CN112768093A - 屏蔽结构、屏蔽组件以及钠冷快堆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种屏蔽结构、屏蔽组件以及钠冷快堆。屏蔽结构包括沿其径向排布的多圈屏蔽件，每圈屏蔽件由围成一圈的多根石墨屏蔽棒组成，其中每根石墨屏蔽棒由多根石墨棒沿轴向拼接而成，沿屏蔽结构的径向排布的多根石墨屏蔽棒的拼缝位置不完全相同。本发明的技术方案可减少部分中子经由石墨棒的拼缝位置向外逸出，降低了钠冷快堆堆本体的剂量水平。

Description

屏蔽结构、屏蔽组件以及钠冷快堆

技术领域

本发明涉及核反应堆技术领域，具体涉及一种用于反应堆的屏蔽结构、屏蔽组件以及钠冷快堆。

背景技术

钠冷快堆是以液态钠作为冷却剂的快中子反应堆，是第四代反应堆中相对发展最成熟、运行经验最丰富的反应堆堆型。钠冷快堆的堆内屏蔽主要用于降低中子通量对反应堆堆容器、堆坑、二回路冷却剂的剂量水平。目前，钠冷快堆的堆内屏蔽存在屏蔽效果不好、辐射剂量高等缺陷。

发明内容

本发明第一方面的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种新的屏蔽结构，以提高反应堆内的屏蔽结构对中子的屏蔽效果。

本发明第二方面的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种屏蔽效果好的屏蔽组件。

本发明第二方面的一个进一步目的是要有效降低中子通量对驱动单元、中间热交换器和栅板联箱等的剂量水平。

本发明第三方面的目的是要提供一种辐射剂量低的钠冷快堆。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种反应堆的屏蔽结构，屏蔽结构包括沿其径向排布的多圈屏蔽件，每圈屏蔽件由围成一圈的多根石墨屏蔽棒组成，其中

每根石墨屏蔽棒由多根石墨棒沿轴向拼接而成，沿屏蔽结构的径向排布的多根石墨屏蔽棒的拼缝位置不完全相同。

进一步地，同一圈屏蔽件的石墨屏蔽棒的拼缝位置相同；相邻两圈屏蔽件的石墨屏蔽棒的拼缝位置均相互错开。

进一步地，不同圈屏蔽件的石墨屏蔽棒的拼缝位置均相互错开。

进一步地，每根石墨屏蔽棒由两根石墨棒沿轴向拼接而成。

进一步地，同一圈屏蔽件的石墨屏蔽棒的拼缝位置相同。

进一步地，相邻两圈屏蔽件的石墨屏蔽棒的拼缝位置的间距均相同。

进一步地，拼接形成石墨屏蔽棒的两根石墨棒中，一根石墨棒的轴向端面设有凹孔，另一根石墨棒的轴向端面设有凸台，通过凹孔和凸台的拼插配合将两根石墨棒拼接在一起。

进一步地，凹孔的深度与凸台的高度相同，且小于相邻两圈屏蔽件的石墨屏蔽棒的拼缝位置的间距。

进一步地，屏蔽件的圈数为2圈～6圈。

进一步地，屏蔽结构还包括：多根分散设置在多圈屏蔽件内外两侧的不锈钢棒。

进一步地，每根石墨屏蔽棒和每根不锈钢棒外侧均包覆钢管；

屏蔽结构还包括：设置在屏蔽结构上端和/或下端的栅格板，用于固定钢管上端部和/或下端部，

栅格板具有基本呈封闭的圆环状或者具有开口的圆环状，其上设有多圈孔位，每根钢管的端部对应安装在一个孔位中。

进一步地，石墨棒中含碳化硼。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种用于钠冷快堆的屏蔽组件，钠冷快堆包括堆容器和设置在堆容器内的堆芯，

屏蔽组件包括：设置于堆芯径向外围且沿轴向延伸的径向外屏蔽，其中径向外屏蔽具有上述任一种屏蔽结构。

进一步地，屏蔽组件还包括径向内屏蔽，设置在堆芯和径向外屏蔽之间，用于反射中子。

进一步地，径向内屏蔽由不锈钢制成；径向内屏蔽的下部开设有多个用于供流体流动的通孔。

进一步地，径向内屏蔽的下端与径向外屏蔽的下端基本平齐，径向内屏蔽的上端高于径向外屏蔽的上端，

屏蔽组件还包括：设置在径向外屏蔽上方的中部屏蔽，中部屏蔽的上端高于径向内屏蔽的上端，中部屏蔽具有与径向外屏蔽相同的结构，

中部屏蔽的钢管的下端部与径向外屏蔽的钢管的上端部共同安装在同一栅格板上。

进一步地，径向外屏蔽和中部屏蔽的屏蔽件的圈数为3圈～6圈。

进一步地，钠冷快堆还包括设置在堆容器内的中间热交换器，屏蔽组件还包括：设置在中部屏蔽上方的上部屏蔽，用于阻挡中子从斜上方泄漏进入中间热交换器上部。

进一步地，上部屏蔽包括多圈不锈钢屏蔽件，每圈不锈钢屏蔽件由围成一圈的多根不锈钢棒组成；每根不锈钢棒外侧均包覆钢管，上部屏蔽的钢管的下端部与中部屏蔽的钢管的上端部共同安装在同一栅格板上；

上部屏蔽还包括：用于固定其钢管的上端部的栅格板。

进一步地，屏蔽组件还包括：设置在径向外屏蔽和径向内屏蔽之间的内钢筒和设置在上部屏蔽的径向外侧的外钢筒，用于固定安装径向外屏蔽、径向内屏蔽、中部屏蔽以及上部屏蔽。

进一步地，钠冷快堆还包括设置在堆容器内的栅板联箱，屏蔽组件还包括：在径向外屏蔽下方设置在栅板联箱径向外围的下部屏蔽，用于屏蔽中子进入栅板联箱，下部屏蔽具有上述任一种屏蔽结构。

进一步地，下部屏蔽上开设有用于允许钠冷快堆的压力管通过的通道；在下部屏蔽中，屏蔽件的圈数为2圈～3圈。

进一步地，钠冷快堆还包括设置在堆容器内用于驱动液钠流动的驱动单元，在径向外屏蔽的径向外侧朝向驱动单元的侧壁上，设有不锈钢屏蔽层，用于减少中子对驱动单元的辐射。

根据本发明的第三方面，本发明提供了一种钠冷快堆，包括堆容器，设置在堆容器内的堆芯、中间热交换器、栅板联箱以及用于驱动液钠流动的驱动单元，钠冷快堆还包括上述任一种屏蔽组件。

进一步地，钠冷快堆还包括堆内支承，堆内支承包括位于上部的支承上板，位于中部的支承中板以及位于底部的支承底板；支承上板用于支承驱动单元和中间热交换器；支承中板用于支承堆芯；支承底板用于支承栅板联箱；其中

屏蔽组件的下部屏蔽上端的栅格板安装在支承中板上；

屏蔽组件的下部屏蔽的下端的栅格板安装在支承底板上；

屏蔽组件的径向内屏蔽的下端安装在支承中板上；且

屏蔽组件的内钢筒的下端安装在支承中板上。

在应用石墨棒拼接的屏蔽结构的相关技术中，通常认为石墨屏蔽棒的圈数越多，对中子的屏蔽作用越好。然而本申请的发明人发现，当石墨屏蔽棒的圈数增加到一定数量时，再增加石墨屏蔽棒的圈数，对中子的吸收效果将不再明显增加。本申请的发明人经过研究进一步发现，相关技术中，为了便于加工以及便于安装，屏蔽结构中所有石墨棒的拼缝位置均相同，因此，中子可经由拼缝位置向外逸出。本申请的发明人正是基于此对相关技术进行了改进。

应用本发明的技术方案，将沿屏蔽结构的径向排布的多根石墨屏蔽棒的拼缝位置设置成不完全相同，允许至少部分在屏蔽结构的径向排布的石墨屏蔽棒的拼缝位置相互错开，从而可减少部分中子经由石墨棒的拼缝位置向外逸出，降低了堆本体的剂量水平。进一步地，通过将同一圈屏蔽件的石墨屏蔽棒的拼缝位置设置相同，相邻两圈屏蔽件的石墨屏蔽棒的拼缝位置均相互错开，进一步减少中子经由石墨棒的拼缝位置向外逸出，进一步降低了堆本体的剂量水平。更进一步地，通过将不同圈屏蔽件的石墨屏蔽棒的拼缝位置均相互错开设置，相邻两圈屏蔽件的石墨屏蔽棒的拼缝位置的间距均设置相同，均匀错开各层石墨屏蔽棒的拼缝位置，可显著降低剂量水平。

应用本发明的技术方案，合理布局屏蔽组件的整体结构，可有效降低中子通量对反应堆堆容器、堆坑、驱动单元、中间热交换器、栅板联箱、二回路冷却剂、事故余热排出冷却剂的剂量水平。

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是根据本发明的实施例的屏蔽结构的示意性结构图；

图2是图1的A处放大图；

图3是图1的屏蔽结构的示意性俯视图；

图4是图3中B处栅格板的放大图；

图5是图3中C处放大图，图中示意性地标出屏蔽结构的多圈屏蔽件；

图6示意性地示出图5所示的多圈屏蔽件的拼缝位置；

图7是根据本发明的实施例的钠冷快堆的结构示意图；

图8是根据本发明的实施例的屏蔽组件的剖视图；

图9是图8的D处放大图；

图10是图8的E处放大图；

图11是图8的F处放大图；

图12是根据本发明的实施例的屏蔽组件的安装示意图。

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。

附图标记说明：

1、反应堆；10、屏蔽组件；100、屏蔽结构；101、径向外屏蔽；102、径向内屏蔽102；103、中部屏蔽；104、上部屏蔽；105、下部屏蔽；1051、通道；1052、屏蔽钢板；106、内钢筒；107、外钢筒；11、石墨屏蔽棒；111、第一圈屏蔽件；112、第二圈屏蔽件；113、第三圈屏蔽件；114、第四圈屏蔽件；115、第五圈屏蔽件；12、石墨棒；13、钢管；131、钢环；132、螺栓；14、不锈钢棒；15、栅格板；151、孔位；152、支脚；16、通孔；20、堆容器；30、堆芯；40、中间热交换器；50、栅板联箱；60、驱动单元；70、堆内支承；71、支承上板；72、支承中板；73、支承底板；90、不锈钢屏蔽层。

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。

需要说明的是，除非另外定义，本申请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。为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“上方”、“下方”、“上端”、“下端”等，仅用来描述如图中所示的一个部件或特征与其他部件或特征的空间位置关系，应当理解为也包含除了图中所示的方位之外的在使用或操作中的不同方位。

根据本发明实施例的屏蔽结构适合应用于反应堆尤其是钠冷快堆，作为堆内屏蔽结构对中子进行屏蔽。

如图1至图6所示，本发明实施例的屏蔽结构包括沿其径向排布的多圈屏蔽件，每圈屏蔽件由围成一圈的多根石墨屏蔽棒11组成。

参见图1和图3，在该实施例中，由于屏蔽结构100的安装位置与反应堆堆内构件发生干涉，需要为堆内构件让位，因此屏蔽结构100被构造成具有开口的圆环状。相应地，每圈屏蔽件的石墨屏蔽棒11大致围成具有开口的环状。当然，当屏蔽结构100的安装位置与反应堆堆内构件不发生干涉时，屏蔽结构100可以被构造成大致闭合的圆环状。

本领域技术人员容易理解，对于相邻的两圈屏蔽件，位于外圈屏蔽件的石墨屏蔽棒11最好设置在位于内圈屏蔽件的两根相邻的石墨屏蔽棒11之间，以封闭内圈两根石墨屏蔽棒11之间的缝隙，从而更好地屏蔽中子。在一些情况下，屏蔽件未必能围成连续的环形，可能围成多段不连续的、断开的弧形，或者仅是分散在次外圈的屏蔽件外侧的多个点(参见图5中的屏蔽件115)，这些不连续的弧形或分散的点的连线大致上可组成环形。

在图5和图6示出的实施例中，屏蔽结构100沿其径向共划分为5圈屏蔽件，分别为屏蔽件111(最内圈或第一圈)，屏蔽件112(第二圈)，屏蔽件113(第三圈)，屏蔽件114(第四圈)以及屏蔽件115(最外圈或第五圈)。

需要说明的是，在一些实施例中，由于石墨屏蔽棒11并不是按照标准的圆环一圈一圈排列，因此有些情况下可能不便划分各圈屏蔽件。在这样的实施例中，为了便于划分各圈屏蔽件，可以按如下方式进行划分：沿屏蔽结构100的径向排布的多根石墨屏蔽棒11，从内向外的石墨屏蔽棒11依次属于第一圈、第二圈、第三圈、第四圈等。

在某些情况下，如果按照上述划分方式对石墨屏蔽棒11所属圈进行划分后，沿屏蔽结构100不同角度的径向，出现某一石墨屏蔽棒11属于两圈的情况，可以按照下述方法确定该石墨屏蔽棒11究竟属于哪圈屏蔽件。在屏蔽结构100的经过该石墨屏蔽棒11(即前述需要确定属于哪圈屏蔽件的石墨屏蔽棒11)的轴线的径向上的多根石墨屏蔽棒11，从内向外依次属于第一圈、第二圈、第三圈、第四圈等。例如，对于图5中箭头所指的石墨屏蔽棒11，在屏蔽结构100的经过该石墨屏蔽棒11的轴线的径向S上，共有5根钢管13。其中，从内向外的第一根钢管13内包覆不锈钢棒14，其布置方式以及作用详见下文，包覆不锈钢棒14的钢管13不属于任何一圈屏蔽件。第二根钢管13包覆的石墨屏蔽棒11属于第一圈屏蔽件111，第三根钢管13包覆的石墨屏蔽棒11属于第二圈屏蔽件112，第四根钢管13包覆的石墨屏蔽棒11属于第三圈屏蔽件113，第五根钢管13包覆的石墨屏蔽棒11(即图中箭头所指的钢管13)属于第四圈屏蔽件114。

需要说明的是，本申请并不限定每圈屏蔽件的划分方式，也可通过其他方式来划分各圈屏蔽件。在本发明中，在某些情况下可能存在个别不易划分的石墨屏蔽棒11，这并不影响实施本发明整体技术方案，因此，在一些实施例中，也可将其任意指定属于哪一圈。

在本发明实施例的屏蔽结构100中，围成屏蔽件的每根石墨屏蔽棒11由两根石墨棒12沿轴向拼接而成。在本发明实施例中，石墨棒12为含碳化硼的石墨棒，简称为含硼石墨棒。由于石墨屏蔽棒11较长，受到含硼石墨棒生产长度的限制，围成屏蔽件的石墨屏蔽棒11在长度上需采用两根石墨棒12以拼接方式进行装配，才能满足屏蔽件的长度要求。相关技术中，为了便于加工和安装，每根石墨屏蔽棒11由两根石墨棒12沿轴向拼接而成，屏蔽结构100中所有石墨棒12的拼缝位置均相同。然而本申请的发明人发现这样设置的屏蔽结构100，中子可经由拼缝位置向外逸出。本申请的发明人正是基于此对相关技术进行了改进。

特别地，在本发明实施例中，将沿屏蔽结构100的径向排布的多根石墨屏蔽棒11的拼缝位置设置成不完全相同。也就是说，沿屏蔽结构100的径向排布的所有石墨屏蔽棒11的拼缝位置在轴向的投影不完全重合，拼缝位置的投影至少有两处。或者说，沿屏蔽结构100的径向排布的多根石墨屏蔽棒11的拼缝位置设置成至少部分相同。由此，可减少部分中子经由石墨棒12的拼缝位置向外逸出，降低了堆本体的剂量水平。

为了便于加工，同一圈屏蔽件的石墨屏蔽棒11的拼缝位置相同。在一些实施例中，相邻两圈屏蔽件的石墨屏蔽棒11的拼缝位置均相互错开。也就是说，沿屏蔽结构100的径向排布的多根石墨屏蔽棒11中，相邻两根石墨屏蔽棒11的拼缝位置相互错开，以减少中子经由石墨棒12的拼缝位置向外逸出。

在进一步的实施例中，不同圈屏蔽件的石墨屏蔽棒11的拼缝位置均相互错开，或者说，沿屏蔽结构100的径向排布的多根石墨屏蔽棒11，其拼缝位置均相互错开。这也意味着，沿屏蔽结构100的径向排布的所有石墨屏蔽棒11的拼缝位置在轴向的投影均不重合。由此，中子更不易于从拼缝位置处向外逸出，可显著降低剂量水平。在更进一步的实施例中，相邻两圈屏蔽件的石墨屏蔽棒11的拼缝位置的间距均相同，由此可均匀错开各层石墨屏蔽棒11的拼缝位置。按此设计的屏蔽结构100可最大程度地减少中子逸出，具有更好的屏蔽效果，进一步降低堆本体的剂量水平。

图6示出了第一圈屏蔽件111、第二圈屏蔽件112、第三圈屏蔽件113、第四圈屏蔽件114、第五圈屏蔽件115中石墨屏蔽棒11的拼缝位置。相邻两圈屏蔽件的石墨屏蔽棒11的拼缝位置的间距h₁均相同。在一些实施例中，相邻两圈屏蔽件的石墨屏蔽棒11的拼缝位置的间距h₁可设置为20cm～50cm；可进一步设置为30cm～40cm，例如为40mm。在另一些实施例中，间距h₁的确定也可根据屏蔽结构100的圈数n大致确定，例如可使每圈屏蔽棒的拼缝位置位于石墨屏蔽棒11的(n+1)分之一长度处。该种石墨棒12的错位拼缝设计方案可有效阻止中子通过拼缝处逸出，且便于石墨棒12的生产与组装，能有效提高安装效率。

在一些实施例中，参见图6，拼接形成石墨屏蔽棒11的两根石墨棒12中，一根石墨棒12的轴向端面设有凹孔，另一根石墨棒12的轴向端面设有凸台，通过凹孔和凸台的拼插配合将两根石墨棒12拼接在一起。凹孔和凸台之间可为间隙配合。凹孔的深度和凸台的高度h₂相同，且均小于相邻两圈屏蔽件的石墨屏蔽棒11的拼缝位置的间距h₁，由此可进一步阻碍中子逸出。测试表明，该拼接方式能可靠连接，不会在制造、运输、装配、正常运行等过程中发生脱节。

需要说明的是，石墨棒12的拼接方式不限于此，在图中未示出的其他实施例中，两根石墨棒12也可采用其他拼接方案。此外，由于本申请中不同圈的石墨屏蔽棒11的拼缝位置相互错开，采用多根石墨棒12拼接的屏蔽效果与相关技术中只用两根石墨棒12拼接的屏蔽效果相当甚至更好，从而每根石墨屏蔽棒11也可由三根或更多根石墨棒12沿轴向拼接而成。由于多根拼接对石墨棒12的长度没有要求，所以能够合理利用石墨棒12，即使是较短的石墨棒12也可以使用而不会造成浪费。

在本发明实施例中，屏蔽结构100中屏蔽件的圈数可选为2圈～6圈，根据反应堆内不同位置的屏蔽需求，可合理选择屏蔽件的圈数。屏蔽结构100用于堆芯径向外侧时，由于中子较多，屏蔽件的圈数可设置多一些，例如可以设为4圈，5圈或6圈。屏蔽结构100用于栅板联箱径向外侧时，由于中子相对较少，屏蔽件的圈数可设置少一些，例如可以设为2圈或3圈。

为了便于组装，每根石墨屏蔽棒11的外侧均包覆钢管13。相应地，屏蔽结构100还可包括两个栅格板15，分别用于固定钢管13的上端部和下端部，从而将石墨屏蔽棒11组装在一起形成整体的屏蔽结构100。参见3和图4，由于屏蔽结构100的安装位置与反应堆堆内构件发生干涉，需要给堆内构件让位，栅格板15被构造成具有开口的圆环状。当然，在另外的实施例中，屏蔽结构100的安装位置与反应堆堆内构件不发生干涉时，栅格板15也可被构造成大致呈闭合的圆环状。

参见图3和图4，栅格板15上设有多圈孔位151，每根钢管13的端部对应安装在一个孔位151中。这些孔位151大部分呈正三角形分布，从而位于外圈屏蔽件的石墨屏蔽棒11能够封闭内圈两根石墨屏蔽棒11之间的缝隙。

屏蔽结构100还可包括多根不锈钢棒14，分散设置在最内圈屏蔽件内侧以及最外圈屏蔽件外侧。参见图6，在第一圈屏蔽件111的径向内侧分散设置多根不锈钢棒14，在第五圈屏蔽件115的径向外侧也分散设置多根不锈钢棒14。为了便于安装，每根不锈钢棒14外侧也包覆钢管13，该钢管13的端部也对应安装在栅格板15的一个孔位151中。

在本发明实施例中，虽然石墨棒12和不锈钢棒14被包覆在钢管13内，但由于被钢管13的反应截面较小，被其反射的中子很有限，绝大多数中子会穿过钢管13，进而与钢管13里面的石墨棒12或不锈钢棒14发生接触。不锈钢棒14的主要作用是反射中子(不锈钢棒14与中子的碰撞，如果是弹性碰撞，宏观上就是中子被反射；如果是非弹性碰撞，中子会损失部分能量，速度变慢)。石墨棒12的作用是慢化中子；即，会使中子的能量变低，速度变慢。中子能量越小，越容易发生所需要的和能监测控制的反应，所以石墨棒12的存在更有利于中子监测。并且，中子能量越小，越不易向外逸出，可减少中子泄漏，从而提高堆芯中子的使用效率。

基于前述任一实施例的屏蔽结构100，本发明还可提供了一种屏蔽组件，用于钠冷快堆。参见图7，钠冷快堆1可包括堆容器20，设置在堆容器20内的堆芯30、中间热交换器40、栅板联箱50以及用于驱动液钠流动的驱动单元60。

参见图8至图11，屏蔽组件10可包括：设置于堆芯30径向外围且沿轴向延伸的径向外屏蔽101。径向外屏蔽101具有如图1所示的屏蔽结构100。在本发明实施例中，由于将沿径向外屏蔽101的径向排布的石墨屏蔽棒11的拼缝位置设置成不完全相同，允许至少部分沿径向外屏蔽101的径向排布的石墨屏蔽棒11的拼缝位置相互错开，从而可减少部分中子经由石墨棒12的拼缝位置向外逸出，降低了堆本体的剂量水平。

在一些实施例中，屏蔽组件10还可包括径向内屏蔽102，其设置在堆芯30和径向外屏蔽101之间，用于反射中子。径向内屏蔽102是位于堆芯围筒外侧的径向第一道屏蔽。径向内屏蔽102可由不锈钢制成。在图中所示的实施例中，径向内屏蔽102由多层不锈钢钢板卷制拼焊成同心套筒。径向内屏蔽102的下部开设有多个用于供流体流动的通孔16。

径向外屏蔽101和径向内屏蔽102共同在径向构成阻挡辐射的屏蔽，承担保证中间热交换器40内最大中子注量率的作用。根据堆内电离室和堆外探测器对中子探测的要求，需要在径向内屏蔽102上开孔，且将径向外屏蔽101设置成如图1和图3所示的具有开口的结构。

参见图7和图8，在径向外屏蔽101的径向外侧朝向驱动单元60的侧壁上，设有不锈钢屏蔽层90，用于减少中子对驱动单元60的辐射。

如图7所示，径向内屏蔽102的下端与径向外屏蔽101的下端基本平齐，均低于堆芯30的下端；径向内屏蔽102的上端高于堆芯30的上端；径向内屏蔽102的上端高于径向外屏蔽101的上端。

屏蔽组件10还包括：设置在径向外屏蔽101上方的中部屏蔽103，中部屏蔽103的上端高于径向内屏蔽102的上端。中部屏蔽103具有与径向外屏蔽101相同的结构，中部屏蔽103的钢管13的下端部与径向外屏蔽101的钢管13的上端部共同安装在同一栅格板15上，参见图10。本领域技术人员可以理解，径向外屏蔽101和中部屏蔽103理论上可一体设置，中部屏蔽103是径向外屏蔽101的延伸，但由于受加工工艺限制，将径向外屏蔽101和中部屏蔽103分体设置。径向外屏蔽101和中部屏蔽103的屏蔽件的圈数可为3圈～6圈，如4圈或5圈。本领域技术员容易理解，径向外屏蔽101与中部屏蔽103的结构类似或相同，但高度可以不同。

参见图7和图8，屏蔽组件10还可包括设置在中部屏蔽103上方的上部屏蔽104，用于阻挡中子从斜上方泄漏进入中间热交换器40和独立热交换器的上部，起到降低二次钠活度的作用。

在一些实施例中，参见图8和图9，上部屏蔽104可包括多圈不锈钢屏蔽件，每圈不锈钢屏蔽件由围成一圈的多根不锈钢棒14组成。每根不锈钢棒14外侧均包覆钢管13，上部屏蔽104的钢管13的下端部与中部屏蔽103的钢管13的上端部共同安装在同一栅格板15上。上部屏蔽104还包括用于固定其钢管13的上端部的栅格板15。

在一些实施例中，屏蔽组件10还包括：设置在径向外屏蔽101和径向内屏蔽102之间的内钢筒106和设置在上部屏蔽104的径向外侧的外钢筒107，用于固定安装径向外屏蔽101、径向内屏蔽102、中部屏蔽103以及上部屏蔽104。

内钢筒106上端与中部屏蔽103的上端基本平齐，下端与径向外屏蔽101的下端基本平齐，内钢筒106的高于径向内屏蔽102的侧壁上开设有多个用于供流体流动的通孔16。外钢筒107的上端与上部屏蔽104的上端基本平齐，下端低于径向内屏蔽102的上端。

上部屏蔽104上端的栅格板15安装在外钢筒107上沿。上部屏蔽104与中部屏蔽103共用的栅格板15的径向内侧安装在内钢筒106上沿，该栅格板15的径向外侧安装在外钢筒107的中下部。径向外屏蔽101与中部屏蔽103共用的栅格板15的径向内侧安装在内钢筒106中部。径向外屏蔽101的下端的栅格板15的径向内侧安装在内钢筒106下端。

下面以中部屏蔽103和上部屏蔽104为例，简单说明上下两个屏蔽结构的安装方法。参见图12，钢管13一端设有容置槽，容置槽内设有用螺栓132固定的钢环131，另一端设有凸起结构，凸起结构上设有螺纹孔。上方钢管13下端的容置槽向下伸入栅格板15的一个孔位151中，下方钢管13上端的凸起结构伸入容置槽，通过螺栓132与螺纹的配合将上方钢管13和下方钢管安装在中间栅格板15的同一孔位151上。栅格板15用于承重，其通过支脚152固定于内钢筒106。具体地，支脚152焊接于内钢筒106上，并通过开槽螺钉固定栅格板15，开槽螺钉与螺栓均采用防松点焊加固。每层屏蔽结构的装配方式均与此类似，在此不予赘述。

在一些实施例中，屏蔽组件10还可包括：在径向外屏蔽101下方设置在栅板联箱50径向外围的下部屏蔽105，用于屏蔽中子进入栅板联箱50，下部屏蔽105可具有前述任一实施例中的屏蔽结构100。在下部屏蔽105中，屏蔽件的圈数可为2圈～3圈。

下部屏蔽105上开设有多个通道1051，用于允许钠冷快堆1的压力管通过。为便于开设通道1051，下部屏蔽105在设置有通道1051的位置不设置不锈钢棒14或石墨屏蔽棒11，而是设置屏蔽钢板1052。下部屏蔽105可设置在堆内支承70的下支承体中。

基于前述任一实施例的屏蔽组件10，本发明还提供了一种钠冷快堆。参见图7，钠冷快堆1包括堆容器20，设置在堆容器20内的堆芯30、中间热交换器40、栅板联箱50以及用于驱动液钠流动的驱动单元60。钠冷快堆1还包括前述任一实施例中的屏蔽组件10。

参见图7，根据屏蔽结构100所处的位置以及作用，将堆内屏蔽分为堆芯周围屏蔽和栅板联箱周围屏蔽两部分：堆芯周围屏蔽包括径向外屏蔽101、径向内屏蔽102、中部屏蔽103以及上部屏蔽104；栅板联箱周围屏蔽包括下部屏蔽105。堆芯周围屏蔽贯穿通过堆内电离室通道、钠液位计和热电偶，可根据需要在相应的屏蔽结构上设置堆内电离室冷却通道、钠液位计通道和热电偶通道。

在图示的实施例中，钠冷快堆1还包括堆内支承70，堆内支承70包括位于上部的支承上板71，位于中部的支承中板72以及位于底部的支承底板73。支承上板71用于支承驱动单元60和中间热交换器40；支承中板72用于支承堆芯30；支承底板73用于支承栅板联箱50。下部屏蔽105上端的栅格板15可安装在支承中板72上；下部屏蔽105下端的栅格板15可安装在支承底板73上；径向内屏蔽102的下端可安装在支承中板72上；内钢筒106的下端可安装在支承中板72上。

在替代性实施例中，径向内屏蔽102的钢管13的下端部与下部屏蔽105的钢管13的上端部共同安装在同一栅格板15上。

本发明实施例的钠冷快堆1由于合理布局屏蔽组件10的整体结构，且对石墨屏蔽棒11的拼缝位置进行精心设计，可有效降低中子通量对反应堆堆容器、堆坑和二回路冷却剂的剂量水平，避免中子由拼缝处逸出，且能有效提高安装效率。

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 (23)

1.一种反应堆的屏蔽结构，其特征在于，所述屏蔽结构包括沿其径向排布的多圈屏蔽件，每圈屏蔽件由围成一圈的多根石墨屏蔽棒组成，其中

每根所述石墨屏蔽棒由多根石墨棒沿轴向拼接而成，沿所述屏蔽结构的径向排布的多根石墨屏蔽棒的拼缝位置不完全相同。

2.根据权利要求1所述的屏蔽结构，其特征在于，同一圈屏蔽件的石墨屏蔽棒的拼缝位置相同；相邻两圈屏蔽件的石墨屏蔽棒的拼缝位置均相互错开。

3.根据权利要求2所述的屏蔽结构，其特征在于，不同圈屏蔽件的石墨屏蔽棒的拼缝位置均相互错开。

4.根据权利要求3所述的屏蔽结构，其特征在于，相邻两圈屏蔽件的石墨屏蔽棒的拼缝位置的间距均相同。

5.根据权利要求4所述的屏蔽结构，其特征在于，每根所述石墨屏蔽棒由两根石墨棒沿轴向拼接而成。

6.根据权利要求5所述的屏蔽结构，其特征在于，拼接形成所述石墨屏蔽棒的两根石墨棒中，一根石墨棒的轴向端面设有凹孔，另一根石墨棒的轴向端面设有凸台，通过凹孔和凸台的拼插配合将两根石墨棒拼接在一起。

7.根据权利要求6所述的屏蔽结构，其特征在于，所述凹孔的深度与所述凸台的高度相同，且小于相邻两圈屏蔽件的石墨屏蔽棒的拼缝位置的间距。

8.根据权利要求1所述的屏蔽结构，其特征在于，所述屏蔽件的圈数为2圈～6圈。

9.根据权利要求1所述的屏蔽结构，其特征在于，还包括：多根分散设置在所述多圈屏蔽件内外两侧的不锈钢棒。

10.根据权利要求9所述的屏蔽结构，其特征在于，每根所述石墨屏蔽棒和每根所述不锈钢棒外侧均包覆钢管；

所述的屏蔽结构还包括：设置在所述屏蔽结构上端和/或下端的栅格板，用于固定所述钢管上端部和/或下端部，

所述栅格板具有基本呈封闭的圆环状或者具有开口的圆环状，其上设有多圈孔位，每根所述钢管的端部对应安装在一个孔位中。

11.根据权利要求1所述的屏蔽结构，其特征在于，所述石墨棒中含碳化硼。

12.一种用于钠冷快堆的屏蔽组件，所述钠冷快堆包括堆容器和设置在所述堆容器内的堆芯，其特征在于，

所述屏蔽组件包括：设置于所述堆芯径向外围且沿轴向延伸的径向外屏蔽，其中所述径向外屏蔽具有根据权利要求1至11中任一项所述的屏蔽结构。

13.根据权利要求12所述的屏蔽组件，其特征在于，还包括径向内屏蔽，设置在所述堆芯和所述径向外屏蔽之间，用于反射中子；

所述径向内屏蔽由不锈钢制成；所述径向内屏蔽的下部开设有多个用于供流体流动的通孔。

14.根据权利要求13所述的屏蔽组件，其特征在于，所述径向内屏蔽的下端与所述径向外屏蔽的下端基本平齐，所述径向内屏蔽的上端高于所述径向外屏蔽的上端，

所述屏蔽组件还包括：设置在所述径向外屏蔽上方的中部屏蔽，所述中部屏蔽的上端高于所述径向内屏蔽的上端，所述中部屏蔽具有与所述径向外屏蔽相同的结构，

所述中部屏蔽的钢管的下端部与所述径向外屏蔽的钢管的上端部共同安装在同一栅格板上。

15.根据权利要求14所述的屏蔽组件，其特征在于，所述径向外屏蔽和所述中部屏蔽的屏蔽件的圈数为3圈～6圈。

16.根据权利要求14所述的屏蔽组件，所述钠冷快堆还包括设置在所述堆容器内的中间热交换器，其特征在于，所述屏蔽组件还包括：设置在所述中部屏蔽上方的上部屏蔽，用于阻挡中子从斜上方泄漏进入所述中间热交换器上部。

17.根据权利要求16所述的屏蔽组件，所述上部屏蔽包括多圈不锈钢屏蔽件，每圈不锈钢屏蔽件由围成一圈的多根不锈钢棒组成；每根所述不锈钢棒外侧均包覆钢管，所述上部屏蔽的钢管的下端部与所述中部屏蔽的钢管的上端部共同安装在同一栅格板上；

所述上部屏蔽还包括：用于固定其钢管的上端部的栅格板。

18.根据权利要求16所述的屏蔽组件，其特征在于，还包括：设置在所述径向外屏蔽和所述径向内屏蔽之间的内钢筒和设置在所述上部屏蔽的径向外侧的外钢筒，用于固定安装所述径向外屏蔽、所述径向内屏蔽、所述中部屏蔽以及所述上部屏蔽。

19.根据权利要求12所述的屏蔽组件，所述钠冷快堆还包括设置在所述堆容器内的栅板联箱，其特征在于，所述屏蔽组件还包括：在所述径向外屏蔽下方设置在所述栅板联箱径向外围的下部屏蔽，用于屏蔽中子进入所述栅板联箱，所述下部屏蔽具有根据权利要求1至11中任一项所述的屏蔽结构。

20.根据权利要求19所述的屏蔽组件，其特征在于，所述下部屏蔽上开设有用于允许所述钠冷快堆的压力管通过的通道；在所述下部屏蔽中，所述屏蔽件的圈数为2圈～3圈。

21.根据权利要求12所述的屏蔽组件，所述钠冷快堆还包括设置在所述堆容器内用于驱动液钠流动的驱动单元，其特征在于，在所述径向外屏蔽的径向外侧朝向所述驱动单元的侧壁上，设有不锈钢屏蔽层，用于减少中子对所述驱动单元的辐射。

22.一种钠冷快堆，包括堆容器，设置在所述堆容器内的堆芯、中间热交换器、栅板联箱以及用于驱动液钠流动的驱动单元，其特征在于，所述钠冷快堆还包括根据权利要求11至21中任一项所述的屏蔽组件。

23.根据权利要求22所述的钠冷快堆，其特征在于，还包括堆内支承，所述堆内支承包括位于上部的支承上板，位于中部的支承中板以及位于底部的支承底板；所述支承上板用于支承所述驱动单元和所述中间热交换器；所述支承中板用于支承所述堆芯；所述支承底板用于支承所述栅板联箱；其中

所述屏蔽组件的下部屏蔽上端的栅格板安装在所述支承中板上；

所述屏蔽组件的下部屏蔽的下端的栅格板安装在所述支承底板上；

所述屏蔽组件的径向内屏蔽的下端安装在所述支承中板上；且

所述屏蔽组件的内钢筒的下端安装在所述支承中板上。

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