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     

高温气冷堆控制棒驱动机构冷态落棒试验研究

高温气冷堆控制棒驱动机构是执行反应堆功率调节、紧急停堆的重要核安全设备,具有固有安全特性,当断电后,控制棒能够靠重力快速下落实现停堆。为验证控制棒驱动机构的可靠性,必须对其进行设计分析和试验验证。本文建立了全尺寸的冷态试验台架,并采用1:1的控制棒驱动机构样机,对高温气冷堆控制棒驱动机构的落棒功能进行了验证和分析。进行多次全行程及不同高度的落棒实验,验证落棒过程的稳定性,测定控制棒在冷态条件下的落棒时间、落棒速度,试验结果满足规定的限值。对落棒过程进行分析,建立落棒运动方程式,进而得到控制棒运行速度的解析解。理论及试验的结果符合较好,均表明本文研究的控制棒驱动机构落棒可靠具有固有安全特性,为商用高温气冷堆中的实践应用提供了理论依据。     

新型控制棒可动线圈电磁驱动线落棒试验

为检验新型控制棒可动线圈电磁驱动线的综合性能,进行了该控制棒驱动线的落棒试验.测量了密封筒内的衔铁及筒外的可动电磁线圈之间的跟随特性、断交流和断直流状态下的快速落棒时间,并对控制棒导向管和控制棒组件之间摩擦方式变化时落棒时间的变化、球阀对控制棒驱动线落棒时间的影响等进行了研究,得到了该控制棒驱动线在不同状态下的落棒时间以及影响快速落棒时间的综合因素等试验数据.试验研究结果可为该驱动线的调试及安全运行提供借鉴.     

高温气冷堆控制棒驱动机构冷态落棒试验研究

高温气冷堆控制棒驱动机构是执行反应堆功率调节、紧急停堆的重要核安全设备,具有固有安全特性,当断电后,控制棒能够靠重力快速下落实现停堆。为验证控制棒驱动机构的可靠性,必须对其进行设计分析和试验验证。本文建立了全尺寸的冷态试验台架,并采用1:1的控制棒驱动机构样机,对高温气冷堆控制棒驱动机构的落棒功能进行了验证和分析。进行了多次全行程及不同高度的落棒实验,验证了落棒过程的稳定性,测定了控制棒在冷态条件下的落棒时间、落棒速度,试验结果满足规定的限值。对落棒过程进行了分析,建立了落棒运动方程式,进而得到了控制棒运行速度的解析解。理论及试验的结果符合较好,均表明本文研究的控制棒驱动机构落棒可靠具有固有安全特性,为商用高温气冷堆中的实践应用提供了理论依据。     

基于动网格技术的单根控制棒落棒行为仿真分析

以某小型反应堆控制棒驱动线为研究对象,建立了单根控制棒三维流体仿真模型。基于动网格技术对控制棒落棒行为进行了仿真分析,获得了控制棒落棒过程中导向管内流场的压力云图、速度云图以及控制棒位移、速度-时间曲线和导向管内压强-时间曲线。与相应试验数据的对比验证表明,仿真结果与试验结果符合很好。该方法可用来计算控制棒落棒时间及最大冲击力等重要参数,为控制棒驱动线结构优化设计提供参考。     

秦山核电二期工程反应堆控制棒驱动机构设计

秦山核电二期工程控制棒驱动机构的设计,参考了大亚湾核电站控制棒驱动机构的结构设计特点,采用直线步进式磁力提升机构.本文介绍了秦山核电二期工程控制棒驱动机构的设计规范和设计准则,驱动机构结构特点及工作原理、设计计算及设计验证等.通过秦山核电二期工程1#机组的安装、调试和运行,表明该机构设计合理,运行可靠,其性能完全满足秦山核电二期工程的设计要求.     

CEFR控制棒驱动机构抗震试验中力学问题的几点考虑

控制棒驱动机构在地震情况下保证及时落棒插入堆芯安全停堆，是中国实验快堆（CEFR）抗震安全的重要保证，是核安全局特别关注和重点审评的重要问题之一，同时也是CEFR取得装料许可证的必要条件之一。为了验证控制棒（包括安全棒、补偿一调节棒）驱动机构在地震情况下的落棒功能及落棒时间，中国原子能科学研究院中国实验快堆工程部委托核动力研究设计院完成了CEFR控制棒驱动机构抗震试验，快堆工程部做了技术上的论证和配合。     

CENTER高通量工程试验堆控制棒驱动线缓冲选型分析

CENTER高通量工程试验堆功率调节及启停操作较为频繁,控制棒驱动线设计时需重点考虑停堆控制棒落棒缓冲效果以保证寿期内使用的可靠性。对6种缓冲结构进行缓冲试验,根据落棒冲击力及落棒时间等关键因素对比选型,确定最合适的缓冲结构。选定结构下的控制棒驱动线落棒时间合适,落棒冲击力不大,适合用于CENTER高通量工程试验堆。     

秦山核电厂控制棒驱动线热态静水试验

控制棒驱动线热态静水试验是秦山核电厂工程设计中一项规模较大的综合性试验。整个驱动线是由磁力提升驱动机构、导向筒组件、燃料组件和控制棒组件等构成,并配有葛莱码棒位指示器和驱动机构电源控制装置。驱动线各部件尺寸采用全模拟,除燃料芯块外,其它材料、尺寸和工艺与产品完全一致。通过热态试验,验证控制棒组件在驱动线方向是否运转自如,全行程落棒时间是否不大于2s,导向管水力缓冲效果是否良好,及基结构、材料、工艺、性能等是否满足设计要求。     

控制棒驱动机构用电磁轴承本体电磁结构设计研究

电磁结构设计是控制棒驱动机构用电磁轴承本体设计的核心环节。为了获得合理的电磁结构,针对不同磁通分布形式进行了电磁结构选型,建立了用于电磁分析的解析模型和有限元模型;然后采用有限元仿真分析的方法确定了电磁轴承的工作点,并对电流刚度和位移刚度等电磁轴承关键性能参数进行了深入分析研究;最后采用有限元仿真分析结果与解析计算结果对比的方式进行了互算验证。验证结果表明,控制棒驱动机构用电磁轴承本体电磁结构设计合理,各项性能指标均可满足设计要求。      

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。      

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。     

基于SWT与相空间曲变的控制棒驱动机构退化状态跟踪和识别

控制棒驱动机构（CRDM）是保证反应堆正常运行与安全的重要设备。针对其转速低、性能退化特征微弱且易受其他信号源干扰的特点,本文采用小波半软阈值（SWT）与相空间曲变相结合的方法对其退化状态进行了跟踪与识别。通过与基于振动幅值均方根（RMS）方法的对比,表明该方法能够克服传统基于线性信号处理理论对微弱性能退化状态不能很好地跟踪和识别的缺点,可以较好地对强背景噪声下的旋转机械性能退化状态进行跟踪和识别。      

控制棒驱动机构动态提升特性研究

基于控制棒驱动机构的磁路和电路方程以及对控制棒驱动机构动态提升过程分析,分别推导出系统静态过程和动态过程的磁路-电路-机械运动耦合方程.采用解析解的方法求解提升起始电流和提升起始时间.采用ASME规范推荐的动态分析的数值仿真方法模拟控制棒驱动机构动态提升过程,分析磁极和衔铁间不同设计间隙下系统的提升特性.结果表明,衔铁起始提升时间随着设计间隙增大而增大,且设计间隙越大,提升所需时间越长;提升速度随着时间的增加而增大,且随着时间的增加,提升加速度增大,设计间隙越小,提升结束时的冲击加速度越大.     

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。     

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.     

控制棒可移动线圈电磁驱动机构极限承载能力实验研究

在清华大学核能与新能源技术研究院的反应堆控制棒可移动线圈电磁驱动机构实验台架上进行了反应堆控制棒可移动线圈电磁驱动机构极限承载能力实验.实验表明,静态极限载荷值随电流增大而呈线性增长;电流为5A时,极限载荷值最大为2276N;热态时,线圈极限载荷有明显下降,下降幅度为12%.动态极限推力随电流增长呈线性增长趋势,并且与运行速度有关.     

控制棒驱动机构石墨密封组件设计与密封性能验证

控制棒驱动机构（CRDM）检修及堆芯换料时都需要多次拆卸CRDM的耐压壳体,为解决现有耐压壳体Ω密封焊缝泄漏以及不能多次拆卸的问题,本文采用螺母压紧石墨环方案,利用石墨环的压缩回弹性能防止冷却剂泄漏,并设计一种石墨环密封组件实现快速拆卸;通过开展密封环压缩回弹测试、应力松弛测试以及密封组件泄漏率等密封性能测试试验对石墨环密封组件的密封性能进行验证。结果表明,本文设计的石墨环密封环组件满足设计要求,可以实现高温高压环境下的密封性能。      

基于结构噪声检测的控制棒驱动机构运行故障分析方法研究

针对丝杠滚子螺母型反应堆控制棒驱动机构（CRDM）,研究了CRDM结构噪声检测技术。通过对CRDM运行的结构噪声信号进行时程和频域分析,获取反映CRDM运行故障特性的敏感特征量及其故障判据。模拟试验分析表明:结构噪声的时程和频谱分析可反映CRDM故障特性,可有效地鉴别CRDM故障。