自動控制棒驅動系統是使控制棒上下運動或保持在某一高度的機構。主要類型有磁力提升式和磁阻馬達式。前者多用於陸上核電廠，後者多用於艦艇核動力裝置。它們都具有全密封、快速落棒可靠等優點，磁力提升式比磁阻馬達式的提升力大、壽命長、結構簡單、加工裝拆維修方便；磁阻馬達式的優點是運轉平穩、抗振性強。
基本介紹
- 中文名：自動控制棒驅動系統
- 外文名：control rod drive mechanism
介紹,控制棒提升/下降程式,
介紹
磁力提升式控制棒驅動機構
利用電磁力提升和下降控制棒、靠重力快速降落控制棒的機構。該機構一般由五個部件組成：驅動桿部件、鉤爪部件、耐壓殼部件、磁軛部件和棒位指示部件。它被安裝在反應堆壓力容器頂蓋管座上，通過耐壓殼部件的密封殼與壓力容器管座螺紋連線，並用Ω密封焊接，裝拆時用專用的Ω密封切割機、焊接機進行自動切割和焊接。磁軛部件的三個工作線圈(提升線圈、傳遞線圈、保持線圈)用強迫流動空氣冷卻；耐壓殼內充滿反應堆冷卻劑。磁軛部件套在密封殼外面，當三個工作線圈按設計程式通直流電時，裝在密封殼內的三對磁極、銜鐵相應地感應吸合，帶動兩組鉤爪與驅動桿部件的環形桿上的溝槽交替嚙合，使驅動桿部件向上或向下一步一步地移動。驅動桿部件的撓性接頭與控制棒束組件的連線柄相連線，由專用工具拆裝。控制棒束組件在反應堆內的軸向位置由套在位置指示內套管外面的棒位指示器部件及其指示儀表(燈光顯示和數碼裝置)指示。三個工作線圈都斷電時，控制棒靠重力快速落入堆芯，控制棒在導向管緩衝段內得到緩衝。
磁阻馬達式控制棒驅動機構
利用同步電機類型的磁阻馬達驅動滾柱絲桿以提升和下降控制棒。由變頻電源實現0~80r/min範圍內的無級調速以調節控制棒上升和下降速度。切斷電源時，在彈簧作用下滾柱開合螺母鬆開，控制棒靠自重和加速彈簧力的作用快速下降。這種驅動機構由絲桿部件、分裂轉子部件、耐壓殼、定子部件和棒位指示部件組成。絲桿和滾柱開合螺母的傳動平穩，但由於分裂轉子和高溫軸承結構複雜，因而機構壽命短。這種驅動機構通常用於艦艇的動力反應堆。
由於控制棒與反應堆冷卻劑接觸，所以零部件要求用耐腐蝕的金屬製造，常用的有不鏽鋼、鎳—鉻—鐵合金、鈷基合金等；電氣絕緣材料需能耐高溫、耐輻照、耐衝擊。
自動控制棒驅動機構需通過驗證性試驗和驗收試驗，達到設計參數要求。該機構的設備等級為安全3級，它的耐壓殼部件是反應堆冷卻劑壓力邊界，為安全1級部件。該機構屬抗震Ⅰ類設備。
控制棒提升/下降程式
控制棒提升程式
①提升線圈通電，提升磁極與提升銜鐵間的間隙(等於步距)閉合，控制棒被提升一步(一般為10mm或15.9mm)；
②傳遞線圈通電，傳遞鉤爪轉入環形桿溝槽中與齒面貼合後再把環形桿上抬(一般約1mm，以減少磨損)，載荷(即驅動桿和控制棒重量)由保持鉤爪轉移到傳遞鉤爪上；
③保持線圈斷電，保持鉤爪轉出環形桿溝槽；
④提升線圈斷電，保持鉤爪下降一步到環形桿原溝槽鄰近的下一個溝槽位置；
⑤保持線圈通電，保持鉤爪轉入環形桿溝槽中，此時上下齒面間各有一軸向間隙(一般約1mm，以減少磨損)；
⑥傳遞線圈斷電，傳遞鉤爪轉出環形桿溝槽，載荷落在保持鉤爪上。至此控制棒完成提升一步的程式。重複上述順序，控制棒被一步一步提升，直至需要的高度。
控制棒下降程式
①傳遞線圈通電，傳遞鉤爪轉入環形桿溝槽中與齒面貼合後再把環形桿上抬，載荷由保持鉤爪轉移到傳遞鉤爪上；
②保持線圈斷電，保持鉤爪轉出環形桿溝槽；
③提升線圈通電，保持鉤爪在空載的情況下上升一個步距；
④保持線圈通電，保持鉤爪轉入環形桿溝槽中，此時上下齒面各有一軸向間隙；
⑤傳遞線圈斷電，傳遞鉤爪轉出環形桿溝槽，載荷落在保持鉤爪上；
⑥提升線圈斷電，保持鉤爪帶著載荷一起下降一個步距。至此控制棒完成下降一步的程式。重複上述順序，控制棒即被一步一步下降，直至需要的高度。
