CN112041940A - 核反应堆和装配有不可弹出阀的核反应堆容器 - Google Patents

Abstract

一种容器(1)，包括：‑壳体(5)，该壳体(5)具有被具有中心轴线(C)的至少一个通道(11)穿过的壁(9)；‑阀(21)，该阀(21)安装在通道(11)中并具有给定外截面；通道(11)具有向内容积(7)中开口的内端区段(23)和向管道(13)中开口的外端区段(25)，阀(21)容纳在内端区段(23)中；所述阀(21)能够通过容器(1)的内部从通道(11)抽出；外端区段(25)具有至少一部分，该至少一部分具有垂直于中心轴线(C)的内截面，该内截面小于阀(21)的外截面，使得阀(21)无法从容器(1)弹出。

Description

核反应堆和装配有不可弹出阀的核反应堆容器

【技术领域】

本发明总体上涉及配备有安全阀的核反应堆容器。

【背景技术】

通向反应堆(包含堆芯)的加压容器的主管道的破裂是安全报告中研究的事故之一。在装备有一个或多个主环路的大型压水核反应堆上，对于安全性，主管道的破裂和/或与加压器的连接的断开仍然决定着主泄漏事件。

对于一次回路集成到加压容器中的一体式反应堆，仅有小管道通向容器。这些通道通常用于将水注入到容器中，而不是将水从容器中去除。因此，这些管道被设置用于进入容器的单向用途，例如安全注入管线。

因此，对于这些一体式反应堆，特别感兴趣的是具有止回阀型的布置，使得可以在这些管道破裂之后限制主要裂口的流速，并且因此，完全受益于一体式反应堆的概念。

那么，重要的是能够证明，该阀装置的工作与管道的故障情况无关，并且具体地，一方面，该阀装置无法在主压力的作用下被弹出，而与对连接到加压容器的管道的冲击的位置无关，并且该阀装置位于所连管线的第一可能故障区域或理论上的故障区域的上游。

专利US2013/0272478描述了一种使得可以在连接到一体化反应堆的加压容器的管线上布置阀的方案。该阀位于附接在容器上的凸缘中。该布置相对于上述目的而言比包括将阀布置在管线上、与加压容器相距一定距离的更常规的方案更有利。

US2013/02722478提出的方案仅部分地满足上述需要。该设计在容器之外实现凸缘，其一方面的作用是定位该阀，另一方面是确保容器/管道连接。在US2013/0272478的设计中，该凸缘对于能够定期地访问该阀是至关重要的。如果凸缘失效，则该阀被弹出且不再执行隔离功能。

【发明内容】

在这种情况下，本发明的目的是提出一种不具有上述缺陷的核反应堆容器。

为此，根据第一方面，本发明涉及一种核反应堆容器，包括：

-壳体，该壳体界定内容积，所述壳体具有被具有中心轴线的至少一个通道穿过的壁；

-管道，该管道在所述壳体之外并且连接到所述壁，所述管道通过所述通道与所述内容积流体连通；

-阀，该阀安装在所述通道中并且被设置成选择性地阻挡所述内容积与所述管道之间的、通过所述通道的流体循环，所述阀具有垂直于所述中心轴线的给定外截面；

所述通道具有向所述内容积中开口的内端区段和向所述管道中开口的外端区段，所述阀容纳在所述内端区段中；

所述内端区段在其整个轴向长度上具有垂直于所述中心轴线的内截面，该内截面大于所述阀的外截面，使得所述阀能够从穿过所述容器的内部的所述通道抽出；

所述外端区段具有至少一部分，该至少一部分具有垂直于所述中心轴线的内截面，该内截面小于所述阀的所述外截面，使得所述阀无法从所述容器弹出。

因为内端区段在其整个轴向长度上具有垂直于中心轴线的内截面，该内截面大于所述阀的所述外截面，所以阀能够从穿过所述容器的内部的所述通道抽出。这使得可以执行维护和规律访问。

因为通道的外端区段具有至少一部分，该部分具有垂直于中心轴线的内截面，该内截面小于所述阀的所述外截面，所以阀无法从容器弹出，而无论用于将所述管道连接到所述容器的布置如何，因此，也无论是否发生相关故障。

上述分析使得可以证明这种组件的安全性是简单且稳健的。

该技术方案适用于大多数现有类型的阀。因此，可以使用标准阀或目录产品的衍生物来实施本发明。

单独地或根据任意技术上可能的组合考虑，该容器还可以具有一个或多个以下特征：

-具有垂直于所述中心轴线的内截面的所述部分是形成在构成所述壁的材料中的障碍物，所述内截面小于所述阀的所述外截面；

-所述内端区段经由肩状物连接到所述外端区段，该肩状物具有小于所述阀的所述外截面的内截面；

-所述容器包括用于所述阀的可移除紧固件，所述紧固件将所述阀相对于所述壁轴向地朝向所述容器的内部阻挡在适当位置；

-所述可移除紧固件将所述阀紧固到所述壁；

-所述可移除紧固件是卡口型的；

-所述容器包括位于所述内容积中并直接连接到所述阀的内管，所述内管通过所述阀与所述管道流体连通，所述内管是所述可移除紧固件的一部分；

-所述可移除紧固件包括用于将所述内管道锁定在所述容器的另一件内部设备上的锁定件；

-所述可移除紧固件包括用于将所述内管锁定在所述壁上的锁定件，例如卡口型锁定件；

-弹性密封垫圈插入在所述阀与所述通道之间；

-热保护套管紧固到所述阀，所述热保护套管使所述阀轴向延伸并且啮合在所述外端区段中。

根据第二方面，本发明涉及一种核反应堆，包括堆芯和容器，所述堆芯布置在容器中，所述容器具有上述特征。

【附图说明】

本发明的其它特征和优点将从下面参照附图对本发明的描述中显现出来，这些描述是为了提供信息而非限制性的，在附图中：

-图1是垂直于容器的轴线截取的、根据本发明的加压核反应堆容器的局部剖视图；

图2是局部截面透视图，更具体地示出了图1的阀的可移除紧固件的第一变型实施方式；

图3是局部截面透视图，更具体地示出了图1的阀的可移除紧固件的第二变型实施方式；以及

图4是根据本发明的核反应堆的加压容器的局部截面图，该截面图是在包含容器轴线的平面中截取的，更具体地示出了参与将阀阻挡在适当位置的内管。

【具体实施方式】

图1所示的容器1被集成到核反应堆中。通常，该容器1包含核反应堆的堆芯3。在一种变型中，容器1不是包含反应堆的堆芯的容器，而是核反应堆的另一个容器。例如，容器是核反应堆的加压器，或者甚至是不属于核反应堆的一次回路的容器。

核反应堆通常是一体式的。在这种情况下，加压容器包含一次回路。容器通常包含主泵、内部一次流体将其热量给予二次流体的热交换器、加压器等。

另选地，核反应堆不是一体式的。一次回路则包括一个或多个位于容器之外的一次环路。

核反应堆通常是压水反应堆。在一种变型中，核反应堆是任意其它合适的类型。

容器1包括界定内容积7的壳体5。

通常，壳体5包括护罩，护罩的下部由下底封闭，护罩的上部由可移除盖封闭。壳体5通常具有垂直轴线。

壳体5具有被具有中心轴线C的至少一个通道11穿过的壁9。

壁9通常是护罩的一部分。在一种变型中，壁9是盖或下底的一部分。

容器1还包括在壳体5之外并且连接到壁9的管道13，管道13通过通道11与内容积7流体连通。

管道13例如设置成将流体注入容器1中(图1中的箭头F1)。例如，管道13连接到核反应堆的安全注入系统，该安全注入系统被设置成在另一管线开口破裂的情况下将水注入容器中。

在一种变型中，设置管道13，以将流体抽出容器1(图1中的箭头F2)。例如，管道13在停止时连接到制冷系统，或者连接到用于检查一次流体的物理化学性质的系统。

根据另一种变型，管道13被设置成使流体沿两个方向循环，或者朝向容器1的内部，或者朝向容器1的外部。

容器1通常包括朝向外部的凸台15，管道13紧固在该凸台上。管道13通常通过焊缝17紧固到凸台15。

通道11完全穿过壁9。通道11在其外端由凸台15界定。

通道11通常是直线的，其中心轴线C则是直线。例如，通道11相对于容器1的轴线径向延伸。管道13使通道11延伸。

通道11的内部优选地被衬垫19覆盖。该衬垫19覆盖通道11的整个内表面，并且挤压所述内表面。设置衬垫19，以保护通道的内表面不与通道内循环的流体接触，从而防止腐蚀。在一种变型中，通道11不包括覆盖物。

容器1还包括安装在通道11中的阀21。

设置阀21，以选择性地阻挡通过通道11在内容积7与管道13之间的流体循环。根据管道13所连接的系统，阀21被设计成阻挡流体的循环：

-仅当从阀的内侧朝向外侧的流体流速高于确定值时；

-或者当从阀的内侧朝向外侧的流体流速大于确定值时，以及当从阀的外侧朝向内侧的流体流速大于另一确定值时。

在第一种情况下，阀作为止回阀操作。在第二种情况下，阀是动态型的。

这里，阀的内侧和外侧指的是分别面朝容器内部和管道的侧面。

阀是常开式或常闭式的。

阀21是任意合适的类型：球阀、气门阀、蝶形阀、瓣阀等。

通道11具有向内容积7中开口的内端区段23和向管道13中开口的外端区段25，阀21容纳在内端区段23中。

阀21具有垂直于中心轴线C截取的给定外截面。

内端区段23在其整个轴向长度上具有垂直于中心轴线C的内截面，该内截面大于阀21的外截面，使得阀21能够穿过容器1的内部从通道11抽出。

阀21的外截面在该阀的整个轴向长度上可以是相同的。在一种变型中，阀的外截面沿着该阀轴向变化。在后一种情况下，这里考虑最大的外截面。

内端区段23的内截面在该段的整个轴向长度上可以相同。在一种变型中，内端区段的内截面沿着该区段轴向变化。在后一种情况下，这里考虑最小的内截面。

阀的外截面可以具有与内端区段23的内截面相同的形状(例如，都是圆形的)，或者相反地，具有不同的形状(一个是圆形的，而另一个不是圆形的)。在任意情况下，内截面和外截面的形状和尺寸被选择成使得阀可以一体地从其正常位置移动到内端区段23的向内容积7中打开的开口26。

外端区段25具有至少一部分，该部分具有垂直于中心轴线C的内截面，该内截面小于阀21的外截面，使得阀21无法从容器1弹出。

如图1例示，外端区段25在其整个轴向长度上具有比阀21的外截面小的所述较小内截面。在一种变型中，外端区段25仅在其部分长度上具有所述较小内截面，例如在其面朝容器内部的内端处。

阀的外截面可以具有与外端区段25的内截面相同的形状(例如，都是圆形的)，或者相反地，具有不同的形状(一个是圆形的，另一个不是圆形的)。在任意情况下，内截面和外截面的形状和尺寸被选择成使得阀可以在容器1内的过压作用下一体地从其正常位置移动到区段25的外端，也就是说连接到管道13的端。

这里考虑到内端区段23对应于通道11的从通道11的开口26延伸到阀的与开口相对的端的部分。这里考虑到外端区段25对应于通道11的从通道11的具有减小截面的部分延伸到通道11的连接到管道13的端的部分。

在所例示的示例中，内和外端区段23、25一起覆盖通道11的整个长度。在一种变型中，在内和外端区段之间插入中间区段。

由此，具有垂直于中心轴线C的内截面的所述部分是形成在构成壁9的材料中的障碍物，内截面小于阀21的外截面。

该部分形成了障碍物，因为防止阀21向通道21的外部通过。该障碍物特别坚固，因为是由壁本身形成的。

有利地，内端区段23经由肩状物27连接到外端区段25，该肩状物具有比阀21的外截面小的内截面。

由此，在容器1内部过压的情况下，阀21抵靠肩状物27并且无法从通道弹出。

肩状物27由构成壁9的材料形成。

优选地，容器1包括用于阀21的可移除紧固件29，其将阀21相对于壁9轴向地朝向容器1的内部阻挡在适当位置。

由此，可移除紧固件29防止阀21无意地落入容器1中，例如在经由管道13将水注入容器中而引起的流速的作用下。

可移除紧固件29可以以不同的方式制成。

根据第一变型实施方式，可移除紧固件29将阀21紧固到壁9。可除去紧固件29将阀直接紧固到壁9，或紧固到衬垫19，衬垫又被固定到壁9。

如图1和图2例示，可移除紧固件29例如是卡口型的。在这种情况下，阀的外表面31包括L形凹槽33，衬垫19支承指状物35，指状物35在凹槽33中自由滑动地啮合。

各个凹槽33具有轴向延伸的直区段37和围绕中心轴线C以圆弧延伸的周向区段39。直区段37在面朝管道13的轴向端处开口，以便能够插入和抽出指状物35。周向区段39从直区段37面朝容器的内容积的端使直区段37延伸。所有的周向区段39都从相应的直区段37沿相同的方向定向。

由此，阀可以通过首先沿着图2的箭头F3围绕中心轴线C转动，然后通过朝着容器1的内部轴向地移动而拆卸。组装沿相反方向进行。

另选地，可移除紧固件29是图3例示的类型。阀在其内端处支撑突出的裙部41，其外边缘沿着绳43切下。

通道11的内开口被锪孔45围绕。衬垫19在锪孔45内延伸，并在锪孔45的一段中形成防松槽47。

突出的裙部41通常放置在锪孔45中，裙部的一段啮合在防松槽47中。防松槽47防止阀21朝向容器内部移动。

阀可以通过首先沿着图3的箭头F4围绕中心轴线C转动而拆卸，以便使裙部的已切割段与防松槽47对齐。接着，阀可以朝向容器1的内部轴向移动。该组装沿相反方向进行。

根据变型实施方式，容器1包括位于内容积7中且直接连接到阀21的内管49(图4)。内管使得可以将离开阀的流体传送到容器1的另一点，或者相反地，将流体从容器的所述另一点引导到阀21。

内管49通过阀21与管道13流体连通。

内管49有利地是可移除紧固件29的一部分。

为此，可移除紧固件29优选地包括用于将内管49锁定在容器1的另一件内部设备上的锁定件51。例如，可移除紧固件29被紧固到壳体5。由此，阀在通道11中被内管49阻挡，内管道又被锁定件51相对于壁9保持在适当位置。

另选地或另外，可移除紧固件29包括用于将内管49锁定在壁9上的锁定件55，例如卡口型锁定件。例如，内管49的连接到阀21的端啮合在通道11中。该端经由与上述相同类型的卡口紧固到壁。

可移除紧固件29包括一个或多个上述装置。例如，可移除紧固件29包括用于将阀21紧固到壁9的卡口或裙式紧固件，以及配备有锁定件51和/或锁定件55的内管49。

可移除紧固件还可以是任意其它合适的类型：耦合器、水泵接合器、障碍物等，该障碍物布置在容器1的内容积7中，并且可以专门用于或不专门用于切断阀。

有利地，设置允许抓握和操纵阀21的接口53。该接口例如布置在阀21上，或布置在内管49上，或布置在任意其它适当的位置。

抓握接口是任意合适的类型。

根据可移除紧固件29的又一实施方式，阀21通过在容器1中定位内衬(inner)而保持在其壳体23中，该内衬防止阀在注水流速的作用下进入容器。内衬通常是上内衬或篮状物。内衬被布置成与内端区段23的开口26相对并在其附近。

优选地，热保护套管57(图1)被紧固到阀21。热保护套管57使阀21轴向延伸并且啮合在外端区段25中。

其自由端59啮合在管道13中。该自由端挤压管的内表面。由此，流体刀61围绕阀21和套管57。液体刀61使通道11的内表面与管道13和通道11中循环的流体热绝缘。液体刀61尤其保护焊缝17免受可能由较冷流体的循环而引起的热冲击。

套管57固定到阀21，并与其形成一个整体的可移除子组件。

有利地，弹性密封垫圈63插入在阀21与通道11之间。

该密封垫圈是任意合适的类型：具有可变形唇缘、波纹管等。

密封由阀21、或由热保护套管57、或由通道11的内表面、或由衬垫19承担。

密封垫圈63执行若干功能。

密封垫圈63确保了阀21与通道11或衬垫19的内表面之间的相对密封。密封垫圈63使得可以吸收部件的热膨胀。密封垫圈63通过摩擦限制阀相对于壁9的移动，因此限制了可移除紧固件29不合时宜地脱离的风险。

Claims (12)

1.一种用于核反应堆的容器，所述容器(1)包括：

-壳体(5)，界定内容积(7)，所述壳体(5)具有被具有中心轴线(C)的至少一个通道(11)穿过的壁(9)；

-管道(13)，该管道(13)在所述壳体(5)之外并且连接到所述壁(9)，所述管道(13)通过所述通道(11)与所述内容积(7)流体连通；

-阀(21)，该阀(21)安装在所述通道(11)中并且被设置成选择性地阻挡所述内容积(7)与所述管道(13)之间的、通过所述通道(11)的流体循环，所述阀(21)具有垂直于所述中心轴线(C)的给定外截面；

所述通道(11)具有向所述内容积(7)中开口的内端区段(23)和向所述管道(13)中开口的外端区段(25)，所述阀(21)容纳在所述内端区段(23)中；

所述内端区段(23)在其整个轴向长度上具有垂直于所述中心轴线(C)的内截面，所述内截面大于所述阀(21)的外截面，使得所述阀(21)能够从穿过所述容器(1)的内部的所述通道(11)抽出；

所述外端区段(25)具有至少一部分，该至少一部分具有垂直于所述中心轴线(C)的内截面，该内截面小于所述阀(21)的外截面，使得所述阀(21)无法从所述容器(1)弹出。

2.根据权利要求1所述的容器，其中，具有垂直于所述中心轴线(C)的内截面的所述部分是形成在构成所述壁(9)的材料中的障碍物，所述内截面小于所述阀(21)的所述外截面。

3.根据权利要求1或2所述的容器，其中，所述内端区段(23)经由肩状物(27)连接到所述外端区段(25)，该肩状物具有小于所述阀(21)的所述外截面的内截面。

4.根据前述权利要求中任一项所述的容器，其中，所述容器(1)包括用于所述阀(21)的可移除紧固件(29)，该可移除紧固件(29)将所述阀(21)相对于所述壁(9)轴向地朝向所述容器(1)的内部阻挡在适当位置。

5.根据权利要求4所述的容器，其中，所述可移除紧固件(29)将所述阀紧固到所述壁(9)。

6.根据权利要求5所述的容器，其中，所述可移除紧固件(29)是卡口型的。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的容器，其中，所述容器(1)包括位于所述内容积(7)中并且直接连接到所述阀(21)的内管(49)，所述内管(49)通过所述阀(21)与所述管道(13)流体连通，所述内管(49)是所述可移除紧固件(49)的一部分。

8.根据权利要求7所述的容器，其中，所述可移除紧固件(29)包括用于将所述内管道(49)锁定在所述容器(1)的另一件内部装备上的锁定件(51)。

9.根据权利要求7所述的容器，其中，所述可移除紧固件(29)包括用于将所述内管道(49)锁定在所述壁(9)上的锁定件(55)，例如卡口型锁定件。

10.根据前述权利要求中任一项所述的容器，其中，弹性密封垫圈(63)插入在所述阀(21)与所述通道(11)之间。

11.根据前述权利要求中任一项所述的容器，其中，热保护套管(57)紧固到所述阀(21)，所述热保护套管(57)使所述阀(21)轴向地延伸并且啮合在所述外端区段(25)中。

12.根据权利要求11所述的容器，其中，所述热保护套管(57)的自由端(59)啮合在所述外管道(13)中，流体刀(61)围绕所述套管(57)并且使所述通道(11)的内表面热绝缘，以使所述流体在所述管道(13)和所述通道(11)中循环。

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