CN104005963A - 小型核电站用主泵结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小型核电站用主泵结构，该核主泵结构由入口导叶、密封环、叶轮、出口导叶、卡环、键、叶轮螺栓、螺栓垫片、活塞环、一套紧固件、主螺栓、主螺母、主螺母垫片、转轴、驱动装置、隔热密封体、压力容器双层套筒的内筒、压力容器双层套筒的外筒等组成。该泵在驱动装置的驱动下能够实现使反应堆冷却剂以规定的流量进行循环，将反应堆堆芯产生的热量通过蒸汽发生器传递给二回路。该泵是反应堆冷却剂系统压力边界的组成部分，能够保证反应堆冷却剂压力边界的结构完整性。

Description

小型核电站用主泵结构

技术领域：本发明涉及一种小型核电站用主泵结构。

背景技术：国际原子能机构(IAEA)把电功率在300兆瓦以下的核反应堆动力装置定义为“小型堆”，发电功率在300-600兆瓦之间的核反应堆动力装置定义为“中型堆”，二者统称为“中小型核反应堆”，英文简称SMR(Small and Medium-sized Reactors)。中小型核反应堆与大型核电在技术和应用上各有特色、互为补充。为满足不同需求，IAEA积极鼓励发展安全、可靠、经济上可行和抗核扩散的模块式小型堆。世界核能发达国家在发展大型核电机组的同时，也都在积极研发多用途模块式小型反应堆，这些小型堆包括轻水堆、高温气冷堆、液态金属冷却快中子堆、熔盐堆等。

近年来，国外很多核电技术发达国家包括美国、俄罗斯、阿根廷、韩国、日本、南非等国都正在致力于研发安全性好、又有经济竞争力的中小型多用途反应堆，主要用于发电，还可兼顾热电、水电联供以及其它特殊用途等，一部分中小型反应堆已进入工程研究阶段。国外近年来该类泵已快趋于成熟阶段。很多核电技术发达国家正在致力于研发安全性好、又有经济竞争力的中小型多用途反应堆。

目前，单一发展沿海大型核电机组已不能完全适应核能广范应用的要求。从核电市场需求看，发达国家和中等发达国家的电力供应已趋于饱和。未来的核电需求将逐渐转移到广大发展中国家和能源短缺的国家及内陆地区，这些国家和地区受地理位置、地质、气象、水源、经济能力和电网容量的限制，不适宜建造大型核电机组。而小型堆的设计目标还着重于从根原上消除事故的发生，取消了一回路主管道，从而消除反应堆冷却系统失水事故，并且在遇到紧急事故时可有效在减少场外应急措施和人为干预。目前，由于该小型核反应堆用核主泵技术在国内尚属空白。如图3所示，在以往的高温介质的泵机组的结构中，泵与电机之间的隔热是采用隔热屏，密封则是采用迷宫环，迷宫环通过一套紧锢件连接在一起，且结构复杂，轴向距离又大。

发明内容：本发明的目的是提供一种结构简单、性能稳定、可靠、安全的小型核反堆用核主泵结构。本发明的技术方案为：一种小型核电站用主泵结构，主泵的进出口为同心双层套管结构，入口导叶(1)与密封环(2)之间靠密封环螺栓(13)、密封环垫片(14)相连接，叶轮(3)通过键(6)和叶轮螺栓(7)、叶轮螺栓垫片(8)固定在转轴(23)上，出口导叶(4)通过出口导叶螺栓(15)和出口导叶垫片(16)固定在入口导叶(1)上，卡环(5)通过卡环螺栓(17)、卡环垫片(18)固定在出口导叶(4)上，两个活塞环(9)套在出口导叶(4)上，与压力容器的内筒(24)相接触，封头(10)带有螺纹拧在出口导叶(4)上之后并用焊接方式焊牢，入口导叶(1)通过入口导叶螺栓(11)、入口导叶垫片(12)联接到驱动装置(26)上，驱动装置(26)通过主螺栓(19)、主螺母(20)、主螺栓垫片(21)与压力容器的外筒(25)相连接，隔热密封体(22)连接在驱动装置(26)上。

本发明的工作过程为：泵的进出口为同心双层套筒结构，泵的吸入口为压力容器双层套筒的外筒(25)与压力容器双层套筒的内筒(24)之间的环腔，排出口为双层套筒的内筒(24)，泵和驱动装置共用一根转轴，驱动装置(26)旋转，带动叶轮(3)从压力容器双层套筒的外筒(25)把介质通过入口导叶(1)吸入，再通过出口导叶(4)把介质打到压力容器双层套筒的内筒(24)中、即被抽送介质从双层套筒的环腔经180°拐弯后经由叶轮(3)吸入后，再经导叶(4)排出到双层套筒的内筒(24)中，完成泵的工作。

本发明的技术优点是：

1、本发明的核主泵没有自身的泵壳，借助于反应堆压力容器的管道作为自己的泵壳。因小型核反应堆取消了一回路的主管道，故为了节省模块化小型核反应堆的空间，它是借助于反应堆压力容器的双层套筒作为核主泵的泵壳来进行工作，同时对于核主泵来说也节省了材料。

2、本发明的核主泵是反应堆冷却剂系统压力边界的组成部分，能够保证反应堆冷却剂压力边界系统结构的完整性。

3、本发明的核主泵是将泵部分和驱动装置单独安装完成后，再整体的插入到压力容器内，安装和维修更加方便。

4、本发明的核主泵结构简单，泵与驱动装置之间设置了一个带迷宫结构的隔热密封体，一是起到与驱动装置之间的介质的密封作用；二是阻止热量传递给驱动装置，保证驱动装置的使用寿命，如图2所示。

5、本发明的核主泵结构特点是在出口导叶和入口导叶之间连接螺栓孔的槽部设置有双半的卡环，卡环与出口导叶之间用螺栓螺接，该双半卡环的设置便于出口导叶与入口导叶之间的安装和拆卸，同时保证了水力部分入口流道的完整性，避免产生吸入漩涡，如图4所示。

6、本发明的核主泵特点如图5所示，在出口导叶与压力容器双层套筒的内筒之间设置了两个活塞环，作用一是为了出口导叶与压力容器双层套筒的内筒之间有一定的间隙且易于安装，二是为了保证整个定子部件之间充分接触，起到压力容器双层套筒的内筒高压腔与出口导叶外部低压腔之间的密封作用，三是在压力容器双层套筒的内筒与入口导叶之间起一定的辅助支撑作用，使定子组成一个整体结构。同时两个活塞环在一个失效的情况下另一个同样能起到上述的三个作用，是具有双重保险的结构。

附图说明：

图1为本发明一种核主泵结构示意图

图2隔热密封体图

图3以往同类结构产品的隔热屏和迷宫环的结构

图4卡环结构图

图5活塞环图

具体实施方式：

如图1所示：主泵的进出口设计为同心双层套管结构，入口导叶1与密封环2之间靠密封环螺栓13、密封环垫片14相连接，叶轮3通过键6和叶轮螺栓7、叶轮螺栓垫片8固定在转轴23上，出口导叶4通过出口导叶螺栓15和出口导叶垫片16固定在入口导叶1上，如图4所示的卡环5通过卡环螺栓17、卡环垫片18固定在出口导叶4上，两个活塞环9套在出口导叶4上，与压力容器的内筒24相接触，封头10带有螺纹拧在出口导叶4上之后并用焊接方式焊牢，入口导叶1通过入口导叶螺栓11、入口导叶垫片12联接到驱动装置26上，驱动装置26通过主螺栓19、主螺母20、主螺栓垫片21与压力容器的外筒25相连接，如图2所示的隔热密封体22连接在驱动装置26上。泵的吸入口为压力容器双层套筒的外筒25与压力容器双层套筒的内筒24之间形成的环腔，主泵的排出口为双层套筒的内筒24，泵和驱动装置共用一根转轴23。整个泵的流道为双层套筒的环腔在入口导叶1处经180°拐弯后再经叶轮3到出口导叶4，再到双层套筒的内筒24。在泵与驱动装置之间设置了一个带有迷宫环结构的隔热密封体22。在出口导叶4和入口导叶之1间安装的螺栓孔的槽部外设置有双半的卡环5，卡环5与出口导叶4之间用卡环螺栓17连接。在出口导叶4与压力容器双层套筒的内筒24之间设置了结构如图5所示的两个活塞环9。

Claims (5)

1.一种小型核电站用主泵结构，其特征是：主泵的进出口为同心双层套管结构，入口导叶(1)与密封环(2)之间靠密封环螺栓(13)、密封环垫片(14)相连接，叶轮(3)通过键(6)和叶轮螺栓(7)、叶轮螺栓垫片(8)固定在转轴(23)上，出口导叶(4)通过出口导叶螺栓(15)和出口导叶垫片(16)固定在入口导叶(1)上，卡环(5)通过卡环螺栓(17)、卡环垫片(18)固定在出口导叶(4)上，两个活塞环(9)套在出口导叶(4)上，与压力容器的内筒(24)相接触，封头(10)带有螺纹拧在出口导叶(4)上之后并用焊接方式焊牢，入口导叶(1)通过入口导叶螺栓(11)、入口导叶垫片(12)联接到驱动装置(26)上，驱动装置(26)通过主螺栓(19)、主螺母(20)、主螺栓垫片(21)与压力容器的外筒(25)相连接，隔热密封体(22)连接在驱动装置(26)上。

2.根据权利要求1所述的一种小型核电站用主泵结构，其特征是：泵的吸入口为压力容器双层套筒的外筒(25)与压力容器双层套筒的内筒(24)之间形成的环腔，主泵的排出口为双层套筒的内筒(24)，泵和驱动装置共用一根转轴(23)，整个泵的流道结构为双层套筒的环腔在入口导叶(1)处经180°拐弯后再经叶轮(3)到出口导叶(4)，再到双层套筒的内筒(24)。

3.根据权利要求1所述的一种小型核电站用主泵结构，其特征是：在泵与驱动装置之间设置了一个带有迷宫环结构的隔热密封体(22)。

4.根据权利要求1所述的一种小型核电站用主泵结构，其特征是：在出口导叶(4)和入口导叶(1)之间安装的螺栓孔的槽部外设置有双半的卡环(5)，卡环(5)与出口导叶(4)之间用卡环螺栓(17)连接。

5.根据权利要求1所述的一种小型核电站用主泵结构，其特征是：在出口导叶(4)与压力容器双层套筒的内筒(24)之间设置了两个活塞环(9)。