CN102800371A - 核电站反应堆流量分配结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核电站反应堆流量分配结构，其用于对冷却堆芯的冷却剂进行流量分配，流量分配结构包括堆芯下支承板和固定于堆芯下支承板的封头形结构，封头形结构包括开设有流水孔的封头。与现有技术相比，本发明核电站反应堆流量分配结构通过封头改变了冷却剂通道的形状而有效改善下腔室的流场特性，避免了下腔室中的堆内构件出现漩涡脱落现象，再通过封头的流水孔对冷却剂进行流量分配，使进入堆芯燃料组件的流量分配均匀性更理想。

Description

核电站反应堆流量分配结构
技术领域
本发明涉及核电技术领域，更具体地说，本发明涉及一种核电站反应堆流量分配结构。
背景技术
请参阅图1，核电站的压水型反应堆本体由反应堆压力容器10、堆内构件、控制棒驱动机构、堆芯部件和堆芯仪表等部件组成，堆内构件、压力容器10及燃料组件结构本身一起为堆芯12提供合理的流道。冷却剂从反应堆压力容器10的入口管嘴100流入，进入环形下降腔102，再进入下腔室104，经堆芯下支承板106后进入堆芯12，从而实现堆芯12的冷却。但是，由于压力容器10的下封头108一般为球形或碟形，其与堆芯下支承板106所围成的下腔室104近似半球形，当冷却剂从环形下降腔102进入下腔室104时，就会因流道急剧变化而在下腔室104内产生大量涡流，导致进入堆芯12不同位置处的燃料组件的流量分布不均匀。为此，在设计压水堆堆内构件时，通常会在堆芯12的下方设置流量分配结构109，或者是具有类似功能的结构，对下腔室104中的冷却剂进行流量分配，使冷却剂流经流量分配结构109和多孔的堆芯下支承板106后，以可接受的均匀流量分布进入堆芯12。
图2所示为一种现有的流量分配结构，其是通过堆芯下支承板20下方的堆芯仪表导向柱22、二次支承柱24、上下格板26以及多孔的堆芯下支承板20和多孔的堆芯下板28一起发挥流量分配的功能，当冷却剂从环形下降腔200进入下腔室202后，通过仪表导向柱22、二次支承柱24和上下格板26，对冷却剂进行搅混，再通过堆芯下支承板20和堆芯下板28进行流量分配，使冷却剂以较均匀的流量分布进入堆芯。但是，此结构的流量分配功能需要仪表导向柱22、二次支承柱24、上下格板26、堆芯下支承板20和堆芯下板28等零件联合作用，零件数量众多且结构复杂；另外，由于下腔室202中的涡流现象较为严重，设于其中的仪表导向柱22会不可避免地存在漩涡脱落现象。
图3和图4所示为另一种现有的流量分配结构30，其设于堆芯下支承板32底部，包括环形围筒300、设于环形围筒300中的网状孔板302和固定于网状孔板302上的24根拉杆304，每根拉杆304都通过4个螺栓与堆芯下支承板32连接，流量分配功能主要由网状孔板302实现。但是，上述流量分配结构30的连接螺栓数量太多，结构较复杂；网状孔板302上的孔为方形，孔板结构为锻件加工而成，成本也较高；而此结构的流量分配效果却不佳，不均匀系数为20%左右。
有鉴于此，确有必要提供一种结构简单、流量分配效果好的核电站反应堆流量分配结构。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种结构简单、流量分配效果好的核电站反应堆流量分配结构。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站反应堆流量分配结构，其用于对冷却堆芯的冷却剂进行流量分配，流量分配结构包括堆芯下支承板和固定于堆芯下支承板的封头形结构，封头形结构包括开设有流水孔的封头。
作为本发明核电站反应堆流量分配结构的一种改进，所述封头形结构与压力容器下封头之间形成冷却剂通道，冷却剂通道的各点宽度均为压力容器的环形下降腔宽度的0.5~2倍之间。
作为本发明核电站反应堆流量分配结构的一种改进，所述封头为半球形、半椭球形、碟形或锥台形。
作为本发明核电站反应堆流量分配结构的一种改进，所述封头的厚度为20~150毫米。
作为本发明核电站反应堆流量分配结构的一种改进，所述封头的流水孔包括竖直流水孔、水平流水孔和斜流水孔。
作为本发明核电站反应堆流量分配结构的一种改进，所述封头的流水孔直径为20~200毫米。
作为本发明核电站反应堆流量分配结构的一种改进，所述封头形结构通过焊接或螺栓连接的方式固定于堆芯下支承板的下表面边缘。
作为本发明核电站反应堆流量分配结构的一种改进，所述封头形结构还包括设于封头边缘的法兰，所述封头形结构通过法兰固定于堆芯下支承板。
作为本发明核电站反应堆流量分配结构的一种改进，所述封头和法兰为整体锻造或板材压制成型或通过焊接连接。
作为本发明核电站反应堆流量分配结构的一种改进，所述堆芯下支承板开设有对应燃料组件的穿孔。
与现有技术相比，本发明核电站反应堆流量分配结构通过封头改变了冷却剂通道的形状而有效改善下腔室的流场特性，避免了下腔室中的堆内构件出现漩涡脱落现象，再通过封头的流水孔对冷却剂进行流量分配，使进入堆芯燃料组件的流量分配均匀性更佳。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电站反应堆流量分配结构及其有益技术效果进行详细说明，其中：
图1为反应堆压力容器内的冷却剂流场示意图。
图2为一种现有流量分配结构的示意图。
图3为另一种现有流量分配结构的示意图。
图4为图3中流量分配结构的装配示意图。
图5为本发明核电站反应堆流量分配结构的装配示意图。
图6为本发明核电站反应堆流量分配结构的封头形结构的示意图。
具体实施方式
请参阅图5和图6，本发明核电站反应堆流量分配结构包括堆芯下支承板50和封头形结构。
堆芯下支承板50焊接于吊篮80的下端，并对应每组燃料组件的位置开有穿孔52。
封头形结构包括封头60和法兰62。其中，封头60为半球形，厚度为20~150毫米，其上均匀开设大量直径为20~200毫米的流水孔600，这些流水孔600包括竖直流水孔602、水平流水孔604和斜流水孔606。法兰62设于封头60的边缘，其上开设数个螺孔620，螺栓64穿过法兰62上的螺孔620而将封头形结构固定于堆芯下支承板50的下表面边缘。
固定后的封头形结构与压力容器下封头82在下腔室中形成了一个环形的冷却剂通道84，冷却剂通道84的入口位于环形下降腔86的底部，冷却剂通道84使得冷却剂流道变化较小，因而能有效抑制下腔室底部的漩涡流。又由于封头60上开有大量流水孔600，因此从环形下降腔86进入冷却剂通道84的冷却剂能通过流水孔600进入封头60与堆芯下支承板50之间的腔室88，此时冷却剂的流动方向大多竖直向上，几乎没有漩涡流，而且经过封头60上流水孔600进行第一次分配后，冷却剂已较为均匀；之后冷却剂继续向上流动，进入堆芯下支承板50上的穿孔52，进行第二次分配，因此当冷却剂从堆芯下支承板50的上表面流出时，流量分配已经更为均匀，能够充分满足堆芯燃料组件对流量均匀化的要求。
与现有技术相比，本发明核电站反应堆流量分配结构通过封头60和堆芯下支承板50对冷却剂进行两次流量分配，因此分配效果更好，进入堆芯燃料组件的流量分配均匀性更佳，经测试，其流量分配的不均匀系数小于16%。另外，本发明核电站反应堆流量分配结构的结构非常简单，有利于简化下部堆内构件的结构，而且改善了下腔室的流场特性，有效避免了下腔室中的堆内构件出现漩涡脱落现象，从而提高了结构的可靠性；本发明的封头形结构与堆芯下支承板50之间通过螺栓连接，不仅安装和拆卸方便，而且可以实现堆内构件安装阶段径向支承键的安装间隙检测操作。
在其他实施方式中，封头形结构的封头60还可以为半椭球形、碟形或锥台形，只要能在封头形结构和压力容器下封头82之间形成一个各点宽度e均为环形下降腔86宽度d的0.5~2倍之间的冷却剂通道即可，本发明通过多次试验验证和仿真分析，确定封头形结构与压力容器之间的间隙为上述大小时，可以有效的抑制漩涡流，使得堆芯入口前的反应剂流量分配更加均匀；封头形结构的封头60和法兰62可以整体锻造或板材压制成型，也可以通过焊接连接，还可以不设法兰62而直接将封头60焊接于堆芯下支承板50。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种核电站反应堆流量分配结构，用于对冷却堆芯的冷却剂进行流量分配，其特征在于：所述流量分配结构包括堆芯下支承板和固定于堆芯下支承板的封头形结构，封头形结构包括开设有流水孔的封头。
2.根据权利要求1所述的核电站反应堆流量分配结构，其特征在于：所述封头形结构与压力容器下封头之间形成冷却剂通道，冷却剂通道的各点宽度均为压力容器的环形下降腔宽度的0.5~2倍之间。
3.根据权利要求1所述的核电站反应堆流量分配结构，其特征在于：所述封头为半球形、半椭球形、碟形或锥台形。
4.根据权利要求1所述的核电站反应堆流量分配结构，其特征在于：所述封头的厚度为20~150毫米。
5.根据权利要求1所述的核电站反应堆流量分配结构，其特征在于：所述封头的流水孔包括竖直流水孔、水平流水孔和斜流水孔。
6.根据权利要求1所述的核电站反应堆流量分配结构，其特征在于：所述封头的流水孔直径为20~200毫米。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的核电站反应堆流量分配结构，其特征在于：所述封头形结构通过焊接或螺栓连接的方式固定于所述堆芯下支承板的下表面边缘。
8.根据权利要求7所述的核电站反应堆流量分配结构，其特征在于：所述封头形结构还包括设于封头边缘的法兰，所述封头形结构通过法兰固定于所述堆芯下支承板。
9.根据权利要求8所述的核电站反应堆流量分配结构，其特征在于：所述封头和法兰为整体锻造或板材压制成型或通过焊接连接。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的核电站反应堆流量分配结构，其特征在于：所述堆芯下支承板开设有对应燃料组件的穿孔。
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