CN113945109A - 用于反应堆内热交换器的支承结构 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开了一种用于反应堆内热交换器的支承结构，包括：容纳部，用于容纳所述热交换器，所述热交换器用于冷却所述反应堆内的冷却剂；支承部，设置于所述容纳部内，所述热交换器固定于所述支承部，所述支承部用于约束所述热交换器的晃动。这种支承结构可以提高热交换器的支承强度，使热交换器在地震载荷下仍能可靠运行。

Description

用于反应堆内热交换器的支承结构

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内热 交换器的支承结构。

背景技术

核电结构作为一项重大工程，其建设成本高，一旦遭到地震破坏，将会导致经济损失，并且震后修复困难。我国属于多地震国家，保证核反应堆在地震下的安全性是关键问题，热交换器是核反应堆内的换热设备，热交换器的支承设置在堆内支承上，这就要求热交换器的支承有足够的支承强度，使热交换器在地震载荷下仍能可靠运行。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者 至少部分地解决上述问题的用于反应堆内热交换器的支承结构。

本发明实施例的第一个方面提供了一种用于反应堆内热交换器 的支承结构，包括：容纳部，用于容纳所述热交换器，所述热交换 器用于冷却所述反应堆内的冷却剂；支承部，设置于所述容纳部内， 所述热交换器固定于所述支承部，所述支承部用于约束所述热交换 器的晃动。

本发明实施例的第二个方面提供了一种反应堆，包括：本发明 实施例的第一个方面提供的用于反应堆内热交换器的支承结构。

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是根据本发明的一个实施例提供的用于反应堆内热交换器 的支承结构的示意性正视图；

图2是根据图1提供的用于反应堆内热交换器的支承结构的示 意性俯视图；

图3是根据本发明的另一个实施例提供的用于反应堆内热交换 器的支承结构的示意性正视图；

图4是根据图3提供的用于反应堆内热交换器的支承结构的示 意性俯视图；

图5是根据图3提供的用于反应堆内热交换器的支承结构的示 意性结构图；

图6是本发明的一个实施例提供的用于反应堆内热交换器的支 承结构的固定部的结构示意图；

图7是本发明的一个实施例提供的用于反应堆内热交换器的支 承结构的局部结构示意图。

附图中，10为容纳部，11为第一连通部，20为支承部，21为 第二连通部，30为固定件，40为固定部，50为补偿部，60为热电 偶导管，70为热电偶套管，80为堆内支承。

应该注意的是，附图并未按比例绘制，并且出于说明目的，在 整个附图中类似结构或功能的元素通常用类似的附图标记来表示。 还应该注意的是，附图只是为了便于描述优选实施例，而不是本发 明本身。附图没有示出所描述的实施例的每个方面，并且不限制本 发明的范围。

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。

除非另外定义，本发明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。

热交换器是反应堆内的换热设备，可以用于对冷却剂换热，传 导热量，与反应堆内的其他设备配合使用，将堆芯的热量排出。

热交换器可以包括独立热交换器，中间热交换器和空气热交换 器等。

独立热交换器和空气热交换器可以是非能动余热排出系统内的 设备，非能动余热排出系统是反应堆的安全系统，其无需借助泵的 驱动，依靠自然循环力在全厂断电等会引起三回路热阱丧失的事故 中将堆芯的热量持续的导出，进而保证快堆系统的安全停堆，在非 能动余热排除系统的运行过程中，一回路的自然循环将堆芯热量带 入独立热交换器中，热量通过独立热交换器传递至中间回路，中间 回路中的冷却剂携带热量进入空气热交换器，传递至拔风烟囱中的 空气，自然循环将热量带入大气，从而实现堆芯热量的安全排出。

中间热交换器连接于反应堆的一回路和二回路，一回路导出的 堆芯热量通过中间热交换器传递给二回路。

可选地，反应堆可以是钠冷快堆，具体地，可以是中国示范快 堆，也可以是其他类型的反应堆。

本发明的实施例提供的支承结构用于反应堆内的热交换器，可 选地，可以用于独立热交换器、空气热交换器和中间热交换器。由 于我国属于多地震国家，尤其是中国示范快堆的选址在地震烈度为 9级的位置，因此需要保证核反应堆在地震下的安全性，热交换器 支承在地震载荷下对热交换器的晃动进行约束，需要提高热交换器 的支承强度，使热交换器在地震载荷下能够可靠运行，从而保证反 应堆的安全运行或安全停堆。

图1是根据本发明的一个实施例提供的用于反应堆内热交换器 的支承结构的示意性正视图，参见图1，该支承结构包括：

容纳部10，用于容纳热交换器，热交换器用于冷却反应堆内的 冷却剂；在本发明的实施例中，容纳部10可以罩设于热交换器，对 热交换器起到保护作用。

支承部20，设置于容纳部10内，热交换器固定于支承部20， 支承部20用于约束热交换器的晃动。在本发明的实施例中，热交换 器可以穿过支承部20，并固定于支承部20，由于支承部20设置为 环形，此时，热交换器与容纳部10之间存在间隙，可以更好地实现 支承结构对热交换器的约束，从而提高支承结构的支承强度。可选 地，热交换器可以通过焊接固定于支承部20。在其它实施例中，热 交换器也可以通过连接结构可拆卸地连接于支承部20，具体地，连 接结构一端连接于热交换器，另一端可以连接于支承部20的环形面 上，便于热交换器的更换。

在本发明的实施例中，容纳部10设有第一连通部11，第一连 通部11用于使冷却剂流入和/或流出容纳部10。可选地，第一连通 部11可以周向设置于容纳部10。

第一连通部11可以设置于支承部20上方和/或支承部20下方。 在本发明的实施例中，第一连通部11可以分别设置于支承部20的 上方和下方，使反应堆内冷却剂的循环效率更高，提高传导热量的 效率和速度，设置于支承部20上方的第一连通部11可以用于使换热前的冷却剂流入容纳部10，设置于支承部20下方的第一连通部 11可以用于使换热后的冷却剂流出容纳部10。在其它实施例中，设 置于支承部20上方的第一连通部11可以用于使换热后的冷却剂流 出容纳部10，设置于支承部20下方的第一连通部11可以用于使换 热前的冷却剂流入容纳部10。在一些实施例中，第一连通部11可 以只设置于支承部20上方或者只设置于支承部20下方。本领域技 术人员可以根据实际需要设置第一连通部11在容纳部10上的位置。 可选地，容纳部10的底部可以不密封，冷却剂可以通过容纳部10 的底部流出；容纳部10的底部可以通过密封件(图中未示出)进行 密封，起到保护热交换器的作用，并且可以防止热量散发，提高容 纳部10内部热交换器的换热效率。可以在密封件上设置连通部，使 冷却剂经由容纳部10底部的密封件流出。

在一些实施例中，多个第一连通部11可以全部设于支承部20 的上方。此时，一个第一连通部11高于另一个第一连通部11,冷却 剂可以从位置较高的第一连通部11流入容纳部10，经换热后的冷 却剂可以从位置较低的第一连通部11流出容纳部10；或者，冷却 剂可以从位置较低的第一连通部11流入容纳部10，经换热后的冷 却剂可以从位置较高的第一连通部11流出容纳部10。

可选地，第一连通部11包括多个通孔，多个通孔均匀设置于容 纳部10，可以提高冷却剂流入和/或流出容纳部10的速度。在本发 明的实施例中,多个通孔的大小可以一致。在其它实施例中，多个通 孔的大小可以不一致，用于使冷却剂流过通孔的速度不同，从而提 高冷却剂的流速和热交换器对冷却剂的换热效率。在本发明的实施 例中，通孔的形状可以是圆形，在其它实施例中，本领域技术人员 可以根据实际情况的需要将通孔设置成不同的形状。

在本发明的实施例中，通孔上可以设有鳞片形的盖体，从而使 得冷却剂单向流入或流出通孔。具体地，该鳞片形的盖体可以设置 于容纳部10内侧，用于使冷却剂从容纳部10外单向流入容纳部10 内；或者，该鳞片形的盖体可以设置于容纳部10外侧，用于使冷却剂从容纳部10内单向流入容纳部10外，提高冷却剂的循环效率， 从而对冷却剂进行充分换热，防止存在换热不充分的冷却剂从通孔 流出的情况，可以提高换热效果。在其它实施例中，本领域技术人 员可以根据冷却剂的实际流动方向设置盖体和第一连通部11的位置。

当容纳部10上设有多个第一连通部11时，具体地，在支承部 20的上方和下方都设有第一连通部11时，在本发明的实施例中， 设于上方的第一连通部11可以在容纳部10的内部设有鳞片形的盖 体，使得冷却剂经由设于上方的第一连通部11进入容纳部10；设 于下方的第一连通部11可以在容纳部10的外部设有鳞片形的盖体， 使得进入容纳部10内经过换热的冷却剂经由设于下方的第一连通部 11流出容纳部10。

在其它实施例中，设于下方的第一连通部11可以在容纳部10 的内部设有鳞片形的盖体，使得冷却剂经由设于下方的第一连通部11进入容纳部10；设于上方的第一连通部11可以在容纳部10的外 部设有鳞片形的盖体，使得进入容纳部10内经过换热的冷却剂经由 设于上方的第一连通部11流出容纳部10。

或者，只在支承部20的上方设有多个第一连通部11时，在本 发明的实施例中，位置较高的第一连通部11可以在容纳部10的内 部设有鳞片形的盖体，使得冷却剂经由设于上方的第一连通部11进 入容纳部10；位置较低的第一连通部11可以在容纳部10的外部设有鳞片形的盖体，使得进入容纳部10内经过换热的冷却剂经由位置 较低的第一连通部11流出容纳部10。

在其它实施例中，位置较低的第一连通部11可以在容纳部10 的内部设有鳞片形的盖体，使得冷却剂经由位置较低的第一连通部 11进入容纳部10；位置较高的第一连通部11可以在容纳部10的外 部设有鳞片形的盖体，使得进入容纳部10内经过换热的冷却剂经由 位置较高的第一连通部11流出容纳部10。

图2是根据图1提供的用于反应堆内热交换器的支承结构的示 意性俯视图，参见图2，支承部20可以设置为环形，热交换器固定 于支承部20的内表面，支承部20的外表面固定于容纳部10。环形 支承部20的外表面可以直接连接于容纳部10的内表面，使得支承 部20固定于所述容纳部10。可选地，可以将支承部20直接焊接于 容纳部10的内表面。

支承部20设有第二连通部21，用于使冷却剂在容纳部10内流 动，由于热交换器穿过支承部20，第二连通部21使流入容纳部10 内的冷却剂流入支承部20下方，可以使容纳部10内的冷却剂与热 交换器充分接触，可以提高热交换器对冷却剂的换热效率。

在本发明的实施例中，第二连通部21可以包括多个通孔，多个 通孔均匀设置于支承部20，可以提高冷却剂流过第二连通部21的 速度。在本发明的实施例中,多个通孔的大小可以一致。在其它实施 例中，多个通孔的大小可以不一致，用于使冷却剂流过通孔的速度 不同，从而提高冷却剂的流速，使得热交换器对冷却剂的换热效率 提高。在本发明的实施例中，通孔的形状可以是圆形，在其它实施 例中，本领域技术人员可以根据实际情况的需要将通孔设置成不同 的形状。

图3是根据本发明的另一个实施例提供的用于反应堆内热交换 器的支承结构的示意性正视图，图4是根据图3提供的用于反应堆 内热交换器的支承结构的示意性俯视图，参见图3和图4，该支承 结构还包括：固定件30，固定件30的一端连接于支承部20，固定 件30的另一端连接于容纳部10，使得支承部20固定于容纳部10。 即，支承部20和容纳部10之间通过固定件30连接。可选地，固定 件30可以均匀地周向分布于支承部20和容纳部10之间，相比于支 承部20直接连接于容纳部10，支承部20和容纳部10之间存在空 隙，该空隙可以使冷却剂在容纳部10内流动，此时则不需要在支承 部20的表面设置第二连通部21。

图5是根据图3提供的用于反应堆内热交换器的支承结构的示 意性结构图，参见图5，可选地，固定件30可以设置为条形，侧向 连接于支承部20和容纳部10。例如，固定件30可以是金属肋条。 本领域技术人员可以根据实际情况中对于结构强度的需要选择选择 支承部20的固定方法。在一些实施例中，热交换器与容纳部10之 间也可以设有支承部，例如支承肋条，用于支承热交换器并约束该 热交换器的晃动。

在本发明的实施例中，支承部20可以设置成一体成型，使支承 部20的安装更加简单，具体地，支承部20可以是一个环形面，本 领域技术人员可以根据实际情况设定该环形面的外环和内环之间的 距离。在其它实施例中，支承部20也可以设置为包括多个支承件，该多个支承件均匀周向设置于热交换器，并分别固定于容纳部10的 内表面，例如，每个支承件的形状可以设置为C形，也可以设置为 U形，该支承件与热交换器固定的一侧的弧面与该热交换器相契合， 该支承件与容纳部10内表面固定的一侧的弧面与容纳部10的内表 面相契合，使得支承部20与热交换器和容纳部10之间的固定更加 稳固。可选地，支承件还可以是支承杆。

在本发明的实施例中，支承部20可以包括弹性件(图中未示出) 和两个环形面，弹性件设置于两个环形面之间，用于在地震载荷下 起到减震约束的作用，使热交换器在地震载荷下也能可靠运行。可 选地，弹性件可以是弹簧，也可以是波纹管结构。

在本发明的实施例中，该支承结构可以包括多个支承部20，该 多个支承部20轴向设置于热交换器，从而提高对热交换器的约束效 果。

图6是本发明的一个实施例提供的用于反应堆内热交换器的支 承结构的固定部的结构示意图，参见图6，该支承结构还包括固定 部40，设置于容纳部10的顶部，固定部40固定于反应堆。本领域 技术人员可以理解，反应堆容器是指安置反应堆并承受其巨大运行压力的密闭容器，也称反应堆压力壳，可选地，固定部40可以连接 于该反应堆容器，具体地，可以焊接于该反应堆容器的锥顶盖。

在本发明的实施例中，该支承结构还包括补偿部50，设于容纳 部10，用于补偿容纳部10的轴向形变。可选地，补偿部50可以是 C形膨胀节。在其它实施例中，补偿部50也可以是U形膨胀节或波 纹管膨胀节。本领域技术人员可以根据实际情况的需要和安装的简易程度选择合适形状或合适类型的补偿部。

图7是本发明的一个实施例提供的用于反应堆内热交换器的支 承结构的局部结构示意图，参见图7，该支承结构还包括测温部， 测温部设置于容纳部10内，用于测量进入和/或流出所述容纳部10 的冷却剂的温度。在其它实施例中，测温部还可以用于测量容纳部 10内的冷却剂温度。具体地，测温部可以包括：热电偶导管60，用 于容纳热电偶；热电偶套管70，热电偶套管70设于所述容纳部10 内，热电偶导管60设于热电偶套管70内。在本发明的实施例中， 热电偶导管60可以包括入口热电偶导管和出口热电偶导管，相应地， 热电偶套管70可以包括入口热电偶套管和出口热电偶套管，设于入 口热电偶导管内的热电偶可以用于测量流入容纳部10的冷却剂的温 度，设于出口热电偶导管内的热电偶可以用于测量流出容纳部10的 冷却剂的温度。

在本发明的实施例中，热电偶套管70中可以容纳多个热电偶导 管60，在其它实施例中，也可以在容纳部10内设置多个热电偶套 管70，相应地，设置与热电偶套管70数量相等的热电偶导管60。 可选地，热电偶导管60内可以设有1个或者多个热电偶。设置多个 数量的热电偶导管60可以使得对容纳部10内的冷却剂的温度测量 更加准确。

对本发明的实施例提供的用于反应堆内热交换器的支承结构的 现场安装过程中，对第一连通部11至补偿部50上端的部分进行强 度和密封性试验，防止未经过热交换器换热的冷却剂渗漏，并且， 在补偿部50和固定部40焊接后，进行压力试验。

在强度试验的过程中，试验压力可以设置为0.175MPa，试验介 质可以设置为蒸馏水，试验时金属温度不低于5℃，观察压力为 0.15MPa，从而检验该支承结构是否存在泄漏、渗漏和残余变形现象。 若未出现上述现象，则证明强度试验合格。

在密封试验的过程中，试验介质为氦气，试验压力为0.15MPa， 试验要求泄漏率不大于6.7×10^-6Pa·m³/s。

还可以对入口热电偶导管与出口热电偶导管进行压力试验和密 封性试验。

在压力试验的过程中，试验介质为氮气，试验时金属温度不低 于5℃，试验压力为0.175MPa，试验开始后，使试验压力均匀缓慢 地逐渐上升，上升至试验压力，至少保持30分钟后，缓慢地将压力 降至0.15±0.01MPa，在试验过程中，检验该支承结构是否存在断 裂、泄漏、渗漏和可见的残余变形现象。若未出现上述现象，则证 明压力试验合格。

压力试验合格后，可以进行密封性试验，试验介质可以为氦气 与氮气的混合气体，试验压力为0.15+0.005MPa，试验要求的允许 泄漏率为6.7×10^-6Pa·m³/s。

本发明的实施例提供了一种反应堆，该反应堆包括热交换器和 本发明的实施例提供的用于反应堆内热交换器的支承结构，热交换 器固定于支承结构。

在本发明的实施例中，该反应堆还包括堆内支承80，容纳部10 固定于堆内支承80。

本发明的实施例增加了热交换器中下部的支承结构，通过支承 部20对热交换器进行约束，起到了地震时约束热交换器的晃动的效 果，并提高了支承结构的支承强度，为热交换器的可靠运行提供了 保障。具体地，本发明的实施例提供的用于反应堆内热交换器的支 承结构可以应用于中国示范快堆中。

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 (13)

1.一种用于反应堆内热交换器的支承结构，其特征在于，包括：

容纳部(10)，用于容纳所述热交换器，所述热交换器用于冷却所述反应堆内的冷却剂；

支承部(20)，设置于所述容纳部(10)内，所述热交换器固定于所述支承部(20)，所述支承部(20)用于约束所述热交换器的晃动。

2.根据权利要求1所述的支承结构，其特征在于，所述容纳部(10)设有第一连通部(11)，所述第一连通部(11)用于使所述冷却剂流入和/或流出所述容纳部(10)。

3.根据权利要求2所述的支承结构，其特征在于，所述第一连通部(11)设置于所述支承部(20)上方和/或所述支承部(20)下方。

4.根据权利要求2所述的支承结构，其特征在于，所述第一连通部(11)包括多个通孔，所述多个通孔均匀设置于所述容纳部(10)。

5.根据权利要求1所述的支承结构，其特征在于，所述支承部(20)设置为环形，所述热交换器固定于所述支承部(20)的内表面，所述支承部(20)的外表面固定于所述容纳部(10)。

6.根据权利要求5所述的支承结构，其特征在于，所述支承部(20)设有第二连通部(21)，用于使所述冷却剂在所述容纳部(10)内流动。

7.根据权利要求1所述的支承结构，其特征在于，还包括：

固定件(30)，所述固定件(30)的一端连接于所述支承部(20)，所述固定件(30)的另一端连接于所述容纳部(10)，使得所述支承部(20)固定于所述容纳部(10)。

8.根据权利要求1所述的支承结构，其特征在于，多个所述支承部(20)轴向设置于所述热交换器。

9.根据权利要求1所述的支承结构，其特征在于，还包括：

固定部(40)，设置于所述容纳部(10)的顶部，所述固定部(40)固定于所述反应堆。

10.根据权利要求1所述的支承结构，其特征在于，还包括：

补偿部(50)，设于所述容纳部(10)，用于补偿所述容纳部(10)的轴向形变。

11.根据权利要求1所述的支承结构，其特征在于，还包括：

测温部，所述测温部设置于所述容纳部(10)内，用于测量进入和/或流出所述容纳部(10)的冷却剂的温度。

12.一种反应堆，其特征在于，包括：

热交换器；

权利要求1-11任一项所述的用于反应堆内热交换器的支承结构，所述热交换器固定于所述支承结构。

13.根据权利要求12所述的反应堆，其特征在于，还包括：

堆内支承(80)，所述容纳部(10)固定于所述堆内支承(80)。

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