專(zhuān)利名稱(chēng):集流式雙流程超臨界水冷堆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超臨界水冷堆，具體是集流式雙流程超臨界水冷堆。
背景技術(shù)：
超臨界水冷堆(SCWR)是以水為冷卻劑，出口水狀態(tài)在臨界點(diǎn)(374°C，22.1MPa)之上的一種反應(yīng)堆。由于運(yùn)行參數(shù)較高，綜合考慮到現(xiàn)有材料、制造水平等方面的限制，超臨界水冷堆多設(shè)計(jì)為多流程結(jié)構(gòu)。目前常用的超臨界水冷堆多設(shè)計(jì)為三流程結(jié)構(gòu)，三流程結(jié)構(gòu)的反應(yīng)堆軸向分布均勻，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，過(guò)多的流程數(shù)會(huì)使得反應(yīng)堆自然循環(huán)能力下降，堆芯安全系數(shù)降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有超臨界水冷堆存在的流程過(guò)多和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺陷，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流程合理的集流式雙流程超臨界水冷堆。
本發(fā)明的目的主要通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):集流式雙流程超臨界水冷堆，包括反應(yīng)堆壓力容器、出口熱套管及設(shè)置在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)的堆內(nèi)構(gòu)件，所述反應(yīng)堆壓力容器與堆內(nèi)構(gòu)件之間構(gòu)成有環(huán)腔及接通環(huán)腔的下腔室，所述堆內(nèi)構(gòu)件內(nèi)設(shè)有上腔體、出口蒸汽腔、集流腔及接通上腔體的混合腔體，上腔體與環(huán)腔接通，集流腔與下腔室接通，所述出口熱套管與出口蒸汽腔接通，所述反應(yīng)堆壓力容器設(shè)有接通環(huán)腔的進(jìn)口接管及接通出口熱套管的出口接口管，所述混合腔體和出口蒸汽腔均通過(guò)燃料組件與集流腔接通。本發(fā)明在應(yīng)用時(shí)，入口水從進(jìn)口接管進(jìn)入反應(yīng)堆后，一部分水通過(guò)環(huán)腔進(jìn)入上腔體內(nèi)，另一部分水通過(guò)環(huán)腔和和下腔室進(jìn)入集流腔內(nèi)，進(jìn)入上腔體內(nèi)的水經(jīng)過(guò)混合腔后再經(jīng)燃料組件進(jìn)入集流腔內(nèi)，在匯集了從下腔室進(jìn)入集流腔內(nèi)的水后，集流腔內(nèi)水通過(guò)燃料組件由下至上進(jìn)入出口蒸汽腔內(nèi)，在出口蒸汽腔內(nèi)匯集、攪混后，沿出口熱套管流出反應(yīng)堆，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆冷卻劑循環(huán)。其中，接通混合腔體與集流腔的燃料組件為一流程燃料組件，接通出口蒸汽腔與集流腔的燃料組件為二流程燃料組件，在從進(jìn)口接管入水依次經(jīng)過(guò)環(huán)腔、上腔體、混合腔體后至集流腔的過(guò)程中按照合理的流程分配，作為慢化劑、一流程燃料組件的冷卻劑流經(jīng)堆芯區(qū)域。本發(fā)明通過(guò)集流腔實(shí)現(xiàn)部分入口冷卻劑、全部慢化劑及一流程燃料組件出口冷卻劑的匯集和攪混，并通過(guò)出口蒸汽腔實(shí)現(xiàn)一、二流程燃料組件的冷卻劑隔離及超臨界態(tài)出口水的匯集、攪混和導(dǎo)出。
所述堆內(nèi)構(gòu)件包括吊籃筒體、連接于吊籃筒體下端的堆芯下板、與堆芯下板連接的集流腔殼體、固定于吊籃筒體內(nèi)的壓緊筒體、連接于壓緊筒體下端的堆芯上板及設(shè)置在壓緊筒體內(nèi)的下部支承板和上圍板，所述上腔體為下部支承板上方的壓緊筒體內(nèi)區(qū)域，所述上圍板上下兩端分別與下部支承板和堆芯上板連接，所述混合腔體為上圍板、下部支承板及堆芯上板三者之間構(gòu)成的腔體，下部支承板設(shè)有接通上腔體與混合腔體的流水孔，所述出口蒸汽腔為上圍板、下部支承板、堆芯上板及壓緊筒體四者構(gòu)成的環(huán)形腔體，所述集流腔為堆芯下板與集流腔殼體之間構(gòu)成的腔體，所述環(huán)腔為吊籃筒體外壁與反應(yīng)堆壓力容器的筒體內(nèi)壁之間的區(qū)域，下腔室為集流腔殼體與反應(yīng)堆壓力容器的下封頭之間構(gòu)成的腔體，所述集流腔殼體設(shè)有接通下腔室與集流腔的流水孔，所述吊籃筒體和壓緊筒體兩者上部均設(shè)有周向的開(kāi)孔，所述環(huán)腔與上腔體通過(guò)吊籃筒體和壓緊筒體兩者的開(kāi)孔接通。本發(fā)明應(yīng)用時(shí)進(jìn)入上腔體內(nèi)的水從吊籃筒體和壓緊筒體上部的周向開(kāi)孔進(jìn)入上腔體，再?gòu)南虏恐С邪迳系牧魉走M(jìn)入混合腔體后再經(jīng)燃料組件流入集流腔內(nèi)。
所述吊籃筒體的內(nèi)壁設(shè)有密封支承環(huán)，所述壓緊筒體下端設(shè)置在密封支承環(huán)上來(lái)密封壓緊筒體下端與吊籃筒體之間的周向間隙。在密封支承環(huán)的作用下，可實(shí)現(xiàn)入口水與堆芯區(qū)域的隔離。
所述密封支承環(huán)與堆芯下板之間的吊籃筒體內(nèi)壁上連接有圍板成形板。
所述燃料組件包括上管座、下管座及上下兩端分別與上管座和下管座連接的子組件，所述下管座固定在堆芯下板上且與集流腔接通，所述上管座穿過(guò)堆芯上板且與下部支承板下端面接觸。如此，本發(fā)明在應(yīng)用時(shí)由下部支承板壓緊燃料組件
作為優(yōu)選，每個(gè)燃料組件中子組件的數(shù)量為4個(gè)。
所述子組件內(nèi)設(shè)置有獨(dú)立的慢化劑通道和冷卻劑通道。
因本發(fā)明應(yīng)用時(shí)接通集流腔和混合腔體與接通集流腔與出口蒸汽腔所需的燃料組件均需多組，為了保證流量分配合理，所述堆芯下板內(nèi)設(shè)有位于燃料組件接通集流腔的通道上的節(jié)流件。
所述出口熱套管一端沿徑向依次穿過(guò)吊籃筒體、壓緊筒體后與出口蒸汽腔接通，其另一端連接有熱套管推緊機(jī)構(gòu)。本發(fā)明通過(guò)增設(shè)熱套管推緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)而可利用熱套管推緊機(jī)構(gòu)內(nèi)彈簧及螺紋結(jié)構(gòu)控制出口熱套管與壓緊筒體的推緊、分離與復(fù)裝。
所述反應(yīng)堆壓力容器的頂蓋下壓在壓緊筒體上，且壓緊筒體與頂蓋之間設(shè)置有壓緊彈簧。本發(fā)明通過(guò)增設(shè)壓緊彈簧，如此可由頂蓋提供的壓緊力實(shí)現(xiàn)對(duì)堆內(nèi)構(gòu)件和燃料組件的壓緊。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:(1)本發(fā)明的堆內(nèi)構(gòu)件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了超臨界水冷堆內(nèi)的雙流程冷卻劑循環(huán)，提供了合理的流程及流場(chǎng)分配，因整體所流經(jīng)的區(qū)域減少，如此本發(fā)明的結(jié)構(gòu)也能得到簡(jiǎn)化。
(2)本發(fā)明在應(yīng)用時(shí)出口水經(jīng)出口熱套管后再經(jīng)出口接口管流出，出口水不會(huì)與反應(yīng)堆壓力容器的筒體內(nèi)壁接觸，進(jìn)而使得反應(yīng)堆壓力容器可在現(xiàn)有材料的基礎(chǔ)上開(kāi)展設(shè)計(jì)，節(jié)省成本。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的實(shí)施例具有流體流通時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中附圖標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的名稱(chēng)為:101、頂蓋，102、上部筒體，103、出口接口管，104、堆芯段筒體，105、下封頭，106、控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)管座，107、進(jìn)口接管，108、熱套管推緊機(jī)構(gòu)，201、上部支承板，202、節(jié)流件，203、集流腔殼體，204、出口熱套管，205、壓縮彈簧，206、吊籃筒體，207、堆芯下板，208、圍板成形板，209、密封支承環(huán)，210、壓緊筒體，211、堆芯上板，212、下部支承板，213、上圍板，214、控制棒導(dǎo)向組件，301、上管座，302、子組件，303、下管座。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例:
如圖1及圖2所示，集流式雙流程超臨界水冷堆，包括反應(yīng)堆壓力容器、出口熱套管204及設(shè)置在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)的堆內(nèi)構(gòu)件，其中，反應(yīng)堆壓力容器整體幾何形狀與傳統(tǒng)的壓水型反應(yīng)堆壓力容器相似，由頂蓋101、上部筒體102、堆芯段筒體104及下封頭105組成。其中，頂蓋101上布置有若干控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)管座106。堆內(nèi)構(gòu)件包括吊籃筒體206、控制棒導(dǎo)向組件214、連接于吊籃筒體206下端的堆芯下板207、與堆芯下板207連接的集流腔殼體203、固定于吊籃筒體206內(nèi)的壓緊筒體210、連接于壓緊筒體210下端的堆芯上板211及設(shè)置在壓緊筒體210內(nèi)的下部支承板212和上圍板213。下部支承板212上方的壓緊筒體210內(nèi)區(qū)域構(gòu)成上腔體，上圍板213上下兩端分別與下部支承板212和堆芯上板211連接，上圍板213、下部支承板212及堆芯上板211三者之間構(gòu)成的腔體為混合腔體，下部支承板212設(shè)有接通上腔體與混合腔體的流水孔。上圍板213、下部支承板212、堆芯上板211及壓緊筒體210四者構(gòu)成的環(huán)形腔體為出口蒸汽腔，堆芯下板207與集流腔殼體203之間構(gòu)成的腔體為集流腔。吊籃筒體206外壁與反應(yīng)堆壓力容器的筒體內(nèi)壁之間的區(qū)域形成環(huán)腔，集流腔殼體203與反應(yīng)堆壓力容器的下封頭105之間構(gòu)成的腔體為下腔室，環(huán)腔與下腔室接通，集流腔殼體203設(shè)有接通下腔室與集流腔的流水孔，吊籃筒體206和壓緊筒體210兩者上部均設(shè)有周向的開(kāi)孔，環(huán)腔與上腔體通過(guò)吊籃筒體206和壓緊筒體210兩者的開(kāi)孔接通。反應(yīng)堆壓力容器的頂蓋101下壓在壓緊筒體210上，且壓緊筒體210與頂蓋101之間設(shè)置有壓緊彈簧205。作為優(yōu)選，頂蓋101下壓壓緊筒體210的區(qū)域?yàn)榄h(huán)形區(qū)域，而壓緊彈簧205為環(huán)狀Z形彈簧結(jié)構(gòu)。壓緊筒體210內(nèi)還設(shè)有與其內(nèi)壁連接且位于下部支承板212上方的上部支承板201，上部支承板201也設(shè)有流水孔，控制棒導(dǎo)向組件214由上部支承板215和下部支承板212實(shí)現(xiàn)定位。
出口熱套管204 —端沿徑向依次穿過(guò)吊籃筒體206、壓緊筒體210后與出口蒸汽腔接通，其另一端連接有熱套管推緊機(jī)構(gòu)108。為了加強(qiáng)密封性能，出口熱套管204與壓緊筒體210上的開(kāi)孔配合并依靠密封環(huán)實(shí)現(xiàn)密封。反應(yīng)堆壓力容器的上部筒體102設(shè)有接通環(huán)腔的進(jìn)口接管107及接通出口熱套管204的出口接口管103。
吊籃筒體206的內(nèi)壁設(shè)有密封支承環(huán)209，壓緊筒體210下端設(shè)置在密封支承環(huán)209上來(lái)密封壓緊筒體210下端與吊籃筒體206之間的周向間隙。為了降低堆芯對(duì)反應(yīng)堆壓力容器輻照的影響，密封支承環(huán)209與堆芯下板207之間的吊籃筒體206內(nèi)壁上連接有圍板成形板208，進(jìn)而可通過(guò)圍板成形板208對(duì)堆內(nèi)的燃料組件輻射進(jìn)行一定的隔離。
混合腔體和出口蒸汽腔均通過(guò)燃料組件與集流腔接通，燃料組件包括上管座301、下管座303及上下兩端分別與上管座301和下管座303連接的子組件302，下管座301固定在堆芯下板207上且與集流腔接通，上管座303穿過(guò)堆芯上板211且與下部支承板212下端面接觸。其中，上管座301側(cè)部開(kāi)有窗口，作為一流程燃料組件冷卻劑的入口或二流程燃料組件冷卻劑的出口。作為優(yōu)選，每個(gè)燃料組件中子組件302的數(shù)量為4個(gè)，而每個(gè)子組件302內(nèi)設(shè)置有獨(dú)立的慢化劑通道和冷卻劑通道。為了使流量分配均勻，堆芯下板207內(nèi)設(shè)有位于燃料組件接通集流腔的通道上的節(jié)流件202。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式
只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案下得出的其他實(shí)施方式，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.集流式雙流程超臨界水冷堆，其特征在于:包括反應(yīng)堆壓力容器、出口熱套管(204)及設(shè)置在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)的堆內(nèi)構(gòu)件，所述反應(yīng)堆壓力容器與堆內(nèi)構(gòu)件之間構(gòu)成有環(huán)腔及接通環(huán)腔的下腔室，所述堆內(nèi)構(gòu)件內(nèi)設(shè)有上腔體、出口蒸汽腔、集流腔及接通上腔體的混合腔體，上腔體與環(huán)腔接通，集流腔與下腔室接通，所述出口熱套管(204)與出口蒸汽腔接通，所述反應(yīng)堆壓力容器設(shè)有接通環(huán)腔的進(jìn)口接管(107)及接通出口熱套管(204)的出口接口管(103 )，所述混合腔體和出口蒸汽腔均通過(guò)燃料組件與集流腔接通。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的集流式雙流程超臨界水冷堆，其特征在于:所述堆內(nèi)構(gòu)件包括吊籃筒體(206)、連接于吊籃筒體(206)下端的堆芯下板(207)、與堆芯下板(207)連接的集流腔殼體(203)、固定于吊籃筒體(206)內(nèi)的壓緊筒體(210)、連接于壓緊筒體(210)下端的堆芯上板(211)及設(shè)置在壓緊筒體(210)內(nèi)的下部支承板(212)和上圍板(213)，所述上腔體為下部支承板(212)上方的壓緊筒體(210)內(nèi)區(qū)域，所述上圍板(213)上下兩端分別與下部支承板(212)和堆芯上板(211)連接，所述混合腔體為上圍板(213)、下部支承板(212 )及堆芯上板(211)三者之間構(gòu)成的腔體，下部支承板(212)設(shè)有接通上腔體與混合腔體的流水孔，所述出口蒸汽腔為上圍板(213)、下部支承板(212)、堆芯上板(211)及壓緊筒體(210)四者構(gòu)成的環(huán)形腔體，所述集流腔為堆芯下板(207)與集流腔殼體(203)之間構(gòu)成的腔體，所述環(huán)腔為吊籃筒體(206)外壁與反應(yīng)堆壓力容器的筒體內(nèi)壁之間的區(qū)域，下腔室為集流腔殼體(203)與反應(yīng)堆壓力容器的下封頭(105)之間構(gòu)成的腔體，所述集流腔殼體(203)設(shè)有接通下腔室與集流腔的流水孔，所述吊籃筒體(206)和壓緊筒體(210)兩者上部均設(shè)有周向的開(kāi)孔，所述環(huán)腔與上腔體通過(guò)吊籃筒體(206)和壓緊筒體(210)兩者的開(kāi)孔接通。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的集流式雙流程超臨界水冷堆，其特征在于:所述吊籃筒體(206)的內(nèi)壁設(shè)有密封支承環(huán)(209)，所述壓緊筒體(210)下端設(shè)置在密封支承環(huán)(209)上來(lái)密封壓緊筒體(210)下端與吊籃筒體(206)之間的周向間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的集流式`雙流程超臨界水冷堆，其特征在于:所述密封支承環(huán)(209)與堆芯下板(207)之間的吊籃筒體(206)內(nèi)壁上連接有圍板成形板(208)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的集流式雙流程超臨界水冷堆，其特征在于:所述燃料組件包括上管座(301)、下管座(303)及上下兩端分別與上管座(301)和下管座(303)連接的子組件(302)，所述下管座(301)固定在堆芯下板(207)上且與集流腔接通，所述上管座(303)穿過(guò)堆芯上板(211)且與下部支承板(212)下端面接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的集流式雙流程超臨界水冷堆，其特征在于:每個(gè)燃料組件中子組件(302)的數(shù)量為4個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的集流式雙流程超臨界水冷堆，其特征在于:所述子組件(302)內(nèi)設(shè)置有獨(dú)立的慢化劑通道和冷卻劑通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的集流式雙流程超臨界水冷堆，其特征在于:所述堆芯下板(207)內(nèi)設(shè)有位于燃料組件接通集流腔的通道上的節(jié)流件(202)。
9.根據(jù)權(quán)利要求
2 8中任意一項(xiàng)所述的集流式雙流程超臨界水冷堆，其特征在于:所述出口熱套管(204) —端沿徑向依次穿過(guò)吊籃筒體(206)、壓緊筒體(210)后與出口蒸汽腔接通，其另一端連接有熱套管推緊機(jī)構(gòu)(108)。
10.根據(jù)權(quán)利要求
2 8中任意一項(xiàng)所述的集流式雙流程超臨界水冷堆，其特征在于:所述反應(yīng)堆壓力容器的頂蓋(101)下壓在壓緊筒體(210)上，且壓緊筒體(210)與頂蓋(101)之間設(shè)置有壓緊彈簧(205)`。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明公開(kāi)了集流式雙流程超臨界水冷堆，包括反應(yīng)堆壓力容器、出口熱套管(204)及設(shè)置在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)的堆內(nèi)構(gòu)件，反應(yīng)堆壓力容器與堆內(nèi)構(gòu)件之間構(gòu)成有環(huán)腔及接通環(huán)腔的下腔室，堆內(nèi)構(gòu)件內(nèi)設(shè)有上腔體、出口蒸汽腔、集流腔及接通上腔體的混合腔體，上腔體與環(huán)腔接通，集流腔與下腔室接通，出口熱套管(204)與出口蒸汽腔接通，反應(yīng)堆壓力容器設(shè)有接通環(huán)腔的進(jìn)口接管(107)及接通出口熱套管(204)的出口接口管(103)，混合腔體和出口蒸汽腔均通過(guò)燃料組件與集流腔接通。本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)設(shè)計(jì)為雙流程堆芯結(jié)構(gòu)，避免了過(guò)多的流程導(dǎo)致堆芯安全系數(shù)降低的風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)G21C13/036GKCN103106932SQ201310042981
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年2月4日
發(fā)明者張宏亮, 羅英, 李翔, 范恒, 劉曉, 周禹, 李燕, 杜華, 陳訓(xùn)剛, 王留兵 申請(qǐng)人:中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan