CN112185601B - 一种反应堆双板均流式流量分配装置及分流结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反应堆双板均流式流量分配装置及分流结构，分配装置包括压力容器、吊篮和堆芯下支承板，吊篮的外壁与压力容器内壁之间形成下降腔，堆芯下支承板设置在吊篮的底部，压力容器的底部形成下腔室，堆芯下支承板上设置有通孔，还包括二次均流板和流量分配筒，流量分配筒安装在下腔室内，流量分配筒一端为开端，另一端为封闭端，所述流量分配筒的开端与堆芯下支承板底部连接，流量分配筒的封闭端上设置有若干第一流水孔，二次均流板安装在流量分配筒内，二次均流板上设置有若干第二流水孔，所述第一流水孔和第二流水孔交错布置。本发明解决了现有流量分配结构导致流量分配不均匀的问题，且具有构紧凑简单的优点，便于更换和维修。

Description

一种反应堆双板均流式流量分配装置及分流结构

技术领域

本发明涉及核电技术领域，具体涉及一种反应堆双板均流式流量分配装置及分流结构。

背景技术

核电站的压水型反应堆由反应堆压力容器、堆内构件、堆芯组件等部件组成。堆内构件、压力容器内壁和燃料组件结构构成冷却剂流动的通道。冷却剂分别由冷管段和热管段从反应堆压力容器的入口流入，通过撞击吊篮外壁改变流动方向，在重力的作用下大部分冷却剂向下流动，与其它冷却剂混合由于两种温度进水管段的存在，导致冷却剂的流动不具有对称性，流动情况较复杂，最终导致堆芯入口的流量分配不均匀。为了使燃料组件得到充分的冷却，满足反应堆热工水力的要求，提升反应堆整体性能，则冷却剂在进入堆芯之前，其均匀性需要得到保证，因为它关系到堆芯燃料组件产生的热量能否及时且顺利的导出另外。堆芯入口处的流量一旦分配不均匀，会影响堆芯内的热工水力行为，进而影响核电站的运行限值流量分配不均匀还会导致堆芯冷却不充分，堆芯较大的局部温度变化会给反应堆安全运行带来隐患。

现有流量分配结构一般是通过在堆芯下支承板安装多种零件配合作用，但存在结构复杂、零件数量多、装配复杂、出问题不容易检修更换等问题，也存在流量分配不均匀、压降过大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反应堆双板均流式流量分配装置，解决现有流量分配结构导致流量分配不均匀的问题，且具有构紧凑简单的优点，便于更换和维修。

本发明通过下述技术方案实现：

一种反应堆双板均流式流量分配装置，包括压力容器、吊篮和堆芯下支承板，所述吊篮设置压力容器内，所述吊篮的外壁与压力容器内壁之间形成环形的下降腔，所述堆芯下支承板设置在吊篮的底部，所述压力容器的底部在堆芯下支承板下方形成下腔室，所述堆芯下支承板上设置有若干通孔，还包括二次均流板和流量分配筒，所述流量分配筒安装在下腔室内，所述流量分配筒一端为开端，另一端为封闭端，所述流量分配筒的开端与堆芯下支承板底部连接，所述流量分配筒的封闭端上设置有若干用于冷却剂流通的第一流水孔，所述二次均流板安装在流量分配筒内，所述二次均流板上设置有若干用于冷却剂流通的第二流水孔，所述第一流水孔和第二流水孔交错布置。

申请人在长期试验中发现，导致堆芯入口流量分配不均的原因主要有以下两点：

1)、根据反应堆的结构特点和堆内冷却剂流动的特性，堆芯入口流量分布呈现中心高边缘低的趋势，该趋势的原因为由于冷却剂惯性，冷却剂具有沿反应堆压力容器底部下腔室的内壁面下降、并向下腔室中央流动的趋势，冷却剂流动的这种趋势导致冷却剂流量在堆芯入口的中间部位的分布多于堆芯入口周边部分。

2)、此外，冷却剂从环形下降腔进入下腔室时，流道尺寸发生急剧的变化，因此在下腔室产生大量涡流，产生的涡流一方面使能耗增大，导致流量进一步分布不均匀，另一方面涡流脱落导致螺栓等零部件振动，使零部件有松动脱落的潜在危险。

现有流量分配结构一般是通过在堆芯下支承板安装多种零件配合作用，虽然能够在一定程度上缓解流量分配不均匀的问题的，但是，也存在流量分配不均匀、压降过大、漩涡消除不完全等不足的问题，同时，结构复杂、零件数量多、装配复杂、出问题不容易检修更换等问题。

本发明所述流量分配筒的侧面不开孔，所述流量分配筒置于下腔室内，且流量分配筒与下腔室底部留有一定的空隙，所述二次均流板位于堆芯下支承板和流量分配板之间，所述第一流水孔和第二流水孔的形状包括但不限于圆形，优选为圆形，所述流量分配筒包括不限于圆形筒，优选为圆形筒，所述二次均流板包括不限于圆形板，优选为圆形板。

本通过在下腔室内设置流量分配筒和二次均流板，所述流量分配筒的封闭端上设置有若干用于冷却剂流通的第一流水孔，所述二次均流板安装在流量分配筒内，所述二次均流板上设置有若干用于冷却剂流通的第二流水孔，所述第一流水孔和第二流水孔交错布置，即本发明存在流量分配筒和二次均流板两次流量分配过程，且第一流水孔和第二流水孔交错布置因而具有很好的搅混作用，起到一定的均流效果，最终实现了堆芯入口流量的均匀分配,均匀分配后冷却剂进入堆芯中。

此外，本发明通过在下腔室内设置流量分配筒，能够避免冷却剂从环形下降腔进入下腔室时，流道尺寸发生急剧的变化，进而缓解涡流产生，可以不用额外设置消涡装置就能起到一定的消涡效果达到简化下腔室的结构。

同时，本发明的二次均流板安装在流量分配筒内，流量分配筒的开口端与堆芯下支承板连接，二次均流板置于流量分配筒的封闭端和堆芯下支承板之间，结构紧凑简单。

综上，本发明提供了一种结构紧凑、流量分配均匀、涡流抑制效果好、便于更换和维修的核电站反应堆的堆内流量分配装置。

进一步地，第二流水孔的孔径小于第一流水孔的孔径。

由于存在流量分配筒和二次均流板两次流量分配过程，且二次均流板的流水孔孔径小于流量分配筒流水孔孔径，两个分配装置的流水孔是相互交错，进一步提高搅混作用，更好的实现分流。

进一步地，第二流水孔的孔径为第一流水孔的孔径的1/3～1/2。

上述设置有利于进一步提高搅混效果和流量分配的均匀性。

进一步地，流量分配筒底部与下腔室底部的间距与流量分配筒的高度一致。

本发明将流量分配筒设置得比较靠近下腔室底部，进一步缓解涡流产生，提高消涡效果，与二次分流向配合，进一步提高堆芯入口口流量分配的均匀性。

进一步地，二次均流板与堆芯下支承板之间的间距为流量分配筒高度的1/2。

上述设置使得冷却液从较大的第一流水孔到较小的第二流水孔有一定的的过渡阶段，不会对二次均流板产生过大的冲击。

进一步地，流量分配筒上的若干第一流水孔的孔径相同；所述二次均流板上的若干第二流水孔的孔径相同。

上述设置利于提高零流量分配的均匀性。

进一步地，流量分配筒的开端设置有法兰盘，所述流量分配筒通过法兰盘与堆芯下支承板连接。

通过设置法兰盘实现流量分配筒与堆芯下支承板可拆卸式连接，便于更换流量分配筒。

进一步地，二次均流板的外径与流量分配筒的内径相同，所述二次均流板与流量分配筒的封闭端平行设置。

进一步地，二次均流板焊接在流量分配筒内壁。

进一步地，若干第一流水孔在流量分配筒上均匀分布，若干第二流水孔在二次均流板上均匀分布。

一种用于反应堆的分流结构，包括二次均流板和流量分配筒，所述流量分配筒安装在下腔室内，所述流量分配筒一端为开端，另一端为封闭端，所述流量分配筒的封闭端上设置有若干用于冷却剂流通的第一流水孔，所述二次均流板安装在流量分配筒内，所述二次均流板上设置有若干用于冷却剂流通的第二流水孔，所述第一流水孔和第二流水孔交错布置。

使用时，将流量分配筒安装在下腔室内，使其上部开端与堆芯下支承板的底部连接。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本通过在下腔室内设置流量分配筒和二次均流板，所述流量分配筒的封闭端上设置有若干用于冷却剂流通的第一流水孔，所述二次均流板安装在流量分配筒内，所述二次均流板上设置有若干用于冷却剂流通的第二流水孔，所述第一流水孔和第二流水孔交错布置，即本发明存在流量分配筒和二次均流板两次流量分配过程，且第一流水孔和第二流水孔交错布置因而具有很好的搅混作用，起到一定的均流效果，最终实现了堆芯入口流量的均匀分配,均匀分配后冷却剂进入堆芯中。

2、本发明通过在下腔室内设置流量分配筒，能够避免冷却剂从环形下降腔进入下腔室时，流道尺寸发生急剧的变化，进而缓解涡流产生，可以不用额外设置消涡装置就能起到一定的消涡效果达到简化下腔室的结构。

3、本发明结构紧凑简单，便于更换和维修。

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为流量分配装置的结构示意图；

图2为流量分配装置的主剖视图；

图3为流量分配筒的结构示意图；

图4为二次均流板的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-下降腔，2-吊篮，3-堆芯下支承板，4-法兰盘，5-二次均流板，6-流量分配筒，7-第一流水孔，8-第二流水孔，9-下腔室。

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-图4所示，一种反应堆双板均流式流量分配装置，包括压力容器、吊篮2和堆芯下支承板3，所述吊篮2设置压力容器内，所述吊篮2的外壁与压力容器内壁之间形成环形的下降腔1，所述堆芯下支承板3设置在吊篮2的底部，所述压力容器的底部在堆芯下支承板3下方形成下腔室9，所述堆芯下支承板3上设置有若干通孔，还包括二次均流板5和流量分配筒6，所述流量分配筒6安装在下腔室9内，所述流量分配筒6一端为开端，另一端为封闭端，所述流量分配筒6的开端与堆芯下支承板3底部连接，所述流量分配筒6的封闭端上设置有若干用于冷却剂流通的第一流水孔7，流量分配筒6的侧壁不开孔，所述二次均流板5安装在流量分配筒6内，所述二次均流板5的外径与流量分配筒6的内径相同，所述二次均流板5与流量分配筒6的封闭端平行设置，所述二次均流板5焊接在流量分配筒6内壁，所述二次均流板5上设置有若干用于冷却剂流通的第二流水孔8，所述第一流水孔7和第二流水孔8交错布置，所述第二流水孔8的孔径小于第一流水孔7的孔径，所述第一流水孔7和第二流水孔8的中心轴线均为竖直方向。

本实施例的工作原理如下：

先将堆芯安放于堆芯下支承板3顶部吊篮2内侧，向吊篮2与压力容器内壁之间的下降腔1内通入冷却剂，冷却剂沿压力容器内壁进行流动，由于设置的流量分配筒6与下腔室9的底部的间距很小，冷却剂在流动过程中撞击到流量分配筒6使得流动方向发生改变，流量分配筒6阻断了漩涡的完整流线，可抑制涡流的产生；冷却剂依次进入流量分配筒6的第一流水孔7和二次均流板5上的二流水孔8，由于二次均流板5的二流水孔8的孔径小于流量分配筒6的第一流水孔7的孔径，二者的流水孔位置是相互交错的，因而可以起到很好的搅混作用，实现一定的流量分配效果。

实施例2：

如图1-图4所示，本实施例基于实施例1，所述第二流水孔8的孔径为第一流水孔7的孔径的1/3～1/2；所述流量分配筒6上的若干第一流水孔7的孔径相同；所述二次均流板5上的若干第二流水孔8的孔径相同；若干第一流水孔7在流量分配筒6上均匀分布，若干第二流水孔8在二次均流板5上均匀分布。

实施例3：

如图1-图4所示，本实施例基于实施例1，所述流量分配筒6底部与下腔室9底部的间距与流量分配筒6的高度一致；所述二次均流板5与堆芯下支承板3之间的间距为流量分配筒6高度的1/2。

实施例4：

如图1-图4所示，本实施例基于实施例1，所述流量分配筒6的开端设置有法兰盘4，所述流量分配筒6通过法兰盘4与堆芯下支承板3连接，流量分配筒6与堆芯下支承板3通过法兰进行连接。

实施例5：

如图1-图4所示，一种用于反应堆的分流结构，包括二次均流板5和流量分配筒6，所述流量分配筒6安装在下腔室9内，所述流量分配筒6一端为开端，另一端为封闭端，所述流量分配筒6的封闭端上设置有若干用于冷却剂流通的第一流水孔7，所述二次均流板5安装在流量分配筒6内，所述二次均流板5上设置有若干用于冷却剂流通的第二流水孔8，所述第一流水孔7和第二流水孔8交错布置。

使用时，将流量分配筒6安装在下腔室9内，使其上部开端与堆芯下支承板3的底部连接。

综上，本发明将流量分配筒6设置得比较靠近下腔室9的底部，因而可以取代额外的消涡装置，起到一定的消涡效果并简化了下腔室的结构；另外，由于存在流量分配筒6和二次均流板5的两次流量分配过程，且二次均流板5的第二流水孔8的孔径小于流量分配筒6的第一流水孔7的孔径，第一流水孔7和第二流水孔8是相互交错的，因而具有很好的搅混作用，起到一定的均流效果，最终实现了堆芯入口流量的均匀分配，均匀分配后冷却剂进入堆芯中。

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 (9)

1.一种反应堆双板均流式流量分配装置，包括压力容器、吊篮（2）和堆芯下支承板（3），所述吊篮（2）设置压力容器内，所述吊篮（2）的外壁与压力容器内壁之间形成环形的下降腔（1），所述堆芯下支承板（3）设置在吊篮（2）的底部，所述压力容器的底部在堆芯下支承板（3）下方形成下腔室（9），所述堆芯下支承板（3）上设置有若干通孔，其特征在于，还包括二次均流板（5）和流量分配筒（6），所述流量分配筒（6）安装在下腔室（9）内，所述流量分配筒（6）一端为开端，另一端为封闭端，所述流量分配筒（6）的开端与堆芯下支承板（3）底部连接，所述流量分配筒（6）的封闭端上设置有若干用于冷却剂流通的第一流水孔（7），所述二次均流板（5）安装在流量分配筒（6）内，所述二次均流板（5）上设置有若干用于冷却剂流通的第二流水孔（8），所述第一流水孔（7）和第二流水孔（8）交错布置；所述第二流水孔（8）的孔径小于第一流水孔（7）的孔径。

2.根据权利要求1所述的一种反应堆双板均流式流量分配装置，其特征在于，所述第二流水孔（8）的孔径为第一流水孔（7）的孔径的1/3~1/2。

3.根据权利要求1所述的一种反应堆双板均流式流量分配装置，其特征在于，所述流量分配筒（6）底部与下腔室（9）底部的间距与流量分配筒（6）的高度一致。

4.根据权利要求1所述的一种反应堆双板均流式流量分配装置，其特征在于，所述二次均流板（5）与堆芯下支承板（3）之间的间距为流量分配筒（6）高度的1/2。

5.根据权利要求1所述的一种反应堆双板均流式流量分配装置，其特征在于，所述流量分配筒（6）上的若干第一流水孔（7）的孔径相同；所述二次均流板（5）上的若干第二流水孔（8）的孔径相同。

6.根据权利要求1所述的一种反应堆双板均流式流量分配装置，其特征在于，所述流量分配筒（6）的开端设置有法兰盘（4），所述流量分配筒（6）通过法兰盘（4）与堆芯下支承板（3）连接。

7.根据权利要求1所述的一种反应堆双板均流式流量分配装置，其特征在于，所述二次均流板（5）的外径与流量分配筒（6）的内径相同，所述二次均流板（5）与流量分配筒（6）的封闭端平行设置。

8.根据权利要求7所述的一种反应堆双板均流式流量分配装置，其特征在于，所述二次均流板（5）焊接在流量分配筒（6）内壁。

9.一种用于反应堆的分流结构，其特征在于，包括二次均流板（5）和流量分配筒（6），所述流量分配筒（6）一端为开端，另一端为封闭端，所述流量分配筒（6）的封闭端上设置有若干用于冷却剂流通的第一流水孔（7），所述二次均流板（5）安装在流量分配筒（6）内，所述二次均流板（5）上设置有若干用于冷却剂流通的第二流水孔（8），所述第一流水孔（7）和第二流水孔（8）交错布置；所述第二流水孔（8）的孔径小于第一流水孔（7）的孔径。

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