一種用于加速器驅動次臨界堆換料的多旋塞系統，包括大旋塞、第一小旋塞、第二小旋塞、控制偏轉桶和換料機；大旋塞安裝在堆頂蓋上并與堆頂蓋同心，第一小旋塞和第二小旋塞安裝在大旋塞上并與大旋塞偏心，換料機安裝在第一小旋塞上并與第一小旋塞偏心，控制偏轉桶連接在第二小旋塞上，控制偏轉桶是一個載有控制棒系統的圓柱狀機構，且從軸線向外、從上到下開有一個彎曲的通槽用于脫離加速器質子束管。堆運行時，控制偏轉桶位于堆芯的正上方。換料操作時，旋塞密封處的易熔合金熔化，第二小旋塞首先將控制偏轉桶平移到遠離堆芯的位置為換料操作預留空間，然后大旋塞、第一小旋塞和換料機組成的曲柄連桿機構通過復合運動可將換料機對準堆芯上的任一換料位置。本發明專利技術能夠很好的完成ADS反應堆的換料循環而不影響到ADS其他系統的正常工作。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于加速器驅動次臨界堆(簡稱ADS反應堆)的換料
，具體涉及一種用于加速器驅動次臨界堆換料的多旋塞系統。
技術介紹
ADS反應堆是上世紀核科學技術發展中兩大工程一加速器和反應堆的“結合體”，被認為是最有前景的核廢料嬗變技術。ADS反應堆由一臺質子加速器、一個散裂靶和一座次臨界反應堆組成。加速器產生的質子束流轟擊重合金散裂靶件發生散裂反應，產生中子提供給次臨界堆芯。散裂反應是由中能質子打到重原子核上，將一些中子轟擊出來的過程。每個質子與原子核相互作用能夠轟擊出20到30個中子。液態鉛鉍(Pb-Bi)合金由于具有優良的中子物理性能，抗輻照性能而被列為散裂靶和冷卻劑主要候選材料。ADS反應堆是一種次臨界反應堆，依靠外來散裂中子源驅動運行，不具有維持自持鏈式反應的能力。如果關閉加速器，ADS反應堆的堆芯中的中子會越來越少，核反應會自動停止。ADS反應堆同鈉冷快堆一樣，有一個換料周期。所以，需要一套用于ADS反應堆的換料系統，既能將新組件裝入堆芯，又能將堆芯中的乏組件運出，完成一個換料循環。ADS反應堆換料系統的運行環境和鈉冷快堆的有很大區別，主要體現在首先，ADS反應堆包含一個質子加速器，加速器的質子束管要穿過反應堆的堆頂蓋到達堆芯；其次，換料機械需要伸入高密度、強腐蝕性的液態鉛鉍(Pb-Bi )合金中進行換料操作。本專利技術所涉及的系統作為反應堆堆頂蓋上的關鍵部件，使用的是成熟的密封和屏蔽技術，以保障反應堆安全。快中子反應堆堆芯上方裝置眾多且密封、屏蔽等安全性要求較高，在這種環境下，鑒于轉動式部件運動的安全級和可實現度比直動式部件的大，所以大多數快中子反應堆的堆內換料系統多采用旋塞系統搭配直動式換料機或偏轉臂式換料機的設計。既然有轉動式部件，那么轉動縫隙的密封和屏蔽就是一個亟需解決的問題。在鈉冷快堆中，采用熔點約為138°C的錫鉍合金作為旋塞旋轉間隙的密封兼屏蔽材料，密封原理如下反應堆運行時合金是冷凝的，旋塞無法轉動且錫鉍合金固體能滿足屏蔽的要求；換料、檢修之前通過加熱器加熱使錫鉍合金熔化，熔化后液態合金的溫度保持在160°C到180°C之間，旋塞可以轉動，完成換料、檢修等工作。錫鉍合金密封技術作為一種通用密封技術，已經被用于大部分旋塞系統中。同理，在本專利技術所涉及的旋塞系統也采用錫鉍合金密封的方式且由于ADS反應堆不需要考慮鈉火反應，密封的要求甚至比鈉冷快堆要低。鈉冷快堆的換料系統中，控制棒提升機構安裝在換料機所在的小旋塞上，大旋塞和小旋塞偏心，小旋塞的運動可以使得控制棒系統運動到和堆芯同心的位置，然后控制棒提升機構可以進行控制棒的調節。但是，在ADS反應堆中，由于加速器質子束管的存在，小旋塞的運動范圍被大大削減，如果仍舊將控制棒提升機構安裝在小旋塞上，由于小旋塞的轉動范圍比較小，小旋塞的運動無法將控制棒系統轉到和堆芯同心的位置，也就無法實現控制棒系統的功能。近些年來對ADS反應堆的研究集中在中子物理學性能上，對ADS反應堆的換料系統的研究文獻比較少或者沒有詳細描述，但是由加速器帶來的ADS反應堆的換料問題亟需解決。
技術實現思路
本專利技術的技術解決問題克服現有技術的不足，提供一種用于加速器驅動次臨界堆換料的多旋塞系統，能夠很好的完成ADS反應堆的換料循環而不影響到ADS其他系統的正常工作。本專利技術技術解決方案一種用于加速器驅動次臨界堆換料的多旋塞系統，包括換料機I、第一小旋塞2、大旋塞3、加速器質子束管4、控制偏轉桶5、第二小旋塞6和控制 棒系統8 ;第一小旋塞2和第二小旋塞6安裝在大旋塞3上，換料機I安裝在第一小旋塞2上，控制偏轉桶5連接在第二小旋塞6上，加速器質子束管4穿過大旋塞3中心并與大旋塞3同軸，控制棒系統8布置在控制偏轉桶5上；第一小旋塞2和第二小旋塞6分別與大旋塞3偏心,換料機I與第一小旋塞2偏心,控制偏轉桶5與第二小旋塞6偏心；加速器驅動次臨界堆不換料時，控制偏轉桶5位于堆芯7的正上方，控制偏轉桶5上開有通槽13，控制偏轉桶5可以通過通槽13接近或脫離加速器質子束管4 ;加速器驅動次臨界堆換料時，首先，第二小旋塞6旋轉帶動控制偏轉桶5與加速器質子束管4脫離，其次，大旋塞3繞加速器質子束管4轉動，帶動第一小旋塞2運動，大旋塞3和第一小旋塞2的旋轉聯動可以將換料機I帶到堆芯7上的所有位置進行換料操作。所述控制偏轉桶5是一個圓柱狀機構，連接在第二小旋塞6上，控制偏轉桶5上開有通槽13，控制棒系統8布置在控制偏轉桶5內，控制偏轉桶5可以在第二小旋塞6和大旋塞3的帶動下接近和脫離加速器質子束管。所述通槽13的尺寸比加速器質子束管4的外徑稍大，保證控制偏轉桶5能夠順利地接近和脫離加速器質子束管4。所述大旋塞3是一個圓餅狀機械裝置，其上開有3個通孔，分別用于第一小旋塞2、第二小旋塞6和加速器質子束管4的安裝或布置。所述換料機I是一個偏轉臂式機械裝置，由換料機夾具10和主軸11組成，主軸11上面開有用于換料機夾具10上下運動的導槽12。本專利技術與現有技術相比的優點在于(I)在典型鈉冷快堆中，控制棒系統安裝在換料機所在的小旋塞上，且小旋塞半徑和大旋塞半徑之比大于1/2，這樣只需要旋轉小旋塞，就既能將控制棒系統帶到堆芯的正上方實現控制棒系統的功能，又能將控制棒系統旋出堆芯的正上方，此時換料機被旋到堆芯的正上方，可以沒有阻礙的進行換料，典型鈉冷快堆就是這樣實現控制棒系統在反應堆不同工況下位置的轉換而不妨礙換料系統的正常運行。但是在加速器驅動次臨界堆中，加速器質子束管從反應堆容器外穿過堆頂蓋的中心插入堆芯且加速器質子束管的位置從加速器的安全和穩定性來考慮不便于變動，這樣導致小旋塞的運動空間減少，即小旋塞的半徑和大旋塞的半徑之比小于1/2，如果繼續采用典型鈉冷快堆的旋塞設計，原本安裝在小旋塞上的控制棒系統無法被小旋塞旋轉帶動到堆芯正上方，也就無法實現控制棒的控制作用。本專利技術將控制棒系統和小旋塞分離開來，換料機所在的小旋塞上不布置控制棒系統，而是在大旋塞上增加一個小旋塞，這個小旋塞上連接一個控制偏轉桶，將控制棒系統安裝在控制偏轉桶中，控制偏轉桶從軸向外，從上到下開有一個通槽，這個通槽比加速器質子束管稍大，作用是便于控制偏轉桶脫離加速器質子束管。這樣，控制棒系統就和換料系統分離開來，大大降低了控制棒系統對換料系統的影響，因此本專利技術能夠很好的完成ADS反應堆的換料循環而不影響到ADS其他系統的正常工作。(2)本專利技術使用一個小旋塞連接一個控制偏轉桶，既能夠在堆運行時將控制棒系統置于堆芯上方以實現控制功能，也能在反應堆換料時將阻礙換料的控制棒系統移開，可完成加速器驅動次臨界堆在堆頂蓋密封條件下的換料操作，具有操作方便，靈活的特點。附圖說明圖I為一種用于加速器驅 動次臨界堆換料的多旋塞系統整體的俯視圖；圖2為一種用于加速器驅動次臨界堆換料的多旋塞系統整體的正視圖；圖3為一種用于加速器驅動次臨界堆換料的多旋塞系統換料機的結構圖；圖4為一種用于加速器驅動次臨界堆換料的多旋塞系統控制偏轉桶的俯視圖；圖5為一種用于加速器驅動次臨界堆換料的多旋塞系統控制偏轉桶的正視圖。具體實施方式如圖I所示，本專利技術包括換料機I、第一小旋塞2、大旋塞3、加速器質子束管4、控制偏轉桶5、第二小旋塞6和控制棒系統8 ;第一小旋塞2和第二小旋塞6本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種用于加速器驅動次臨界堆換料的多旋塞系統，其特征在于包括換料機(I)、第一小旋塞(2)、大旋塞(3)、加速器質子束管(4)、控制偏轉桶(5)、第二小旋塞(6)和控制棒系統(8);第一小旋塞(2)和第二小旋塞(6)安裝在大旋塞(3)上，換料機(I)安裝在第一小旋塞(2)上，控制偏轉桶(5)連接在第二小旋塞(6)上，加速器質子束管(4)穿過大旋塞(3)中心并與大旋塞(3)同軸,控制棒系統(8)布置在控制偏轉桶(5)上；第一小旋塞(2)和第ニ小旋塞(6 )分別與大旋塞(3 )偏心，換料機(I)與第一小旋塞(2 )偏心，控制偏轉桶(5 )與第二小旋塞(6)偏心；加速器驅動次臨界堆不換料時，控制偏轉桶(5)位于堆芯(7)的正上方，控制偏轉桶(5)上開有通槽(13)，控制偏轉桶(5)可以通過通槽(13)接近或脫離加速器質子束管(4);加速器驅動次臨界堆換料時，首先，第二小旋塞(6)旋轉帶動控制偏轉桶(5)與加速器質子束管(4)脫離，其次，大旋塞(3)繞加速器質子束管(4)轉動，帶動第一小旋塞(2 )運動，大旋塞(3 )和第一小旋塞(2 )的旋轉聯動可以將換料機(I)帶到堆芯...
【專利技術屬性】
技術研發人員：姚曦，何梅生，汪衛華，柏云清，宋勇，
申請(專利權)人：中國科學院合肥物質科學研究院，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。