CN112002451B - 一种适用于核电站安全壳的窥视窗及其应用方法 - Google Patents

一种适用于核电站安全壳的窥视窗及其应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于核电站安全壳的窥视窗及其应用方法，属于核电站技术领域，包括：外框，两端分别设有与安全壳内侧连接的第一开口和与安全壳外侧连接的第二开口；玻璃组件，安装在外框内靠近第一开口侧，包括承压铅玻璃、第一凹透镜、第二凹透镜、以及凸透镜；屏蔽盖板组件，安装在外框内靠近第二开口侧，包括屏蔽围板、填充在屏蔽围板内的第一屏蔽材料、贯穿屏蔽围板的旋转手柄、以及安装在屏蔽围板外侧的铰链机构，屏蔽围板通过铰链机构连接外框，屏蔽围板安装在外框内后通过旋转手柄实现屏蔽围板和外框之间的限位。本发明的有益效果：扩大可视角度，便于工作人员更加直观观察反应堆内情况的同时，保证安全壳压力、屏蔽边界的完整性。

Description

一种适用于核电站安全壳的窥视窗及其应用方法
技术领域
本发明涉及核电站技术领域，具体涉及一种适用于核电站安全壳的窥视窗及其应用方法。
背景技术
核电站反应堆安全壳窥视窗是用于核电相关工作人员观察核电站安全壳内状态的透视装置。
由于反应堆安全壳内的温度、压力和辐照环境不适宜工作人员在反应堆日常检查时进入检查，因此在安全壳上设置窥视窗可方便工作人员直观、明了的了解堆内情况，对故障的辅助判断具有重要意义。
现有核电站窥视窗采用铅玻璃实现透视和屏蔽的功能，铅玻璃存在密度大、透光性差、厚度较厚导致现有窥视窗可视角小等诸多缺点。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的提供一种适用于核电站安全壳的窥视窗及其应用方法，便于工作人员更加直观观察反应堆内情况的同时，保证安全壳压力、屏蔽边界的完整性。
为达到以上目的，采取的技术方案是：
一种适用于核电站安全壳的窥视窗，包括：
外框，其为喇叭状圆筒结构，且两端分别设有与安全壳内侧连接的第一开口和与安全壳外侧连接的第二开口；
玻璃组件，其安装在外框内靠近第一开口侧，包括沿第一开口至第二开口方向依次设置的承压铅玻璃、第一凹透镜、第二凹透镜、以及凸透镜；
屏蔽盖板组件，其安装在外框内靠近第二开口侧，包括屏蔽围板、填充在屏蔽围板内的第一屏蔽材料、贯穿屏蔽围板的旋转手柄、以及安装在屏蔽围板外侧的铰链机构，屏蔽围板通过铰链机构连接外框，屏蔽围板安装在外框内后通过旋转手柄实现屏蔽围板和外框之间的限位。
在上述技术方案的基础上，玻璃组件还包括：
设置在外框的第一开口外侧并覆盖外框的防护法兰环、以及连接防护法兰环和外框的螺栓。
在上述技术方案的基础上，玻璃组件还包括：
设置在防护法兰环和承压铅玻璃之间的密封圈，密封圈为耐辐照密封垫片，其材质包括氟迷橡胶和硅橡胶，密封圈的型式包括O型密封圈和平垫片。
在上述技术方案的基础上，玻璃组件还包括：
位于凸透镜和屏蔽盖板组件之间的固定法兰环、以及连接固定法兰环和外框的螺栓，固定法兰环覆盖凸透镜的外周以将凸透镜固定到外框上。
在上述技术方案的基础上，玻璃组件还包括：
设置在第一凹透镜和第二凹透镜之间的密封圈、设置在第二凹透镜和凸透镜之间的密封圈、以及设置在凸透镜和固定法兰环之间的密封圈，密封圈为耐辐照密封垫片，其材质包括氟迷橡胶和硅橡胶，密封圈的型式包括O型密封圈和平垫片。
在上述技术方案的基础上，第一开口的尺寸大于位于第一凹透镜外侧的外框部分尺寸。
在上述技术方案的基础上，第一凹透镜外侧的外框部分尺寸、位于第二凹透镜外侧的外框部分尺寸、位于凸透镜外侧的外框部分尺寸、以及第二开口尺寸依次增大。
在上述技术方案的基础上，第一凹透镜和第二凹透镜均采用平凹镜，凸透镜采用平凸镜；
第一凹透镜的凹面朝向第一开口，第二凹透镜的凹面朝向第二开口，凸透镜的凸面朝向第二开口。
在上述技术方案的基础上，旋转手柄包括沿第一开口至第二开口方向贯穿屏蔽围板和第一屏蔽材料的旋转杆、连接旋转杆且延伸出屏蔽围板的卡销、连接旋转杆且延伸出屏蔽围板的手柄，卡销靠近凸透镜，手柄靠近第二开口；
外框内侧设有与卡销相配合的卡接凹槽，凹槽设有斜坡面，以通过卡销和卡接凹槽的斜坡面相互配合实现屏蔽围板和外框的锁紧。
本发明还提供一种窥视窗的应用方法，基于上述适用于核电站安全壳的窥视窗；所述应用方法包括：
在安全壳上设置安装通孔，将窥视窗安装到安装通孔内，其第一开口朝向安全壳内部，第二开口朝向安全壳外部；
通过调整位于第一开口尺寸、第一凹透镜外侧的外框部分尺寸、第一凹透镜的度数、第二凹透镜的度数、凸透镜的度数、位于凸透镜外侧的外框部分尺寸、第二开口尺寸、以及外框由第一开口至第二开口方向的厚度调整窥视窗的可视角度；
第一开口尺寸、位于第一凹透镜外侧的外框部分尺寸、第一凹透镜的度数、第二凹透镜的度数、凸透镜的度数、位于凸透镜外侧的外框部分尺寸、以及第二开口尺寸越大，且外框由第一开口至第二开口方向的厚度越小，窥视窗的可视角度越大；
第一开口尺寸、位于第一凹透镜外侧的外框部分尺寸、第一凹透镜的度数、第二凹透镜的度数、凸透镜的度数、位于凸透镜外侧的外框部分尺寸、以及第二开口尺寸越小，且外框由第一开口至第二开口方向的厚度越大，窥视窗的可视角度越小。
本发明的有益效果：通过玻璃组件中第一凹透镜、第二凹透镜、以及凸透镜的组合，实现广角效果，在一定的通孔尺寸下明显增大可视角度，便于对安全壳内进行全视角的观察。
通过设置屏蔽盖板组件，分担窥视窗的屏蔽功能，在反应堆正常运行时，辐照剂量较小，打开屏蔽盖板组件即可实现堆内的观察，屏蔽盖板组件的存在极大程度上减薄了玻璃的厚度以及对玻璃的屏蔽要求，使得窥视窗透视效果有极大的提升。
附图说明
图1为本发明实施例中，适用于核电站安全壳的窥视窗安装到安全壳后的示意图。
图2为本发明实施例中，安全壳内侧的窥视窗的视图；
图3为本发明实施例中，安全壳外侧的窥视窗的视图。
附图标记：
1-玻璃组件；2-屏蔽盖板组件；3-外框；4-安全壳钢围壁；5-安全壳外围壁；6-第二屏蔽材料；1.1-承压铅玻璃；1.2-第一凹透镜；1.3-第二凹透镜；1.4-凸透镜；1.5-防护法兰环；1.6-固定法兰环；2.1-屏蔽围板；2.2-第一屏蔽材料；2.3-旋转手柄；2.4-铰链机构；2.3.1-旋转杆；2.3.2-卡销；2.3.3-手柄。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。此外，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1-3所示，本发明提供一种适用于核电站安全壳的窥视窗，包括外框3、安装在外框3内的靠近安全壳内侧的玻璃组件1、以及安装在外框3内的靠近安全壳外侧的屏蔽盖板组件2。
外框3为喇叭状圆筒结构，其两端分别设有与安全壳内侧连接的第一开口和与安全壳外侧连接的第二开口。外框3的第一开口与安全壳内侧的安全壳钢围壁4焊接，外框3的第二开口与安全壳外侧的安全壳外围壁5焊接。
玻璃组件1包括沿第一开口至第二开口方向依次设置的承压铅玻璃1.1、第一凹透镜1.2、第二凹透镜1.3、以及凸透镜1.4。
屏蔽盖板组件2包括屏蔽围板2.1、填充在屏蔽围板2.1内的第一屏蔽材料2.2(其中也可根据需要增加加强筋保证第一屏蔽材料2.2的固定)、贯穿屏蔽围板2.1的旋转手柄2.3、以及安装在屏蔽围板2.1外侧的铰链机构2.4，屏蔽围板2.1通过铰链机构2.4连接外框3，屏蔽围板2.1可绕铰链结构2.4旋进外框3内，也可绕铰链机构2.4旋出外框外。屏蔽围板2.1安装进外框3内后通过旋转手柄2.3实现屏蔽围板2.1和外框3之间的限位。
由于第一开口尺寸、位于第一凹透镜1.2外侧的外框3部分尺寸、第一凹透镜1.2的度数、第二凹透镜1.3的度数、凸透镜1.4的度数、位于凸透镜1.4外侧的外框3部分尺寸、以及第二开口尺寸与窥视窗的可视角度呈正相关，外框3由第一开口至第二开口方向的厚度(或者说深度)与窥视窗的可视角度呈负相关。通过调整第一开口尺寸、位于第一凹透镜1.2外侧的外框3部分尺寸、第一凹透镜1.2的度数、第二凹透镜1.3的度数、凸透镜1.4的度数、位于凸透镜1.4外侧的外框3部分尺寸、第二开口尺寸、以及外框3由第一开口至第二开口方向的厚度调整窥视窗的可视角度，实现广角效果，本发明能在一定的通孔尺寸(此处的通孔尺寸指第一开口的尺寸)下明显增大窥视窗的可视角度，便于对安全壳内进行全视角的观察。
通过设置屏蔽盖板组件2，分担窥视窗的屏蔽功能，在反应堆正常运行时，辐照剂量较小，打开屏蔽盖板组件2即可实现堆内的观察，屏蔽盖板组件2的存在极大程度上减薄了玻璃的厚度以及对玻璃的屏蔽要求，使得窥视窗透视效果有极大的提升。
进一步的，玻璃组件1还包括：
设置在外框3的第一开口外侧并覆盖外框3的防护法兰环1.5、以及连接防护法兰环1.5和外框3的螺栓。
设置在防护法兰环1.5和承压铅玻璃1.1之间的密封圈，密封圈为耐辐照密封垫片，其材质包括氟迷橡胶和硅橡胶，实际使用中优选氟迷橡胶和硅橡胶，密封圈的型式包括O型密封圈和平垫片等，优选O型密封圈和平垫片。
设置在凸透镜1.4和屏蔽盖板组件2之间的固定法兰环1.6、以及连接固定法兰环1.6和外框3的螺栓，固定法兰环1.6覆盖凸透镜1.4的外周以将凸透镜1.4固定到外框3上。
设置在第一凹透镜1.2和第二凹透镜1.3之间的密封圈、设置在第二凹透镜1.3和凸透镜1.4之间的密封圈、以及设置在凸透镜1.4和固定法兰环1.6之间的密封圈，密封圈为耐辐照密封垫片，其材质包括氟迷橡胶和硅橡胶，实际使用中优选氟迷橡胶和硅橡胶，密封圈的型式包括O型密封圈和平垫片等，优选O型密封圈和平垫片。
进一步的，第一开口的尺寸大于位于第一凹透镜1.2外侧的外框3部分尺寸。
位于第一凹透镜1.2外侧的外框3部分尺寸、位于第二凹透镜1.3外侧的外框3部分尺寸、位于凸透镜1.4外侧的外框3部分尺寸、以及第二开口尺寸依次增大。外框3内侧为阶梯式结构，方便玻璃组件1中第一凹透镜1.2、第二凹透镜1.3、以及凸透镜1.4的装配。
进一步的，第一凹透镜1.2和第二凹透镜1.3均采用平凹镜，凸透镜1.4采用平凸镜；
第一凹透镜1.2的凹面朝向第一开口，第二凹透镜1.3的凹面朝向第二开口，凸透镜1.4的凸面朝向第二开口。
进一步的，旋转手柄2.3包括沿第一开口至第二开口方向贯穿屏蔽围板2.1和第一屏蔽材料2.2的旋转杆2.3.1、连接旋转杆2.3.1且延伸出屏蔽围板2.1的卡销2.3.2、连接旋转杆2.3.1且延伸出屏蔽围板2.1的手柄2.3.3，卡销2.3.2靠近凸透镜1.4，手柄2.3.3靠近第二开口。
外框3内侧设有与卡销2.3.2相配合的卡接凹槽，卡接凹槽设有斜坡面以保证旋转手柄2.3的锁紧。
使用中，旋转手柄2.3.3从而带动旋转杆2.3.1和卡销2.3.2旋转，卡销2.3.2卡进卡接凹槽，则屏蔽盖板组件2连接到外壳3上，卡销2.3.2旋出卡接凹槽，则屏蔽盖板组件2可绕铰链机构2.4从外壳3中旋出，屏蔽盖板组件2旋出后观察人员可通过玻璃组件1观察安全壳内部。从安全壳外部的观察侧可实现玻璃组件1的安装和拆卸。
本发明还公开一种窥视窗的应用方法，包括在安全壳上设置安装通孔，将窥视窗安装到安装通孔内，其第一开口朝向安全壳内部，第二开口朝向安全壳外部。
在安全壳上设置安装通孔，将窥视窗安装到安装通孔内，其第一开口朝向安全壳内部，第二开口朝向安全壳外部；
通过调整位于第一开口尺寸、第一凹透镜1.2外侧的外框3部分尺寸、第一凹透镜1.2的度数、第二凹透镜1.3的度数、凸透镜1.4的度数、位于凸透镜1.4外侧的外框3部分尺寸、第二开口尺寸、以及外框3由第一开口至第二开口方向的厚度调整窥视窗的可视角度；
第一开口尺寸、位于第一凹透镜1.2外侧的外框3部分尺寸、第一凹透镜1.2的度数、第二凹透镜1.3的度数、凸透镜1.4的度数、位于凸透镜1.4外侧的外框3部分尺寸、以及第二开口尺寸越大，且外框3由第一开口至第二开口方向的厚度越小，窥视窗的可视角度越大；
第一开口尺寸、位于第一凹透镜1.2外侧的外框3部分尺寸、第一凹透镜1.2的度数、第二凹透镜1.3的度数、凸透镜1.4的度数、位于凸透镜1.4外侧的外框3部分尺寸、以及第二开口尺寸越小，且外框3由第一开口至第二开口方向的厚度越大，窥视窗的可视角度越小。
在窥视窗和安全壳之间填充第二屏蔽材料6。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种适用于核电站安全壳的窥视窗，其特征在于，包括：
外框(3)，其为喇叭状圆筒结构，且两端分别设有与安全壳内侧连接的第一开口和与安全壳外侧连接的第二开口；
玻璃组件(1)，其安装在外框(3)内靠近第一开口侧，包括沿第一开口至第二开口方向依次设置的承压铅玻璃(1.1)、第一凹透镜(1.2)、第二凹透镜(1.3)、以及凸透镜(1.4)；
屏蔽盖板组件(2)，其安装在外框(3)内靠近第二开口侧，包括屏蔽围板(2.1)、填充在屏蔽围板(2.1)内的第一屏蔽材料(2.2)、贯穿屏蔽围板(2.1)的旋转手柄(2.3)、以及安装在屏蔽围板(2.1)外侧的铰链机构(2.4)，屏蔽围板(2.1)通过铰链机构(2.4)连接外框(3)，屏蔽围板(2.1)安装在外框(3)内后通过旋转手柄(2.3)实现屏蔽围板(2.1)和外框(3)之间的限位。
2.如权利要求1所述的适用于核电站安全壳的窥视窗，其特征在于，玻璃组件(1)还包括：
设置在外框(3)的第一开口外侧并覆盖外框(3)的防护法兰环(1.5)、以及连接防护法兰环(1.5)和外框(3)的螺栓。
3.如权利要求2所述的适用于核电站安全壳的窥视窗，其特征在于，玻璃组件(1)还包括：
设置在防护法兰环(1.5)和承压铅玻璃(1.1)之间的密封圈，密封圈为耐辐照密封垫片，其材质包括氟迷橡胶和硅橡胶，密封圈的型式包括O型密封圈和平垫片。
4.如权利要求1所述的适用于核电站安全壳的窥视窗，其特征在于，玻璃组件(1)还包括：
位于凸透镜(1.4)和屏蔽盖板组件(2)之间的固定法兰环(1.6)、以及连接固定法兰环(1.6)和外框(3)的螺栓，固定法兰环(1.6)覆盖凸透镜(1.4)的外周以将凸透镜(1.4)固定到外框(3)上。
5.如权利要求4所述的适用于核电站安全壳的窥视窗，其特征在于，玻璃组件(1)还包括：
设置在第一凹透镜(1.2)和第二凹透镜(1.3)之间的密封圈、设置在第二凹透镜(1.3)和凸透镜(1.4)之间的密封圈、以及设置在凸透镜(1.4)和固定法兰环(1.6)之间的密封圈，密封圈为耐辐照密封垫片，其材质包括氟迷橡胶和硅橡胶，密封圈的型式包括O型密封圈和平垫片。
6.如权利要求1所述的适用于核电站安全壳的窥视窗，其特征在于，第一开口的尺寸大于位于第一凹透镜(1.2)外侧的外框(3)部分尺寸。
7.如权利要求6所述的适用于核电站安全壳的窥视窗，其特征在于，第一凹透镜(1.2)外侧的外框(3)部分尺寸、位于第二凹透镜(1.3)外侧的外框(3)部分尺寸、位于凸透镜(1.4)外侧的外框(3)部分尺寸、以及第二开口尺寸依次增大。
8.如权利要求1所述的适用于核电站安全壳的窥视窗，其特征在于，第一凹透镜(1.2)和第二凹透镜(1.3)均采用平凹镜，凸透镜(1.4)采用平凸镜；
第一凹透镜(1.2)的凹面朝向第一开口，第二凹透镜(1.3)的凹面朝向第二开口，凸透镜(1.4)的凸面朝向第二开口。
9.如权利要求1所述的适用于核电站安全壳的窥视窗，其特征在于，旋转手柄(2.3)包括沿第一开口至第二开口方向贯穿屏蔽围板(2.1)和第一屏蔽材料(2.2)的旋转杆(2.3.1)、连接旋转杆(2.3.1)且延伸出屏蔽围板(2.1)的卡销(2.3.2)、连接旋转杆(2.3.1)且延伸出屏蔽围板(2.1)的手柄(2.3.3)，卡销(2.3.2)靠近凸透镜(1.4)，手柄(2.3.3)靠近第二开口；
外框(3)内侧设有与卡销(2.3.2)相配合的卡接凹槽，凹槽设有斜坡面，以通过卡销(2.3.2)和卡接凹槽的斜坡面相互配合实现屏蔽围板(2.1)和外框(3)的锁紧。
10.一种窥视窗的应用方法，其特征在于，基于上述权利要求1-9中任一项所述的适用于核电站安全壳的窥视窗；所述应用方法包括：
在安全壳上设置安装通孔，将窥视窗安装到安装通孔内，其第一开口朝向安全壳内部，第二开口朝向安全壳外部；
通过调整位于第一开口尺寸、第一凹透镜(1.2)外侧的外框(3)部分尺寸、第一凹透镜(1.2)的度数、第二凹透镜(1.3)的度数、凸透镜(1.4)的度数、位于凸透镜(1.4)外侧的外框(3)部分尺寸、第二开口尺寸、以及外框(3)由第一开口至第二开口方向的厚度调整窥视窗的可视角度；
第一开口尺寸、位于第一凹透镜(1.2)外侧的外框(3)部分尺寸、第一凹透镜(1.2)的度数、第二凹透镜(1.3)的度数、凸透镜(1.4)的度数、位于凸透镜(1.4)外侧的外框(3)部分尺寸、以及第二开口尺寸越大，且外框(3)由第一开口至第二开口方向的厚度越小，窥视窗的可视角度越大；
第一开口尺寸、位于第一凹透镜(1.2)外侧的外框(3)部分尺寸、第一凹透镜(1.2)的度数、第二凹透镜(1.3)的度数、凸透镜(1.4)的度数、位于凸透镜(1.4)外侧的外框(3)部分尺寸、以及第二开口尺寸越小，且外框(3)由第一开口至第二开口方向的厚度越大，窥视窗的可视角度越小。
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