用于反應(yīng)堆的耐高溫棒位探測器線圈組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動系統(tǒng)，具體是指用于反應(yīng)堆的耐高溫棒位探測器線圈組件。
【背景技術(shù)】
[0002]壓水反應(yīng)堆的控制棒驅(qū)動機構(gòu)(CRDM)可以提升、下插或保持控制棒在堆芯中的位置，是控制反應(yīng)堆的裂變速率，實現(xiàn)啟動、停止反應(yīng)堆及堆功率的調(diào)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)備。在CRDM的驅(qū)動桿行程套管外面，套裝有棒位探測器，它用于探測控制棒驅(qū)動桿在堆芯中的實際位置，以實現(xiàn)控制棒的位置顯示及自動控制，是控制棒驅(qū)動系統(tǒng)中的重要組成部分。
[0003]目前百萬千瓦核電站的CRDM棒位探測器，其線圈組件總長約4米左右，通常有I個初級線圈和多個次級線圈(如31個)及補償線圈(如2個)。控制棒驅(qū)動系統(tǒng)工作時，CRDM的驅(qū)動桿在棒位探測器線圈組件的初級線圈和次級線圈之間運行，并由電磁感應(yīng)作用使次級線圈感生出信號，通過檢測各組次級線圈的輸出信號就能測出控制棒在堆芯的具體位置。
[0004]棒位探測器線圈組件需要在較高的環(huán)境溫度中持續(xù)工作，其性能會影響到反應(yīng)堆的平穩(wěn)安全運行，所以要求該線圈組件必須穩(wěn)定可靠、耐輻照、耐高溫。以往的傳統(tǒng)棒位探測器線圈組件因接頭眾多且接頭焊接工藝所限，使得整體穩(wěn)定性差，經(jīng)常出現(xiàn)接頭斷開的故障，影響核電站平穩(wěn)運行；同時由于棒位探測器的線圈骨架多采用非金屬絕緣材料(如二苯醚玻璃漆布等)，骨架之間不能焊接，影響了骨架聯(lián)接的可靠性，并使線圈耐溫等級難以提高，不能滿足核電站CRDM在無風(fēng)冷情況下對棒位探測器的耐高溫需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供用于反應(yīng)堆的耐高溫棒位探測器線圈組件，可以滿足CRDM無風(fēng)冷的高溫狀態(tài)下長期穩(wěn)定工作的要求，并解決現(xiàn)有棒位探測器因線圈接頭眾多以及接頭焊接工藝所限導(dǎo)致的整體穩(wěn)定性差、經(jīng)常出現(xiàn)接頭故障等問題，以保證核電站平穩(wěn)運行。
[0006]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
用于反應(yīng)堆的耐高溫棒位探測器線圈組件，包括金屬內(nèi)筒體，在所述金屬內(nèi)筒體的外壁上由內(nèi)到外依次設(shè)套裝有初級內(nèi)絕緣層、初級線圈以及初級外絕緣層，且所述初級線圈通過繞組線直接繞制在初級內(nèi)絕緣層上，在所述初級外絕緣層上套設(shè)有多個環(huán)形凸起狀的金屬骨架，金屬骨架上固定有線圈繞組，且多個金屬骨架之間通過間隔骨架焊接成一個整體。針對現(xiàn)有技術(shù)中，棒位探測器線圈組件的多個初級線圈以及次級線圈、補償線圈在內(nèi)筒體上的分布而造成的棒位探測器線圈組件接頭眾多，且棒位探測器線圈組件的接頭焊接工藝有所限制，使得整體穩(wěn)定性差，經(jīng)常出現(xiàn)接頭斷開的故障，影響核電站平穩(wěn)運行的問題，申請人經(jīng)過長期研宄，在金屬內(nèi)筒體上由內(nèi)而外依次設(shè)置初級內(nèi)絕緣層和初級外絕緣層，且在兩層初級絕緣層之間初級線圈通過繞線組直接繞制在初級內(nèi)絕緣層上，即同一組初級線圈只使用一根電磁線在金屬內(nèi)筒體上繞制，將現(xiàn)有技術(shù)中的多個初級線圈的分布變?yōu)橐粋€整體的初級線圈，進而減少了初級線圈以及次級線圈、補償線圈之間的接頭個數(shù)，直接提尚了整體的穩(wěn)定性能；
并且在現(xiàn)有的棒位探測器線圈組件中的線圈骨架通常采用非金屬材料，即二苯醚玻璃漆布，初級線圈的繞組線直接繞制在次級線圈和補償線圈外面的二苯醚玻璃漆布骨架上，而二苯醚玻璃漆布骨架本身的耐溫等級較低，通常在220°C等級左右，然而初級線圈本身距離反應(yīng)堆熱源較近，其實際工作溫度高于220°C，因此現(xiàn)有的棒位探測器線圈組件的整體耐溫等級較低，無法在高溫環(huán)境下長期工作；本發(fā)明的初級線圈直接選用耐高溫(如耐溫等級400°C)的繞組線整體繞指在金屬內(nèi)筒體上，且通過初級內(nèi)絕緣層以及初級外絕緣層的耐高溫絕緣保護，使得初級線圈保持其穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
[0007]在初級外絕緣層上固定有多個環(huán)形突起狀的金屬骨架，多個金屬骨架之間通過間隔骨架焊接成一個整體。金屬材質(zhì)的骨架不僅可加工性好、尺寸精度高，而且便于批量化制造，成本低，耐輻照、耐潮濕性能好。次級線圈和補償線圈的繞組逐一繞制在各金屬骨架上，直接摒棄了非金屬材質(zhì)絕緣材料的線圈骨架，使得相鄰的兩個骨架支架能夠焊接固定，保證了骨架的連接可靠性，在提高線圈耐溫等級的同時大大延長了線圈的使用壽命。
[0008]進一步地，在所述金屬內(nèi)筒體的兩端分別并排設(shè)置有兩個金屬骨架，且在所述金屬骨架上固定有補償線圈繞組。在金屬內(nèi)筒體的兩端并排設(shè)置有兩個金屬骨架，金屬骨架上固定的補償線圈繞組用于對初級線圈做出工作補償。
[0009]進一步地，所述次級線圈繞組包括由內(nèi)到外依次設(shè)置的骨架絕緣層、次級線圈以及外部絕緣層。線圈繞組的主要作用是對初級線圈的工作做出補償，且本發(fā)明在金屬骨架上設(shè)置兩層耐溫絕緣層，即骨架絕緣層和外部絕緣層，通過該兩層耐溫絕緣層對次級線圈的保護，使得次級線圈對初級線圈的工作補償更加穩(wěn)定。
[0010]進一步地，所述補償線圈繞組包括由內(nèi)到外依次設(shè)置的骨架絕緣層、補償線圈以及外部絕緣層。補償線圈繞組的主要作用是對初級線圈的工作做出補償，本發(fā)明在金屬骨架上設(shè)置兩層耐溫絕緣層，即骨架絕緣層和外部絕緣層，通過該兩層耐溫絕緣層對次級線圈的保護，使得補償線圈對初級線圈的工作補償更加穩(wěn)定。
[0011]進一步地，所述間隔骨架以及金屬骨架沿金屬內(nèi)筒體的軸線方向上均開設(shè)有斷流槽，且每個骨架的斷流槽相互都對齊成一直線。當(dāng)棒位探測器工作時，初級線圈中的電流隨時間變化是，由于電磁感應(yīng)，與初級線圈相鄰的金屬骨架以及間隔骨架上均會產(chǎn)生有害渦流。本發(fā)明在間隔骨架以及金屬骨架沿金屬內(nèi)筒體的軸線方向上均開設(shè)有斷流槽，且每兩個斷流槽都相互對齊成一直線，使得呈環(huán)形的間隔骨架以及金屬骨架上的有害渦流被阻斷。同時斷流槽還可形成線圈引線的走線通道，并且在線圈組件加工制造時能夠使耐高溫浸漬漆很好地滲入到的內(nèi)部的初級線圈之中去。
[0012]進一步地，所述初級內(nèi)絕緣層的材質(zhì)為云母或是有機硅。作為優(yōu)選，由于初級線圈的位置更加靠近于熱源，使得初級線圈的實際工作溫度要高于補償線圈或是次級線圈，因此將初級內(nèi)絕緣層的材質(zhì)選用云母或是有機硅等耐高溫絕緣材料，進一步加強對初級線圈的耐高溫絕緣保護，進而保障線圈整體工作時的穩(wěn)定性能。
[0013]耐高溫棒位探測器線圈組件線圈的制作工藝:
本發(fā)明中，高溫棒位探測器線圈組件的全部金屬骨架、間隔骨架均采用304不銹鋼薄板事先制作成形，再逐一按照位置要求套在初級線圈外面，套設(shè)完成好之后將各金屬骨架、間隔骨架的斷流槽對齊成一條直線，然后在金屬骨架的外緣處用焊接方式將全部骨架焊成一個整體，從而大幅提高其整體強度和抗震性能；新型耐高溫棒位探測器線圈組件的次級線圈和補償線圈是在整體骨架上一次性繞制，每一線圈組中的多個線圈采用一根電磁線一次繞完，中間并無任何接頭，使接頭故障大幅降低；待棒位探測器線圈組件的初級線圈、次級線圈、補償線圈全部繞制完后，再統(tǒng)一進行整體浸漬高溫絕緣漆和烘干固化，以形成完整的高溫絕緣結(jié)構(gòu)，提高并固化其電氣絕緣性能，達到預(yù)定的整體強度和耐潮濕性能。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果:
1、本發(fā)明的線圈是在初級內(nèi)絕緣層上整體繞制，同一組線圈只使用一根電磁線繞制完成，同組線圈中間并無任何的接頭，進而使接頭故障明顯減少，整體可靠性大幅提高，有益于核電站的穩(wěn)定運行；
2、本發(fā)明中次級線圈和補償線圈的金屬骨架通過間隔骨架以焊接方式形成整體化的骨架結(jié)構(gòu)，使線圈的整體強度、抗震性能得以明顯提升；
3、本發(fā)明中的線圈骨架均采用金屬材料(如非導(dǎo)磁不銹鋼)，取代了聚二苯醚玻璃漆布管等非金屬材料，不僅使線圈的耐溫等級提高，而且降低了制造成本；
4、本發(fā)明的不銹鋼骨架上開出的斷流槽，可消除金屬骨架中渦流的影響，還作為線圈引線的走線槽，同時是棒位探測器線圈組件整體浸漬時高溫絕緣浸漬漆滲透進入初級線圈的通道，有利于棒位探測器線圈組件整體電氣性能的提高；
5、本發(fā)明的采用了新的絕緣結(jié)構(gòu)，通過雙層的耐高溫絕緣層保護，使得線圈整體具有耐高溫、耐輻射，可靠性和整體強度高的優(yōu)點，使用壽命成倍提高；
6、采用本發(fā)明研制的耐高溫棒位探測器，再配合耐高溫CRDM線圈組件，可以實現(xiàn)省去反應(yīng)堆頂部CRDM風(fēng)冷系統(tǒng)的目標(biāo)，將簡化堆頂結(jié)構(gòu)，提高反應(yīng)堆的可靠性和經(jīng)濟性。
【附圖說明】
[0015]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中:
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的端部放大