CN114496317A - 一种多功能一体化反应堆压力容器保温装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能一体化反应堆压力容器保温装置,从上至下依次包括上封头保温层、顶盖法兰保温层、辐射屏蔽保温组件、容器法兰接管段筒体保温层、堆坑筒体保温层和下封头保温层;其中堆坑筒体保温层和下封头保温层安装在钢衬里外表面,与压力容器外壁形成冷却水流道,同时增加注水部件和排气窗来实现安全注水冷却功能。屏蔽组件位于压力容器法兰处以降低辐射中子量。注水口部件可通过保温盖板或者浮球以实现严重事故工况下的注水。注水管道与外部的泵或者高位水箱连接可实现能动和非能动状态下正常工作。本发明所述保温层结构在满足一般保温性能的基础上,具备中子屏蔽功能、提供安全注水冷却流道以及在能动和非能动状态下都能正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及反应堆结构设计技术领域,具体涉及一种多功能一体化反应堆压力容器保温装置。
背景技术
反应堆压力容器保温层设置在反应堆压力容器外侧,包容整个反应堆压力容器,其主要功能是减少反应堆热损失,降低环境温度,降低RPV内外壁面温差,保障反应堆的安全运行。而按照新一代堆型堆腔注水冷却系统(CIS)安全功能需求,需在保温层与反应堆压力容器之间设置CIS流道,在堆芯熔化的严重事故工况下带走熔融物热量,保持反应堆压力容器结构完整性。正常情况下CIS系统为能动注水,在发生严重事故条件下,即在无外界电源时,CIS系统需要在非能动状态下依然可以正常工作。同时为有效降低堆顶上方操作平台的辐射剂量,需在保温层中嵌入辐射屏蔽组件。具有单一保温功能的保温层已不适用现在的反应堆。
因此,设计一种能够同时具有保温、屏蔽功能、安全注水冷却功能的多功能保温层十分必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能一体化反应堆压力容器保温装置,该保温层装置在满足一般保温性能的基础上,具备中子屏蔽功能、提供安全注水冷却流道。
本发明通过下述技术方案实现:
一种多功能一体化反应堆压力容器保温装置,从上至下依次包括上封头保温层、顶盖法兰保温层、辐射屏蔽保温组件、容器法兰接管段筒体保温层、堆坑筒体保温层和下封头保温层;
所述上封头保温层置于堆顶围筒内,用于减少反应堆压力容器上封头散热;
所述顶盖法兰保温层底部可拆卸式设置在辐射屏蔽保温组件上,所述保温层的上部与堆顶围筒的外壁角钢接触,所述顶盖法兰保温层覆盖了部分顶盖法兰和全部主螺栓;
所述辐射屏蔽保温组件包括支承框架,所述支承框架的内侧和外侧分别设置有屏蔽组件和保温组件,所述支承框架的顶部与顶盖法兰保温层的底部可拆卸式连接,所述支承框架的底部由容器换料密封支承环支撑;
所述容器法兰接管段筒体保温层用于覆盖容器换料密封支承环以下的容器法兰和接管段筒体部分;
所述堆坑筒体保温层位于堆坑内,用于覆盖堆芯筒体和下封头过渡段的竖直筒体部分;所述下封头保温层用于覆盖压力容器的下封头;
所述堆坑筒体保温层和下封头保温层安装在钢衬里外壁上,所述钢衬里与堆芯筒体和下封头外壁之间形成冷却水流道,所述冷却水流道的下部设置有注水口部件,所述冷却水流道的顶部环形出口通过汽水排放窗封闭。
本发明所述辐射屏蔽保温组件不仅具有保温效果,还具有屏蔽功能,通过支承框架内侧的屏蔽组件和外侧的保温组件实现顶盖保温层操作平台的中子辐射屏蔽,且所述屏蔽组件和保温组件可拆卸式设置在支承框架的内侧和外侧,屏蔽材料可根据工况和辐照泄露计量选择相应的耐高温和不耐高温屏蔽材料;辐射屏蔽保温组件位于压力容器法兰处以降低辐射中子量;辐射屏蔽保温组件实现了模块化组装,拆卸和替换非常方便。
本发明的堆坑筒体保温层和下封头保温层安装在钢衬里外表面,与压力容器外壁形成冷却水流道,同时增加注水部件和排气窗来实现安全注水冷却功能。
本发明的保温层采用压力容器常用保温层即可。
综上,本发明所述保温层装置在满足一般保温性能的基础上,具备中子屏蔽功能、提供安全注水冷却流道。
进一步地,上封头保温层竖直圆筒保温层,所述竖直圆筒保温层的顶部通过水平圆板保温层封闭,所述述竖直圆筒保温层的底部设置在压力容器顶盖的堆顶结构支承台上。
进一步地,竖直圆筒保温层底部设置支承角钢。
进一步地,屏蔽组件和保温组件均通过固定挡圈分别安装在支承框架的内侧和外侧。
进一步地,顶盖法兰保温层的底部设置有第一凸起,所述支承框架的顶部设置有第二凸起,所述第一凸起和第二凸起之间通过螺栓连接。
进一步地,屏蔽组件采用核级碳化硼烧结块密闭封装在不锈钢外包壳内制成。
进一步地,容器法兰接管段筒体保温层用于覆盖接管段筒体部分的竖直圆筒段的底部与堆坑筒体保温层的顶部之间在径向上具有一定间距,该间距为冷却水流道的顶部环形出口,所述汽水排放窗设置有若干个,所述汽水排放窗的底部通过铰链安装在堆坑筒体保温层的顶部,所述汽水排放窗的顶部搭接在容器法兰接管段筒体保温层的竖直圆筒段底部。
进一步地,堆坑筒体保温层、下封头保温层和钢衬里通过若干悬臂支架固定在堆坑内壁和堆坑地面的预埋件上。
进一步地,注水口部件包括穿管下封头保温层和钢衬里的通孔,该通孔与注水管道连通,所述通孔通过铰接保温盖板封闭或通过浮球封闭。
进一步地,钢衬里通过螺栓与悬臂支架连接。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
1、本发明通过支承框架内侧的“屏蔽组件”和外侧的“保温组件”实现顶盖保温层操作平台的中子辐射屏蔽;同时辐射屏蔽保温组件具有模块化,拆装和替换都非常方便。
2、本发明通过注水部件、排气窗组件以及冷却水通道实现安全冷却注水完整流道,并能在严重事故下有效冷却和排气。
3、本发明注水部件可有多种形式,如保温盖板,浮球以及喷淋管等形式实现正常工作下关闭,严重事故下开启功能。
4、本发明通过注水管与泵或者高位水箱连接来实现CIS系统在能动和非能动状态下的正常工作,并可快速直接进行冷却水注入。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明保温装置布置在压力容器外侧的结构示意图;
图2为辐射屏蔽保温组件的结构示意图;
图3为汽水排放窗的结构示意图;
图4为下封头注水部件的结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称:
1-上封头保温层,2-顶盖法兰保温层,3-辐射屏蔽保温组件,4-容器法兰接管段筒体保温层,5-进出口接管,6-压力容器支承环,7-汽水排放窗,8-堆坑筒体保温层,9-堆坑,10-下封头保温层,11-注水口部件,12-注水管道,13-冷却水流道,14-钢衬里,15-悬臂支架,16-支承框架,17-屏蔽组件,18-保温组件,19-固定挡圈,20-铰链,21-保温盖板。
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明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例1:
如图1-图4所示,一种多功能一体化反应堆压力容器保温装置,从上至下依次包括上封头保温层1、顶盖法兰保温层2、辐射屏蔽保温组件3、容器法兰接管段筒体保温层4、堆坑筒体保温层8和下封头保温层10:
所述上封头保温层1置于堆顶围筒内,用于减少反应堆压力容器上封头散热:
所述上封头保温层1竖直圆筒保温层,所述竖直圆筒保温层的顶部通过水平圆板保温层封闭,全部位于一体化堆顶围筒内,坐放在RPV顶盖的堆顶结构支承台上,并在竖直圆筒保温层底部设置支承角钢,支承角钢现场固定在竖直圆筒上。
所述顶盖法兰保温层2底部可拆卸式设置在辐射屏蔽保温组件3上,所述保温层2的上部与堆顶围筒的外壁角钢接触,所述顶盖法兰保温层2覆盖了部分顶盖法兰和全部主螺栓,顶盖法兰保温层2在每次换料操作时应可拆卸,便于接近容器主螺栓。
所述辐射屏蔽保温组件3包括支承框架16,所述支承框架16的内侧和外侧分别设置有屏蔽组件17和保温组件18,所述支承框架16的顶部与顶盖法兰保温层2的底部可拆卸式连接,所述支承框架16的底部由容器换料密封支承环支撑,通过屏蔽组件17和保温组件18实现中子屏蔽功能,所述屏蔽组件17采用核级碳化硼烧结块密闭封装在不锈钢外包壳内制成,蔽材料可根据工况和辐照泄露计量选择相应的耐高温和不耐高温屏蔽材料;
所述屏蔽组件17和保温组件18均通过固定挡圈19分别安装在支承框架16的内侧和外侧。
所述顶盖法兰保温层2的底部设置有第一凸起,所述支承框架16的顶部设置有第二凸起,所述第一凸起和第二凸起之间通过螺栓连接。
所述容器法兰接管段筒体保温层4用于覆盖容器换料密封支承环以下的容器法兰和接管段筒体部分,所述容器法兰接管段筒体保温层4用于覆盖接管段筒体的部分为竖竖直圆筒段,所述竖直圆筒段的底部用于搭接汽水排放窗7。
所述堆坑筒体保温层8位于堆坑9内,用于覆盖堆芯筒体和下封头过渡段的竖直筒体部分;所述下封头保温层10用于覆盖压力容器的下封头;
所述堆坑筒体保温层8和下封头保温层10安装在钢衬里14外壁上,所述钢衬里14与堆芯筒体和下封头外壁之间形成冷却水流道13,所述冷却水流道13的下部设置有注水口部件11,所述冷却水流道13的顶部环形出口通过汽水排放窗7封闭;
在堆芯熔融的严重事故工况下,为了实现安全注水冷却功能,需在压力容器外壁面形成一个稳定的冷却水流道13,在堆坑筒体保温层8和下封头保温层10与外壁之间设置一个不锈钢流道的钢衬里14,流道钢衬里内壁与压力容器外壁之间应保持一定间隙,流道钢衬里外壁与保温层内壁之间应保持一定的空气间隙。堆坑筒体保温层、下封头保温层10和钢衬里14可以通过若干悬臂支架15固定在堆坑9内壁和堆坑地面的预埋件上。
在堆坑筒体保温层8顶部,与压力容器支承环6底部混凝土支承台相同标高位置沿周向均匀设置一圈汽水排放窗组件7,用于排出严重事故工况下的汽水混合物。同时在下封头保温层10的底部设置一个注水口部件11,用于注入用于冷却压力容器的冷却水。
即所述容器法兰接管段筒体保温层4用于覆盖接管段筒体部分的竖直圆筒段的底部与堆坑筒体保温层8的顶部之间在径向上具有一定间距,该间距为冷却水流道13的顶部环形出口,环形出口由若干个汽水排放窗7组成,所述汽水排放窗7的底部通过铰链20安装在堆坑筒体保温层8的顶部,所述汽水排放窗7的顶部搭接在容器法兰接管段筒体保温层4的竖直圆筒段底部。
其中汽水排放窗7的下端外棱边通过铰链20以铰接的形式连接在坑筒体保温层8顶部,在不同状况下可实现汽水排放窗7的开启和关闭,汽水排放窗7上端倾斜的搭在在容器法兰接管段筒体保温层4的竖直圆筒段底部,如图3所示。
注水口部件11如附图4所示,注水口部件11上应开设一个圆孔,允许注水管道12插入,并在注水管道12的出口设置保温盖板21,单个保温盖板的不锈钢外包壳应采用密封焊接以保证密封性。注水口部件11还可以有其他形式,如可通过浮球代替保温盖板的浮球注水部件;或者将单管注水部件改成喷淋管注水,每个喷淋管的端口处用活塞堵住防止正常运行工况下的热损失。
在正常运行工况下,汽水排放窗7和注水口部件11通过自重处于关闭状态,以抑制空气直接进出流道钢衬里与压力容器外壁之间的环腔流道;严重事故工况下,冷却水冲开注水部件的保温盖板21进入冷却水流道13,吸收反应堆内的热量变成汽水混合物并向上流动,汽水混合物产生的压力冲开汽水排放窗7并排放至压力容器支承环。整个CIS系统可在能动和非能动状态下工作,在能动状态下,注水管道12可通过连接泵进行冷却水注入;在非能动状态下,注水管道与高位水箱相连,通过高位水箱的重力作用冲开保温盖板进入冷却水通道。同时由于注水管路与冷却水通道直连,可实现冷却水的快速直接注入,保证了严重事故下注水的快速性。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多功能一体化反应堆压力容器保温装置,其特征在于,从上至下依次包括上封头保温层(1)、顶盖法兰保温层(2)、辐射屏蔽保温组件(3)、容器法兰接管段筒体保温层(4)、堆坑筒体保温层(8)和下封头保温层(10);
所述上封头保温层(1)置于堆顶围筒内;
所述顶盖法兰保温层(2)底部可拆卸式设置在辐射屏蔽保温组件(3)上,所述保温层(2)的上部与堆顶围筒的外壁角钢接触,所述顶盖法兰保温层(2)覆盖了部分顶盖法兰和全部主螺栓;
所述辐射屏蔽保温组件(3)包括支承框架(16),所述支承框架(16)的内侧和外侧分别设置有屏蔽组件(17)和保温组件(18),所述支承框架(16)的顶部与顶盖法兰保温层(2)的底部可拆卸式连接,所述支承框架(16)的底部由容器换料密封支承环支撑;
所述容器法兰接管段筒体保温层(4)用于覆盖容器换料密封支承环以下的容器法兰和接管段筒体部分;
所述堆坑筒体保温层(8)位于堆坑(9)内,用于覆盖堆芯筒体和下封头过渡段的竖直筒体部分;所述下封头保温层(10)用于覆盖压力容器的下封头;
所述堆坑筒体保温层(8)和下封头保温层(10)安装在钢衬里(14)外壁上,所述钢衬里(14)与堆芯筒体外壁和下封头外壁之间形成冷却水流道(13),所述冷却水流道(13)的下部设置有注水口部件(11),所述冷却水流道(13)的顶部环形出口通过汽水排放窗(7)封闭。
2.根据权利要求1所述的一种多功能一体化反应堆压力容器保温装置,其特征在于,所述上封头保温层(1)竖直圆筒保温层,所述竖直圆筒保温层的顶部通过水平圆板保温层封闭,所述述竖直圆筒保温层的底部设置在压力容器顶盖的堆顶结构支承台上。
3.根据权利要求2所述的一种多功能一体化反应堆压力容器保温装置,其特征在于,所述竖直圆筒保温层底部设置支承角钢。
4.根据权利要求1所述的一种多功能一体化反应堆压力容器保温装置,其特征在于,所述屏蔽组件(17)和保温组件(18)均通过固定挡圈(19)分别安装在支承框架(16)的内侧和外侧。
5.根据权利要求1所述的一种多功能一体化反应堆压力容器保温装置,其特征在于,所述顶盖法兰保温层(2)的底部设置有第一凸起,所述支承框架(16)的顶部设置有第二凸起,所述第一凸起和第二凸起之间通过螺栓连接。
6.根据权利要求1所述的一种多功能一体化反应堆压力容器保温装置,其特征在于,所述屏蔽组件(17)采用核级碳化硼烧结块密闭封装在不锈钢外包壳内制成。
7.根据权利要求1所述的一种多功能一体化反应堆压力容器保温装置,其特征在于,所述容器法兰接管段筒体保温层(4)用于覆盖接管段筒体部分的竖直圆筒段的底部与堆坑筒体保温层(8)的顶部之间在径向上具有一定间距,该间距为冷却水流道(13)的顶部环形出口,环形出口由若干个汽水排放窗(7)组成,所述汽水排放窗(7)的底部通过铰链(20)安装在堆坑筒体保温层(8)的顶部,所述汽水排放窗(7)的顶部搭接在容器法兰接管段筒体保温层(4)的竖直圆筒段底部。
8.根据权利要求1所述的一种多功能一体化反应堆压力容器保温装置,其特征在于,所述堆坑筒体保温层(8)、下封头保温层(10)和钢衬里(14)通过若干悬臂支架(15)固定在堆坑(9)内壁和堆坑地面的预埋件上。
9.根据权利要求1所述的一种多功能一体化反应堆压力容器保温装置,其特征在于,所述注水口部件(11)包括穿管下封头保温层(10)和钢衬里(14)的通孔,该通孔与注水管道(12)连通,所述通孔通过保温盖板(21)封闭或通过浮球封闭,所述保温盖板(21)至少对称设置有两个,所述保温盖板(21)的一端与通孔内壁铰接。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种多功能一体化反应堆压力容器保温装置,其特征在于,所述钢衬里(14)通过螺栓与悬臂支架连接。
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