ПРИВОД РЕГУЛИРУЮЩЕГО ОРГАНА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Советский патент 1994 года по МПК G21C7/12 

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в механизмах системы управления и защиты ядерного реактора.

Известно устройство привода регулирующего органа реактора с гидростопором, предотвращающим всплытие регулирующего органа под действием потока теплоносителя при разуплотнении герметичного чехла привода.

Недостатком такого привода является то, что он лишь препятствует дальнейшему выводу регулирующего органа из зоны, но не обеспечивает ввода регулирующего органа в зону, что было бы предпочтительнее при аварии, связанной с разуплотнением контура.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату к предложенному является привод регулирующего органа ядерного реактора, содержащий герметичный чехол, внутри которого размещен электродвигатель с полым ротором, взаимодействующим посредством преобразователя вращательного движения в поступательное с исполнительным органом, установленным внутри полого ротора с возможностью перемещения вдоль оси вращения ротора.

Недостатком известного привода является низкая надежность, вызванная наличием значительных термопульсаций в элементах привода из-за затрудненного теплообмена между полостями реактора и привода.

Целью изобретения является повышение надежности путем снижения термопульсаций в элементах привода.

Поставленная цель достигается тем, что в приводе, содержащем герметичный чехол, внутри которого размещен электродвигатель с полым ротором, взаимодействующим посредством преобразователя вращательного движения в поступательное с исполнительным органом, установленным внутри полого ротора с возможностью перемещения вдоль оси вращения ротора, полый ротор снабжен втулкой с окнами, в которых размещены фиксирующие элементы, а на втулке установлено турбинное колесо, причем на внутренней поверхности ступицы колеса выполнены продольные пазы с возможностью взаимодействия с фиксирующими элементами.

На фиг. 1 изображен предлагаемый привод регулирующего органа ядерного реактора, общий вид; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1 в увеличенном масштабе (слева от продольной оси показано положение при разуплотнении герметичного чехла, справа - нормальное положение при обычных режимах работы).

Привод регулирующего органа включает электродвигатель 1 с полым ротором 2, редуктор 3, включающий цилиндрическую пару 4, коническую пару 5, цилиндрическую пару 6. Заканчивается редуктор реечной шестерней 7, зацепляющейся с рейкой 8, соединенной в нижней части с регулирующим органом реактора (на чертежах не показан).

Соосно с рейкой установлен поршень 9 с конусной поверхностью 10. Ротор 2 электродвигателя удлинен посредством втулки 11 с окнами 12, в которых размещены фиксирующие элементы 13 (шарики, но могут быть ролики или рычаги). Втулка 11 размещена внутри ступицы 14 турбинного колеса 15. В ступице выполнены продольные пазы 16. На поршне 9 выполнены бурты 17 и 18. Поршень 9 подпружинен пружиной 19 относительно корпусной детали 20, в которой выполнены окна 21, 22 и 23 для направления потока. Оборудование привода размещено в герметичном чехле 24, полость которого сообщается с полостью реактора. Стрелками на чертеже показано движение теплоносителя при разуплотнении герметичного чехла.

Привод работает следующим образом. В режиме компенсации реактивности (удержание органа регулирования в определенном положении) на обмотки статора электродвигателя 1 подается тормозной ток, ротор 2 фиксируется магнитным полем в определенном положении и через редуктор 3 обеспечивается удержание рейки 8, соединенной с органом регулирования.

В режиме регулирования осуществляется коммутация фаз электродвигателя 1, ротор 2 вращается и через пары 4, 5 и 6 редуктора 3 передает вращение реечной шестерне 7, которая, взаимодействуя с рейкой 8, перемещает ее в определенное положение.

В режиме аварийной защиты электродвигатель 1 обесточивается, рейка 8 падает вниз, раскручивая через зацепление редуктора 3 ротор 2. Вместе с ротором вращается втулка 11, под действием центробежных сил фиксирующие элементы 13 закатываются в пазы 16 ступицы 14. Если скорость падения органа регулирования слишком велика, то велико и значение центробежной силы, действующей на фиксирующие элементы. При этом вращение от втулки 11 через окна 12, фиксирующие элементы 13, пазы 16 передаются колесу 15, которое в данном случае работает в режиме насоса, оказывая тормозящее действие на вращающиеся части, так как жидкость препятствует вращению колеса. При снижении скорости вращения значение центробежной силы уменьшается, и шарики накатываются из пазов 16 к центру привода. Передача крутящего момента колесу 15 прекращается.

Как отмечено выше, в режиме аварийной защиты колесо 15 работает в режиме насоса, поэтому при большой массе регулирующего органа можно использовать его, например, для дополнительной прокачки воды через активную зону. Для этого достаточно соединить полость, в которой расположено колесо 15, с входом активной зоны реактора.

При разуплотнении герметичного чехла 24 возникает поток теплоносителя из полости реактора к месту разуплотнения. Поток теплоносителя, направляясь через окна 21, 22 и 23 будет раскручивать турбинное колесо 15 в направлении, при котором будет обеспечиваться перемещение рейки вниз. Поток теплоносителя поднимает поршень 9 в верхнее положение, сжимая пружину 19 (положение слева от продольной оси).

При этом поршень 9 своей конусной поверхностью 10 взаимодействует с фиксирующими элементами 13, выталкивая их в пазы 16 ступицы 14. Вращение колеса 15 через пазы 16, фиксирующие элементы 13, окна 12, втулку 11 передается ротору 2, и через редуктор 3 обеспечивается ввод рейки 8 в активную зону реактора и гашение ядерной реакции.

Использование изобретения позволит обеспечить приемлемый уровень термопульсаций за счет наличия конвективного теплообмена между полостями реактора и привода. При этом обеспечивается ввод органа регулирования в активную зону при разгерметизации чехла привода, а также обеспечивается эффективное торможение регулирующего органа в режиме аварийной защиты.

ПРИВОД РЕГУЛИРУЮЩЕГО ОРГАНА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, содержащий герметичный чехол, внутри которого размещен электродвигатель с полым ротором, взаимодействующим посредством преобразователя вращательного движения в поступательное с исполнительным органом, установленным внутри полого ротора с возможностью перемещения вдоль оси вращения ротора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения термопульсаций в элементах привода, полый ротор снабжен втулкой с окнами, в которых размещены фиксирующие элементы, а на втулке установлено турбинное колесо, причем на внутренней поверхности ступицы колеса выполнены продольные пазы с возможностью взаимодействия с фиксирующими элементами.