“华龙一号”控制棒驱动机构设计研究

控制棒驱动机构是反应堆控制和保护系统的伺服机构,它是反应堆本体中唯一的动设备,其安全性和可靠性直接影响到反应堆的安全与运行,特别是在事故工况下,控制棒驱动机构必须能够完成快速落棒,实现安全停堆。本文根据"华龙一号"核反应堆控制棒驱动机构的设计要求,结合以往工程与科研经验,对决定控制棒驱动机构安全性和可靠性的关键零件"钩爪和连杆"的制造工艺进行了设计研究,根据研究结果确定了最佳的工艺参数,并按照该工艺进行了样件试制,最后,利用控制棒驱动机构整机对样件进行了热态寿命考核。结果表明,采用本文确定的最佳工艺参数制造出的钩爪和连杆零件具备较高的硬度和良好的耐磨性,经历1500万步热态寿命试验后,仍有一定运行余量,可充分满足第三代压水型反应堆控制棒驱动机构在安全性和可靠性方面的设计要求。     

控制棒驱动机构备件数量优化方法

控制棒驱动机构是反应堆控制和保护系统的伺服机构,是执行反应堆功率调节、紧急停堆的重要核安全设备。控制棒驱动机构成本较高,如何合理确定其备件数量对于提高反应堆的可运行性具有重要意义。本文针对控制棒驱动机构,在系统连续运转时间不小于换料周期的约束条件下,提出了一种确定控制棒驱动机构备件数量的优化方法——分组备件数量优化方法,给出了总费用最少的各子系统的备件配置方案。通过随机模拟计算对分组备件数量优化方法与常规算法进行比较,结果表明:该方法常优于常规算法,在保证控制棒驱动机构可用性的前提下,优化备件数量配置可降低成本。该优化方法同样适用于其他设备的备件分析,对工程中设备备件的分析与研究具有指导意义。     

控制棒驱动机构备件数量优化方法

控制棒驱动机构是反应堆控制和保护系统的伺服机构，是执行反应堆功率调节、紧急停堆的重要核安全设备。控制棒驱动机构成本较高，如何合理确定其备件数量对于提高反应堆的可运行性具有重要意义。本文针对控制棒驱动机构，在系统连续运转时间不小于换料周期的约束条件下，提出了一种确定控制棒驱动机构备件数量的优化方法--分组备件数量优化方法，给出了总费用最少的各子系统的备件配置方案。通过随机模拟计算对分组备件数量优化方法与常规算法进行比较，结果表明：该方法常优于常规算法，在保证控制棒驱动机构可用性的前提下，优化备件数量配置可降低成本。该优化方法同样适用于其他设备的备件分析，对工程中设备备件的分析与研究具有指导意义。     

基于自然对流的控制棒驱动机构温场研究

在新一代反应堆控制棒驱动机构耐温等级提升后,为分析取消控制棒驱动机构强制通风系统是否可行,建立了基于单台控制棒驱动机构流场的计算模型,合理确定了求解方法和边界条件,并通过与试验结果进行拟合,进行了控制棒驱动机构群全尺寸模型的温场和速度场计算,得到基于自然对流的控制棒驱动机构温场效应。研究结果表明,通过自然对流可以将控制棒驱动机构运行产生的热量完全带出堆坑,不存在堆坑窝热情况,并且随着控制棒驱动机构群总输出功率的增加,堆顶区域的自然循环强度也增加,可以达到冷却控制棒驱动机构的效果。因此,耐温等级提升后的控制棒驱动机构可以取消强制通风。      

四川华都核设备制造有限公司

<正>高可靠性的耐高温整体式棒位探测器四川华都核设备制造有限公司是反应堆控制棒驱动机构(CRDM)专业制造商研制生产了适用于多种堆型的控制棒驱动机构,并不断改进和提升CRDM各重要部件的技术性能。其中,对于百万千瓦级压水堆核电厂所采用磁力提升型CRDM中的棒位探测器组件,为提高其可靠性、减少线圈接头数量及其故障隐患、全面提升组件耐高温性能,开发出的高可靠性耐高温整体式棒位探测器,具有如下特点:各项性能指标完全满足设计技术要求,并经过充分验证     

控制棒驱动机构密封泄漏应对策略分析

控制棒驱动机构耐压壳部件是反应堆冷却剂系统压力边界的薄弱环节,泄漏事故多发于此。针对此类问题,文章通过比较M310及AP1000控制棒驱动机构耐压壳密封结构,分析探讨了控制棒驱动机构密封泄漏的应对策略。     

海洋条件下控制棒驱动线落棒行为动力学仿真研究

反应堆控制棒驱动线是执行反应堆安全控制功能的重要部件,包含了控制棒驱动机构、控制棒组件及其导向系统,是堆内唯一具有相对运动的结构设备。在海洋条件下,受风力和海水流动的影响,浮动式核电厂驱动线的工作环境更加复杂。落棒时间是驱动线设计考核的重要指标,影响落棒时间的主要因素包括:重力、浮力、流体阻力、机械摩擦力等。本文采用理论建模联合软件仿真的研究思路,得到应用于海洋条件下控制棒驱动线仿真研究的方法。通过仿真结果与试验数据的对比,验证了所得方法的合理性。     

基于IGBT的反应堆控制棒驱动机构电源控制装置

反应堆控制棒驱动机构电源控制装置采用闭环调节技术、脉宽调制技术以及可编程控制器控制技术,控制功能完备,实现了控制电路对绝缘栅双极型晶体管的有效控制,使得控制对象上的电流线性可调节,以及电流波形下降沿时间可调节。本装置采用的新的设计方法解决了基于传统国产控制棒驱动机构控制方法设计的装置和目前国外控制棒驱动机构电源控制装置存在的相关问题,与国内外同类控制设备相比主要性能基本一致,在控制技术、设备性能、可靠性和设备总体技术性能方面均达到国外同类先进产品的技术水平。     

基于IGBT的反应堆控制棒驱动机构电源控制装置

反应堆控制棒驱动机构电源控制装置采用闭环调节技术、脉宽调制技术以及可编程控制器控制技术,控制功能完备,实现了控制电路对绝缘栅双极型晶体管的有效控制,使得控制对象上的电流线性可调节,以及电流波形下降沿时间可调节。本装置采用的新的设计方法解决了基于传统国产控制棒驱动机构控制方法设计的装置和目前国外控制棒驱动机构电源控制装置存在的相关问题,与国内外同类控制设备相比主要性能基本一致,在控制技术、设备性能、可靠性和设备总体技术性能方面均达到国外同类先进产品的技术水平。     

控制棒驱动机构电流监测与故障诊断技术研究

控制棒驱动机构作为反应堆控制和核安全保护系统的执行机构，对其运行状态进行有效监测是防止反应堆发生控制棒卡棒、滑棒和驱动失灵的重要措施。本文在分析控制棒驱动机构动作原理的基础上，通过对驱动机构探测方法、信号分析处理方法以及故障鉴别方法的研究，实现了对控制棒驱动机构的电流监测与故障诊断，为驱动机构电流监测与故障诊断系统的应用奠定了技术基础。      

可动电磁型控制棒驱动线可靠性增长试验及改进研究

针对可动电磁型控制驱动机构，采用单组控制棒驱动线，轴向1:1的模拟组件，模拟实堆条件下开展控制棒驱动线可靠性增长试验，寻找薄弱环节，并通过驱动机构的失效事件，分析获得了失效机理，针对性地进行优化改进。最后在复用原试验样机的基础上重新进行试验验证。结果表明，可动电磁型控制棒驱动线可靠性增长试验可寻找出驱动机构的潜在不足，经过改进设计后提高了原驱动机构的运行寿命。      

Scram reliability under seismic conditions at the Experimental Breeder Reactor II

A level 1 probabilistic risk assessment of the Experimental Breeder Reactor 11 has recently been completed. Seismic events are among the external initiating events included in the assessment. The analysis indicated that the reactor shutdown system had a high reliability of operation in response to internally initiated events. One of the major tasks within the seismic assessment concentrated on the ability to shut down the reactor under seismic conditions. A comprehensive analysis of the shutdown system, including the development of a finite element model of the reactor control rod drive system, has been used to estimate the system response when subjected to input seismic accelerations. The results indicate the control rod driven system has a high seismic capacity and that the overall reactor shutdown system is capable of maintaining its high reliability under seismic conditions. The estimated seismic fragility for the overall reactor shutdown system is dominated by the primary tank failure.     

5MW核供热堆水力驱动控制棒逻辑控制系统

介绍了５ＭＷ核供热堆水力驱动控制棒逻辑控制系统的功能与特点，以及提高系统可用性和安全性的技术措施。本系统与控制棒水力传动机械相匹配，构成完整的控制系统，用来完成堆的反应性控制。其性能稳定可靠、抗干扰能力强。成功地用于５ＭＷ供热堆，并满足其运行的要求。     

反应堆控制棒驱动机构模拟负载系统的研制

介绍了反应堆控制棒驱动机构(CRDM)模拟负载装置的设计原理和方法,研制出了一种新型的模拟负载系统,用来模拟反应堆棒控系统对控制棒的控制过程。对设计的模拟负载系统进行了功能性试验和性能参数测试,并与实际运行系统进行比较后,发现该系统达到了各项功能控制要求,且性能稳定可靠,模拟负载的电磁线圈散热性能与负载特性良好,各项性能指标达到了设计要求。     

反应堆控制棒驱动线三维动态公差分析方法研究

常规压水堆控制棒驱动线（简称驱动线）公差分析方法在公差计算时采用一维的线性累积，其计算过于保守，因此公差计算无法采用极限法，从而无法保证公差设计的置信水平达到100%。针对该问题提出了驱动线三维动态公差分析法，分析了驱动杆由竖直状态到倾斜状态的动态变化，并利用第1接触点和第2接触点作为双基准，约束了驱动杆及其通道的偏移方向和范围。三维动态公差分析法提高了分析的准确性，减少了计算的保守性，并通过模块式小型堆（ACP100）冷态驱动线试验验证了其正确性。      

Dynamic behavior of upper hydraulic drive control rod

A 200 MW nuclear heating reactor (NHR) was developed based on the 5 MW testing heating reactor (THR-5). In order to improve its features, the INET was used to optimize its structure design. One task was to design the upper hydraulic drive control rod, which is located at the upper part of the reactor core, so that the fuel rod in each corner of the bundle will not be removed as they are in the THR-5. A program based on the method of characteristics was run to investigate the dynamic behavior of the upper hydraulic control rod drive system. The steady-state and dynamic characteristics of the control rod were studied. The influence of the reactor temperature and structure parameters on the operation reliability was investigated. Finally the optimal design parameters of the upper hydraulic drive control rod were obtained.     

Design of Test Scheme for Failure Rate Verification of Control Rod Drive Mechanism Drop

In the event of the reactor accident, the control rod drive mechanism (CRDM) must be able to drop quickly and achieve the safe shutdown. In order to ensure the safety of the reactor, the nuclear power plant puts toward higher requirements on the failure rate of the CRDM. In this paper, the design algorithm of the test scheme for the failure rate of the CRDM and the corresponding solution method based on the dichotomy method were proposed. The correctness was verified by comparison with the scheme given in GB 5080.5-85. It supplements the design algorithm of the fixed-end censored test scheme for success rate verification test scheme of the success or failure type products in GB 5080.5-85. Based on any given success rate, risk value and discrimination ratio, it can give the censored test protocol in a short time. It also designs the success rate verification test scheme for general success or failure type products to meet the increasing reliability requirements for success or failure type products.     

控制棒驱动机构落棒失效率验证试验方案设计

在反应堆事故工况下，控制棒驱动机构（CRDM）必须能快速落棒，实现安全停堆。为保证反应堆的安全，核电站对CRDM的落棒失效率提出较高的要求。本文给出了关于CRDM落棒失效率验证试验方案的设计算法及基于二分法思想的求解方法，通过与GB 5080.5—85中所给方案进行对比分析，验证了其正确性。补充了GB 5080.5—85中关于成败型产品成功率验证试验方案中定数截尾试验方案的设计算法，对于任意给定的成功率、风险值及鉴别比，可在较短的时间内给出定数截尾试验方案。还可用于一般的成败型产品的成功率验证试验方案设计，满足对成败型产品越来越高的可靠性要求。