控制棒驱动机构,也称为控制棒传动机构,是核电站反应堆的组成部分之一,是一种重要的动作部件,功能是控制堆芯反应性,其性能的优劣直接影响核反应堆运行可靠性与安全性,是不可或缺的核电设备之一。
控制棒驱动机构由机电传动装置构成,具体来看,主要由承压壳体、电磁线圈、销爪组件、驱动轴四大组件构成,安装于反应堆压力容器顶盖上。其中,承压壳体作为保护装置,电磁线圈通过销爪与驱动轴配合,使控制棒步进式运动。在控制棒驱动机构的控制下,控制棒的运动形式主要有提升、下降、保持、快插等,从而实现反应堆的启动、停止、功率调节以及快速停堆等功能。
在全球范围内,控制棒驱动机构主要有磁力提升型、滚珠螺母丝杠型、齿轮齿条型三类产品。早期,齿轮齿条型与磁力提升型控制棒驱动机构配合使用。磁力提升型控制棒驱动机构具有结构简单、提升力大、磨损小、使用寿命长等优点,并且在核电站发生事故时,可实现快速停堆。近年来,随着技术不断升级,以及核电站安全运行要求不断提高,磁力提升型控制棒驱动机构成为市场主流产品。
根据新思界产业研究中心发布的
《2022-2027年中国控制棒驱动机构行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,由于控制棒驱动机构会与反应堆冷却剂接触,需要具有优秀的耐高温、耐高压、耐腐蚀、耐辐射性能。同时,反应堆在运行过程中,反应性变化多样,控制棒驱动机构运动十分频繁,还需要具有优良的抗冲击、抗震动、耐磨损性能以及运行稳定性、易于维修性。总的来看,控制棒驱动机构对结构设计、材料选择、制造工艺等要求高,研发制造技术壁垒高。
近年来,我国核电产业发展迅速,装机规模不断扩大。根据国家能源局数据显示,截至2021年底,我国核电装机容量达到5326万千瓦,同比增长6.8%。在此背景下,我国核电设备投资规模不断增长,其中核岛设备技术含量最高、产品附加值最高,投资规模占比最大,一般达到50%左右。控制棒驱动机构作为核岛设备的一种,市场空间正在不断增大。
新思界
行业分析人士表示,我国核电设备整体研制水平处于国际先进地位,控制棒驱动机构制造实力也在不断增强。2020年9月,中国核动力研究设计院、四川华都核设备制造有限公司联合研制的长寿命、耐高温控制棒驱动机构完成样机制造,整体技术指标处于全球领先水平。2021年3月,东方汽轮机有限公司研制的“华龙一号”控制棒驱动机构600万步寿命鉴定试验顺利完成,全部试验结果符合设计技术要求,部分指标优于同行。