CN109637679B - 堆芯容器及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种堆芯容器，包括：主筒体，自上而下依次贯穿导流箱中央和重水箱中央；膨胀节组件，位于所述主筒体的外侧，所述膨胀节组件的底端与所述导流箱的下底板连接；填充体，位于所述主筒体内部，所述填充体下端部与栅板组件上端部连接，所述填充体用于填充所述主筒体与燃料组件之间的间隙，且所述栅板组件的底部与所述主筒体的下法兰连接。此外，本发明还提供了一种堆芯容器的安装方法。本发明的堆芯容器结构可实现远距离更换且装卸方便，设备安全可靠，同时还为燃料组件、控制棒导向管提供可靠的定位和支撑。
Description
技术领域
本发明涉及核反应领域，尤其涉及一种堆芯容器及其安装方法。
背景技术
堆芯容器是中国先进研究堆堆本体中极为关键的设备，其主要功能是与主回路一起作为反应堆冷却剂的压力边界，确保冷却剂按规定流道畅通无阻，将热量带出反应堆；对燃料组件起定位、支撑作用；以及对控制棒组件和跟随体组件提供导向和冷却剂通道。在反应堆运行期间堆芯容器要经受较强的热中子辐照。为了保障反应堆运行安全且尽可能地延长堆芯容器的寿命以减少堆芯容器更换次数，并能可靠地对燃料组件进行定位和支撑，需要特殊的堆芯容器，既能满足其功能要求，又必须做到远距离装卸和更换的可操作性。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种堆芯容器及其安装方法，以解决上述的至少一项技术问题。
(二)技术方案
本发明实施例提供了一种堆芯容器，包括：
主筒体，自上而下依次贯穿导流箱中央和重水箱中央；
膨胀节组件，位于所述主筒体的外侧，所述膨胀节组件的底端与所述导流箱的下底板连接；
填充体，位于所述主筒体内部，所述填充体下端部与栅板组件上端部连接，所述填充体用于填充所述主筒体与燃料组件之间的间隙，且所述栅板组件的底部与所述主筒体的下法兰连接。
进一步的，所述膨胀节组件的上法兰与所述主筒体的上法兰之间设置有第一密封件。
进一步的，根据权利要求所述的堆芯容器，其中，所述主筒体的下法兰与所述重水箱的下底板的底座凸台之间设置有第二密封件。
进一步的，根据权利要求所述的堆芯容器，其中，所述主筒体的上法兰的下表面和下法兰的下表面分别设置有第一密封槽和第二密封槽，且所述第一密封槽内放置有所述第一密封件；所述第二密封槽放置有所述第二密封件。
进一步的，根据权利要求所述的堆芯容器，其中，所述主筒体的上法兰与膨胀节组件的上法兰连接处设置有可拆卸的第一连接件。
进一步的，根据权利要求所述的堆芯容器，其中，所述主筒体的下法兰与重水箱的下底板的底座凸台连接处设置有可拆卸的第二连接件。
进一步的，根据权利要求所述的堆芯容器，其中，所述栅板组件包括栅板，所述栅板为21个矩形孔组成的孔板，其中，17个矩形孔用于与17组标准燃料组件配合，4个矩形孔内部用于与4组跟随燃料组件配合。
进一步的，根据权利要求所述的堆芯容器，其中，所述第一密封件包括第一密封圈和第二密封圈，所述第一密封圈与第二密封圈之间设置有第一检漏管；所述第二密封件包括第三密封圈和第四密封圈，所述第三密封圈与第四密封圈之间设置有第二检漏管。
本发明还提供了一种堆芯容器的安装方法，用于安装前述的堆芯容器，所述安装方法包括步骤：
将膨胀节组件与导流箱的下底板连接；
将主筒体吊入堆内，所述主筒体的上法兰与所述膨胀节组件连接，所述主筒体的下法兰与重水箱的下底板的底座凸台连接；
将填充体和栅板组件通过定位销连接固定在一起，整体吊入主筒体内，将主筒体的下法兰的定位销与所述栅板组件的下端部定位固定。
进一步的，使得所述膨胀节组件位于所述主筒体的外侧，所述主筒体的下法兰与重水箱的下底板的底座凸台连接，具体指：
使主筒体的上法兰的螺栓孔与下法兰的螺栓孔分别穿过膨胀节组件的上法兰的螺柱和重水箱的下底板的底座凸台的螺柱；
按预定程序分别拧紧与所述上法兰的螺柱对应的上螺母、以及与所述底座凸台的螺柱对应的下螺母，使其分别达到规定的力矩值；
将主筒体的上、下两端的螺母垫片扳边到预定位置。
(三)有益效果
本发明的堆芯容器及其安装方法，相较于现有技术，至少具有以下优点：
1、该堆芯容器将膨胀节组件设置于主筒体的外侧，且主筒体自上而下依次贯穿导流箱中央和重水箱中央，主筒体内部还包括填充体，用于填充所述主筒体与燃料组件之间的间隙，同时还能起到支撑的作用，在高通量环境下能达到10年寿命指标要求，且在寿期内是安全的；对燃料组件定位可靠；同时该堆芯容器的安装方法简易，易于操作，可实现远距离更换且装卸方便。
2、主筒体经过旋压工艺整体制造而成，整个主筒体无焊缝，可以延长堆芯容器的使用寿命，同时还能提高其安全性和经济性。
3、主筒体的上法兰与膨胀节组件之间、主筒体的下法兰与重水箱的下底板的底座凸台之间，分别设置第一密封件和第二密封件，且第一密封件和第二密封件中各包含两个密封圈，每两个密封圈之间各设置了一检漏管从而实现密封监测，避免了轻水或者重水的泄漏，增强了该堆芯容器的密封性能，保证了安全性。
附图说明
图1为本发明实施例的堆芯容器的结构示意图；
图2为本发明实施例的堆芯容器的安装方法的步骤示意图。
【符合说明】
1-膨胀节组件
2-主筒体
3-填充体
4-栅板组件
5-第一密封件
6-第一连接件
7-导流箱的下底板
8-第二连接件
9-第二密封件
10-重水箱的下底板的底座凸台
11-重水箱的下底板
具体实施方式
现有技术中，堆芯容器，尤其是高通量研究堆的堆芯容器的寿命难以得到保证，需要经常更换，且更换时难以做到远距离装卸和更换。有鉴于此，本发明提供了一种堆芯容器及其安装方法，其在高通量环境下能达到10年寿命指标要求，且在寿期内是安全的；对燃料组件定位可靠；同时还具有易于远距离装卸，更换操作简单方便的优点。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明实施例的第一方面，提供了一种堆芯容器，图1为本发明实施例的堆芯容器的结构示意图，如图1所示，本发明实施例的堆芯容器包括：主筒体2、膨胀节组件1、填充体3和栅板组件4。
主筒体2自上而下依次贯穿导流箱中央和重水箱中央，主筒体2可以为一细长容器，竖直穿过重水箱中央，其上端部设置有上法兰例如圆形法兰，与膨胀节组件1的上端部的上法兰连接固定。主筒体2的上法兰与膨胀节组件的1上法兰连接处设置有可拆卸的第一连接件6；主筒体2的下法兰与重水箱的下底板11的底座凸台10连接处设置有可拆卸的第二连接件8。其中第一连接件6和第二连接件8可以为螺栓、螺柱或者螺钉，能够实现该堆芯容器与其它组件的连接与拆卸，使得该堆芯容器具有易于远距离装卸，更换操作简单方便的优点。
主筒体2的下法兰坐落于重水箱的下底板11的底座凸台10之上，实现与重水箱的固定。主筒体2的两端可以用密封件例如双道金属O形圈密封，防止轻水或重水泄漏或混合。
主筒体2可以采用旋压工艺整体制造而成，其晶粒度密实，且整个主筒体2无焊缝，由此可以改善材料力学性能和辐照性能，延长容器寿命，提高安全性和经济性。
膨胀节组件1，位于主筒体2的外侧，所述膨胀节组件1的底端与所述导流箱的下底板7连接。膨胀节组件1主要用于补偿堆芯容器热膨胀量及安装误差等引起的变形，其与导流箱的下底板7可以采用焊接或者其他连接方式实现连接。
在本发明的一些实施例中，为了加强膨胀节组件1与主筒体2之间的密封性能，可以在所述膨胀节组件1的上法兰与所述主筒体2的上法兰之间设置第一密封件5。同理，为了加强所述主筒体2的下法兰与所述重水箱的下底板11的底座凸台10之间的密封性能，也可以在主筒体2的下法兰与所述重水箱的下底板11的底座凸台10之间设置第二密封件9。
在本发明的一些实施例中，当堆芯容器不需较高的安全性，可以不需检漏时，主筒体2的上法兰的下表面和下法兰的下表面分别设置有第一密封槽和第二密封槽，且第一密封槽内放置有所述第一密封件5；所述第二密封槽放置有所述第二密封件9，其中，第一密封件可以只包括一个密封圈，第二密封件可以只包括一个密封圈，从而只实现简单密封。
更进一步地，当堆芯容器需要较高的安全性，且需要检漏时，主筒体2的上法兰的下表面和下法兰的下表面可以分别设置有第一密封槽和第二密封槽，且所述第一密封槽内放置有所述第一密封件5；所述第二密封槽放置有所述第二密封件9；且第一密封件5和第二密封件9中各包含两个密封圈(例如金属O形圈或者橡胶材质的O形圈)，每个密封圈内侧是轻水，外侧是重水，每两个密封圈的空腔之间各设置了一检漏管，能够检测出轻水或者重水是否泄漏，从而实现了密封监测。
还需说明的是，第一密封件和第二密封件优选为具有较好的耐辐照性能的金属材质，第一密封件和第二密封件可以为C型或者O型的金属圈，此时必须在所述主筒体2的上法兰的下表面和下法兰的下表面分别设置第一密封槽和第二密封槽；第一密封件和第二密封件还可以为平垫垫圈，此时所述主筒体2的上法兰的下表面和下法兰的下表面可以分别设置第一密封槽和第二密封槽，也可以不设置第一密封槽和第二密封槽。若工作环境的辐照场剂量低，第一密封件和第二密封件还可以为非金属材质的密封圈。
也就是说，第一密封件5包括第一密封圈和第二密封圈，第一密封圈与第二密封圈之间设置有第一检漏管；第二密封件9包括第三密封圈和第四密封圈，第三密封圈与第四密封圈之间设置有第二检漏管；通过在双道金属O形圈间引出检漏管进行泄漏监测，进一步地避免了轻水或者重水的泄漏，增强了该堆芯容器的密封性能，保证了安全性。
所述主筒体2的上法兰与膨胀节组件1上法兰连接处设置有可拆卸的第一连接件6例如螺栓、螺柱和螺钉。
填充体3位于主筒体2内部，其上端与主筒体2径向配合，且所述填充体3下端部与栅板组件4上端部连接例如通过定位销轴固定。填充体3可以为整体内多边形结构，其形状可以根据用户的实际需求进行选择，填充体3用于填充所述主筒体2与燃料组件之间的间隙，并对燃料组件起定位、支承作用，以满足燃料组件的热工水力要求及反应堆物理设计要求。
填充体3下端部连接有栅板组件4，其由栅板、阻力板、支撑体组成，所述栅板为21个矩形孔组成的孔板，其中，17个矩形孔用于与17组标准燃料组件配合，4个矩形孔内部用于与4组跟随燃料组件配合。
本发明实施例还提供了一种堆芯容器的安装方法，用于安装前述的堆芯容器，图2为本发明实施例的堆芯容器的安装方法的步骤示意图，如图2所示，该安装方法包括步骤：
S1、将膨胀节组件1与导流箱的下底板连接(例如通过焊接、法兰件或者其他连接方式)；
S2、将主筒体2吊入堆内，所述主筒体2的上法兰与所述膨胀节组件1连接，所述主筒体2的下法兰与重水箱的下底板的底座凸台10连接；
S3、将填充体3和栅板组件4通过定位销连接固定在一起，整体吊入主筒体2内，将主筒体2的下法兰的定位销与所述栅板组件4的下端部定位固定；
更进一步地，步骤S2中的使得所述膨胀节组件1位于所述主筒体2的外侧，所述主筒体2的下法兰与重水箱的下底板的底座凸台10连接，具体包括以下子步骤：
S21、使主筒体2的上法兰孔与下法兰孔分别穿过膨胀节组件1的上法兰螺柱和重水箱的下底板的底座凸台10的螺柱；
S22、按预定程序分别拧紧与所述上法兰的螺柱对应的上螺母、以及与所述底座凸台10的螺柱对应的下螺母，使其分别达到规定的力矩值(可以根据实际情况选择力矩值)；
S23、将主筒体2上、下两端的螺母垫片扳边到预定位置。
综上，本发明的堆芯容器将膨胀节组件设置于主筒体的外侧，且主筒体自上而下依次贯穿导流箱中央和重水箱中央，主筒体内部还包括填充体，用于填充所述主筒体与燃料组件之间的间隙，同时还能起到支撑的作用，在高通量环境下能达到10年寿命指标要求，且在寿期内是安全的；对燃料组件定位可靠；同时该堆芯容器的安装方法简易，易于操作，可实现远距离更换且装卸方便。
除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本发明的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
再者，“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
以上所述的具体实施例，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例而已，并不用于限制本发明，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 (5)
1.一种堆芯容器的安装方法，用于安装堆芯容器，所述堆芯容器包括：
主筒体(2)，自上而下依次贯穿导流箱中央和重水箱中央；
膨胀节组件(1)，位于所述主筒体(2)的外侧，所述膨胀节组件(1)的底端与所述导流箱的下底板(7)连接；
填充体(3)，位于所述主筒体(2)内部，所述填充体(3)下端部与栅板组件(4)上端部连接，所述填充体(3)用于填充所述主筒体(2)与燃料组件之间的间隙，且所述栅板组件(4)的底部与所述主筒体(2)的下法兰连接；
所述膨胀节组件(1)的上法兰与所述主筒体(2)的上法兰之间设置有第一密封件(5)；
所述主筒体(2)的下法兰与所述重水箱的下底板(11)的底座凸台(10)之间设置有第二密封件(9)；
所述主筒体(2)的上法兰的下表面和下法兰的下表面分别设置有第一密封槽和第二密封槽，且所述第一密封槽内放置有所述第一密封件(5)；所述第二密封槽放置有所述第二密封件(9)；
所述栅板组件(4)包括栅板，所述栅板为21个矩形孔组成的孔板，其中，4个矩形孔内部用于与4组跟随燃料组件配合；
所述安装方法包括步骤：
将膨胀节组件(1)与导流箱的下底板(7)连接；
将主筒体(2)吊入堆内，所述主筒体(2)的上法兰与所述膨胀节组件(1)连接，所述主筒体(2)的下法兰与重水箱的下底板的底座凸台(10)连接；
将填充体(3)和栅板组件(4)通过定位销连接固定在一起，整体吊入主筒体(2)内，将主筒体(2)的下法兰的定位销与所述栅板组件(4)的下端部定位固定；
其中，使得所述膨胀节组件(1)位于所述主筒体(2)的外侧，所述主筒体(2)的下法兰与重水箱的下底板(11)的底座凸台(10)连接，具体指：
使主筒体(2)的上法兰的螺栓孔与下法兰的螺栓孔分别穿过膨胀节组件(1)的上法兰的螺柱和重水箱的下底板(11)的底座凸台(10)的螺柱；
按预定程序分别拧紧与所述上法兰的螺柱对应的上螺母、以及与所述底座凸台(10)的螺柱对应的下螺母，使其分别达到规定的力矩值；
将主筒体(2)的上、下两端的螺母垫片扳边到预定位置。
2.根据权利要求1所述的安装方法，其中，所述主筒体(2)的上法兰与膨胀节组件(1)的上法兰连接处设置有可拆卸的第一连接件(6)。
3.根据权利要求1所述的安装方法，其中，所述主筒体(2)的下法兰与重水箱的下底板(11)的底座凸台连接处设置有可拆卸的第二连接件(8)。
4.根据权利要求1所述的安装方法，其中，所述栅板的17个矩形孔用于与17组标准燃料组件配合。
5.根据权利要求1所述的安装方法，其中，所述第一密封件(5)包括第一密封圈和第二密封圈，所述第一密封圈与第二密封圈之间设置有第一检漏管；所述第二密封件(9)包括第三密封圈和第四密封圈，所述第三密封圈与第四密封圈之间设置有第二检漏管。
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|---|
| 中国先进研究堆堆芯容器及堆内构件设计研究;范月容等;《原子能科学技术》;第43卷(第增刊期);第309页-311页 * |
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