CN113205894B - 一种高温气冷堆一回路装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温气冷堆一回路装置，蒸汽发生器包括壳体，其中，壳体内设置有若干铸造基体，其中，铸造基体设置有若干氦气传热通道及若干水汽流道，且铸造基体的顶部与壳体的顶部之间形成蒸汽发生器热氦分配腔，铸造基体的底部与壳体的底部之间形成蒸汽发生器冷氦汇集腔，热氦联箱的出口与蒸汽发生器热氦分配腔相连通，蒸汽发生器热氦分配腔经氦气传热通道与蒸汽发生器冷氦汇集腔相连通，蒸汽发生器冷氦汇集腔与冷氦上升通道的底部入口相连通；各水汽流道依次相连通，主给水系统与最下侧的水汽流道相连通，主蒸汽系统与最上侧的水汽流道相连通，该装置具有检查及维修方便，且热应力小的优点。

Description

一种高温气冷堆一回路装置
技术领域
本发明属于核能开发和利用的领域，涉及一种高温气冷堆一回路装置。
背景技术
核能开发领域的高温气冷堆一回路装置主要包括反应堆、热气导管、主氦风机、蒸汽发生器等四大部件，目前设计的主氦风机、电机等部件安装在蒸汽发生器上方，电机的电气设备置于氦气环境，不利于主氦风机及其部件的检修，也不利于设备的长期安全稳定运行和巡视需求；目前设计的立式、直流螺旋管型蒸汽发生器存在在役检查困难、维修不便、热应力大等诸多问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种高温气冷堆一回路装置，该装置具有检查及维修方便，且热应力小的优点。
为达到上述目的，本发明所述的高温气冷堆一回路装置包括反应堆堆芯、反应堆压力容器、氦气流道隔离筒体、热氦联箱、蒸汽发生器、主给水系统及主蒸汽系统；
反应堆堆芯安装于反应堆压力容器内，氦气流道隔离筒体位于反应堆压力容器内，且氦气流道隔离筒体的顶部开口与反应堆压力容器的顶部之间有间隙，氦气流道隔离筒体的底部与反应堆压力容器的底部之间间隙，反应堆堆芯位于氦气流道隔离筒体内，氦气流道隔离筒体与反应堆压力容器的内壁之间形成冷氦上升通道，热氦联箱与氦气流道隔离筒体的底部开口相连通；
蒸汽发生器包括壳体，其中，壳体内设置有若干铸造基体，其中，铸造基体设置有若干氦气传热通道及若干水汽流道，且铸造基体的顶部与壳体的顶部之间形成蒸汽发生器热氦分配腔，铸造基体的底部与壳体的底部之间形成蒸汽发生器冷氦汇集腔，热氦联箱的出口与蒸汽发生器热氦分配腔相连通，蒸汽发生器热氦分配腔经氦气传热通道与蒸汽发生器冷氦汇集腔相连通，蒸汽发生器冷氦汇集腔与冷氦上升通道的底部入口相连通；
各水汽流道依次相连通，主给水系统与最下侧的水汽流道相连通，主蒸汽系统与最上侧的水汽流道相连通。
还包括热气导管内管及热气导管外管；热气导管内管位于热气导管外管内，热气导管外管与反应堆压力容器的底部开口相连通，且热气导管内管的一端与热氦联箱的出口相连通，热气导管内管与热气导管外管之间形成热气导管外腔，其中，热气导管外腔的一端与冷氦上升通道的底部相连通，热气导管内管的另一端经主氦风机热气内腔与蒸汽发生器热氦分配腔相连通，热气导管外腔的另一端与蒸汽发生器冷氦汇集腔相连通。
热气导管外腔与蒸汽发生器冷氦汇集腔通过冷氦上升通道相连通。
壳体的顶部设置有蒸汽发生器冷氦出口腔，蒸汽发生器冷氦出口腔与热气导管外腔相连通，蒸汽发生器冷氦出口腔经冷氦气上升通道与蒸汽发生器冷氦汇集腔相连通，热气导管外腔内设置有主氦风机叶轮。
主氦风机叶轮为水平布置方式，主氦风机叶轮的外缘穿过热气导管外管，在主氦风机叶轮的外缘与热气导管外管的间隙处设置轴封系统，轴封供气由轴封供应系统提供冷氦气。
氦气传热通道沿竖直方向分布，水汽流道沿水平方向流动。
铸造基体通过蒸汽发生器内部支撑固定于壳体内。
相邻水汽流道之间通过水汽转换腔室相连通。
水汽转换腔室与铸造基体之间通过法兰连接。
主给水管道与蒸汽发生器事故排放管相连，蒸汽发生器事故排放管与蒸汽发生器事故排放系统相连通，蒸汽发生器事故排放管上设置有隔离阀组。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的高温气冷堆一回路装置在具体操作时，铸造基体设置有若干氦气传热通道及若干水汽流道，蒸汽发生器热氦分配腔经氦气传热通道与蒸汽发生器冷氦汇集腔相连通，各水汽流道依次相连通，主给水系统与最下侧的水汽流道相连通，主蒸汽系统与最上侧的水汽流道相连通，即蒸汽发生器水室和汽室独立相互独立，堵管的可操作性大大增加，即检查及维修方便，蒸汽发生器水汽流程大幅度增加，保证足够的传热面积，同时一体化蒸汽发生器的设计，避免高温气冷堆温差大带来的应力问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中蒸汽发生器的俯视图。
其中，1为反应堆堆芯、2为反应堆压力容器、3为氦气流道隔离筒体、4为反应堆压力容器冷氦上升通道、5为装料管、6为卸料管；7为热氦联箱、8为铸造基体、9为蒸汽发生器事故排放管、10为热气导管外管、11为热气导管内腔、12为热气导管外腔、13为热气导管内管、14为主氦风机电机、15为主氦风机驱动轴承及支撑、16为驱动轴承及支撑油箱、17为非驱动轴承及支撑、18为主氦风机叶轮、19为非驱动轴承及支撑油箱、20为主氦风机热气内腔、21为轴封供应系统、22为主给水系统、23为主蒸汽系统23、24为蒸汽发生器事故排放系统、25为蒸汽发生器内部支撑、26为汽发生器冷氦汇集腔、27为水汽转换腔室、28为隔离阀组、29为汽发生器热氦分配腔、30为汽发生器冷氦出口腔、31为水汽流道、32为氦气传热通道、33为冷氦气上升通道。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
本发明所述的高温气冷堆一回路装置包括反应堆堆芯1、反应堆压力容器2、氦气流道隔离筒体3、反应堆压力容器冷氦上升通道4、5为装料管5、卸料管6、热氦联箱7、热气导管外管10、热气导管内腔11、热气导管外腔12、热气导管内管13、主氦风机电机14、主氦风机驱动轴承及支撑15、驱动轴承及支撑油箱16、非驱动轴承及支撑17、主氦风机叶轮18、非驱动轴承及支撑油箱19、主氦风机热气内腔20、轴封供应系统21、主给水系统22、主蒸汽系统23、蒸汽发生器事故排放系统24、蒸汽发生器内部支撑25、汽发生器冷氦汇集腔26、水汽转换腔室27、隔离阀组28、汽发生器热氦分配腔、汽发生器冷氦出口腔30、水汽流道31、氦气传热通道32、冷氦气上升通道33、铸造基体8及蒸汽发生器事故排放管9；
装料管5与反应堆堆芯1顶部的装料口相连通，卸料管6与反应堆堆芯1底部的卸料口相连通，反应堆堆芯1为球床型结构，氦气流道隔离筒体3位于反应堆压力容器2内，且氦气流道隔离筒体3的顶部开口与反应堆压力容器2的顶部之间有间隙，氦气流道隔离筒体3的底部与反应堆压力容器2的底部之间间隙，反应堆堆芯1位于氦气流道隔离筒体3内，氦气流道隔离筒体3与反应堆压力容器2的内壁之间形成反应堆压力容器冷氦上升通道4，热氦联箱7与氦气流道隔离筒体3的底部开口相连通，在工作时，冷氦气在反应堆压力容器冷氦上升通道4内由下至上运动，然后经反应堆压力容器2的顶部转向流入反应堆堆芯1中，核燃料将热量传给冷氦气，冷氦气被加热后从反应堆堆芯1的底部流出，然后进入到热氦联箱7中汇集，并在热氦联箱7中汇集进入热气导管内管13，热气导管外壳与反应堆压力容器2的底部开口相连通，热气导管内管13位于热气导管外管10内，且热气导管内管13的一端与热氦联箱7的出口相连通，热气导管内管13与热气导管外管10之间形成热气导管外腔12，其中，热气导管外腔12的一端与冷氦上升通道4的底部相连通；
热气导管内管13内部为热气导管内腔11，热气导管内管13与主氦风机热气内腔20相连接，蒸汽发生器包括壳体，其中，壳体内设置有若干铸造基体8，其中，铸造基体8设置有若干氦气传热通道32及若干水汽流道31，且铸造基体8的顶部与壳体的顶部之间形成蒸汽发生器热氦分配腔29，铸造基体8的底部与壳体的底部之间形成蒸汽发生器冷氦汇集腔26，主氦风机热气内腔20的下游与蒸汽发生器热氦分配腔29相连通，蒸汽发生器热氦分配腔29经氦气传热通道32与蒸汽发生器冷氦汇集腔26相连通，壳体的顶部设置有蒸汽发生器冷氦出口腔30，蒸汽发生器冷氦出口腔30与热气导管外腔12相连通，蒸汽发生器冷氦出口腔30经冷氦气上升通道33与蒸汽发生器冷氦汇集腔26相连通，热气导管外腔12内设置有主氦风机叶轮18。
在工作时，热氦气进入蒸汽发生器热氦分配腔29后被均匀分配至各氦气传热通道32内，氦气将热量传递给二回路介质，冷却后的氦气在蒸汽发生器冷氦汇集腔26汇集，再从冷氦气上升通道33进入蒸汽发生器冷氦出口腔30中，然后经主氦风机叶轮18升压后经热气导管外腔12及冷氦上升通道4进入到反应堆堆芯1中。
主氦风机叶轮18为水平布置方式，主氦风机叶轮18的外缘穿过热气导管外管10，安装于主氦风机驱动轴承及支撑15及非驱动轴承及支撑17上，主氦风机叶轮18的外缘圆周方向上布置多个非驱动轴承及支撑17，起到润换冷却、冷却及支撑主氦风机叶轮18的作用；主氦风机驱动轴承及支撑15位于驱动轴承及支撑油箱16内，非驱动轴承及支撑17位于非驱动轴承及支撑油箱19内，驱动轴承及支撑油箱16和非驱动轴承及支撑油箱19中充润滑油，起到冷却轴承及支撑部件的作用；在主氦风机叶轮18的外缘和热气导管外管10的间隙处设置轴封系统，轴封供气由轴封供应系统21提供足够压力的冷氦气，防止一回路氦气泄漏。
氦气传热通道32沿竖直方向分布，水汽流道31沿水平方向流动，从上至下流过氦气，入口为热氦气，出口为冷氦气；水平孔道为水汽流道31，过冷水从下至上经各水汽流道31进行多级加热后变为过热蒸汽，其中，主给水系统22与最下侧的水汽流道31相连通，主蒸汽系统23与最上侧的水汽流道31相连通，铸造基体8通过蒸汽发生器内部支撑25固定于壳体内，主给水管道与蒸汽发生器事故排放管9相连，蒸汽发生器事故排放管9与蒸汽发生器事故排放系统24相连通，蒸汽发生器事故排放管9上设置有隔离阀组28，在正常情况下，隔离阀组28关闭，在蒸汽发生器进水事故时开启。
相邻水汽流道31之间通过水汽转换腔室27相连通，水汽转换腔室27与铸造基体8之间通过法兰连接，设备检修及在役检查期间可拆除，以实现在役检查和维修的可达性。

Claims (8)

1.一种高温气冷堆一回路装置，其特征在于，包括反应堆堆芯(1)、反应堆压力容器(2)、氦气流道隔离筒体(3)、热氦联箱(7)、蒸汽发生器、主给水系统(22)及主蒸汽系统(23)；
反应堆堆芯(1)安装于反应堆压力容器(2)内，氦气流道隔离筒体(3)位于反应堆压力容器(2)内，且氦气流道隔离筒体(3)的顶部开口与反应堆压力容器(2)的顶部之间有间隙，氦气流道隔离筒体(3)的底部与反应堆压力容器(2)的底部之间间隙，反应堆堆芯(1)位于氦气流道隔离筒体(3)内，氦气流道隔离筒体(3)与反应堆压力容器(2)的内壁之间形成冷氦上升通道(4)，热氦联箱(7)与氦气流道隔离筒体(3)的底部开口相连通；
蒸汽发生器包括壳体，其中，壳体内设置有若干铸造基体(8)，其中，铸造基体(8)设置有若干氦气传热通道(32)及若干水汽流道(31)，且铸造基体(8)的顶部与壳体的顶部之间形成蒸汽发生器热氦分配腔(29)，铸造基体(8)的底部与壳体的底部之间形成蒸汽发生器冷氦汇集腔(26)，热氦联箱(7)的出口与蒸汽发生器热氦分配腔(29)相连通，蒸汽发生器热氦分配腔(29)经氦气传热通道(32)与蒸汽发生器冷氦汇集腔(26)相连通，蒸汽发生器冷氦汇集腔(26)与冷氦上升通道(4)的底部入口相连通；
各水汽流道(31)依次相连通，主给水系统(22)与最下侧的水汽流道(31)相连通，主蒸汽系统(23)与最上侧的水汽流道(31)相连通；
还包括热气导管内管(13)及热气导管外管(10)；热气导管内管(13)位于热气导管外管(10)内，热气导管外管(10)与反应堆压力容器(2)的底部开口相连通，且热气导管内管(13)的一端与热氦联箱(7)的出口相连通，热气导管内管(13)与热气导管外管(10)之间形成热气导管外腔(12)，其中，热气导管外腔(12)的一端与冷氦上升通道(4)的底部相连通，热气导管内管(13)的另一端经主氦风机热气内腔(20)与蒸汽发生器热氦分配腔(29)相连通，热气导管外腔(12)的另一端与蒸汽发生器冷氦汇集腔(26)相连通；
壳体的顶部设置有蒸汽发生器冷氦出口腔(30)，蒸汽发生器冷氦出口腔(30)与热气导管外腔(12)相连通，蒸汽发生器冷氦出口腔(30)经冷氦气上升通道(33)与蒸汽发生器冷氦汇集腔(26)相连通，热气导管外腔(12)内设置有主氦风机叶轮(18)。
2.根据权利要求1所述的高温气冷堆一回路装置，其特征在于，热气导管外腔(12)与蒸汽发生器冷氦汇集腔(26)通过冷氦上升通道(4)相连通。
3.根据权利要求1所述的高温气冷堆一回路装置，其特征在于，主氦风机叶轮(18)为水平布置方式，主氦风机叶轮(18)的外缘穿过热气导管外管(10)，在主氦风机叶轮(18)的外缘与热气导管外管(10)的间隙处设置轴封系统，轴封供气由轴封供应系统(21)提供冷氦气。
4.根据权利要求1所述的高温气冷堆一回路装置，其特征在于，氦气传热通道(32)沿竖直方向分布，水汽流道(31)沿水平方向流动。
5.根据权利要求1所述的高温气冷堆一回路装置，其特征在于，铸造基体(8)通过蒸汽发生器内部支撑(25)固定于壳体内。
6.根据权利要求1所述的高温气冷堆一回路装置，其特征在于，相邻水汽流道(31)之间通过水汽转换腔室(27)相连通。
7.根据权利要求6所述的高温气冷堆一回路装置，其特征在于，水汽转换腔室(27)与铸造基体(8)之间通过法兰连接。
8.根据权利要求1所述的高温气冷堆一回路装置，其特征在于，主给水管道与蒸汽发生器事故排放管(9)相连，蒸汽发生器事故排放管(9)与蒸汽发生器事故排放系统(24)相连通，蒸汽发生器事故排放管(9)上设置有隔离阀组(28)。
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