CN115862902A

CN115862902A - 反应堆

Info

Publication number: CN115862902A
Application number: CN202211154629.2A
Authority: CN
Inventors: 刘兆阳; 邓夏; 王明政; 吴水金
Original assignee: China Institute of Atomic of Energy
Current assignee: China Institute of Atomic of Energy
Priority date: 2022-09-22
Filing date: 2022-09-22
Publication date: 2023-03-28
Anticipated expiration: 2042-09-22
Also published as: CN115862902B

Abstract

本申请实施例提供了一种反应堆，包括：压力容器，其中容纳有冷却剂；堆芯组件，设置于压力容器内；栅板联箱，设置于堆芯组件的下方，栅板联箱的底板靠近周缘的位置沿周向设有多个螺纹孔；堆内支承，设置于栅板联箱径向外侧，堆内支承包括位于径向内侧的中心内套筒，中心内套筒设有环形台阶面，用于支承栅板联箱，环形台阶面沿周向设有多个通孔；以及多组第一安装组件，用于将栅板联箱的底板与环形台阶面螺纹连接，其中，第一安装组件包括：第一紧固件，依次经由螺纹孔和通孔向下延伸；多个螺母，在环形台阶面的下方与第一紧固件螺纹连接；以及防松套，套设在多个螺母上，且与环形台阶面焊接，防松套用于限制最外侧的螺母相对于第一紧固件旋转。

Description

反应堆

技术领域

本发明涉及核反应堆技术领域，具体涉及一种反应堆。

背景技术

反应堆的堆内构件包括堆内支承结构，堆芯组件、栅板联箱、堆内热屏蔽、堆内屏蔽等，这些结构包含大量的螺栓等联结件。这些联结件在反应堆运行过程中受到流体的冲蚀以及机械振动的影响容易发生松动，进而脱落，引起反应堆异常运行。因此，需要提高反应堆内螺栓等联结件的可靠性，避免其发生松动和脱落。

发明内容

针对上述技术问题，本申请实施例提供了一种反应堆，其包括：

压力容器，其中容纳有冷却剂；

堆芯组件，设置于所述压力容器内；

栅板联箱，设置于所述堆芯组件的下方，用于固定和支承所述堆芯组件以及为所述堆芯组件分配冷却剂流量，所述栅板联箱的底板靠近周缘的位置沿周向设有多个螺纹孔；

堆内支承，设置于所述栅板联箱径向外侧，所述堆内支承包括位于径向内侧的中心内套筒，所述中心内套筒设有环形台阶面，用于支承所述栅板联箱，所述环形台阶面沿周向设有多个通孔；以及

多组第一安装组件，用于将所述栅板联箱的底板与所述环形台阶面螺纹连接，其中，所述第一安装组件包括：

带有螺纹的第一紧固件，所述第一紧固件依次经由所述螺纹孔和所述通孔向下延伸；

多个螺母，在所述环形台阶面的下方与所述第一紧固件螺纹连接，以将所述栅板联箱的底板与所述环形台阶面连接；以及

防松套，套设在所述多个螺母上，且与所述环形台阶面焊接，所述防松套的径向内侧设有限位部，用于限制最外侧的螺母相对于所述第一紧固件旋转。

本申请实施例通过设置第一紧固件，多个螺母以及防松套，将栅板联箱的底板与堆内支承的环形台阶面螺纹连接，增强了栅板联箱的底板与堆内支承的环形台阶面连接的稳定性。

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是根据本发明一个实施例的反应堆的结构示意图；

图2是图1所示A区域的局部放大图；

图3和图4分别是图2所示防松套的剖面示意图；

图5是图1所示B区域的局部放大图；

图6是图1所示堆内屏蔽的结构示意图；以及

图7是图6所示C区域的局部放大图。

需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。

附图标记说明：

压力容器顶盖10；压力容器本体20；

堆芯组件30；热交换器支承41；

泵支承42；栅板联箱50；

底板51；垫板52；

外层热屏蔽61；热屏蔽筒621；

内层热屏蔽62；外侧环形间隙63；

内侧环形间隙64；螺栓624；

防松帽625；堆内支承70；

中心内套筒71；环形台阶面711；

第一紧固件81；第一螺母82；

第二螺母83；防松套84；

圆筒841；限位部842；

垫片85；上部屏蔽91；

径向外屏蔽93；中部屏蔽92；

内钢筒94；安装块941；

栅格板95；第二紧固件96；

径向内屏蔽97；下部屏蔽98；

外钢筒99。

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。

需要说明的是，除非另外定义，本申请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。

在本发明实施例的描述中“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。

本申请实施例的反应堆为池式反应堆。冷却剂可以是液态钠或者液态铅铋合金等，相应地，反应堆为池式钠冷快堆或池式铅铋快堆。

参见图1，本发明实施例的反应堆可包括压力容器本体20和压力容器顶盖10。压力容器本体20容纳有冷却剂，压力容器顶盖10可通过螺栓等紧固件与压力容器本体20固定连接，以使两者之间密闭从而形成压力容器。

反应堆还包括设置于压力容器内部的堆芯组件30、动力泵(图中未示出)、栅板联箱50、中间热交换器(图中未示出)以及堆内支承70等。

动力泵由泵支承42支承，泵支承42可固定在压力容器顶盖10上。泵支承42的下端有泵出口，由动力泵泵送的冷却剂经由泵支承42的泵出口向外流出。动力泵可以是离心泵。在其他实施例中，本领域技术人员可以根据实际情况选择其他类型的动力泵为冷却剂传输提供动力。

中间热交换器可通过热交换器支承41安装于压力容器顶盖10上。

栅板联箱50设于堆芯组件30的下方，用于固定和支承堆芯组件30以及为堆芯组件30分配冷却剂流量。

从堆芯组件30流出的冷却剂进入中间热交换器进行降温，从中间热交换器流出的冷却剂被动力泵泵送至栅板联箱50，从而对堆芯组件30以及堆内其他设备进行冷却，冷却剂吸收堆芯组件30产生的热量之后，再循环回中间热交换器进行降温，从而完成冷却剂在反应堆一回路中的循环。

堆内支承70设置于栅板联箱50径向外侧。

参见图2，堆内支承70包括位于径向内侧的中心内套筒71，中心内套筒71设有环形台阶面711，用于支承栅板联箱50。

在一些实施例中，中心内套筒71可包括位于上方的第一筒体和位于下方的第二筒体，第一筒体的内径大于第二筒体的内径，第一筒体和第二筒体之间由水平延伸的环面连接，该环面即为环形台阶面711。

栅板联箱50的底板51靠近周缘的位置沿周向设有多个螺纹孔，环形台阶面711相应地沿周向设有多个通孔。

反应堆还包括多组第一安装组件，用于将栅板联箱50的底板51与环形台阶面711螺纹连接。

第一安装组件包括：带有螺纹的第一紧固件81，多个螺母以及防松套84。第一紧固件81依次经由螺纹孔和通孔向下延伸。多个螺母在环形台阶面711的下方与第一紧固件81螺纹连接，以将栅板联箱50的底板51与环形台阶面711连接。防松套84套设在多个螺母上，且与环形台阶面711焊接，防松套84的径向内侧设有限位部842，用于限制最外侧的螺母相对于第一紧固件81旋转。

由于栅板联箱50用于固定和支承堆芯组件30以及为堆芯组件30分配冷却剂流量，因此保证栅板联箱50的稳定性十分重要。试验中发现，由于栅板联箱50与堆内支承70的中心内套筒71之间的径向间距较小，同时受到栅板联箱50的结构限制，在安装时，需要使第一紧固件81依次经由螺纹孔和通孔向下延伸至环形台阶面711下方，再利用螺母在环形台阶面711的下方与第一紧固件81螺纹连接，如此设置，可加强栅板联箱50的底板51与环形台阶面711之间的连接。进一步地，最内侧的螺母直接受到旋转的作用力，但由于其轴向还设有其他螺母，因此，最内侧的螺母将作用力沿轴向传给其他螺母，而最外侧的螺母由于受到轴向作用力，而不是转动作用力，不容易发生转动。因此，设置多个螺母还可以防止第一紧固件81松动。

更进一步地，本申请实施例通过增设套设在多个螺母上的防松套84，将防松套84与环形台阶面711焊接，利用防松套84的限位部842限制最外侧的螺母相对于第一紧固件81旋转，能够进一步保证第一紧固件81的防松性能。

由此可见，本申请实施例通过设置第一紧固件81，多个螺母以及防松套84，将栅板联箱50的底板51与堆内支承70的环形台阶面711螺纹连接，增强了栅板联箱50的底板51与堆内支承70的环形台阶面711连接的稳定性。底板51与堆内支承70的环形台阶面711之间还可设置垫板52。

在一些实施例中，第一紧固件81可以为螺柱。由于栅板联箱50与堆内支承70的中心内套筒71之间的径向间距较小，同时受到栅板联箱50的结构限制，螺柱比螺栓更适合用于将栅板联箱50的底板51与堆内支承70的环形台阶面711螺纹连接。

螺柱可以包括第一螺纹段、第二螺纹段、位于第一螺纹段和第二螺纹段之间的光杆段。第一螺纹段可以与栅板联箱50的底板51螺纹连接，第二螺纹段可以与多个螺母螺纹连接。

防松套84可以采用断续角焊缝与环形台阶面711焊接。相比角焊的方式，断续角焊缝能够增加焊接的强度；相比全焊的方式，断续角焊缝能够避免应力造成的焊缝开裂。

参见图2，多个螺母包括：第一螺母82和第二螺母83，其中第二螺母83相比第一螺母82远离环形台阶面711地与第一紧固件81螺纹连接，第二螺母83沿轴向的厚度大于第一螺母82沿轴向的厚度。

由于第二螺母83沿轴向的厚度大于第一螺母82沿轴向的厚度，且第二螺母83远离环形台阶面711，使得第二螺母83更不易发生转动。

参见图3和图4，防松套84包括：圆筒841段，限位部842设置在圆筒841段远离环形台阶面711的一端的径向内侧。限位部842的截面与第二螺母83的外周轮廓的形状和尺寸相适配，从而更好地起到防止第二螺母83转动的作用。

在图示的实施例中，第二螺母83的外周轮廓为六边形，相应地，限位部842的截面也为六边形。限位部842与第二螺母83之间可以为间隙配合。

第二螺母83沿径向的宽度小于第一螺母82。如此设置，能够增大第一螺母82的重量，使第一螺母82更不易发生转动。

在一些实施例中，第一安装组件还包括垫片85，套设在第一螺母82和环形台阶面711之间。

在一些实施例中，反应堆还包括：径向热屏蔽，设置于压力容器内。径向热屏蔽与压力容器本体20直接面对。即径向热屏蔽与压力容器本体20之间未设置能够将两者之间的空间划分为不同区域的其他构件。

参见图5，径向热屏蔽包括：外层热屏蔽61和内层热屏蔽62。内层热屏蔽62设置于外层热屏蔽61的径向内侧。

压力容器本体20与外层热屏蔽61之间形成外侧环形间隙63。外层热屏蔽61与内层热屏蔽62之间形成内侧环形间隙64。外层热屏蔽61的上部设有沿周向分布的多个液流通孔，以将内侧环形间隙64与外侧环形间隙63连通。

可利用动力泵将从中间热交换器流出的冷却剂泵送至外侧环形间隙63。外侧环形间隙63的冷却剂自下向上沿压力容器本体20的内壁和外层热屏蔽61的外壁向上流动，以对压力容器本体20进行降温，之后经由液流通孔进入内侧环形间隙64，沿内侧环形间隙64向下流动。换言之，在外侧环形间隙63内形成冷却剂的液流上升流道，在内侧环形间隙64内形成冷却剂的液流下降流道。在内侧环形间隙64流出的冷却剂循环至中间热交换器进行冷却。

栅板联箱50设有多个节流件，用于使进入栅板联箱50内的部分冷却剂经多个节流件进入外侧环形间隙63。

在一些实施例中，内层热屏蔽62包括：多层热屏蔽筒621，多个螺栓624，以及多个防松帽625。

多层热屏蔽筒621沿径向设有多个螺纹孔。每个螺栓624与多层热屏蔽筒621的螺纹孔螺纹连接，以将多层热屏蔽筒621连接为一体。即，每层热屏蔽筒621在相同位置均设有螺纹孔，每个螺栓624同时与多层热屏蔽筒621的螺纹孔螺纹连接。

其中，每个螺栓624的头部位于多层热屏蔽筒621的径向内侧。每个防松帽625将一个螺栓624的头部罩设在内，防松帽625与最内侧的热屏蔽筒621焊接。

由于螺栓624沿水平方向(即径向)延伸，同时螺栓624用于与多层热屏蔽筒621的螺纹孔螺纹连接，由于相邻热屏蔽筒621之间的相互作用，螺栓624较容易发生松动，本申请实施例通过设置防松帽625，可以避免螺栓624发生松动，同时也能够避免螺栓624脱落。

防松帽625包括盖板和自盖板周缘延伸的周壁，周壁径向内侧的宽度可以略大于螺栓624头部的径向宽度，例如大于1-2mm；周壁的高度可以略大于螺栓624头部沿轴向的厚度，例如大于1-2mm，从而避免在焊接时防松帽625与螺栓624头部直接接触，以在螺栓624受多层热屏蔽筒621的作用发生微小偏移时将防松帽625与热屏蔽筒621之间的焊缝顶开。

防松帽625可以采用断续角焊缝与最内侧的热屏蔽筒621焊接。

参见图6，反应堆还包括堆内屏蔽组件，设于压力容器内，用于反射堆芯组件30的中子辐射。

参见图7，堆内屏蔽组件包括：径向外屏蔽93，中部屏蔽92，栅格板95，以及内钢筒94。径向外屏蔽93设置于堆芯组件30的径向外侧。中部屏蔽92设置在径向外屏蔽93上方。栅格板95设置于径向外屏蔽93和中部屏蔽92之间，径向外屏蔽93和中部屏蔽92均与栅格板95连接。

具体地，径向外屏蔽93和中部屏蔽92均包括沿径向排布的多圈屏蔽件，每圈屏蔽件由围成一圈的多根钢管组成，大多数钢管内部设有石墨棒。栅格板95用于固定中部屏蔽92的钢管的下端部和径向外屏蔽93的钢管的上端部。

内钢筒94设置于径向外屏蔽93和中部屏蔽92的径向内侧，用于支承栅格板95。内钢筒94的径向外侧设有多组安装座，每组安装座包括两个朝栅格板95延伸的安装块941，两个安装块941共同形成用于收容栅格板95的开槽。

栅格板95插入开槽中，并通过具有螺纹的第二紧固件96与两个安装块941螺纹连接，第二紧固件96与一个安装块941焊接。

由于内钢筒94的周向设有较多数量的安装座(包括下文提及的用于安装各个栅格板的安装座)，同时栅格板95与内钢筒94之间还通过开槽插接，因此，内钢筒94与栅格板95之间的防松仅通过第二紧固件96与安装块941焊接即可，与利用防松套84和防松帽625进行防松的方式相比，由于栅格板95与内钢筒94之间通过开槽插接，因此第二紧固件96与安装块941焊接的方式既能够防止第二紧固件96松动，又大大减少焊接操作的工作量。

在一些实施例中，第二紧固件96为螺栓。螺栓的头部采用断续角焊缝与安装座焊接。

在一些实施例中，堆内屏蔽组件还包括：设置在中部屏蔽92上方的上部屏蔽91、在径向外屏蔽93下方设置在栅板联箱50径向外侧的下部屏蔽98，以及位于径向外屏蔽93内侧的径向内屏蔽97。径向外屏蔽93和径向内屏蔽97共同在径向构成阻挡辐射的屏蔽，承担保证中间热交换器内最大中子注量率的作用。

上部屏蔽91与中部屏蔽92之间、径向外屏蔽93与下部屏蔽98之间均可通过单独的栅格板连接。在这些实施例中，栅格板与内钢筒94的连接方式均相同，即均利用第二紧固件96与安装座连接，且第二紧固件96与安装块941焊接。

在一些实施例中，堆内屏蔽组件还包括：设置在上部屏蔽91的径向外侧的外钢筒99。外钢筒99用于固定安装中部屏蔽92和上部屏蔽91之间的栅格板。栅格板与外钢筒99的连接方式和栅格板与内钢筒94的连接方式可以相同。

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

1.一种反应堆，其特征在于，包括：

压力容器，其中容纳有冷却剂；

堆芯组件，设置于所述压力容器内；

2.根据权利要求1所述的反应堆，其特征在于，所述第一紧固件为螺柱。

3.根据权利要求1所述的反应堆，其特征在于，所述防松套采用断续角焊缝与所述环形台阶面焊接。

4.根据权利要求1所述的反应堆，其特征在于，所述多个螺母包括：第一螺母和第二螺母，其中所述第二螺母相比所述第一螺母远离所述环形台阶面地与所述第一紧固件螺纹连接，所述第二螺母沿轴向的厚度大于所述第一螺母沿轴向的厚度。

5.根据权利要求4所述的反应堆，其特征在于，所述防松套包括：圆筒段，所述限位部设置在所述圆筒段远离所述环形台阶面的一端的径向内侧，

所述限位部的截面与所述第二螺母的外周轮廓的形状和尺寸相适配。

6.根据权利要求5所述的反应堆，其特征在于，所述第二螺母沿径向的宽度小于所述第一螺母。

7.根据权利要求1所述的反应堆，其特征在于，还包括：堆内屏蔽组件，设置于所述压力容器内，用于反射所述堆芯组件的中子，所述堆内屏蔽组件包括：

径向外屏蔽，设置于所述堆芯组件的径向外侧；

中部屏蔽，设置于所述径向外屏蔽上方；

栅格板，设置于所述径向外屏蔽和所述中部屏蔽之间，所述径向外屏蔽和所述中部屏蔽均与所述栅格板连接；以及

内钢筒，设置于所述径向外屏蔽和所述中部屏蔽的径向内侧，用于支承所述栅格板；

其中，所述内钢筒的径向外侧设有多组安装座，每组所述安装座包括两个朝所述栅格板延伸的安装块，两个所述安装块共同形成用于收容所述栅格板的开槽，

所述栅格板插入所述开槽中，并通过具有螺纹的第二紧固件与两个所述安装块螺纹连接，所述第二紧固件与一个所述安装块焊接。

8.根据权利要求7所述的反应堆，其特征在于，所述第二紧固件为螺栓，所述螺栓的头部采用断续角焊缝与所述安装块焊接。

9.根据权利要求1所述的反应堆，其特征在于，还包括：径向热屏蔽，设置于所述压力容器内，所述径向热屏蔽包括：

外层热屏蔽；和

内层热屏蔽，设置于所述外层热屏蔽的径向内侧，所述内层热屏蔽包括：

多层热屏蔽筒，所述多层热屏蔽筒沿径向设有多个螺纹孔；

多个螺栓，每个所述螺栓与所述多层热屏蔽筒的螺纹孔螺纹连接，以将所述多层热屏蔽筒连接为一体，其中，每个所述螺栓的头部位于所述多层热屏蔽筒的径向内侧；以及

多个防松帽，每个所述防松帽将一个所述螺栓的头部罩设在内，所述防松帽与最内侧的热屏蔽筒焊接。

10.根据权利要求9所述的反应堆，其特征在于，所述防松帽采用断续角焊缝与最内侧的热屏蔽筒焊接。