависит в том числе от силы трения между регулирующим органом и направляющими каналами тепловыделяющей сборки. Упомянутая энергия меняется случайным образом и увеличивает динамическую нагрузку на элементы привода.

Недостатком известного привода являются значительные динамические удары в подвижных элементах при выполнении шага вверх или вниз с учетом изменения упомянутой силы трения.

Раскрытие изобретения

Целью изобретения является повышение надежности перемещения регулирующего органа ядерного реактора в требуемые положения.

Задачей изобретения является снижение динамических ударов в подвижных элементах привода как при минимальном, так и максимальном трении между регулирующим органом и направляющими каналами тепловыделяющей сборки за счет регулирования величин токов электромагнитов в зависимости от положения тянущего блока при выполнении шага вверх или вниз.

Техническим результатом изобретения является снижение энергии динамических ударов в подвижных элементах привода с учетом влияния силы трения между регулирующим органом и направляющими каналами тепловыделяющей сборки.

Достижение цели изобретения обеспечено тем, что в приводе регулирующего органа ядерного реактора, содержащем герметичный кожух, блок электромагнитов, создающий тяговое усилие, передаваемое через стенку кожуха посредством управляющего электромагнитного поля тянущему блоку, зубчатую штангу, соединенную с регулирующим органом, магнитный шунт, расположенный в блоке перемещения, несущую трубу с установленным на упомянутой несущей трубе немагнитным упором, согласно изобретению снаружи кожуха установлен индуктивный датчик положения шага, а система управления приводом формирует токи форсирования электромагнитов для шага вверх и токи демпфирования для шага вниз в зависимости от сигналов датчика положения шага.

Датчик содержит последовательно соединенные катушки переменного тока в герметичном корпусе, установленные на блок электромагнитов таким образом, что магнитный шунт, расположенный в тянущем блоке, перемещаясь вдоль оси датчика в электромагнитном поле катушек, изменяет индуктивное сопротивление катушек. При протекании через катушки одного и того же стабилизированного тока выходное напряжение катушек меняется в зависимости от перемещения шунта. Таким образом, выходной сигнал датчика пропорционален перемещению тянущего блока при выполнении приводом шага вверх или вниз.

Предложенное устройство привода позволяет регулировать управляющие токи электромагнитов в зависимости от положения тянущего блока при шаге вверх и шаге вниз. Так как тяговое усилие привода зависит от значений токов электромагнитов, то уменьшение токов форсирования для шага вверх и увеличение токов демпфирования для шага вниз в зависимости от положения тянущего блока позволяет снизить энергию удара тянущего блока о неподвижный упор.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1 - продольный разрез привода с зубчатой штангой в нижнем положении;

фиг.2 - диаграмма скорости тянущего блока при выполнении приводом шага вверх без использования индуктивного датчика положения шага;

фиг.3 - диаграмма скорости тянущего блока при отработке приводом шага вверх с использованием индуктивного датчика положения шага.

Привод регулирующего органа ядерного реактора содержит герметичный кожух 1, смонтированный на патрубке крышки реактора 2. Снаружи кожуха установлен блок электромагнитов, содержащий тянущий электромагнит 3, запирающий электромагнит 4 и фиксирующий электромагнит 5. Внутри кожуха размещен механизм перемещения, содержащий неподвижную несущую трубу 6, тянущий якорь 7, подвижные якори 8 и 9, полюс 10 запирающего электромагнита, неподвижный полюс 11 фиксирующего электромагнита, немагнитный упор 12. Снаружи кожуха установлен индуктивный датчик 13 положения шага.

Неподвижный полюс 11 фиксирующего электромагнита и немагнитный упор 12 закреплены на несущей трубе 6. Подвижные якори 8 и 9 трубами 14 и 15 соединены с подвижной защелкой 16 и фиксирующей защелкой 17. На трубе 14 установлен шунт 18 из магнитомягкого материала. Внутри механизма перемещения расположена штанга 19.

Режим перемещения штанги обеспечивают подачей импульсов тока, коммутируемых в определенной последовательности на катушки электромагнитов привода. В результате чего подвижная защелка 16, сцепленная через трубу 14 с подвижным полюсом 8 запирающего магнита, перемещает штангу 19, а фиксирующая защелка 17, сцепленная через трубу 15 с подвижным полюсом 9 фиксирующего магнита, удерживает ее между перемещениями.

Перемещение штанги вверх обеспечивают подачей токов форсирования на тянущий и запирающий электромагниты. При этом тянущий блок - тянущий якорь 7, полюсы 8, 10, подвижная защелка 16, труба 14 с проставкой 18 и штанга 19 - поднимается вверх до момента соприкосновения полюса 10 с немагнитным упором 12. По сигналам от датчика 13 положения шага отключаются токи форсирования и запасенная на участке разгона кинетическая энергия расходуется на преодоление результирующего момента сил тяжести и трения. Тянущий блок по инерции выполнит шаг вверх, и удар о неподвижный упор произойдет при сниженной скорости.

При шаге вниз обесточивается тянущий магнит для активизации движения вниз, а затем по сигналам от датчика положения возбуждаются тянущий и запирающий электромагниты до значения демпфирующего тока, и тянущий блок перемещается вниз до соприкосновения тянущего полюса 7 с немагнитным упором 12. Движение вниз происходит под действием силы, являющейся равнодействующей собственного веса, трения и электромагнитного демпфирования, создаваемого тянущим и запирающим электромагнитами.

На фиг.2 показана диаграмма скорости привода при шаге вверх без использования индуктивного датчика положения шага, а на фиг.3 - с использованием указанного датчика. Скорость, при которой происходит механический удар тянущего блока о жесткий упор, снижается в несколько раз. Таким образом, управление токами электромагнитов по сигналам предложенного индуктивного датчика положения позволяет существенно снизить энергию динамических ударов в подвижных элементах привода.

Промышленная применимость

Изобретение может быть применено в приводе регулирующего органа ядерного реактора с водой под давлением.

Изобретение относится к системам управления и защиты ядерных реакторов, в особенности к устройствам для перемещения регулирующих органов ядерных реакторов. Привод регулирующего органа ядерного реактора содержит герметичный кожух, блок электромагнитов, создающий тяговое усилие, передаваемое через стенку кожуха посредством управляющего электромагнитного поля тянущему блоку, зубчатую штангу, соединенную с регулирующим органом, магнитный шунт, расположенный в блоке перемещения, несущую трубу с установленным на упомянутой несущей трубе немагнитным упором, причем привод снабжен датчиком положения шага, содержащим последовательно соединенные катушки переменного тока в герметичном корпусе, установленные на блок электромагнитов. Изобретение позволяет повысить надежность перемещения регулирующего органа ядерного реактора в требуемые положения. 3 ил.

Привод регулирующего органа ядерного реактора, содержащий герметичный кожух, блок электромагнитов, создающий тяговое усилие, передаваемое через стенку кожуха посредством управляющего электромагнитного поля тянущему блоку, зубчатую штангу, соединенную с регулирующим органом, магнитный шунт, расположенный в блоке перемещения, несущую трубу с установленным на упомянутой несущей трубе немагнитным упором, отличающийся тем, что привод снабжен датчиком положения шага, содержащим последовательно соединенные катушки переменного тока в герметичном корпусе, установленные на блок электромагнитов.