CN114360749A - 一种适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件，其包括：筒体，所述筒体内设有堆内构件，且所述堆内构件支撑于所述筒体；压紧弹性环，其支撑于所述堆内构件的顶部，且所述压紧弹性环位于所述筒体内，所述压紧弹性环可沿所述筒体的轴线方向压缩；以及顶盖，所述顶盖安装于所述筒体的顶部，且所述顶盖的底部抵持于所述压紧弹性环，使所述压紧弹性环产生沿所述筒体的轴线方向的预紧力。本发明涉及的一种适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件，压紧弹性环的预紧力可以作用于堆内构件，压紧弹性环能够补偿堆内构件的加工和装配误差，且能够补偿堆内构件在温差下的轴向位移以及水力冲击可能产生的附加力，为堆内构件提供足够的压紧力。

Description

一种适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件

技术领域

本发明涉及核动力装置安全设施技术领域，特别涉及一种适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件。

背景技术

海洋核动力平台为海上浮动式核电站，海洋核动力平台可以为广阔海域的待开发岛屿、海上钻井平台、海底勘探及深海探测工作站等提供长期高效的安全供电。

相关技术中，海洋核动力平台具有收容有核燃料的反应堆压力容器，反应堆压力容器内一般设有堆内构件，以容纳并支撑堆芯，堆内构件与反应堆压力容器、控制棒驱动机构、燃料组件及其相关组件等设备组合在一起实现反应堆功能。但是，由于堆内构件在加工制造或者装配的过程中一般存在加工、装配误差，导致堆内构件在反应堆压力容器内不能提供足够的压紧力。

因此，有必要设计一种新的适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件，以克服上述问题。

发明内容

本发明实施例提供一种适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件，以解决相关技术中堆内构件在加工制造或者装配的过程中存在加工、装配误差，导致堆内构件在反应堆压力容器内不能提供足够的压紧力的问题。

第一方面，提供了一种适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件，其包括：筒体，所述筒体内设有堆内构件，且所述堆内构件支撑于所述筒体；压紧弹性环，其支撑于所述堆内构件的顶部，且所述压紧弹性环位于所述筒体内，所述压紧弹性环可沿所述筒体的轴线方向压缩；以及顶盖，所述顶盖安装于所述筒体的顶部，且所述顶盖的底部抵持于所述压紧弹性环，使所述压紧弹性环产生沿所述筒体的轴线方向的预紧力。

一些实施例中，所述压紧弹性环包括：下环，所述下环抵持于所述堆内构件；中环，其位于所述下环的上方，且所述中环的一侧与所述下环接触；以及上环，所述上环与所述顶盖接触，且所述上环与所述中环的另一侧接触，所述上环与所述下环之间具有间隙。

一些实施例中，所述上环具有第一斜面，所述下环具有第二斜面，所述第二斜面与所述第一斜面的倾斜方向相反；所述中环具有与所述第一斜面贴合的第三斜面，以及与所述第二斜面贴合的第四斜面。

一些实施例中，所述顶盖抵持于所述第一斜面的正上方。

一些实施例中，所述下环设有螺纹孔，所述上环对应所述螺纹孔设有通孔，所述通孔的内径大于所述螺纹孔的内径；所述压紧弹性环还包括穿设于所述通孔内的螺钉，所述螺钉与所述螺纹孔螺纹连接，且所述螺钉具有抵持于所述上环的头部，所述头部位于所述通孔内。

一些实施例中，所述筒体设有第一凸块和第二凸块，所述第一凸块与所述第二凸块间隔设置；所述下环的外侧设有用于收容所述第一凸块的第一键槽和用于收容所述第二凸块的第二键槽，所述第一键槽与所述第二键槽的宽度不同，所述第一键槽与所述第二键槽的数量不同或者所述第一键槽与所述第二键槽关于所述下环的轴线呈非对称布置。

一些实施例中，所述下环的内侧设有至少两个吊装组件，两个所述吊装组件于所述下环内间隔对称布置。

一些实施例中，所述上环和所述下环的材料均采用奥氏体不锈钢，所述中环的材料采用因科镍合金或者马氏体不锈钢。

一些实施例中，所述顶盖的底部设有凹槽，所述凹槽内收容有弹性件，所述弹性件夹持于所述顶盖与所述压紧弹性环之间。

一些实施例中，所述筒体内设有支撑台阶，所述堆内构件包括上堆内构件和下堆内构件，所述下堆内构件支撑于所述支撑台阶，所述上堆内构件支撑于所述下堆内构件上，且所述压紧弹性环夹设于所述上堆内构件与所述顶盖之间。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

本发明实施例提供了一种适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件，由于在堆内构件与顶盖之间设置了压紧弹性环，当顶盖安装至筒体上时，顶盖抵持于压紧弹性环，对压紧弹性环施加沿轴线方向的预紧力，该预紧力可以作用于堆内构件，且压紧弹性环可以在轴线方向压缩，使得压紧弹性环能够补偿堆内构件的加工和装配误差，且能够补偿堆内构件在温差下的轴向位移以及水力冲击可能产生的附加力，为堆内构件提供足够的压紧力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件的局部结构示意图；

图2为本发明实施例提供的压紧弹性环的剖视示意图；

图3为本发明实施例提供的压紧弹性环的俯视示意图；

图4为本发明实施例提供的压紧弹性环的局部剖视示意图。

图中：

1、筒体；11、支撑台阶；

2、堆内构件；21、上堆内构件；22、下堆内构件；

3、压紧弹性环；31、下环；311、第二斜面；312、螺纹孔；313、第一键槽；314、第二键槽；32、中环；321、第三斜面；322、第四斜面；33、上环；331、第一斜面；332、通孔；34、螺钉；341、头部；35、吊装组件；

4、顶盖；5、弹性件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

本发明实施例提供了一种适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件，其能解决相关技术中堆内构件在加工制造或者装配的过程中存在加工、装配误差，导致堆内构件在反应堆压力容器内不能提供足够的压紧力的问题。

参见图1所示，为本发明实施例提供的一种适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件，其可以包括：筒体1，所述筒体1内设有堆内构件2，且所述堆内构件2支撑于所述筒体1，其中，堆内构件2的主要功能一般为：为燃料组件及相关组件提供支撑、定位和导向，引导一回路冷却剂流过堆芯、并合理分配流量，将控制棒动态载荷、燃料组件载荷和其他载荷传递给筒体1，与筒体1一起为屏蔽水层提供尺寸适合的环境、减少压力容器因热中子和γ射线辐照的损伤等；压紧弹性环3，所述压紧弹性环3支撑于所述堆内构件2的顶部，且所述压紧弹性环3位于所述筒体1内，所述压紧弹性环3可沿所述筒体1的轴线方向压缩，也即，压紧弹性环3可以呈环形，且沿着筒体1的内侧缘设置，压紧弹性环3可以采用具有弹性的材料，使得压紧弹性环3整体具有弹性，可在轴线方向进行压缩，压紧弹性环3也可以采用非弹性材料，且压紧弹性环3的结构可以设计成能够在轴线方向进行压缩变形；以及顶盖4，所述顶盖4可以安装于所述筒体1的顶部，且所述顶盖4的底部抵持于所述压紧弹性环3，使所述压紧弹性环3产生沿所述筒体1的轴线方向的预紧力，也就是说，当顶盖4固定至筒体1上时，顶盖4会与压紧弹性环3接触，同时，顶盖4还会对压紧弹性环3施加沿轴线方向向下的预紧力，使得压紧弹性环3将预紧荷载作用于堆内构件2，其中顶盖4与筒体1之间可以通过螺栓固定，通过拧紧所述螺栓，保证在压紧弹性环3上施加足够的预紧力。

参见图2和图4所示，在一些实施例中，所述压紧弹性环3可以包括：下环31，其中，所述下环31呈圆环形，所述下环31抵持于所述堆内构件2的上表面，所述堆内构件2的上表面可以具有水平的安装面，所述下环31放置于所述安装面上，并与所述安装面贴合，保证下环31与堆内构件2接触的稳定性以及密封性；中环32，其可以位于所述下环31的上方，且所述中环32的一侧与所述下环31接触，具有的，所述中环32的下侧与所述下环31接触；以及上环33，所述上环33可以与所述顶盖4接触，且所述上环33与所述中环32的另一侧接触，也即上环33与中环32的上侧接触，中环32夹设于所述下环31与所述上环33之间，所述上环33与所述下环31之间可以具有间隙，也即上环33与下环31可以是间隔设置的，当然，在其他实施例中，当上环33与下环31采用弹性材料(比如橡胶)时，上环33与下环31之间也可以不设置间隙，本实施例中，上环33与下环31可以采用弹性材料或者非弹性材料，由于上环33与下环31之间设置了中环32，中环32可以将上环33支撑起来，使得上环33与下环31之间形成间隙，该间隙可以为上环33或者下环31提供压缩变形的空间，当压紧弹性环3安装至堆内构件2上，并且由于加工或者装配等其他因素使得上环33的上表面超出预设高度时，顶盖4抵持于上环33表面，可以将上环33向下压缩，使得上环33下移，上环33与下环31之间的间隙缩小，从而保证顶盖4能够平整的安装至筒体1上，不会被顶起，且保证顶盖4安装后，能够对压紧弹性环3施加预紧力，同时满足海洋核动力平台反应堆的功能需求。本实施例中，间隙的取值范围优选为5mm～10mm。

参见图4所示，在一些可选的实施例中，所述上环33可以具有第一斜面331，所述下环31可以具有第二斜面311，所述第二斜面311与所述第一斜面331的倾斜方向相反，具体的，第一斜面331可以是向下且向靠近所述上环33的轴线方向倾斜延伸的，相应的，第二斜面311可以是向下且向远离所述上环33的轴线方向倾斜延伸的；当然，第一斜面331也可以是向下且向远离所述上环33的轴线方向倾斜延伸的，相应的，第二斜面311对应是向下且向靠近所述上环33的轴线方向倾斜延伸的，从而使得第一斜面331与第二斜面311的倾斜方向相反，所述中环32具有与所述第一斜面331贴合的第三斜面321，以及与所述第二斜面311贴合的第四斜面322，也即第三斜面321可以为中环32的上表面，第四斜面322可以为中环32的下表面，通过设置与上环33匹配的第三斜面321和与下环31匹配的第四斜面322，使得中环32可以将上环33稳定的支撑于下环31上，同时，顶盖4施加的向下的预紧力在第三斜面321上可以分解成沿着第三斜面321向下的分力，该分力有利于驱动上环33沿着第三斜面321的倾斜方向向下压缩变形。优选的，第一斜面331与第二斜面311的倾斜角度相同，且角度的取值范围优选为30°～60°，中环32的横截面形状可以为等腰梯形或者三角形等。

参见图1和图4所示，在一些实施例中，所述顶盖4优选抵持于所述第一斜面331的正上方，也即，第一斜面331可以设置于靠近上环33的外侧缘处，也可以设置于靠近上环33的内侧缘处，或者也可以设置于上环33的外侧缘与内侧缘之间的某处位置，当第一斜面331设置于靠近上环33的外侧缘处时，顶盖4对应抵持于上环33的外侧缘处，且对应位于第一斜面331的正上方，如此设置，使得顶盖4作用于上环33上的预紧力可以竖直向下直接作用于中环32，中环32再将预紧力传递至下环31，顶盖4施加的预紧力传递至堆内构件2时损失相对较小。

参见图4所示，在一些可选的实施例中，所述下环31可以设有螺纹孔312，所述上环33对应所述螺纹孔312设有通孔332，其中，通孔332可以具有光滑的内壁，且所述通孔332的内径优选大于所述螺纹孔312的内径；所述压紧弹性环3还可以包括穿设于所述通孔332内的螺钉34，所述螺钉34与所述螺纹孔312螺纹连接，且所述螺钉34具有抵持于所述上环33的头部341，所述头部341位于所述通孔332内，也即通孔332内可以设有台阶，所述头部341挡止于台阶的上方，阻止上环33上移，头部341位于螺钉34的上端，螺钉34的下端与螺纹孔312螺纹连接，通过设置螺钉34以及通孔332，螺钉34可以将上环33与下环31连接在一起，且通孔332保证了上环33可以相对于下环31向下移动，且头部341保证了上环33与下环31之间的最大距离，当上环33的台阶与头部341接触时，上环33不会再进一步上移。

进一步，参见图3所示，在一些实施例中，所述筒体1可以设有第一凸块和第二凸块，所述第一凸块与所述第二凸块间隔设置，优选的，可以设置三个第一凸块，一个第二凸块，第一凸块与第二凸块沿筒体1的圆周均匀布置，第一凸块与第二凸块的宽度可以不同；所述下环31的外侧可以设有用于收容所述第一凸块的第一键槽313和用于收容所述第二凸块的第二键槽314，其中，第一键槽313和第二键槽314可以是自下环31的外侧缘向其内部凹陷形成的，也可以是在下环31的外侧缘向外凸伸形成键槽块，并在键槽块上设置第一键槽313和第二键槽314，其中，所述第一键槽313与所述第二键槽314的宽度可以不同，当下环31安装于筒体1上时，第一凸块对应插入第一键槽313内，第二凸块对应插入第二键槽314内，所述第一键槽313与所述第二键槽314的数量不同或者所述第一键槽313与所述第二键槽314关于所述下环31的轴线呈非对称布置，也就是说，可以将第一键槽313设置三个，第二键槽314设置一个，保证了下环31在向下安装时，第二凸块只能对应插入第二键槽314内，可以防止下环31在安装时装错位置；当然，也可以将第一键槽313与第二键槽314的数量设置成相同，比如均可以设置为两个，而两个第一键槽313和两个第二键槽314在下环31上的布置位置需要设置成非对称的，也是为了防止下环31在安装时装错位置，同时，第一凸块和第二凸块还能够对下环31进行定位和导向。

参见图2和图3所示，在一些可选的实施例中，所述下环31的内侧可以设有至少两个吊装组件35，两个所述吊装组件35于所述下环31内间隔对称布置，本实施例中，优选设置3个吊装组件35，吊装组件35固设于下环31的内侧缘，且3个吊装组件35均匀布置，通过设置吊装组件35，便于换料器件压紧弹性环3的安装与吊装，也满足压紧弹性环3与筒体1的接口要求。

参见图1所示，在一些实施例中，由于压紧弹性环3工作在高温高压高辐照的条件下，所选用的材料必须耐高温耐高压耐辐照，并且具有耐腐蚀性，所述上环33和所述下环31的材料均采用奥氏体不锈钢，比如321或304L，所述中环32的材料采用因科镍合金718或SA-182F6NM马氏体不锈钢。

参见图1所示，在一些可选的实施例中，所述顶盖4的底部可以设有凹槽，所述凹槽与所述筒体1的内部连通，所述凹槽内收容有弹性件5，所述弹性件5夹持于所述顶盖4与所述压紧弹性环3之间，具体的，弹性件5部分夹持于筒体1与顶盖4之间，且弹性件5部分延伸出所述凹槽并夹持于压紧弹性件5与顶盖4之间，使得弹性件5既在压紧弹性件5与顶盖4之间形成了一次密封，又在筒体1与顶盖4之间形成了二次密封，充分保证了筒体1内的密封性能。

参见图1所示，进一步，所述筒体1内可以设有支撑台阶11，所述堆内构件2可以包括上堆内构件21和下堆内构件22，所述下堆内构件22支撑于所述支撑台阶11，所述上堆内构件21支撑于所述下堆内构件22上，且所述压紧弹性环3夹设于所述上堆内构件21与所述顶盖4之间，不同于陆上核电站，压紧弹性环3布置于上堆内构件21的上表面，可以避免压紧弹性环3因预紧压缩导致堆芯活性区位置变化。

本发明实施例提供的一种适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件的原理为：

由于在堆内构件2与顶盖4之间设置了压紧弹性环3，当顶盖4安装至筒体1上时，顶盖4会抵持于压紧弹性环3，并对压紧弹性环3施加沿轴线方向向下的预紧力，该预紧力可以作用于堆内构件2，且压紧弹性环3可以在轴线方向压缩，使得压紧弹性环3能够补偿堆内构件2的加工和装配误差，且能够补偿堆内构件2在温差下的轴向位移以及水力冲击可能产生的附加力，为堆内构件2提供足够的压紧力，既能满足海洋核动力平台反应堆功能需求又可以适用海洋环境的特殊性。由于压紧弹性环3布置于顶盖4与堆内构件2之间，也即布置于堆内构件2的上表面，可以避免压紧弹性环3因预紧压缩导致筒体1内堆芯活性区位置变化。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件，其特征在于，其包括：

筒体(1)，所述筒体(1)内设有堆内构件(2)，且所述堆内构件(2)支撑于所述筒体(1)；

压紧弹性环(3)，其支撑于所述堆内构件(2)的顶部，且所述压紧弹性环(3)位于所述筒体(1)内，所述压紧弹性环(3)可沿所述筒体(1)的轴线方向压缩；

以及顶盖(4)，所述顶盖(4)安装于所述筒体(1)的顶部，且所述顶盖(4)的底部抵持于所述压紧弹性环(3)，使所述压紧弹性环(3)产生沿所述筒体(1)的轴线方向的预紧力。

2.如权利要求1所述的适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件，其特征在于，所述压紧弹性环(3)包括：

下环(31)，所述下环(31)抵持于所述堆内构件(2)；

中环(32)，其位于所述下环(31)的上方，且所述中环(32)的一侧与所述下环(31)接触；

以及上环(33)，所述上环(33)与所述顶盖(4)接触，且所述上环(33)与所述中环(32)的另一侧接触，所述上环(33)与所述下环(31)之间具有间隙。

3.如权利要求2所述的适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件，其特征在于：

所述上环(33)具有第一斜面(331)，所述下环(31)具有第二斜面(311)，所述第二斜面(311)与所述第一斜面(331)的倾斜方向相反；

所述中环(32)具有与所述第一斜面(331)贴合的第三斜面(321)，以及与所述第二斜面(311)贴合的第四斜面(322)。

4.如权利要求3所述的适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件，其特征在于：所述顶盖(4)抵持于所述第一斜面(331)的正上方。

5.如权利要求2所述的适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件，其特征在于：

所述下环(31)设有螺纹孔(312)，所述上环(33)对应所述螺纹孔(312)设有通孔(332)，所述通孔(332)的内径大于所述螺纹孔(312)的内径；

所述压紧弹性环(3)还包括穿设于所述通孔(332)内的螺钉(34)，所述螺钉(34)与所述螺纹孔(312)螺纹连接，且所述螺钉(34)具有抵持于所述上环(33)的头部(341)，所述头部(341)位于所述通孔(332)内。

6.如权利要求2所述的适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件，其特征在于：

所述筒体(1)设有第一凸块和第二凸块，所述第一凸块与所述第二凸块间隔设置；

所述下环(31)的外侧设有用于收容所述第一凸块的第一键槽(313)和用于收容所述第二凸块的第二键槽(314)，所述第一键槽(313)与所述第二键槽(314)的宽度不同，

所述第一键槽(313)与所述第二键槽(314)的数量不同或者所述第一键槽(313)与所述第二键槽(314)关于所述下环(31)的轴线呈非对称布置。

7.如权利要求2所述的适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件，其特征在于：

所述下环(31)的内侧设有至少两个吊装组件(35)，两个所述吊装组件(35)于所述下环(31)内间隔对称布置。

8.如权利要求2所述的适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件，其特征在于：

所述上环(33)和所述下环(31)的材料均采用奥氏体不锈钢，所述中环(32)的材料采用因科镍合金或者马氏体不锈钢。

9.如权利要求1所述的适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件，其特征在于：

所述顶盖(4)的底部设有凹槽，所述凹槽内收容有弹性件(5)，所述弹性件(5)夹持于所述顶盖(4)与所述压紧弹性环(3)之间。

10.如权利要求1所述的适用于海洋核动力平台的反应堆堆内构件，其特征在于：所述筒体(1)内设有支撑台阶(11)，

所述堆内构件(2)包括上堆内构件(21)和下堆内构件(22)，所述下堆内构件(22)支撑于所述支撑台阶(11)，所述上堆内构件(21)支撑于所述下堆内构件(22)上，且所述压紧弹性环(3)夹设于所述上堆内构件(21)与所述顶盖(4)之间。

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