CN108010591A - 一种多功能压力容器堆坑结构以及反应堆安全壳结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能压力容器堆坑结构，其包括：压力容器堆坑（4），设置于反应堆安全壳（1）内部的抑压水池（2）中；压力容器（9），其外壁与压力容器堆坑（4）内壁之间具有环形通道（12）；支撑结构（3），其至少包括间隔设置在所述压力容器（9）四周的多根竖向支撑柱，所述每一竖向支撑柱分别与抑压水池（2）底部、压力容器（9）外壁、压力容器堆坑（4）外表面相固定；在压力容器堆坑（4）底部设置有隔层（8），其上设置有多个与所述抑压水池（2）池水相连通的连通孔（80）。本发明还公开了相应的反应堆安全壳结构。实施本发明实施例，具有结构简单牢固，冷却效果好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及核电技术领域，具体涉及一种多功能压力容器堆坑结构以及反应堆安全壳结构。
背景技术
在现有的核反应堆中，核反应堆压力容器容纳于反应堆堆坑中，在现有技术中，堆坑材料一般为混泥土，压力容器固定在堆坑内部，压力容器下部与堆坑之间留有间隙形成一个环形通道。正常运行时，该通道作为压力容器的热屏蔽体，在发生事故的情况下该通道下部的循环泵开始工作，使液体上升流动，用于冷却压力容器带走堆芯产生的热量，最终在反应堆安全壳内形成冷却循环回路。
但是，现有的这种反应堆堆坑存在一些不足之处：
首先，现有技术中压力容器为悬空结构设计，其负荷传递及结构性能相对较差；
另外，由于反应堆堆坑一般采用混凝土，为了保证压力容器保温层外侧温度不至于过高，通常在压力容器外围设置有通风系统，结构较复杂，成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种多功能压力容器堆坑结构及反应堆安全壳结构，其具有结构简单牢固，冷却效果好等优点。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种多功能压力容器堆坑结构，用于反应堆安全壳中，包括：
压力容器堆坑，设置于反应堆安全壳内部的抑压水池中，所述压力容器堆坑为一上端开口的圆筒状结构，其底部与所述抑压水池的底部相固定；
压力容器，设置在所述压力容器堆坑中，所述压力容器外侧包裹一层保温层，在所述保温层与所述压力容器堆坑内壁之间具有环形通道，所述环形通道与所述反应堆安全壳的安全壳干阱空间相连通；
支撑结构，其至少包括间隔设置在所述压力容器四周的多根竖向支撑柱，所述每一竖向支撑柱下端与所述抑压水池底部相固定，所述每一竖向支撑柱上端与所述压力容器外壁相固定，所述每一竖向支撑柱至少部分内侧与所述压力容器堆坑外表面相接触并固定；
其中，在所述压力容器堆坑内部位于所述压力容器底部之下设置有隔层，所述隔层中设置有多个与所述抑压水池池水相连通的连通孔。
其中，在所述环形通道中进一步设置有阀门，用于在特定状态下，控制所述环形通道与所述抑压水池池水之间实现连通。
其中，在所述安全壳干阱空间中设置有热交换器，在所述安全壳干阱空间与所述抑压水池交界的上平台上设置有多个供冷却水通过的回水孔。
其中，所述压力容器堆坑、上平台以及支撑结构均为金属材料制成。
其中，所述支撑结构穿过所述上平台并与所述上平台相固定。
相应地，本发明实施例的另一方面，还提供一种反应堆安全壳结构，其包括：
反应堆安全壳，其内部的下段设置有抑压水池，所述抑压水池顶部为上平台，在所述上平台上侧为安全壳干阱空间；
压力容器堆坑，设置于反应堆安全壳内部，所述压力容器堆坑为一上端开口的圆筒状结构，其底部与所述抑压水池的底部相固定；
压力容器，设置于在所述压力容器堆坑中，其外侧包裹一层保温层，在所述保温层与所述压力容器堆坑内壁之间具有环形通道，所述环形通道与所述安全壳干阱空间相连通；
支撑结构，其至少包括间隔设置在所述压力容器四周的多根竖向支撑柱，所述每一竖向支撑柱下端与所述抑压水池底部相固定，所述每一竖向支撑柱上端与所述压力容器外壁相固定，所述每一竖向支撑柱至少部分内侧与所述压力容器堆坑外表面相接触并固定；
在所述压力容器堆坑内部位于所述压力容器底部之下设置有隔层，所述隔层中设置有多个与所述抑压水池池水相连通的连通孔。
其中，在所述环形通道中进一步设置有阀门，用于在特定状态下，控制所述环形通道与所述抑压水池池水之间实现连通。
其中，在所述安全壳干阱空间中设置有热交换器，在所述上平台上设置有多个供冷却水通过的回水孔。
其中，所述压力容器堆坑、上平台以及支撑结构均为金属材料制成。
其中，所述支撑结构穿过所述上平台并与所述上平台相固定。
实施本发明，具有如下的有益效果：
在本发明实施例中，压力容器堆坑为圆筒形结构，其与压力容器之间留有间隙形成完整的一圈环形通道，该堆坑贯穿到安全壳底部，能起到一定支撑作用；而且压力容器的支承结构为金属结构并固定到安全壳底部，此支承结构可以通过焊接等形式与堆坑外壁和压力容器进行进行固定结合，起到结构加强和载荷传递的作用；
同时，由于压力容器堆坑为金属材料结构，其外侧的池水能起到冷却作用，使保压力容器保温层外侧温度不至于过高，可降低对保温材料的性能要求，并且可取消压力容器外围的通风系统；
另外，在圆筒形压力容器堆坑底部设有一定厚度的隔层，并开设有连通孔，该连通孔与池水相连通，这样可保证压力容器堆坑也有池水接触，形成完整的冷却面，不会出现压力容器底部温度过高，四周温度过低造成堆坑热应力效应；
再者，在压力容器堆坑底部设置有阀门，在发生事故后，可以及时将该阀门开启，使池水进入压力容器和压力容器堆坑之间的环形通道对压力容器进行冷却，快速带走堆芯热量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种反应堆安全壳结构一个实施例的结构示意图；
图2是图1中A-A向剖视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，表示出了本发明提供的一种反应堆安全壳结构一个实施例的结构示意图，同时一并结合图2所示。在该实施例中，该反应堆安全壳结构包括：反应堆安全壳1，其内部的下段设置有抑压水池2，所述抑压水池2顶部为上平台11，在所述上平台11上侧为安全壳干阱空间10，即所述上平台11将所述反应堆安全壳1内部分隔成上下两部分；
压力容器堆坑4，设置于反应堆安全壳1内部，所述压力容器堆坑4为一上端开口的圆筒状结构，其底部与所述抑压水池2的底部相固定，所述抑压水池2的水面位于所述开口之下；
压力容器9，设置于在所述压力容器堆坑4中，其外侧包裹一层保温层5，在所述保温层5与所述压力容器堆坑4内壁之间具有环形通道12，所述环形通道12与所述安全壳干阱空间10相连通；具体地，所述压力容器9至少有一部份穿过所述上平台11，并暴露在所述安全壳干阱空间10中；
支撑结构3，其至少包括间隔设置在所述压力容器9四周的多根竖向支撑柱，所述每一竖向支撑柱下端与所述抑压水池2底部相固定（如焊接固定），所述每一竖向支撑柱上端与所述压力容器9外壁相固定（如焊接固定），所述每一竖向支撑柱至少部分内侧与所述压力容器堆坑4外表面相接触并固定（如焊接固定）；所述支撑结构3穿过所述上平台11并与所述上平台11相固定（如焊接固定）；所述支撑结构3可以承受并传递压力容器载荷，其竖向支承柱紧贴压力容器堆坑外壁，并通过焊接使支撑柱和堆坑外壁实现结构上的结合，起到结构互相加强的作用，提升各类工况下压力容器的安全性能。
进一步的，在所述压力容器堆坑4内部位于所述压力容器9底部之下设置有隔层8，所述隔层8中设置有多个与所述抑压水池2池水相连通的连通孔80。其中，隔层8的形状不限于规则的等高圆筒形，抑压水池2的池水通过连通孔80充满隔层8并保持连通，形成冷却面，从而确保压力容器堆坑4四周及底部都接触池水。可以理解的是，由于压力容器堆坑4四周及底部均接触抑压水池2的池水，运行工况下对保温层5外侧有一个冷却作用，故在实现压力容器9保温效果的同时，其保温层5外侧温度不至于过高对材料性能产生不良影响。故在本发明的实施例中，在堆坑内部无需设置现有技术中的通风冷却系统。
其中，在所述环形通道12中进一步设置有阀门6，用于在特定状态下，控制所述环形通道12与所述抑压水池2池水之间实现连通，在所述安全壳干阱空间10中设置有热交换器，在所述上平台11上设置有多个供冷却水通过的回水孔110。具体地，当反应堆发生事故时，例所述阀门6开启，抑压水池2的池水进入压力容器9外侧的环形通道12中，以对压力容器9进行冷却带走堆芯热量，所产生的蒸汽通过环形通道12上端排出进入安全壳干阱空间10，并通过热交换器进行冷却，冷却后形成的液体（冷却水）通过抑压水池上平台11的回水孔110回流进入抑压水池2中。可以理解的是，其中抑压水池2、阀门2、环形通道12、安全壳干阱空间10和回水孔110形成一个完整的循环冷却回路。
所述压力容器堆坑4、上平台11、支撑结构3均为金属材料制成。
综上，本发明具有如下的有益效果：
在本发明实施例中，压力容器堆坑为圆筒形结构，其与压力容器之间留有间隙形成完整的一圈环形通道，该堆坑贯穿到安全壳底部，能起到一定支撑作用；而且压力容器的支承结构为金属结构并固定到安全壳底部，此支承结构可以通过焊接等形式与堆坑外壁和压力容器进行进行固定结合，起到结构加强和载荷传递的作用；
同时，由于压力容器堆坑为金属材料结构，其外侧的池水能起到冷却作用，使保压力容器保温层外侧温度不至于过高，可降低对保温材料的性能要求，并且可取消压力容器外围的通风系统；
另外，在圆筒形压力容器堆坑底部设有一定厚度的隔层，并开设有连通孔，该连通孔与池水相连通，这样可保证压力容器堆坑也有池水接触，形成完整的冷却面，不会出现压力容器底部温度过高，四周温度过低造成堆坑热应力效应；
再者，在压力容器堆坑底部设置有阀门，在发生事故后，可以及时将该阀门开启，使池水进入压力容器和压力容器堆坑之间的环形通道对压力容器进行冷却，快速带走堆芯热量。
综上，本发明提供的一种多功能压力容器堆坑结构及反应堆安全壳结构，可实现运行工况下压力容器保温层外侧的冷却，能够取消堆坑内部的通风冷却系统，实现压力容器保温效果的同时保温层外侧温度不至于过高对材料性能产生不良影响；在事故发生后，能快速冷却压力容器筒体并带走堆芯热量；另外，压力容器堆坑壁和压力容器支承结构实现结构上的结合和加强，能大幅度提高反应堆压力容器的安全性能。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种多功能压力容器堆坑结构，用于反应堆安全壳中，其特征在于，包括：
压力容器堆坑（4），设置于反应堆安全壳（1）内部的抑压水池（2）中，所述压力容器堆坑（4）为一上端开口的圆筒状结构，其底部与所述抑压水池（2）的底部相固定；
压力容器（9），设置在所述压力容器堆坑（4）中，所述压力容器（9）外侧包裹一层保温层（5），在所述保温层（5）与所述压力容器堆坑（4）内壁之间具有环形通道（12），所述环形通道（12）与所述反应堆安全壳（1）的安全壳干阱空间（10）相连通；
支撑结构（3），其至少包括间隔设置在所述压力容器（9）四周的多根竖向支撑柱，所述每一竖向支撑柱下端与所述抑压水池（2）底部相固定，所述每一竖向支撑柱上端与所述压力容器（9）外壁相固定，所述每一竖向支撑柱至少部分内侧与所述压力容器堆坑（4）外表面相接触并固定；
隔层（8），设置在所述压力容器堆坑（4）内部位于所述压力容器（9）底部之下，所述隔层（8）中设置有多个与所述抑压水池（2）池水相连通的连通孔（80）。
2.如权利要求1所述的多功能压力容器堆坑结构，其特征在于，在所述环形通道（12）中进一步设置有阀门（6），用于在特定状态下，控制所述环形通道（12）与所述抑压水池（2）池水之间实现连通。
3.如权利要求2所述的多功能压力容器堆坑结构，其特征在于，在所述安全壳干阱空间（10）中设置有热交换器，在所述安全壳干阱空间（10）与所述抑压水池（2）交界的上平台（11）上设置有多个供冷却水通过的回水孔（110）。
4.如权利要求1至3任一项所述的多功能压力容器堆坑结构，其特征在于，所述压力容器堆坑（4）、上平台（11）以及支撑结构（3）均为金属材料制成。
5.如权利要求4所述的多功能压力容器堆坑结构，所述支撑结构（3）穿过所述上平台（11）并与所述上平台（11）相固定。
6.一种反应堆安全壳结构，其特征在于，包括：
反应堆安全壳（1），其内部的下段设置有抑压水池（2），所述抑压水池（2）顶部为上平台（11），在所述上平台（11）上侧为安全壳干阱空间（10）；
压力容器堆坑（4），设置于反应堆安全壳（1）内部，所述压力容器堆坑（4）为一上端开口的圆筒状结构，其底部与所述抑压水池（2）的底部相固定；
压力容器（9），设置于在所述压力容器堆坑（4）中，其外侧包裹一层保温层（5），在所述保温层（5）与所述压力容器堆坑（4）内壁之间具有环形通道（12），所述环形通道（12）与所述安全壳干阱空间（10）相连通；
支撑结构（3），其至少包括间隔设置在所述压力容器（9）四周的多根竖向支撑柱，所述每一竖向支撑柱下端与所述抑压水池（2）底部相固定，所述每一竖向支撑柱上端与所述压力容器（9）外壁相固定，所述每一竖向支撑柱至少部分内侧与所述压力容器堆坑（4）外表面相接触并固定；
隔层（8），设置在所述压力容器堆坑（4）内部位于所述压力容器（9）底部之下，所述隔层（8）中设置有多个与所述抑压水池（2）池水相连通的连通孔（80）。
7.如权利要求6所述的反应堆安全壳结构，其特征在于，在所述环形通道（12）中进一步设置有阀门（6），用于在特定状态下，控制所述环形通道（12）与所述抑压水池（2）池水之间实现连通。
8.如权利要求7所述的反应堆安全壳结构，其特征在于，在所述安全壳干阱空间（10）中设置有热交换器，在所述上平台（11）上设置有多个供冷却水通过的回水孔（110）。
9.如权利要求6至8任一项所述的反应堆安全壳结构，所述压力容器堆坑（4）、上平台（11）以及支撑结构（3）均为金属材料制成。
10.如权利要求9所述的反应堆安全壳结构，所述支撑结构（3）穿过所述上平台（11）并与所述上平台（11）相固定。
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