[发明专利]一种核反应堆控制棒驱动机构和方法

说明书

技术领域

本发明属于核反应堆控制技术领域，具体而言，提供了一种闭合转子丝杆升降磁阻马达式核反应堆控制棒驱动机构及其使用方法。

背景技术

控制棒驱动机构是核反应堆中的关键设备，能够按照反应堆控制和保护系统的指令，完成反应堆的启动、功率调节、保持功率、正常停堆和事故停堆等功能。目前，国际上压水型反应堆中普遍采用的是磁力提升型和开裂转子磁阻马达型等原理的控制棒驱动机构。

开裂转子磁阻马达型控制棒驱动机构多用于船舶平台等装备，现存在寿命短、可靠性低、转子开裂紧急停堆落棒后不能正常原精度闭合、二次启动强制闭合时会造成丝杆的啮合面的磕碰损伤、运动精度不可预测等问题，严重影响船舶平台核堆的安全可靠性。

发明内容

针对上述问题，本发明目的在于提供一种闭合转子丝杆升降磁阻马达式新型核反应堆控制棒驱动机构及其使用方法，提高核反应堆控制棒驱动机构的寿命，紧急落棒后能够在保持原有精度和结构的基础上迅速恢复工作。

一种核反应堆控制棒驱动机构，包括：

位置传感器1、磁阻马达2、行星滚柱丝杠副螺母3、固定支撑座4、行星滚柱丝杠副丝杆5、弹簧外导向套6、弹簧7、弹簧内导向套8、弹簧下支撑环9、连接套10、导向机构，其中：

位置传感器1安装于磁阻马达2上，磁阻马达2安装在固定支撑座4上，磁阻马达2的转子与行星滚柱丝杠副螺母3固定连接，行星滚柱丝杠副螺母3与行星滚柱丝杠副丝杆5配合装配；

弹簧7的上端固定于固定支撑座4并且套装在行星滚柱丝杠副丝杆5上，弹簧外导向套6套装于弹簧7外周并且固定于固定支撑座4，行星滚柱丝杠副丝杆5的尾端与弹簧下支撑环9固定连接，弹簧7位于弹簧下支撑环9上方，弹簧内导向套8套装于弹簧7内周并且与弹簧下支撑环9相连；

行星滚柱丝杠副丝杆5通过连接套10与导向机构连接。

优选的，所述导向机构包括导向杆11和导向筒13，行星滚柱丝杠副丝杆5通过连接套10与导向筒13内的导向杆11固定连接，导向筒13固定在上部支撑板12上。

优选的，所述磁阻马达2上还设置有旋转编码器和制动器。

优选的，所述行星滚柱丝杠副螺母3和行星滚柱丝杠副丝杆5构成的行星滚柱丝杠副是通用型行星滚柱丝杠副、反转型行星滚柱丝杠副、PWG环齿型行星滚柱丝杠副或定轴型行星滚柱丝杠副中的任意一种。

一种核反应堆控制棒驱动方法，使用上述核反应堆控制棒驱动机构，导向杆11连接载荷。

优选的，核反应堆启动时，磁阻马达2上的位置传感器1和旋转编码器反馈位置，磁阻马达2转子旋转带动行星滚柱丝杠副螺母3在固定支撑座4内作旋转运动，行星滚柱丝杠副螺母3的旋转带动行星滚柱丝杠副丝杆5，进而带动导向杆11在导向筒13内作上升直线运动，导向杆11带动载荷上升，弹簧7随行星滚柱丝杠副丝杆5压缩储能。

优选的，核反应堆功率调节时，磁阻马达2上的位置传感器1和旋转编码器反馈位置，磁阻马达2转子旋转带动行星滚柱丝杠副螺母3在固定支撑座4内作旋转运动，行星滚柱丝杠副螺母3的旋转带动行星滚柱丝杠副丝杆5，进而带动导向杆11在导向筒13内作上升和下降直线运动，导向杆11带动载荷到达目标位置，弹簧7随行星滚柱丝杠副丝杆5在有效行程内运动储能。

优选的，核反应堆功率保持时，磁阻马达2上的位置传感器1和旋转编码器反馈位置，磁阻马达2转子旋转带动行星滚柱丝杠副螺母3在固定支撑座4内作旋转运动，行星滚柱丝杠副螺母3的旋转带动行星滚柱丝杠副丝杆5，进而带动导向杆11在导向筒13内作上升和下降直线运动，导向杆11带动载荷到达目标位置，制动器通电制动，磁阻马达2断电，磁阻马达2转子与行星滚柱丝杠副螺母3停止旋转，行星滚柱丝杠副丝杆5及导向杆11带动载荷在制动器的制动力作用下将保持于目标位置，核堆处于保持功率状态，弹簧7压缩储能。

优选的，核反应堆正常停堆时，磁阻马达2上的位置传感器1和旋转编码器反馈位置，磁阻马达2转子旋转带动行星滚柱丝杠副螺母3在固定支撑座4内作旋转运动，行星滚柱丝杠副螺母3的旋转带动行星滚柱丝杠副丝杆5，进而带动导向杆11在导向筒13内作下降直线运动，导向杆11带动载荷到达正常停堆位置。

优选的，核反应堆紧急停堆时，磁阻马达2上的位置传感器1和旋转编码器反馈位置，磁阻马达2断电，弹簧7压缩时储备的张力作用通过行星滚柱丝杠副丝杆5传导至行星滚柱丝杠副螺母3，行星滚柱丝杠副螺母3旋转驱动行星滚柱丝杠副丝杆5作下降直线运动实现快速落棒。