本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種在反應(yīng)堆堆芯一回路冷卻劑(又稱載熱劑)的流量異常減少時用于中斷核反應(yīng)堆內(nèi)中子活動的無源觸發(fā)型安全裝置。

本發(fā)明特別適用于但不限于快中子反應(yīng)堆領(lǐng)域，尤其是使用液態(tài)金屬鈉作為一回路冷卻劑的快中子反應(yīng)堆。

背景技術(shù)：

在堆芯由冷卻劑冷卻的反應(yīng)堆中，如液態(tài)金屬鈉冷卻快中子反應(yīng)堆(rnr-na)，反應(yīng)性的控制一般是通過多個可以停止中子反應(yīng)的安全裝置實現(xiàn)的。同一個反應(yīng)堆中配備的多個安全裝置的冗余和技術(shù)差異應(yīng)該能夠使上述停止功能故障的可能性降到最低。

這些安全裝置的工作原理一般是將吸收棒(又稱為中子吸收棒)下落或插入到堆芯中，以實現(xiàn)停堆。通常，這些吸收棒被平移上升到反應(yīng)堆中的保護套內(nèi)。將由吸收棒和保護套構(gòu)成的組件設(shè)置在裝有裂變材料的組件的周圍。這些吸收棒用于保護內(nèi)部的吸收針束。

必須冷卻這些吸收針。事實上，輻照會使吸收針的溫度升高。尤其是，如果利用硼-10同位素(¹⁰b)來吸收中子，在構(gòu)成吸收針的碳化硼材料(b4c)中會產(chǎn)生熱功率。然而，為了確保吸收針構(gòu)件的各種功能和/或機械強度，必須限制這些組件的溫度。這就是必須冷卻吸收針的原因。

迄今為止，鈉冷卻式快反應(yīng)堆(rnr-na)的主安全裝置都是有源器件，從這種意義上來說，吸收棒插入堆芯這一動作是由外置電動控制裝置或電信號的消失觸發(fā)。為了下一代鈉冷卻式快反應(yīng)堆(rnr-na)，擬開發(fā)無源型輔助安全裝置，在主安全裝置(有源型安全裝置)故障時使用。這些無源型輔助安全裝置必須能夠在無檢測裝置或無操作人員的情況下使吸收棒下落到堆芯中。相反地，在發(fā)生觸發(fā)裝置敏感的物理現(xiàn)象(如一回路冷卻劑流量異常減少或溫度升高)時，必須能夠直接觸發(fā)吸收棒的下落動作。

本發(fā)明涉及后一種類型的安全裝置。

為了確保在一回路冷卻劑流量異常減少時能夠通過無源方式觸發(fā)吸收棒的下落動作，已經(jīng)提出了多個技術(shù)方案。

應(yīng)當指出，一回路是指其冷卻劑直接將堆芯內(nèi)釋放的熱量帶出堆外的回路。一回路直接與裝有裂變材料的組件接觸。

有必要提高現(xiàn)有無源觸發(fā)型安全裝置的可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種無源觸發(fā)型安全裝置，用于活性區(qū)熱量由冷卻劑帶出堆外的核反應(yīng)堆，該裝置包括組件，所述組件包括：

保護套，沿著縱向方向近似垂直地延伸，有冷卻劑縱向流過；

活動單元，沿縱向方向平移上升到保護套中，并且至少包括中子吸收段，所述中子吸收段至少包括中子吸收材料，其主要沿著縱向方向延伸，并配置為由冷卻劑縱向流過；

此外，所述活動單元包括第一支承段，而保護套包括第二支承段。第一支承段和第二支承段的構(gòu)造如上所述。如果第一支承段和第二支承段是以相向的方式設(shè)置在垂直于縱向方向的橫向方向上，那么第一和第二支承段將共同限定冷卻劑流通空間，假設(shè)該空間為s1段(或空間j1)，則：

-當縱向流過保護套的冷卻劑流量qf小于觸發(fā)吸收棒下落到堆芯這一動作的冷卻劑流量q觸發(fā)時，冷卻劑向活動單元施加的力足以支承保護套中的活動單元并保持活動單元在該支承力作用下的垂直狀態(tài)；

-當流量qf<q觸發(fā)時，冷卻劑向活動單元施加的力不足以支承保護套中的活動單元，也不足以保持活動單元在該支承力作用下的垂直狀態(tài)，因此，該活動單元將在重力作用下沿著保護套下降直至終點位置，即吸收棒的下落狀態(tài)；

此外，無源觸發(fā)型安全裝置包括一個活動單元的阻尼器，用于活動單元下落到保護套中這一過程。所述阻尼器包括：

-第一阻尼件，由活動單元支撐并設(shè)置為與冷卻劑接觸；

-第二阻尼件，由保護套支撐并設(shè)置為與冷卻劑接觸；

第一阻尼件和第二阻尼件的構(gòu)造如上所述，因此，在活動單元下落且在到達下落狀態(tài)行程終點位置之前，第一阻尼件將進入第二阻尼件，然后，第一和第二阻尼件互相配合，以形成粘滯阻尼器。

此外，第一支承段和第一阻尼件或第二支承段和第二阻尼件是由同一構(gòu)件支撐的。

因此，所述由保護套或活動單元支撐的構(gòu)件確保了粘滯阻尼功能和支承功能。

通過這個結(jié)構(gòu)，本發(fā)明在安裝限制方面具有重要優(yōu)勢。此外，此結(jié)構(gòu)在解決元件內(nèi)部的尺寸限制問題方面具有特別的優(yōu)勢。因此，本發(fā)明能夠減少關(guān)鍵元件的數(shù)量，例如必須特別精確加工的元件。

減少了關(guān)鍵元件的數(shù)量，也就提高了無源觸發(fā)型安全裝置的可靠性。

根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例，第一支承段和第一阻尼件或第二支承段和第二阻尼件(至少一部分)的縱向高度是相同的。

此外，本發(fā)明至少可具有以下任意一個特點：

第一支承段和第一阻尼件或第二支承段和第二阻尼件(至少一部分)的縱向高度相同

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，以單獨或組合的方式，無源觸發(fā)型安全裝置至少可具有以下任意一個可選特點：

-第二支承段和第二阻尼件是由同一構(gòu)件支撐的。保護套至少包括一個套管，而保護套內(nèi)的支承構(gòu)件是由所述套管形成的。

在此實施例中，設(shè)計了設(shè)置在相同的固定部分上的阻尼系統(tǒng)，以便于支承。這樣的實施例具有如下所述優(yōu)點：

-對于現(xiàn)有阻尼元件，在進行支承功能要求的高度高于阻尼功能要求的高度的操作時，無需更改活動單元的長度和行程，因此，不會對裝配高度產(chǎn)生影響；

-此外，無需設(shè)計一個阻尼區(qū)，因為阻尼區(qū)的功能實際上減少有效的阻尼，其相當于一個引導(dǎo)區(qū)。因此，在此實施例中，不需要創(chuàng)建新的引導(dǎo)區(qū)，這將有利于阻尼器中的活動單元在面對卡阻、震顫等風險時的插拔可靠性(因此有利于減緩下落的速度)。這些卡阻、震顫等風險一般來是由輻照下，裝置的結(jié)構(gòu)變形，如偏移/偏斜引起的。根據(jù)本實施例，該技術(shù)方案提高了阻尼器活動部分插入套筒部分的可靠性，這樣的插入動作是在套管構(gòu)成的引導(dǎo)區(qū)內(nèi)完成的。

在此實施例中，阻尼功能和支承功能(至少部分功能)是由套管確保的。所述實施例可能具有其他優(yōu)點。

-套管包括充滿冷卻劑的腔室，所述腔室形成了上述第二阻尼件。第一阻尼件形成了嵌入件，以便于在活動單元到達其行程終點位置前插入上述腔室并驅(qū)動冷卻劑。

-套管被縱向地設(shè)置在活動單元底部與中子吸收段之間，最好是在活動單元底部與活動單元的頂部之間。

-第一阻尼件的成形有利于其進入套管的腔室。所述腔室是圓形的，具有橫向的環(huán)狀開口。通過所述開口，第一阻尼件將在活動單元到達其下落配置狀態(tài)下的行程終點位置前插入所述腔室。第一阻尼件形成了一根小管，其自由端的成形有利于其通過上述開口進入腔室。

-第二支承段是由套管的內(nèi)表面形成的。

-上述腔室是在套管的厚度內(nèi)形成的，有底部。第二支承段是由套管的內(nèi)表面形成的，沿縱向設(shè)置(至少部分)，朝向腔室。

根據(jù)本發(fā)明的第二實施例：

-第一支承段和第一阻尼件是由同一構(gòu)件支撐的，所述構(gòu)件形成了活動單元上的定位銷。

-所述定位銷的外表面限定了第一支承段和第一阻尼件。

-根據(jù)本發(fā)明的非限制性一實施例，相對于中子吸收段，第一支承段發(fā)生縱向偏移。

在最佳情況下，第一支承段和第二支承段構(gòu)造成使得：如果第一支承段和第二支承段未沿著橫向方向以相向的方式設(shè)置，則第一支承段和朝向第一支承段的保護套內(nèi)表面將共同限定冷卻劑流通空間，即s2段，如s2段>s1段，則即使流量qf>q觸發(fā)，冷卻劑向活動單元施加的力也不足以使該活動單元平移回升到保護套中。

因此，本發(fā)明提供了一個簡單、有效的技術(shù)方案，即通過無源方式觸發(fā)中子吸收材料(通常是吸收針)的下落動作，使其下落到核反應(yīng)堆的堆芯活性區(qū)中。

一旦冷卻劑流量qf<q觸發(fā)，活動單元就會自動下落，此時的冷卻劑流量不足以支承該活動單元。那么，活動單元中包含的中子吸收材料就會下落到反應(yīng)堆的堆芯活性區(qū)中，從而停止中子反應(yīng)。

只有冷卻劑流量減少，才能實現(xiàn)上述觸發(fā)方式。因此，這樣的安全裝置是完全無源的。不同于由控制裝置自動啟動或由操作人員手動啟動的主安全裝置，無源觸發(fā)型安全裝置不依賴于電控觸發(fā)，從而提高了安全性。

例如，當控制裝置故障時，可能無法觸發(fā)有源型主安全裝置中吸收棒的下落動作，那么，這些吸收棒就無法下落到堆芯中。相反地，根據(jù)本發(fā)明，一旦冷卻劑流量減少到低于觸發(fā)閾值q觸發(fā)，活動單元就會下落。

此外，根據(jù)本發(fā)明，即使在流量變化的影響下，無源型安全裝置的系統(tǒng)也可以準確地控制活動單元的垂直位置。

第一個現(xiàn)有技術(shù)方案請參閱對比文件fr1362783。在所述技術(shù)方案中，建議通過冷卻劑循環(huán)產(chǎn)生的流體和一根導(dǎo)向管來實現(xiàn)吸收棒的上升；在這種情況下，冷卻劑將受到一個粘滯阻力。通過減少冷卻劑流量，能夠使吸收棒落到導(dǎo)向管中；直到?jīng)]有任何冷卻劑流入時，吸收棒就會被放置在其停堆位置。

然而，在前述的對比文件fr13622783提出的技術(shù)方案中，無法控制活動單元的位置，也無法防止活動單元的不適當運動和相關(guān)反應(yīng)性變化，例如在搬運狀態(tài)下(一級回路冷卻劑流量不為零)和功率狀態(tài)下(因冷卻劑流量突降突升使吸收棒上升時)。實際上，無論吸收棒的垂直位置如何，吸收棒與保護套之間的冷卻劑流通段都是相同的。例如，如果活動單元已因冷卻劑流量減少而下落，那么，隨后冷卻劑流量增加直到高于觸發(fā)閾值時，活動單元將被釋放，重新升到堆芯上方，從而停止安全裝置對中子活動產(chǎn)生的作用。

在本發(fā)明的范圍內(nèi)，一旦活動單元由于冷卻劑流量異常減少而下落，第一支承段就不再與第二支承段相向設(shè)置，而活動單元也不再回升，即使冷卻劑流量后來增加到高于觸發(fā)閾值q觸發(fā)，因為保護套和第一支承段之間的流通空間太大，以至于冷卻劑施加的力不足以使活動單元回升。

此外，當qf>q觸發(fā)時且確保支承功能時，第一支承段相對于中子吸收段垂直偏移，第二支承段朝向中子吸收段但不垂直于中子吸收段，在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明具有諸多優(yōu)點。事實上，中子吸收段的支承功能和冷卻功能是配套的。事實上，在確保支承功能時，根據(jù)實施例，冷卻劑先通過兩個相向設(shè)置的支承段限定的流通空間，然后通過中子吸收段限定的的流通空間，或采用相反的順序。

因此，活動單元的支承是由通過保護套的所有冷卻劑來確保的。

此外，中子吸收材料的冷卻可以由通過保護套再通過中子吸收段的全部或至少大部分冷卻劑來確保。因此，即使冷卻劑流量被限制，中子吸收材料(通常是吸收針)的冷卻也可以是非常有效的。通常情況下，為了冷卻大約由19根吸收針構(gòu)成的針束，冷卻劑流量必須達到2.5-3kg液態(tài)鈉/每秒。當達到冷卻劑的額定流量，即6kg液態(tài)鈉/每秒時，本發(fā)明可以完成大量的冷卻工作并可支承活動單元。

第二個現(xiàn)有技術(shù)方案，請參閱對比文件ru2069019。在所述技術(shù)方案中，建議通過吸收棒中子吸收段的外表面和保護套內(nèi)表面之間的配合，在堆芯上方設(shè)置一個吸收棒支承區(qū)域。

然而，在前述的對比文件ru2069019提出的技術(shù)方案中，必須共享冷卻劑流量，以確保中子吸收棒的支承功能和冷卻功能。由此可見，在反應(yīng)堆配置相同時，必須開發(fā)更高的組件流量，而這樣的方式存在兩個顯著的缺點：降低反應(yīng)堆的冷卻效率(堆芯的總流量不是最優(yōu)的)；如果組件被過冷卻(相較于周圍的燃料組件，溫差大)，增加堆芯上方結(jié)構(gòu)的熱裂風險。

此外，根據(jù)本發(fā)明，支承功能是由含有中子吸收材料的獨立段確保的，也可以由設(shè)計和尺寸可精確控制的段來確保，以提高支承功能的準確性和可靠性。相反，在對比文件ru2069019提出的技術(shù)方案中，中子吸收段提供液壓配合以生成支承功能，而該支承段的尺寸控制是非常復(fù)雜的，因為中子吸收段本身的結(jié)構(gòu)也非常復(fù)雜，涉及多個零部件。然而，第一和第二支承段之間的間隔的不準確性(毫米的十分之幾)，要么會妨礙活動單元上升影響其下落(會對反應(yīng)堆的可用性產(chǎn)生影響)，要么會在瞬變流動過程中延時觸發(fā)(裝置的安全功能故障)。

在此實施例中，相對于中子吸收段，第一支承段發(fā)生縱向偏移。所述實施例可能具有其他優(yōu)點。

-第一支承段和第二支承段的構(gòu)造如上所述，則：如果第一支承段和第二支承段未沿著橫向方向以相向的方式設(shè)置，則第一支承段和朝向第一支承段的保護套內(nèi)表面將一起界定一個冷卻劑流通空間，即s2段，假設(shè)s2段>s1段，則：即使流量qf>q觸發(fā)，冷卻劑向活動單元施加的力不足以使該活動單元平移回升到保護套中。

-第一支承段由活動單元的外表面支撐。

-第二支承段設(shè)置在保護套的外表面上；

-保護套至少包括一個在管道內(nèi)的套管，并且，所述第二支承段是由該套管形成的；

-第二支承段(通常是套管)采用整體加工方式。這樣的話，可以通過機械加工的方式，非常精確地制造第二支承段。

-第一支承段采用整體加工方式。這樣的話，可以通過機械加工的方式，非常精確地制造第一支承段。

-縱向方向是垂直的。

-第二支承段只在保護套縱向尺寸的一部分上作縱向延伸。例如，第二支承段的長度與保護套的長度(底座以上)之比為1/12。

因此，只有保護套內(nèi)相對位置精確的活動單元才能實現(xiàn)支承。

-中子吸收段包括一根小管，所述小管內(nèi)包含多根吸收針，而這些吸收針縱向延伸，并包含中子吸收材料。

-活動單元包括推壓壁，使得通過保護套的冷卻劑向該推壓壁施加一個推力，而該推力的一個分力可抵消活動單元的重量。

該裝置的配置如上所述，則：當冷卻劑流量不能確保保護套中的活動單元的支承時，該活動單元在重力作用下下降，直至到達終點，這樣就可確保吸收棒的下落狀態(tài)。

該裝置的配置如上所述，則：在吸收棒的下落狀態(tài)中，中子吸收段沿著橫向方向設(shè)置，且朝向保護套的一個區(qū)域，所述區(qū)域就是朝向反應(yīng)堆堆芯活性區(qū)的核心區(qū)。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，以單獨或組合的方式，無源觸發(fā)型安全裝置至少可具有以下任意一個可選特點：

-第一支承段位于中子吸收段的垂直下方。

在支承配置條件下，第一支承段位于上述核心區(qū)的垂直下方。換言之，第一支承段位于中子吸收段的上游，相對于保護套中的冷卻劑流。

-第二支承段位于上述保護套核心區(qū)的垂直下方，而該核心區(qū)朝向反應(yīng)堆的堆芯活性區(qū)。

因此，第一支承段不在中子流中。所以，第一支承段所受的輻照量是有限制的。然而，輻照對中子流下的金屬材料所造成的微損害，宏觀表現(xiàn)為尺寸變化，特別是隨著輻照量的增加尺寸膨脹。因此，與在中子流中設(shè)置第一支承段的技術(shù)方案相比，本發(fā)明能夠確保其功能性，并且不會影響第一支區(qū)域的幾何形狀，這使得該安全裝置更加可靠。

-第一支承段沿縱向設(shè)置，且其與中子吸收段之間隔著一個分隔段。所述分隔段的縱向長度至少等于活動單元在支承狀態(tài)與下落狀態(tài)之間的縱向行程。

-活動單元包括一個支撐第一支承段的定位銷。

定位銷是吸收棒棒腳的一部分。在縱向上，所述定位銷相當于支承段；在橫向上，所述定位銷相當于推力壁。

-定位銷位于活動單元的底部。

-定位銷的下端有助于形成一個冷卻劑推力壁，以確?；顒訂卧闹С小?/p>

-第一支承段包括一個位于支承壁上的支承區(qū)，而該支承壁是由定位銷支撐的。

-該支承壁是圓柱形的。

-定位銷是一個整體構(gòu)件，通常采用以下材料之一或其合金制成：em10鐵素體-馬氏體不銹鋼。當然，可以根據(jù)反應(yīng)堆的運行條件，考慮使用其他鋼材或金屬(如難熔金屬)。

-定位銷是空心的，其限定了一個封閉的內(nèi)部容積。

-第二支承段是一個由保護套內(nèi)表面支撐或形成的套管；

-套管的內(nèi)表面是圓柱形的；

-套管內(nèi)表面與定位銷支承壁之間的距離限定了s1段和j1間隔。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，以單獨或組合的方式，無源觸發(fā)型安全裝置至少可具有以下任意一個可選特點：

-分隔段至少包括一根拉桿，以確保中子吸收段與第一支承段之間的機械連接。

-分隔段至少包括兩根加固件(優(yōu)選地，三根)。這些加固件通常是拉桿，從移動單元的中心開始，呈放射狀延伸到移動單元的內(nèi)壁；并從中子吸收段開始，縱向延伸到第一支承段。

根據(jù)橫截面圖，拉桿和加固件占據(jù)的面積小于20％，優(yōu)選地，小于10％，并且最好小于中子吸收段橫截面積的5％。

因此，吸收棒棒腳結(jié)構(gòu)有利于冷卻劑在該安全裝置內(nèi)流通。

所述吸收棒棒腳結(jié)構(gòu)配備了拉桿和加固件(優(yōu)選地，三個加固件)，加固件排列呈120°，具有如下優(yōu)點：提供了整個行程上的機械導(dǎo)向；較好的機械剛度；使支承區(qū)失效的液壓魯棒性強；重量輕，這對支承來說很重要；以及低負載量損失。

根據(jù)本發(fā)明的第二實施例：

分隔段至少包括一根穿孔管，以確保中子吸收段與第一支承段之間的機械連接。

優(yōu)選地，該穿孔管包括多個主要沿縱向延伸的開口。

-這些開口分布在整個穿孔管的表面。

-這些開口分布在整個分隔段的縱向尺寸上。

因此，吸收棒棒腳結(jié)構(gòu)有利于冷卻劑在該安全裝置內(nèi)流通。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，以單獨或組合的方式，無源觸發(fā)型安全裝置至少可具有以下任意一個可選特點：

-第一支承段位于中子吸收段的垂直上方。

在支承條件下，第一支承段位于保護套核心區(qū)的垂直上方。

在此實施例中，如果第一支承段位于吸收棒棒腳，也就是在支承條件下位于保護套核心區(qū)的垂直下方，則第一支承段仍然遠離中子流。由此可知，第一支承段接收的輻照量是有限制的，以避免輻照引發(fā)的膨脹。

根據(jù)堆芯和組件頂端的距離，選擇將支承結(jié)構(gòu)定位在吸收棒棒腳還是拉桿上。

-第一支承段位于吸收棒頂部與中子吸收段之間，縱向延伸。吸收棒頂部構(gòu)成活動單元的上端。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，第一支承段由位于拉桿頂部和中子吸收段之間的凸起結(jié)構(gòu)構(gòu)成，并由活動單元支撐。所述凸起結(jié)構(gòu)增加了活動單元的橫截面。

-活動單元包括一根拉桿，至少從活動單元的上端延伸到中子吸收段。并且，所述第一支承段就是一個由活動單元上端和中子吸收段之間的拉桿支撐的凸起結(jié)構(gòu)。

-所述凸起結(jié)構(gòu)設(shè)置在兩個拉桿段之間。

-凸起結(jié)構(gòu)的下端有助于形成一個冷卻劑推力面，以確?；顒訂卧闹С?。

-所述凸起結(jié)構(gòu)是空心的，設(shè)置有多個冷卻劑排出孔。

-所述凸起結(jié)構(gòu)是縱向延伸的圓柱形壁，第二支承段是一個由保護套內(nèi)表面支撐或形成的套管。凸起結(jié)構(gòu)圓柱形壁外表面與套管內(nèi)表面之間的空間j1，稱為s1段。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，以單獨或組合的方式，無源觸發(fā)型安全裝置至少可具有以下任意一個可選特點：

保護套包括至少一個引導(dǎo)部件來引導(dǎo)活動單元平移；

引導(dǎo)段包括三個墊塊，呈放射狀、規(guī)律地分布在活動單元平移軸周圍；

引導(dǎo)段包括設(shè)置在所述保護套上的墊塊支撐環(huán)；

引導(dǎo)段被縱向定位在保護套中，便于活動單元的移動，優(yōu)選地，當活動單元在下落狀態(tài)中時，引導(dǎo)部件位于中子吸收段的下端；當活動單元未被支承時，引導(dǎo)部件位于中子吸收區(qū)的上端。

因此，中子吸收段的外表面和焊盤之間的相互配合，確保了在整個運行過程中活動單元在套管中被精確的引導(dǎo)移動。

本發(fā)明的另一方面涉及一種無源反應(yīng)終止裝置，其包括根據(jù)本發(fā)明的無源觸發(fā)式的安全裝置和用于活動單元定位抓取的抓持裝置。抓取裝置能夠使安全裝置移動，以便將其移動到特定位置中或者使其從特定位置返回到原位。

本發(fā)明的另一方面涉及一種核反應(yīng)堆，其包括可裂變區(qū)和在其主回路內(nèi)循環(huán)的冷卻劑，并且包括至少一個根據(jù)本發(fā)明提供的裝置。

該核反應(yīng)堆優(yōu)選為快中子類型的反應(yīng)堆。

附圖說明

附圖被作為示例給出并且不限制本發(fā)明。它們僅代表本發(fā)明的一個實施方案。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例給出的無源切換安全裝置在升降結(jié)構(gòu)中的縱向剖視圖。即當活動單元在縱向流經(jīng)保護套的熱交換流體產(chǎn)生的升力作用下時無源切換安全裝置的縱向剖視圖。

-圖2示出下落狀態(tài)中的安全裝置，也就是活動單元未被支承而是在重力作用下下落到保護套中的終點位置。

-圖3包括圖3a和圖3b。圖3a示出了活動單元正在重力作用下下降且未到達保護套中的終點位置這一狀態(tài)中的安全裝置。圖3b是安全裝置的橫剖面圖，該剖面位于保護套導(dǎo)向段和活動單元中子吸收段之間。

-圖4包括圖4a至圖4c。圖4a示出了圖1。圖4b是圖1所示安全裝置的橫剖面圖，該剖面位于間隔段和支承配置之間。圖4c是圖1所示的安全裝置的橫剖面圖，該剖面位于第一支承段和支出配置之間。

-圖5包括圖5a至圖5c。圖5a示出了圖1。圖5b是圖1所示安全裝置的橫剖面圖，該剖面位于間隔段和支承配置之間。圖5c是圖1所示安全裝置活動單元端點的透視圖。

-圖6包括圖6a至圖6c。圖6a示出了圖2。圖6b是圖6a所示安全裝置的放大剖視圖，該剖面位于阻尼裝置和下落配置狀態(tài)之間。圖6c是圖6a所示安全裝置的放大透視圖和剖面圖，剖面位于阻尼裝置和下落配置狀態(tài)之間。

-圖7示出了本發(fā)明的多個運行步驟。

-圖8包括圖8a和圖8b。圖8a是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的安全裝置的縱剖面圖。圖8b示出了圖8a所示安全裝置的下落配置狀態(tài)。

-圖9包括圖9a至圖9c。圖9a示出了圖8b。圖9b是圖8a所示安全裝置的放大圖。圖9c是圖8a所示安全裝置的橫剖面圖，該剖面位于套管和穿孔管之間。

-圖10包括圖10a至圖10c。圖10a是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的安全裝置的縱剖面圖。其中第一支承段位于所述中子吸收部上方，圖10b是圖10a的放大圖，該剖面位于第一和第二支承段之間。圖10c是圖10b的透視圖。

-圖11是本發(fā)明一實施例中第一和第二支承段配合的放大圖。

上述附圖是原理示意圖，便于理解本發(fā)明，并不一定按比例繪制。特別地，第一支承段和保護套內(nèi)表面或套管內(nèi)表面之間的間隔實際中未必存在。

具體實施方式

在核反應(yīng)器中，裂變區(qū)的熱量傳遞給至少一種冷卻劑。通常，裝置包括幾種組件。一部分組件包括可裂變材料，其他的組件包括控制棒，用于控制中子活動。剩下的組件用于組成無源觸發(fā)型安全裝置，以在反應(yīng)堆運行異常時，阻止或減慢中子活動。

現(xiàn)在將參考圖1至6詳細說明本發(fā)明的實施例所提供的無源觸發(fā)型安全裝置。

該裝置主要包括一個用于插入到反應(yīng)器的堆芯中的保護套200。所述保護套200的一部分作為核心區(qū)240，該區(qū)朝著橫向方向，所述橫向方向垂直于反應(yīng)堆的裂變區(qū)10的縱向方向3。因為保護套200在反應(yīng)堆的操作過程中被固定，所以該核心區(qū)240總是位于裂變區(qū)10下方。

該保護套200在縱向方向3延伸。操作過程中，該縱向方向在水平方向上是傾斜的。通常情況下，如圖所示，該縱向方向3是垂直的。

該保護套200從上端202和組件底部204延伸，該上端可使處理組件被抓取，所述組件底部用于使該組件位于反應(yīng)堆的底部，并且確保冷卻劑如液體鈉的供應(yīng)。

保護套200用于使得冷卻劑從位于組件底部204的入口205橫向流過該保護套200，然后到達位于上端202的出口203，并由供給燈205照亮。

優(yōu)選地，該保護套200包括一個由部分六角形管201形成的外套。保護套200縱壁是密封的。

所述無源觸發(fā)型安全裝置還包括活動單元100，所述活動單元設(shè)置在保護套200中內(nèi)，并沿保護套的縱向方向3移動。在核工業(yè)中，活動單元也被稱為棒?；顒訂卧?00主要沿著縱向方向3延伸，因此，如圖所示，在垂直方向上執(zhí)行操作。活動單元100從頂部101延伸到底部103?；顒訂卧ㄎ挥陧敳?01和底部103之間的中子吸收段130，其包括中子吸收材料。

用于由液態(tài)金屬冷卻的快中子核反應(yīng)堆，中子吸收材料可以是碳化硼(b4c)，其富集少許¹⁰b。可選地，所述中子吸收材料也可以是鉿基材料。因為所述材料密度高，因此縮短了下降時間，避免了輻照下釋放氣體，進而避免了膨脹，所述材料的抗應(yīng)變性能不會顯著降低?；蛘?，所述中子吸收材料也可以是耐火硼化物吸收材料，例如，hfb2和tib2，其熔點約為3300℃。也可以使用銪六硼化物eub6或eu2o3，在輻射下，它們不會釋放氣體，并且這些材料的吸收能力強。

在壓力水冷反應(yīng)堆中，該吸收材料可以是，例如是鉿化合物，dy¹¹b6、gd¹¹b6、sm¹¹b6、er¹¹b4，天然的hfb2或天然的tib2。

所述中子吸收段130通常包括主體104內(nèi)包封的吸收性針束131。針束131主要沿縱向方向3延伸。冷卻劑從組件底部204橫向流過中子吸收段130到達出口203以冷卻該中子吸收段。從圖3b可以清楚看出，中子吸收段130的機械連接件132位于吸收性針束131之間。這些連接件132界定的通道133用于使流通中子吸收段130的冷卻劑橫向流過該通道使其冷卻。

在圖7中，活動的單元100的頂部101與抓鉤式抓持裝置300配合，用于操作期間，使保護套200內(nèi)的活動單元100位于合適的位置。

活動單元100還包括第一支承段110，用于當冷卻劑的流量低于預(yù)定閾值時，觸發(fā)活動單元100的下落動作。此功能將在后文詳述。

活動單元100還包括第一阻尼件140，與保護套200上的設(shè)置的第二阻尼件220配合，用于為下落過程中的活動單元100提供阻尼。下文詳細描述第一阻尼件140和第二阻尼件220。

下面說明活動單元100的無源觸發(fā)機制。通過該機制，當冷卻劑的流量異常減小并低于行程觸發(fā)閾值q觸發(fā)時，活動單元100在重力的作用下下降。因此，活動單元100可到達下落過程的終點位置，中子吸收段130相對于反應(yīng)堆的裂變區(qū)10及保護套200的核心區(qū)240為橫向。

活動單元100的第一支承段110具有與保護套200的內(nèi)壁相對的外壁。保護套200內(nèi)壁的橫截面變窄，并且形成了第二支承段210。在縱向方向上，限制保護套200的橫截面的變窄。通常，該第二支承段210縱向延伸的長度小于保護套200長度的1/5，優(yōu)選地，小于1/10，更優(yōu)地，小于1/15。具體地，所述第二支承段210的長度和保護套200位于反應(yīng)堆底部上方的長度之間的比例約為1/12。

第一支承段110和保護套200的內(nèi)表面所限定的空間能夠使冷卻劑在保護套200中流動。當?shù)谝恢С卸?10相對于第二支承段210橫向設(shè)置時，該空間減小。

優(yōu)選地，相對于中子吸收段130，第一支承段110縱向位移。在圖1-9和11示出的實施例中，第一支承段110位于中子吸收段130下方。該實施例的優(yōu)點將在后文描述。根據(jù)另一實施例，如圖10所示，第一支承段110位于中子吸收段130上。在上述所有的實施例中，第一支承段110沒有設(shè)置在中子吸收段130上，其與中子吸收段在縱向3上保持一定的距離。

第一支承段110和第二支承段210按如下方式設(shè)置：第一支承段110和第二支承段210在垂直于縱向方向3的橫向方向上相向設(shè)置，以形成下落。第一支承段110和第二支承段210共同限定供冷卻劑流通的空間。該空間具有s1段，如果整個活動單元100的外圍上的空間j1是規(guī)則的，那么所述間隔可以限定該空間。

通過設(shè)置第一支承段110和第二支承段210，或者說使其相向，在支承作用下，所述s1段(或空間j1)通過如下方式設(shè)置：

-當縱向流過保護套200的冷卻劑流量qf大于預(yù)定的流量q觸發(fā)時，冷卻劑向活動單元100施加的力足以抵消保護套200中的活動單元100的重力，使活動單元在該支承力下處于垂直狀態(tài)。

具體地，活動單元100還包括至少一個推壓壁117，推壓壁基于其在垂直于冷卻劑的流動方向上的投影(即根據(jù)橫向投影確定)的表面積大于零，。冷卻劑向推力壁117施加的力和活動單元100的質(zhì)量相反。

-當流量qf<q觸發(fā)時，冷卻劑向活動單元100施加的力不足以支承保護套200中的活動單元100，也不足以保持活動單元100在該支承力條件下處于垂直狀態(tài)。因此，該活動單元100在重力作用下，將沿著保護套下降，直到到達行程終點位置。在所述位置上，中子吸收段130與堆芯10相向，以停止或減慢中子活動。

所述第一支承段110和第二支承段210或者其相向面通過如下方式設(shè)置：當?shù)谝恢С卸?10和第二支承段210在橫向沒有相向時，第一支承段110和相向于第一支承段110的內(nèi)壁共同限定了供冷卻劑流通的空間，該空間具有s2段，且s2>s1(或者空間j1>j1)。以所述s2段或者s1段通過如下方式界定：如果冷卻劑的流量qf大于跳閘值(根據(jù)規(guī)定，其為額定功率下流量值的110％)時，冷卻劑向活動單元100施加的力不足以支承保護套200中的活動單元100，因此，在以正常速率下降時，吸收棒不能從裂變區(qū)10中釋放出來，只能借助抓持裝置300將吸收棒從裂變區(qū)分離。

因此，根據(jù)上述實施例，本發(fā)明提出了一種通過第一支承段110和第二支承段210的配合形成位于堆芯下方的液壓支承區(qū)的方案。當活動單元100未被支承時，液壓支承區(qū)不啟動。

本發(fā)明提供的安全裝置牢固、高效、實用。事實上，它有如下優(yōu)點：

由第一支承段110形成的部分液壓區(qū)位于中子吸收段130的下方，液壓(支承)和熱工流體(束冷卻)功能區(qū)不耦合，但串聯(lián)。這使得針束131的冷卻和活動單元100的提升很好控制；

所以組件所分配的流速實際上可以用來提升和冷卻。因此，當徑向間隙與支承區(qū)域面積相等時，理論上，吸收棒棒腳的承載區(qū)比位于中子吸收段的提升區(qū)所需的冷卻劑量少，也就是說，吸收棒本身可以支撐起更重的(或等同)物質(zhì)；

在插入階段，無論針束位于縱向的什么位置，針束131的冷卻是相同的。

提升區(qū)部件的制造公差的靈活性：在提升區(qū)，如果第一支承段110和第二支承段210是由無數(shù)的小段形成的，必須能夠輕松觀察到幾毫米(為制造公差的1/10)的徑向間隙；

針束131的設(shè)計具有一定的自由性：針束131尺寸的改變不會影響第一支承段110和第二支承段210的尺寸。這不僅有益于實際開發(fā)(該項目的工作)，而且有利于延長反應(yīng)堆的壽命；

為計算方面提供便利；以及

在活動單元的下落過程中或懸浮狀態(tài)中，機械問題導(dǎo)致的故障易控。

本發(fā)明并不局限于用圓筒形壁限定冷卻劑流通的的空間即s1段。只要能保證支承功能和觸發(fā)下落，它可以是任何形狀的。

優(yōu)選地，保護套200包括設(shè)置在六角形管201的內(nèi)的套管211，該套管211形成第二支承段210。通過為套管211施加作用力，可以達到為六角形管201施加作用力的目的。相比于現(xiàn)有技術(shù)中直接給六角形管201施加作用力，本方法降低了制造復(fù)雜度和成本。例如，通過該套管211，可以很好的控制保護套的尺寸。

優(yōu)選地，根據(jù)圖1-9以及圖11所示的實施例，第一支承段110是活動單元100的定位銷112界定。定位銷112設(shè)置在底部103上。定位銷112和底部103形成至少一部分推力壁117。在所述實施例中，該推壓壁117是由平面形成的底部103和沿著底部103延伸向定位銷112的斜面構(gòu)成。

如上所述，通過該推力壁117，流過所述保護套200的發(fā)熱流體施加給活動單元100的推力的一個分量用于抵消活動單元100的重力。此推力作用于位于所述推力壁的橫向投影的面上，并且用于平衡第一支承段110的上端和下端之間的壓力差。

所述定位銷112用于限定活動單元100和保護套200之間的空間的部分。如實施例所示，第一支承段110是圓柱形的。所述定位銷是一個整體構(gòu)件，通常采用以下材料或其合金：例如em10鐵素體-馬氏體不銹鋼。實際上也可以采用其他鋼材料或金屬，比如難熔金屬等，材料的選擇根據(jù)實際反應(yīng)堆的實際操作條件確定。

優(yōu)選地，可大規(guī)模制作定位銷112，以更加精確地控制定位銷的尺寸，而且，這種制作方法也有利于s1段的限定。

在一個實施例中，定位銷是實心件。

根據(jù)又一有利實施例中，定位銷是空心的，因而重量更輕。可以通過機械加工或其他方法制造定位銷。為了避免在定位銷的頂部的邊緣產(chǎn)生凹陷，在定位銷的底部增設(shè)一個塞子。

優(yōu)選地，在圖1-9和圖11所示的實施例中，第一支承段110垂直位于中子吸收段130的下方。因此，在支承狀態(tài)中，定位銷112位于堆芯的下方。當冷卻劑5在保護套200內(nèi)的流動時，第一支承段110位于中子吸收段130的上部。

在一個可選實施例中，第一支承段110垂直位于中子吸收段130的上方。其描述具體參照圖10。

第一支承段110垂直位于中子吸收段130的下方的實施例具有諸多優(yōu)點。

因為第一支承段110不在中子流中，所以第一支承段110所受的輻照量是有限的。然而，輻照對中子流下的金屬材料所造成的微損害的宏觀表現(xiàn)為尺寸變化，特別是隨著輻照量的增加尺寸膨脹。因此，與在中子流中設(shè)置第一支承段的技術(shù)方案相比，本方案不會影響第一支區(qū)域的幾何形狀，而且確保其功能性，這使得該安全裝置更加可靠。

參照圖11，此處詳述通過確定冷卻劑產(chǎn)生的力以實現(xiàn)提升的方案。

圖11示出了由套管211形成的第二支承段210，所述定位銷112界定出活動單元100的第一支承段110，其縱壁朝向套管211的縱壁，其推力壁117承受由冷卻劑產(chǎn)生的提升力。在該圖中，定位銷的直徑d112和由套管形成的內(nèi)通道的直徑d211被示出，而且這兩個直徑之間的間隙j1也被示出。在該圖中還示出冷卻劑5的流動方向和套管211上端的壓力p1和下端的壓力p2。在提升過程中，l211代表縱向長度。沿著此方向，被套管211界定出的第一支承段110面對第二支承段210。

由液壓合作區(qū)和直徑為d112的定位銷的部分之間的壓降所產(chǎn)生的提升力基于如下參數(shù)：長度l112-211、直徑d211、徑向間隙j1＝d211-d112。此外，事實上，當活動單元100的定位機構(gòu)與抓取裝置300分離后，活動單元100在此過程中移動的距離為l112-211。這有利于活動單元的提升，使反應(yīng)更好進行，并且使裝置可靠和穩(wěn)定。

分離后，不可避免的，承載區(qū)要支撐活動單元的下落，即使在流量qf的值仍然高于觸發(fā)值q觸發(fā)。分離的存在是由系統(tǒng)的不穩(wěn)定性造成的，不穩(wěn)定性是由幾何/機械(保護套內(nèi)的活動單元未對準)、液壓(例如液壓擾動，振動)或其他原因(例如，銷和套管之間的間隙中存在雜質(zhì))造成的。

根據(jù)額定流量qn和觸發(fā)閾值q觸發(fā)，在活動單元100的下落過程中，本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，第一支承段110和第二支承段210的尺寸，尤其是其橫截面和長度，保持不變。

具體地，作用在活動單元上的f推力可使活動單元時在qf大于q觸發(fā)時被提升，并且第一支承段110和第二支承段210相向。該推力如下所示：

f推力＝f壓力+f摩擦力

其中：

-f摩擦力代表液壓合作區(qū)的粘性阻力。如圖11所示的實施例，所述摩擦力主要取決于長度l211、冷卻液的粘度以及間隔j1間隔，其中，j1＝d211-d112。

-f壓力代表冷卻液施加在投影面上的壓力(通常來自推力壁117的定位銷112)和冷卻液的施加在投影面上的壓力p1。如圖11所示的實施例，施加在投影面上的壓力的大小主要取決于直徑d112和壓力p1。

因此，f推力至少要抵消吸收棒的質(zhì)量，也就是說，從所述推力中減去所述浮力。

根據(jù)一個實施例，第一支承段110縱向位于中子吸收段130下，并且與中子吸收段之間相距一定的距離以形成分隔段120。隔離段的長度等于活動單元提升和下落過程中的行程。這保證了第一支承段110不會位于堆芯。不管第一支承段110位于何處，都會具有如上所述的優(yōu)點。而且，當?shù)谝恢С卸?10處于中子流中時，還可以減少第一支承段110所受的輻射量。

分隔段120可以根據(jù)各種實施例來執(zhí)行。如圖1-9和圖11所示的實施例，分隔段包括一拉桿122與一個加固件121，以確保中子吸收段130與第一支承段110之間的機械連接。優(yōu)選地，如圖4b所示，分隔段120包括三個加強件121，所述加固件121從移動單元100的中心開始呈放射狀延伸，并從中子吸收段130開始縱向延伸到第一支承段110)。所述結(jié)構(gòu)具有下列優(yōu)點：實現(xiàn)了整個行程中的機械引導(dǎo)；提高了機械強度；減少了重量，這對支承非常重要；壓力損失??；沒有復(fù)雜的液壓設(shè)計。

圖8和9示出了分隔段120的實施例。分隔段120包括穿孔管123。穿孔管123具有縱向延伸的開口124。這些開口124分布在穿孔管123的整個外形和分隔段120的整個縱向尺寸上，因此，冷卻劑能夠穿過這些開口124來減少中子吸收段130的能耗，并使其冷卻。

根據(jù)實施例，穿孔管123具有與拉桿及其加固件相同的優(yōu)點。然而，穿孔管需要更先進的液壓和機械技術(shù)。

通過包括抓持裝置300的吸收棒機構(gòu)，活動單元100在操作位置的抓取變得簡單可行。所述抓持裝置用于抓取活動單元的頭部101。在下文中，為了確?；顒訂卧?00下落過程是通過無源觸發(fā)實現(xiàn)的，所述機構(gòu)僅用于抓取。

現(xiàn)在將參考圖7描述根據(jù)本發(fā)明的無源觸發(fā)型安全裝置的工作原理。

在圖7a所示的下落位置處，活動單元100和保護套200之間,更具體地各自支承段(110，210)之間的的液壓合作間區(qū)未被激活。

在發(fā)生反應(yīng)之前，通過包括抓持裝置300的吸收棒機構(gòu)，活動單元100做好下落準備。即，當反應(yīng)堆激活時，活動單元100已做好了下落準備。所述活動單元100的吸收段130位于堆芯。所述抓持裝置抓持活動單元的頂部101(如圖7b所示)，以提升所述活動單元100使其豎直。提升過程如圖7c所示。

上述步驟中，冷卻劑流量qf與反應(yīng)堆的處理速率值保持一致，并且低于下文提到的釋放速率。

隨后，通過吸收棒機構(gòu)，使活動單元懸空時，冷卻劑流量qf增加，(如圖7d所示)。

qf至少等于q觸發(fā)≤q釋放，優(yōu)選地，當q觸發(fā)<q釋放時更安全，此時抓持裝置300打開，吸收棒機構(gòu)釋放活動單元100，如圖7e所示，其中，q釋放<qn。

優(yōu)選地，活動單元100被抓持裝置的300提拉時，其具有位于保護套200內(nèi)的第一支承段110和第二支承段210。q釋放產(chǎn)生的力用于提升活動單元100。

只要q觸發(fā)<qf，qf可以繼續(xù)增加到其額定值，以保證活動單元100的下落，如圖7e所示。

然而，如果qf<q觸發(fā)，qf產(chǎn)生的力不能提升活動單元100，活動單元在重力(如圖7f所示)的作用下下落到其行程的終點位置，如圖所示7g所示。

因此，當主回路中未受保護的瞬態(tài)流量值突然減小到低于為部件分配的流量時，液壓合作停止，使得在重力作用下，以無源觸發(fā)方式下降的活動單元100和吸收劑材料130插入堆芯10。

參考圖10a、10b、10c，在一個可選實施例中，第一支承段110垂直位于中子吸收段130的上方。因此，第一支承段110垂直位于保護套200的核心區(qū)240上方，因此位于反應(yīng)堆堆芯10上方。具體而言，第一支承段110位于活動單元100的頂部101和中子吸收段130之間。

根據(jù)一個實施例，第一支承段110是由拉桿102上的凸起115構(gòu)成的。凸起115在活動單元100的頂部101和中子吸收段130之間延伸。因此，凸起115位于拉桿102兩端之間。如圖10a所示，通過分隔段120，第一支承段110的凸起115與中子吸收段130保持一定距離。凸起115具有下端，以形成用于冷卻劑的推力壁117，實現(xiàn)活動單元100的提升。

優(yōu)選地，凸起115為中空的，設(shè)置有多個冷卻劑排出孔(116，118)。在這些孔中，上冷卻劑排出孔118位于凸起115的上端，至少一個下冷卻劑排出孔116位于凸起115的下端。凸起115具有是縱向延伸的圓柱形壁，而第二支承段210是由保護套200形成的套管211；凸起115的圓柱形壁的外表面與套管211內(nèi)表面之間的空間稱為s1段，供冷卻劑流通。

優(yōu)選地，安全裝置包括活動單元100的阻尼器，用于活動單元的下落過程。

所述阻尼器包括第一阻尼件140，由活動單元100支撐并設(shè)置為與冷卻劑接觸，第二阻尼件220，由保護套200支撐并設(shè)置為與冷卻劑接觸。

第一阻尼件140和第二阻尼件220形成為使得在活動單元100下落且在其到達下落配置狀態(tài)下的行程終點位置前，第一阻尼件140將進入第二阻尼件220，然后，第一阻尼件140和第二阻尼件220互相配合，以形成一個粘滯阻尼器。

優(yōu)選地，第二阻尼件220形成了活動單元100限位件。因此，避免了活動單元100與位于保護的套200的下端的底壁206碰撞。

根據(jù)在圖1-6，圖8-9所示的實施例，該裝置的第一阻尼件140被縱向地設(shè)置在活動單元100底部103與中子吸收段130之間，具體地是在中子吸收段130的下端。在另一實施例中，第二阻尼件220形成一凹形部分且具有至少一個腔室225，腔室225的橫截面為以活動單元的平移軸線為中心的環(huán)形，并且從腔室225的上端的開口226處縱向延伸到腔室225的底部227。

第一阻尼件140形成了嵌入件，以便于在活動單元100到達其行程終點位置前插入上述腔室225。

第一阻尼件140形成了一根小管，其自由端141的形狀有利于其進入腔室。如圖6b和6c所示，該管的另一端與活動單元100機械連接。優(yōu)選地，該端與中子吸收段130的下端相鄰。

腔室225大致設(shè)于活動單元100的中心軸線上，插入的尺寸與腔室225的尺寸對應(yīng)，以便在插入過程中，腔室225內(nèi)的冷卻劑被驅(qū)出，產(chǎn)生粘性力，用于阻止插入件的插入。具體地，所述腔室225和插入件尺寸的確立用于保證可以產(chǎn)生足夠的粘性阻尼力，阻止活動單元100下落到其行程終點位置前。

優(yōu)選地，腔室225是在套管211厚度內(nèi)形成的。優(yōu)選地，第二支承段210也由套管211形成。

因此，套管211具有兩個壁，每個壁提供一個非常特殊功能：

-當流量充足時，套管211的一個壁中與活動單元配合，以實現(xiàn)其提供；

-當流量異常減小時，套管211的另一個壁確保阻尼力，阻止活動單元100的下落到其行程終點位置前。

優(yōu)選地，第二阻尼件220用于提供粘性阻尼，第二支承段210具有升降功能，第二阻尼件和第二支承段至少部分在縱向方向上相向設(shè)置，即，在水平位置上，它們處于同一高度。這樣的設(shè)置非常有利于實現(xiàn)尺寸控制。從圖4c和圖5b可以看出，活動單元100的提升動作在腔室225和空間j1之間完成。在本實施例中，需要進行精細加工的關(guān)鍵部件的數(shù)目減少了。此外，顯著節(jié)省了空間。

在此實施例中，套管211提供的阻尼和提升功能具有如下所述優(yōu)點：

-對于現(xiàn)有阻尼元件，在進行提升功能要求的高度高于阻尼功能要求的高度的操作時，無需更改活動單元的長度和行程，因此，不會對裝配高度產(chǎn)生影響；

-此外，無需設(shè)計一個阻尼區(qū)，因為阻尼區(qū)的功能實際上減少有效的阻尼，其相當于一個引導(dǎo)區(qū)。因此，在此實施例中，不需要創(chuàng)建新的引導(dǎo)區(qū)，這將有利于阻尼器中的活動單元在面對卡阻、震顫等風險時的插拔可靠性(因此有利于減緩下落的速度)。這些卡阻、震顫等風險一般是由輻照下裝置的結(jié)構(gòu)變形，如偏移/偏斜引起的。根據(jù)本實施例，該解決方案提高了阻尼器活動部分插入套管部分的可靠性，這樣的插入動作是在套管211構(gòu)成的引導(dǎo)區(qū)內(nèi)完成的。

根據(jù)未示出的實施例，阻尼功能還可以由銷112和保護套200之間的配合提供，優(yōu)選地由底壁206提供。

因此，第一支承段110和第一阻尼件140由活動單元100的銷112的外表面113限定。因此，在本實施例中，所述提升和阻尼功能由活動單元100承載的相同部件提供，所述部件可以是定位銷112。底壁206優(yōu)選地固定到套筒的內(nèi)部，例如固定在底部204上。

如圖1至6和圖8-10中的優(yōu)選實施例所示，所述安全裝置包括：至少一個導(dǎo)向段230，其用于引導(dǎo)活動單元100在保護套200中移位。如圖3b所示，導(dǎo)向段230包括由至少兩個、優(yōu)選地由三個墊塊231組成的至少一個導(dǎo)向段230，所述墊塊231關(guān)于活動單元100的移動軸對稱分布。圖3b中的墊塊231彼此分別以120°的間隔布置。優(yōu)選地，導(dǎo)向段230由在其內(nèi)側(cè)面限定了墊塊231的墊塊軸承圈構(gòu)成。

導(dǎo)向段230縱向布置在保護套200中，以便在移動單元100處于提升狀態(tài)時到達中子吸收段130。因此，中子吸收段130的外側(cè)面與所述墊塊231之間的配合保證了活動單元100在保護套200中精確、可靠的移位引導(dǎo)。

但是，上述實施例并非是限制性的。

鑒于上述描述，很顯然地，本發(fā)明提供了特別可靠的和安全的解決方案，當冷卻劑流量異常減少時，使吸收棒完全依靠無源方式下落。

本發(fā)明不局限于上述描述的實施例，可以延伸到由權(quán)利要求書所涵蓋的所有實施例。

附圖標記

1.裝置3.縱向方向5.冷卻劑

10.堆芯100.活動單元101.頂部

102.拉桿103.底部104.吸收棒

110.第一支承段112.定位銷113.外表面

115.凸起結(jié)構(gòu)116.排出孔117.推力壁

118.頂空120.分隔段121.加固件

122.拉桿123.穿孔管124.開口

130.中子吸收段131.吸收針132.連接件

133.冷卻劑通道140.第一阻尼件141.管端

200.保護套201.六角管202.頂部

203.出口204.裝配腳205.電源指示燈

206.壁210.第二支承段211.套管

212.內(nèi)壁220.第二阻尼件225.腔室

226.開口227.腔室底230.導(dǎo)向段

231.墊塊240.核心區(qū)300.緊固件