CN106328230B - 一种可补偿反应堆内热膨胀差的堆芯仪表用导向柱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可补偿反应堆内热膨胀差的堆芯仪表用导向柱，包括安装在压力容器顶盖上的管座，导向柱穿过管座，管座与导向柱之间通过密封结构密封连接，所述导向柱分成导向柱上段和导向柱下段，导向柱上段和导向柱下段之间通过多个螺栓连接，并在螺栓外套装处于压缩状态的弹簧。本发明通过将导向柱设置成两段式结构，两段式结构通过螺栓连接，然后在螺栓上套装处于压缩状态的弹簧，在反应堆运行时，由于导向柱上段较短，受热膨胀伸长量很小，导向柱下段受热膨胀伸长量较多，会相对于管座向上运动，但只会压缩螺旋弹簧，不会对安装在导向柱上段上的密封元件造成影响，实现了对受热膨胀伸长量差值的补偿。

Description

一种可补偿反应堆内热膨胀差的堆芯仪表用导向柱
技术领域
本发明涉及反应堆的内部参数采集结构，具体涉及一种可补偿反应堆内热膨胀差的堆芯仪表用导向柱。
背景技术
堆芯仪表在插入核反应堆内时，需要在堆内构件上设置导向柱结构，导向柱穿出压力容器顶盖的管座，用于将堆芯仪表从反应堆外引入至反应堆内，并在压力容器顶盖的管座上设置密封结构，用于实现导向柱和管座之间的密封。堆内构件和导向柱的材料为奥氏体不锈钢、压力容器材料为低合金钢，奥氏体不锈钢的热膨胀系数比低合金钢大，导致了在反应堆运行时，导向柱会相对于压力容器顶盖的管座有一定的位移，该位移会使密封元件进一步被压缩而被压溃，导致密封失效。为避免密封失效，一般采用密封结构将导向柱从压力容器顶盖的管座处提起至离开堆内构件，使反应堆运行时，导向柱相对于管座向下位移，不会破坏密封元件，但能实现该功能的密封结构很复杂，零部件多且拆装麻烦。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可补偿反应堆内热膨胀差的堆芯仪表用导向柱，解决目前的导向柱热膨胀差对密封结构造成损坏、密封结构复杂、难以拆卸的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种可补偿反应堆内热膨胀差的堆芯仪表用导向柱，包括安装在压力容器顶盖上的管座，导向柱穿过管座，管座与导向柱之间通过密封结构密封连接，所述导向柱分成导向柱上段和导向柱下段，导向柱上段和导向柱下段之间通过多个螺栓连接，并在螺栓外套装处于压缩状态的弹簧。本发明的导向柱安装在堆内构件上，并穿出压力容器顶盖上的管座，并通过密封结构安装在管座上，对导向柱进行密封，在反应堆运行时，由于受热膨胀伸长量不同，引起导向柱相对于管座向上运动，会破坏密封结构，为了解决这个问题，本申请技术方案通过将导向柱设置成两段式结构：即导向柱上段、导向柱下段，两段式结构通过螺栓连接，然后在螺栓上套装处于压缩状态的弹簧，在反应堆运行时，由于导向柱上段较短，受热膨胀伸长量很小，导向柱下段受热膨胀伸长量较多，会相对于管座向上运动，但只会压缩螺旋弹簧，不会对安装在导向柱上段上的密封元件造成影响，实现了对受热膨胀伸长量差值的补偿。
申请人在本发明方案的基础上进行了进一步的研究，发现导向柱上段与导向柱下段的长度之比应该在一个合理的范围内，才能够完全实现对膨胀差的补偿，经过多年的研究确定了导向柱上段与导向柱下段之间的长度比例范围，当导向柱上段的比例增加到大于比例范围上限值的时候，导向柱上段受到的热膨胀较大，上段产生的膨胀差就会直接破坏密封结构，当小于这个比例范围下限值时，导向柱的导向作用降低，难以实现导向作用。根据反应堆的不同设计结构，导向柱长度一般为2000mm~4000mm之间，考虑导向柱上段长度的热膨胀量对密封元件的影响程度，该导向柱上段与导向柱下段的长度比例应设计为1：10~1：20之间。
在导向柱上段内安装有若干根外套管，导向柱下段对应安装有若干根内套管，内套管插入外套管，作为堆芯仪表的导向通道。导向柱的作用是为堆芯的参数进行引出至堆芯仪表，因此堆芯仪表的引出也需要独立引导，通过导向柱上段内安装有若干根外套管，导向柱下段对应安装有若干根内套管，内套管插入外套管，为堆芯仪表提供全程导向，反应堆运行时，导向柱下段受热膨胀后相对于管座向上运动，内套管在外套管内滑动，继续为堆芯仪表提供全程的导向。
所述的螺栓为四个，且均匀分布在导向柱的端面，用于将导向柱上段和导向柱下段连接为一个整体，而导向柱上段又能通过螺栓光杆的导向，沿轴向上下运动，该螺栓还用于为螺旋弹簧提供径向限位。
所述的密封结构包括安装在管座顶端且与管座螺纹配合的预紧螺母、以及位于管座与导向柱上段之间的密封元件。具体地讲，密封结构的预紧螺母与管座通过螺纹配合压紧密封元件，对导向柱上段和管座进行密封。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种可补偿反应堆内热膨胀差的堆芯仪表用导向柱，通过将导向柱设置成两段式结构：即导向柱上段、导向柱下段，两段式结构通过螺栓连接，然后在螺栓上套装处于压缩状态的弹簧，在反应堆运行时，由于导向柱上段较短，受热膨胀伸长量很小，导向柱下段受热膨胀伸长量较多，会相对于管座向上运动，但只会压缩螺旋弹簧，不会对安装在导向柱上段上的密封元件造成影响，实现了对受热膨胀伸长量差值的补偿；
2、本发明一种可补偿反应堆内热膨胀差的堆芯仪表用导向柱，通过导向柱上段内安装有若干根外套管，导向柱下段对应安装有若干根内套管，内套管插入外套管，为堆芯仪表提供全程导向，反应堆运行时，导向柱下段受热膨胀后相对于管座向上运动，内套管在外套管内滑动，继续为堆芯仪表提供全程的导向；
3、本发明一种可补偿反应堆内热膨胀差的堆芯仪表用导向柱，导向柱上段与导向柱下段的长度比例为1：10~1：20之间，当导向柱上段的比例增加到大于这个值的时候，导向柱上段受到的热膨胀较大，上段产生的膨胀差就会直接破坏密封结构，当小于这个比例时，导向柱的导向作用降低，难以实现导向作用。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是本发明导向柱在反应堆内的安装示意图；
图2是本发明导向柱顶部与压力容器顶盖管座和密封结构的安装示意图；
图3是本发明导向柱上段和下段内分别安装的内外套管结构示意图；
图4是本发明反应堆运行时的内外套管随导向柱下段在移动示意图；
图5是本发明导向柱上段和下段之间的结构安装示意图；
图6是本发明反应堆运行时的螺旋弹簧被导向柱下段压缩示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1—压力容器顶盖，2—密封结构，3—管座，4—导向柱，5—堆内构件，6—堆芯仪表，7—外套管，8—预紧螺母，9—密封元件，10—内套管，11—导向柱上段，12—螺旋弹簧，13—螺栓，14—导向柱下段。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1至6所示，本发明一种可补偿反应堆内热膨胀差的堆芯仪表用导向柱，堆芯仪表用导向柱4安装在堆内构件5上，并穿出压力容器顶盖1上的管座3，并通过密封结构2安装在管座3上，密封结构2对导向柱4进行密封，密封结构2包括预紧螺母8和密封元件9，预紧螺母8与管座3通过螺纹配合压紧密封元件9，对导向柱上段11和管座3进行密封；在反应堆运行时，由于受热膨胀伸长量不同，引起导向柱4相对于管座3向上运动，会破坏密封结构2，所以如图2所示，将导向柱,4分为导向柱上段11和导向柱下段14两部分，在反应堆运行时，由于导向柱上段11较短，受热膨胀伸长量很小，导向柱下段14受热膨胀伸长量较多，会相对于管座3向上运动，但只会压缩螺旋弹簧12，不会对安装在导向柱上段11上的密封元件9造成影响，实现了对受热膨胀伸长量差值的补偿，具体实施方法如下：导向柱4分为导向柱上段11和导向柱下段14，之间使用4个螺栓13进行连接，每个螺栓外套有1个螺旋弹簧12，拧紧螺栓13时，螺旋弹簧12被预紧并支撑导向柱上段11，反应堆运行时，导向柱下段14受热膨胀后相对于管座3向上运动，压缩螺旋弹簧12，螺旋弹簧12的刚度较小，对密封元件9增大的压紧力很小，避免了压溃密封元件9，实现了补偿热膨胀差值的功能；导向柱上段11内安装有若干根外套管7，导向柱下段14对应安装有若干根内套管10，内套管10插入外套管7，为堆芯仪表6提供全程导向，反应堆运行时，导向柱下段14受热膨胀后相对于管座3向上运动，内套管10在外套管7内滑动，继续为堆芯仪表6提供全程的导向。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可补偿反应堆内热膨胀差的堆芯仪表用导向柱，包括安装在压力容器顶盖（1）上的管座（3），导向柱（4）穿过管座（3），管座（3）与导向柱（4）之间通过密封结构（2）密封连接，其特征在于：所述导向柱（4）分成导向柱上段（11）和导向柱下段（14），导向柱上段（11）和导向柱下段（14）之间通过多个螺栓（13）连接，并在螺栓（13）外套装处于压缩状态的弹簧（12）；所述导向柱上段（11）与导向柱下段（14）的长度比例为1：15。
2.根据权利要求1所述的一种可补偿反应堆内热膨胀差的堆芯仪表用导向柱，其特征在于：在导向柱上段（11）内安装有若干根外套管（7），导向柱下段（14）对应安装有若干根内套管（10），内套管（10）插入外套管（7），作为堆芯仪表（6）的导向通道。
3.根据权利要求1所述的一种可补偿反应堆内热膨胀差的堆芯仪表用导向柱，其特征在于：所述的螺栓（13）为四个，且均匀分布在导向柱（4）的端面。
4.根据权利要求1所述的一种可补偿反应堆内热膨胀差的堆芯仪表用导向柱，其特征在于：所述的密封结构（2）包括安装在管座（3）顶端且与管座螺纹配合的预紧螺母（8）、以及位于管座（3）与导向柱上段（11）之间的密封元件（9）。
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