CN111477365A - 热屏蔽罩和包括该热屏蔽罩的反应堆试验样机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热屏蔽罩，其包括至少两层热反射板材和固定结构，热反射板材的热反射面朝向热源，固定结构将至少两层热反射板材间隔地固定在一起，使得至少两层热反射板材中的相邻的两层之间保持预定的间距。根据本发明的热屏蔽罩通过具有热反射面的至少两层热反射板材将来自热源的热能进行反射，从而避免了热能朝向热反射板材的另一侧的辐射，由此防止了热能的辐射传递，另外通过固定结构将至少两层热反射板材固定在一起，同时两者之间保持预定间距以便在两者之间形成真空层，从而阻止了热能的辐射传导，进一步提升了热屏蔽罩的隔热作用。本发明还公开了一种包括该热屏蔽罩的反应堆试验样机。

Description

热屏蔽罩和包括该热屏蔽罩的反应堆试验样机

技术领域

本发明涉及用于反应堆试验样机的隔热设备，更具体地涉及一种用于隔绝反应堆试验样机的散热系统与驱动机构之间的热传递的热屏蔽设备，还涉及包括该热屏蔽设备的反应堆试验样机。

背景技术

目前，在对反应堆的研究过程中，需要利用反应堆试验样机对反应堆的工作状态和性能进行研究，以便对反应堆的建设和工程应用提供理论指导。在反应堆试验样机的设计过程中，需要将反应堆试验样机整体上设置于真空环境(例如真空室)中以模拟真空环境下反应堆在特定工况下的工作性能。

为了使反应堆试验样机尽可能地具有紧凑的结构，通常将反应堆的驱动机构设置在堆本体下部，而将反应堆的散热系统设置在驱动机构的下部，由此使得反应堆试验样机在纵向方向和横向方向上均具有紧凑的结构。由于反应堆试验样机在真空环境下工作，因此，散热系统需要将热量通过热辐射的方式传导至真空环境中。也就是说，反应堆试验样机需采用位于反应堆试验样机的驱动机构下部的散热系统以热辐射的方式将热量散发至真空室中。由于反应堆试验样机整体结构紧凑，驱动机构被布置于散热系统的内部或者与散热系统具有非常小的距离，因此驱动机构通常会受到散热系统所散发的热量的影响，当散热系统的温度过高时，可能引发驱动机构的精度变差，甚至失效。因此，需要提供一种能够在确保驱动机构正常操作的条件下，使得反应堆试验样机的散热系统能够将热量散发出去并且保持试验样机的紧凑结构的相关设备，以防驱动机构因温度过高而发生失效或损坏的情况的发生。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个方面，本发明的实施例提供了一种热屏蔽罩，该热屏蔽罩包括：

至少两层热反射板材，至少两层热反射板材的热反射面朝向热源；以及

固定结构，固定结构将至少两层热反射板材间隔地固定在一起，使得至少两层热反射板材中的相邻的两层之间保持预定的间距。

根据本发明的热屏蔽罩通过具有热反射面的至少两层热反射板材将来自热源的热能进行反射，从而避免了热能朝向热反射板材的另一侧的辐射，由此防止了热能的辐射传递，另外通过固定结构将至少两层热反射板材固定在一起，同时两者之间保持预定间距以便在两者之间形成真空层，从而阻止了热能的辐射传导，进一步提升了热屏蔽罩的隔热作用。通过将根据本发明的热屏蔽罩设置在反应堆试验样机的驱动机构与散热系统之间能够有效地隔绝散热系统的热辐射，为驱动机构的正常工作提供合适的温度环境。

根据本发明的热屏蔽罩的一个优选的实施例，固定结构包括设置在至少两层热反射板材中的通孔以及贯穿通孔以将至少两层热反射板材固定在一起的固定部件。

在根据本发明的热屏蔽罩的另一个优选的实施例中，通孔均匀间隔开地设置在至少两层热反射板材的上缘和下缘中。

根据本发明的热屏蔽罩的再一个优选的实施例，固定部件包括螺栓。

在根据本发明的热屏蔽罩的还一个优选的实施例中，固定结构还包括设置在相邻的两层热反射板材之间并且用于将相邻的两层热反射板材间隔开的定位环，固定部件穿过定位环。

根据本发明的热屏蔽罩的又一个优选的实施例，至少两层热反射板材包括彼此平行地设置的第一热反射板材和第二热反射板材。

在根据本发明的热屏蔽罩的另一个优选的实施例中，至少两层热反射板材还包括设置在第一热反射板材与第二热反射板材之间的至少一层辅助热反射板材。

根据本发明的热屏蔽罩的再一个优选的实施例，至少一层辅助热反射板材包括从第一热反射板材到第二热反射板材依次设置的第一辅助热反射板材、第二辅助热反射板材、第三辅助热反射板材和第四辅助热反射板材。

在根据本发明的热屏蔽罩的还一个优选的实施例中，第一热反射板材和第二热反射板材的厚度范围为0.8mm-2mm，辅助热反射板材的厚度范围为0.3mm-1mm，彼此相邻的两层热反射板材之间的间隔为至少1mm。

根据本发明的热屏蔽罩的又一个优选的实施例，第一热反射板材和第二热反射板材的厚度为1mm，辅助热反射板材的厚度为0.5mm。

在根据本发明的热屏蔽罩的另一个优选的实施例中，热反射板材为不锈钢薄板。

根据本发明的热屏蔽罩的再一个优选的实施例，热屏蔽罩的外部轮廓为圆台形状。

在根据本发明的热屏蔽罩的还一个优选的实施例中，在热屏蔽罩的侧壁中设置有贯穿孔。

根据本发明的热屏蔽罩的又一个优选的实施例，热屏蔽罩由多个单元块拼装而成。

本发明还提供一种反应堆试验样机，该反应堆试验样机包括反应堆本体、设置在反应堆本体下方的驱动机构以及设置在驱动机构下方的散热系统，进一步地，在驱动机构与散热系统之间设置有热屏蔽罩，热屏蔽罩用于屏蔽散热系统与驱动机构之间的热传递，其中，热屏蔽罩为如上所述的任一种热屏蔽罩。

根据本发明的反应堆试验样机的一个优选的实施例，散热系统的支架和/或换热管路通过设置在热屏蔽罩中的贯穿孔穿过热屏蔽罩。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果中的至少一个：

(1)根据本发明的热屏蔽罩采用发射时热屏蔽原理，通过多层热反射板材提供多次热反射，确保来自热源的热量尽可能少地辐射到热屏蔽罩的另一侧，从而为位于另一侧的驱动机构提供良好的工作环境，为反应堆试验样机的正常工作提供了保障；

(2)通过采用镜面型薄板作为多层热反射板材的材料能够使热屏蔽罩在承受高温的情况下，尽可能多地反射来自热源的热量，避免热量向驱动机构的辐射，由此避免了驱动机构的温度的升高；

(3)通过设置在热屏蔽罩的侧壁中的贯穿孔使得反应堆试验样机的散热系统的支架和/或换热管路能够穿过热屏蔽罩，由此热屏蔽罩不会占据反应堆试验样机之外的多余空间，充分保持了反应堆试验样机的紧凑结构；

(4)将热屏蔽罩设置成单元块拼装结构能够大大简化热屏蔽罩的安装工作量，通过简单的拼装步骤即可实现热屏蔽罩在反应堆试验样机上的安装，因此大大节省了安装过程的劳动量。

附图说明

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

图1为根据本发明的热屏蔽罩的主视剖视图。

图2为根据本发明的热屏蔽罩的俯视图。

图3为图1中部分A的局部放大图。

图4为图1中部分B的局部放大图。

图5为根据本发明的反应堆试验样机的结构示意图。

需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本发明旨在提出一种用于反应堆试验样机的热屏蔽罩，将该热屏蔽罩设置在反应堆试验样机的驱动机构(比如为控制棒驱动机构)与散热系统之间，用于屏蔽散热系统在真空环境中向驱动机构辐射热量，以保证驱动机构能够在合理的温度范围内正常工作。

如图1所示，示出根据本发明的热屏蔽罩10的主视剖视图，图2则示出了热屏蔽罩10的俯视图。该热屏蔽罩10具有基本的圆台形状，该圆台的顶部的直径大于底部的直径，也就是说，该热屏蔽罩10的上部的尺寸大于下部的尺寸。热屏蔽罩10的内部空间可用于放置位于反应堆试验样机的反应堆本体下方的驱动机构，以便将驱动机构包围起来，使其与位于热屏蔽罩10的另一侧的散热系统隔离开来，从而防止散热系统的热量传递至驱动机构。当然，热屏蔽罩10也可以具有其他形状，只要其能够包围或局部地包围驱动机构，或者把驱动机构与散热系统间隔开即可，比如热屏蔽罩10可以为圆筒形、方筒形、棱台形、近似平面形等等。

该热屏蔽罩10可以设置成包括间隔开地设置的至少两层热反射板材，比如热屏蔽罩10可以包括第一热反射板材12和第二热反射板材14，第一热反射板材12和第二热反射板材14彼此平行且间隔地设置，以便在两者之间形成真空层，从而实现热能的隔离。在此，至少两层热反射板材的热反射面朝向热源，也就是说，包括第一热反射板材12和第二热反射板材14的至少两层热反射板材的反射率较高的热反射面朝向反应堆试验样机的散热系统，由此能够高效地反射来自散热系统的热能。具体地，第一热反射板材12的背离第二热反射板材14的一侧面对散热系统，由此能够将散热系统辐射的热能向外反射，防止其直接辐射至驱动机构。相应地，第二热反射板材14的背离第一反射板材12的一侧面向驱动机构，第二热反射板材14的面向第一反射板材12的一侧能够将辐射到该侧面上的热量反射至第一热反射板材12。在此，热反射板材可以为镜面型薄板，比如可以为镜面不锈钢薄板。

相邻的两层热反射板材之间可以通过点接触的方式进行连接，比如可以在相邻的两层热反射板材之间设置多个粘接点，通过粘接的方式将相邻的两层热反射板材连接在一起。有利地，该热屏蔽罩10包括将至少两层热反射板材间隔地固定在一起的固定结构，使得至少两层热反射板材中的相邻的两层之间保持预定的间距，也就是使得相邻的两层热反射板材基本平行地设置，即相邻的两层在板材的整个面上的任意点处具有相同的间距。有利地，上述固定结构包括设置在至少两层热反射板材中的通孔40以及贯穿通孔40以将至少两层热反射板材固定在一起的固定部件42，参见附图2、附图3和附图4。

在此，通过在热反射板材的边缘处设置通孔40，利用穿过至少两层热反射板材的通孔40的固定部件42将至少两层热反射板材固定在一起。在如图1和图2所示的实施例中，可以在热屏蔽罩10的侧壁的上缘和下缘处分别等间隔地设置有多个通孔40，通过在每一个通孔41内设置相应的固定部件42将至少两层热反射板材固定在一起，在此，沿着热屏蔽罩10的侧壁的上缘和下缘分别设置八个通孔40。当然，可以沿着热屏蔽罩10的侧壁的上缘和下缘设置更多或更少数量的通孔40，只要能将至少两层热反射板材固定地设置在一起即可。优选地，固定部件42可以包括螺栓，当然其还可以选用其他固定构件，比如为铆钉。

相应地，为了使相邻的两层热反射板材之间具有一定的间隔，可以在相邻的两层热反射板材之间设置定位环44，固定部件42可以穿过定位环44，以便对位于定位环44两侧的热反射板材进行固定，定位环44的厚度可以根据相邻的两层热反射板材之间的所需间隔来设定。在此，可以将相邻的两层热反射板材之间的间隔设置为至少1mm，在此该间隔可以为2mm、3mm或更大距离，在不影响整体结构的情况下，相邻的两层热反射板材之间的间隔越大越好，也就是说，定位环44的厚度可以设定为至少1mm，其厚度根据相邻的两层热反射板材之间的间隔来决定。第一热反射板材12和第二热反射板材14为具有0.8mm-2mm厚度的镜面型薄板板材，优选为1mm的厚度，在此，反射板材可以具有更薄或更厚的厚度。定位环44优选采用绝热耐高温材料制成，以使其既能够耐受第一反射板材12的高温又能够尽可能地隔绝第一热反射板材12与第二热反射板材14之间的热辐射传导。

进一步地，可以在第一热反射板材12与第二热反射板材14之间设置至少一层辅助热反射板材，至少一层辅助热反射板材与第一热反射板材12和第二热反射板材14一起形成根据本发明的热屏蔽罩10，并且能够在任意相邻的两层热反射板材之间形成真空层，由此能够形成多层用于绝热的真空层，进一步提升了热屏蔽罩10的隔热性能，并且通过多层热反射板材提供热反射作用，从而更大程度地将来自散热系统的热量反射出去。

在如图3和图4所示的实施例中，在第一热反射板材12与第二热反射板材14之间设置有五层辅助热反射板材，即从第一热反射板材12到第二热反射板材14依次设置的第一辅助热反射板材16、第二辅助热反射板材18、第三辅助热反射板材20、第四辅助热反射板材22和第五辅助热反射板材24，相应地，在每两层相邻的热反射板材之间均设置有定位环44，用于固定多层热反射板材的固定部件42穿过定位环44。由此在每相邻的两层热反射板材之间形成真空层，即在第一热反射板材12与第一辅助热反射板材16之间形成第一空间层11、在第一辅助热反射板材16与第二辅助热反射板材18之间形成第二空间层13、在第二辅助热反射板材18与第三辅助热反射板材20之间形成第三空间层15、在第三辅助热反射板材20与第四辅助热反射板材22之间形成第四空间层17、在第四辅助热反射板材22与第五辅助热反射板材24之间形成第五空间层19以及在第五辅助热反射板材24与第二热反射板材14之间形成第六空间层21，由此形成六个隔热空间，使得根据本发明的热屏蔽罩10具有非常强的隔热能力，同时通过共七层热反射板材对来自散热系统的热能进行反射和屏蔽。以上五层辅助热反射板材仅为根据本发明的热屏蔽罩10的优选的实施例，可以根据需要在第一热反射板材12与第二热反射板材14之间设置更多或更少层数的辅助热反射板材，比如可以不设置辅助热反射板材，也可以仅设置一层辅助热发射板材，或者可以设置六层或更多层辅助热反射板材。

在此，位于第一热反射板材12与第二热反射板材14之间的五层辅助热反射板材可以具有相同的厚度，比如可以具有比位于外侧的第一热反射板材12与第二热反射板材14的厚度更小的厚度，例如，五层辅助热反射板材可以具有0.3mm-1mm的厚度，在此优选具有0.5mm的厚度，每相邻的两层辅助热反射板材之间及其与第一热反射板材12和第二热反射板材14之间具有相同的间隔，比如为至少1mm，有利地，该间隔在不影响整体结构的情况下越大越好。相应地，设置在相邻的两层热反射板材之间的定位环44具有至少1mm的厚度，其可以根据相邻的两层热反射板材之间的间隔的大小来确定。根据本发明的优选的实施例的具有上述厚度和间隔的热反射板材在材料利用率和热反射效率方面具有更好的效果。当然，五层辅助热反射板材也可以具有与第一热反射板材12或第二热反射板材14相同的厚度，或者五层辅助热反射板材具有不同的厚度。各反射板材中的相邻的两层之间可以具有相同的间距，也可以具有不同的间距。

如图5所示，由于根据本发明的热屏蔽罩10设置在反应堆试验样机60的驱动机构62与散热系统64之间，而散热系统64一般具有支架642和换热管路(图中未示出)，因此在确保反应堆试验样机60结构紧凑的情况下直接将热屏蔽罩10设置在散热系统64中时，难免会与散热系统64的支架642和/或换热管路发生干涉，为此，在热屏蔽罩10的侧壁上设置有使得散热系统64的支架642和/或换热管路能够穿过的贯穿孔24，贯穿孔24贯穿热屏蔽罩10的每一层热反射板材，可以根据散热系统64的支架642和换热管路的实际结构来确定贯穿孔24的数量、位置和尺寸等相关参数，也可以在设置制造过程中在热屏蔽罩10的侧壁中形成贯穿孔24，在设计散热系统64的支架642和换热管路时根据热屏蔽罩10的侧壁中的贯穿孔24的相关参数来进行结构设计，使散热系统64的支架642和换热管路的结构能够与热屏蔽罩10相互配合和适应。

由于在热屏蔽罩10的侧壁中设置了用于使与热屏蔽罩10发生干涉的支架642或换热管路能够穿过的贯穿孔24，由此使得支架642或换热管路的至少一部分能够穿过贯穿孔24，从而使得热屏蔽罩10能够与反应堆试验样机60有机地结合在一起，有利于保持反应堆试验样机60的紧凑结构。在此，为了便于热屏蔽罩10的安装，可以将热屏蔽罩10设置成模块拼装形式，即根据实际需要将热屏蔽罩10设置成多个单元块，即热屏蔽罩10由多个单元块拼装而成，比如可以在具有贯穿孔24的位置处将热屏蔽罩10进行切割分块，从而便于热屏蔽罩10的安装。当然，也可以将热屏蔽罩10设置成整体成型的形式，在反应堆试验样机60的设计和制造过程中即对热屏蔽罩10连同散热系统64进行整体设计和组装，采用整体式热屏蔽罩10也能够满足反应堆试验样机60的安装和使用要求。

另外，可以根据反应堆试验样机60的具体结构来设置热屏蔽罩10的底壁，比如，在反应堆试验样机60的散热系统64的底部不具有换热管路或散热结构的情况下，也就是在散热系统的底部基本没有热源的情况下，可以将热屏蔽罩10设置成没有底壁的形式，即圆台形热屏蔽罩10的底部为中空结构。当然，在散热系统64的底部具有热源的情况下，比如散热系统64的底部具有散热翅片或者换热管路，则可以将热屏蔽罩10的底部设置成具有与侧壁相同的结构，即具有至少两层热反射板材，各层热反射板材的厚度、间距以及板材特性均可以与侧壁相同。在此，由于热屏蔽罩10为圆台形状，因此，热屏蔽罩10的底部为圆形，如果为热屏蔽罩10设置底壁，则该底壁设计成圆形即可。相应地，如果热屏蔽罩10的底壁与散热系统64的支架642或换热管路发生干涉，同样可以在热屏蔽罩10的底壁中设置贯穿孔，以使散热系统64的支架642或换热管路穿过热屏蔽罩10的底壁。

根据附图5所示的实施例，本发明还提供一种反应堆试验样机60，该反应堆试验样机60包括反应堆本体61、设置在反应堆本体61的下方的驱动机构62以及设置在驱动机构62的下方的散热系统64，沿着竖直方向设置的反应堆本体61、驱动机构62以及散热系统64能够为反应堆试验样机60提供紧凑的纵向结构，使其具有占地面积小的特点。为了避免散热系统64向外辐射的热能对驱动机构62的影响，在驱动机构62与散热系统64之间设置有热屏蔽罩10，该热屏蔽罩10用于屏蔽散热系统64与驱动机构62之间的热传递，从而为驱动机构62提供温度适合的工作环境。如上所述，为了避免散热系统64的支架642和/或换热管路与热屏蔽罩10发生干涉，散热系统64的支架642和/或换热管路可以通过设置在热屏蔽罩10中的贯穿孔24穿过热屏蔽罩10。在此，热屏蔽罩10的添加并未增加反应堆试验样机60的占地面积，也未增大反应堆试验样机60的纵向尺寸，保持了反应堆试验样机60的紧凑结构。

对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种热屏蔽罩，其特征在于，所述热屏蔽罩包括：

至少两层热反射板材，所述至少两层热反射板材的热反射面朝向热源；以及

固定结构，所述固定结构将所述至少两层热反射板材间隔地固定在一起，使得所述至少两层热反射板材中的相邻的两层之间保持预定的间距。

2.根据权利要求1所述的热屏蔽罩，其特征在于，

所述固定结构包括设置在所述至少两层热反射板材中的通孔以及贯穿所述通孔以将所述至少两层热反射板材固定在一起的固定部件。

3.根据权利要求2所述的热屏蔽罩，其特征在于，

所述通孔均匀间隔开地设置在所述至少两层热反射板材的上缘和下缘中。

4.根据权利要求2所述的热屏蔽罩，其特征在于，

所述固定部件包括螺栓。

5.根据权利要求2所述的热屏蔽罩，其特征在于，

所述固定结构还包括设置在相邻的两层热反射板材之间并且用于将相邻的两层热反射板材间隔开的定位环，所述固定部件穿过所述定位环。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的热屏蔽罩，其特征在于，

所述至少两层热反射板材包括彼此平行地设置的第一热反射板材和第二热反射板材。

7.根据权利要求6所述的热屏蔽罩，其特征在于，

所述至少两层热反射板材还包括设置在所述第一热反射板材与所述第二热反射板材之间的至少一层辅助热反射板材。

8.根据权利要求7所述的热屏蔽罩，其特征在于，

所述至少一层辅助热反射板材包括从所述第一热反射板材到所述第二热反射板材依次设置的第一辅助热反射板材、第二辅助热反射板材、第三辅助热反射板材、第四辅助热反射板材和第五辅助热反射板材。

9.根据权利要求8所述的热屏蔽罩，其特征在于，

所述第一热反射板材和所述第二热反射板材的厚度范围为0.8mm-2mm，所述辅助热反射板材的厚度范围为0.3mm-1mm，彼此相邻的两层热反射板材之间的间隔为至少1mm。

10.根据权利要求9所述的热屏蔽罩，其特征在于，

所述第一热反射板材和所述第二热反射板材的厚度为1mm，所述辅助热反射板材的厚度为0.5mm。

11.根据权利要求1-5中任一项所述的热屏蔽罩，其特征在于，

所述热反射板材为镜面型薄板。

12.根据权利要求1-5中任一项所述的热屏蔽罩，其特征在于，

所述热屏蔽罩的外部轮廓为圆台形状。

13.根据权利要求1-5中任一项所述的热屏蔽罩，其特征在于，

在所述热屏蔽罩的侧壁中设置有贯穿孔。

14.根据权利要求1-5中任一项所述的热屏蔽罩，其特征在于，

所述热屏蔽罩由多个单元块拼装而成。

15.一种反应堆试验样机，包括：

反应堆本体；

设置在所述反应堆本体的下方的驱动机构；以及

设置在所述驱动机构的下方的散热系统，

其特征在于，在所述驱动机构与所述散热系统之间设置有热屏蔽罩，所述热屏蔽罩用于屏蔽所述散热系统与所述驱动机构之间的热传递，所述热屏蔽罩为根据权利要求1-14中的任一项所述的热屏蔽罩。

16.根据权利要求15所述的反应堆试验样机，其特征在于，

所述散热系统的支架和/或换热管路通过设置在所述热屏蔽罩中的贯穿孔穿过所述热屏蔽罩。

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