專利名稱:一種基于溫升熱膨脹系數突變的熱敏材料的非能動停堆裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于核反應堆非能動停堆的安全設備技術領域：
，具體涉及一種基于溫升熱膨脹系數突變的熱敏材料的非能動停堆裝置。
背景技術：
核反應堆常規的停堆系統，其原理為設備操作人員在反應堆出現異常或者事故發生的情況下通過調控設備達到安全停堆的目的。但這些方式都需要人員判斷或者外部提供能源動力，并不能做到安全及時的停堆，還有可能會失去作用。
目前國際上進行研究的非能動停堆裝置有以下幾種(I)磁性材料居里點溫度控制的非能動停堆裝置，主要的工作原理為控制棒與驅動機構之間用磁性物質連接，利用磁性材料具有居里點溫度的特點，即當溫度升到一定程度時，磁物質的磁性下降，使控制棒脫離而下落，這種設計最典型的代表是日本在其商用快堆設計中采用的自停堆系統；(2)氣體膨脹驅動裝置在快堆堆芯布置充有氣體的套管，在正常工況時，套管的鈉液面高度超過堆芯高度，起到將中子反射回堆芯的作用，當發生一回路失流事故時，鈉液面下降使堆芯中子泄漏增加，從而引入負反應性，這種停堆系統是針對非保護失流事故，適用于小型堆芯，對于大型堆芯，不能提供足夠的負反應性，需與其他非能動停堆裝置聯合使用(例如，在堆芯中同時設置磁性材料居里點溫度控制的非能動停堆裝置SASS和氣體膨脹驅動裝置GEM)，日本和美國對這種裝置進行了較多的研究；(3)液體懸浮的非能動停堆裝置，正常運行工況下，利用冷卻劑浮力使控制棒位于堆芯上部，事故工況下，冷卻劑流量下降到設計限值時，控制棒重量超過冷卻劑浮力，控制棒下落，這種停堆裝置針對的也是非保護失流事故。這種停堆裝置的代表是俄羅斯的液體懸浮非能動停堆裝置PPS和HRS ; (4)控制棒熱膨脹強化驅動機構，控制棒驅動機構采用熱膨脹強化設計，驅動機構的關鍵材料采用具有特殊熱效應的材料(例如，熱膨脹系數遠大于一般材料，或具有溫度記憶性能等)，當反應堆溫度升高時，熱效應材料性能發生變化，控制棒則可以一定程度的下插；當溫度達到設定限值時，熱效應材料的性能變化也達到設定限值，啟動控制棒釋放裝置，控制棒依靠重力插入堆芯，俄羅斯的多種溫度效應驅動非能動停堆組件一，日本的強化熱膨脹驅動裝置，德國為歐洲快堆設計的，均屬于這一類。
發明內容
本發明提供了一種基于溫升熱膨脹系數突變的熱敏材料的非能動停堆裝置，用于核反應堆的非能動停堆。
本發明采用的技術方案為
驅動體的下部通過兩個合頁分別與兩個活動吊板連接；預緊彈簧的兩端分別與兩個活動吊板連接；水平扣板的一端與一側的活動吊板鉸接，在另一側的活動吊板上設置與水平扣板匹配的卡扣；正常工況下，水平扣板與卡扣扣緊，預緊彈簧處于壓縮狀態，兩個活動吊板的底端將控制棒夾緊；所述水平扣板的下方設置一個搭板，并在搭板上放置熱敏材料；在事故工況的溫度下，熱敏材料發生形變，其上端將水平扣板頂開，兩個活動吊板在預緊彈簧的作用力下打開，釋放控制棒。
所述熱敏材料是聚合材料，具有玻璃轉變溫度Tg，當材料自身溫度大于Tg，該材料的熱膨脹系數發生突變增大，引起材料的體積發生突變；其中，Tg的取值范圍為580-630°C。
本裝置中所利用的熱敏材料在冷卻劑溫度超過其玻璃轉變溫度時，該材料自身的熱膨脹系數急劇升高，體積隨著溫度的升高迅速膨脹，將水平扣板頂起，預緊彈簧釋放其存儲的彈性勢能，導致鋼板向外張開，最終控制棒由于自身重力作用而下落，實現非能動停堆的目的。
本發明的有益效果為實現了核電站出現異常或發生事故時的安全、及時的非能動停堆，降低了可能造成核反應堆未能及時停堆，從而導致一系列嚴重后果的危險。
圖1為反應堆非能動停堆的控制棒驅動裝置中彈簧壓縮時示意圖
圖2為反應堆非能動停堆的控制棒驅動裝置中彈簧撐開時示意圖
圖中標注
1-驅動體；2_合頁；3_預緊彈簧；4_水平扣板；5_熱敏材料；6_活動吊板；7_控制棒
具體實施方式
本發明提出了一種基于溫升熱膨脹系數突變的熱敏材料的非能動停堆裝置，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步說明。
本發明的結構如圖1所示，驅動體I的下部通過兩個合頁2分別與兩個活動吊板6連接；預緊彈簧3的兩端分別與兩個活動吊板6連接；水平扣板4的一端與一側的活動吊板鉸接，在另一側的活動吊板上設置與水平扣板4匹配的卡扣；所述水平扣板4的下方設置一個搭板，并在搭板上放置熱敏材料5。熱敏材料5是聚合材料，具有玻璃轉變溫度Tg，當材料自身溫度大于Tg，該材料的熱膨脹系數發生突變增大，引起材料的體積發生突變；其中，Tg的取值范圍為580-630°C。
正常工況下，水平扣板4將兩片活動吊板6扣緊，在實現控制棒7吊掛在堆芯上空的同時，使預緊彈簧3儲存了一定的彈簧勢能。當反應堆出現異常或出現事故時，堆芯的冷卻劑溫度升高，熱敏材料5自身溫度升高到其玻璃轉變溫度范圍，熱膨脹系數急劇上升，熱敏材料5體積隨之迅速膨脹，將水平扣板4彈起，壓縮的彈簧3釋放其儲存的彈性勢能，將兩邊的活動吊板6彈開，活動吊板6末端吊掛的控制棒7也因此失去依托，由于自身重力作用落下到堆芯中，從而實現了核反應堆停堆的目的(圖2所示)。
權利要求
1.一種基于溫升熱膨脹系數突變的熱敏材料的非能動停堆裝置，其特征在于，驅動體(I)的下部通過兩個合頁(2)分別與兩個活動吊板(6)連接；預緊彈簧(3)的兩端分別與兩個活動吊板(6)連接；水平扣板(4)的一端與一側的活動吊板鉸接，在另一側的活動吊板上設置與水平扣板(4)匹配的卡扣；正常工況下，水平扣板(4)與卡扣扣緊，預緊彈簧(3)處于壓縮狀態，兩個活動吊板(6)的底端將控制棒(7)夾緊；所述水平扣板(4)的下方設置一個搭板，并在搭板上放置熱敏材料(5);在事故工況的溫度下，熱敏材料(5)發生形變，其上端將水平扣板(4)頂開，兩個活動吊板(6)在預緊彈簧(3)的作用力下打開，釋放控制棒(7)。
2.根據權利要求
1所述的一種基于溫升熱膨脹系數突變的熱敏材料的非能動停堆裝置，其特征在于，所述熱敏材料(5)是聚合材料，具有玻璃轉變溫度Tg，當材料自身溫度大于Tg，該材料的熱膨脹系數發生突變增大，引起材料的體積發生突變；其中，Tg的取值范圍為580-630 ℃
專利摘要
一種基于溫升熱膨脹系數突變的熱敏材料的非能動停堆裝置屬于核反應堆非能動停堆的安全設備技術領域：
。驅動體的下部通過兩個合頁分別與兩個活動吊板連接；預緊彈簧的兩端分別與兩個活動吊板連接；水平扣板的一端與一側的活動吊板鉸接，在另一側的活動吊板上設置與水平扣板匹配的卡扣；正常工況下，水平扣板與卡扣扣緊，預緊彈簧處于壓縮狀態，兩個活動吊板的底端將控制棒夾緊；水平扣板的下方設置一個搭板，并在搭板上放置熱敏材料；在事故工況的溫度下，熱敏材料發生形變，其上端將水平扣板頂開，兩個活動吊板在預緊彈簧的作用力下打開，釋放控制棒，達到在反應事故發生后及時、自動的停堆功能。該裝置實施方便，控制簡單，可靠性高，安全穩定。
文檔編號G21C7/02GKCN103077753SQ201310032285
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月28日
發明者陸道綱, 馬文慧, 衣聰慧, 李雨瀟 申請人:華北電力大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan