CN103971763A - 核电站反应堆的堆内流量分配装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核电站反应堆的堆内流量分配装置，其用于对堆芯冷却剂进行流量分配，流量分配装置包括堆芯下支承板、围篮形结构和立柱；围篮形结构固定于堆芯下支承板下方，其包括多孔围篮和位于多孔围篮底部的涡流抑制板，多孔围篮和涡流抑制板上分别开设有多个流水孔；立柱垂直地设于涡流抑制板与堆芯下支承板之间。本发明核电站反应堆的堆内流量分配装置结构较为简单，而且其通过涡流抑制板和立柱对冷却剂进行搅混而有效地抑制了下腔室的涡流，避免了下腔室中的结构出现漩涡脱落现象；本发明还通过围篮形结构和堆芯下支承板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。
Description
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的堆内流量分配装置。
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，以对下腔室104中的冷却剂进行流量分配和漩涡流抑制，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。
请参阅图2所示的第一种现有流量分配结构，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功能的。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。
请参阅图3和图4所示的第二种现有流量分配结构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；且网状孔板302上的孔为方形，孔板结构为锻件加工而成，成本也较高；最重要的是此结构的流量分配效果不佳，不均匀系数为20％左右。
请参阅图5所示的第三种现有流量分配结构，其是通过法兰42固定于堆芯下支承板44底部的封头形结构46，封头形结构46上开设有大量水孔460。使用时，冷却剂从环形下降腔进入封头形结构46与压力容器下封头47形成的腔室470后，穿过封头形结构46上的水孔460进入下腔室472，再通过堆芯下支承板44进入堆芯。这种流量分配结构具有结构简单的优点，但是其同样不能充分搅混压力容器底部的漩涡流，因此封头形结构46内、外的漩涡依旧无法得到有效地抑制。
有鉴于此，确有必要提供一种结构简单、漩涡搅混效果好的核电站反应堆的堆内流量分配装置。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种结构简单、漩涡搅混效果好的核电站反应堆的堆内流量分配装置。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站反应堆的堆内流量分配装置，其用于对堆芯冷却剂进行流量分配，所述流量分配装置包括堆芯下支承板、围篮形结构和立柱；围篮形结构固定于堆芯下支承板下方，其包括多孔围篮和位于多孔围篮底部的涡流抑制板，多孔围篮和涡流抑制板上分别开设有多个流水孔；立柱垂直地设于涡流抑制板与堆芯下支承板之间。
作为本发明核电站反应堆的堆内流量分配装置的一种改进，所述围篮形结构为半球形、半椭球形或锥台形，其底部的涡流抑制板为平板或弧形板；固定后的围篮形结构与压力容器下封头在下腔室中形成了一个环形的冷却剂通道，冷却剂通道的入口位于反应堆压力容器环形下降腔的底部。
作为本发明核电站反应堆的堆内流量分配装置的一种改进，所述多孔围篮为弧形或类弧形，其上开设的流水孔包括水平流水孔、倾斜流水孔中的一种或两种。
作为本发明核电站反应堆的堆内流量分配装置的一种改进，所述涡流抑制板上的流水孔形状为弧形腰圆孔、圆孔或方孔中的一种或几种的组合。
作为本发明核电站反应堆的堆内流量分配装置的一种改进，所述涡流抑制板与堆芯下支承板之间的距离e的大小为反应堆压力容器环形下降腔宽度d的2～10倍。
作为本发明核电站反应堆的堆内流量分配装置的一种改进，所述立柱为连接在涡流抑制板与堆芯下支承板之间的二次支承柱。
作为本发明核电站反应堆的堆内流量分配装置的一种改进，还包括设于涡流抑制板下方的能量吸收仪，能量吸收仪与涡流抑制板一起通过二次支承柱与堆芯下支承板连接。
作为本发明核电站反应堆的堆内流量分配装置的一种改进，所述围篮形结构还包括与多孔围篮连接的法兰，围篮形结构通过法兰固定于堆芯下支承板的下边缘。
作为本发明核电站反应堆的堆内流量分配装置的一种改进，所述多孔围篮和法兰为整体锻造或板材压制成型或通过焊接连接，涡流抑制板与多孔围篮一体成型或焊接连接。
作为本发明核电站反应堆的堆内流量分配装置的一种改进，所述围篮形结构的厚度为30～100毫米。
与现有技术相比，本发明核电站反应堆的堆内流量分配装置的结构较为简单，而且其通过涡流抑制板和立柱对冷却剂进行搅混而有效地抑制了下腔室的涡流，避免了下腔室中的结构出现漩涡脱落现象；本发明还通过围篮形结构和堆芯下支承板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。
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的堆内流量分配装置及其有益技术效果进行详细说明。
图1为反应堆压力容器内的冷却剂流场示意图。
图2为第一种现有流量分配结构的示意图。
图3为第二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为第三种现有流量分配结构的示意图。
图6为本发明核电站反应堆的堆内流量分配装置的装配示意图。
图7为本发明核电站反应堆的堆内流量分配装置的围篮形结构流水孔分布示意图。
具体实施方式
请参阅图6和图7，本发明核电站反应堆的堆内流量分配装置安装在压力容器下封头90内，其包括堆芯下支承板60、围篮形结构、立柱80和能量吸收仪82。其中，堆芯下支承板60焊接于吊篮92的下端；围篮形结构为半球形、半椭球形或锥台形，其位于堆芯下支承板60下方而将压力容器下封头90围成的下腔室分为内外两部分；立柱80垂直地设于围篮形结构与堆芯下支承板60之间；能量吸收仪80安装在围篮形结构的下方。
堆芯下支承板60对应每组燃料组件的位置均开设有穿孔62。
围篮形结构固定于堆芯下支承板60下方，其厚度在30～100毫米之间，结构上则包括多孔围篮72、连接于多孔围篮72下边缘的涡流抑制板74和连接于多孔围篮72上边缘的法兰76。其中，所述多孔围篮72为弧形或类弧形，其上开设有大量流水孔720；流水孔720为圆形，包括水平流水孔和倾斜流水孔两种。涡流抑制板74为位于多孔围篮72底部中间位置处的平板或弧形板，其上也开设有大量流水孔，流水孔可以如图7所示为弧形腰圆孔740和圆孔742，也可以为方孔；涡流抑制板74与多孔围篮72一体成型或焊接连接，并通过立柱80与堆芯下支承板60连接，涡流抑制板74与堆芯下支承板60之间的距离e的大小为反应堆压力容器环形下降腔94的宽度d的2～10倍。法兰76通过整体制造加工或焊接的方式与多孔围篮72连接，其上开设有穿孔760，因此可以通过螺栓将围篮形结构固定连接于堆芯下支承板60的下表面边缘。固定后的围篮形结构与压力容器下封头90在下腔室中形成了一个环形的冷却剂通道96，冷却剂通道96的入口位于反应堆压力容器环形下降腔94的底部。
立柱80为连接在涡流抑制板74与堆芯下支承板60之间的二次支承柱，其数量为4～8根。
能量吸收仪82固定于涡流抑制板74的下方，其与涡流抑制板74一起通过二次支承柱与堆芯下支承板60连接；能量吸收仪82可以为不锈钢材料的环形壳体能量吸收仪，在假想堆芯跌落事故时，其可以与涡流抑制板74、二次支承柱共同起到二次支承作用。
使用时，冷却剂从反应堆压力容器环形下降腔94进入冷却剂通道96，然后通过围篮形结构上的各种流水孔720、740、742进入围篮形结构与堆芯下支承板60之间的腔室98，经过涡流抑制板74和立柱80搅混的冷却剂几乎没有漩涡流，而且经过围篮形结构上的流水孔720、740、742进行第一次分配后已较为均匀；之后冷却剂继续向上流动，通过堆芯下支承板60上的穿孔62进行第二次分配，因此当冷却剂从堆芯下支承板60的上表面流出时，流量分配已经非常均匀，能够充分满足堆芯燃料组件对流量均匀化的要求。
通过以上描述可知，本发明核电站反应堆的堆内流量分配装置的结构较为简单，而且其改善了下腔室的流场特性，通过涡流抑制板74和立柱80对冷却剂进行搅混而有效地抑制了下腔室的涡流，避免了下腔室内的结构出现漩涡脱落现象；本发明还通过围篮形结构和堆芯下支承板60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。另外，本发明核电站反应堆的堆内流量分配装置还设置有能起到二次支承作用的能量吸收仪82，提高了安全性；各元件之间通过螺栓连接，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。
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的堆内流量分配装置，用于对堆芯冷却剂进行流量分配，其特征在于：所述流量分配装置包括堆芯下支承板、围篮形结构和立柱；围篮形结构固定于堆芯下支承板下方，其包括多孔围篮和位于多孔围篮底部的涡流抑制板，多孔围篮和涡流抑制板上分别开设有多个流水孔；立柱垂直地设于涡流抑制板与堆芯下支承板之间。
2.根据权利要求1所述的核电站反应堆的堆内流量分配装置，其特征在于：所述围篮形结构为半球形、半椭球形或锥台形，其底部的涡流抑制板为平板或弧形板；固定后的围篮形结构与压力容器下封头在下腔室中形成了一个环形的冷却剂通道，冷却剂通道的入口位于反应堆压力容器环形下降腔的底部。
3.根据权利要求1所述的核电站反应堆的堆内流量分配装置，其特征在于：所述多孔围篮为弧形或类弧形，其上开设的流水孔包括水平流水孔、倾斜流水孔中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的核电站反应堆的堆内流量分配装置，其特征在于：所述涡流抑制板上的流水孔形状为弧形腰圆孔、圆孔或方孔中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的核电站反应堆的堆内流量分配装置，其特征在于：所述涡流抑制板与堆芯下支承板之间的距离e的大小为反应堆压力容器环形下降腔宽度d的2～10倍。
6.根据权利要求1所述的核电站反应堆的堆内流量分配装置，其特征在于：所述立柱为连接在涡流抑制板与堆芯下支承板之间的二次支承柱。
7.根据权利要求6所述的核电站反应堆的堆内流量分配装置，其特征在于：还包括设于涡流抑制板下方的能量吸收仪，能量吸收仪与涡流抑制板一起通过二次支承柱与堆芯下支承板连接。
8.根据权利要求1所述的核电站反应堆的堆内流量分配装置，其特征在于：所述围篮形结构还包括与多孔围篮连接的法兰，围篮形结构通过法兰固定于堆芯下支承板的下边缘。
9.根据权利要求8所述的核电站反应堆的堆内流量分配装置，其特征在于：所述多孔围篮和法兰为整体锻造或板材压制成型或通过焊接连接，涡流抑制板与多孔围篮一体成型或焊接连接。
10.根据权利要求1所述的核电站反应堆的堆内流量分配装置，其特征在于：所述围篮形结构的厚度为30～100毫米。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140806 |