随着核能的发展,新一代核电/核动力在安全性、经济性、用途广泛性和选址灵活性等方面提出了更高的发展要求。至此,安全性和经济性满足较小功率用户需求的小型核反应堆成为近年来的研究热点。而一体化布置水冷反应堆为小型核反应堆的主要堆型之一。
清华大学核能与新能源技术研究院反应堆装备研究室主任薄涵亮带领团队攻坚克难,依托自主研发核心技术,经过20多年长期不懈的投入和努力,研制出世界核工程领域领先水平的专利成果——一体化水堆内置式控制棒水压驱动技术。该控制棒内置式驱动技术的系列工程实施技术,实现了工程化和产品化,并成功应用于实际的核反应堆,满足了我国小型水堆发展中不同用户、不同项目的需求。
控制棒水压驱动机构采用3个水压缸驱动两个抓式机构工作的设计,使控制棒驱动机构置于核反应堆压力壳内,成为真正的内置式控制棒驱动机构,同时保留了抓式机构驱动的优点。控制棒水压驱动系统不仅完全满足一体化布置核反应堆的使用要求,为中国下一代舰船用堆提供技术保障,而且可以推广到其他研究堆,使其控制棒传动线缩短。薄涵亮教授介绍说,控制棒水压驱动是一种内置式驱动技术,其驱动机构完全置于压力容器内,所以消除了发生弹棒事故的可能。水压缸的结构设计确保了控制棒只能动作一步。如果忽然断电,则夹持常闭阀关闭和夹持常开阀打开,使夹持销爪松开,控制棒和驱动轴在重力作用下,快速下落到零步位使核反应堆安全停堆。如果循环泵故障,则夹持缸内套因缸内失水而运动到底部,使夹持销爪松开,控制棒和驱动轴在重力作用下,快速下落到零步位也使核反应堆安全停堆。故控制棒水压驱动系统具有事故安全停堆的特性。清华大学自2000年构想提出至成功应用于实际的核反应堆,历时20多年。在实现产学研结合的历程中,涉及30多个制造厂商,形成50多项国家发明专利技术,推动了产业链的发展和技术创新,获得了良好的社会效益。一体化水堆内置式控制棒水压驱动技术目前已经完成知识产权技术转让,为相关企业注入了创新技术及新发展动力,该技术还取得了非常显著的技术效果。
一体化水堆内置式控制棒水压驱动技术目前处于国际领先水平,为助力减排,改善环境和双碳目标在该领域做出了新的贡献。(李慧)