用于核反应堆的控制棒组件中连接连接杆和控制棒的终端元件的制作方法_4

文档序号:9565657阅读:来源:国知局
诸如小块不锈钢(未示出)那样重量轻的填料材料填充,或可含有压缩的负载弹簧(未示出)以防止包括重材料的填料56在空陷52内移动。在为达到理想的总重量而选择重材料的填料56数量时,应合适地考虑到重量轻的填料或负载的弹簧的重量。举例来说,各种平移组件的平衡重量可以是有用的,以在各个平移组件中使用通用的柱塞或其它动能吸收元件。设计动能吸收元件(未示出)是为了在控制棒到达完全(即,最大)插入点时对经受紧急停堆的平移组件提供“软止挡”。
[0056]示例的终端配重元件32的壳体40用作能提供机械支承的结构部件。与连接杆30和控制棒18之间联接相关的所有载荷被传递到壳体40,该壳体用作各个控制棒的附连部位。
[0057]参照图9、10和11,各种附连构造可用来将连接杆30固定在终端配重元件32的壳体40的附连通道50内。在如此附连构造的一个说明性实例中,壳体40的中心通道50容纳J型锁阴附连组件70,其合适地同轴设置在壳体40的中心通道50内。图9示出J型锁阴附连组件70的侧视剖视图,而图10示出连接组件的侧视图,图11则示出连接组件的侧视剖视图。特别地参照图9,所示J型锁阴附连组件70包括套筒72,在所示实施例中该套筒72包括圆形的圆柱体,其同轴地焊接或其它方式固定在壳体40的中心通道50内。替代地,该套筒可与中心通道50的内表面做成一体,或由该内表面形成。套筒72用作壳体40和J型锁阴附连部件之间的接口,这些J型锁阴附连部件包括设置在套筒72内的三个J型锁销74(其中两个可在图9的剖视图中可见)。这些销74为设置在连接杆30下端处的J型锁阳附连组件80(见图11)提供连接点。一旦J型锁阳附连组件80与终端配重元件32接合,则J型锁柱塞76和J型锁弹簧78将连接杆30的J型锁阳附连组件80保持就位。(锁定结构显示在图11中)。
[0058]所示J型锁阴附连组件70还包括下柱塞82、内弹簧84和弹簧垫圈86,它们在紧急停堆过程中合作以吸收下部平移组件的冲击(即,控制棒18、终端配重元件32、连接杆30以及可选的导螺杆(未示出)平移的组合)。
[0059]所示的连接杆30下端和终端配重元件32之间的J型锁连接仅是一个实例。更一般的说,可考虑基本上任何类型的连接,包括其它类型的可拆卸的连接或永久性的焊接连接或一体的结构。J型锁结构具有的优点在于,通过简单的“推-和扭转”操作就可使连接杆30与终端配重元件32 (和由此的控制棒18)脱开连接。这可使连接杆30在核反应堆换料过程中独立于平移组件的其余部分(即,终端配重元件32和附连的控制棒18)移动。
[0060]终端配重元件32的壳体40可使用各种工艺进行制造。在某些实施例中,可考虑使用电火花加工(放电加工)(EDM)技术来制造。EDM方法在不锈钢实心块上操作,然后将不锈钢块切割成蛛状的壳体40。有利的是,EDM既快又精密。其它构思的方法包括铸造技术或挤压成形技术,两种技术都是制造快速和材料成本低。
[0061]平移组件包括控制棒18、终端配重元件32、连接杆30以及可选的导螺杆(未示出),该平移组件有利地是重量很重,以在反应堆紧急停堆事件中便于平移组件朝向反应堆堆芯快速和可靠地作紧急停堆。为此目的,终端配重元件32构造成重量重。这里披露的一种方法是通过增大终端配重元件32的平均密度来实现,通过添加包括重材料的填料56 (这里,“重”是指大于不锈钢密度或组成壳体40的其它材料密度的密度),使平均密度达到大于不锈钢密度的值(或更一般地,将平均密度提高到大于组成壳体40的材料密度的值)。为达到这一点,这里披露的另一种方法是沿紧急停堆方向S来伸长终端配重元件32。所示的终端配重元件32通过填料56和沿紧急停堆方向S的伸长终端配重元件32,使用提高的平均密度。
[0062]参照图10和11,添加地或替换地,增加平移组件的重量可通过提高连接杆30的密度来达到。为此目的,所示的连接杆30包括中空(或部分中空)的连接杆管90(如图11剖视图中所示),其包含包括重材料的填料92。因此,连接杆管90起到类似于终端配重元件32壳体40的结构目的,而包括重材料的填料92起作类似于终端配重元件32的填料56的配重(或提高平均密度)目的。中空连接杆管90可采用诸如EDM(但较长管子长度对于此方法可能有问题)、铸造、挤压成型、铣切之类的各种技术进行制造。
[0063]在一个合适的实施例中,包括重材料的填料92呈钨小块的形式,每个小块的直径基本上与连接杆管90内直径相一致,并堆叠在连接杆管90内,选择堆叠的钨小块的数量以达到要求的重量。如果钨小块的数量不足以填满连接杆管90的内部体积,且要求连接杆管90避免这些小块移动,则可可选地通过合适的偏置结构,或用诸如不锈钢小块那样重量轻的材料来填充连接杆管90内部体积内的剩余空间,以此防止填料92移动。在图11所示实例中,采用了偏置结构,其中,连接杆管90的内部体积被上和下焊接的塞子94、96密封住,且压缩弹簧98占据沿紧急停堆方向S的任何宽松的部分,该宽松的部分可因填料92不完全填满连接杆管90的内部体积而产生。替代钨材,组成填料的重材料可以是耗尽的铀、钼、钽等,它们仅是某些其它的说明性的实例。填料92可包括一个或多个实心小块或棒、粉末、颗粒等。在连接杆30的情形中,术语“重材料”是指密度大于不锈钢或组成连接杆管90的其它材料密度的材料。举例来说,不锈钢的密度约为7.5-8.lg/cm3,而钨的密度约为19.2g/cm3,钽的密度约为16.6g/cm3。在某些优选实施例中,组成填料92的重材料的密度至少是组成中空连接杆管90的材料密度的两倍。在中空连接杆管90包括不锈钢的某些优选实施例中,组成填料92的重材料的密度较佳地至少为16.2g/cm3(这里规定的所有量化的密度都是在室温下的密度)。
[0064]继续参照图10和11,所示的连接杆30具有上端和磁铁102,该上端包括用来与CRDM单元14的锁闩(锁闩未示出)相固定的环形槽100,而磁铁102用于与控制棒位置传感器(未示出)连接。以下两个相关的专利申请描述了 CRDM单元14的合适实施例,该CRDM单元14包括用于连续(灰棒)调整的电动机/导螺杆结构和用于使连接杆30与CRDM单元14脱开的分离的锁闩(导螺杆保持可操作地与电动机连接):2010年3月12日提交的题为“用于核反应堆的控制棒驱动机构”的申请系列号12/722,622,以及2010年3月12日提交的题为“用于核反应堆的控制棒驱动机构”的申请系列号12/722,696,本文以参见方式引入它们的全部内容。
[0065]替代地,在其它的实施例中,导螺杆(未示出)与连接杆管90固定,或与连接杆管90形成一体,导螺杆与连接杆/终端配重元件(或蛛状结构)/控制棒一起实施紧急停堆(换句话说,导螺杆在紧急停堆过程中形成平移组件的一部分)。在某些如此替代的实施例中,电动机通过可分离的球螺母合适地联接到导螺杆,该球螺母分开后就可释放导螺杆和启动紧急停堆。
[0066]图示的连接杆30包括八个部件。使用中空的连接杆管90可增加连接杆30组件的重量。连接杆管90可以仅是部分中空,例如,仅是下部可以是中空的。包括重材料的填料92位于中空的连接杆管90内。在某些实施例中,填料92包括好几个较小的钨棒或小块。中空连接杆管90内钨棒或小块的数量被选择为达到要求的重量。如果采用具有不同CRDM单元的不同平移组件,则每个中空连接杆管90内的钨棒或小块的数量可以不同,且合适地选择以确保若干个CRDM单元的每个连接杆具有相同的重量。这一点是有利的,因为可以得出这样的结果:所有的CRDM单元可设计成不依赖于诸如连接杆的长度、控制棒组成等的诸多因素来提升单一重量。
[0067]如上所述,如此的重量“调节”也可通过调节终端配重元件32内的填料56来实现。如果同时采用填料56、92,则填料56、92的组合重量可通过调整填料56、92中一个或两个的数量和/或密度来调节。如果重量调节量预计较小,则在某些如此的实施例中,填料56、92可以是标准化的规格/重量的实心元件,然后,通过添加呈粉末、颗粒、小块或诸如此类状态的包括重材料的附加填料,可使总重量得到修整。
[0068]如果中空的连接杆管90的内部体积仅是被填料92部分
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