控制棒驅動機構電磁結構優化分析

王豐， 詹陽烈

（上海核工程研究設計院，上海200233）

控制棒驅動機構電磁結構優化分析

王豐， 詹陽烈

（上海核工程研究設計院，上海200233）

控制棒驅動機構是控制反應堆反應性的關鍵設備，作為一個電磁驅動的機電裝置，它的動作完成都受3個電磁線圈所激發的電磁場來控制。文中分析了目前控制棒驅動機構電磁結構設計方面有待提高之處，并通過采用電磁場有限元分析軟件Magnet對整臺驅動機構的電磁場進行數值仿真，對靜態下CRDM線圈通電的電磁特性進行分析研究，提出相應的結構優化方案，并進行了優化前后的性能對比。

控制棒驅動機構；電磁；互感；優化

1 控制棒驅動機構結構介紹

磁力提升式控制棒驅動機構（CRDM）是壓水反應堆堆本體設備中唯一的能動設備，它是一個集結構力學、電磁學、流體力學、傳熱學、自動控制等多學科于一體的復雜設備。控制棒驅動機構的作用是在垂直方向定位控制棒組件。通過控制棒驅動機構改變或保持控制棒組件的垂直方向的高度，實現反應堆的啟停，并在反應堆正常運行中調節或維持堆芯的功率水平以及在事故工況下快速停堆。

圖1 控制棒驅動機構

控制棒驅動機構主要包括4大部件，它們分別是承壓殼體部件、鉤爪部件、驅動桿部件和磁軛線圈部件，如圖1。控制棒驅動機構的電磁工作原理為：由安裝在鉤爪殼體外部的工作線圈按控制裝置給定的時序依次通電，產生電磁場，電磁場穿過承壓殼體，驅動鉤爪部件與3個工作線圈對應的磁極/銜鐵吸合，當工作線圈斷電，磁場消失后靠復位彈簧和重力將它們打開，實現的鉤爪動作，最終帶動驅動桿部件及其連接的控制棒運動［1］。……