清華大學：解鎖核心密碼 自主研發小型核工程領域領先水準的專利技術

隨著核能的發展,新一代核電/核動力在安全性、經濟性、用途廣泛性和選址靈活性等方面提出了更高的發展要求。至此,安全性和經濟性滿足較小功率用戶需求的小型核反應爐成為近年來的研究熱點。而一體化佈置水冷反應堆為小型核反應爐的主要堆型之一。

清華大學核能與新能源技術研究院反應堆裝備研究室主任薄涵亮帶領團隊攻堅克難,依託自主研發核心技術,經過20多年長期不懈的投入和努力,研製出世界核工程領域領先水準的專利成果——一體化水堆內置式控制棒水壓驅動技術。該控制棒內置式驅動技術的系列工程實施技術,實現了工程化和産品化,並成功應用於實際的核反應爐,滿足了我國小型水堆發展中不同用戶、不同項目的需求。

控制棒水壓驅動機構採用3個水壓缸驅動兩個抓式機構工作的設計,使控制棒驅動機構置於核反應爐壓力殼內,成為真正的內置式控制棒驅動機構,同時保留了抓式機構驅動的優點。控制棒水壓驅動系統不僅完全滿足一體化佈置核反應爐的使用要求,為中國下一代艦船用堆提供技術保障,而且可以推廣到其他研究堆,使其控制棒傳動線縮短。薄涵亮教授介紹説,控制棒水壓驅動是一種內置式驅動技術,其驅動機構完全置於壓力容器內,所以消除了發生彈棒事故的可能。水壓缸的結構設計確保了控制棒只能動作一步。如果忽然斷電,則夾持常閉閥關閉和夾持常開閥打開,使夾持銷爪鬆開,控制棒和驅動軸在重力作用下,快速下落到零步位使核反應爐安全停堆。如果迴圈泵故障,則夾持缸內套因缸內失水而運動到底部,使夾持銷爪鬆開,控制棒和驅動軸在重力作用下,快速下落到零步位也使核反應爐安全停堆。故控制棒水壓驅動系統具有事故安全停堆的特性。清華大學自2000年構想提出至成功應用於實際的核反應爐,歷時20多年。在實現産學研結合的歷程中,涉及30多個製造廠商,形成50多項國家發明專利技術,推動了産業鏈的發展和技術創新,獲得了良好的社會效益。一體化水堆內置式控制棒水壓驅動技術目前已經完成智慧財産權技術轉讓,為相關企業注入了創新技術及新發展動力,該技術還取得了非常顯著的技術效果。

一體化水堆內置式控制棒水壓驅動技術目前處於國際領先水準,為助力減排,改善環境和雙碳目標在該領域做出了新的貢獻。(李慧)