CN113823424A - 一种内置型稳压器中抑制水跃或晃荡现象的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种内置型稳压器中抑制水跃或晃荡现象的装置，包括容器本体壁面、自适应异构隔板、上层固定隔板、下层固定隔板、阻尼装置及固定件，阻尼装置及固定件连接上层固定隔板、自适应异构隔板和下层固定隔板，上层固定隔板位于自适应异构隔板上端，下层固定隔板位于自适应异构隔板下端，上层固定隔板、自适应异构隔板和下层固定隔板通过阻尼装置及固定件固定在本体壁面内圈。本发明吸收水跃波能量，降低了波浪反射系数，使能量被柔性吸收而不是反射，且实现自适应液位，抑制装置能够在水装量变化的情况下实现对水跃的吸收作用，且降低了水跃能量传递到稳压器本体的比率。
Description
技术领域
本发明属于船用核动力装置设计领域，具体涉及到一种内置型稳压器中抑制水跃或晃荡现象的装置。
背景技术
一体化小型堆采用模块化设计、模块化生产和模块化组装的技术，具有良好的安全特性，并且用途广泛。由于体积小，前期投资风险低，因此经济竞争力强。另外，既可用于陆基，也可用于海洋，厂址适应性好。可用于电力需求规模小但是功率变化大、电网基础设施相对薄弱的国家和地区，也可用于边远地区电力供应、普通居民供暖和工业生产供热、海上石油开采平台电力和能源供应、海水淡化领域等，具有非常广阔的市场前景。稳压器作为船舶核动力装置中一回路压力安全系统的主要设备，在反应堆的各种正常运行或者事故情况下，对一回路冷却剂压力进行调节、控制和保护，其作用极其重要。不同于常规反应堆，一体化小型堆的稳压器或稳压空间一般布置在反应堆的顶部，其形状不同于常规反应堆稳压器，且内部有电加热棒、控制棒导向筒等复杂且大型的内构件。
强风、波浪、潮汐、航行等都会使海上核动力平台、核动力船舶、浮动式核电站等海基反应堆处于运动工况下，稳压器等核动力装置都会受到附加惯性力的作用。稳压器内具有两相空间，自由液面会在附加惯性力作用下脱离平整状态，形成水跃现象，或者液仓晃荡现象。中国地处风浪多发的西太平洋地区，势必会经受更严重的影响。水跃现象会引起三类负面影响：一是引起电加热棒的裸露或喷淋管嘴的淹没，威胁设备运行可靠性，二是会导致水装量测量出现较大误差，对水位以至于一回路压力控制造成威胁，三是强烈的水跃会冲击内构件及壁面测量设备，对其安全性及可靠性造成威胁。三者最终会导致一回路压力安全性降低、核动力装置可靠性降低、反应堆系统的总效率降低、整个船舶或平台的经济性和安全性降低，因此有必要开发相应装置以抑制水跃现象的发生。
中国专利CN106024074A提出一种抑制液面晃荡的核电厂稳压器，包括稳压器主题与若干阻挡液体晃动的间隔板，间隔板有两种方式布置，分别为横向多层和周向多层，间距设置，适用于海洋条件，然而其隔板占据空间较大，布置数量较多，会严重影响稳压器中各种内构件的布置，难以实际应用至一体化反应堆内置型稳压器中。
中国专利CN206619397U提出一种抑制稳压器内晃荡现象的新型结构，包括位于稳压器内部的上隔离件与下隔离件，两种隔离件分布不同，共同减小了空间径高比，使晃荡现象更不容易发生，但其内布置的复杂隔离件同样占据了较大的空间，影响稳压器内原本内构件的布置，且其隔离件结构特殊，受力学冲击严重时可能发生断裂。
中国专利CN211555481U提出一种抑制晃荡现象的新型稳压器及其防晃荡装置，其结构包括本体两端进行封盖的上封头和下封头，还包括设置在本体内径向设置的一个或者多个防晃荡装置，至少一个防晃荡装置安装高度低于正常运行水位，可有效减小晃荡对水位测量的影响，但其每层防晃荡装置均与避免硬性连接，易传递冲击，且稳压器中水位是变化值，固定高度的防晃荡装置在变水位工况下的有效性无法保证。
针对上述专利或设计，不适用于一体化反应堆内置型稳压器内构件较多且所设计装置全部为硬连接的情况，有必要设计一种自适应液位、柔性吸收水跃波能量、与壁面柔性连接的可靠装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内置型稳压器中抑制水跃或晃荡现象的装置。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种内置型稳压器中抑制水跃或晃荡现象的装置，包括抑制模块，所述抑制模块包括容器本体壁面1-1、自适应异构隔板、上层固定隔板3-1、下层固定隔板3-2、阻尼装置及固定件，阻尼装置及固定件连接上层固定隔板3-1、自适应异构隔板和下层固定隔板3-2，上层固定隔板3-1位于自适应异构隔板上端，下层固定隔板3-2位于自适应异构隔板下端，上层固定隔板3-1、自适应异构隔板和下层固定隔板3-2通过阻尼装置及固定件固定在本体壁面1-1内圈。
本发明还可以包括：
1、自适应异构隔板包括横向环板2-1和纵向隔板2-2，纵向隔板2-2与横向环板2-1垂直连接，纵向隔板2-2与横向环板2-1的连接处加工有用于引流的倒圆2-3，横向环板2-1上加工限位孔2-4和板槽2-5。
2、阻尼装置及固定件包括阻尼装置4-1、固定件4-2、肋板4-3，阻尼装置4-1安装在横向环板2-1的限位孔2-4上，固定件4-2安装在横向环板2-1的板槽2-5内，肋板4-3连接阻尼装置4-1和固定件4-2。
3、横向环板2-1上端面与下端面对称连接两个纵向隔板2-2。
4、抑制模块可以使用一个，也可以使用两个或以上多层垂直排布。
本发明的优势在于：
1、非能动设计，无需外部功能，不增加外部功能负担，可靠性高；
2、自适应液位高度，适合复杂的变水装量工况；
5、每个模块三层不同作用的隔板，抑制效果明显；
6、柔性吸收冲击，减少有害振动；
7、留有充足的空间以布置内构件；
8、设计简单、成本较低；
9、安装及维修简单；
10、即使损坏也可起到较强作用；
11、拓展性强，可应用于堆内如堆芯补水箱、抑压水池等其他载液容器，或货轮液货舱、航空航天燃料箱、农用飞机药箱等其他行业容器；
12、适用性强，不仅适用于海洋条件，在地震工况，飞行工况等条件下均有应用场景。
附图说明
图1为本发明整体示意图；
图2为本发明容器本体示意图；
图3为本发明单个模块示意图；
图4为本发明自适应异构隔板示意图；
图5为本发明上下层固定隔板示意图；
图6为本发明阻尼装置及固定件示意图。
具体实施方式
根据图1和图2，所述容器本体壁面1-1主要指的室一体化反应堆内置型稳压器壁面，也可指其他易发生水跃或者液仓晃荡现象的重要载液容器的壁面，其形状、规格、型号、大小、材料等参数应依据其客观要求而定，作为本装置安装的依托与作用的对象，其参数不应受装置的影响改变。
根据图1、图3和图4，所述自适应异构隔板，主要布置在稳压器水面附近，自适应指的是高度自适应，及能够根据水装量或液位高度自动变化直液面附近，能够起到最佳的抑制效果，避免造成固定高度隔板形成“30％水装量”的负面效果，自适应异构隔板与容器本体壁面1-1、上层固定隔板3-1、下层固定隔板3-2之间均无直接接触，依靠阻尼装置连接与维持，自适应异构隔板分横向环板2-1和纵向隔板2-2，中间由倒圆2-3过渡，周向均匀布置限位孔2-4和板槽2-5，横向环板2-1下方的纵向隔板2-2阻挡液体横向流动冲击壁面，并由倒圆2-3将水流引向下方，增加搅浑耗散，向上的反冲力作用于横向环板2-1上，横向环板2-1主要抑制向上的水跃的幅值，吸收垂直方向的冲击，包括倒圆2-3造成水流的反冲力，横向环板2-1上方的纵向隔板2-2，将越过横向环板2-1的液体流动阻挡，并形成纵向流动，形成反冲力被横向环板2-1吸收，限位孔2-4主要用以布置阻尼装置以及限制自适应异构隔板横向移动，板槽2-5主要为阻尼装置及固定件提供安装空间。自适应异构隔板的材料采用空心304H奥氏体不锈钢，或使用其他轻质耐腐蚀耐高温高强度材料或结构以确保其可始终在自由液面附近漂浮。
所述上层固定隔板3-1与下层固定隔板3-1，主要布置在稳压器常规运行水装量的上下限位置，应使两者之间的自适应异构隔板2-1始终与液面相近，若容器常规水装量变化范围较大，可将本装置分多层布置在容器内，每层为一个模块，上层固定隔板3-1和下层固定隔板3-2的主要作用是，阻挡液体竖向的流动，在上述自适应异构隔板作用之后抑制水跃波。该部分材质为实心304H奥氏体不锈钢，具有优良的耐腐蚀性、韧性、延展性、强度和耐疲劳特性，其内外径及厚度应视稳压器型号及内构件布置情况而定。
所述阻尼装置及固定件，主要由阻尼装置4-1、固定件4-2、肋板4-3等组成，固定件4-2与容器本体壁面1-1直接固定，且设置有肋板4-3以增加结构强度，阻尼装置4-1推荐采用弹簧阻尼装置，相比于液压式、电磁式、活塞式等其他阻尼装置，弹簧阻尼装置因简单的机械结构、较高的可靠性、较强的适用性更加适合一回路内强辐射、高温高压、不方便维修的工作状况。自适应异构隔板的自身重力、阻尼装置的内力、液体的浮力应满足：稳压器内无水时，抑制板处于行程最低处；稳压器处于常规运行水位无水跃时，抑制板应漂浮在常规运行水位(多为50％水装量位置)且使上下弹簧阻尼装置无受力或受相同性质的预应力。弹簧的材质应采用InconelX-750或者其他堆内常见合金材料，数目和布置位置应视稳压器内结构状况以及具体验证对比后确定。
本发明所述阻尼装置吸收水跃波能量，降低了波浪反射系数，使能量被柔性吸收而不是反射，且实现自适应液位，抑制装置能够在水装量变化的情况下实现对水跃的吸收作用，且降低了水跃能量传递到稳压器本体的比率，降低了发生有害振动的可能，阻尼装置呈环形，中间空余部分可布置大量内构件包括控制棒导向筒、电加热棒等。本发明不限于单独使用，可单独作为一个模块，应用在水装量变化较大或者内部流动复杂的容器内。
以上内容是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为本发明由所提交的技术交底书确定专利保护范围。
Claims (5)
1.一种内置型稳压器中抑制水跃或晃荡现象的装置，特征在于：包括抑制模块，所述抑制模块包括容器本体壁面(1-1)、自适应异构隔板、上层固定隔板(3-1)、下层固定隔板(3-2)、阻尼装置及固定件，阻尼装置及固定件连接上层固定隔板(3-1)、自适应异构隔板和下层固定隔板(3-2)，上层固定隔板(3-1)位于自适应异构隔板上端，下层固定隔板(3-2)位于自适应异构隔板下端，上层固定隔板(3-1)、自适应异构隔板和下层固定隔板(3-2)通过阻尼装置及固定件固定在本体壁面(1-1)内圈。
2.根据权利要求1一种内置型稳压器中抑制水跃或晃荡现象的装置，特征在于：自适应异构隔板包括横向环板(2-1)和纵向隔板(2-2)，纵向隔板(2-2)与横向环板(2-1)垂直连接，纵向隔板(2-2)与横向环板(2-1)的连接处加工有用于引流的倒圆(2-3)，横向环板(2-1)上加工限位孔(2-4)和板槽(2-5)。
3.根据权利要求2一种内置型稳压器中抑制水跃或晃荡现象的装置，特征在于：阻尼装置及固定件包括阻尼装置(4-1)、固定件(4-2)、肋板(4-3)，阻尼装置(4-1)安装在横向环板(2-1)的限位孔(2-4)上，固定件(4-2)安装在横向环板(2-1)的板槽(2-5)内，肋板(4-3)连接阻尼装置(4-1)和固定件(4-2)。
4.根据权利要求2一种内置型稳压器中抑制水跃或晃荡现象的装置，特征在于：横向环板(2-1)上端面与下端面对称连接两个纵向隔板(2-2)。
5.根据权利要求1一种内置型稳压器中抑制水跃或晃荡现象的装置，特征在于：所述抑制模块可以使用一个，也可以使用两个或以上多层垂直排布。
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|---|---|
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