CN104810068A - 一种外壁面带有翅片的压力容器 - Google Patents

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王佳赟
曹克美
芦苇
张琨
方立凯
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Abstract

本发明涉及大型非能动压水堆核电厂安全技术领域，具体公开了一种外壁面带有翅片的压力容器。一种外壁面带有翅片的压力容器，该压力容器包括压力容器及其外壁上固定的翅片，其中，压力容器包括圆柱筒结构的压力容器筒身及其下端盖状结构的下封头，在压力容器下封头外壁上沿周向均匀布置有N个翅片。该压力容器，在压力容器外壁设置的翅片，可以使流体流动过程中产生漩涡或是引导流体改变单一的流动方向，从而可以增强流体流动过程中的搅浑，使流体受热更加均匀，从而增强流体的换热能力，提高流体在压力容器外壁面相应位置处的临界热流密度，有利于实施核电厂堆内熔融物滞留措施，提高核电厂在事故情况下的安全性。

Description

一种外壁面带有翅片的压力容器
技术领域
本发明属于大型非能动压水堆核电厂安全技术领域，具体涉及一种外壁面带有翅片的压力容器。
背景技术
在现有的非能动压水堆核电厂的设计中，采用了很多严重事故缓解策略。例如在AP1000核电厂中，采用了熔融物堆内滞留（IVR，In-vessel retention）的技术来确保反应堆压力容器下封头不发生失效，使堆芯熔融物滞留在压力容器内。IVR技术是在核电厂发生事故的条件下将水注入反应堆堆腔，使反应堆压力容器浸于水中，依靠水的沸腾冷却压力容器壁面并保持压力容器的完整性。然而，IVR措施的成功需要满足一定的条件，例如压力容器壁面的热流密度必须小于当地临界热流密度。压力容器壁面热流密度与当地临界热流密度的比值是评价IVR有效性的关键指标之一，其比值越小说明IVR措施裕量越大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种外壁面带有翅片的压力容器，其可以提高压力容器外壁面的临界热流密度，增强反应堆严重事故条件下熔融物堆内滞留措施的有效性。
本发明的技术方案如下：一种外壁面带有翅片的压力容器，该压力容器包括压力容器及其外壁上固定的翅片，其中，压力容器包括圆柱筒结构的压力容器筒身及其下端盖状结构的下封头，在压力容器下封头外壁上沿周向均匀布置有N个翅片。
所述的翅片与压力容器直接锻造成型或者翅片直接焊接至压力容器外壁面上。
所述的压力容器下封头外壁上沿周向均匀布置有2个、4个、6个或8个翅片，且每个翅片彼此之间不相互接触。
所述的翅片具体为波浪形长条形结构的翅片A，翅片A一端为平直板状结构的平直段，并与主体波浪形结构的长条板状结构弧形过渡；每个翅片A沿着压力容器下封头外壁面纵向布置，且翅片A平直段的一端位于下封头底部区域。
所述的翅片A平直段自由端存在倒角，倒角后形成的夹角β1为10°～70°。
所述的翅片A垂直压力容器下封头外壁面的翅片高度H1与长条形结构翅片A的宽度W1之间的比值为1～10。
所述的翅片具体为光滑过渡弧形长条结构的翅片B，翅片B前端弧度相对较小，后段弧度相对较大，翅片B垂直压力容器下封头外壁面的前端翅片高度相对较小，后段翅片高度相对较大，且整个翅片高度为平滑过渡。
所述的翅片B的最大翅片高度H2与长条形结构翅片B的宽度W2的比值为0.5～50。
所述的翅片B沿压力容器下封头外壁面纵向布置，并使翅片B中翅片高度较小的一端位于下封头底部，且翅片B与来流的夹角β2为0°～60°。
本发明的显著效果在于：本发明所述的一种外壁带有翅片的压力容器，在压力容器外壁设置的翅片，可以使流体流动过程中产生漩涡或是引导流体改变单一的流动方向，从而可以增强流体流动过程中的搅浑，使流体受热更加均匀，从而增强流体的换热能力，提高流体在压力容器外壁面相应位置处的临界热流密度，有利于实施核电厂堆内熔融物滞留措施，提高核电厂在事故情况下的安全性。
附图说明
图1为本发明所述的一种外壁面带有翅片的压力容器结构示意图；
图2为图1的底视图；
图3为图1中翅片结构的顶视图；
图4为图1中翅片结构的侧视图；
图5为本发明所述的另外一种外壁面带有翅片的压力容器结构示意图；
图6为图5的底视图；
图7为图5中翅片结构的立体示意图；
图8为图5中翅片结构的顶视图；
图9为图5中翅片结构的侧视图；
图中：1、压力容器；2、翅片A；3、翅片B。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1～4所示，一种外壁面带有翅片的压力容器，包括压力容器1及其外壁上固定的翅片A2，其中，压力容器1包括圆柱筒结构的压力容器筒身及其下端盖状结构的下封头，在压力容器1下封头外壁上沿周向均匀布置有N个翅片A2，如在压力容器1下封头外壁上沿周向均匀布置有2个、4个、6个或8个翅片A2，翅片A2与压力容器1直接锻造成型或者翅片A2直接焊接至压力容器1外壁面上，且每个翅片A2彼此之间不相互接触，其中，翅片A2主体为波浪形的长条形结构，其一端为平直板状结构的平直段，并与主体波浪形结构的长条板状结构弧形过渡，翅片A2平直段自由端存在倒角，倒角后形成的夹角β1为10°～70°，翅片A2垂直压力容器1下封头外壁面的翅片高度H1与长条形结构翅片A2的宽度W1之间的比值为0.5～50；每个翅片A2沿着压力容器1下封头外壁面纵向布置，且翅片A2平直段的一端位于下封头底部区域。
实施例2
如图5～9所示，一种外壁面带有翅片的压力容器，包括压力容器1及其外壁上固定的翅片B3，其中，压力容器1包括圆柱筒结构的压力容器筒身及其下端盖状结构的下封头，在压力容器1下封头外壁上沿周向均匀布置有N个翅片B3，如在压力容器1下封头外壁上沿周向均匀布置有2个、4个、6个或8个翅片B3，翅片B3与压力容器1直接锻造成型或者翅片B3直接焊接至压力容器1外壁面上，且每个翅片B3彼此之间不相互接触，其中，翅片B3为光滑过渡弧形的长条结构，且翅片B3前端弧度相对较小，后段弧度相对较大，翅片B3垂直压力容器1下封头外壁面的前端翅片高度相对较小，后段翅片高度相对较大，且整个翅片高度为平滑过渡；翅片B3的最大翅片高度H2与长条形结构翅片B3的宽度W2的比值为0.5～50；每个翅片B3沿压力容器下封头外壁面纵向布置，并使翅片B3中翅片高度较小的一端位于下封头底部，且翅片B3与来流的夹角β2为0°～60°。
本发明所述的一种外壁带有翅片的压力容器，在当核电厂发生严重事故时，堆芯熔化和坍塌，熔融物逐渐聚集在压力容器1下封头内。在上述过程中，电厂将通过自动或手动方式实施堆腔淹没，将压力容器1浸泡在水中，压力容器加热外部的水，使水发生沸腾，从而带走压力容器热量，维持压力容器不被损坏。本发明在压力容器外壁面上形成翅片，翅片拥有平直段，起引流作用，平直段端部有倒角，并且与主体之间通过弧形连接，或者，翅片为带弧度的长条形，并且高度发生变化，从而可以减小流体流动过程中的阻力。在上述事故过程中，当流体流经翅片时，由于翅片的波浪形设计，将在翅片波峰（波谷）区域和尾部区域形成涡流，可以增强流体流动过程中的搅浑，或者，由于翅片的导流式弧形设计，流体将产生横向流动，从而可以增强流体流动过程中的搅浑，从而使得压力容器外壁面相应位置处的临界热流密度得到提高，从而有利于实施核电厂堆内熔融物滞留措施，提高核电厂在事故情况下的安全性。

Claims (9)

1.一种外壁面带有翅片的压力容器，其特征在于：该压力容器包括压力容器（1）及其外壁上固定的翅片，其中，压力容器（1）包括圆柱筒结构的压力容器筒身及其下端盖状结构的下封头，在压力容器（1）下封头外壁上沿周向均匀布置有N个翅片。
2.根据权利要求1所述的一种外壁面带有翅片的压力容器，其特征在于：所述的翅片与压力容器（1）直接锻造成型或者翅片直接焊接至压力容器（1）外壁面上。
3.根据权利要求1所述的一种外壁面带有翅片的压力容器，其特征在于：所述的压力容器（1）下封头外壁上沿周向均匀布置有2个、4个、6个或8个翅片，且每个翅片彼此之间不相互接触。
4.根据权利要求1～3所述的任意一种外壁面带有翅片的压力容器，其特征在于：所述的翅片具体为波浪形长条形结构的翅片A（2），翅片A（2）一端为平直板状结构的平直段，并与主体波浪形结构的长条板状结构弧形过渡；每个翅片A（2）沿着压力容器（1）下封头外壁面纵向布置，且翅片A（2）平直段的一端位于下封头底部区域。
5.根据权利要求4所述的一种外壁面带有翅片的压力容器，其特征在于：所述的翅片A（2）平直段自由端存在倒角，倒角后形成的夹角β1为10°～70°。
6.根据权利要求4所述的一种外壁面带有翅片的压力容器，其特征在于：所述的翅片A（2）垂直压力容器（1）下封头外壁面的翅片高度H1与长条形结构翅片A（2）的宽度W1之间的比值为0.5～50。
7.根据权利要求1～3所述的任意一种外壁面带有翅片的压力容器，其特征在于：所述的翅片具体为光滑过渡弧形长条结构的翅片B（3），翅片B（3）前端弧度相对较小，后段弧度相对较大，翅片B（3）垂直压力容器（1）下封头外壁面的前端翅片高度相对较小，后段翅片高度相对较大，且整个翅片高度为平滑过渡。
8.根据权利要求7所述的一种外壁面带有翅片的压力容器，其特征在于：所述的翅片B（3）的最大翅片高度H2与长条形结构翅片B（3）的宽度W2的比值为1～10。
9.根据权利要求7所述的一种外壁面带有翅片的压力容器，其特征在于：所述的翅片B（3）沿压力容器下封头外壁面纵向布置，并使翅片B（3）中翅片高度较小的一端位于下封头底部，且翅片B（3）与来流的夹角β2为0°～60°。
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