控制棒驱动机构工作过程中钩爪组件需反复运动,且需承受驱动杆的冲击载荷,易引起组件中零件受载变形以及运动副配合间隙变化,影响钩爪的运动精度,进而影响钩爪组件的运动可靠性。以控制棒驱动机构钩爪组件为研究对象,研究了受载变形对钩爪组件运动可靠性的影响。根据钩爪组件的运动过程和功能原理,以钩爪伸出量为钩爪组件运动可靠性表征参数,根据有效杆长理论,建立了受载变形影响下钩爪伸出量的计算模型;在此基础上,进一步考虑受载变形量的不确定性,提出了一种考虑受载变形影响的钩爪组件运动可靠性分析方法。

为了对核电厂压水型核反应堆控制棒驱动机构的可靠性随其升降运行步数变化的规律进行分析及预测,提出一种基于动态Bayes网络的系统可靠性建模与分析方法。首先通过建立动态Bayes网络模型对驱动机构不同功能单元的状态随运行步骤发生循环变化的特点进行描述,进而基于所建立的模型对系统整体任务可靠性进行了分析,最后结合案例对提出的方法进行了验证。结果表明,建立的模型能够为控制棒驱动机构产品的可靠性设计分析工作提供参考。

为满足核反应堆控制棒驱动机构布置在压力容器堆底、间距小的特殊要求,设计了一种基于行波磁场的直线电机型控制棒驱动机构,实现无机械传动装置的直线驱动,完成了力移特性分析、永磁材料特性研究和结构设计,制造了直线电机型控制棒驱动机构样机,并通过了错对中试验、热态寿命试验、抗震试验等。试验结果表明,直线电机型控制棒驱动机构各项性能指标满足设计要求。

磁力提升型控制棒驱动机构的动力学特性直接影响其工作性能。为获得完整准确的动力学分析结果,针对驱动机构提升驱动杆组件的动作过程,建立电磁和水阻力计算模型,采用MATLAB编制相应的S函数,在LMS Virtual.lab Motion中建立虚拟样机模型,通过MATLAB与LMS的联合仿真,实现动力学参数的交换,完成驱动机构提升动作过程的动力学分析。仿真分析得到的提升衔铁动作时间与驱动机构样机的试验数据接近。

为了研究控制棒驱动机构电机的冷却水流动行为,采用通用的计算流体力学软件FLUENT对冷却水流场进行了数值模拟计算,利用实验获得的不同流速下的进出口压降数据验证了计算模型的准确性,根据压力场和速度场的分析结果提出了改进措施。研究方法对冷却水流道的优化具有积极指导意义。

控制棒驱动机构（CRDM）是核反应堆中的重要设备之一,抱紧装置是CRDM实现运动类型转换的关键部件,其电磁性能直接影响CRDM的运动特性。为更好地分析CRDM的运动特性,提升CRDM关键部件的设计分析精度,利用ANSOFT有限元分析软件,通过理论分析和仿真计算相结合的方法,对抱紧装置的单边磁拉力、轴向电磁力和瞬态动作过程等电磁特性进行了研究,并通过试验测试的方法对计算分析结果的准确性进行了验证。试验结果表明,计算分析方法准确度可达90%。通过研究,获得了有、无偏心两种情况下抱紧装置的动作时程及CRDM运行过程中抱紧装置的受力状态,全面了解了抱紧装置的电磁特性,提升了CRDM整体设计水平。

直线电机型控制棒驱动机构在水中试验过程中，出现了水中落棒时间超出设计要求的现象，影响了驱动机构的正常运行。针对水中落棒时间超差的问题，利用PDCA科学工作方法，从人、机、料、法、环各方面进行原因分析。确定了影响水中落棒时间的主要因素，并针对主要因素制定了相应的对策，采取了具体的改进措施。通过多次试验验证，结果表明，改进后有效缩短了水中落棒时间，并且驱动机构的性能稳定，未再出现水中落棒时间超差的现象。

针对第三代压水堆核电厂对控制棒驱动机构提出的更高技术要求，“华龙一号”反应堆驱动机构钩爪零件采用了钴基合金堆焊耐磨面的双齿钩爪。针对此零件结构特点和制造工艺存在的难点，研制了堆焊用专用装置。通过试验和有限元仿真等方法对相关工艺参数进行优化，完成了钩爪零件试制．对零件进行金相检验、液体渗透检验、硬度检验和热态寿命试验。结果表明，钩爪零件具备较高的硬度和耐磨性。满足第三代压水堆核电厂对驱动机构运行寿命的