Привод регулирующего стержня ядерного реактора Советский патент 1993 года по МПК G21C7/14 

Изобретение относится к атомной энергетике, конкретнее к механизмам ядерных реакторов.

Целью изобретения является повышение качества регулирования ядерного реактора путем обеспечения постоянной скорости изменения реактивности.

На фиг.1 показан предлагаемый привод, общий вид (первый вариант выполнения); на фиг.2 - узел на фиг.1; на фиг.З сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 - вариант выполнения телескопического регулирующего стержня; на фиг.5 - узел II на фиг.1 (установка стержня в диске); на фиг.6-предлагаемый привод, общий вид (второй вариант выполнения).

Первый вариант включает установленные на бетонном перекрытии 1 в корпусе 2 электродвигатель 3 с выходным валом 4. На концах выходного вала установлены шестерни 5 и 6, зацепляющиеся с шестернями 7 и 8 передач 9 и 10, соответственно. Шестерня 11 одной из передач установлена на валу 12. Барабан 13 представляет собой диски 14,15с зубчатым венцом, находящимся в зацеплении с выходными шестернями передач 9 и 10. Вблизи зубчатых венцов дисков 14 и 15 выполнены отверстия 16, в которых шарнирно установлены стержни 17, со ч единяющие диски между собой. На стержни надеты втулки 18 с вогнутой наружной поверхностью. Эти втулки образуют канавку барабана,в которую укладывается трос 19 при наметке. К тросу присоединен регулирующий стержень 20 ядерного реактора. Механизм привода содержит также узел для размыкания передачи, содержащий линейный исполнительный механизм. В описываемом варианте это электромагнит 21, но это может быть линейный двигатель, гидроприONвод, пневмопривод и т.д. Электромагнит 21 содержит якорь 22, соединенный с валом 12, на котором посажена шестерня 11. Ход Л якоря 22 превышает ширину д шестерни 11, т.е.. А д. На вал 12 насажен также стопор 23, имеющий некоторую свободу поворота вокруг оси вала 12. По окружности диска 15 выполнены отверстия 24 с фасками 25, при этом фаски перекрываются фасками смежных отверстий.

На фиг.6 показан второй вариант привыода регулирующего стержня ядерного реактора. Этот привод содержит электродвигатель 3, барабан 13. трос 19, аналогичные указанным в первом аарманте. Остальные элементы, обеспечивающие работоспособность этого варианта, могут быть такими же, как и а первом варианте, i-io кроме того, этот вариант содержит дополнительный 6арабан 26, жестко кинематически связанный с винтом 27, йзаимодэйствующим с гайкой 28, соединенной с регулирующим стержнем, Привод регулирующего стержня ядерного реактора (см. первый вариант) снабжен кареткой 29, образующей пинтовую пару с валом 3,0, связанным с зубчатыми р,енцами барабана через передачи 31 и 32. Через каретку 29 пропущен трос 19. Стержни 17 выполнены из вставленных одна в частей 33 и 34, между которыми устаноелены пружины 35. Канавка дпл укладки троса образована ребордами 36 и 37, между втулками 18 установлены пружины 38. Втулки 18 установлены на стержнях так, что образуют винтовую линию. Достигается это том, что расстояния между остальными втулками одинаковьге, Стопор 23 имеет конический фиксатор 39. Г аботает привод регулирующего стерж-ня ядерного реактора (первый вариант) следующим образом. В зависимости от установки описываемого пригзода над определенной ячейкой активной зоны осущесталяется регулировки взаимного расположения ,цисков 14, 15. Для этого Е1ключаетс5 электромагнит 21, якорь 22 птягиваетсп внутрь него на везличину А д, ujecTepHn 11 выходит из зацепления с другими шестернями передачи 10 и зуочатым венцом диска 15, стопор 23 своим коническим фиксатором скользит по фаске 25, попадает s отверстие 24 и стопорит диск 15 от проворота. Попадание фиксатора стопора 23 о отверстие обеспечивается перекрытием фасок рядом расположенных отверстий и возмож; ость 0 поворота стопора вокруг оси вапа 12. Так передача 10 оказывается расцепленной, а диск 15 зафиксированным от проворота. Включается ,цсигатель 3,через передачу 9 вращает диск 14, при этом форма барабана в результате проворота одного диска относительно другого и наклона стержней Г/ становится гиперболической. Стержни 17 при этом удоинйютсп за счет телескопичности. Поскольку дифференциальная характеристика центральных стержней имеет более выпуклый характер, чем периферийных, то и барабэ) центрального привода должен иметь большую вогнутость, чем периферийного. Поэтому диск 14 центрального привода по.чорачиваетС5г ,ча больший угол, чем периферийного привода, При выполнении этой оперсщин (если регулирующий стержень введен при этом в зону) натяжение троса 19 ослаблено, чтобы исключить случайное по щержание реп/лирующвго стержня. После поворота диска двигатель 3 останаолиоают. По завершении этой операции якорь 22 возвращается обратно на величину А (обратным ходом электромагнита или под дейстйнем пружины, которую можно установить между якорем и стопором электромагнита), шестерня 11 входит в зацепление с сопряженной шестерней и зубчатым венцом диска 15, стопор 23 освобождает диск 15.Процесс относительного закручивания дисков может быть осуидестален и без устройства размыкания передач, а именно вручную, перед монтажом описываемого привода на ядерном реакторе. При этом кривизна поверхности барабана выставляется соответственно дифференциальной характеристике регулирующего стержня, который привод должен перемещать. При перемещении регулирующего стержня, например при выводе из зоны, перемещение его происходит с неравномерной скоростью, bia торцах стержня, где его физический вес минимален, скорость максимальна, так как трос наматывается на участок барабана с большим диаметром. В центре стержня наоборот. Таким образом скорость изменения реактивности остается практически постоя1 ной на всей длине хода стержня. При этом каретка 29 поступательно перемещается по винтовой поверхности вала 1, укладывает трос 19 по винтовой линии,, образуемой втулками 18 между ребордами 36 и 37. Это o6ecne4MFjaeTcn согласованием шага винтовой поверхности по валу 4 с винтовой линии на барабане. Согласование достигается геометрическим расчетом. При этом втулки могут поворачиваться относительно стержня при его накло1 е под действием натяжения троса в полостях, проходящих вдоль оси стержня. Использование предлох онной конструкции позволит повысить t aдeжнotть регулирования ядерного реактора за счет обеспечения постоянной скорости измерения реактивности на всей длине хода стержня. Это также позволит уменьшить время вывода стержня из зоны при пуске реактора за счет отказа от длительных остановок на середине хода стержня (поскольку скорость изменения реактивности, следовательно период изменения мощности, будут постоя ниыми fia каждом участке хода стержня, и

контроль за этими параметрами будет облегчен). Последнее обстоятельство (более быстрый вывод реактора на мощность) позволит получать экономический эффект в эксплуатации.

Фиг.г cfif2.3

фа г л