CN115171927A - 吸收球停堆系统和吸收球输送方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种吸收球停堆系统和吸收球输送方法。本发明的吸收球停堆系统，包括：反应容器，反应容器内设有吸收球孔道，吸收球孔道具有第一进口和第一出口；反应堆芯，反应堆芯位于反应容器内，吸收球孔道位于反应堆芯周侧；贮球罐，贮球罐内用于放置吸收球，贮球罐的出口与第一进口连通，以便贮球罐内的吸收球可进入吸收球孔道内；提升装置，提升装置位于反应容器外侧，第一出口与提升装置的进口连通，提升装置的出口与贮球罐的进口连通。因此，根据本发明的吸收球停堆装置具有便于更换吸收球、可减小吸收球损坏、减少吸收球孔道4内的吸收球粉尘以便增加使用寿命的优点。

Description

吸收球停堆系统和吸收球输送方法

技术领域

本发明涉及球床高温气冷堆技术领域，具体涉及一种吸收球停堆系统和吸收球输送方法。

背景技术

吸收球停堆系统是球床高温气冷堆HTR-PM的第二套反应性控制系统，具有落球辅助停堆和气力输送回球备用的功能，与控制棒系统共同使用，实现更低的停堆温度，用作备用停堆系统，缓解ATWS事故。相关技术中，吸收球停堆系统主要由落球装置、侧反射层吸收球孔道和气力输送装置等三部分组成，落球装置布置在反应堆压力容器内部堆内构件上支承板上，吸收球是含碳化硼石墨球，吸收球保存在贮球罐内，当反应堆启动时需要将侧反射层孔道内的吸收球通过气力输送方式返回到贮球罐。相关技术中的吸收球落球停堆的技术方案主要有如下几个缺点：1)落球装置、贮球罐和供料器位于反应堆压力容器内，这样造成了设备检修困难，一些电气元器件入料位计等由于受到高温和高辐照影响导致使用寿命较短，且更换维修不易，同时也占用了压力容器的内部空间，不利于进一步缩小压力容器的尺寸；2)采用气力输送的方式输送吸收球，吸收球在传输过程中于管道发生碰撞和摩擦，容易产生粉尘，这些粉尘中含有碳化硼，一旦随吸收球进入吸收球孔道后，很难再被去除滞留在孔道内，由于碳化硼是强中子吸收材料，会导致堆芯处于次临界状态而无法再次启堆；3)贮球罐内的吸收球在寿期内是需要更换的，包括吸收球从贮球罐内导出和注入新的吸收球，然而由于贮球罐在压力容器封头内，所以只有打开压力容器封头才能进行更换，这无疑增加了更换操作的难度。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种吸收球停堆系统和吸收球输送方法。

本发明实施例的吸收球停堆系统，包括：

反应容器，所述反应容器内设有吸收球孔道，所述吸收球孔道具有第一进口和第一出口，所述第一进口位于所述第一出口的上方；

反应堆芯，所述反应堆芯位于所述反应容器内，所述吸收球孔道位于所述反应堆芯周侧；

贮球罐，所述贮球罐内用于放置吸收球，所述贮球罐的出口与所述第一进口连通，以便所述贮球罐内的所述吸收球可进入所述吸收球孔道内；

提升装置，所述提升装置位于所述反应容器外侧，所述第一出口与所述提升装置的进口连通，所述提升装置的出口与所述贮球罐的进口连通，所述提升装置的出口位于所述提升装置内的进口的上方，所述提升装置包括提升部，所述提升部可带动进入所述提升装置的进口的所述吸收球向上移动并通过所述提升装置的出口输送至所述贮球罐内。

因此，根据本发明实施例的吸收球停堆装置具有便于更换吸收球、可减小吸收球损坏、减少吸收球孔道4内的吸收球粉尘以便增加使用寿命的优点。

本发明实施例的吸收球停堆系统还包括

第一管，所述贮球罐位于所述反应容器的上方，所述贮球罐的出口通过所述第一管与所述第一进口连通；

第二管，所述提升装置的进口通过所述第二管与所述第一出口连通。

在一些实施例中，所述反应容器内设有石墨反射层，所述石墨反射层的内壁面限定出反应腔，所述反应堆芯位于所述反应腔内，所述吸收球孔道沿上下方向贯穿所述石墨反射层，所述第一管和所述第二管均设在所述石墨反射层上且与所述吸收球孔道连通。

在一些实施例中，所述吸收球孔道为多个，多个吸收球孔道在周向上均匀地环设在所述反应堆芯周侧，所述贮球罐、所述第一管和所述第二管中的每一者均为多个，每个所述吸收球孔道均与一个所述贮球罐、一个所述第一管和一个所述第二管相配合。

在一些实施例中，所述第一管上设有第一阀，所述第二管上设有第二阀，所述第一阀和所述第二阀均位于所述反应容器外侧。

本发明实施例的吸收球停堆系统还包括

第三管，所述提升装置的出口通过第三管与所述贮球罐的进口连通；

料位计，所述料位计设在所述贮球罐上。

在一些实施例中，所述第三管上设有第三阀。

在一些实施例中，所述提升部包括输送带、料斗、螺旋叶片和刮板链中的至少一者。

在一些实施例中，所述提升装置为带式输送机，所述提升部为输送带；

或者，所述提升装置为刮板输送机，所述提升部为刮板链；

或者，所述提升装置为斗式提升机，所述提升部为料斗；

或者，所述提升装置为管式螺旋输送机，所述提升部为螺旋叶片。

本发明还提出了一种利用本发明实施例的吸收球停堆系统的吸收球输送方法，，包括以下步骤：

在将一个吸收球孔道内的吸收球通过提升装置输送至相应的贮球罐内后，再将另一个所述吸收球孔道内的吸收球通过所述提升装置输送至相应的所述贮球罐内。

附图说明

图1是根据本发明实施例的吸收球停堆装置的示意图。

附图标记：

球床高温气冷堆100，反应容器1，反应堆芯2，石墨反射层3，吸收球孔道4，第一进口5，第一出口6，贮球罐7，提升装置8，第一管9，第二管10，第三管11，第一阀12，第二阀13，第三阀14，料位计15。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的吸收球停堆装置100。如图1所示，根据本发明实施例的吸收球停堆装置100包括反应容器1、反应堆芯2、贮球罐7和提升装置8。

反应容器1内设有吸收球孔道4，吸收球孔道4具有第一进口5和第一出口6，第一进口5位于第一出口6的上方。反应堆芯2位于反应容器1内，吸收球孔道4位于反应堆芯2周侧。贮球罐7内用于放置吸收球，贮球罐7的出口与第一进口5连通，以便贮球罐7内的吸收球可进入吸收球孔道4内。

提升装置8位于反应容器1外侧，第一出口6与提升装置8的进口连通，提升装置8的出口与贮球罐7的进口连通，提升装置8的出口位于提升装置8内的进口的上方，提升部可带动进入提升装置8的进口的吸收球向上移动并通过提升装置8的出口输送至贮球罐7内。

根据本发明实施例的吸收球停堆装置100通过在反应容器1外侧设置提升装置8，且第一出口6与提升装置8的进口连通，提升装置8的出口与贮球罐7的进口连通。由此，吸收球孔道4内的吸收球需要回到贮球罐7内时，吸收球可通过第一出口6进入提升装置8的进口内，以便提升装置8的提升部带动吸收球向上移动，然后通过提升装置8的出口输送至贮球罐7内。

相较于相关技术中通过气力输送的方式输送吸收球，采用在反应容器1外侧设置具有提升部的提升装置8(机械输送方式)，该提升装置8可以是现有的输送结构，可使得吸收球在向上移动中减少吸收球与管道的摩擦、碰撞，以便减少吸收球的磨损且可减少吸收球粉尘的。即可使得吸收球孔道4内滞留的吸收球粉尘(碳化硼粉尘)较少，以使得吸收球停堆装置100可正常使用。不使用气力输送的方式输送吸收球，也可使得贮球罐7设置在反应容器1的外侧，只在反应容器1内设置吸收球孔道4，从而减小反应容器1的尺寸(内部空间)。在反应容器1外侧设置具有提升部的提升装置8也可便于工作人员吸收球时无需拆开反应容器1，从而增加更换吸收球的便利性。

因此，根据本发明实施例的吸收球停堆装置100具有便于更换吸收球、可减小吸收球损坏、减少吸收球孔道4内的吸收球粉尘以便增加使用寿命的优点。

如图1所示，根据本发明实施例的吸收球停堆装置100包括反应容器1、反应堆芯2、贮球罐7、提升装置8、第一管9、第二管10、第三管11和料位计15。

反应容器1内设有吸收球孔道4，吸收球孔道4具有第一进口5和第一出口6，第一进口5位于第一出口6的上方。吸收球孔道4可沿上下方向延伸或者倾斜的设置在反应容器1内。第一进口5位于吸收球孔道4的顶部开口，第一出口6位吸收球孔道4的顶部开口。上下方向如图1中的箭头所示。例如，吸收球孔道4沿上下方向延伸。

如图1所示，反应堆芯2位于反应容器1内，吸收球孔道4位于反应堆芯2周侧。由此，可使得吸收球进入吸收球孔道4内时，可位于反应堆芯2的周侧。具体地，反应容器1内设有石墨反射层3，石墨反射层3的内壁面限定出反应腔，反应堆芯2位于反应腔内。吸收球孔道4沿上下方向贯穿石墨反射层3。

如图1所示，贮球罐7内用于放置吸收球，贮球罐7的出口与第一进口5连通，以便贮球罐7内的吸收球可进入吸收球孔道4内。具体地，贮球罐7位于反应容器1的上方，贮球罐7的出口通过第一管9与第一进口5连通。贮球罐7位于反应容器1方式可减小反应容器1的尺寸，且便于贮球罐7内的吸收球在重力的作用下依次通过第一管9和第一进口5后进入吸收球孔道4内。例如，贮球罐7是为不锈钢材质。

提升装置8的进口通过第二管10与第一出口6连通。具体地，第一管9和第二管10均设在石墨反射层3上且与吸收球孔道4连通。第一管9设置在反应容器1的顶部，第一管9沿上下方向延伸，第一管9的上进口与贮球罐7的下出口连通。第一管9的下出口伸入反应容器1内且设在石墨反射层3上，且吸收球孔道4的第一进口5与第一管9的下出口连通。

第二管10设在反应容器1的底部，第二管10的上开口伸入反应容器1内且设在石墨反射层3上。第二管10的上开口与第一出口6连通，第二管10的下开口与提升装置8配合，以便提升装置8可将从第二管10排出的吸收球输送至贮球罐7内。

如图1所示，在一些实施例中，吸收球孔道4为多个，多个吸收球孔道4在周向上均匀地环设在反应堆芯2周侧。由此，可使得在向吸收球孔道4内放置吸收球时，便于反应堆芯2的周侧具有数量较多的吸收球。贮球罐7、第一管9和第二管10中的每一者均为多个，每个吸收球孔道4均与一个贮球罐7、一个第一管9和一个第二管10相配合。相应的贮球罐7、吸收球孔道4、第一管9和第二管10从上至下依次连接。

第一管9上设有第一阀12，第二管10上设有第二阀13，第一阀12和第二阀13均位于反应容器1外侧。具体地，每个第一管9上设有一个第一阀12，第一阀12可控制第一管9的启闭。每个第二管10上设有一个第二阀13，第二阀13可控制第二管10的启闭。由此，第一阀12开启时，贮球罐7内的吸收球可进入吸收球孔道4内，第一阀12关闭时，贮球罐7内的吸收球停留在贮球罐7内。第二阀13开启时，吸收球孔道4内的吸收球可向下掉落并排出反应容器1，第二阀13关闭时，可使得吸收球进入吸收球孔道4内后停留在吸收球孔道4内。

如图1所示，提升装置8位于反应容器1外侧，第一出口6与提升装置8的进口连通，提升装置8的出口与贮球罐7的进口连通，提升装置8的出口位于提升装置8内的进口的上方，提升部可带动进入提升装置8的进口的吸收球向上移动并通过提升装置8的出口输送至贮球罐7内。在机械提升过程中，吸收球可与提升部保持相对静止状态，因此吸收器不会与提升部发生相对摩擦和碰撞，这样可以有效减少吸收球粉尘产生的概率。例如，第二管10下部倾斜设置，以便吸收球可依靠重力进入提升装置的进口。提升装置8的出口位于贮球罐7的上方，以便吸收球可利用重力进入贮球罐7。

提升装置8的出口通过第三管11与贮球罐7的进口连通，第三管11上设有第三阀14。料位计15设在贮球罐7上，料位计15用于显示贮球罐7内的吸收球的数量。具体地，每个贮球罐7具有与其配合的料位计15和第三阀14。第三阀14可控制第三管11的启闭，第三阀14开启时，可使得吸收球进入贮球罐7，当料位计15显示贮球罐7具有足够数量的吸收球时，可关闭第三阀14，以使得吸收球无法通过第三管14进入贮球罐7内。

在一些实施例中，提升部包括输送带、料斗、螺旋叶片和刮板链中的至少一者。提升部为输送带、料斗、螺旋叶片和刮板链中的一者或多者以便提升部便于带动吸收球向上移动，然后通过第三管14进入贮球罐7内。提升装置可以是一体化设置，也可以采用分段提升的设置。例如，提升装置8为带式输送机，提升部为输送带，利用倾斜向上的输送带可带动吸收球向上移动。或者，提升装置8为刮板输送机，提升部为刮板链，利用可向上移动的刮板链可带动吸收球向上移动。或者，提升装置8为斗式提升机，提升部为料斗。利用水车式的斗式提升机的料斗可带动吸收球向上移动。或者，提升装置8为管式螺旋输送机，提升部为螺旋叶片。利用转动的螺旋叶片可带动吸收球向上移动。

如图1所示，反应堆芯2正常运行工况下，吸收球存放在贮球罐7内，料位计15显示吸收球处于满罐状态，第一阀12、第二阀13和第三阀14均处于关闭状态。

当遇到紧急停堆需要投入吸收球时，打开第一阀12，贮球罐7内的吸收球依靠自重进入到吸收球孔道4内，单个贮球罐7内吸收球的数量可以满足单个吸收球孔道4内使用吸收球的数量，当吸收球全部进入吸收球孔道4内后，料位计显示贮球罐7内为空，此后关闭第一阀12。所有第一阀12在控制信号的作用下应该同时打开，使各个吸收球孔道4同时有吸收球进入。

当需要重新启动反应堆时，需要将吸收球孔道4内的吸收球排出，重新输送回贮球罐7。此时接到控制信号号后，打开第二阀13和第三阀14，吸收球孔道4内吸收球在自身重力作用下，进入机械提升装置8的进口，依靠机械提升装置8将吸收球输送到顶端，然后进入到贮球罐7，当贮球罐7的料位计显示罐满时，关闭第二阀13和第三阀14。不同吸收球孔道4内的吸收球要按照规定的顺序依次提升，这样既可以保证不快速向堆芯引入大的正反应性，也可以控制每个贮球罐7内存放的吸收球数量是均等的。

本发明还提出了一种利用根据本发明实施例的吸收球停堆装置100的吸收球输送方法，根据本发明实施例的吸收球输送方法包括以下步骤：

在将一个吸收球孔道4内的吸收球通过提升装置8输送至相应的贮球罐7内后，再将另一个吸收球孔道4内的吸收球通过提升装置8输送至相应的贮球罐7内。由此，可使得每个贮球罐7内的吸收球的数量可保持不变，防止一部分贮球罐7内的吸收球的数量较少。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种吸收球停堆装置，其特征在于，包括：

反应容器，所述反应容器内设有吸收球孔道，所述吸收球孔道具有第一进口和第一出口，所述第一进口位于所述第一出口的上方；

反应堆芯，所述反应堆芯位于所述反应容器内，所述吸收球孔道位于所述反应堆芯周侧；

贮球罐，所述贮球罐内用于放置吸收球，所述贮球罐的出口与所述第一进口连通，以便所述贮球罐内的所述吸收球可进入所述吸收球孔道内；

提升装置，所述提升装置位于所述反应容器外侧，所述第一出口与所述提升装置的进口连通，所述提升装置的出口与所述贮球罐的进口连通，所述提升装置的出口位于所述提升装置内的进口的上方，所述提升装置包括提升部，所述提升部可带动进入所述提升装置的进口的所述吸收球向上移动并通过所述提升装置的出口输送至所述贮球罐内。

2.根据权利要求1所述的吸收球停堆装置，其特征在于，还包括

第一管，所述贮球罐位于所述反应容器的上方，所述贮球罐的出口通过所述第一管与所述第一进口连通；

第二管，所述提升装置的进口通过所述第二管与所述第一出口连通。

3.根据权利要求2所述的吸收球停堆装置，其特征在于，所述反应容器内设有石墨反射层，所述石墨反射层的内壁面限定出反应腔，所述反应堆芯位于所述反应腔内，所述吸收球孔道沿上下方向贯穿所述石墨反射层，所述第一管和所述第二管均设在所述石墨反射层上且与所述吸收球孔道连通。

4.根据权利要求3所述的吸收球停堆装置，其特征在于，所述吸收球孔道为多个，多个吸收球孔道在周向上均匀地环设在所述反应堆芯周侧，所述贮球罐、所述第一管和所述第二管中的每一者均为多个，每个所述吸收球孔道均与一个所述贮球罐、一个所述第一管和一个所述第二管相配合。

5.根据权利要求2所述的吸收球停堆装置，其特征在于，所述第一管上设有第一阀，所述第二管上设有第二阀，所述第一阀和所述第二阀均位于所述反应容器外侧。

6.根据权利要求2所述的吸收球停堆装置，其特征在于，还包括

第三管，所述提升装置的出口通过第三管与所述贮球罐的进口连通；

料位计，所述料位计设在所述贮球罐上。

7.根据权利要求6所述的吸收球停堆装置，其特征在于，所述第三管上设有第三阀。

8.根据权利要求1-7任一项所述的吸收球停堆装置，其特征在于，所述提升部包括输送带、料斗、螺旋叶片和刮板链中的至少一者。

9.根据权利要求8所述的吸收球停堆装置，其特征在于，

所述提升装置为带式输送机，所述提升部为输送带；

或者，所述提升装置为刮板输送机，所述提升部为刮板链；

或者，所述提升装置为斗式提升机，所述提升部为料斗；

或者，所述提升装置为管式螺旋输送机，所述提升部为螺旋叶片。

10.一种利用权力要求2-9任一项所述的吸收球停堆装置的吸收球输送方法，其特征在于，包括以下步骤：

在将一个吸收球孔道内的吸收球通过提升装置输送至相应的贮球罐内后，再将另一个所述吸收球孔道内的吸收球通过所述提升装置输送至相应的所述贮球罐内。

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