针对ML-B型控制棒驱动机构冷热态性能试验中缓冲轴运动时间波动较大的问题,对驱动机构步进运动过程中缓冲轴的运动特性进行了研究。分析了驱动机构在提升和下插运动过程中缓冲轴的不同下插运动状态,以及相关结构参数对运动时间的影响,找到了引起缓冲轴运动时间大幅度波动的关键结构参数。研究结果表明弹簧刚度和负载的变化不会导致缓冲轴下插运动时间的大幅度波动,造成缓冲轴运动时间大幅度波动的因素只可能是挤水运动的间隙,在间隙小于0.19 mm时,每0.01 mm的波动将会导致冷态空载状态下运动时间约90 ms的波动、热态空载状态下运动时间约35 ms的波动。

控制棒驱动机构(CRDM)运行期间,磁轭线圈产生热量,由于驱动机构之间间隙较小,自然通风的散热效果不佳,为使驱动机构正常工作,工程上主要采用冷却风机对驱动机构进行强制对流散热。通过搭建CRDM冷却系统1/2缩比台架,对围筒内部各磁轭通道的冷却风速及其分布,在不同数量风机运行工况下的表现进行试验研究。并在两台风机同时运行工况下,进行全尺寸流场有限元分析与缩比模型试验结果对比,验证试验与理论分析具有一致性。该试验确定了冷却通风分布的均匀性和系统整体风阻,为工程实践提供依据,同时验证了原工程设计的合理性和经济性,确认工程选型风机可满足冷却系统需要。

对于复杂机械结构的可靠性分析,通常需要形式简单的功能函数来定义结构失效,响应面法是结构可靠性分析中最常用的近似功能函数形式,传统近似过程在以基本随机变量均值点为中心开展拟合实验,对于大多数可靠性问题可以得到满足工程需要的结构可靠度。针对核电设备等精度要求较高的结构可靠性问题,文中提出基于设计验算点拟合的响应面近似功能函数,并采用矩法计算结构可靠度,仿真结果表明,基于设计验算点拟合的响应面更接近真实失效曲面,结构可靠度精度明显提高。

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。

反应堆运行期间,设备随着服役时间的增长,由于一种或多种老化机理的综合作用,会发生影响其安全功能的各种形式的变化.控制棒驱动机构作为反应堆的关键设备,长期运行于高温、高压环境中,由于冲击、磨损、腐蚀等因素将产生一系列老化、性能衰减现象.文中研究分析了控制棒驱动机构的老化机理,并根据控制棒驱动机构几大关键的老化机理,开展了失效模式及影响分析.