CN108320822A - 一种蒸汽发生器集成的模块化小型压水堆 - Google Patents

一种蒸汽发生器集成的模块化小型压水堆 Download PDF

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李永华
于勇
宋代勇
袁霞
白晋华
赵德鹏
贺克羽
谌登华
姜雨辰
陈章隆
杨怡
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Abstract

本发明属于反应堆设计技术，具体涉及一种蒸汽发生器集成的模块化小型压水堆。其结构包括堆芯和设置在堆芯外部的压力容器，在所述堆芯的上升段与压力容器内壁之间的环形空间内设有呈螺旋式布置的传热管，优选为双螺旋式结构，传热管内通入二回路给水；反应堆冷却剂在堆芯被加热后进入堆芯上升段，通过堆芯上升段上部的折流板使流向变为向下流动，流经传热管外侧，加热传热管内的二回路给水，使之成为过热蒸汽并由蒸汽集管排出。本发明充分利用了压力容器的内部空间，简化了反应堆设计，提高了模块化小型压水堆的安全性和经济性。

Description

一种蒸汽发生器集成的模块化小型压水堆
技术领域
本发明属于反应堆设计技术，具体涉及一种蒸汽发生器集成的模块化小型压水堆。
背景技术
目前国际上小型压水堆蒸汽发生器的设计都是采用多个模块、单元结构、独立布置的方式，均匀地布置在反应堆压力容器堆芯上升段与压力容器内壁之间的环形空间。反应堆冷却剂由上至下流经蒸汽发生器的传热管一次侧，二次侧给水进入每台独立布置的蒸汽发生器给水联箱，由给水联箱分配后，由下而上流过蒸汽发生器的传热管，并在其中吸收反应堆冷却剂的热量形成蒸汽，蒸汽向上流动，流入蒸汽集管，最终进入二回路主蒸汽系统。现有的压水堆蒸汽发生器二次侧在压力容器上设有进水及蒸汽出口的接管，需要在压力容器上进行开孔，使得压力容器发生失效的概率大大增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够充分利用压力容器的内部空间，并具有更高安全性和经济性的新型蒸汽发生器集成的模块化小型压水堆。
本发明的技术方案如下：一种蒸汽发生器集成的模块化小型压水堆，包括堆芯和设置在堆芯外部的压力容器，其中，在所述堆芯的上升段与压力容器内壁之间的环形空间内设有呈螺旋式布置的传热管，传热管内通入二回路给水；反应堆冷却剂在堆芯被加热后进入堆芯上升段，通过堆芯上升段上部的折流板使流向变为向下流动，流经传热管外侧，加热传热管内的二回路给水，使之成为过热蒸汽并由蒸汽集管排出。
进一步，如上所述的蒸汽发生器集成的模块化小型压水堆，其中，所述的呈螺旋式布置的传热管有两组，两组传热管的螺旋方向相反，形成同轴对称的双螺旋式结构。
进一步，如上所述的蒸汽发生器集成的模块化小型压水堆，其中，每组传热管包括若干根均匀密布的呈螺旋结构的传热管体。
进一步，如上所述的蒸汽发生器集成的模块化小型压水堆，其中，双螺旋式结构的传热管设有两个对称的给水入口，每个给水入口分别通过给水集管与一组传热管连接。
进一步，如上所述的蒸汽发生器集成的模块化小型压水堆，其中，反应堆冷却剂流经传热管外侧后，进入堆芯下方的冷池，重新循环使用。
本发明的有益效果如下：
(1)与传统压水堆设计相比，本发明减少了蒸汽发生器二次侧在压力容器上的进水及蒸汽出口的接管，从而减少了压力容器上的开孔，降低了压力容器发生失效的概率，确保压力容器寿期内无需更换，从压力容器使用寿命上保证了新型反应堆的可利用率并且大大提高了安全性；
(2)本发明新型蒸汽发生器的设计，增加了一次侧和二次侧热交换面积，彻底颠覆了已有的设备设计理念，通过创新性设计，在压力容器空间有限的制约下，不仅对于二回路蒸汽参数有很大的改善，还能够充分地保障一回路自然循环的建立，保证反应堆堆芯热量的导出，而且在很大程度上提高了热效率；
(3)本发明便于制造和组装，可以将套管式压力容器在工厂进行预制，缩短建设工期，为未来小型堆的标准化和批量化生产提供了重要保证；
(4)本发明可以将反应堆事故下余热导出热交换器集成到双螺旋管式蒸汽发生器上，进一步简化反应堆设计，提高模块化小型压水堆的经济性。
附图说明
图1为本发明双螺旋式结构传热管的直流蒸汽发生器水平截面示意图；
图2为本发明的模块化小型压水堆整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明提供了一种新型蒸汽发生器集成的模块化小型压水堆堆本体的设计，用于改善二回路蒸汽品质、充分利用压力容器内部空间并且进一步简化反应堆堆本体结构。本发明充分利用堆芯上升段与压力容器内壁之间的环形空间，将蒸汽发生器的传热管呈螺旋式结构布置在环形空间中，优选方案为两组传热管形成旋向相反且同轴对称的双螺旋式结构，提高了创新性模块化小型堆的安全性和经济性。
实施例
本实施例采用了同轴双入口的双螺旋式结构蒸汽发生器传热管，如图1所示，双螺旋式结构的传热管设有两个对称的给水入口，每个给水入口分别通过给水集管与一组传热管连接。其设计上可以充分利用堆芯上升段到压力容器内壁的环形空间，将蒸汽发生器集成在反应堆压力容器内，淡化蒸汽发生器的概念，设计为套管式压力容器。通过材料创新、设备创新，提高压力容器和蒸汽发生器的制造精度，可以推动小型压水堆的模块化、标准化和批量化发展。
本发明的创新设计主要包括：双螺旋管式直流蒸汽发生器、集成蒸汽发生器的套管式压力容器。
从图1中可以看出，给水通过给水入口进入给水集管2，经过给水集管2上的蒸汽发生器传热管1，通过双螺旋的方式被管外的反应堆冷却剂加热成为过热蒸汽，最后由蒸汽集管排出。双螺旋式结构有两个对称的给水入口，并且两侧的对称位置的给水集管2上的传热管1是通过双螺旋的形式均匀的密布在环形空间中，这样的整体缠绕布置方式，改变了以往独立布置的直流蒸汽发生器形式，设计成为压力容器的一个内部结构，充分地利用了堆芯上升段和压力容器内壁的环形空间。
蒸汽发生器设计寿命与压力容器一致，在正常运行情况下无需更换，到达设计寿期后，统一将反应堆堆本体模块拆卸到相关厂房进行处理。
从图2中可以看出，双螺旋式蒸汽发生器的传热管1内置于压力容器5内堆芯上升段4和压力容器5内壁之间的环形空间中，反应堆冷却剂在堆芯3被加热后进入堆芯上升段4，通过堆芯上升段4上部的折流板将流向变化为向下流动，通过蒸汽发生器传热管的一次侧，加热二次侧的二回路给水，反应堆冷却剂冷却后进入堆芯下方的冷池，重新循环。在压力容器上部设有稳压器6和控制棒驱动机构7。
本发明的方案彻底简化了小型压水堆的堆本体设计和布置，从堆芯本质安全上大大提高了安全性和经济性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种蒸汽发生器集成的模块化小型压水堆，包括堆芯和设置在堆芯外部的压力容器，其特征在于：在所述堆芯的上升段与压力容器内壁之间的环形空间内设有呈螺旋式布置的传热管，传热管内通入二回路给水；反应堆冷却剂在堆芯被加热后进入堆芯上升段，通过堆芯上升段上部的折流板使流向变为向下流动，流经传热管外侧，加热传热管内的二回路给水，使之成为过热蒸汽并由蒸汽集管排出。
2.如权利要求1所述的蒸汽发生器集成的模块化小型压水堆，其特征在于：所述的呈螺旋式布置的传热管有两组，两组传热管的螺旋方向相反，形成同轴对称的双螺旋式结构。
3.如权利要求2所述的蒸汽发生器集成的模块化小型压水堆，其特征在于：每组传热管包括若干根均匀密布的呈螺旋结构的传热管体。
4.如权利要求2所述的蒸汽发生器集成的模块化小型压水堆，其特征在于：双螺旋式结构的传热管设有两个对称的给水入口，每个给水入口分别通过给水集管与一组传热管连接。
5.如权利要求1所述的蒸汽发生器集成的模块化小型压水堆，其特征在于：反应堆冷却剂流经传热管外侧后，进入堆芯下方的冷池，重新循环使用。
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