CN108800094A - 一种用于金属快堆的蒸汽发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于金属快堆的蒸汽发生器，包括容器主体和设置于容器主体内的U型换热管，容器主体内形成了壳程和管程，容器主体的一侧自下而上设置二次侧出口和一次侧进口，相对侧自下而上设置二次侧进口和一次侧出口，高温介质通过所述一次侧进口进入所述壳程，经过冷却后，从所述一次侧出口导出；低温介质通过所述二次侧进口进入所述管程，经过加热后，从所述二次侧出口导出；此外，本发明的换热管管壁采用多层管壁贴合而成，管壁采用不锈钢、镍基合金制成，在保证蒸汽发生器所需要的安全性和可靠性的基础上，降低蒸汽发生器的制造成本与制造难度，提高蒸汽发生器整体的经济性。
Description
技术领域
本发明涉及核电站设备技术领域，尤其涉及一种用于液态金属快堆的蒸汽发生器。
背景技术
在核反应堆中使用的蒸汽发生器一般采用钛管作为耐腐蚀层，由于钛管的使用温度在425摄氏度以下，极大地限制了此种反应器的使用温度范围，将无法适用于金属块堆领域，而且采用钛管作为耐腐蚀层，增加了换热器制造的成本，常用的U型换热管由于需要在折弯处设置抗震条，而且由于液态金属粘度较大，而且容易腐蚀换热管，如果液态金属在管程中流动，将造成液态金属流动阻力增大，对液态金属输送泵的要求提高，且影响液态金属的自然循环能力，而多层套管结构用于蒸汽发生器，将难以进行在役检查工作，且由于多层管板的存在将无法进行换热器换热管的堵管维修工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种能够防止换热管破裂造成一、二次侧冷却剂相混，保证放射性边界和压力边界的完整性的蒸汽发生器。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于金属快堆的蒸汽发生器，包括容器主体和设置于所述容器主体内的U型换热管，所述容器主体内形成了壳程和管程，所述容器主体的一侧自下而上设置二次侧出口和一次侧进口，相对侧自下而上设置二次侧进口和一次侧出口，
高温介质通过所述一次侧进口进入所述壳程，经过冷却后，从所述一次侧出口导出；
低温介质通过所述二次侧进口进入所述管程，经过加热后，从所述二次侧出口导出。
其中，所述U型换热管管壁至少由第一层管的管壁和第二层管的管壁贴合而成。
其中，所述第一层管和第二层管由镍基合金或不锈钢制成。
其中，所述蒸汽发生器还包括管板，所述管板与所述容器主体焊接连接，所述换热管与所述管板焊接连接，所述管板与所述容器主体形成了所述壳程。
其中，所述蒸汽发生器还包括管箱，所述管箱与所述管板焊接连接。
其中，所述管箱还设置有管箱壳体，在所述管箱壳体的相对两侧的对称位置分别设置二次侧进口和二次侧出口。
其中，所述蒸汽发生器还包括隔板，其中所述管板和所述管箱壳体之间形成了第一腔室，所述隔板设置于所述第一腔室内，将所述第一腔室分隔为第二腔室和第三腔室，所述第二腔室、所述U型换热管和第三腔室之间形成了所述管程。
其中，所述容器主体上设置人孔法兰，用于连接人孔盖板。
本发明实施例的有益效果在于：1、本发明通过高温介质流经壳程，低温介质流经管程，降低壳程流速，减弱液态金属对换热管管壁及容器壁的磨损程度，并且降低液态金属冷却剂的流动阻力，降低壳程压降，提升其自然循环能力；2、本发明通过采用外层不锈钢材质换热管作为冗余层防腐蚀，解决了钛管防腐蚀层处于液态金属快堆运行温度范围内强氧化作用的问题，同时采用不锈钢材质，提高了换热管的可加工性能，进而进一步降低蒸汽发生器的制造难度和成本，本发明的蒸汽发生器能够防止换热管破裂造成一二次侧冷却剂相混，保证放射性边界和压力边界的完整性。本发明的蒸汽发生器能够防止换热管破裂造成一二次侧冷却剂相混，保证放射性边界和压力边界的完整性。
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是本发明的蒸汽发生器组成结构的示意图。
图2是本发明的蒸汽发生器换热管的结构示意图。
其中，1-上层壳体，2-换热管，3-一次侧出口，4-二次侧进口，5-人孔盖板，6-第一管箱，7-二次侧出口，8-一次侧进口，9-分隔板，10-壳程，11-第二腔室，12-第三腔室，13-管板，2-1内层管，2-2中间管，2-3外层管。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
如图1所示，蒸汽发生器包括容器主体和设置于容器主体内的U型换热管2，所述容器主体内形成管程和壳程10，所述容器主体的一侧自下而上设置二次侧出口7和一次侧进口8，相对侧自下而上设置二次侧进口4和一次侧出口3，
高温介质从所述一次侧进口8进入所述壳程10，经过冷却后，从所述一次侧出口3导出，低温介质从所述二次侧进口4进入所述管程，经过加热后，从所述二次侧出口7导出。
其中，高温介质指的是液态金属冷却剂，低温介质指的是低温冷却剂。
其中，所述容器主体包括上层壳体1和下层壳体，其中所述一次侧进口8和所述一次侧出口3设置在所述上层壳体1的相对两侧的对称位置处，所述二次侧进口4和所述二次侧出口7均设置在所述下层壳体的相对两侧的对称位置处。
其中，所述换热管2结构形式为U型换热管，并且所述U型换热管在所述容器主体内被设置成倒U型，该U型换热管2的管壁由双层或多层管壁贴合而成，管壁选材为不锈钢、镍基合金等，能够在400-600摄氏度的高温下正常工作。
所述蒸汽发生器还包括管板13，所述管板13与所述上层壳体1焊接连接，所述换热管2与所述管板13焊接连接，所述管板13和所述上层壳体1之间形成了所述壳程10，所述高温介质通过所述一次侧进口8进入所述壳程10，经过冷却后，从所述一次侧出口3导出回流堆芯。
所述蒸汽发生器还包括管箱6，管箱6与管板13焊接连接，该管箱还设置管箱壳体，所述管箱壳体为容器主体的下层壳体。其中，所述管板13与管箱壳体之间形成了第一腔室，在所述管箱壳体的相对两侧的对称位置上设置一次侧进口8和一次侧出口3。
所述蒸汽发生器还包括一隔板，所述隔板设置在所述第一腔室内，该隔板与所述第一管板13焊接连接，并在管箱壳体和管箱封头连接处设置密封，该隔板将所述第一腔室分隔为两个腔室，分别为第二腔室11和第三腔室12，所述第二腔室11、换热管2、第三腔室12形成了所述管程，所述低温介质通过所述二次侧进口4进入所述第二腔室11，分配给换热管2，经过加热后，汇至所述第三腔室12，并通过所述二次侧出口7导出。
其中，由于第一管板13焊接连接在所述容器主体的上层壳体1上，因而所述壳程10为全焊接结构形式，可以防止液态金属冷却剂高温下出现的氧化爆炸或辐射之后剧毒物质的泄露。
所述容器主体上还设置有人孔法兰，具体地，所述容器主体的上层壳体1的顶部开口处设置有人孔法兰，所述管箱底封隔板9的两侧各设置有一个人孔法兰，上述人孔法兰用于连接人孔盖板5。
如图2所示为本发明的蒸汽发生器换热管2的结构示意图，图1中的换热管2为三层管壁贴合而成的三层管壁U型换热管，所述外层管2-3、中间管2-2、内层管2-1由镍基合金或不锈钢制成，具体地，外层管与内层管2-1由不锈钢材料制成，具体地，由奥氏体不锈钢制成，中间管2-2采用镍基合金制成，其中该蒸汽发生器的上层壳体1材料选型也为奥氏体不锈钢。
通过采用不锈钢材质换热管作为冗余层防腐蚀，解决了钛管作为防腐蚀层处于液态金属块堆运行温度范围内强氧化作用的问题，同时，由于采用不锈钢材质，提高了换热管的可加工性能，进而进一步降低蒸汽发生器的制造难度和制造成本。
利用管壁贴合面阻断换热管裂纹轴向拓展路径，降低蒸汽发生器发生换热管破裂事故的几率，增加蒸汽发生器的安全性和可靠性，避免一二次冷却剂相混，维持一回路放射性边界的完整性，进而增加金属快堆的整体固有的安全性。
实施本发明具有如下优点：1、本发明通过高温介质流经壳程，低温介质流经管程，降低壳程流速，减弱液态金属对换热管管壁及容器壁的磨损程度，并且降低液态金属冷却剂的流动阻力，降低壳程压降，提升其自然循环能力；2、本发明通过采用外层不锈钢材质换热管作为冗余层防腐蚀，解决了钛管防腐蚀层处于液态金属快堆运行温度范围内强氧化作用的问题，同时采用不锈钢材质，提高了换热管的可加工性能，进而进一步降低蒸汽发生器的制造难度和成本，本发明的蒸汽发生器能够防止换热管破裂造成一二次侧冷却剂相混，保证放射性边界和压力边界的完整性。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，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 (8)
1.一种用于金属快堆的蒸汽发生器，其特征在于：包括容器主体和设置于所述容器主体内的U型换热管，所述容器主体内形成了壳程和管程，所述容器主体的一侧自下而上设置二次侧出口和一次侧进口，相对侧自下而上设置二次侧进口和一次侧出口，
高温介质通过所述一次侧进口进入所述壳程，经过冷却后，从所述一次侧出口导出；
低温介质通过所述二次侧进口进入所述管程，经过加热后，从所述二次侧出口导出。
2.根据权利要求1所述的一种用于金属快堆的蒸汽发生器，其特征在于：所述U型换热管管壁至少由第一层管的管壁和第二层管的管壁贴合而成。
3.根据权利要求2所述的一种用于金属快堆的蒸汽发生器，其特征在于：所述第一层管、第二层管由镍基合金或不锈钢制成。
4.根据权利要求1所述的一种用于金属快堆的蒸汽发生器，其特征在于：所述蒸汽发生器还包括管板，所述管板与所述容器主体焊接连接，所述换热管与所述管板焊接连接，所述管板与所述容器主体形成了所述壳程。
5.根据权利要求4所述的一种用于金属快堆的蒸汽发生器，其特征在于：所述蒸汽发生器还包括管箱，所述管箱与所述管板焊接连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于金属快堆的蒸汽发生器，其特征在于：所述管箱还设置管箱壳体，在所述管箱壳体的相对两侧分别设置二次侧进口和二次侧出口。
7.根据权利要求6所述的一种用于金属快堆的蒸汽发生器，其特征在于：所述蒸汽发生器还包括隔板，其中所述管板和所述管箱壳体之间形成第一腔室，所述隔板设置于所述第一腔室内，将所述第一腔室分隔为第二腔室和第三腔室，所述第二腔室、所述U型换热管和第三腔室之间形成了所述管程。
8.根据权利要求1所述的一种用于金属快堆的蒸汽发生器，其特征在于：所述容器主体上设置人孔法兰，用于连接人孔盖板。
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