CN105280257B - 一体化小型反应堆 - Google Patents

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Abstract

本发明属于压水型反应堆总体结构设计技术，具体公开了一种一体化小型反应堆。它包括压力容器和位于压力容器内的堆芯、压紧组件、控制棒组件、导向组件、控制棒驱动机构和直流蒸汽发生器，还包括与压力容器筒体直接连接的主泵；堆芯包括堆芯吊篮和燃料组件；在堆芯吊篮内设有压紧组件和控制棒组件；压力容器与主泵直接连接，主泵水平安装，其入口设有分流装置。加热设备设在压力容器顶盖上，通过温度调节直接对压力容器内的冷却剂进行压力控制，相当于同时将蒸汽发生器、稳压设备和控制棒驱动机构等主设备置于反应堆压力容器内。取消了外部回路管道，消除了大破口事故，结构紧凑；控制棒驱动机构内置，消除了弹棒事故，固定安全性大大提高。

Description

一体化小型反应堆
技术领域
本发明属于压水型反应堆总体结构设计技术，具体涉及一种内置蒸汽发生器、控制棒驱动机构和稳压器的一体化小型反应堆。
背景技术
常见的压水型反应堆大多分散布置，蒸汽发生器、稳压器被置于反应堆压力容器外部独立的空间内，主泵安置在主管道上，它们离反应堆压力容器都有一定的距离，占用的厂房空间较大；控制棒驱动机构位于压力容器顶盖上，外部设置通风、托线、抗震等结构，体积庞大，重量重。另外，由于主管道和控制棒驱动机构是压力边界，存在破损和发生弹棒事故的可能，给反应堆带来安全隐患。该反应堆一般功率较大，布置灵活性差，安全性能提升的空间受限，不能满足人们对供电、供热、供汽、制冷、采油等多样性的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构紧凑、安全性能高、占用空间小的一体化小型反应堆。
本发明的技术方案如下：
一体化小型反应堆，它包括压力容器和位于压力容器内的堆芯、压紧组件、控制棒组件、导向组件、控制棒驱动机构和直流蒸汽发生器，所述的压力容器包括压力容器顶盖和压力容器筒体，还包括与压力容器筒体直接连接的主泵；所述的堆芯包括位于压力容器筒体下部的堆芯吊篮和位于堆芯吊篮内的燃料组件；在堆芯吊篮内设有位于燃料组件上方的压紧组件；所述的控制棒组件位于堆芯吊篮内；所述的导向组件为设在压紧组件内的控制棒导向筒；所述的控制棒驱动机构位于控制棒导向筒上方，所述的控制棒驱动机构外设有压紧筒，压紧筒的内部固定设有支撑板，所述的控制棒驱动机构的驱动杆穿过上述支承板固定安装，所述的压紧筒上端固定设有限位板，控制棒驱动机构的上端穿过上述限位板；所述的压力容器顶盖下端的法兰面和压紧筒的上端法兰面之间设有压紧弹簧；所述的压紧筒与压力容器筒体之间形成环形腔，在所述环形腔内周向均匀的设有若干直流蒸汽发生器；所述的压力容器顶盖上设有加热管；所述的压力容器筒体上加工有主泵安装孔，其水平高度位于直流蒸汽发生器和堆芯之间，所述的主泵的冷却剂输入端安装在上述安装孔内，且主泵水平安装；所述的主泵的入口设有分流装置。
在上述的一体化小型反应堆中：所述的控制棒驱动机构的接线被分组集束后，每一束通过引线柱导出压力容器顶盖；所述的引线柱的下端固定在限位板上，上端穿过管座，所述的管座焊接在压力容器顶盖上，
在上述的一体化小型反应堆中：所述的分流装置为固定于压力容器内的分流筒，所述分流筒的筒壁加工有分流孔，分流孔的位置与主泵的冷却剂入口位置对应，且所述的分流筒的下端与堆芯吊篮密封安装。
在上述的一体化小型反应堆中：所述的分流筒的下端通过与堆芯吊篮实现密封安装。
在上述的一体化小型反应堆中：所述的压力容器筒体内固定设有环形支承台，其内侧下端加工有一圈唇边，所述的吊篮筒体的上端加工有法兰，法兰压在环形支承台的唇边上；环形支承台上加工有一圈环形开口，作为冷却剂流通的通道。
在上述的一体化小型反应堆中：所述的压力容器筒体的底封头内固定设有限位块，所述的堆芯吊篮底部和侧壁下端均与限位块接触。
在上述的一体化小型反应堆中：所述的主泵为卧式屏蔽主泵。
本发明的显著效果在于：
将加热设备安装在压力容器顶盖上，通过温度调节直接对压力容器内的冷却剂进行压力控制，相当于同时将蒸汽发生器、稳压设备和控制棒驱动机构等主设备置于反应堆压力容器内，主泵直接与压力容器连接，取消了外部的回路管道，消除了大破口事故，其结构紧凑；控制棒驱动机构内置，消除了弹棒事故，固定安全性大大提高。
将控制棒驱动机构接线分组集束通过引线柱导出压力容器顶盖。不仅实现控制棒驱动机构的全部结构在压力容器内部安装，同时利用管座安装引线柱，可靠保证了压力边界的完整性，并且便于拆卸安装，便于检修维护。
为了适应与压力容器直接横插式连接的主泵，设计分流筒，使得冷却剂从蒸汽发生器出来之后，从分流筒筒壁上的流水孔流入到主泵的冷却剂入口管道，从出口管道流出之后再流入到压力容器下端侧壁与堆芯吊篮之间的环腔之中。
在压力容器内部设计环形支承台，不仅保证了吊篮筒体和压紧组件的安装，同时保证了从蒸汽发生器流出的冷却剂通过环形支承台流入分流装置，进入主泵。
本申请采用的主泵为卧式屏蔽主泵，避免了电机的定子绕组和转子与冷却剂接触，叶轮和转子轴被包容在压力边界内，不存在泄露的风险。同时卧式主泵直接安装在压力容器上，取消了主管道，安全性更高，结构更为紧凑。
设计了焊接在反应堆压力容器筒体底封头上的限位块，能够对堆芯吊篮进行横向限位，进一步保证了结构稳定和可靠。
利用密封环实现分流装置与堆芯吊篮之间的密封，保证压力边界的密封性。
附图说明
图1是一体化小型反应堆结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是分流筒的剖视图；
图4是分流筒三维立体结构示意图；
图中：1.压力容器顶盖；2.压力容器筒体；3.直流蒸汽发生器；4.环形支承台；5.主泵；6.分流筒；7.密封环；8.限位块；9.管座；10.加热管；11.引线柱；12.限位板；13.压紧弹簧；14.压紧筒；15.控制棒驱动机构；16.支承板；17.控制棒导向筒；18.压紧组件；19.堆芯吊篮；20.燃料组件；21.控制棒组件。
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。
如图1和图2所示，一体化小型反应堆内置了蒸汽发生器、控制棒驱动机构和加热管构成的稳压设备。
在压力容器筒体2内焊接环形支承台4，通过这样的结构将堆芯吊篮19和压紧组件18的法兰吊挂其上。燃料组件20被置于堆芯吊篮19中，由压紧组件18压紧。压紧组件18的上方依次是压紧筒14和压紧弹簧13，压力容器顶盖1压缩压紧弹簧13产生的轴向载荷最终将压紧筒14、堆芯吊篮19、燃料组件20和压紧组件18压紧，防止其上、下窜动，四块焊接在反应堆压力容器筒体2底封头上的限位块8对堆芯吊篮19进行横向限位。限位板12和支承板16固定连接在压紧筒14上。压紧筒14的上端开有若干流水孔，经燃料组件20加热后的冷却剂从此孔中流出，进入外部腔室。
控制棒驱动机构15穿过支承板16，并固定安装在支承板16上，上端穿过限位板12，并由限位板12对其进行限位，防止位移过大导致结构损坏。控制棒驱动机构15的下端与控制棒组件21连接，并带动控制棒组件21上、下运动，控制棒导向筒17安装固定在压紧组件18上，为其提供运动导向。控制棒驱动机构15的接线被分组集束后通过引线柱11导出压力容器顶盖1。引线柱11下端固定在限位板12上，上端穿过管座9，管座9焊接在压力容器顶盖1上。
多台直流蒸汽发生器3均匀布置在反应堆压力容器筒体2与压紧筒14之间的环腔内，直流蒸汽发生器3上端与反应堆压力容器筒体2焊接，下端由环形支承台4限位，冷却剂通过穿过环形支承台4向下流。在环形支承台4上，每台直流蒸汽发生器3对应一个流水孔，经冷却后的冷却剂从该孔中流出。分流筒6的上端固定连接在环形支承台4的下表面，下端安放具有压缩后回弹能力的密封环7，并由堆芯吊篮19筒壁上设置的凸台压紧密封，从而将支承台4下部的空间分隔成两个独立的区域。多台主泵5安装固定在支承台4下方的反应堆压力容器筒体2上，入口与分流筒6贴紧，冷却剂从支承台4的孔中流出后进入吊篮一侧的区域，然后集中从分流筒6筒壁上的开孔中流入主泵5中，经加压后再注入堆芯。
稳压装置是由加热设备安装在压力容器顶盖1内形成的，加热管10安装在压力容器顶盖1内，通过温度调节直接对压力容器内的冷却剂进行压力控制，由压力容器顶盖1提供汽、液两相容积空间，冷却剂可通过波动孔流入/出。
如图3和图4所示的分流筒6的具体结构。本申请中的分流筒6为上沿外翻的筒形，上沿的上端还加工有法兰，通过法兰使分流筒6与环形支承台4固定安装。筒壁加工有分流孔，每一个分流孔的位置与主泵5的冷却剂入口位置对应，从环形支承台4流下来的冷却剂从分流孔流入主泵5。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一体化小型反应堆，它包括压力容器和位于压力容器内的堆芯、压紧组件(18)、控制棒组件、导向组件、控制棒驱动机构(15)和直流蒸汽发生器(3)，所述的压力容器包括压力容器顶盖(1)和压力容器筒体(2)，其特征在于：还包括与压力容器筒体(2)直接连接的主泵(5)；所述的堆芯包括位于压力容器筒体(2)下部的堆芯吊篮(19)和位于堆芯吊篮(19)内的燃料组件(20)；在堆芯吊篮(19)内设有位于燃料组件(20)上方的压紧组件(18)；所述的控制棒组件(21)位于堆芯吊篮(19)内；所述的导向组件为设在压紧组件(18)内的控制棒导向筒(17)；所述的控制棒驱动机构(15)位于控制棒导向筒(17)上方，所述的控制棒驱动机构(15)外设有压紧筒(14)，压紧筒(14)的内部固定设有支承板(16)，所述的控制棒驱动机构的驱动杆穿过上述支承板(16)固定安装，所述的压紧筒(14)上端固定设有限位板(12)，控制棒驱动机构(15)的上端穿过上述限位板(12)；所述的压力容器顶盖(1)下端的法兰面和压紧筒(14)的上端法兰面之间设有压紧弹簧(13)；所述的压紧筒(14)与压力容器筒体(2)之间形成环形腔，在所述环形腔内周向均匀的设有若干直流蒸汽发生器(3)；所述的压力容器顶盖(1)上设有加热管(10)；所述的压力容器筒体(2)上加工有主泵安装孔，其水平高度位于直流蒸汽发生器(3)和堆芯之间，所述的主泵(5)的冷却剂输入端安装在上述安装孔内，且主泵(5)水平安装；所述的主泵(5)的入口设有分流装置；所述的分流装置为固定于压力容器筒体(2)内的分流筒(6)，所述分流筒(6)的筒壁加工有分流孔，分流孔的位置与主泵(5)的冷却剂入口位置对应，且所述的分流筒(6)的下端与堆芯吊篮(19)密封安装；所述的主泵(5)为卧式屏蔽主泵。
2.如权利要求1所述的一体化小型反应堆，其特征在于：所述的控制棒驱动机构(15)的接线被分组集束后，每一束通过引线柱(11)导出压力容器顶盖(1)；所述的引线柱(11)的下端固定在限位板(12)上，上端穿过管座(9)，所述的管座(9)焊接在压力容器顶盖(1)上。
3.如权利要求1所述的一体化小型反应堆，其特征在于：所述的分流筒(6)的下端通过与堆芯吊篮(19)实现密封安装。
4.如权利要求1所述的一体化小型反应堆，其特征在于：所述的压力容器筒体(2)内固定设有环形支承台(4)，其内侧下端加工有一圈唇边，所述的堆芯吊篮(19)的上端加工有法兰，法兰压在环形支承台(4)的唇边上；环形支承台(4)上加工有一圈环形开口，作为冷却剂流通的通道。
5.如权利要求1～4任意一项所述的一体化小型反应堆，其特征在于：所述的压力容器筒体(2)的底封头内固定设有限位块(8)，所述的堆芯吊篮(19)底部和侧壁下端均与限位块(8)接触。
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