CN111916230A - 一种可实现下降段流量周向均匀分布的压水堆 - Google Patents

Abstract

本方案公开了一种可实现下降段流量周向均匀分布的压水堆，包括压力容器及设置在压力容器上的入口接管，所述入口接管用于向压力容器内导入一回路冷却剂，还包括设置在压力容器内的吊篮组件，还包括固定于吊篮组件外壁上的导流块，所述导流块上设置有第一导流面，所述入口接管的出口端局部朝向所述第一导流面，且第一导流面的上端与下端两者中，上端位于下端外侧的倾斜面。采用本方案提供的压水堆结构设计，可有效均匀以上下降段内冷却剂周向分布的均匀性，达到利于优化反应堆热工水力性能的目的，同时该结构的运用并不影响压力容器本身。

Description

一种可实现下降段流量周向均匀分布的压水堆

技术领域

本发明涉及核反应堆结构设计技术领域，具体涉及一种可实现下降段流量周向均匀分布的压水堆。

背景技术

反应堆冷却剂是一种将反应堆内因核裂变产生的热量导出至堆外的热载体，对反应堆的正常工作和反应堆运行的安全性均具有重要意义。

现有技术中，压水堆一回路的冷却剂流程一般包括：由主泵出口输出的冷却剂经过主管道到达压力容器的入口接管，且入口接管一般设置在压力容器靠上的位置，冷却剂在进入压力容器中后，由吊篮与压力容器之间的环形腔室向下流动，该流程段一般称为下降段，然后，冷却剂进入下腔室中(吊篮底部与压力容器下封头之间)，通过堆芯支撑板或堆芯下板进入堆芯区域。

进一步优化核反应堆的结构设计，以使得反应堆具有更好的热工水力性能，本领域技术人员对核反应堆进行结构创新和改造的重要方向。

发明内容

针对上述提出的进一步优化核反应堆的结构设计，以使得反应堆具有更好的热工水力性能，本领域技术人员对核反应堆进行结构创新和改造的重要方向的技术问题，本发明提供了一种可实现下降段流量周向均匀分布的压水堆，采用本方案提供的压水堆结构设计，可有效均匀以上下降段内冷却剂周向分布的均匀性，达到利于优化反应堆热工水力性能的目的，同时该结构设计具有结构简单的特点。

本发明通过下述技术方案实现：一种可实现下降段流量周向均匀分布的压水堆，包括压力容器，还包括设置在压力容器内的吊篮组件，所述压力容器与吊篮组件围成用于一回路冷却剂向压力容器下封头流动的下降段，还包括设置于所述下降段内的孔板，所述孔板为其上设置有多个通孔的板环状结构，所述通孔均连通孔板的上、下端，所述通孔沿着孔板的周向方向环形布置；

所述孔板的外侧与压力容器的内壁相接，所述孔板的内侧与吊篮组件的外壁相接。

在具体一回路冷却剂流程中，相较于压力容器的内径，由于压力容器入口接管出口端较小，为达到冷却和导热目的，以上入口接管出口端冷却剂流速较大，冷却剂冲击到堆芯吊兰围筒上后，围筒外形产生的折流效应导致从环状下降段进入下腔室的流量分布很不均匀：冷却剂向入口接管出口端轴线的左、右两侧分散，入口接管出口端下侧的冷却剂流量较小，这样，围筒外侧环形腔体中周向方向流量分布的不均匀性会影响到压力容器下腔室内的冷却剂流动状态，最终导致进入堆芯不同冷却剂入口的冷却剂流量差异较大。反应堆堆芯入口流量分配是影响反应堆热工水力性能的重要参数。为提高反应堆的热工水力性能，本方案旨在减小进入堆芯后每个冷却剂通道的流量差异。

本方案中，通过设置为还包括所述孔板，且孔板上环形布置有通孔，在具体运用时，当冷却剂由连接在压力容器上的入口接管引入到下降段后，所述通孔作为连通孔板上、下侧区域的流体流通通道，区别于传统下降段完全的环形空腔式结构，以上孔板通过局部阻流和局部通流改变冷却剂在下降段周向方向上的分布，即，通过环形布置的通孔改善下降段内冷却剂周向分布的均匀性，达到利于优化反应堆热工水力性能的目的；相较于现有技术，在现有压水堆结构设计上增设所述孔板即可，以上孔板结构简单，非常方便的获得，其与现有压水堆构件部件的配合关系决定了其具有安装方便和安装可靠性高的特点；相较于如在下封头位置设置用于流体均匀分布的折流部件，在达到相同压力容器周向方向冷却剂流量均匀分布目的的情况下，以上孔板方案不仅具有重量轻，便于压力容器轻量化设计，同时亦具有结构非常简单的特点；以上用于实现冷却剂流量均匀分布的孔板方案，其可直接安装于吊篮组件围筒外壁上即可，故对其的引入并不会影响作为一回路压力边界的压力容器使用安全性问题以及结构设计等。

更进一步的技术方案为：

为实现通过多个孔板，获得更好的冷却剂流量周向均匀性，设置为：所述孔板为多个，且孔板沿着压力容器的轴线方向间隔排布。本方案中，在达到相同冷却剂流量周向均匀性的情况下，冷却剂穿过孔板的阻力更小；由于多个孔板共同作用，单个孔板的制造精度、安装误差仅对以上周向分布均匀性起部分作用，通过多个孔板相互配合达到最终冷却剂流量周向均匀分布目的时，通过调整孔板之间的相对关系，亦可达到理想的冷却剂均匀分布目的。

为利于周向均匀性，更进一步的，设置为：所述相邻两孔板上通孔具有如下位置关系：在压力容器的轴线方向上，处于上方孔板上的通孔与处于下方孔板上的通孔相互交错。

由于压力容器为一回路冷却剂的压力边界，而吊篮组件仅作为压水堆上的承载部件，为使得孔板的引入不影响压力容器或尽可能减少对压力容器制造、使用所带来的影响，设置为：所述孔板固定于吊篮组件上。

作为一种具体的安装方式，设置为：所述孔板与压力容器同轴，所述孔板的内侧与吊篮组件的外侧通过环焊缝焊接连接，所述孔板的外径小于其所在位置压力容器的内径，且孔板的外侧与压力容器的内壁之间还设置有密封垫，所述环焊缝及密封垫均用于实现下降段上的轴向密封。本方案中，实现所述轴向密封旨在使得孔板上的通孔为以上均匀周向方向的冷却剂流量起完全决定性作用。同时本方案中，孔板的内外侧均受到约束，可增加孔板工作过程中的稳定性。

作为一种具体的密封垫设置方式，所述压力容器的内壁上还设置有相对于所述内壁向内凸出的环形凸沿，所述密封垫夹持于所述环形凸沿的上端面与孔板的下端面之间。本方案中，环形凸沿与压力容器和筒体设置，在压力容器制造厂即可完成包括环形凸沿的压力容器制备，在具体安装时，通过吊篮组件的自身重量，即可使得所述密封垫上获得足够的密封比压达到相应密封效果，即本方案还具有安装方便的特点。

如上所述，考虑到在下降段周向方向上，入口接管出口端下侧的冷却剂流量较小，为更好的实现以上提出的周向方向冷却剂流量均匀分布，设置为：所述孔板与压力容器同轴，所述环形布置为环形均布。

如上所述，考虑到在下降段周向方向上，入口接管出口端下侧的冷却剂流量较小，为更好的实现以上提出的周向方向冷却剂流量均匀分布，设置为：所述通孔由多个第一通孔和多个第二通孔组成，所述第二通孔的孔径均大于第一通孔的孔径；

还包括设置在压力容器上，用于向压力容器内引入一回路冷却剂的入口接管，所述入口接管的数量为多个且入口接管环形均布于压力容器上；

所述第二通孔的数量与入口接管的数量相等，各入口接管的正下方均具有一个第二通孔。本方案旨在利用第二通孔更大的冷却剂通过能力，达到更好的均匀整个周向方向上冷却剂流量分布的目的。

考虑到为避免中子辐照弱化材料的结构特性，为便于对孔板的取材，减小压水堆工作对孔板所带来的影响，设置为：所述孔板设置在压水堆上堆芯的活性段区域以外。

作为一种综合考虑冷却剂周向分布均匀性效果、便于安装、与现有压水堆结构能够良好契合的优选方案，设置为：还包括设置在压力容器上，用于向压力容器内引入一回路冷却剂的入口接管；

所述孔板的数量为两个，其中一个位于下降段的底部，另一个位于入口接管所在的位置。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本方案中，通过设置为还包括所述孔板，且孔板上环形布置有通孔，在具体运用时，当冷却剂由连接在压力容器上的入口接管引入到下降段后，所述通孔作为连通孔板上、下侧区域的流体流通通道，区别于传统下降段完全的环形空腔式结构，以上孔板通过局部阻流和局部通流改变冷却剂在下降段周向方向上的分布，即，通过环形布置的通孔改善下降段内冷却剂周向分布的均匀性，达到利于优化反应堆热工水力性能的目的；相较于现有技术，在现有压水堆结构设计上增设所述孔板即可，以上孔板结构简单，非常方便的获得，其与现有压水堆构件部件的配合关系决定了其具有安装方便和安装可靠性高的特点；相较于如在下封头位置设置用于流体均匀分布的折流部件，在达到相同压力容器周向方向冷却剂流量均匀分布目的的情况下，以上孔板方案不仅具有重量轻，便于压力容器轻量化设计，同时亦具有结构非常简单的特点；以上用于实现冷却剂流量均匀分布的孔板方案，其可直接安装于吊篮组件围筒外壁上即可，故对其的引入并不会影响作为一回路压力边界的压力容器使用安全性问题以及结构设计等。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明所述的一种可实现下降段流量周向均匀分布的压水堆一个具体实施例的结构示意图，该示意图为剖视图；

图2为本发明所述的一种可实现下降段流量周向均匀分布的压水堆一个具体实施例中，孔板的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1、压力容器，2、吊篮组件，3、入口接管，4、孔板，5、第一通孔，6、第二通孔，7、下降段。

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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1和图2所示，一种可实现下降段流量周向均匀分布的压水堆，包括压力容器1，还包括设置在压力容器1内的吊篮组件2，所述压力容器1与吊篮组件2围成用于一回路冷却剂向压力容器1下封头流动的下降段7，还包括设置于所述下降段7内的孔板4，所述孔板4为其上设置有多个通孔的板环状结构，所述通孔均连通孔板4的上、下端，所述通孔沿着孔板4的周向方向环形布置；

所述孔板4的外侧与压力容器1的内壁相接，所述孔板4的内侧与吊篮组件2的外壁相接。

在具体一回路冷却剂流程中，相较于压力容器1的内径，由于压力容器1入口接管3出口端较小，为达到冷却和导热目的，以上入口接管3出口端冷却剂流速较大，冷却剂冲击到堆芯吊兰围筒上后，围筒外形产生的折流效应导致从环状下降段7进入下腔室的流量分布很不均匀：冷却剂向入口接管3出口端轴线的左、右两侧分散，入口接管3出口端下侧的冷却剂流量较小，这样，围筒外侧环形腔体中周向方向流量分布的不均匀性会影响到压力容器1下腔室内的冷却剂流动状态，最终导致进入堆芯不同冷却剂入口的冷却剂流量差异较大。反应堆堆芯入口流量分配是影响反应堆热工水力性能的重要参数。为提高反应堆的热工水力性能，本方案旨在减小进入堆芯后每个冷却剂通道的流量差异。

本方案中，通过设置为还包括所述孔板4，且孔板4上环形布置有通孔，在具体运用时，当冷却剂由连接在压力容器1上的入口接管3引入到下降段7后，所述通孔作为连通孔板4上、下侧区域的流体流通通道，区别于传统下降段7完全的环形空腔式结构，以上孔板4通过局部阻流和局部通流改变冷却剂在下降段7周向方向上的分布，即，通过环形布置的通孔改善下降段7内冷却剂周向分布的均匀性，达到利于优化反应堆热工水力性能的目的；相较于现有技术，在现有压水堆结构设计上增设所述孔板4即可，以上孔板4结构简单，非常方便的获得，其与现有压水堆构件部件的配合关系决定了其具有安装方便和安装可靠性高的特点；相较于如在下封头位置设置用于流体均匀分布的折流部件，在达到相同压力容器1周向方向冷却剂流量均匀分布目的的情况下，以上孔板4方案不仅具有重量轻，便于压力容器1轻量化设计，同时亦具有结构非常简单的特点；以上用于实现冷却剂流量均匀分布的孔板4方案，其可直接安装于吊篮组件2围筒外壁上即可，故对其的引入并不会影响作为一回路压力边界的压力容器1使用安全性问题以及结构设计等。

实施例2：

如图1和图2所示，本实施例在实施例1的基础上做进一步限定：

为实现通过多个孔板4，获得更好的冷却剂流量周向均匀性，设置为：所述孔板4为多个，且孔板4沿着压力容器1的轴线方向间隔排布。本方案中，在达到相同冷却剂流量周向均匀性的情况下，冷却剂穿过孔板4的阻力更小；由于多个孔板4共同作用，单个孔板4的制造精度、安装误差仅对以上周向分布均匀性起部分作用，通过多个孔板4相互配合达到最终冷却剂流量周向均匀分布目的时，通过调整孔板4之间的相对关系，亦可达到理想的冷却剂均匀分布目的。

为利于周向均匀性，更进一步的，设置为：所述相邻两孔板4上通孔具有如下位置关系：在压力容器1的轴线方向上，处于上方孔板4上的通孔与处于下方孔板4上的通孔相互交错。

实施例3：

如图1和图2所示，本实施例在实施例1的基础上做进一步限定：

由于压力容器1为一回路冷却剂的压力边界，而吊篮组件2仅作为压水堆上的承载部件，为使得孔板4的引入不影响压力容器1或尽可能减少对压力容器1制造、使用所带来的影响，设置为：所述孔板4固定于吊篮组件2上。

作为一种具体的安装方式，设置为：所述孔板4与压力容器1同轴，所述孔板4的内侧与吊篮组件2的外侧通过环焊缝焊接连接，所述孔板4的外径小于其所在位置压力容器1的内径，且孔板4的外侧与压力容器1的内壁之间还设置有密封垫，所述环焊缝及密封垫均用于实现下降段7上的轴向密封。本方案中，实现所述轴向密封旨在使得孔板4上的通孔为以上均匀周向方向的冷却剂流量起完全决定性作用。同时本方案中，孔板4的内外侧均受到约束，可增加孔板4工作过程中的稳定性。

作为一种具体的密封垫设置方式，所述压力容器1的内壁上还设置有相对于所述内壁向内凸出的环形凸沿，所述密封垫夹持于所述环形凸沿的上端面与孔板4的下端面之间。本方案中，环形凸沿与压力容器1和筒体设置，在压力容器1制造厂即可完成包括环形凸沿的压力容器1制备，在具体安装时，通过吊篮组件2的自身重量，即可使得所述密封垫上获得足够的密封比压达到相应密封效果，即本方案还具有安装方便的特点。

实施例4：

如图1和图2所示，本实施例在实施例1的基础上做进一步限定：

如上所述，考虑到在下降段7周向方向上，入口接管3出口端下侧的冷却剂流量较小，为更好的实现以上提出的周向方向冷却剂流量均匀分布，设置为：所述孔板4与压力容器1同轴，所述环形布置为环形均布。

如上所述，考虑到在下降段7周向方向上，入口接管3出口端下侧的冷却剂流量较小，为更好的实现以上提出的周向方向冷却剂流量均匀分布，设置为：所述通孔由多个第一通孔5和多个第二通孔6组成，所述第二通孔6的孔径均大于第一通孔5的孔径；

还包括设置在压力容器1上，用于向压力容器1内引入一回路冷却剂的入口接管3，所述入口接管3的数量为多个且入口接管3环形均布于压力容器1上；

所述第二通孔6的数量与入口接管3的数量相等，各入口接管3的正下方均具有一个第二通孔6。本方案旨在利用第二通孔6更大的冷却剂通过能力，达到更好的均匀整个周向方向上冷却剂流量分布的目的。

考虑到为避免中子辐照弱化材料的结构特性，为便于对孔板4的取材，减小压水堆工作对孔板4所带来的影响，设置为：所述孔板4设置在压水堆上堆芯的活性段区域以外。

作为一种综合考虑冷却剂周向分布均匀性效果、便于安装、与现有压水堆结构能够良好契合的优选方案，设置为：还包括设置在压力容器1上，用于向压力容器1内引入一回路冷却剂的入口接管3；

所述孔板4的数量为两个，其中一个位于下降段7的底部，另一个位于入口接管3所在的位置。

以上所述的具体实施方式，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方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，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 (10)

1.一种可实现下降段流量周向均匀分布的压水堆，包括压力容器(1)，还包括设置在压力容器(1)内的吊篮组件(2)，所述压力容器(1)与吊篮组件(2)围成用于一回路冷却剂向压力容器(1)下封头流动的下降段(7)，其特征在于，还包括设置于所述下降段(7)内的孔板(4)，所述孔板(4)为其上设置有多个通孔的板环状结构，所述通孔均连通孔板(4)的上、下端，所述通孔沿着孔板(4)的周向方向环形布置；

所述孔板(4)的外侧与压力容器(1)的内壁相接，所述孔板(4)的内侧与吊篮组件(2)的外壁相接。

2.根据权利要求1所述的一种可实现下降段流量周向均匀分布的压水堆，其特征在于，所述孔板(4)为多个，且孔板(4)沿着压力容器(1)的轴线方向间隔排布。

3.根据权利要求2所述的一种可实现下降段流量周向均匀分布的压水堆，其特征在于，相邻两孔板(4)上通孔具有如下位置关系：在压力容器(1)的轴线方向上，处于上方孔板(4)上的通孔与处于下方孔板(4)上的通孔相互交错。

4.根据权利要求1所述的一种可实现下降段流量周向均匀分布的压水堆，其特征在于，所述孔板(4)固定于吊篮组件(2)上。

5.根据权利要求4所述的一种可实现下降段流量周向均匀分布的压水堆，其特征在于，所述孔板(4)与压力容器(1)同轴，所述孔板(4)的内侧与吊篮组件(2)的外侧通过环焊缝焊接连接，所述孔板(4)的外径小于其所在位置压力容器(1)的内径，且孔板(4)的外侧与压力容器(1)的内壁之间还设置有密封垫，所述环焊缝及密封垫均用于实现下降段(7)上的轴向密封。

6.根据权利要求5所述的一种可实现下降段流量周向均匀分布的压水堆，其特征在于，所述压力容器(1)的内壁上还设置有相对于所述内壁向内凸出的环形凸沿，所述密封垫夹持于所述环形凸沿的上端面与孔板(4)的下端面之间。

7.根据权利要求1所述的一种可实现下降段流量周向均匀分布的压水堆，其特征在于，所述孔板(4)与压力容器(1)同轴，所述环形布置为环形均布。

8.根据权利要求7所述的一种可实现下降段流量周向均匀分布的压水堆，其特征在于，所述通孔由多个第一通孔(5)和多个第二通孔(6)组成，所述第二通孔(6)的孔径均大于第一通孔(5)的孔径；

还包括设置在压力容器(1)上，用于向压力容器(1)内引入一回路冷却剂的入口接管(3)，所述入口接管(3)的数量为多个且入口接管(3)环形均布于压力容器(1)上；

所述第二通孔(6)的数量与入口接管(3)的数量相等，各入口接管(3)的正下方均具有一个第二通孔(6)。

9.根据权利要求1所述的一种可实现下降段流量周向均匀分布的压水堆，其特征在于，所述孔板(4)设置在压水堆上堆芯的活性段区域以外。

10.根据权利要求9所述的一种可实现下降段流量周向均匀分布的压水堆，其特征在于，还包括设置在压力容器(1)上，用于向压力容器(1)内引入一回路冷却剂的入口接管(3)；

所述孔板(4)的数量为两个，其中一个位于下降段(7)的底部，另一个位于入口接管(3)所在的位置。

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