控制棒傳動機構

控制棒傳動機構，也叫控制棒驅動機構，是核電站反應堆控制系統和安全保護系統的一種伺服機構。它是核反應堆的重要動作部件，也是直接影響核反應堆正常運行和安全可靠的關鍵設備之一。

基本介紹

• 中文名：控制棒傳動機構
• 外文名：rod drive mechanism
• 類別：核反應堆部件
• 學科：核工程
• 功能：提升、下降、保持或快插控制棒
• 常用材料：不鏽鋼、鎳—鉻—鐵合金

介紹

控制棒傳動機構是核電站反應堆控制系統和安全保護系統的一種伺服機構。控制棒傳動機構的具體功能是用於提升、下降、保持或快插控制棒，以完成反應堆啟動、調節反應堆功率、維持功率、停止反應堆和事故情況下的快速停堆（又稱為事故快插、事故落棒），它是核反應堆的重要動作部件，也是直接影響核反應堆正常運行和安全可靠的關鍵設備之一。

分類

目前全世界運行中的壓水堆型採用的控制棒驅動機構類型主要有三類：即磁力提升、滾珠螺母絲槓和齒輪齒條。前些年，在某些壓水堆中常常同時選用磁力提升和齒輪齒條兩種機構，以磁力提升作為全長控制棒組件的驅動機構，以齒輪齒條副作為短棒組件的驅動機構。近年來，德、美、法等國的商業壓水堆核電站均取消了短棒組件及其驅動機構，而只選用磁力提升型作為全長控制棒組件的驅動機構。磁力提升型控制棒驅動機構與其他型式相比，具有結構簡單、製造方便、提升力大、磨損小、壽命長、經濟性好等優點。同時，即使關鍵零部件發生故障，也能快速停堆。因此，磁力提升型控制棒驅動機構得到了廣泛套用。

材料

與反應堆冷卻劑接觸的零部件要求用耐腐蝕的金屬製造，控制棒傳動機構常用的材料有不鏽鋼、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。

設計要求

由於運行過程中各種內、外因素均會引起反應性變化，故控制棒動作十分頻繁，因此要求控制棒驅動機構在反應堆運行過程中不發生故障。考慮到反應堆要裝換料，驅動軸應使控制棒組件能夠遠距離裝拆；再加上壓水堆的高壓密封要求，給控制棒驅動機構的設計和製造提出了如下要求：
(1) 反應堆正常運行時，要求控制棒的移動速度約為10mm/s；在快速停堆或事故工況時要求得到停堆信號後能自動脫開控制棒組件，使控制棒靠自重快速插入堆芯，從得到信號到控制棒安全插入堆芯的緊急停堆時間不超過2s。穩定運行時，控制棒能夠被夾持而停留在一定位置上；失去電源時應自動落棒。
(2) 控制棒驅動機構設計壽命應與反應堆壽命相同，壽命期末仍應具有運轉能力。
(3) 控制棒驅動機構運行應平穩，無異常噪聲，不允許發生失步、打滑、無法提升和卡棒等異常現象。
(4) 控制棒驅動機構應具有足夠的超載提升能力和抗衝擊耐震動的能力。
(5) 控制棒驅動機構結構應該緊湊，裝卸、維修方便，且造價低廉。