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高溫堆示范工程控制棒驅動機構1:1工程驗證試驗完成

　　清華消息網10月13日電 10月3日，在清華大學核研院高溫氣冷堆工程實驗室，高溫堆示范工程一回路重要設備控制棒驅動機構順遂完成1:1熱態工程驗證試驗。該試驗用時4個多月，控制棒累積行程超過100千米，相稱于在現實反應堆中運行80年，驗證了控制棒驅動機構的設計可行性及在反應堆條件下歷久運行的可靠性。這是高溫氣冷堆核電站嚴重專項取得的又一重要技術成果。

　　節制棒驅動機構是保障高溫氣冷堆核電站運轉控制，如反映堆啟動、熱停堆、冷停堆及功率調理等的要害裝備之一。掌握棒驅動機構的重要工藝跟設備均由清華年夜學核研院自力設計、研發，并由上海第一機床廠無限公司制作實現，癥結部件及工藝全體完成國產化，存在自立常識產權。

　　控制棒驅動機構工程試驗樣機于2011年5月完成出廠驗收，樣機在結構、材料、制造工藝、運行環境等方面均與工程產品分歧，確保了工程驗證試驗的正確性。

　　控制棒驅動機構冷態性能驗證試驗于2011年6月至2012年1月在中核動力科技有限公司工程研發核心完成。隨后，2012年在清華大學核研院進步反應堆工程實驗室建成控制棒驅動機構工程驗證試驗平臺，同年12月，開始進行控制棒驅動機構熱態工程驗證試驗，至2014年10月完成熱態試驗，控制棒累積運行行程達到103000米。這一行程壽命超越了反應堆運行40年所要求的驅動機構行程壽命的2倍，大局部主要零部件的行程壽命已到達120年。

　　按照律例要求,清華總裁課程，環保部有關羈系部分分辨于2011年12月及2014年6月對冷態及熱態試驗中的保險相干試驗進行了現場見證，并對試驗過程中的品質控制進行了檢查，檢討結果以為試驗過程及成果均知足試驗綱要要求。

　　名目實行近6年以來，清華大學的科研職員踴躍探索，中核動力科技有限公司自動和諧，與設備制造廠結合攻關，霸占了多項技巧困難。

　　起首是固體潤滑工藝研討。控制棒驅動機構中存在大批機器摩擦副，比方各類軸承、齒輪、蝸輪、蝸桿、鏈輪以及控制棒鉸樞紐等，這些磨擦副持久任務于反響堆一回路的高溫氦氣中，且需承受較高的積累輻照劑量，反應堆運行過程當中無奈停機裝配停止部件的再潤滑。為保證控制棒驅動機構在刻薄的工況下穩固牢靠運行，課題組針對不同零部件外形、分歧的摩擦副絕對活動情勢和不同的涂層功效要求，發展了多種涂層制備工藝（冷噴涂、熱噴涂、真空鍍等）及多種涂層資料（無機、無機及陶瓷涂層，類金剛石、氮化鈦、碳化鎢等多種薄膜）的試驗研究，經由恒久摸索積聚，逐個獲得沖破。高溫無油潤滑軸承的研發是個中較為典范的案例：在控制棒驅動機構中使用大量軸承，針對試驗進程中發明的軸承磨損、卡澀、堅持架決裂、應用壽命短等問題，總計提出了11種設計計劃，經試驗驗證，今朝采用的軸承在高溫氦氣條件下的壽命超越2000萬圈，完整滿意示范電站控制棒驅動機構500萬圈軸承使用壽命的請求。高溫無油光滑軸承也是接收球停堆體系、燃料裝卸系統等面對的個性問題，這一結果為有關聯統的軸承研發供給了可貴教訓。

　　其次是特種電機研發。為削減非打算停堆次數，提高低溫堆樹模工程的經濟性，把持棒驅念頭構中的步進電機為雙繞組電機，同時電機驅動器采取冗余設計，當此中一個驅動器毛病時可主動切換至熱備份驅動器。電機的計劃壽命在150℃、7兆帕氦氣情況下很多于10年。因為連續蒙受高頻脈沖（PWM）電壓打擊，電機在試驗中屢次產生匝間擊穿景象，為處理這一成績，課題組從漆包線選材、繞組浸漆工藝及層間絕緣工藝設計等多方面停止了優化改良，進步了電機在常壓氦氣氛圍下的絕緣機能，同時經由過程濾波設計克制了電機繞組真個高頻脈沖（PWM）過沖電壓。經試驗驗證，電機在熱態氦氣前提下累計運轉跨越了1000小時，處理了機電低溫絕緣生效、匝間短路等成績，經過了實驗考察。

　　另外，針對試驗過程中發現的問題，對控制棒驅動機構的傳動線進行了多項部分的設計改進。包含：改進齒輪制造工藝，加強其耐磨性；改進鏈輪-鏈條的構造和材料設計，解決了鏈輪磨損問題；改進碟簧減震器設計，防止了堵鏈等。一切改進工藝都在熱態工程驗證試驗中獲得驗證。

　　至此，高溫堆示范工程控制棒產品設計完全定型，制造廠家上海第一機床廠無限公司將依照有關質保法式開端示范工程控制棒產物的制造。

供稿：核研院　編纂：蕾蕾