CN111383783A - 防水保温套筒及具有其的池式反应堆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防水保温套筒及具有其的池式反应堆，所述池式反应堆，包括：水池；压力容器和堆芯，所述堆芯设在所述压力容器内，且所述压力容器具有容器进口和容器出口；套筒，所述套筒固定安装于所述水池内，且浸没在所述水池的液面以下，所述压力容器安装于所述套筒内以与所述水池隔离，所述套筒设有供一回路管路贯穿的贯穿孔。本发明的池式反应堆，在压力容器及堆芯外套设套筒，套筒可为控制棒驱动机构提供防水空间，避免水下设计或运行的不便，对压力容器及堆芯起到保温作用，减少压力容器壁的热交换，降低热量损耗，且套筒可对堆芯起到放射性屏蔽的作用，降低辐射量，具有很好的安全性和实用性。

Description

防水保温套筒及具有其的池式反应堆

相关申请的交叉引用

本申请要求国家电投集团科学技术研究院有限公司于2018年12月29日提交的、中国专利申请号“201822268115.5”、“201811632705.X”、发明名称为“池式反应堆”的优先权。

技术领域

本发明属于反应堆技术领域，具体而言，涉及一种防水保温套筒及具有其的池式反应堆。

背景技术

随着新能源技术的发展，核反应发电逐渐地成为新能源开发的重要力量。其中，核反应堆包括压力容器和堆芯，目前很多核反应堆的压力容器的安装稳定性差，对堆芯内部的保温效果不佳。若核反应堆位于水下，控制棒驱动机构安装于压力容器外且浸泡于水中，不仅操作困难，长时间浸泡易造成控制棒驱动机构的结构破坏，稳定性、可靠性下降，存在改进的空间。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种池式反应堆，所述池式反应堆的压力容器外套设有套筒，可对压力容器起到稳定支撑的作用，且对压力容器具有防水、保温的效果。

根据本发明实施例的池式反应堆，包括：水池；压力容器和堆芯，所述堆芯设在所述压力容器内，且所述压力容器具有容器进口和容器出口；套筒，所述套筒固定安装于所述水池内，且浸没在所述水池的液面以下，所述压力容器安装于所述套筒内以与所述水池隔离，所述套筒设有供一回路管路贯穿的贯穿孔。

根据本发明实施例的池式反应堆，在压力容器及堆芯外套设套筒，套筒可为控制棒驱动机构提供防水空间，避免水下设计或运行的不便，对压力容器及堆芯起到保温作用，减少压力容器壁的热交换，降低热量损耗，且套筒可对堆芯起到放射性屏蔽的作用，降低辐射量，具有很好的安全性和实用性。

根据本发明一个实施例的池式反应堆，所述套筒的周壁设有径向支撑部，所述径向支撑部的径向内端朝内凸出于所述套筒的内周壁且抵压所述压力容器的外周壁，所述径向支撑部的径向外端朝外凸出于所述套筒的外周壁且与所述水池的侧壁固定连接。

根据本发明一个实施例的池式反应堆，所述径向支撑部为环绕所述套筒的环形板状。

根据本发明一个实施例的池式反应堆，所述径向支撑部位于所述套筒外的部分设有通孔。

根据本发明一个实施例的池式反应堆，所述径向支撑部包括沿竖向间隔开布置的至少两个。

根据本发明一个实施例的池式反应堆，所述套筒内设有与所述水池的底壁固定连接的支撑结构，所述压力容器与所述支撑结构固定连接，且所述支撑结构在与所述贯穿孔更高的位置设有用于支撑管路的定位槽。

根据本发明一个实施例的池式反应堆，所述压力容器的下端与所述水池的底壁固定连接，所述套筒的下端与所述水池的底壁固定连接。

根据本发明一个实施例的池式反应堆，所述套筒的底部设有套筒法兰，所述套筒法兰与所述水池的底壁固定连接。

根据本发明一个实施例的池式反应堆，所述套筒包括：筒体和顶盖，所述筒体的上端敞开，所述顶盖与所述筒体的上端相连且封闭所述筒体的上端。

根据本发明一个实施例的池式反应堆，所述筒体包括从上到下顺次相连的筒体上段、筒体颈部和筒体下段，所述筒体下段罩设在所述压力容器外，所述压力容器的上端具有堆顶机构，所述堆顶机构封闭所述压力容器的上端，所述筒体上段罩设在所述堆顶机构外。

根据本发明一个实施例的池式反应堆，所述筒体上段的外径大于所述筒体下段的外径，所述筒体颈部为从上到下渐缩的锥形。

根据本发明一个实施例的池式反应堆，所述套筒的下部设有闸门。

本发明还提出了一种防水保温套筒。

根据本发明实施例的防水保温套筒，所述防水保温套筒为上述任一种实施例所述的套筒。

所述防水保温套筒和上述的池式反应堆相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的池式反应堆的结构示意图。

附图标记：

池式反应堆100，

水池1，压力容器2，容器进口21，容器出口22，堆顶机构23，堆芯3，套筒4，筒体上段41，筒体颈部42，筒体下段43，径向支撑部44，通孔441，套筒法兰45，支撑结构46，贯穿孔47，顶盖48，闸门5。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1描述根据本发明实施例的池式反应堆100，该池式反应堆100的压力容器2外套设有套筒4，套筒4可将压力容器2与水池1中的冷却水间隔开，以防止压力容器2上安装的控制棒驱动机构浸泡在冷却水中，保证控制棒驱动机构安全运行。且套筒4可对压力容器2及堆芯3起到屏蔽保温的作用，以使压力容器2内部温度稳定，运行环境保持在安全、稳定的状态，保证堆芯3内的核反应正常进行，提高反应堆的安全性和稳定性。

如图1所示，根据本发明实施例的池式反应堆100，包括：水池1、压力容器2、堆芯3和套筒4。

其中，如图1所示，套筒4固定安装于水池1内，水池1内注有水，且套筒4浸没在水池1的液面以下，套筒4的底部可与水池1底壁的混凝土固定连接，套筒4的底部设有套筒法兰45，套筒法兰45与水池1的底壁固定连接，以使套筒4的底部密封，且使套筒4的结构保持稳定，进而使得套筒4内腔与水池1间隔开，由此，水池1内的水无法流至套筒4内腔中。

如图1所示，压力容器2安装于套筒4内，以使压力容器2与水池1隔离，且压力容器2的外壁和套筒4的内壁间隔开，且压力容器2与套筒4之间无液体，热量流动较小。由此，压力容器2与水池1之间热交换较少，可对压力容器2内部环境起到保温的作用，避免压力容器2内过多的热量由套筒4扩散到水池1中，减少热损耗，提升池式反应堆100的保温性能，需要说明的是，压力容器2设有用于控制棒驱动机构，由此，通过套筒4将压力容器2的外部与水间隔开，可避免控制棒驱动机构长时间浸泡在水中，为控制棒驱动机构提供防水空间，保证控制棒驱动机构始终具有稳定、可靠的工作状态。其中，在反应堆正常运行期间，套筒4内部充有惰性气体，以减小冷却介质回路系统热损失，同时也为控制棒驱动机构及其它仪控设施提供与水隔离的环境。

堆芯3用于进行核反应，如图1所示，堆芯3设在压力容器2内，压力容器2可对堆芯3内的运行设备起到保护作用，以使堆芯3内部结构稳定，避免外部环境变化影响核反应的效率。这样，将套筒4套设于压力容器2和堆芯3外，可对堆芯3内部起到屏蔽保护的作用，以降低核反应的辐射量，减少压力容器2的热交换，提供保温作用。

如图1所示，套筒4设有贯穿孔47，贯穿孔47供一回路管路贯穿，贯穿孔47可包括两个，压力容器2具有容器进口21和容器出口22，两个贯穿孔47中的一个通过管路与容器进口21连通，两个贯穿孔47中的另一个通过管路与容器出口22连通。

这样，压力容器2的容器进口21用于将压力容器2的内腔与水池1连通，容器进口21可通过延伸至套筒4的贯穿孔47的管路与水池1连通，以使水池1内的水可由容器进口21进入压力容器2的内腔中；压力容器2的容器出口22用于将压力容器2的内腔和水池1连通，容器出口22可通过延伸至套筒4的贯穿孔47的管路与水池1连通，以使压力容器2的内腔中的水可流出至水池1中。且可在容器进口21和容器出口22均设有用于控制通断的控制阀，以通过控制阀将压力容器2的内腔和水池1连通，进而便于压力容器2进水或排水。

可以理解的是，堆芯3设于压力容器2中，堆芯3包括多个用于维持核反应稳定进行的运行设备，且在核反应进行的过程中会产生大量的热量，由此，将水池1中的水通过容器进口21注入到压力容器2中，可对堆芯3的运行设备进行冷却降温的作用，以避免运行设备温度过高，保证运行设备处于安全稳定的工作状态，便于长期使用，且通过容器进口21、容器出口22将压力容器2的内腔和水池1连通，可使冷却水在二者之间循环流动，对堆芯3的运行设备进行持续的冷却降温，进而使运行设备的温度长期保持在安全范围内，有利于延长池式反应堆100的使用寿命。

根据本发明实施例的池式反应堆100，在压力容器2及堆芯3外套设套筒4，套筒4可为控制棒驱动机构提供防水空间，避免水下设计或运行的不便，对压力容器2及堆芯3起到保温作用，减少压力容器2壁的热交换，降低热量损耗，且套筒4可对堆芯3起到放射性屏蔽的作用，降低辐射量，具有很好的安全性和实用性。

在一些实施例中，如图1所示，压力容器2的下端与水池1的底壁固定连接，以使压力容器2和水池1的底壁相对固定，套筒4的下端与水池1的底壁固定连接，以使套筒4与水池1的底壁相对固定，这样，套筒4和压力容器2均稳定地支撑于水池1的底壁上，可保证套筒4、压力容器2结构稳定，避免套筒4、压力容器2在水池1内晃动，提高池式反应堆100的稳定性和安全性。

在一些实施例中，如图1所示，套筒4包括：筒体和顶盖，筒体的上端敞开，顶盖与筒体的上端相连，且顶盖封闭筒体的上端，以使套筒4内部与水池1间隔开，且顶盖可与筒体通过螺纹紧固件相连，即可保证套筒4内部密封，也可便于后期拆卸安装。

在一些实施例中，如图1所示，筒体包括从上到下顺次相连的筒体上段41、筒体颈部42和筒体下段43，即筒体上段41的下端与筒体颈部42的上端相连，筒体颈部42的下端与筒体下段43的上端相连，筒体下段43罩设在压力容器2外，筒体下段43可将压力容器2和水池1间隔开，筒体下段43可对压力容器2及堆芯3起到保温作用，减少压力容器2壁的热交换，降低热量损耗。筒体上段41为可拆卸。这样，在需将进行对堆芯内反应燃料进行更换或内部运行设备需要维修时，可将筒体上段41拆下，安装方便，便于后期维修或更换。

其中，筒体下段43的下端与水池1的底壁通过套筒法兰45固定连接，下端结构稳定，压力容器2的上端具有堆顶机构23，堆顶机构23封闭压力容器2的上端，筒体上段41罩设在堆顶机构23外，筒体上段41可将堆顶机构23与水池1间隔开，且筒体上段41的外径大于筒体下段43的外径，这样，筒体上段41具有较大的径向空间，且堆顶机构23包括一体化堆顶和通风机构，这样，筒体上段41的空间可为堆顶机构23预留出足够的工作空间，保证通风机构周围空间开阔，通风顺畅。

其中，筒体颈部42为从上到下渐缩的锥形，筒体上段41的下端与筒体颈部42的上端相连且外径相同，筒体下段43的上端与筒体颈部42的下端相连且外径相同，即筒体上段41的外径大于筒体下段43的外径，筒体上段41的径向空间较大。需要说明的是，堆顶机构23设于压力容器2的上端，且与筒体上段41沿径向正对，这样，筒体上段41的空间可对堆顶机构23动作进行避让，可避免筒体上段41的内壁干涉堆顶机构23的运行，提高结构设计的合理性。当然，套筒4各段的外径可根据实际运作需要进行设计，也可将各段的外径设为一致，同样可实现其屏蔽、保温及防水的作用。

在一些实施例中，套筒4的周壁设有径向支撑部44，径向支撑部44的径向内端朝内凸出于套筒4的内周壁，且径向支撑部44的径向内端抵压压力容器2的外周壁，径向支撑部44的径向外端朝外凸出于套筒4的外周壁，且与水池1的侧壁间隔开，即径向支撑部44的内端与压力容器2相连，径向支撑部44的中部与套筒4固定连接，径向支撑部44的外端为自由端，且伸入水池1中。

这样，套筒4和压力容器2通过径向支撑部44相互支撑，以使套筒4和压力容器2沿径向相对固定，可保证压力容器2在套筒4内保持稳定的状态，避免堆芯3产生的热量对压力容器2的径向推动力影响压力容器2的稳定性，使得压力容器2在水平面内保持稳定，进而防止压力容器2倾斜或沿水平面倒塌，保证堆芯3运行环境安全，提高池式反应堆100的安全性、可靠性。

其中，径向支撑部44为环绕套筒4的环形板状，这样，径向支撑部44的内环边抵压于压力容器2的外周壁，且径向支撑部44对压力容器2沿周向的各个位置均有效地抵压，使得压力容器2沿周向的各个位置受力均匀，提高压力容器2的稳定性，且径向支撑部44的外环边伸入水池1中且与水池1的侧壁固定连接。

如图1所示，支撑部44的外环边伸入水池1的侧壁内与混凝土固定，由此，压力容器2、套筒4与水池1相对固定，可使压力容器2、套筒4在水平面内保持平衡、稳定，减小压力容器2单侧受力对整体结构的影响。

径向支撑部44位于套筒4外的部分设有通孔441，通孔441沿径向支撑部44的厚度方向贯通，即通孔441沿上下方向延伸设置。这样，在水池1中的水流动时，径向支撑部44一侧的水可通过通孔441流向另一侧，如径向支撑部44上侧的水可通过通孔441流向径向支撑部44的下侧，由此，可减少径向支撑部44对流动液体的阻力，避免流动液体对径向支撑部44产生过大的冲击力，保证套筒4、压力容器2结构稳定。

在一些实施例中，径向支撑部44包括至少两个，且至少两个径向支撑部44沿竖向间隔开布置，如图1所示，径向支撑部44包括两个，两个径向支撑部44沿竖向间隔开布置，如图1所示，两个径向支撑部44中的一个位于另一个的上方，由此，可提高套筒4和压力容器2的稳定性。

套筒4的下部设有闸门5，如图1所示，闸门5设于套筒4的下部且与水池1的液体中。其中，闸门5在平时紧闭，遇事故或其他特殊情况时控制打开，使水池1中的水从套筒4的下部的外侧进入套筒4内部，使得套筒4内部注满水以抑制事故恶化，提高池式反应堆100的安全性。

在一些实施例中，如图1所示，套筒4内设有支撑结构46，支撑结构46与水池1的底壁固定连接，压力容器2与支撑结构46固定连接，且支撑结构46在与贯穿孔47更高的位置设有定位槽，定位槽用于支撑管路，以使管路布置稳定。

如图1所示，压力容器2支撑于支撑结构46，支撑结构46的下端与水池1的底壁固定，支撑结构46的上端设有定位槽，进水管路和出水管路支撑于定位槽，进而保证容器进口21和容器出口22合理进出水，减少进出口管路的振动，提供整个压力容器2的轴向支撑，其内部环腔为压力容器2提供径向支撑，有利于提高池式反应堆100的安全性和可靠性。

本发明还提出了一种防水保温套筒。

根据本发明实施例的防水保温套筒，防水保温套筒为上述实施例中的套筒4，套筒4可为控制棒驱动机构提供防水空间，避免水下设计或运行的不便，对压力容器2及堆芯3起到保温作用，减少压力容器壁的热交换，降低热量损耗，且套筒4可对堆芯3起到放射性屏蔽的作用，降低辐射量，具有很好的安全性和实用性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种池式反应堆，其特征在于，包括：

水池；

压力容器和堆芯，所述堆芯设在所述压力容器内，且所述压力容器具有容器进口和容器出口；

套筒，所述套筒固定安装于所述水池内，且浸没在所述水池的液面以下，所述压力容器安装于所述套筒内以与所述水池隔离，所述套筒设有供一回路管路贯穿的贯穿孔。

2.根据权利要求1所述的池式反应堆，其特征在于，所述套筒的周壁设有径向支撑部，所述径向支撑部的径向内端朝内凸出于所述套筒的内周壁且抵压所述压力容器的外周壁，所述径向支撑部的径向外端朝外凸出于所述套筒的外周壁且与所述水池的侧壁固定连接。

3.根据权利要求2所述的池式反应堆，其特征在于，所述径向支撑部为环绕所述套筒的环形板状。

4.根据权利要求3所述的池式反应堆，其特征在于，所述径向支撑部位于所述套筒外的部分设有通孔。

5.根据权利要求2所述的池式反应堆，其特征在于，所述径向支撑部包括沿竖向间隔开布置的至少两个。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的池式反应堆，其特征在于，所述套筒内设有与所述水池的底壁固定连接的支撑结构，所述压力容器与所述支撑结构固定连接，且所述支撑结构在与所述贯穿孔更高的位置设有用于支撑管路的定位槽。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的池式反应堆，其特征在于，所述压力容器的下端与所述水池的底壁固定连接，所述套筒的下端与所述水池的底壁固定连接。

8.根据权利要求6所述的池式反应堆，其特征在于，所述套筒的底部设有套筒法兰，所述套筒法兰与所述水池的底壁固定连接。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的池式反应堆，其特征在于，所述套筒包括：筒体和顶盖，所述筒体的上端敞开，所述顶盖与所述筒体的上端相连且封闭所述筒体的上端。

10.根据权利要求9所述的池式反应堆，其特征在于，所述筒体包括从上到下顺次相连的筒体上段、筒体颈部和筒体下段，所述筒体下段罩设在所述压力容器外，所述压力容器的上端具有堆顶机构，所述堆顶机构封闭所述压力容器的上端，所述筒体上段罩设在所述堆顶机构外。

11.根据权利要求10所述的池式反应堆，其特征在于，所述筒体上段的外径大于所述筒体下段的外径，所述筒体颈部为从上到下渐缩的锥形。

12.根据权利要求1-5中任一项所述的池式反应堆，其特征在于，所述套筒的下部设有闸门。

13.一种防水保温套筒，其特征在于，所述防水保温套筒为权利要求1-12中任一项所述的套筒。

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