CN107731319B - 一种用于压水堆的整体成型式堆芯围筒结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于压水堆的整体成型式堆芯围筒结构，解决了现有技术中的围筒结构均存在腐蚀开裂的风险的问题。本发明包括围筒本体，所述围筒本体由整体成型的顶层分段、一个以上的中间分段和底层分段从上至下依次堆叠而成；所述顶层分段包括顶层环状筒体，顶板，顶层通孔；所述中间分段包括中间环状筒体，中间通孔；所述底层分段包括底层环状筒体，底板，底层通孔；所述顶层通孔、底层通孔和顶层通孔位于同一直线上组成连接杆通孔，所述连接杆通孔内设置有穿过该连接杆通孔的连接杆；所述连接杆两端均设置有外螺纹以及与该外螺纹相匹配的压紧螺母。本发明具有降低堆芯围筒腐蚀开裂风险等优点。

Description

一种用于压水堆的整体成型式堆芯围筒结构
技术领域
本发明涉及压水型核反应堆领域，具体涉及一种用于压水堆的整体成型式堆芯围筒结构。
背景技术
堆芯围筒位于吊篮组件内和堆芯支承板上。该组件构成堆芯的径向外围，通过对腔室的尺寸控制(即控制燃料组件和堆芯围筒之间的间隙)，为反应堆冷却剂穿过堆芯时提供导向流道。堆芯围筒能限制冷却剂进入堆芯的径向流动速度或喷射速度，堆芯围筒允许冷却剂(即旁流)流经吊篮和堆芯围筒外壁之间的腔室。堆芯围筒使堆芯和压力容器隔开一定距离，该距离使压力容器承受有限的总辐照量，以避免过量有害的辐照。
由于堆芯围筒紧靠燃料组件，为堆内构件中所受辐照剂量最大的部件之一。目前电站堆型中主流的围筒结构为螺栓连接的围板-成形板结构和焊接式的整体式围筒结构，螺栓连接的围板-成形板结构如图1所示，焊接式的整体式围筒结构如图2所示。
图1中所示的围板-成形板结构，主要由围板和成形板组成。围板用于包围堆芯，围板通过螺栓Ⅱ固定于成形板上，成形板将围板连为一个整体，成形板通过螺栓Ⅰ固定于吊篮上。围板与下堆芯板之间存在缝隙，以便于冷却剂的旁流通过。螺栓Ⅰ和螺栓Ⅱ承受拉应力且接受高剂量的辐照损伤，存在辐照促进应力腐蚀开裂的风险。
图2中所示的焊接式围筒结构，主要由围板，顶板，筋板和底板组成。围板用于包围堆芯，顶板、筋板和底板通过焊接与围板相连并将围板连为一个整体。为避免较长的连续焊缝造成围板的变形，筋板主要为小块筋板，小块筋板数量众多，使得其与围板之间的焊缝众多，且无法实现自动焊接，均为手工焊，焊接工作量大对焊工要求高。同时焊接结构存在焊接残余应力，焊缝在高剂量的辐照下存在辐照脆化的风险。
综上可知，图1所示的螺栓连接的围板-成形板结构中螺栓由于承受拉应力存在辐照促进应力腐蚀开裂的风险，而图2所示的焊接结构存在焊接残余应力且焊接量大、控制变形困难，同样存在辐照促进应力腐蚀开裂的风险。因而现有技术中的围筒结构均存在腐蚀开裂的风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有技术中的围筒结构均存在腐蚀开裂的风险的问题，目的在于提供一种用于压水堆的整体成型式堆芯围筒结构，通过对构成堆芯径向外围的堆芯围筒的结构进行优化设置，用以取消现有堆芯围筒结构中的螺栓连接结构和焊缝连接结构，降低堆芯围筒腐蚀开裂的风险。
本发明通过下述技术方案实现：
一种用于压水堆的整体成型式堆芯围筒结构，包括围筒本体，所述围筒本体由整体成型的顶层分段、一个以上的中间分段和底层分段从上至下依次堆叠而成，
所述顶层分段包括顶层环状筒体，设置在顶层环状筒体顶端的顶板，设置在顶层环状筒体上且与顶层环状筒体的中轴线平行设置的顶层通孔；
所述中间分段包括中间环状筒体，和设置在中间环状筒体上且与中间环状筒体的中轴线平行设置的中间通孔；
所述底层分段包括底层环状筒体，设置在底层环状筒体底端的底板，设置在底层环状筒体上且与底层环状筒体的中轴线平行设置的底层通孔；
所述顶层通孔、底层通孔和顶层通孔位于同一直线上组成连接杆通孔，所述连接杆通孔内设置有穿过该连接杆通孔的连接杆；所述连接杆两端均设置有外螺纹以及与该外螺纹相匹配的压紧螺母。
本发明通过整体成型的分段结构，以堆叠的方式组成堆芯围筒结构，并通过连接杆连接成一个整体，连接杆与螺母之间的配合能提供足够压紧力，使得各分段之间能紧密连接以保证整体性，同时也避免各分段之间存在泄漏冷却剂的缝隙，防止围筒外侧旁流向内喷射对燃料组件造成伤害，同时还能有效通过连接杆与螺母的配合使本发明的结构固定在堆芯支承板上。因而，通过本发明的设置能有效达到取消螺栓连接结构和焊缝连接结构的目的，进而达到降低堆芯围筒腐蚀开裂风险的效果。
优选地，所述连接杆通孔的数量为八个，均匀分布在围筒本体一周。
为了增强刚度和强度，所述中间分段还包括围绕中间环状筒体外壁一周设置的筋板。
为了达到整体定位的效果，进而更加方便安装，并进一步达到连接成一个整体的效果，所述顶板上设置顶板开口，筋板上设置筋板开口，底板上设置底板开口，该顶板开口、筋板开口和底板开口位于同一直线上形成定位开口，所述定位开口与围筒本体的中轴线平行，且该定位开口内设置有与围筒本体的中轴线平行且贯穿整个围筒本体的连接键。
优选地，所述定位开口的数量设置为四个，均匀分布在围筒本体一周。
为了达到更好地稳定连接的效果，所述定位开口内的围筒本体上设置有与围筒本体中轴线垂直的螺纹孔，所述连接键上也设置有与螺纹孔位于同一直线上的穿孔，所述连接键通过螺栓穿过穿孔后连接在螺纹孔上；每根连接键上的螺栓的数量设置为三个。
为了达到更好地定位效果，所述顶层分段的顶层通孔底端，中间分段的中间通孔两端，以及底层分段的底层通孔顶端均设置有定位沉孔，所述定位沉孔内设置有用于相邻两个分段进行定位的套筒，所述套筒上设置有用于连接杆穿过的中空结构。
为了能使冷却剂通过堆芯支承板进入堆芯后，部分旁流通进入围筒外侧，所述底板的下端面上设置有一个以上的流水沉槽，所述流水沉槽上设置有使进入堆芯的冷却剂部分流入围筒本体外侧的流水通孔。
优选地，所述中间分段的高度为500～1500mm。
优选地，所述顶层分段、中间分段和底层分段均采用整体机加工成型工艺或增材制造成型工艺制成。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明可以使得各分段之间能紧密连接以保证整体性，达到取消螺栓连接结构和焊缝连接结构的目的，进而达到降低堆芯围筒腐蚀开裂风险的效果；
2、本发明结构设置能避免各分段之间存在泄漏冷却剂的缝隙，防止围筒外侧旁流向内喷射对燃料组件造成伤害，同时还能有效通过连接杆与螺母的配合使本发明的结构固定在堆芯支承板上，效果十分显著。
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为现有技术中围板-成形板结构的结构示意图。
图2为现有技术中焊接式围筒结构的结构示意图。
图3为图1中A处的放大结构示意图。
图4为图1中B处的放大结构示意图。
图5为本发明的立体结构示意图。
图6为本发明结构的俯视图。
图7为图6中A-A向的剖面结构示意图。
图8为图6中B-B向的剖面结构示意图。
图9为图7中A处的放大结构示意图。
图10为图8中A处的放大结构示意图。
图11为本发明结构的仰视图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-顶层分段；2-中间分段；3-底层分段；4-连接杆；5-压紧螺母；6-连接键；7-流水沉槽；8-套筒；
11-吊篮；12-围板；13-成形板；14-螺栓Ⅰ；15-螺栓Ⅱ；16-下堆芯板；17-焊接式围板；18-顶板；19-筋板；20-底板。
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1
一种用于压水堆的整体成型式堆芯围筒结构，如图5-图11所示，包括围筒本体。
所述围筒本体由整体成型的顶层分段1、一个以上的中间分段2和底层分段3从上至下依次堆叠而成。
所述顶层分段1包括顶层环状筒体，设置在顶层环状筒体顶端的顶板，设置在顶层环状筒体上且与顶层环状筒体的中轴线平行设置的顶层通孔；
所述中间分段2包括中间环状筒体，和设置在中间环状筒体上且与中间环状筒体的中轴线平行设置的中间通孔；
所述底层分段3包括底层环状筒体，设置在底层环状筒体底端的底板，设置在底层环状筒体上且与底层环状筒体的中轴线平行设置的底层通孔；
所述顶层通孔、底层通孔和顶层通孔位于同一直线上组成连接杆通孔，所述连接杆通孔内设置有穿过该连接杆通孔的连接杆4；所述连接杆4两端均设置有外螺纹以及与该外螺纹相匹配的压紧螺母5。
安装时，只需依次将顶层分段1、中间分段2和底层分段3从上至下排列，然后使顶层通孔、中间通孔和底层通孔对准在一条直线上构成连接杆通孔，然后将连接杆4贯穿连接杆通孔后，两端通过压紧螺母5进行紧固即可。通过连接杆4提供足够压紧力使得各分段之间能紧密连接以保证整体性，同时也避免各分段之间存在泄漏冷却剂的缝隙，防止围筒外侧旁流向内喷射对燃料组件造成伤害。
本实施例中的中间分段2的数量根据实际情况进行调整，每段分段的高度增加的时候，则相应减少中间分段2的数量，若每段分段的高度减少的时候，则可相应增加中间分段的数量来满足需求。优选地，中间分段2的高度为500～1500mm，中间分段2的数量为1～9个。当中间分段2的高度为500mm时，中间分段2的数量优选设置为9个；当中间分段2的高度为1500mm时，中间分段2的数量优选设置为1个。
本实施例中顶层分段1、中间分段2和底层分段3的整体成型方式可以采用整体机加工成型工艺或增材制造成型工艺。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，为了达到更佳的性能，本实施例优化了各部件的设置，具体如下：
为了达到更好地连接稳定性的目的，本实施例中所述连接杆通孔的数量为八个，均匀分布在围筒本体一周。相应地，该连接杆4的数量也增加为八根，连接杆4与连接杆通孔一一对应，如图5所示。
为了增加整体强度，所述中间分段2还包括围绕中间环状筒体外壁一周设置的筋板。
为了达到更好地定位的效果，本实施例同时增设了两种结构进行精确定位，进而达到方便安装的目的。
第一种是增设连接键6的方式，进而达到整体定位的功能，如图5、图6和图7所示，具体设置如下：
所述顶板上设置顶板开口，筋板上设置筋板开口，底板上设置底板开口，该顶板开口、筋板开口和底板开口位于同一直线上形成定位开口，所述定位开口与围筒本体的中轴线平行，且该定位开口内设置有与围筒本体的中轴线平行且贯穿整个围筒本体的连接键6。所述定位开口的数量设置为四个，且均匀分布在围筒本体一周；相应地，连接键6的数量也设置为四根，该四根连接键6与定位开口一一对应设置，如图5所示。
所述定位开口内的围筒本体上设置有与围筒本体中轴线垂直的螺纹孔，所述连接键6上也设置有与螺纹孔位于同一直线上的穿孔，所述连接键6通过螺栓穿过穿孔后连接在螺纹孔上；每根连接键6上的螺栓的数量设置为三个。
本实施例中各分段通过连接键6在周向上进行整体定位，连接键的长度贯穿整个围筒本体，使各分段在整体上保持对中。通过该增设连接键6的方式不仅仅能达到整体定位的功能，而且还能有效进一步将各分段连接成一个整体，达到更好地降低堆芯围筒腐蚀开裂风险的效果。
另一种是增设套筒8的方式，进而达到分段与分段之间定位的功能，如图8和图10所示，具体设置如下：
所述顶层分段1的顶层通孔底端，中间分段2的中间通孔两端，以及底层分段3的底层通孔顶端均设置有定位沉孔，所述定位沉孔内设置有用于相邻两个分段进行定位的套筒8，所述套筒8上设置有用于连接杆4穿过的中空结构。
实施例3
本实施例与实施例1或实施例2的区别在于，本实施例中增加了流水沉槽7，如图11所示，具体设置如下：
所述底板的下端面上设置有一个以上的流水沉槽7，所述流水沉槽7上设置有使进入堆芯的冷却剂部分流入围筒本体外侧的流水通孔。
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 (10)

1.一种用于压水堆的整体成型式堆芯围筒结构，包括围筒本体，其特征在于，所述围筒本体由整体成型的顶层分段（1）、一个以上的中间分段（2）、和底层分段（3）从上至下依次堆叠而成，
所述顶层分段（1）包括顶层环状筒体，设置在顶层环状筒体顶端的顶板，设置在顶层环状筒体上且与顶层环状筒体的中轴线平行设置的顶层通孔；
所述中间分段（2）包括中间环状筒体，和设置在中间环状筒体上且与中间环状筒体的中轴线平行设置的中间通孔；
所述底层分段（3）包括底层环状筒体，设置在底层环状筒体底端的底板，设置在底层环状筒体上且与底层环状筒体的中轴线平行设置的底层通孔；
所述顶层通孔、底层通孔和顶层通孔位于同一直线上组成连接杆通孔，所述连接杆通孔内设置有穿过该连接杆通孔的连接杆（4）；所述连接杆（4）两端均设置有外螺纹以及与该外螺纹相匹配的压紧螺母（5）。
2.根据权利要求1所述的一种用于压水堆的整体成型式堆芯围筒结构，其特征在于，所述连接杆通孔的数量为八个，均匀分布在围筒本体一周。
3.根据权利要求1所述的一种用于压水堆的整体成型式堆芯围筒结构，其特征在于，所述中间分段（2）还包括围绕中间环状筒体外壁一周设置的筋板。
4.根据权利要求3所述的一种用于压水堆的整体成型式堆芯围筒结构，其特征在于，所述顶板上设置顶板开口，筋板上设置筋板开口，底板上设置底板开口，该顶板开口、筋板开口和底板开口位于同一直线上形成定位开口，所述定位开口与围筒本体的中轴线平行，且该定位开口内设置有与围筒本体的中轴线平行且贯穿整个围筒本体的连接键（6）。
5.根据权利要求4所述的一种用于压水堆的整体成型式堆芯围筒结构，其特征在于，所述定位开口的数量设置为四个，均匀分布在围筒本体一周。
6.根据权利要求5所述的一种用于压水堆的整体成型式堆芯围筒结构，其特征在于，所述定位开口内的围筒本体上设置有与围筒本体中轴线垂直的螺纹孔，所述连接键（6）上也设置有与螺纹孔位于同一直线上的穿孔，所述连接键（6）通过螺栓穿过穿孔后连接在螺纹孔上；每根连接键（6）上的螺栓的数量设置为三个。
7.根据权利要求1所述的一种用于压水堆的整体成型式堆芯围筒结构，其特征在于，所述顶层分段（1）的顶层通孔底端，中间分段（2）的中间通孔两端，以及底层分段（3）的底层通孔顶端均设置有定位沉孔，所述定位沉孔内设置有用于相邻两个分段进行定位的套筒（8），所述套筒（8）上设置有用于连接杆（4）穿过的中空结构。
8.根据权利要求1所述的一种用于压水堆的整体成型式堆芯围筒结构，其特征在于，所述底板的下端面上设置有一个以上的流水沉槽（7），所述流水沉槽（7）上设置有使进入堆芯的冷却剂部分流入围筒本体外侧的流水通孔。
9.根据权利要求1所述的一种用于压水堆的整体成型式堆芯围筒结构，其特征在于，所述中间分段（2）的高度为500～1500mm。
10.根据权利要求1～9任一项所述的一种用于压水堆的整体成型式堆芯围筒结构，其特征在于，所述顶层分段（1）、中间分段（2）和底层分段（3）均采用整体机加工成型工艺或增材制造成型工艺制成。
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