CN107293337A - 一种用于铅铋快堆双层反应堆容器的弹性支撑结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于核电站安全技术领域，具体涉及一种用于铅铋快堆双层反应堆容器的弹性支撑结构。该弹性支撑结构主要包括环向弹性支承部件和底部弹性支承部件两大部分，位于主容器与保护容器的空隙中。环向支撑为圆环状，一共三个，沿主容器轴向分布。底部支撑为椭圆型，与双层容器的底部紧密贴合。该弹性支承结构保证主容器能够有一定的轴向变形避免屈曲现象，同时使保护容器能够分担一部分主容器所承受的载荷，从而缓解主容器的受力状态。除此以外，该结构可以避免地震情况下主容器与保护容器发生刚性碰撞，增加了反应堆的安全性。

Description

一种用于铅铋快堆双层反应堆容器的弹性支撑结构

技术领域

本发明专利属于核电站安全技术领域，具体涉及一种用于铅铋快堆双层反应堆容器的弹性支撑结构。

背景技术

在铅铋快堆的反应堆作为第四代反应堆之一具有更高的安全性、经济性，具有广阔的发展前景。而它采用的双层池式反应堆容器结构，主要包括内层的主容器和外层的保护容器。反应堆容器为大型薄壁型结构，选用吊式支撑方式，主容器的吊兰与反应堆堆坑相连，支撑着整个一回路。一回路所有设备总重约为315t，铅铋冷却剂的总重约为600t。主容器的吊式支撑和保护容器的吊式支撑在上部通过法兰连接，两层容器之间充有氩气作为保护性气体，保护气体的压力为0.03MPa。

由于一回路所有设备及铅铋冷却剂均放于主容器内，因此反应堆主容器承受着巨大的载荷，而与此同时保护容器却几乎没有负载处于闲置的状态。并且在地震载荷的作用下，主容器因为与保护容器的震动幅度不同，在巨大的惯性载荷作用下，有可能使主容器与保护容器发生严重的刚性碰撞，本来是保护容器反而成了破环主容器的危险因素。

存在不足：

（1）在正常运行的情况下，主容器承受着巨大的载荷，而保护容器基本上处于闲置状态；

（2）并且由于铅铋合金巨大的惯性载荷，地震的情况下很有可能使主容器发生较大的变形与保护容器发生碰撞。

发明内容

在针对上述铅铋快堆双层反应堆容器存在的问题，本发明提出了一种应用于铅铋快堆双层反应堆容器的弹性支承结构。保证主容器能够有一定的轴向变形避免屈曲现象，同时使保护容器能够分担一部分主容器所承受的载荷，从而缓解主容器的受力状态。除此以外，该结构可以避免地震情况下主容器与保护容器发生刚性碰撞，增加了反应堆的安全性。

本发明专利提供的针对双层反应堆容器的弹性支承主要包括以下两个部分：带有C型弹性支承结构的环向支撑部件和带有C型弹性支承结构的底部支撑部件。

环向支撑主要分为三个部分：对应于主容器的内层环向支撑垫片、对应于保护容器的外层环向支撑垫片以及位于两个支撑垫片之间的内置弹簧的C型弹性结构；由于越靠近主容器，铅铋冷却剂产生的静压载荷越大，所以主容器筒体与底部封头连接区域承受着巨大的静压载荷；并且在横向载荷作用下，主容器底部晃动最大；因此共设置三个环向支撑部件，分别位于筒体上方0.2H、0.4H以及0.7H处，其中H为筒体高度；环向弹性支承部件可以为主容器提供径向支承，保证主容器在地震情况下有较大的晃动时不会与保护容器发生刚性碰撞；同时环向支撑内层垫片对主容器筒体部分起到了加强的作用，提高了主容器的安全性；为了固定环向弹性支撑部件，在保护容器内壁面上焊接有定位环；其中环向支撑垫片采用硬度较小的柔性金属制造，以保证与双层容器接触并传递载荷时，双层容器不易发生破坏。

底部支撑主要分为三个部分：底部支撑上部垫片、底部支撑下部垫片以及位于垫片中间的内置弹簧的C型弹性结构；其中底部支撑上部垫片对应于主容器的下部椭圆封头，垫片同为椭圆结构；底部支撑上部垫片与主容器封头紧密贴合，将主容器的一部分载荷均匀传至底部支撑；底部支撑下部垫片对应于保护容器的下部椭圆封头，垫片同为椭圆型结构。底部支撑下部垫片与保护容器的下部封头紧密贴合，将底部支撑的载荷均匀传至保护容器；底部支撑垫片设置有定位孔，与双层容器上的定位梢相配合，保证底部支撑受到扰动时的稳定性；位于垫板之间的内置弹簧的C型弹性结构沿环向布置，沿径向分别位于0.15R、0.35R、0.6R、0.85R处；底部支撑垫片在对应于内置弹簧的C型弹性结构的位置设置有具有凹槽的凸起，用来固定内置弹簧的C型弹性圈；底部支撑垫片采用硬度较小的金属材料，最大程度保证反应堆双层容器与其接触的区域不发生损坏。通过设置底部弹性支承部件，可以将主容器的一部分载荷传递给保护容器；底部弹性支撑上部支撑垫片与主容器底部封头紧密贴合，可以均匀传递载荷，避免主容器底部封头产生应力集中现象；位于上、下部支撑垫片之间的C型弹性结构在载荷作用下会产生弹性变形，使主容器在轴向可以有一定程度的伸缩变形，保证主容器不会出现过大的热应力；同时上部支撑垫片对主容器的薄弱部位-底部封头起到了保护的作用。

本发明专利的效果：

（1）通过设置底部弹性支撑部件，在允许主容器在轴向能够有一定的变形的前提下，可以将主容器的一部分载荷传递到保护容器上，以缓解主容器的受力状态，提高主容器的安全性；

（2）通过设置环向弹性支承部件和底部弹性支撑部件，可以避免主容器在地震的情况下，由于铅铋冷却剂巨大的惯性载荷而产生较大的变形时与保护容器发生刚性碰撞；提高了主容器的安全性；

（3）底部弹性支撑上部支撑垫片和环向弹性支承的内层支承垫片对主容器起到了保护的作用，减小了主容器破损的几率；提高了主容器的安全性。

附图说明

图1、图2分别为装有弹性支承的双层容器的立体图和剖视图；

图3、图4分别为环向支撑和底部支撑的立体图和剖视图；

图5、图6分别为内置有弹簧的弹性支承结构的横截面图和沿环向的截面图；

图7为环向支撑结构中斜向弹片的环向布置示意图；

图8为底部支撑结构的二维示意图；

图9为环向弹性支撑部件原理示意图。

序号与对应的结构名称在下表中列出：

序号	名称	序号	名称
				1	环向弹性支承部件	2	底部弹性支承部件
3	内层支承垫片	4	外层支承垫片
				5	斜向弹片	6	弹簧外面包覆层
7	弹簧	8	定位环
				9	上部支承垫片	10	对应于上部支撑垫片的带有凹槽的凸台
11	内置弹簧的弹性圈	12	对应于下部支撑垫片的带有凹槽的凸台
				13	下部支承垫片

具体实施方式

本发明专利提供了一种应用于双层反应堆容器的弹性支承结构，主要用于铅铋冷却快中子反应堆双层容器。下面结合附图和具体实施例对本发明专利的具体实施方式做详细说明。

如图3，本发明专利主要包括以下两个部分：带有C型弹性支承结构的环向支撑部件1、带有C型弹性支承结构的底部支撑部件2。

如图5所示，环向支撑部件主要包括：对应于主容器的内层环向支撑垫片3、对应于保护容器的外层环向支撑垫片4、起固定作用的斜向弹片5、弹性结构上弹簧外面的包覆层6、弹簧7、对应于保护容器上的定位环8；其中环向支撑垫片在与C型弹性圈接触的部位设置有凹槽，用来固定C型弹性圈。内层环向支撑垫片采用分段式结构，沿环向分为4段，方便组装。

环向支撑内层垫片3与主容器相接触，环向支撑外层垫片4与保护容器相接触；内置弹簧的C型弹性圈11位于两层垫片之间，通过内、外层垫片上的凹槽进行定位；如图7，内层支撑垫片3和外层支撑垫片4之间焊接有斜向的弹片5，沿环向均匀分布一共18×2个，用来固定内、外支撑垫片的相对位置，加强结构的稳定性；环向支撑部件放置在保护容器内壁面上的定位环上。

如图8所示，底部支撑部件主要包括；对应于主容器的椭圆形上支撑垫片9、对应于上支撑垫片的带有凹槽的凸台10、内置弹簧的C型弹性圈11、对应于下支撑垫片的带有凹槽的凸台12、对应于保护容器的椭圆形的下支撑垫片13；其中带有凹槽的凸台焊接在上、下支撑垫片上并与垫片表面相垂直，与对应的C型弹性圈相配合。

上支撑垫片为椭圆形，与主容器下封头紧密贴合；下支撑垫片为椭圆形，与保护容器下封头紧密贴合；内置弹簧的C型弹性部件位于上、下支撑垫片之间，通过上下支撑垫片上带有凹槽的凸台定位；底部支撑将主容器的一部分载荷均匀传递至保护容器；C型弹性圈的弹性变形保证了主容器可以有一定程度的轴向伸缩变形，从而保证主容器不会产生过大的热应力；其中上、下支撑垫片设置有定位孔，与双层容器上的定位梢相配合进行定位。

下面结合示意图9以环向弹性支撑为例简述该部件的工作原理：主容器对环向支撑有一个作用力F，环向支撑对保护容器也有一个作用力F；从而将一部分载荷传递至保护容器。在力F的作用下，C型弹性圈在水平方向上产生弹性压缩变形，在竖直方向产生弹性拉伸变形。由于C型弹性圈水平方向上的弹性压缩变形，保证了支承部件在传递载荷的同时，允许主容器有一定的变形，起到缓冲的作用，避免局部应力过大的现象发生。

底部弹性支撑的工作原理与环向弹性支撑的工作原理相同。底部弹性支承部件将主容器的一部分载荷传递至保护容器；以上所述的C型弹性圈中弹簧上的包覆层6的厚度t，以及弹簧7的直径d可以根据所需要传递的载荷进行调整；通过改变垫片的厚度来补偿双层容器之间的间隙。

上述的环向支承部件和底部支撑部件可以采用以下顺序进行安装：

（1）安装固定保护容器；

（2）安装底部支撑下垫片于保护容器下封头处；

（3）依次放置内置弹簧的C型弹性圈于下垫片上对应的凸台上；

（4）安装底部支撑上垫片，凸台与对应的C型弹性圈相配合；

（5）由下到上依次放置三个环向支撑部件于对应的凸台上；

（6）安装主容器。

Claims (6)

1.一种用于铅铋快堆双层反应堆容器的弹性支承结构，其特征在于：所述的弹性支承结构主要包括环向弹性支承部件和底部弹性支承部件两大部分。

2.根据权利要求1所述的一种用于铅铋快堆双层反应堆容器的弹性支承结构，其特征在于：所述的环向弹性支承部件主要包括：内层环向支撑垫片、外层环向支撑垫片、内置弹簧的C型弹性圈和起固定作用的斜向弹片。

3.根据权利要求1所述的一种用于铅铋快堆双层反应堆容器的弹性支承结构，其特征在于：所述的底部弹性支撑部件主要包括：椭圆形上支撑垫片、对应于上支撑垫片的带有凹槽的凸台、内置弹簧的C型弹性圈、对应于下支撑垫片的带有凹槽的凸台、椭圆形的下支撑垫片。

4.根据权利要求2所述的环向弹性支承部件，其特征在于：所述的环向弹性支承部件一共为三个，位于主容器与保护容器环向空隙中，由下到上依次位于0.2H、0.4H、0.7H处，其中H为筒体高度。

5.根据权利要求2所述的环向弹性支承部件，其特征在于：所述的环向弹性支承部件主要包括所述的内置弹簧的C型弹性圈位于内、外层环向支撑垫片之间；环向支撑垫片在与C型弹性圈接触的部位设置有凹槽，用来固定C型弹性圈；内层环向支撑垫片采用分段式结构，沿环向分为4段。

6.根据权利要求3所述的底部弹性支承部件，其特征在于：所述的底部支撑部件的上支撑垫片为椭圆形，与主容器下封头紧密贴合；下支撑垫片为椭圆形，与保护容器下封头紧密贴合；带有凹槽的凸台焊接在上、下支撑垫片上并与垫片表面相垂直，与对应的C型弹性圈相配合；内置弹簧的C型弹性部件位于上、下支撑垫片之间，通过上下支撑垫片上带有凹槽的凸台定位。