本發(fā)明涉及核電站領域，更具體地說，涉及一種用于核電站的蓄壓安注水箱的水力學部件、及使用該水力學部件的蓄壓安注水箱。

背景技術：
為了保證核電站的安全運行，反應堆安全注入系統(tǒng)是必不可少的。通常，反應堆安全注入系統(tǒng)由高壓安注、中壓安注和低壓安注三個子系統(tǒng)組成。根據(jù)事故工況下堆芯冷卻系統(tǒng)的降壓情況，在不同的壓力下分別投入運行。其中，安注箱系統(tǒng)為中壓安注系統(tǒng)，且具有非能動的特性。在失水事故情況下，一旦一回路系統(tǒng)的壓力低于安注箱的注入壓力時，安注箱內(nèi)的氮氣壓力使逆止閥打開，安注箱系統(tǒng)便投入運行。在發(fā)生大破口失水事故時，一回路壓力大幅度下降，應急堆芯冷卻系統(tǒng)的三個子安注系統(tǒng)將全部投入運行。啟動高壓安注泵和低壓安注泵會存在一定的時間延遲，且流量也受限制，而此時，安注箱系統(tǒng)可以可靠、迅速地向堆芯注入大量含硼水，以滿足堆芯冷卻的需要，并在再淹沒的早期移出堆芯余熱及金屬結(jié)構(gòu)的潛在熱，保證堆芯得到及時冷卻。目前電站廣泛使用的蓄壓安注箱，其流量只有大流量一個模式，因此在實現(xiàn)堆芯再淹沒后，持續(xù)的大流量安注水會通過破口流出反應堆壓力容器，從而導致安注水的損失。為了有效利用這部分安注水，一種新型的具有兩階段流量變化的蓄壓安注箱被研制出來，并被用于反應堆設計中。如日本三菱重工，早在1986年便設計出了一種先進安注箱的原型，同時申請了美國專利7920667號，如圖1所示，通過設置形成一定夾角的大流量管1和小流量管2，使得來流在交混室3中交混，來控制流速，從而實現(xiàn)流量的控制。然而，日本三菱公司的安注箱的大流量階段的噴嘴有限，為一個。這樣，在大流速階段，由于流動沖擊的原因，導致設備易于發(fā)生振動，為產(chǎn)品的安全工作增加了不可靠因素。在小流量階段，日本三菱公司的設計也只有一個噴嘴，因此渦旋的穩(wěn)定性難以形成。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術問題在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的、用于蓄壓安注水箱的水力學部件。本發(fā)明要解決的另一技術問題在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的、用于蓄壓安注水箱。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：構(gòu)造一種蓄壓安注水箱的水力學部件，包括具有入口段和出口段的立管，設置在所述出口段處、設有出流孔的渦旋腔，以及固定設置在立管出口段附近、并將出口段的水流沿一定方向引導至所述渦旋腔上部入口邊緣處的導流組件；所述渦旋腔沿周向設有貫穿其側(cè)壁的小流量入水口。在本發(fā)明的蓄壓安注水箱的水力學部件中，所述立管出口段為環(huán)形的大流量噴嘴；所述渦旋腔為圓形的渦旋腔。在本發(fā)明的蓄壓安注水箱的水力學部件中，所述立管的出口段為錐形連接段，并與所述渦旋腔緊密相接；所述渦旋腔的內(nèi)徑大于所述立管的內(nèi)徑。在本發(fā)明的蓄壓安注水箱的水力學部件中，所述導流組件包括位于所述錐形連接段內(nèi)的導流錐、以及位于所述渦旋腔內(nèi)的圓柱段；所述導流錐的外徑小于所述錐形連接段的內(nèi)徑；所述圓柱段的外徑小于所述渦旋腔的內(nèi)徑，并且，所述圓柱段與所述出流孔之間設有與所述小流量入水口相對的混流空間。在本發(fā)明的蓄壓安注水箱的水力學部件中，所述小流量入水口與所述渦旋腔的圓弧相切；所述圓柱段的外圍設有導流葉片，所述導流葉片與水平面成一定傾斜角 度，使得分別經(jīng)所述導流錐導流及所述小流量入水口導流進入渦旋腔的兩部分流體可以充分交混，交混后的流體在渦旋腔內(nèi)并沒有形成渦旋，而是徑直指向所述出流孔。在本發(fā)明的蓄壓安注水箱的水力學部件中，所述立管出口段設有錐形導流段；并且所述出流孔位于所述渦旋腔的中心位置。本發(fā)明還提供一種蓄壓安注水箱，包括密封承壓的水箱主體、以及安注水管；還包括設置在所述水箱主體內(nèi)的水力學部件；所述水力學部件包括具有入口段和出口段的立管，設置在所述立管出口段處、設有出流孔的渦旋腔，以及設置在所述出口段與所述渦旋腔之間、將所述出口段的水流沿一定方向引導至所述渦旋腔上部入口邊緣處的導流組件；所述渦旋腔沿周向設有貫穿其側(cè)壁的小流量入水口，所述出流孔與所述安注水管連通。在本發(fā)明的蓄壓安注水箱中，所述立管為環(huán)形的立管；所述渦旋腔為圓形的渦旋腔；所述立管的出口段為錐形連接段，與所述渦旋腔緊密相接；所述渦旋腔的內(nèi)徑大于所述立管的內(nèi)徑。在本發(fā)明的蓄壓安注水箱中，所述導流組件包括位于所述錐形連接段的導流錐、以及位于所述渦旋腔內(nèi)的圓柱段；所述導流錐的外徑小于所述錐形連接段的內(nèi)徑；所述圓柱段的外徑小于所述渦旋腔的內(nèi)徑，并且，所述圓柱段與所述出流孔之間設有與所述小流量入水口相對的混流空間；所述小流量入水口與所述渦旋腔的圓弧相切；所述圓柱段的外圍設有導流葉片，所述導流葉片的傾斜角度使得經(jīng)所述導流錐導流進入渦旋腔與所述小流量入水口進入渦旋腔的兩部分流體在腔室內(nèi)進行攪混，最終攪混后的流體指向所述出流孔。在本發(fā)明的蓄壓安注水箱中，所述入口段設有錐形導流段；并且所述出流孔位于所述渦旋腔的中心位置。實施本發(fā)明具有以下有益效果：通過導流組件將水流引導至渦旋腔的上部 入水，水流在水力學部件內(nèi)更為均勻，從而降低了運行的不穩(wěn)定性；同時，由于小流量入水口設置在渦旋腔的側(cè)面，與立管入水口不在同一個平面，因此，可以獲得較為理想的大小流量比，從而可以更為合理的分配安注流量，延長安注時間，降低對能動設備的要求，增加反應堆的安全性。附圖說明下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：圖1是現(xiàn)有技術的安注箱水力學部件的截面示意圖；圖2是本發(fā)明的蓄壓安注箱的截面示意圖；圖3是本發(fā)明的水力學部件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的水力學部件的截面局部示意圖；圖5是本發(fā)明的蓄壓安注箱的橫向剖視示意圖；圖6是本發(fā)明的蓄壓安注箱的渦旋腔位置處的橫向剖視示意圖。具體實施方式如圖2-6所示，是本發(fā)明的蓄壓安注水箱的一個實施例，包括密封承壓的水箱主體10、安注水管20、以及設置在水箱主體10內(nèi)的水力學部件30，可用于安注箱系統(tǒng)中，為核電站事故工況下提供安注水流?？梢岳斫獾模渲黧w10和安注水管20可以采用現(xiàn)有的核電站的安注水箱、安注水管20，在此不作贅述。如圖3、4所示，是本發(fā)明的水力學部件30的一個實施例，該水力學部件30可以使得蓄壓安注水箱在事故初期提供大流量安注水，以快速回復堆芯燃料區(qū)的水位，后期自動轉(zhuǎn)換為小流速，從而可以減少從破口位置流失的水，延長安注時間，降低對能動設備的要求，增加反應堆的安全性。如圖所示，該水力學部件30包括立管31、渦旋腔32以及導流組件34等，固定設置在水箱主體10內(nèi)。該立管設有入口段和出口段，可以使流體在其出口段為環(huán)形的大流量噴嘴，形成環(huán)流。該立管豎直于水箱主體10的中部，大流量注水階段，水箱主體10上部的較高水位的水能快速的進入到立管31中。進一步的，該入口段設 有錐形導流段311，可以將大流速時的高速流體導向立管31，降低阻力，并降低大小流量轉(zhuǎn)換時的液面波動。該立管出口段與渦旋腔32連接，將水流注入到渦旋腔32中。在本實施例中，該出口段為錐形連接段312，與渦旋腔32緊密相接，從而可以將來流平穩(wěn)的導入到渦旋腔32中?？梢岳斫獾?，出口段與渦旋腔32的之間的連接段也可以根據(jù)需要設置成不同形狀。該渦旋腔32連接在出口段，為圓形的渦旋腔32，并且其內(nèi)徑大于立管31的內(nèi)徑，以便來自立管31和小流量入水口33的水流的交混。并且，在渦旋腔32的中心位置開設有出流孔322，與安注水管20連接，從而將交混后的水流通過安注水管20導出，進行事故安注。該導流組件34固定設置在出口段與渦旋腔32之間的內(nèi)部空間內(nèi)，將來自出口段的水流引導至渦旋腔32上部入水口，從而形成環(huán)形進流，使得進流更為均勻，從而降低了運行的不穩(wěn)定性。如圖4所示，該導流組件34包括導流錐341和圓柱段342。該導流錐341位于立管31的錐形連接段312內(nèi)，并且外徑小于錐形連接段312的內(nèi)徑，從而使得流體可以在導流錐341和導流葉片343的共同作用下，注入渦旋腔32。圓柱段342則位于渦旋腔32上部，圓柱段342的外徑小于渦旋腔32的內(nèi)徑，并且，在圓柱段342的外圍設有導流葉片343。經(jīng)過導流葉片343的流體與從小流量入水口33進入的流體在渦旋腔32內(nèi)進行攪混，混合后的流體指向出流孔322。該導流葉片343與水平面成一定傾斜角度，導流葉片343的傾斜角度可根據(jù)實際需求進行調(diào)整，使得分別經(jīng)導流錐341導流及小流量入水口33導流進入渦旋腔32的兩部分流體可以充分交混，交混后的流體在渦旋腔32內(nèi)并沒有形成渦旋，而是徑直指向出流孔322，經(jīng)安注水管20排出。該小流量入水口33開設在渦旋腔32的側(cè)面周沿，并貫穿渦旋腔32的側(cè)壁，從而引入低水位的水流。該小流量入水口33與渦旋腔32的圓弧相切，以便于與立管31的進流進行混流后，指向出流孔322。進一步的，在圓柱段342與出流孔322之間還設有混流空間321，該混流空間321與小流量入水口33相對，以便進行混流。在大流量注入階段，蓄壓安注箱內(nèi)的水在上部氮氣壓力的作用下，安注水將通過兩個途徑進入渦旋腔32，一是通過上部立管31的出口段，；另外一方面，一部分流體直接進入小流量入水口33，將從立管31和小流量入水口33同時進入渦旋腔32，并在渦旋腔32的混流空間321內(nèi)通過動量交換，形成指向渦旋腔32中央出流孔322的有序流動，從而實現(xiàn)大流速的低阻流動。在小流量注入階段，只有小流量入水口33有流體注入水力學部件30內(nèi)部，在渦旋腔32內(nèi)的混流空間321內(nèi)形成漩渦，增大了流體的沿程阻力，之后流體從排水口排出，流量較小。在本實施例的水力學部件30至少具有特點：1）采用環(huán)縫布置及導流葉片，使水力學部件進流更加均勻，易于獲得穩(wěn)定的流動和流量；2）由于大流量入流穩(wěn)定流場的獲得，可以降低流致振動的影響，設備運行的機械振動將大大降低；3）由于設置在蓄壓安注箱內(nèi)部，因此既可以用于新型反應堆，也可以用于既有電站的改造。4）該水力學部件30沒有運動部件，結(jié)構(gòu)簡單，其大小流量的形成不需要外部控制，因此可以提高核電站的非能動安全；5）渦旋腔的側(cè)壁為可拆卸設計，無需整塊的面板，易于生產(chǎn)，同時又利于小流量入水口結(jié)構(gòu)的優(yōu)化?？梢岳斫獾?，上述各技術特征可以任意組合使用而不受限制。以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。