專利名稱:一種基于溫升熱膨脹系數(shù)突變的熱敏材料的非能動停堆裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于核反應(yīng)堆非能動停堆的安全設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種基于溫升熱膨脹系數(shù)突變的熱敏材料的非能動停堆裝置。
背景技術(shù)：
核反應(yīng)堆常規(guī)的停堆系統(tǒng)，其原理為設(shè)備操作人員在反應(yīng)堆出現(xiàn)異?；蛘呤鹿拾l(fā)生的情況下通過調(diào)控設(shè)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(qū)動機構(gòu)之間用磁性物質(zhì)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(zhì)的磁性下降，使控制棒脫離而下落，這種設(shè)計最典型的代表是日本在其商用快堆設(shè)計中采用的自停堆系統(tǒng)；(2)氣體膨脹驅(qū)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(fā)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(yīng)性，這種停堆系統(tǒng)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(yīng)性，需與其他非能動停堆裝置聯(lián)合使用(例如，在堆芯中同時設(shè)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(qū)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(shè)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(qū)動機構(gòu)，控制棒驅(qū)動機構(gòu)采用熱膨脹強化設(shè)計，驅(qū)動機構(gòu)的關(guān)鍵材料采用具有特殊熱效應(yīng)的材料(例如，熱膨脹系數(shù)遠大于一般材料，或具有溫度記憶性能等)，當反應(yīng)堆溫度升高時，熱效應(yīng)材料性能發(fā)生變化，控制棒則可以一定程度的下插；當溫度達到設(shè)定限值時，熱效應(yīng)材料的性能變化也達到設(shè)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(yīng)驅(qū)動非能動停堆組件一，日本的強化熱膨脹驅(qū)動裝置，德國為歐洲快堆設(shè)計的，均屬于這一類。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基于溫升熱膨脹系數(shù)突變的熱敏材料的非能動停堆裝置，用于核反應(yīng)堆的非能動停堆。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
驅(qū)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(cè)的活動吊板鉸接，在另一側(cè)的活動吊板上設(shè)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(tài)，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(shè)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(fā)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(zhuǎn)變溫度Tg，當材料自身溫度大于Tg，該材料的熱膨脹系數(shù)發(fā)生突變增大，引起材料的體積發(fā)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(zhuǎn)變溫度時，該材料自身的熱膨脹系數(shù)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(xiàn)非能動停堆的目的。
本發(fā)明的有益效果為實現(xiàn)了核電站出現(xiàn)異?；虬l(fā)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(yīng)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(yīng)堆非能動停堆的控制棒驅(qū)動裝置中彈簧壓縮時示意圖
圖2為反應(yīng)堆非能動停堆的控制棒驅(qū)動裝置中彈簧撐開時示意圖
圖中標注
1-驅(qū)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(fā)明提出了一種基于溫升熱膨脹系數(shù)突變的熱敏材料的非能動停堆裝置，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步說明。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如圖1所示，驅(qū)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(cè)的活動吊板鉸接，在另一側(cè)的活動吊板上設(shè)置與水平扣板4匹配的卡扣；所述水平扣板4的下方設(shè)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(zhuǎn)變溫度Tg，當材料自身溫度大于Tg，該材料的熱膨脹系數(shù)發(fā)生突變增大，引起材料的體積發(fā)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(xiàn)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(yīng)堆出現(xiàn)異常或出現(xiàn)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(zhuǎn)變溫度范圍，熱膨脹系數(shù)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(xiàn)了核反應(yīng)堆停堆的目的(圖2所示)。
權(quán)利要求
1.一種基于溫升熱膨脹系數(shù)突變的熱敏材料的非能動停堆裝置，其特征在于，驅(qū)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(cè)的活動吊板鉸接，在另一側(cè)的活動吊板上設(shè)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(tài)，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(shè)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(fā)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(jù)權(quán)利要求
1所述的一種基于溫升熱膨脹系數(shù)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(zhuǎn)變溫度Tg，當材料自身溫度大于Tg，該材料的熱膨脹系數(shù)發(fā)生突變增大，引起材料的體積發(fā)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(shù)突變的熱敏材料的非能動停堆裝置屬于核反應(yīng)堆非能動停堆的安全設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域：
。驅(qū)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(cè)的活動吊板鉸接，在另一側(cè)的活動吊板上設(shè)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(tài)，兩個活動吊板的底端將控制棒夾緊；水平扣板的下方設(shè)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(fā)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(yīng)事故發(fā)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(wěn)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(fā)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