一种连接装置及核反应堆控制系统及核反应堆

摘要

本发明公开一种连接装置、核反应堆控制系统以及核反应堆，所述连接装置用于连接控制棒与驱动机构，包括连接杆、第一锁定组件，所述驱动机构的主驱动轴内部沿其轴向开设有中心孔道，所述连接杆设于所述中心孔道内，所述第一锁定组件包括设置在所述连接杆端部的钩爪、以及设置在所述控制棒端部的沉孔，所述沉孔内设有卡槽，所述卡槽的形状与所述钩爪相适配，所述钩爪能够伸入所述沉孔内并与所述卡槽连接，从而锁定主驱动轴与控制棒的轴向位移。所述连接装置能够实现控制棒在横向空间位置的调整。

说明书

技术领域

本发明属于核工业技术领域，具体涉及一种连接装置以及包括该连接装置的核反应堆控制系统以及核反应堆。

背景技术

核反应堆的控制棒驱动机构，是核反应堆堆芯反应性控制系统以及堆芯保护系统的一种重要设备，其可以通过调节控制反应堆堆芯中控制棒的空间位置、速度和加速度，实现反应堆的启动、功率调节、正常停堆以及紧急停堆等运行及安全功能。

目前核反应堆通常采用的控制棒与驱动机构的连接结构为弹簧推动拆卸杆膨胀卡紧式、销轴锁链式等，但以上种类的连接结构通常是安装在立式反应堆堆芯的上部或下部，且只能实现控制棒在竖向空间位置中上、下的运动。当反应堆堆芯在某些特殊要求下(如高度方向空间限制，车载、船舶或飞行器等应用场景)，需卧式布置(及非竖直布置)时，或在无重力、微重力条件下，原有的控制棒与驱动机构的连接结构要么不适用安装在卧式堆芯横向位置，要么为非刚性连接，不能实现控制棒横向空间位置(及非竖直方向位置)的调节，并且无法对控制棒进行轴向以及轴向的位置限定。因此，针对卧式堆或者需要控制棒在水平方向(及非竖直方向)调节的场景下，现有的连接结构不再适用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种连接装置以及包括该连接装置的核反应堆控制系统以及核反应堆，所述连接装置能够实现控制棒在横向空间位置的调整。

为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种连接装置，用于连接控制棒与驱动机构，包括连接杆、第一锁定组件，所述驱动机构的主驱动轴内部沿其轴向开设有中心孔道，所述连接杆设于所述中心孔道内，所述第一锁定组件包括设置在所述连接杆端部的钩爪、以及设置在所述控制棒端部的沉孔，所述沉孔内设有卡槽，所述卡槽的形状与所述钩爪相适配，所述钩爪能够伸入所述沉孔内并与所述卡槽连接，从而锁定主驱动轴与控制棒的轴向位移。

优选的，所述连接装置还包括第二锁定组件，所述第二锁定组件包括榫点与凹槽，所述榫点设于所述主驱动轴的端部，所述凹槽设置在所述控制棒的端部，所述榫点的形状与所述凹槽相适配，所述榫点伸入所述凹槽内，从而锁定主驱动轴与控制棒的周向旋转与径向位移。

优选的，所述榫点为多个，多个榫点沿着主驱动轴的周向均匀分布，所述凹槽的数量与所述榫点的数量一致，多个凹槽沿着所述控制棒端部的周向均匀分布，并且与各个榫点的位置相对应。

优选的，所述榫点设置在所述中心孔道的外侧，所述凹槽设置在所述沉孔的外侧。

本发明还提供一种核反应堆控制系统，包括控制棒和驱动机构，还包括上述的连接装置。

优选的，所述核反应堆控制系统还包括压力壳，所述驱动机构包括主驱动轴，所述控制棒、所述主驱动轴以及所述连接装置均设置在所述压力壳的内部。

优选的，所述核反应堆控制系统还包括直线轴承组，所述直线轴承组设有两个，两个所述直线轴承组设于所述压力壳的内部，所述主驱动轴以及所述控制棒均穿过两个所述直线轴承组固定在所述压力壳内。

优选的，两个所述直线轴承组位于同一直线上。

本发明还提供一种核反应堆，包括堆芯、反应堆压力容器，还包括上述的核反应堆控制系统，所述堆芯设置在反应堆压力容器内部，所述堆芯设有控制棒插入的通道，所述通道与所述控制棒位于同一直线上。

本发明的连接装置能够实现控制棒在横向空间位置的调整，并且限制控制棒与驱动机构发生轴向与径向位移以及周向旋转，使得驱动机构与控制棒连接紧密。该连接装置特别适用于需卧式布置的控制棒。

附图说明

图1是本发明实施例1中的连接装置的结构示意图；

图2是本发明实施例1中的主驱动轴的结构示意图；

图3是图2的左视图；

图4是本发明实施例1中的控制棒的结构示意图；

图5是图4的左视图。

图中：1-主驱动轴，2-钩爪，3-连接杆，4-榫点，5-中心孔道，6-控制棒，7-沉孔，8-卡槽，9-凹槽，10-直线轴承组，12-压力壳。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种连接装置，用于连接控制棒与驱动机构，包括连接杆、第一锁定组件，所述驱动机构的主驱动轴内部沿其轴向开设有中心孔道，所述连接杆设于所述中心孔道内，所述第一锁定组件包括设置在所述连接杆端部的钩爪、以及设置在所述控制棒端部的沉孔，所述沉孔内设有卡槽，所述卡槽的形状与所述钩爪相适配，所述钩爪能够伸入所述沉孔内并与所述卡槽连接，从而锁定主驱动轴与控制棒的轴向位移。

本发明还提供一种核反应堆控制系统，包括控制棒和驱动机构，还包括上述的连接装置。

本发明还提供一种核反应堆，包括堆芯、反应堆压力容器，还包括上述的核反应堆控制系统，所述堆芯设置在反应堆压力容器内部，所述堆芯设有控制棒插入的通道，所述通道与所述控制棒位于同一直线上。

实施例1

如图1所示，本实施例公开一种连接装置，用于连接控制棒6与驱动机构，包括连接杆3、第一锁定组件。驱动机构的主驱动轴1为圆柱状，沿其轴向开设有中心孔道5，连接杆3的直径小于中心孔道5的直径，连接杆3设于中心孔道5内，并且可以沿着中心孔道5的轴向移动，第一锁定组件包括设置在连接杆3端部的钩爪2、以及设置在控制棒6端部的沉孔7，沉孔7内设有卡槽8，卡槽8的形状与钩爪2相适配，以使得钩爪2能够伸入沉孔7内并与卡槽8连接，从而锁定主驱动轴1与控制棒6的轴向位移，并且可以在主驱动轴1朝远离控制棒6的方向运动时，带动控制棒6一起运动。

如图2、3、4、5所示，本实施例中，连接装置还包括第二锁定组件，第二锁定组件包括榫点4与凹槽9，榫点4设于主驱动轴1的端部，凹槽9设置在控制棒6的端部，榫点4的形状与凹槽9相适配，以使得榫点4能够伸入凹槽9内，从而锁定主驱动轴1与控制棒6的周向旋转(控制棒6绕主驱动轴1中心线的旋转)与径向位移(控制棒6沿主驱动轴1截面任一半径方向的位移)。

本实施例中，榫点4突出设置在主驱动轴的端面上，其截面形状为梯形，相应的，凹槽的截面形状也为梯形。

在本实施例中，榫点4为多个，多个榫点4沿着主驱动轴1的周向均匀分布，凹槽9的数量与榫点4的数量一致，多个凹槽9沿着控制棒6端部的周向均匀分布，并且与各个榫点4的位置相对应。具体来说，榫点4设置在中心孔道5的外侧，并设置在主驱动轴的端面的边沿位置，凹槽9设置在沉孔7的外侧，并设置在控制棒的端面的边沿位置。

本实施例中的连接装置的工作过程如下所示：

主驱动轴1的端面与控制棒6的端面相接触，主驱动轴1端面上的凸起的榫点4与控制棒6端面上的凹槽9相对接，榫点4插入凹槽9内，以限制控制棒6相对主驱动轴1发生径向位移与周向旋转，从而完成径向与周向的锁定；

径向与周向锁定完成后，移动中心孔道5内的连接杆3，以使连接杆3端部的钩爪2进入控制棒6端部的沉孔7内部，与卡槽8连接，然后旋转连接杆3，使得控制棒6的卡槽8与连接杆3的钩爪2钩紧，从而可以限制控制棒6相对主驱动轴1发生轴向位移，以完成轴向锁定；

径向、周向锁定与轴向锁定完成后，主驱动轴1利用端面推动控制棒6或者利用钩爪2拉动控制棒6运动；

当需要解锁控制棒6与主驱动轴1的连接，只需反向转动连接杆3，使得连接杆3的钩爪2与控制棒6的卡槽8脱开，然后拔出连接杆3，再拔出主驱动轴1。

本实施例中的连接装置包括第一锁定组件与第二锁定组件，能有效地限制控制棒6与驱动机构产生轴向位移、周向旋转与径向位移，使得驱动机构与控制棒6连接更加紧密稳定，并且该连接装置可以布置在卧式反应堆堆芯的水平方向上，可以实现控制棒6在堆芯内横向空间位置(及非竖直方向位置)调整。

实施例2

本实施例公开一种核反应堆控制系统，包括控制棒6和驱动机构，还包括实施例1中的连接装置。

在本实施例中，核反应堆控制系统还包括压力壳12，驱动机构包括主驱动轴1，控制棒6、主驱动轴1以及连接装置均设置在压力壳12的内部。

在本实施例中，核反应堆控制系统还包括直线轴承组10，直线轴承组10设有两个，两个直线轴承组10设于压力壳12的内部，且分别设置在主驱动轴1与控制棒6的外周，主驱动轴1以及控制棒6均穿过两个直线轴承组10固定在压力壳12内，具体的，直线轴承组10位于同一直线上，进而保证主驱动轴1与控制棒6位于同一直线上。

本实施例中的核反应堆控制系统的驱动机构与控制棒6的连接方式稳定，能够稳定地实现控制棒6在轴向方向的驱动，从而有效控制反应堆堆芯的活性。

实施例3

本实施例公开一种核反应堆，包括堆芯、反应堆压力容器，还包括实施例2中的核反应堆控制系统，堆芯设置在反应堆压力容器内部，堆芯设有控制棒6插入的通道，所述通道与控制棒6位于同一直线上。

在本实施例中，反应堆压力容器与压力壳12相互连通，共同构成核反应堆的反应边界，堆芯上的通道直径大小与控制棒6的直径大小相适配，控制棒6在主驱动轴1的驱动下沿着直线插入或者拔出通道，进而控制堆芯的反应。

本实施例中的核反应堆的控制棒6驱动方式稳定，具有较高的安全性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。