具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

在本申请的描述中，“轴向”、“上”、“下”方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本发明实施例提供一种控制棒组件，参阅图1至图6，该控制棒组件包括控制棒移动体20和控制棒外套筒10，控制棒移动体20插入到控制棒外套筒10中。通过控制控制棒移动体20的插入深度来调节控制棒沿轴向的尺寸，从而降低了对反应堆容器高度的要求，提高了控制棒组件的适配性。通过在核反应堆工作的过程中调节控制棒移动体20的插入深度，能够提高材料的利用率并降低核废物量。

具体地，参阅图1，控制棒外套筒10中设有安装腔10a，安装腔10a沿控制棒外套筒10的轴向延伸，安装腔10a的一侧敞开形成安装口10b，控制棒移动体20的至少部分可以沿轴向穿过安装口10b进入到安装腔10a中。

控制棒移动体20的周向表面和控制棒外套筒10的内壁中的一者设置有若干个定位凸起21，另一者设置有多个相互隔离的插接通道11，插接通道11包括插拔子通道112以及位于插拔子通道112周向一侧的锁止子通道111，插拔子通道112和锁止子通道111之间形成有间隔壁113，间隔壁113设置有连通插拔子通道112和锁止子通道111的连通口113a。

参阅图1、图2、图5和图6，控制棒组件包括锁止状态和解锁状态，在解锁状态下，控制棒移动体20能够相对控制棒外套筒10轴向移动。

在解锁状态下，定位凸起21可以在插拔子通道112中沿轴向移动，或者定位凸起21位于控制棒外套筒10之外沿轴向移动，以使得控制棒移动体20可以在设计限度的范围内控制其插入到控制棒外套筒10中的深度，而不会使定位凸起21与插拔子通道112沿轴向所对应的内壁相抵接。在反应堆工作时，通过控制控制棒移动体20在控制棒外套筒10内的深度来调节反应堆中链式反应的速率，从而控制反应堆的输出功率。

需要说明的是，定位凸起21被约束在锁止子通道111中指的是，位于锁止通道中的定位凸起21沿轴向移动无法从锁止子通道111中脱离。

在锁止状态下，定位凸起21被约束在锁止子通道111中，间隔壁113能够阻挡控制棒移动体20相对控制棒外套筒10转动，控制棒移动体20能够在外力作用下带动控制棒外套筒10沿轴向同步移动。锁止状态下，外力使得控制棒移动体20沿轴向朝远离控制棒外套筒10的方向移动，直至定位凸起21与锁止子通道111所对应的内壁抵接，以使得控制棒移动体20与控制棒外套筒10沿轴向的相对位置固定，而后，控制棒移动体20进一步沿轴向移动，控制棒外套筒10随之一同沿轴向移动。

由于插拔子通道112和锁止子通道111沿周向布置，且连通口113a设置在两者之间的间隔壁113上，使得定位凸起21在插拔子通道112和锁止子通道111之间移动的过程中，需要沿周向发生移动。避免了定位凸起21在锁止状态下沿轴向移动的过程中直接从锁止子通道111进入到插拔子通道112的情况，降低了锁止状态失效的可能性。

间隔壁113可以限制定位凸起21沿周向的移动范围，减小了控制棒外套筒10随控制棒移动体20沿轴向同步移动的过程中因发生震动、冲击而使得定位凸起21从锁止子通道111进入到插拔子通道112的概率，降低了锁止状态失效的可能性。

各个插接通道11之间相互隔离，使锁止子通道111与其相邻的另一插接通道11的插拔子通道112之间隔断，防止定位凸起21从锁止子通道111因震动、冲击滑移到另一插接通道11的插拔子通道112内，降低了锁止状态失效的可能性。

本发明实施例中的控制棒组件通过定位凸起21和插接通道11之间的配合，实现了控制棒外套筒10随控制棒移动体20一同沿轴向移动，便于两者寿期末进行更换作业。定位凸起21和插接通道11的结构简单，两者间的配合变化操作步骤简单，仅需要沿轴向移动和沿周向转动，提高了作业过程中的安全性，同时，零部件少提高了控制棒组件尺寸的紧凑程度，便于生产制造。

在一些实施例中，参阅图2，插拔子通道112的一侧敞开以形成用于定位凸起21进出插接通道11的出入口11a。也就是说，定位凸起21只能从出入口11a进出对应的插接通道11中，插接通道11的其余部位均是封闭的。插拔子通道112沿轴向远离出入口11a的一侧所对应的内壁，即形成第一侧壁1121。锁止子通道111沿轴向远离出入口11a的一侧所对应的内壁，即形成第二侧壁1111，锁止子通道111沿轴向靠近出入口11a的一侧所对应的内壁，即形成第三侧壁1112。

可以理解的是，在锁止状态下，第二侧壁1111和第三侧壁1112可以分别与定位凸起21抵接，以限制定位凸起21沿轴向的移动。

例如，在设有出入口11a的一些实施例中，参阅图2，，在锁止状态下，定位凸起21可以与第三侧壁1112抵接，以使控制棒外套筒10可以随控制棒移动体20沿轴向移动。通过第二侧壁1111和第三侧壁1112，锁止子通道111限制了定位凸起21靠近远离控制棒外套筒10方向的位移，实现了在该方向上对定位凸起21的定位。

可以理解的是，通过定位凸起21与第一侧壁1121或者定位凸起21与第二侧壁1111来限制控制棒移动体20沿轴向的移动，使得控制棒移动体20的插入深度始终处于设计限度的范围内，防止控制棒移动体20的端部因插入过深而与控制棒外套筒10发生碰撞，降低控制棒组件发生损坏的可能性。

可以理解的是，由于核反应堆内部环境的特殊性，一般采用机械手等抓取设备(图中未示出)来操作控制棒移动体20的插入作业。由于抓取设备内部机械结构的制造误差以及传动产生的误差，需要在插接通道11内设置能够作为定位基准的结构，以便确定定位凸起21在插接通道11内的位置，便于抓取设备控制控制棒移动体20移动、以使定位凸起21在插接通道11内移动以及穿过连通口113a，减少碰撞的可能性。

例如，在一些实施例中，第一侧壁1121和第二侧壁1111为定位基准的结构。定位凸起21沿背离出入口11a的方向移动，直至与第一侧壁1121或者第二侧壁1111抵接而无法移动，此时抓取设备以该位置为基准，控制定位凸起21沿背离出入口11a的方向移动预设距离，使定位凸起21与连通口113a位于同一轴向高度，从而便于定位凸起21穿过连通口113a，降低了定位凸起21与间隔壁113发生碰撞的可能。

需要说明的是，上述所提及的机械手等抓取设备在相关技术中已有成熟应用，其具体机械结构以及相关控制算法在此不加以赘述。

可以理解的是，定位凸起21沿轴向移动至定位基准结构的位置后，需要设置相应结构来降低定位凸起21沿周向发生移动的概率。

例如，在一些实施例中，参阅图2，连通口113a与出入口11a间的距离为第一间距，插拔子通道112远离出入口11a一侧所对应的内壁，即第一侧壁1121，与出入口11a间的距离为第二间距，第二间距大于第一间距，即D1＞d。使得连通口113a远离出入口11a一侧的边缘与第一侧壁1121之间错开。当定位凸起21在位于插拔子通道112远离出入口11a一侧时，降低因震动、冲击而导致定位凸起21发生周向移动并直接进入到锁止子通道111中的可能性，保证连接的安全性。

例如，在一些实施例中，参阅图2，锁止子通道111远离出入口11a一侧所对应的内壁与出入口11a间的距离为第三间距，即第二侧壁1111，第三间距大于第一间距，即D2＞d。使得连通口113a远离出入口11a一侧的边缘与第二侧壁1111错开。当定位凸起21在与第二侧壁1111抵接时，降低因震动、冲击而导致定位凸起21发生周向移动并直接进入到插拔子通道112中的可能性，保证连接的安全性。

可以理解的是，当定位凸起21与第一侧壁1121或者第二侧壁1111抵接时，控制棒移动体20的插入深度最深，此时控制棒移动体20的插入深度应当满足反应堆的停堆要求。此时，插接通道11的结构需满足解锁状态或者锁止状态下均实现反应堆停堆。

例如，在一些实施例中，参阅图2，第二间距与第三间距相等，即D1＝D2。在此情况下，无论定位凸起21位于插拔子通道112或者锁止子通道111，当定位凸起21与第一侧壁1121或者第二侧壁1111抵接时，均能够实现反应堆停堆，便于工作人员根据现场情况迅速执行停堆作业，从而提高了系统的安全性。

可以理解的是，在控制棒移动体20上可以设置限位结构，以分担定位凸起21在与插接通道11所对应的内壁抵接时所产生的冲击。

例如，在一些实施例中，参阅图3和图4，控制棒移动体20沿周向设有限位凸起22，限位凸起22与控制棒外套筒10沿轴向的一端抵接时，定位凸起21与插拔子通道112远离出入口11a一侧所对应的内壁抵接，即与第一侧壁1121抵接，或者定位凸起21与锁止子通道111远离出入口11a一侧所对应的内壁抵接，即与第二侧壁1111抵接。控制棒移动体20与控制棒外套筒10接触时，限位凸起22吸收了一部分冲击，从而减少了定位凸起21所受到的冲击，降低了定位凸起21因为受到冲击而发生过度变形导致无法在插接通道11内正常移动或者无法穿过连通口113a的几率。

可以理解的是，在一些实施例中，参阅图2，插拔子通道112和锁止子通道111均沿轴向延伸。插拔子通道112和锁止子通道111的延伸方向与控制棒移动体20的插拔方向相同，降低了定位凸起21在插接通道11内移动时与插接通道11所对应的内壁发生碰撞的可能性。

可以理解的是，多个定位凸起21和多个插接通道11均沿周向等距间隔分布。以使控制棒外套筒10在随控制棒移动体20移动的过程中，各个定位凸起21受力均匀，降低了定位凸起21因受力不均从插接通道11中脱出的几率。

可以理解的是，定位凸起21和插接通道11的设置位置应便于控制棒移动体20和控制棒外套筒10的制作。

具体地，在一些实施例中，参阅图1至图3，多个定位凸起21间隔设置在控制棒移动体20的周向表面，控制棒外套筒10对应的内壁的局部区域凹陷以形成插接通道11。将插接通道11设置在控制棒外套筒10上，相比与将定位凸起21设置在控制棒外套筒10上，能够减少加工过程中所需去除的材料，从而降低加工的工时和制造成本。

可以理解的是，控制棒外套筒10凹陷形成插接通道11，参阅图2，使得插拔子通道112形成靠近出入口11a一侧敞开的通槽，锁止子通道111形成沿轴向封闭的盲槽。

可以理解的是，参阅图5和图6，控制棒移动体20转动轴线到定位凸起21的最远位置的距离应小于控制棒移动体20转动轴线到插接通道11所对应的内壁的最近位置的距离。以使控制棒移动体20转动过程中，降低定位凸起21与插接通道11所对应的内壁之间所发生干涉的概率。

控制棒组件的锁紧操作具体如下：

S10：控制棒移动体20沿轴向向下进入到控制棒外套筒10中，定位凸起21随之进入到插接子通道中，直至定位凸起21与第一侧壁1121抵接；

S11：控制棒移动体20沿轴向向上移动预设距离；

S12：控制棒移动体20沿周向旋转预设角度，使定位凸起21穿过连通口113a进入到锁止子通道111中；

S13：控制棒移动体20沿轴向向下移动，直至定位凸起21与第二侧壁1111抵接，控制棒组件处于锁止状态。

控制棒外套筒10随控制棒移动体20沿轴向离开核反应堆后，控制棒组件的解锁操作具体如下：

S20：控制棒移动体20沿轴向向下移动，直至定位凸起21与第二侧壁1111抵接；

S21：控制棒移动体20沿轴向向上移动预设距离；

S22：控制棒移动体20沿周向旋转预设角度，使定位凸起21穿过连通口113a进入到插接子通道中；

S23：控制棒移动体20沿轴向向下移动，直至定位凸起21与第一侧壁1121抵接，控制棒组件处于解锁状态。

可以理解的是，控制棒移动体20具有吸收核反应堆内链式反应所产生中子的作用，以实现控制核反应堆链式反应速率的作用。因此，控制棒移动体20上布置吸收中子材料的位置应当便于锁止状态下吸收中子。

具体地，在一些实施例中，参阅图3，控制棒移动体20包括沿周向设置的若干个吸收体23，吸收体23由易于吸收中子的材料制成，若干个吸收体23均位于控制棒移动体20中。使得锁止状态下，核反应堆处于较低功率运行状态甚至停堆状态，进一步提高了作业的安全性。

可以理解的是，控制棒移动体20的下端为锥形，在控制棒移动体20插入到控制棒外套筒10的过程中起到导向的作用。

可以理解的是，出入口11a的边缘设有导向斜面，便于定位凸起21进入到插接通道11中。

可以理解的是，定位凸起21沿轴向和沿周向的边缘设有倒角或者倒圆角，便于定位凸起21穿过出入口11a和连通口113a。

本发明实施例还提供了一种核反应堆，核反应堆包括前述实施例中控制棒组件、用于控制控制棒移动体20沿轴向移动的抓取设备以及安装底座(图中未示出)，控制棒外套筒10沿轴向与安装底座可拆卸连接。核反应堆正常工作时，安装底座与控制棒外套筒10连接，为控制棒外套筒10提供支撑。当进行换料作业时，控制棒外套筒10随控制棒移动体20沿轴向移动，控制棒外套筒10与安装底座分离。

本申请提供的各个实施例/实施方式在不产生矛盾的情况下可以相互组合。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。