CN108062985B - 用于反应堆的压力容器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于反应堆的压力容器，包括密闭的容器主体、隔流组件、吊篮、以及第一内接管和第二内接管；所述隔流组件设置在所述吊篮的外周和容器主体内壁之间，将所述容器主体和吊篮之间的环形空间分成相隔绝的上层环腔、中层环腔和下层环腔；所述容器主体的侧面上设有第一接管嘴和第二接管嘴；所述第一内接管设置在所述第一接管嘴内，界定出相隔绝的第一进水通道和第一出水通道；所述第二内接管设置在所述第二接管嘴内，界定出相隔绝的第二进水通道和第二出水通道；所述第一进水通道、下层环腔、上层环腔与所述第二出水通道依次连通；所述第二进水通道、中层环腔与所述第一出水通道依次连通。本发明满足紧凑型布置要求，适用于海洋工况。
Description
技术领域
本发明涉及核电技术领域，尤其涉及一种用于反应堆的压力容器。
背景技术
当前，能源供应日趋紧张，小型堆因其广泛的适用性，较短的建造周期以及较低的建造成本，受到世界各国的追捧，争相研发各自的小型堆，尤其是海上小型堆。
传统的陆上大功率堆不受空间的限制，在反应堆压力容器方面，可以采用结构简单，但占用较多空间的主管道结构实现一回路冷却剂的循环。而海上小型堆装在船舱中，一方面必须考虑空间的局限性，尽量降低压力容器的高度，并与其它主设备之间紧凑布置；另一方面，海上小型堆受到海浪的影响，有倾覆的可能性，因此风载必须作为一个关键的设计因素考虑，而传统的陆上堆没有该考虑因素，不适用于海洋工况。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种满足紧凑型布置要求，适用于海上工况的用于反应堆的压力容器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于反应堆的压力容器，包括密闭的容器主体、隔流组件、吊篮、以及第一内接管和第二内接管；所述隔流组件设置在所述吊篮的外周和容器主体内壁之间，将所述容器主体和吊篮之间的环形空间分成相隔绝的上层环腔、中层环腔和下层环腔；
所述容器主体的侧面上设有第一接管嘴和第二接管嘴；所述第一内接管设置在所述第一接管嘴内，界定出相隔绝的第一进水通道和第一出水通道；所述第二内接管设置在所述第二接管嘴内，界定出相隔绝的第二进水通道和第二出水通道；
所述第一进水通道、下层环腔、上层环腔与所述第二出水通道依次连通；所述第二进水通道、中层环腔与所述第一出水通道依次连通。
优选地，所述隔流组件包括上下间隔相对的第一隔流环和第二隔流环；所述上层环腔形成在所述环形空间上部和第一隔流环之间，所述下层环腔形成在所述环形空间下部和第二隔流环之间，所述中层环腔形成在所述第一隔流环和第二隔流环之间。
优选地，所述吊篮的外周设有分别与所述第一隔流环和第二隔流环对应的第一连接环和第二连接环；
在冷态下，所述第一连接环和第一隔流环之间留有间隔，所述第二连接环和第二隔流环之间留有间隔；
在热态下，所述第一连接环和第一隔流环因热膨胀对接，所述第二连接环和第二隔流环因热膨胀对接。
优选地，所述第二接管嘴和第一接管嘴相对地设置在所述容器主体的侧面，并且所述第二接管嘴在水平面上高于所述第一接管嘴；
所述第一隔流环一侧位于所述第一接管嘴上方，另一侧位于所述第二接管嘴的第二进水通道和第二出水通道之间；所述第二隔流环一侧位于所述第一接管嘴的第一进水通道和第一出水通道之间，另一侧位于所述第二接管嘴下方。
优选地，所述第一进水通道形成在所述第一内接管和第一接管嘴之间，所述第一出水通道形成在所述第一内接管中；所述第二进水通道形成在所述第二内接管和第二接管嘴之间，所述第二出水通道形成在所述第二内接管中。
优选地，所述第一内接管轴向设置在所述第一接管嘴内上部；所述第一内接管朝向所述容器主体内侧的一端通过半月形密封板与所述第一接管嘴的内壁连接；
所述第二内接管轴向设置在所述第二接管嘴内上部；所述第二内接管朝向所述容器主体内侧的一端通过半月形密封板与所述第二接管嘴的内壁连接。
优选地，所述吊篮的底部设有流量分布器，所述下层环腔通过所述流量分布器连通所述吊篮内部，所述上层环腔通过所述吊篮上端的通孔连通所述吊篮内部，从而所述下层环腔通过所述流量分布器和所述吊篮内部连通所述上层环腔。
优选地，所述容器主体包括上下两端开放的筒体、顶盖以及底封，所述顶盖和底封分别连接在所述筒体的上下两端上，将所述筒体的上下两端封闭。
优选地，所述顶盖包括平盖部以及围接在所述平盖部周缘上的弧形侧壁；所述弧形侧壁远离所述平盖部的端部设有法兰，所述法兰与所述筒体的上端配合，通过紧固组件锁紧在所述筒体上端。
优选地，所述压力容器还包括多个控制棒驱动机构管座和堆测接管；所述控制棒驱动机构管座和堆测接管间隔布置安装在所述平盖部上。
本发明的有益效果：通过隔流组件将容器内部隔成上中下三层环腔，配合接管嘴中内接管的设置，使得压力容器可以与蒸汽发生器和主泵紧凑布置连接，实现一回路冷却剂在三者之间循环，省去传统的主管道结构，减小了主设备之间的间距，满足紧凑型布置要求，从而适用于海上小型堆。
另外，容器顶盖上平盖部的设置代替传统的半球形结构，减小顶盖上贯穿件的焊接难度，降低压力容器的整体高度，进一步利于海洋工况。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一实施例的压力容器的剖面结构示意图；
图2是图1中第一接管嘴的横截面结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明一实施例的用于反应堆的压力容器，包括密闭的容器主体10、隔流组件20、吊篮30、以及第一内接管41和第二内接管42。隔流组件20设置在吊篮30的外周和容器主体10内壁之间，将容器主体10和吊篮30之间的环形空间分成相隔绝的上层环腔101、中层环腔102和下层环腔103。
容器主体10的侧面上设有第一接管嘴51和第二接管嘴52。第一内接管41设置在第一接管嘴51内，在其中界定出相隔绝的第一进水通道201和第一出水通道202；第二内接管52设置在第二接管嘴52内，在其中界定出相隔绝的第二进水通道301和第二出水通道302。
其中，第一进水通道201、下层环腔103、上层环腔101与第二出水通道302依次连通形成第一流道；经主泵加压后的一回路冷却剂通过第一进水通道201进入下层环腔103，沿着第一流道流通至上层环腔101，再通过第二出水通道302流出容器主体10以进入蒸汽发生器。第二进水通道301、中层环腔102与第一出水通道201依次连通形成第二流道，经蒸汽发生器换热后的一回路冷却剂通过第二进水通道301进入中层环腔102，沿着第二流道流动并从第一出水通道201输出，可回到主泵。
压力容器可通过第一接管嘴51和第二接管嘴52中设置的第一内接管41和第二内接管42可与蒸汽发生器和主泵紧贴对接，省去主设备之间的主管道结构，减小主设备之间的间距，满足紧凑型布置要求，适用于海上小型堆。
具体地，容器主体10可包括上下两端开放的筒体11、顶盖12以及底封13，顶盖12和底封13分别连接在筒体11的上下两端上，将筒体11的上下两端封闭。第一接管嘴51和第二接管嘴52设置在筒体11上。
本实施例中，顶盖12包括平盖部121以及围接在平盖部121周缘上的弧形侧壁122。弧形侧壁122远离平盖部121的端部设有法兰123，法兰123与筒体11的上端配合，通过紧固组件14如螺栓组件等锁紧在筒体11上端。对应地，筒体11的上端可设有法兰110与顶盖12上的法兰123配合，两个法兰110、123的配合面设有密封环，紧固组件锁紧在两者的法兰110、123上。
顶盖12上通过平盖部121的设置，整体高度较于传统的半球形顶盖高度小，进而可减小压力容器的整体高度。此外，平盖部121还作为压力容器的堆测接管等贯穿件的安装区域，贯穿件轴线与平盖部121相垂直，焊接时易于找正，焊后清理容易，因此减小了贯穿件的焊接难度；易于J型坡口的制造，也较容易形成高质量的焊缝。
底封13可由椭圆形封头以及连接在椭圆形封头周缘的直边段构成，直边段与筒体11相接，两者可通过焊接形成一体。底封13内设有多个支撑件15，多个支撑件15沿底封13的内周均匀分布在其壁面上，用于支撑吊篮30。
在容器主体10的筒体11可采用低合金材料制成，内壁堆焊不锈钢层。
第一接管嘴51和第二接管嘴52通过筒体11的整体锻造一体形成在筒体11上，减少了环焊缝，提高了筒体11的可靠性，同时减少了焊接工作量及在役检查工作量。
筒体11侧面还设有两个对称布置的安注接管16，用于连接安注系统。
隔流组件20设置在容器主体10的筒体11中，与筒体11的轴线相垂直。该隔流组件20包括上下间隔相对的第一隔流环21和第二隔流环22；上层环腔101形成在环形空间上部和第一隔流环21之间，下层环腔103形成在环形空间下部和第二隔流环22之间，中层环腔102形成在第一隔流环21和第二隔流环22之间。
第一隔流环21和第二隔流环22的外周可通过焊接固定在筒体11的内壁面上，内周与吊篮30相对配合。
其中，吊篮30为筒状结构，轴向设置在筒体11内。吊篮30的底部支撑连接在支撑件15上，吊篮30的顶部可通过法兰与筒体11上端内周的台阶配合，吊篮30的内部空间用于容置堆芯。
吊篮30的底部设有流量分布器33，使进入吊篮30内部的一回路冷却剂均匀进入。吊篮30的上端还设有通孔34，连通吊篮30内部和上层环腔101。下层环腔103通过流量分布器33连通吊篮30内部，上层环腔101通过吊篮30上端的通孔24连通吊篮30内部，从而下层环腔103通过流量分布器33和吊篮30内部连通上层环腔101。
吊篮30的外周设有分别与第一隔流环21和第二隔流环22对应的第一连接环31和第二连接环32，第一连接环31和第二连接环32可分别与第一隔流环21和第二隔流环22对接。
通常，筒体11为低合金材料(如低合金钢)制成，吊篮30及隔流组件20采用不锈钢材料制成。由于不锈钢比低合金钢的热位移大，因此在热态时会产生热膨胀。对此，设置隔流组件20时，第一隔流环21的内周不与第一连接环31接触，使得两者之间留有间隙，第二隔流环22的内周不与第二连接环32接触，使得两者之间留有间隙。
在冷态下(压力容器不运行)，第一连接环31和第一隔流环21之间留有间隔，第二连接环32和第二隔流环22之间留有间隔。在热态下(压力容器运行时)，第一连接环31和第一隔流环21因热膨胀对接，将两者之间的间隔密封，第二连接环32和第二隔流环22因热膨胀对接，将两者之间的间隔密封。
第一内接管41轴向设置在第一接管嘴51内，一端对应隔流组件20，另一端位于第一接管嘴51的管口内。第一进水通道201形成在第一内接管41和第一接管嘴51之间，第一出水通道202形成在第一内接管41中。
第二内接管42轴向设置在第二接管嘴52内，一端对应隔流组件20，另一端位于第二接管嘴52的管口内。第二进水通道301形成在第二内接管42和第二接管嘴52之间，第二出水通道302形成在第二内接管42中。
在本实施例中，如图1所示，第二接管嘴52和第一接管嘴51相对地设置在容器主体10的侧面，并且第二接管嘴52在水平面上高于第一接管嘴51。
对应第一接管嘴51和第二接管嘴52的设置，第一内接管41轴向设置在第一接管嘴51内上部，第二内接管42轴向设置在第二接管嘴52内上部。第一隔流环21一侧位于第一接管嘴51上方，相对的另一侧位于第二接管嘴52的第二进水通道301和第二出水通道302之间，具体为第二内接管42的下侧管壁，便于第二出水通道302与上层环腔101相连通，中层环腔102与第二进水通道301相连通。第二隔流环22一侧位于第一接管嘴51的第一进水通道201和第一出水通道202之间，具体为第一内接管41的下侧管壁，相对另一侧位于第二接管嘴52下方，便于第一进水通道201与下层环腔103相连通，中层环腔102与第一出水通道相连通202。
进一步地，结合图1、2，由于第一内接管41为直径小于第一接管嘴51直径的圆形管，为了防止第一内接管41和第一接管嘴51之间的通道与中层环腔102连通，第一内接管41朝向容器主体10内侧(朝向隔流组件20)的一端通过半月形密封板411与第一接管嘴51的内壁连接。半月形密封板411中部设有通孔供第一内接管41的端部配合其中，第一内接管41的端部设有法兰与通孔紧密配合。
同理，为了防止第二内接管42和第二接管嘴52之间的通道与上层环腔101连通，第二内接管42朝向容器主体10内侧(朝向隔流组件20)的一端通过半月形密封板421与第二接管嘴52的内壁连接。半月形密封板421结构可参考上述与第一内接管41配合的半月形密封板411。
进一步地，本发明压力容器还可包括多个控制棒驱动机构管座60和堆测接管70；控制棒驱动机构管座60和堆测接管70按要求间隔布置并通过冷装J型焊缝焊接的方式垂直连接在顶盖12的平盖部121上。控制棒驱动机构管座60用于连接控制棒驱动机构(CRDM)。
本发明的压力容器工作时，一回路冷却剂经过主泵加压后通过第一进水通道201进入下层环腔103，流动至容器主体10内底部后，通过吊篮30底部的流量分布器33进入吊篮30内部的堆芯，从下往上流过堆芯，被堆芯加热后通过吊篮30上端的通孔34进入上层环腔101，随后通过第二出水通道302流出容器主体10至蒸汽发生器。在蒸汽发生器经过换热后的一回路冷却剂从第二进水通道301流进中层环腔102，沿着中层环腔102流动至第一出水通道201，通过第一出水通道201回到主泵，从而完成一回路冷却剂的循环。
综上，本发明的压力容器适用于海上工况，可用于海上小型堆。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种用于反应堆的压力容器，其特征在于，包括密闭的容器主体(10)、隔流组件(20)、吊篮(30)、以及第一内接管(41)和第二内接管(42)；所述隔流组件(20)设置在所述吊篮(30)的外周和容器主体(10)内壁之间，将所述容器主体(10)和吊篮(30)之间的环形空间分成相隔绝的上层环腔(101)、中层环腔(102)和下层环腔(103)；
所述容器主体(10)的侧面上设有第一接管嘴(51)和第二接管嘴(52)；所述第一内接管(41)设置在所述第一接管嘴(51)内，界定出相隔绝的第一进水通道(201)和第一出水通道(202)；所述第二内接管(42)设置在所述第二接管嘴(52)内，界定出相隔绝的第二进水通道(301)和第二出水通道(302)；
所述第一进水通道(201)、下层环腔(103)、上层环腔(101)与所述第二出水通道(302)依次连通；所述第二进水通道(301)、中层环腔(102)与所述第一出水通道(202)依次连通；
所述隔流组件(20)包括上下间隔相对的第一隔流环(21)和第二隔流环(22)；所述上层环腔(101)形成在所述环形空间上部和第一隔流环(21)之间，所述下层环腔(103)形成在所述环形空间下部和第二隔流环(22)之间，所述中层环腔(102)形成在所述第一隔流环(21)和第二隔流环(22)之间；
所述吊篮(30)的外周设有分别与所述第一隔流环(21)和第二隔流环(22)对应的第一连接环(31)和第二连接环(32)；在冷态下，所述第一连接环(31)和第一隔流环(21)之间留有间隔，所述第二连接环(32)和第二隔流环(22)之间留有间隔；在热态下，所述第一连接环(31)和第一隔流环(21)因热膨胀对接，所述第二连接环(32)和第二隔流环(22)因热膨胀对接。
2.根据权利要求1所述的压力容器，其特征在于，所述第二接管嘴(52)和第一接管嘴(51)相对地设置在所述容器主体(10)的侧面，并且所述第二接管嘴(52)在水平面上高于所述第一接管嘴(51)；
所述第一隔流环(21)一侧位于所述第一接管嘴(51)上方，另一侧位于所述第二接管嘴(52)的第二进水通道(301)和第二出水通道(302)之间；所述第二隔流环(22)一侧位于所述第一接管嘴(51)的第一进水通道(201)和第一出水通道(202)之间，另一侧位于所述第二接管嘴(52)下方。
3.根据权利要求1所述的压力容器，其特征在于，所述第一进水通道(201)形成在所述第一内接管(41)和第一接管嘴(51)之间，所述第一出水通道(202)形成在所述第一内接管(41)中；所述第二进水通道(301)形成在所述第二内接管(42)和第二接管嘴(52)之间，所述第二出水通道(302)形成在所述第二内接管(42)中。
4.根据权利要求3所述的压力容器，其特征在于，所述第一内接管(41)轴向设置在所述第一接管嘴(51)内上部；所述第一内接管(41)朝向所述容器主体(10)内侧的一端通过第一半月形密封板(411)与所述第一接管嘴(51)的内壁连接；
所述第二内接管(42)轴向设置在所述第二接管嘴(52)内上部；所述第二内接管(42)朝向所述容器主体(10)内侧的一端通过第二半月形密封板(421)与所述第二接管嘴(52)的内壁连接。
5.根据权利要求1所述的压力容器，其特征在于，所述吊篮(30)的底部设有流量分布器(33)，所述下层环腔(103)通过所述流量分布器(33)连通所述吊篮(30)内部，所述上层环腔(101)通过所述吊篮(30)上端的通孔(34)连通所述吊篮(30)内部，从而所述下层环腔(103)通过所述流量分布器(33)和所述吊篮(30)内部连通所述上层环腔(101)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的压力容器，其特征在于，所述容器主体(10)包括上下两端开放的筒体(11)、顶盖(12)以及底封(13)，所述顶盖(12)和底封(13)分别连接在所述筒体(11)的上下两端上，将所述筒体(11)的上下两端封闭。
7.根据权利要求6所述的压力容器，其特征在于，所述顶盖(12)包括平盖部(121)以及围接在所述平盖部(121)周缘上的弧形侧壁(122)；所述弧形侧壁(122)远离所述平盖部(121)的端部设有法兰(123)，所述法兰(123)与所述筒体(11)的上端配合，通过紧固组件(14)锁紧在所述筒体(11)上端。
8.根据权利要求7所述的压力容器，其特征在于，所述压力容器还包括多个控制棒驱动机构管座(60)和堆测接管(70)；所述控制棒驱动机构管座(60)和堆测接管(70)间隔布置安装在所述平盖部(121)上。
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