CN103700412B - 压力容器内的金属波纹管组件以及高温气冷堆中的阻流件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于核反应堆压力容器内的金属波纹管组件，其包括金属波纹管，所述金属波纹管的管壁为环形波纹状，采用不锈钢薄板材料制成，适用于高温气冷堆堆内金属构件技术领域，是一种用来补偿由于热胀冷缩等原因引起的金属堆内构件和反应堆压力容器之间尺寸变化的装置。环形波纹状管壁抗变形能力强，承受外部的压差可以达到60KPa。同时可以阻止上支承板以上、反应堆压力容器顶盖以下空间内的氦气参与对流换热，并具有耐高温、耐高压、孔径大、使用寿命长等特点。本发明还提供了一种高温气冷堆中的阻流件，以及一种在高温气冷堆中阻止冷却剂气体在堆芯壳和压力容器之间的环形空间与上支承板以上的压力容器内空间内自由流动的方法。

Description

压力容器内的金属波纹管组件以及高温气冷堆中的阻流件
技术领域
本发明涉及一种新型金属波纹管,适用于高温气冷堆堆内构件技术领域。
背景技术
在高温气冷堆中，为了确保冷却剂气体，例如氦气的正常流动，有必要限制在堆芯壳和压力容器（RPV）之间环形空间与上支承板以上的RPV内空间氦气的自由流动，这就需要在上支承板和RPV法兰内壁设置阻流结构。现有技术中采用不锈钢薄板压制成型后一端固定在上支承板上表面，另一端紧靠在RPV法兰内壁的结构进行阻流，但存在阻流板和法兰内壁因结构热膨胀而产生过大的热应力，容易导致结构破坏，或者导致相互摩擦滑动等技术问题，也不利于结构的稳定。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供了一种用于反应堆压力容器内阻流的新型金属波纹管。该金属波纹管件同时还起到补偿由于热胀冷缩等原因引起的金属堆内构件和反应堆压力容器之间位置尺寸变化的作用，该新型金属波纹管具有耐高温、可承收一定压力、直径大、使用寿命长等特点。
具体的，本发明提供了一种用于核反应堆压力容器内的金属波纹管组件，其包括金属波纹管，所述金属波纹管的管壁为环形波纹状，采用不锈钢薄板材料制成。
优选的，该用于核反应堆压力容器内的金属波纹管组件还包括了环板、连接环板以及接管；其中，
所述环板连接在所述金属波纹管的第一端，用于固定所述金属波纹管的第一端；
所述连接环板连接在所述金属波纹管与所述第一端相对的第二端，而所述接管连接所述连接环板，通过所述接管和所述连接环板将所述金属波纹管的第二端固定；
而且，所述连接环板上均匀布置了至少60个向上的凸槽，所述环板、金属波纹管、连接环板以及接管之间具有环形焊缝，采用氩弧焊连接。
本发明还提供了一种高温气冷堆中的阻流件，包括金属波纹管，所述金属波纹管的管壁为环形波纹状，采用不锈钢薄板材料制成；还包括了环板、连接环板以及接管；其中，
所述环板连接在所述金属波纹管的第一端，用于固定所述金属波纹管的第一端；
所述连接环板连接在所述金属波纹管与所述第一端相对的第二端，而所述接管连接所述连接环板，通过所述接管和所述连接环板将所述金属波纹管的第二端固定；
而且，所述连接环板上均匀布置了至少60个向上的凸槽，所述环板、金属波纹管、连接环板以及接管之间具有环形焊缝，采用氩弧焊连接。
优选的，所述的通过所述接管和所述连接环板将所述金属波纹管的第二端固定具体方式为：采用一排螺钉（1）、双耳止动垫片（2）和压力容器压条（3），固定在反应堆压力容器法兰段内表面；
所述的固定所述金属波纹管的第一端具体方式为：用一排螺钉（1）、双耳止动垫片（2）和上支承板压条（5），固定于金属堆内构件上支承板上表面。
优选的，所述的金属波纹管可以产生的轴向位移量是±20mm，半径方向相对位移是±3mm。
所述的金属波纹管能够抗高温，其材料满足在以下条件下能够正常工作：正常运行工况下温度370℃，事故工况72h内最高使用温度可达到500℃。
所述的金属波纹管采用不锈钢薄板，板厚1mm，内径为4-7m，波纹波距为50-70mm,波高为60-80mm；冶炼方法采用粗炼钢水加炉外精炼。
还提供了一种在高温气冷堆中阻止冷却剂气体在堆芯壳和压力容器之间的环形空间与上支承板以上的压力容器内空间内自由流动的方法，其特征在于，在反应堆压力容器法兰段和上支承板之间固定前述之一的阻流件，且所述上支承板是金属堆内构件上支承板。
本发明所述的新型金属波纹管以及高温气冷堆中的阻流件具有使用寿命长，根据设计位移和所列波纹管件的设计瞬态进行疲劳寿命分析，结果证明所设计制造的金属波纹管组件能够满足反应堆寿期内各种瞬态工况的要求，能够达到40年的反应堆寿期要求，40年中无需检修和更换。
附图说明
图1是本金属波纹管的主视局剖示意图；
1-螺钉；2-双耳止动垫片；3-压力容器压条；4-波纹管；5-上支承板压条；
6-压力容器筒体；7-上支承板；8-连接环板；9-堆芯壳；10-环板。
具体实施方式
参见图1，本发明提供了一种用于反应堆内新型金属波纹管，以及主体部分由金属波纹管组成的高温气冷堆内的阻流件，它包括金属管壁为环形波纹状，该管作为连接固定在金属堆内构件上支承板上表面和反应堆压力容器法兰段内表面之间。主要用来补偿沿堆本体轴线方向上堆芯壳和反应堆压力容器之间的相对位移及少量的半径方向相对位移，同时阻止上支承板以上、反应堆压力容器顶盖以下空间内的氦气参与对流换热。金属波纹管组件承受外部压差60kPa。
金属波纹管钢板采用不锈钢板。其中波纹管板厚1mm，冶炼方法应采用粗炼钢水加炉外精炼。
如图1所示，除了金属波纹管之外，该阻流件还包括了环板10、连接环板8以及接管；其中，环板10连接在金属波纹管的一端以用于固定，具体是采用一排螺钉1、双耳止动垫片2和压力容器压条3，将波纹管的该端固定在反应堆压力容器法兰段内表面；连接环板8连接在金属波纹管另一端，而接管连接连接环板8，由此将金属波纹管固定，具体是用一排螺钉1、双耳止动垫片2和上支承板压条5，将波纹管的该端固定于金属堆内构件上支承板上表面。而环板10、金属波纹管、连接环板8以及接管之间具有环形焊缝，采用氩弧焊连接。连接环板上还均匀布置了至少60个向上的凸槽，可提供整个波纹管组件的整体刚性。
本发明提供一种用于反应堆内阻流的新型金属波纹管根据材料分析表明：这种新型金属波纹管最高使用温度可达到500℃；并且新型金属波纹管环境气氛为氦气；环境压力（额定工况）7.0MPa。
新型金属波纹管位移经过实验测试结果为：轴向位移可以达到：±20mm；半径方向相对位移定为：±3mm。满足正常运行和启动、停堆、事故等各种工况。
经过疲劳性能检验：新型金属波纹管在反应堆寿期内可以承受各种设计瞬态。
本发明提供一种用于高温气冷堆堆内构件的新型金属波纹管根据设计位移和波纹管件的设计瞬态进行疲劳寿命分析，说明所设计制造的金属波纹管件能够满足反应堆寿期内各种瞬态工况的要求。本金属波纹管的设计寿命可以达到40年。

Claims (8)

1.一种用于核反应堆压力容器内的金属波纹管组件，其包括金属波纹管、环板、连接环板以及接管；其中，所述金属波纹管的管壁为环形波纹状，采用不锈钢薄板材料制成；所述环板连接在所述金属波纹管的第一端，用于固定所述金属波纹管的第一端；所述连接环板连接在所述金属波纹管与所述第一端相对的第二端，而所述接管连接所述连接环板，通过所述接管和所述连接环板将所述金属波纹管的第二端固定。
2.根据权利要求1所述的一种用于核反应堆压力容器内的金属波纹管组件，其特征在于，所述连接环板上均匀布置了至少60个向上的凸槽，所述环板、金属波纹管、连接环板以及接管之间具有环形焊缝，采用氩弧焊连接。
3.一种高温气冷堆中的阻流件，包括金属波纹管，所述金属波纹管的管壁为环形波纹状，采用不锈钢薄板材料制成；还包括了环板、连接环板以及接管；其中，
所述环板连接在所述金属波纹管的第一端，用于固定所述金属波纹管的第一端；
所述连接环板连接在所述金属波纹管与所述第一端相对的第二端，而所述接管连接所述连接环板，通过所述接管和所述连接环板将所述金属波纹管的第二端固定；
而且，所述连接环板上均匀布置了至少60个向上的凸槽，所述环板、金属波纹管、连接环板以及接管之间具有环形焊缝，采用氩弧焊连接。
4.根据权利要求3所述的一种高温气冷堆中的阻流件，其特征在于，
所述的通过所述接管和所述连接环板将所述金属波纹管的第二端固定具体方式为：采用一排螺钉(1)、双耳止动垫片(2)和压力容器压条(3)，固定在反应堆压力容器法兰段内表面；
所述的固定所述金属波纹管的第一端具体方式为：用一排螺钉(1)、双耳止动垫片(2)和上支承板压条(5)，固定于金属堆内构件上支承板上表面。
5.根据权利要求3或4所述的一种高温气冷堆中的阻流件，其特征在于，所述的金属波纹管可以产生的轴向位移量是±20mm，半径方向相对位移是±3mm。
6.根据权利要求3或4所述的一种高温气冷堆中的阻流件，其特征在于，所述的金属波纹管能够抗高温，其材料满足在以下条件下能够正常工作：正常运行工况下温度370℃，事故工况72h内最高使用温度可达到500℃。
7.根据权利要求3或4所述的一种高温气冷堆中的阻流件，其特征在于，所述的金属波纹管采用不锈钢薄板，板厚1mm，内径为4-7m，波纹波距为50-70mm,波高为60-80mm；冶炼方法采用粗炼钢水加炉外精炼。
8.一种在高温气冷堆中阻止冷却剂气体在堆芯壳和压力容器之间的环形空间与上支承板以上的压力容器内空间内自由流动的方法，其特征在于，在反应堆压力容器法兰段和上支承板之间固定如权利要求4-7之一所述的阻流件，且所述上支承板是金属堆内构件上支承板。
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