具有單獨(dú)的scram閂鎖接合和鎖定的控制桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有單獨(dú)的SCRAM閂鎖接合和鎖定的控制桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)構(gòu)思于由能源部合作協(xié)議第DE-NE0000583號(hào)支持的工作過(guò)程。能源部可以擁有本申請(qǐng)的某些權(quán)利。
[0003]本申請(qǐng)要求2013年03月15日提交的、標(biāo)題為“具有單獨(dú)的SCRAM閂鎖接合和鎖定的CRDM設(shè)計(jì)”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/792235號(hào)的優(yōu)先權(quán)。2013年03月15日提交的、標(biāo)題為“具有單獨(dú)的SCRAM閂鎖接合和鎖定的CRDM設(shè)計(jì)”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/792235號(hào)的全部?jī)?nèi)容在此通過(guò)引用并入到本申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)中。
【背景技術(shù)】
[0004]2011年9月15日出版的DeSantis等人的美國(guó)公開(kāi)號(hào)2011/0222640A1的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文，該文獻(xiàn)公開(kāi)了(除其他主題之外)一種CRDM (CRDM)，用于采用由馬達(dá)接合的導(dǎo)螺桿(有時(shí)被稱(chēng)為滾珠螺桿，本文表示采用設(shè)置在螺桿與螺母螺紋之間的滾珠螺母的特定導(dǎo)螺桿實(shí)施例)的核反應(yīng)堆，以提供受控的垂直平移，其中與導(dǎo)螺桿相連接的單獨(dú)的閂鎖組件閂鎖至控制桿的升降桿(或者至包括由支架或三腳架連接到升降桿的多個(gè)控制桿的控制桿組件的升降桿)。閂鎖主動(dòng)關(guān)閉以連接包括升降桿和控制桿的平移組件，使得平移組件在CRDM馬達(dá)的控制下隨導(dǎo)螺桿平移。一旦去除關(guān)閉力，例如在SCRAM期間，閂鎖就打開(kāi)來(lái)釋放升降桿和SCRAM控制棒，同時(shí)導(dǎo)螺桿保持接合CRDM馬達(dá)并且不倒。在一些說(shuō)明性實(shí)施例中，閂鎖由凸輪棒主動(dòng)關(guān)閉，該凸輪棒由液壓活塞、螺線管或其他升降機(jī)構(gòu)升降，其中每個(gè)凸輪棒是四連桿機(jī)構(gòu)的一部分，該四連桿機(jī)構(gòu)響應(yīng)于升降沿水平方向移動(dòng)凸輪棒，以便用凸輪使閂鎖關(guān)閉。在DeSantis等人的美國(guó)公開(kāi)號(hào)2011/0222640A1中，該四連桿機(jī)構(gòu)布置成使得在重力作用下四連桿機(jī)構(gòu)操作來(lái)向外移動(dòng)凸輪棒從而釋放閂鎖。
[0005]通過(guò)非限制性的說(shuō)明性示例，圖1和2分別對(duì)應(yīng)于DeSantis等人的美國(guó)公開(kāi)號(hào)2011/0222640A1的圖紙I和16。參考圖1，示意性地描繪了壓水反應(yīng)堆(PWR)型的說(shuō)明性核反應(yīng)堆容器。示出的主容器10包含反應(yīng)堆堆芯12、內(nèi)部蒸汽發(fā)生器14以及內(nèi)部控制桿20。說(shuō)明性反應(yīng)堆容器包括四個(gè)主要部件，即:1)下部容器22、2)上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)24、3)上部容器26以及4)上部容器頭28。中間凸緣29設(shè)置在下部容器部22和上部容器部26之間。其他容器構(gòu)造也是可以預(yù)期的。要指出的是，圖1是示意性的并且不包括細(xì)節(jié)，比如二次冷卻劑流入流出蒸汽發(fā)生器的壓力容器穿透、用于電氣部件的電穿透等等。圖1的說(shuō)明性反應(yīng)堆容器10的下部容器22包含反應(yīng)堆堆芯12，其可以具有基本上任何合適的構(gòu)造。說(shuō)明性的上部容器26容納用于該說(shuō)明性PWR的蒸汽發(fā)生器14，其具有內(nèi)部蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)(有時(shí)被稱(chēng)為整體式PWR設(shè)計(jì))。在圖1中，示意性地示出了蒸汽發(fā)生器14。在典型的循環(huán)模式中，主冷卻劑由反應(yīng)堆堆芯12加熱，并且上升通過(guò)中心上升區(qū)域32以退出護(hù)罩30的頂部，于是主冷卻劑經(jīng)由降液管區(qū)域34向下流回并通過(guò)整個(gè)蒸汽發(fā)生器14。這樣的主冷卻劑流動(dòng)可以通過(guò)自然對(duì)流、通過(guò)內(nèi)部或外部的主冷卻劑栗(未示出)或者通過(guò)栗協(xié)助的自然對(duì)流的組合而被驅(qū)動(dòng)。雖然示出了整體式PWR設(shè)計(jì)，但是同樣可以設(shè)想反應(yīng)堆容器具有外部蒸汽發(fā)生器(未示出)，在這種情況下，壓力容器穿透允許將主冷卻劑傳遞至外部蒸汽發(fā)生器以及從其傳遞。說(shuō)明性的上部容器頭28是一個(gè)單獨(dú)的部件，但是同樣可以設(shè)想容器頭與上部容器26是一體的。雖然圖1示出了整體式PWR，但是在其它實(shí)施例中，PWR可以不是整體式PWR，即在一些實(shí)施例中，示出的內(nèi)部蒸汽發(fā)生器可以被省略，取而代之的是一個(gè)或多個(gè)外部蒸汽發(fā)生器。更進(jìn)一步地，說(shuō)明性的PWR是一個(gè)示例，并且在其他實(shí)施例中，還可以采用沸水反應(yīng)堆(BWR)或其它反應(yīng)堆設(shè)計(jì)，具有或內(nèi)部或外部的蒸汽發(fā)生器。
[0006]參考圖2，對(duì)控制桿系統(tǒng)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，例如圖1的核反應(yīng)堆的上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)24的適當(dāng)部分，其提供了電磁灰桿功能(即連續(xù)可調(diào)控制桿定位)和提供SCRAM功能的液壓閂鎖系統(tǒng)(即在緊急情況下，控制桿可以完全插入，以便快速淬滅核反應(yīng)，本領(lǐng)域中公知的操作為SCRAM)。圖2的控制桿系統(tǒng)允許控制桿束的故障保護(hù)SCRAM，而不會(huì)快速停止導(dǎo)螺桿。采用馬達(dá)/滾珠螺母組件，使得導(dǎo)螺桿40永久地接合到滾珠螺母組件42，其通過(guò)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)44來(lái)提供導(dǎo)螺桿40的軸向平移。說(shuō)明性馬達(dá)44安裝在支座45上，該支座定位并底部支撐馬達(dá)44于上部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)24的支撐結(jié)構(gòu)中；還可以設(shè)想其他支撐布置?？刂茥U束(未示出)經(jīng)由升降/連接桿或升降/連接桿組件46和閂鎖組件48而連接到導(dǎo)螺桿40。導(dǎo)螺桿40基本上是中空的，升降/連接桿46同軸裝配在導(dǎo)螺桿40的內(nèi)徑的內(nèi)部，并且在導(dǎo)螺桿40內(nèi)自由垂直平移。具有受載彈簧閂鎖的閂鎖組件48連接到(即安裝在)導(dǎo)螺桿40的頂部。當(dāng)閂鎖組件48的閂鎖與升降桿46接合時(shí)，它們將升降/連接桿46聯(lián)接到導(dǎo)螺桿40，并且當(dāng)閂鎖脫開(kāi)時(shí)，它們將升降/連接桿46從導(dǎo)螺桿40釋放。在所示的實(shí)施例中，閂鎖的接合與脫開(kāi)是通過(guò)使用包括兩個(gè)凸輪棒50以及每個(gè)凸輪棒50的至少兩個(gè)凸輪棒連桿52的四連桿凸輪系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。還可以添加附加的凸輪棒連桿來(lái)為凸輪棒提供進(jìn)一步支撐。當(dāng)凸輪棒50向上移動(dòng)時(shí)，四連桿機(jī)構(gòu)的凸輪棒連桿52同樣采用凸輪向內(nèi)帶動(dòng)凸輪棒50，以便使閂鎖組件48的閂鎖旋轉(zhuǎn)成與升降/連接桿46接合。在示出的實(shí)施例中，液壓升降組件56用于提升凸輪棒組件50。在替代實(shí)施例(未示出)中，電螺線管升降系統(tǒng)用于提升凸輪棒組件。當(dāng)升降力被施加到凸輪系統(tǒng)時(shí)，凸輪棒50的向上和向內(nèi)的凸輪運(yùn)動(dòng)將閂鎖旋轉(zhuǎn)成接合，從而將升降/連接桿46聯(lián)接到導(dǎo)螺桿40。這會(huì)導(dǎo)致控制桿束跟隨導(dǎo)螺桿運(yùn)動(dòng)。當(dāng)移除升降力時(shí)，凸輪棒50向下擺動(dòng)，并且由四連桿機(jī)構(gòu)的凸輪棒連桿52向外凸輪帶動(dòng)，從而允許閂鎖組件48的閂鎖旋轉(zhuǎn)成脫離與升降/連接桿46的接合。這將升降/連接桿46從導(dǎo)螺桿40脫開(kāi)，從而使控制桿束SCRAM。在SCRAM期間，導(dǎo)螺桿40仍處于其當(dāng)前保持位置。在SCRAM事件之后，導(dǎo)螺桿40通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)44被驅(qū)動(dòng)到其行程的底部。當(dāng)升降力通過(guò)液壓升降組件56被重新施加到凸輪系統(tǒng)時(shí)，閂鎖組件48的閂鎖重新接合且升降桿46重新聯(lián)接到導(dǎo)螺桿40，以及正常操作可以繼續(xù)。還可以考慮其他閂鎖驅(qū)動(dòng)方式，比如氣動(dòng)閂鎖驅(qū)動(dòng)，其中氣動(dòng)壓力取代所示升降組件56中的液壓壓力。為了說(shuō)明的目的，在圖2中，導(dǎo)螺桿40被任意地描繪在部分抽出的位置。閂鎖組件48連接到(即安裝在)導(dǎo)螺桿40的頂部。滾珠螺母42和馬達(dá)44在控制桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(CDRM)的底部，R鎖凸輪棒50延伸達(dá)機(jī)構(gòu)行程的全長(zhǎng)，液壓升降系統(tǒng)56位于機(jī)構(gòu)的頂部。在一些實(shí)施例中，圖2的CDRM是整體式⑶RM，其中整個(gè)機(jī)構(gòu)(包括電動(dòng)馬達(dá)44和滾珠螺母42)和閂鎖組件48在整個(gè)工作溫度和壓力條件下位于反應(yīng)堆壓力容器10內(nèi)(參見(jiàn)圖1)。采用具有四連桿機(jī)構(gòu)的凸輪棒的CRDM設(shè)計(jì)的進(jìn)一步說(shuō)明性實(shí)施例描述在DeSantis等人的美國(guó)公開(kāi)號(hào)2011/0222640A1中，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在一些說(shuō)明性的實(shí)施例中，一種控制桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(CRDM)，包括:導(dǎo)螺桿，其由CRDM馬達(dá)接合；升降桿，其支撐至少一個(gè)控制桿；閂鎖，其固定到所述導(dǎo)螺桿并且配置成將所述升降桿的上端閂鎖到所述導(dǎo)螺桿；閂鎖接合機(jī)構(gòu)，其配置成將所述閂鎖關(guān)閉到所述升降桿的上端上；以及閂鎖保持機(jī)構(gòu)，其配置成保持所述閂鎖關(guān)閉；其中，所述閂鎖保持機(jī)構(gòu)與所述閂鎖接合機(jī)構(gòu)是分開(kāi)的。在一些實(shí)施例中，所述CRDM進(jìn)一步包括四連桿機(jī)構(gòu)，其包括凸輪棒，所述四連桿機(jī)構(gòu)配置成向內(nèi)驅(qū)動(dòng)所述凸輪棒，以凸輪帶動(dòng)響應(yīng)于所述閂鎖接合機(jī)構(gòu)的操作而關(guān)閉的閂鎖，所述閂鎖保持機(jī)構(gòu)配置成將所述凸輪棒保持在向內(nèi)位置，以保持所述閂鎖關(guān)閉。在一些這樣的實(shí)施例中，所述四連桿機(jī)構(gòu)配置成偏壓在重力作用下被關(guān)閉的閂鎖。在一些實(shí)施例中，所述閂鎖接合機(jī)構(gòu)響應(yīng)于將所述閂鎖降低在所述升降桿的上端上而進(jìn)行操作，并且在所述閂鎖接合機(jī)構(gòu)操作之后，當(dāng)所述閂鎖被再次提升時(shí)，不能有效地保持所述閂鎖關(guān)閉。
[0008]在一些說(shuō)明性的實(shí)施例中，一種控制桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(CRDM)，包括:導(dǎo)螺桿，其由CRDM馬達(dá)接合；升降桿，其支撐至少一個(gè)控制桿；閂鎖，其固定到所述導(dǎo)螺桿，并且配置成將所述升降桿的上端閂鎖到所述導(dǎo)螺桿；閂鎖接合機(jī)構(gòu)，其配置成將所述閂鎖關(guān)閉到所述升降桿的上端上；以及閂鎖保持機(jī)構(gòu)，其配置成保持所述閂鎖關(guān)閉；其中，所述閂鎖接合機(jī)構(gòu)在所述閂鎖支撐所述升降桿的重量并支撐至少一個(gè)控制桿時(shí)不能有效地保持所述閂鎖關(guān)閉。在一些實(shí)施例中，所述閂鎖保持機(jī)構(gòu)不能有效地關(guān)閉所述閂鎖。在一些實(shí)施例中，所述CRDM進(jìn)一步包括四連桿機(jī)構(gòu)，其包括凸輪棒，所述四連桿機(jī)構(gòu)配置成向內(nèi)驅(qū)動(dòng)所述凸輪棒，以凸輪帶動(dòng)響應(yīng)于所述閂鎖接合機(jī)構(gòu)的操作而關(guān)閉的閂鎖，所述閂鎖保持機(jī)構(gòu)配置成將所述凸輪棒保持在向內(nèi)位置，以保持所述閂鎖關(guān)閉。在一些這樣的實(shí)施例中，所述四連桿機(jī)構(gòu)配置成偏壓在重力作用下被關(guān)閉的閂鎖。在一些實(shí)施例中，所述閂鎖接合機(jī)構(gòu)響應(yīng)于將所述閂鎖降低在所述升降桿的上端上而進(jìn)行操作，并且在所述閂鎖接合機(jī)構(gòu)操作之后，當(dāng)所述閂鎖被再次提升時(shí)，不能有效地保持所述閂鎖關(guān)閉。
[0009]在一些說(shuō)明性的實(shí)施例中，一種控制桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(CRDM)，包括:導(dǎo)螺桿，其由CRDM馬達(dá)接合；升降桿，其支撐至少一個(gè)控制桿；閂鎖，其固定到所述導(dǎo)螺桿，并且配置成將所述升降桿的上端閂鎖到所述導(dǎo)螺桿；以及四連桿機(jī)構(gòu)，其包括凸輪棒，所述四連桿機(jī)構(gòu)配置成向內(nèi)驅(qū)動(dòng)所述凸輪棒，以凸輪帶動(dòng)響應(yīng)于閂鎖接合機(jī)構(gòu)的操作而關(guān)閉的閂鎖；其中，所述連桿機(jī)構(gòu)配置成偏壓在重力作用下被關(guān)閉的閂鎖。
[0010]在一些說(shuō)明性的實(shí)施例中，一種控制桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(CRDM)包括:CRDM馬達(dá)；在所述CRDM馬達(dá)的控制下平移的元件；
[0011]閂鎖，其配置成閂鎖支撐具有在CRDM馬達(dá)的控制下平移的元件的至少一個(gè)控制桿的升降桿；閂鎖接合機(jī)構(gòu)，其配置成將閂鎖關(guān)閉到升降桿上；以及閂鎖保持機(jī)構(gòu)，其與閂鎖接合機(jī)構(gòu)是分開(kāi)的，配置成將閂鎖保持在其關(guān)閉位置。
[0012]在一些說(shuō)明性的實(shí)施例中，一種控制桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(CRDM)包括:CRDM馬達(dá)；在所述CRDM馬達(dá)的控制下平移的元件；閂鎖，其配置成閂鎖支撐具有在CRDM馬達(dá)的控制下平移的元件的至少一個(gè)控制桿的升降桿；以及四連桿機(jī)構(gòu)，其包括凸輪棒，所述四連桿機(jī)構(gòu)配置成凸輪帶動(dòng)響應(yīng)于閂鎖接合機(jī)構(gòu)的操作而關(guān)閉的閂鎖；其中，所述四連桿機(jī)構(gòu)配置成偏壓在重力作用下被關(guān)閉的閂鎖。
[0013]在一些說(shuō)明性的實(shí)施例中，一種控制桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(CRDM)配置成閂鎖到控制桿組件的升降桿上，并且包括單獨(dú)的閂鎖接合和閂鎖保持機(jī)構(gòu)。
[0014]在一