可移动线圈电磁驱动控制棒快速落棒实验研究

可移动线圈电磁驱动机构是一种新型的反应堆控制棒驱动机构.对该型控制棒驱动机构本文进行了快速落棒实验,得到了各种工况的落棒时间和特性.还分析了造成落棒特性差异的原因,总结出了快速落棒的规律.结果表明:控制棒可移动线圈电磁驱动机构样机断交流时的落棒时间比断直流的时间长;控制棒落棒时间随着配重的增加而缩短;断电后电磁线圈中的剩余电流对落棒时间有较大的影响,断交流比断直流时的落棒时间增加300～700ms     

池式研究堆跟随燃料组件冲击载荷实验研究

进行了该型控制棒驱动机构驱动线跟随燃料组件的冲击载荷实验后,分析了冲击载荷实验数据,得到了多种快速落棒工况下跟随燃料组件的冲击力和冲击加速度与时间等参数的关系,研究了影响冲击力、冲击加速度的因素,得出了冲击力最大值的变化规律。结果表明:池式研究堆可移动线圈电磁驱动机构驱动线的跟随燃料组件能承受冲击载荷的作用,符合反应堆运行要求。     

控制棒可移动线圈电磁驱动机构线圈刚度实验

本工作在反应堆控制棒可移动线圈电磁驱动机构工程样机实验台架上，进行了电磁铁刚度实验。获得了不同保持电流工况下的平均刚度值：3A时，平均刚度值为129N/mm；3.5A时，为136N/mm；4A时，为152N/mm；4.5A时，为168N/mm；5A时，为164N/mm，稍低于4.5A时的平均刚度值。随着保持电流的增加，平均刚度值呈现先增加尔后又下降的变化趋势。温度升高对刚度值有影响。     

控制棒新型电磁驱动机构性能实验研究

介绍了反应堆控制棒的一种新型电磁驱动机构,其电磁铁线圈吸引于密封筒内的衔铁,衔铁与驱动对象相连;当密封筒外的电磁铁线圈在驱动机构的带动下移动时,密封筒内的衔铁与驱动对象随之移动。论述了对该机构进行的刚度实验、承载极限实验、断电反应实验、温升实验及原理整机实验,并给出了实验曲线及数据结果,对其特点进行了综合评价。     

控制棒驱动机构电流响应特性分析

控制棒驱动机构的提升与下插动作需要钩爪部件与3个电磁线圈配合完成,对线圈电流的动态响应过程要求较为严格。采用Simulink软件搭建控制棒驱动机构棒控系统与线圈部件的等效回路,计算分析控制棒驱动机构线圈电阻、电感、端电压等因素对线圈电流响应时间的影响;采用电磁分析软件MAGNET对移动线圈中电流的变化过程进行仿真分析。最终得到控制棒驱动机构线圈电流响应时间与线圈端电压、线圈等效电感、电阻以及棒控回路形式的关系。     

研究堆控制棒通道冷却剂流动阻力特性实验研究

可移动线圈电磁驱动机构是一种新型的控制棒驱动机构,应用于研究堆.控制棒、跟随组件等在控制棒通道内上下移动,同时冷却剂冲刷控制棒和跟随组件.所以控制棒通道内的流体阻力特性直接关系到整个堆芯的流量分配和控制棒跟随组件是否能得到足够的冷却.在进行了控制棒通道的阻力特性实验后,得到了多种运行工况下阻力与流速、棒位等参数的关系,以及影响驱动线阻力特性的因素.     

控制棒新型电磁驱动机构动态特性实验研究

介绍了一种全新的控制棒驱动机构方案—可动线圈电磁铁控制棒驱动机构 ,它将应用于中国先进研究堆上。该研究给出了动态位移实验曲线以及位移修正曲线。实验证明该机构运行稳定 ,没有任何抖动 ,各状态之间转换平稳 ,定位精度高 ,动态负载能力强 ,采用间接测量棒位时需要进行位移修正 ,位移修正值与电流和载荷有关     

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。      

反应堆控制棒驱动线步进载荷试验研究

控制棒驱动线是一个比较复杂的系统,仅通过动力学建模计算分析无法准确获得其步进载荷值,因此开展反应堆驱动线控制棒步进载荷试验研究,对进一步改进和完善控制棒驱动机构的设计,验证其动力学模型的准确性,提供其安全性和可靠性等方面具有重大的实用价值。本文研究对象为"华龙一号"反应堆控制棒驱动线,模拟其在反应堆压力容器中的实际安装方式和对中,对其进行了步进载荷的实际测量,得到了控制棒驱动线在提升和下插过程中的步进载荷值,为后续的相关计算验证工作提供了准确的数据支撑。     

磁悬浮式控制棒驱动机构静水转向性能研究

在中国先进研究堆(CARR)调试阶段,发现其控制棒驱动机构在转向过程中存在驱动线圈与控制棒运动不同步的现象。为掌握控制棒驱动机构的转向性能参数,在静水条件下进行了控制棒驱动机构转向性能测试试验。试验表明:驱动线圈与控制棒运动不同步是磁悬浮式控制棒驱动机构的固有特性;棒位、棒速和驱动线圈通电电流大小等因素对静水条件下转向性能影响不大,且四组驱动机构静水条件下转向性能具有一致性。     

同步磁阻电机型控制棒驱动机构矢量控制技术研究

针对同步磁阻电机型控制棒驱动机构（CRDM）电磁高度耦合难以对输出力矩进行有效线性调节的问题,研究了同步磁阻电机型CRDM的矢量控制技术。将同步磁阻电机CRDM的数学模型映射至同步旋转坐标系内,对输出电磁力矩与磁链进行解耦。通过励磁电流与力矩电流的独立调节,实现输出力矩的线性控制。利用MATLAB/SIMULINK搭建了同步磁阻电机型CRDM的矢量控制模型,对控制方案进行验证。仿真结果表明,本研究的控制方案具有更优的响应速度、稳态精度以及平稳性。      

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。     

CARR控制棒驱动机构试验样机电磁力研究

为获得中国先进研究堆(CARR)控制棒驱动机构电磁力及电磁场分布,对控制棒驱动机构进行了受力分析,设计制造CARR控制棒驱动机构试验样机。在试验样机上进行了电磁力试验,使用有限元分析软件Ansoft Maxwell对试验样机电磁场及电磁力分布进行仿真分析,计算得到了试验样机磁感应强度分布曲线和电磁力分布数据,以及永磁体磁场对电磁场的影响和结构参数对电磁力的影响。仿真结果与试验值符合较好,研究结果为CARR控制棒驱动机构电磁力研究和同类型控制棒驱动机构设计提供了参考。     

CEPR机组CRDM役前检查方案优化

某CEPR机组的控制棒驱动机构（CRDM）耐压壳安装完成后，发现此批次CRDM焊接见证件试验存在不合格样品。为缩短CRDM更换工期，降低对于项目整体进度的影响，在对CRDM耐压壳更换过程中通过深入研究役前检查规范，提出了一种新的役前检查策略。经实践表明，采用优化后的役前检查方案，在10 d内即完成了全部CRDM的离线役前检查，较最初的计划提前了约20 d；通过对安装后的部分CRDM进行超声和涡流检查，发现离线和在线检查结果一致，并且在线检查不存在可达性问题。      

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.     

直动电磁阀线圈温升实验研究

控制棒水压驱动技术是由清华大学核能与新能源技术研究院发明的具有自主知识产权的一项新型专利技术。组合阀是该项技术的关键部件,而组合阀是由3个直动电磁阀组成,因此,电磁阀的性能直接影响组合阀的性能,从而影响控制棒水压驱动技术的运行性能。本文就控制棒水压驱动系统运行过程中所出现的工况,对其直动电磁阀线圈进行了温升实验研究,并运用ANSYS软件进行了理论分析。分析结果表明：在电流增大情况下,线圈温度均会增大;线圈内壁温度高于外壁温度;线圈中间温度高于边缘温度。通过线圈温升研究可进一步优化直动电磁阀的设计。     

CRDM承压壳体多故障模式下的动态可靠性分析

为研究控制棒驱动机构（CRDM）的结构可靠性规律,考虑CRDM承压壳体的多失效模式,根据应力强度干涉理论建立与CRDM步跃动作次数相关的结构动态可靠性模型。用顺序统计量描述强度失效模式下应力幅值的动态分布模型,基于Miner累积损伤理论和疲劳等效应力分布模型建立结构疲劳寿命和累积损伤分布与步跃冲击载荷作用次数的关系。研究结果表明,在步跃冲击载荷作用下,承压壳体前期的结构可靠度主要由强度失效模式的可靠度决定,当步跃动作达到一定次数时,疲劳失效模式的失效率开始显著增大;相对于疲劳失效模式,强度失效模式的可靠度对应力均值的变化更加敏感。该结果可对CRDM承压壳体的可靠性设计和维修管理提供参考。     

In-vessel Type Control Rod Drive Mechanism Using Magnetic Force Latching for a Very Small Reactor

A highly reliable control rod drive mechanism driven by an electric motor installed inside the reactor vessel (INV- CRDM) for a very small reactor has been designed. The INV-CRDM contributes to the compactness and simplicity of the reactor system, and can eliminate the possibility of a rod ejection accident. In the design, a new type of latch mechanism using an electromagnetic force to directly connect both of the shafts, one of which was the motor driven shaft and the other the control rod driving shaft, was applied so as to make the INV-CRDM very compact. The cable supplying current remained stationary, even when both of the shafts was moving. The required functions of the latch mechanism are to maintain an adequate latching force for the control rod shaft to move within a stroke of 370 mm, and to release the shafts in a shorter time than 0.2 s after a scram signal is received. A functional test with a model that approximately simulated the design was conducted to test the latching force and de-latching at room temperature. The test showed that the latching force increased with the current of the magnet coil, as did the de-latch time. The post-test analysis with a finite element analysis code revealed that the clearance between the two shafts greatly affected the latching force. With the same analysis method, the design analysis of the latch mechanism at a high temperature condition of 300°C was conducted, and it was confirmed that the latch mechanism contained enough latching force.