CN113178267A - 一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构 - Google Patents

一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构 Download PDF

Info

Publication number
CN113178267A
CN113178267A CN202110274580.3A CN202110274580A CN113178267A CN 113178267 A CN113178267 A CN 113178267A CN 202110274580 A CN202110274580 A CN 202110274580A CN 113178267 A CN113178267 A CN 113178267A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature gas
side wall
cooled reactor
mixing chamber
prismatic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110274580.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113178267B (zh
Inventor
董建华
张朔婷
张成龙
朱思阳
李呼昂
姚红
贺楷
杨长江
刘国明
汪俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Nuclear Power Engineering Co Ltd
Original Assignee
China Nuclear Power Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Nuclear Power Engineering Co Ltd filed Critical China Nuclear Power Engineering Co Ltd
Priority to CN202110274580.3A priority Critical patent/CN113178267B/zh
Publication of CN113178267A publication Critical patent/CN113178267A/zh
Priority to CA3207375A priority patent/CA3207375A1/en
Priority to PCT/CN2022/076982 priority patent/WO2022193905A1/zh
Priority to ZA2023/07645A priority patent/ZA202307645B/en
Priority to SA523450447A priority patent/SA523450447B1/ar
Application granted granted Critical
Publication of CN113178267B publication Critical patent/CN113178267B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C5/00Moderator or core structure; Selection of materials for use as moderator
    • G21C5/02Details
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/02Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices
    • G21C15/12Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices from pressure vessel; from containment vessel
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/02Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices
    • G21C15/14Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices from headers; from joints in ducts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

本发明属于反应堆技术领域,具体涉及一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构,设置在棱柱式高温气冷堆的底部,包括由石墨构成的侧壁和金属材质的底板(3)共同构成的混合腔室(5),侧壁和底板(3)之间密封连接,侧壁与棱柱式高温气冷堆的底部连接,在侧壁上还设有出口流道(6),从棱柱式高温气冷堆的底部流出的冷却剂能够在混合腔室(5)内混合后经过出口流道(6)流出。本发明能够汇集、搅混、输运冷却剂,提高流出堆芯燃料区的冷却剂的均匀性,提高反应堆运行的安全性。

Description

一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构
技术领域
本发明属于反应堆技术领域,具体涉及一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构。
背景技术
高温气冷堆是指用氦气作冷却剂,出口温度高的核反应堆。高温气冷堆采用涂敷颗粒燃料,以石墨作慢化剂。堆芯出口温度为850-1000℃,甚至更高。核燃料一般采用高浓二氧化铀,亦有采用低浓二氧化铀的。根据堆芯形状,高温气冷堆分为球床式高温气冷堆和棱柱式高温气冷堆。高温气冷堆具有热效率高(40%-41%),燃耗深(最大高达20MWd/t铀),转换比高(0.7-0.8)等优点。由于氦气化学稳定性好,传热性能好,而且诱生放射性小,停堆后能将余热安全带出,安全性能好。
国内已经建成的球床式高温气冷堆,没有混合腔室5结构。而对于棱柱式高温气冷堆并没有成熟的设计。棱柱式高温气冷堆的混合腔室5是支撑在堆芯底部支撑板上的重要结构。合理的设计混合腔室5结构就显得尤为必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种反应堆的堆芯底部结构,该堆芯底部结构能够保证冷却剂的汇集、搅混、输运,提高流出堆芯燃料区的冷却剂的均匀性,提高反应堆运行的安全性。
为达到以上目的,本发明采用的技术方案是一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构,设置在棱柱式高温气冷堆的底部,其中,包括由石墨构成的侧壁和金属材质的底板共同构成的混合腔室,所述侧壁和所述底板之间密封连接,所述侧壁与所述棱柱式高温气冷堆的底部连接,在所述侧壁上还设有出口流道,从所述棱柱式高温气冷堆的底部流出的冷却剂能够在所述混合腔室内混合后经过所述出口流道流出。
进一步,在所述底板的上表面设置有若干根支撑柱,所述支撑柱垂直于所述底板的上表面,呈阵列分布。
进一步,所述支撑柱为金属材质。
进一步,所述侧壁呈环形,所述侧壁由若干块石墨砖块构成。
进一步,所述出口流道由贯穿设置在所述侧壁上的出口接管构成。
进一步,所述出口接管为圆筒形。
进一步,所述出口接管的直径小于所述侧壁的高度。
进一步,所述出口接管为金属材质。
进一步,所述金属材质包括316H不锈钢或800H不锈钢
本发明的有益效果在于:本发明提供的一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构能够汇集、搅混、输运冷却剂,提高流出堆芯燃料区的冷却剂的均匀性,提高反应堆运行的安全性。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中所述的一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构的示意图;
图2是本发明具体实施方式中所述的一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构的截面示意图;
图中:1-石墨砖块,2-支撑柱,3-底板,4-出口接管,5-混合腔室,6-出口流道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图1、图2所示,本发明提供的一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构,设置在棱柱式高温气冷堆的底部,其中,包括由石墨构成的侧壁和金属材质的底板3共同构成的混合腔室5,侧壁和底板3之间密封连接,侧壁与棱柱式高温气冷堆的底部连接,在侧壁上还设有出口流道6,混合腔室5的上部与棱柱式高温气冷堆的堆芯下反射层的冷却剂通道连通,混合腔室5的侧面的出口流道6与堆芯出口通道连通。从棱柱式高温气冷堆的底部流出的冷却剂能够在混合腔室5内混合后经过出口流道6流出,这样形成冷却剂汇集、搅混以及流通的腔室,并最终将混合均匀的冷却剂导出堆芯。
在底板3的上表面设置有若干根支撑柱2,支撑柱2垂直于底板3的上表面,呈阵列分布。
支撑柱2为金属材质。
侧壁呈环形,侧壁由若干块石墨砖块1构成,石墨砖块1的结构有所不同,但高度一致。
出口流道6由贯穿设置在侧壁上的出口接管4构成。
出口接管4为圆筒形。
出口接管4的直径小于侧壁的高度。
出口接管4为金属材质。
石墨砖块1的数目、形状和大小,根据反应堆石墨堆内构件结构设计的需要而定。构成混合腔室5的侧壁的石墨砖块1与堆芯侧反射层相对应,起支撑混合腔室5、保持混合腔室5气密性、阻止中子泄露和隔绝堆芯热量传递保护吊篮和压力容器的作用(石墨砖块1堆芯侧反射层与燃料区域提供支撑);石墨砖块1的设计图纸将重点考虑根据堆芯大小、结构形式要求做出合理的设计。
支撑柱2的数目、形状和大小,根据反应堆石墨堆内构件结构设计的需要而定。支撑柱2可以为圆柱形、棱柱型等形状,支撑柱2支撑在堆芯下反射层石墨区域和底板3之间,起支撑混合腔室5、搅混冷却剂、防止从堆芯流出的高温冷却剂直接冲击底板3的作用,同时增加了对堆芯燃料区域的承载能力。支撑柱2的设计图纸将重点考虑根据堆芯大小、结构形式要求做出合理的设计。
底板3的大小,根据反应堆石墨堆内构件结构设计的需要而定。底板3对应堆芯的形状,一般为圆形,起支撑整个堆芯、保持混合腔室5气密性、保护吊篮和压力容器不受堆芯热量损伤的作用。底板3的设计图纸将重点考虑根据堆芯大小、结构形式要求做出合理的设计。
出口接管4在混合腔室5的侧面,出口接管4的直径略小于混合腔室5的石墨砖块1的高度。出口接管4引导在混合腔室5搅混均匀的冷却剂流出堆芯。
支撑柱2、底板3和出口接管4所采用的金属材质能够适用于棱柱式高温气冷堆的高温环境,包括316H不锈钢或800H不锈钢。
最后,说明本发明提供的一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构的实际应用。在反应堆运行过程中,由于堆芯各区域燃料功率不同,所以各冷却剂通道流出的冷却剂温度不同。不同温度的冷却剂由堆芯下反射层的冷却剂通道流入堆芯底部的混合腔室5。在混合腔室5内部混合,支撑柱2在提供支撑的同时,进一步促进冷却剂搅混,使得冷却剂温度更为均匀。冷却剂的充分混合,降低了对底板3的热冲击,提高反应堆运行的安全性,也降低了对底板3的高温耐受性能的要求。充分混合的冷却剂沿着出口接管4流出堆芯。
本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例,本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式,同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (9)

1.一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构,设置在棱柱式高温气冷堆的底部,其特征是:包括由石墨构成的侧壁和金属材质的底板(3)共同构成的混合腔室(5),所述侧壁和所述底板(3)之间密封连接,所述侧壁与所述棱柱式高温气冷堆的底部连接,在所述侧壁上还设有出口流道(6),从所述棱柱式高温气冷堆的底部流出的冷却剂能够在所述混合腔室(5)内混合后经过所述出口流道(6)流出。
2.如权利要求1所述的用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构,其特征是:在所述底板(3)的上表面设置有若干根支撑柱(2),所述支撑柱(2)垂直于所述底板(3)的上表面,呈阵列分布。
3.如权利要求2所述的用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构,其特征是:所述支撑柱(2)为金属材质。
4.如权利要求1所述的用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构,其特征是:所述侧壁呈环形,所述侧壁由若干块石墨砖块(1)构成。
5.如权利要求1所述的用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构,其特征是:所述出口流道(6)由贯穿设置在所述侧壁上的出口接管(4)构成。
6.如权利要求5所述的用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构,其特征是:所述出口接管(4)为圆筒形。
7.如权利要求6所述的用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构,其特征是:所述出口接管(4)的直径小于所述侧壁的高度。
8.如权利要求5所述的用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构,其特征是:所述出口接管(4)为金属材质。
9.如权利要求1、3或8所述的用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构,其特征是:所述金属材质包括316H不锈钢或800H不锈钢。
CN202110274580.3A 2021-03-15 2021-03-15 一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构 Active CN113178267B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110274580.3A CN113178267B (zh) 2021-03-15 2021-03-15 一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构
CA3207375A CA3207375A1 (en) 2021-03-15 2022-02-21 Mixing chamber structure for prismatic high-temperature gas-cooled reactor, and prismatic high-temperature gas-cooled reactor structure
PCT/CN2022/076982 WO2022193905A1 (zh) 2021-03-15 2022-02-21 一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构、棱柱式高温气冷堆结构
ZA2023/07645A ZA202307645B (en) 2021-03-15 2023-08-02 Mixing chamber structure for prismatic high-temperature gas-cooled reactor, and prismatic high-temperature gas-cooled reactor structure
SA523450447A SA523450447B1 (ar) 2021-03-15 2023-08-30 هيكل غرفة خلط لمفاعل حرارة عالية منشوري مُبرد بالغاز، وهيكل مفاعل حرارة عالية منشوري مُبرد بالغاز

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110274580.3A CN113178267B (zh) 2021-03-15 2021-03-15 一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113178267A true CN113178267A (zh) 2021-07-27
CN113178267B CN113178267B (zh) 2023-11-24

Family

ID=76922016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110274580.3A Active CN113178267B (zh) 2021-03-15 2021-03-15 一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构

Country Status (5)

Country Link
CN (1) CN113178267B (zh)
CA (1) CA3207375A1 (zh)
SA (1) SA523450447B1 (zh)
WO (1) WO2022193905A1 (zh)
ZA (1) ZA202307645B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022193905A1 (zh) * 2021-03-15 2022-09-22 中国核电工程有限公司 一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构、棱柱式高温气冷堆结构
CN117079842A (zh) * 2023-07-27 2023-11-17 华能核能技术研究院有限公司 一种高温气冷堆侧隙阻流装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1312759A (en) * 1971-04-01 1973-04-04 Commissariat Energie Atomique Support floor for a nuclear reactor core
US4302293A (en) * 1978-12-15 1981-11-24 Hochtemperatur-Reaktorbau Gmbh Gas-cooled high temperature reactor with supporting structure having gas conduits therein
US4764339A (en) * 1986-12-16 1988-08-16 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy High flux reactor
KR100871284B1 (ko) * 2007-07-30 2008-11-28 한국원자력연구원 블록형 노심 초고온가스로의 냉각압력용기 구조
CN112201369A (zh) * 2020-09-30 2021-01-08 中国核电工程有限公司 一种上反射层结构、堆芯结构、以及高温气冷堆

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2134265A1 (en) * 1971-04-29 1972-12-08 Commissariat Energie Atomique Nuclear fuel element - prismatic in shape for high temp reactor
CN103871529B (zh) * 2014-03-26 2016-08-17 清华大学 一种球床式高温气冷堆的底反射层结构
CN112216408A (zh) * 2020-11-05 2021-01-12 新核(北京)能源科技有限公司 燃料元件、高温气冷堆、高温气冷反应堆系统
CN113178267B (zh) * 2021-03-15 2023-11-24 中国核电工程有限公司 一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1312759A (en) * 1971-04-01 1973-04-04 Commissariat Energie Atomique Support floor for a nuclear reactor core
US4302293A (en) * 1978-12-15 1981-11-24 Hochtemperatur-Reaktorbau Gmbh Gas-cooled high temperature reactor with supporting structure having gas conduits therein
US4764339A (en) * 1986-12-16 1988-08-16 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy High flux reactor
KR100871284B1 (ko) * 2007-07-30 2008-11-28 한국원자력연구원 블록형 노심 초고온가스로의 냉각압력용기 구조
CN112201369A (zh) * 2020-09-30 2021-01-08 中国核电工程有限公司 一种上反射层结构、堆芯结构、以及高温气冷堆

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NUCL SCI TECH: "Numerical investigations of thermal mixing performance of a hot gas mixing structure in high-temperature gas-cooled reactor", NUCL SCI TECH, pages 1 - 7 *
周杨平等: "HTR-PM堆芯出口热气混合数值模拟分析", 原子能科学技术, vol. 49, pages 270 - 277 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022193905A1 (zh) * 2021-03-15 2022-09-22 中国核电工程有限公司 一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构、棱柱式高温气冷堆结构
CN117079842A (zh) * 2023-07-27 2023-11-17 华能核能技术研究院有限公司 一种高温气冷堆侧隙阻流装置
CN117079842B (zh) * 2023-07-27 2024-06-04 华能核能技术研究院有限公司 一种高温气冷堆侧隙阻流装置

Also Published As

Publication number Publication date
CA3207375A1 (en) 2022-09-22
ZA202307645B (en) 2024-04-24
WO2022193905A1 (zh) 2022-09-22
CN113178267B (zh) 2023-11-24
SA523450447B1 (ar) 2024-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109509562B (zh) 堆芯结构、熔盐球床堆和熔盐球床堆的燃料管理与堆芯装载方法
CN108417277B (zh) 一种一体化堆本体系统及氯盐堆系统
CN101315815B (zh) 快速增殖与转化核燃料的方法与装置
CN1319074C (zh) 采用套管燃料组件的超临界水核反应堆
CN111627572B (zh) 模块化熔盐堆堆芯及熔盐堆
CN113178267A (zh) 一种用于棱柱式高温气冷堆的混合腔室结构
WO2022206064A1 (zh) 一种堆芯系统及气冷微堆
CN106448756B (zh) 一种双区燃料冷却剂反向流动燃料组件及超临界水冷堆
CN108198635A (zh) 一种钍基熔盐增殖堆堆芯
CN103474099A (zh) 高热中子注量率堆芯
CN110853774B (zh) 一种氢化锆慢化金属冷却反应堆小型化设计方法及反应堆
KR20110044267A (ko) 혼합 산화물 연료조립체
CN112259263A (zh) 一种三流道熔盐堆堆芯结构及三流道熔盐堆系统
CN104409109A (zh) 超高比功率热中子钍增殖堆装置及增殖核燃料的方法
CN110867262B (zh) 基于提高燃料利用率的液态金属冷却反应堆及管理方法
CN110867261B (zh) 多类型芯块混合装载金属冷却反应堆及管理方法
Zhang et al. Design of Chinese modular high-temperature gas-cooled reactor HTR-PM
WO2022206072A1 (zh) 一种气冷微堆堆芯及气冷微堆
US3128234A (en) Modular core units for a neutronic reactor
CN103106931A (zh) 一种适用于超临界水冷堆双流程堆芯的堆内构件
CN112216407A (zh) 高温气冷堆及系统
US3389054A (en) Radial split flow breeder reactor
CN101656112B (zh) 压力壳内驱动机构驱动的挤水棒组件及采用该组件的水堆
CN103366834A (zh) 利用钍生产核燃料的热中子高速增殖系统及增殖方法
CN106448750B (zh) 一种嵌入式双流程超临界水堆燃料组件

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant